Унифицированный гаситель вибрации

Изобретение может быть использовано в электроэнергетике, а именно, в качестве гасителя вибрации проводов воздушных линий электропередачи. Гаситель выполняется в виде упругого демпферного элемента (перфорированного тросика), грузов и зажима, посредством которого гаситель крепится на проводе. Грузы выполняются в виде тел вращения, образованных тремя частями: круговой бочкой, шаром и соединительным звеном в виде однополостного гиперболоида. Геометрические и весовые характеристики частей грузов выбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить высокую эффективность гашения вибрационных колебаний проводов линии. В частности, диаметр основания бочки должен быть больше диаметра шара и соединительного звена. Кроме того, рассчитывается отношение масс грузов как m₁: m₂=0,65-0,8, а отношение расстояний грузов от места их закрепления на тросике до вертикальной оси зажима как L₁:L₂=0,75-0,85. Заявленный гаситель вибрации характеризуется эффективной работой в достаточно широком диапазоне резонансных частот и его конструкция позволяет сократить количество типоразмеров применяемых на линии гасителей такого назначения, то есть достичь высокой степени унификации изделий. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области электроэнергетики, а более конкретно к унифицированным гасителям вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи различных классов напряжения.

Известен гаситель вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, содержащий гибко-упругий элемент, выполненный в виде сердечника и повивов из высокопрочной стали, по концам которого закреплены грузы, и плашку-зажим, одним концом закрепленную посередине гибко-упругого элемента, а другим - на проводе (кабеле), при этом гибко-упругий элемент закреплен в грузах с эксцентриситетом, величина которого определяется соответствующим соотношением, а верхний повив гибко-упругого элемента выполнен из спиралей, смонтированных на нем с определенным натягом [1].

В то же время данному гасителю вибрации присущи существенные недостатки: прежде всего это весьма ограниченный диапазон частот колебаний, который может перекрыть настоящий гаситель, а также необходимость устанавливать на воздушных линиях электропередачи очень большое количество типоразмеров (практически до 70 вариантов) гасителей такой конструкции, поскольку для проводов линий различного диаметра и типа приходится подбирать грузы разной массы и располагать их на соответствующем расстоянии от вертикальной оси зажима гасителя, чтобы достичь нужной степени гашения колебаний проводов линии.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере два груза, закрепленные по концам упругого демпферного элемента посредством опрессования конической втулки в конусном отверстии груза и выполненные в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии [2].

Настоящий гаситель вибрации также не лишен значительных недостатков, основной из которых заключается в том, что он практически не может считаться унифицированным гасителем вибрации; то есть конструкция этого гасителя-прототипа при применении ее на различных воздушных линиях электропередачи, проходящих в разных регионах страны, требует изготовления гасителей многочисленных типоразмеров; это, прежде всего, касается варьирования массы грузов и выбора расстояния от точки их закрепления на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима гасителя. Низкая степень унификации таких гасителей вибрации приводит к тому, что усложняются вопросы их эксплуатации, увеличивается стоимость их применения и, как следствие этого факта, возрастают общие затраты на сооружение воздушных линий электропередачи.

Авторы и заявитель предлагаемого технического решения поставили перед собой задачу создать новую конструкцию многочастотного гасителя вибрации, обеспечивающего гашение вибрации во всем диапазоне рабочих частот проводов и тросов и снижение количества типоразмеров до пяти вместо 70 типоразмеров, имеющих место в настоящее время; то есть на базе предложенного общего конструктивного решения достичь единообразия в конкретных применяемых на линиях конструкциях, создав единый унифицированный ряд всего из нескольких (например, пяти) гасителей вибрации.

