一种钢管避雷装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于气动外形进行控制的钢管避雷装置，包括，钢管避雷针，用于，所述钢管避雷针安装于待保护物体的上表面并与所述上表面垂直。多个抱箍，从所述钢管避雷针底部至顶部以预定间隔安装所述多个抱箍，所述抱箍用于安装扰流板，所述抱箍为半圆弧结构，所述抱箍的两端设置有连接板，并且所述连接板通过螺栓连接，以及多个扰流板，安装在所述多个抱箍的每个抱箍上，所述扰流板上设置有碎涡孔，设置碎涡孔的扰流板用于降低风压，并且用于抑制涡振发生。申请提供的技术方案，可改变气动外形的基本原理，通过在扰流板上设置碎涡孔，一方面可增强扰流板的涡振控制效果，另一方面也可减少扰流板自身增加的风压。

Steel pipe lightning protection device

The invention discloses a steel tube arrester, control of aerodynamic shape based on the steel rod, including, for the steel lightning rod installed on the upper surface of the object to be protected and the upper surface of the vertical. A hoop, from the steel rod at the bottom to the top at a predetermined interval to install the plurality of hoop, the hoop mounted spoiler, the hoop is a semi circular structure, both ends of the hoop is arranged on the connecting plate and the connecting plate are connected by bolts, and more a spoiler, installed in the plurality of each hoop hoop, the spoiler is arranged on the ground vortex, vortex broken hole set spoiler for reducing pressure, and for the suppression of vortex vibration. The technical scheme for gas, can change the basic principle of aerodynamic shape, the spoiler is arranged on the ground through the vortex hole, on the one hand can enhance the effect of vortex vibration control spoiler, on the other hand can also reduce the pressure to increase its spoiler.

【技术实现步骤摘要】
一种钢管避雷装置
本申请涉及输配电设备防灾减灾领域，更具体地，涉及一种基于气动外形进行控制的钢管避雷装置。
技术介绍
变电站钢管避雷针多为单悬臂支撑的圆台形构件，随着钢管避雷针长度的不断增加，长细比不断增大，导致钢管避雷针的1阶及2阶发起涡激振动的临界风速不断降低。在自然界常遇风速条件下，钢管避雷针发生横风向涡激振动，尤其是大幅度、高频次、可形成累积损失的2阶涡振的情况较多。近年来，在青海、新疆、甘肃等西北大风日数较多并且风力稳定的地区，引发了较多的钢管避雷针底部法兰盘或连接固定螺栓疲劳断裂事故。通过改变结构物的气动外形，而从根本上避免涡激振动的发生，在土木工程领域被广泛采用。但传统的扰流板并不适用于变截面的钢管避雷针，且扰流板会增大结构物所承受的静风压，并且会改变原有钢管避雷针的结构。现有技术没有公开用于钢管避雷针气动外形进行控制的装置。
技术实现思路
随着钢管避雷针长度的不断增加，长细比不断增大，导致钢管避雷针起振临界风速不断降低，钢管避雷针发生横风向涡激振动，因此造成了很多钢管避雷针疲劳断裂事故。为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于气动外形进行控制的钢管避雷装置，包括，钢管避雷针，所述钢管避雷针安装于待保护物体的上表面并与所述上表面垂直，多个抱箍，从所述钢管避雷针底部至顶部以预定间隔安装所述多个抱箍，所述抱箍用于安装扰流板，所述抱箍为半圆弧结构，所述抱箍的两端设置有连接板，并且所述连接板通过螺栓连接，以及多个扰流板，安装在所述多个抱箍的每个抱箍上，所述扰流板上设置有碎涡孔，设置碎涡孔的扰流板用于降低风压，并且用于抑制涡振发生。优选地，其特征在于，所述钢管避雷针外径为d，所述多个抱箍至少为4个，并且所述每个抱箍上安装的扰流板至少为3个。优选地，其特征在于，所述每个抱箍上设置的扰流板个数为n个，所述扰流板沿所述钢管避雷针圆周间隔360°/n度均匀分布。优选地，其特征在于，所述扰流板沿钢管避雷针截面径向的高度为h，h为所述钢管避雷针外径d的1/3；所述扰流板沿钢管避雷针轴向的长度l为所述钢管避雷针外径d的2倍，所述多个抱箍中相邻两个抱箍沿轴线间距s的初始值为所述钢管避雷针外径d的5倍。优选地，其特征在于，生成碎涡孔的算法步骤包括：步骤1：随机生成每个碎涡孔半径，包括：所述每个碎涡孔的截面为半径不相同的圆形，将所述碎涡孔的截面的最大半径rmax设定为所述扰流板高度h的0.1倍，即0.1h，通过公式(1)，随机生成碎涡孔的截面的半径序列ri；其中f(r)为碎涡孔的截面最大半径rmax的最大熵分布概率密度函数，λ0、λi为符合约束条件的系数，λ0λi通过信息熵函数在约束条件下应用最大似然估计法来获取；R1为预定的最大半径的约束条件下限值，R2为预定的最大半径的约束条件上限值；ui(r)为信息熵函数；m为信息熵函数的个数；步骤2：生成碎涡孔圆心位置坐标，包括：通过公式(2-1)或(2-2)所示的均匀分布，分别生成碎涡孔的圆心位置坐标(xi,yi)，其中xi的分布区间为[ri,l-ri],yi的分布区间为[ri,h-ri]；或式(2-1)和(2-2)中，fx、fy为均匀分布概率密度函数；以及重复步骤1和步骤2，循环生成多个所述碎涡孔。优选地，其特征在于，在生成所述碎涡半径ri及圆心位置坐标为(xi,yi)的所述碎涡孔A后，再继续生成所述碎涡半径ri+1及圆心位置坐标为(xi+1,yi+1)的所述碎涡孔B后，根据式(3)判断所述碎涡孔A与所述碎涡孔B的位置是否重叠；如果式(3)成立，则所述碎涡孔A与所述碎涡孔B的位置不重叠，则接受所述碎涡孔B；否则，放弃所述碎涡孔B；继续生成碎涡孔；式(3)中，k为设定的碎涡