Этой цели авторы достигают за счет совокупности существенных конструктивных признаков технического решения, зафиксированной в формуле изобретения, а именно унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере два груза, закрепленных по концам упругого демпферного элемента посредством опрессования конической втулки в конусном отверстии груза и выполненных в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии, причем массы грузов выбираются из соотношения m₁:m₂=0,65-0,8, расстояния от места крепления каждого груза на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима гасителя определяются из соотношения L₁:L₂=0,75-0,85, при этом концевые части и соединительное звено между ними тела вращения грузов отличаются друг от друга по значениям веса и диаметра таким образом, что вес и диаметр основания концевой части груза, которой он закреплен на упругом демпферном элементе в 1,2-1,5 раза больше, чем вес и диаметр концевой части груза, расположенной под упругим демпферным элементом, и в 1,5-2,0 раза больше, чем вес и диаметр соединительного звена между указанными концевыми частями груза, а угол наклона α образующей круговой бочки к продольной оси груза составляет 13-20°, где m₁ и m₂ - массы грузов гасителя, L₁ и L₂ - расстояния каждого груза от места закрепления их на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима и α - угол наклона образующей круговой бочки к продольной оси груза.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид гасителя вибрации, выполненного согласно настоящему изобретению, фронтальный вид, перпендикулярно проводу линии; на фиг.2 - вид по стрелкам 1-1 на фиг.1.

Заявляемый унифицированный гаситель вибрации для проводов 1 и тросов воздушных линий электропередачи состоит из упругого демпферного элемента 2 (перфорированный тросик марки Г-В-ОЖ-Н-МК-13729140), грузов 3 (ковкий чугун марки КЧ35-10) и зажима 4, с помощью которого захватом 5, плашкой 6 и крепежным болтом 7 гаситель крепится на проводе 1 или тросе линии. Зажим 4 закрепляется также посередине упругого демпферного элемента 2, а по концам его опрессованием конической втулки 8 в конусном отверстии крепятся грузы 3. Каждый груз 3 гасителя представляет собой тело вращения, образованного разными по величине тремя массами (концевыми частями), где первая масса имеет форму круговой бочки 9, вторая - форму шара 10, между которыми расположено соединительное звено 11 в виде однополостного гиперболоида. Концевой частью 9 большего веса и большего диаметра груз 3 через коническую втулку 8 и коническое отверстие крепится к концу упругого демпферного элемента 2, а концевая часть 10 груза 3, близкая по форме к форме шара, имеет соответственно меньший вес и меньший диаметр и свободно расположена под упругим демпферным элементом 2. Для достижения высокой степени эффективности гашения колебаний (вибраций) проводов воздушных линий электропередачи весовые и геометрические данные частей грузов 3 выбираются в следующих пропорциях. Например, вес и диаметр основания концевой части 9 груза 3 выбирается в 1,2-1,5 раза больше, чем вес и диаметр концевой части 10 груза 3, и в 1,5-2,0 раза больше, чем вес и диаметр соединительного звена 11, а образующая 12 круговой бочки 9 составляет с продольной осью 13 груза 3 угол α, выбираемый в пределах 13-20°. В результате этого перфорированный тросик 2 проходит через боковую поверхность гиперболоида 11 под острым углом к продольной оси 13 груза параллельно образующей 12 круговой бочки 9 и не пересекает центр тяжести груза 3, находясь от него на некотором расстоянии в боковом направлении. Прохождение тросика 2 вне центра тяжести груза 3 создает условия для возникновения крутильных колебаний одновременно с поступательными. Таким образом, в любом случае появляется возможность возникновения всех трех форм колебаний, а при разных массах грузов 3 и плеч их установок до девяти собственных частот колебаний, что обеспечит гашение вибрации во всем диапазоне рабочих частот и сократит количество типоразмеров гасителей до минимума.

Кроме того, грузы 3 гасителя, если их, например, два, изготавливаются разными по весу и закрепляются на упругом демпферном элементе 2 на разных расстояниях от вертикальной оси 14 зажима 4 гасителя вибрации. В частности, для предложенной конструкции гасителя вибрации характерны следующие соотношения: m₁:m₂=0,65-0,8; L₁:L₂=0,75-0,85, где m₁ и m₂ - массы грузов гасителя, a L₁ и L₂ - расстояния каждого груза 3 от места закрепления их на упругом демпферном элементе 2 до вертикальной оси 14 зажима 4.

Основные размеры и типы гасителей приводятся в Таблице, из которой отчетливо видно, что с использованием предлагаемой конструкции достигается высокая степень унификации данных изделий, а именно, на практике будут применяться только не более пяти типоразмеров гасителей, что существенно упростит процесс их изготовления и снизит затраты на сооружение воздушных линий электропередачи.

Таблица
№ п/п	Марка гасителя	Диаметр провода, троса, на которые устанавливается гаситель, мм	Марка зажима для провода и троса	Диапазон частот для данного типа провода и троса, Гц	Основные параметры гасителя
					d, мм	Н, мм	L1, мм	L2, мм	L, мм	Масса грузов, кг
										m1	m2
1	ГВУ-0,6-0,8	11-17\11-13	1\1	12-70	9,1	65	180	220	400	0,6	0,8
2	ГВУ-1,2-1,6	17-22\13-15	1\1	10-55	11	65	200	250	450	1,2	1,6
3	ГВУ-1,6-2,4	22,1-28\16-18,5	2\1	8-50	11	76\65	220	280	500	1,6	2,4
4	ГВУ-2,4-3,2	28,1-38\21-22,5	3\2	5-35	13	76	250	300	550	2,4	3,2
5	ГВУ-3,2-4,0	38,1-47\25,5	4\3	4-30	13	76	250	300	550	3,2	4,0

Марка гасителей вибрации, места их установки на линиях и количество выбираются в зависимости от диаметра провода или молниезащитного троса, тяжения в проводах и длины пролета. Причем в зависимости от длины пролетов и тяжения проводов (тросов) гасители вибрации устанавливаются на проводах с обеих сторон пролета линии, либо только с одной стороны. Односторонняя установка гасителя вибрации допустима в пролетах длиной не менее 150 метров, независимо от значения механических напряжений в проводах (тросах); в пролетах длиной 150-200 метров, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре не превышает установленных соответствующими нормами значений; при этом не допускается односторонняя установка гасителей вибрации, если воздушная линия электропередачи проходит по ровной открытой местности без преград со снежным покровом более 5-ти месяцев в году.

Выбор типов унифицированных гасителей вибрации для проводов различных марок, предназначенных для установки на обычных пролетах воздушных линий, производится по заказной спецификации на поставку гасителей типа ГВУ, в которой указываются типоразмер и марка его плашечного зажима.

Заявляемая конструкция гасителя вибрации позволила устранить неоправданное многообразие устройств по защите проводов и тросов воздушных линий электропередачи, которое приводило к большим стоимостным затратам на их эксплуатацию. За счет оптимальных формы, размеров и масс грузов, а также точно рассчитанных длин плеч упругого демпферного элемента новый многочастотный гаситель вибрации помимо эффективного гашения колебаний проводов и тросов в широком диапазоне собственных резонансных частот, обеспечивает достижение высокой степени унификации линейной арматуры такого назначения.

В ОАО “Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС” осуществляется серийный выпуск предлагаемых унифицированных гасителей вибрации.

Источники информации, принятые во внимание при подаче заявки:

[1]. Патент Российской Федерации №2107373, класс H 02 G 7/14, приоритет изобретения 24 декабря 1996 г., опубликован 20.03.98, Бюл. №8.

[2]. Патент Российской Федерации №2180765, класс H 02 G 7/14, приоритет изобретения 03 июля 2000 г., опубликован 20.03.02, Бюл. №8.

Унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере, два груза, закрепленные по концам упругого демпферного элемента посредством опрессования конической втулки в конусном отверстии груза и выполненные в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии, отличающийся тем, что массы грузов выбираются из соотношения m₁:m₂=0,65÷0,8, расстояния от места крепления каждого груза на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима гасителя определяются из соотношения L₁:L₂=0,75÷0,85, при этом концевые части и соединительное звено между ними тела вращения грузов отличаются друг от друга по значениям веса и диаметра таким образом, что вес и диаметр основания концевой части груза, которой он закреплен на упругом демпферном элементе, в 1,2÷1,5 раза больше, чем вес и диаметр концевой части груза, расположенной под упругим демпферным элементом, и в 1,5÷2,0 раза больше, чем вес и диаметр соединительного звена между указанными концевыми частями груза, а угол наклона α образующей круговой бочки к продольной оси груза составляет 13÷20°, где m₁ и m₂ - массы грузов гасителя, L₁ и L₂ - расстояния каждого груза от места закрепления их на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима и α - угол наклона образующей круговой бочки к продольной оси груза.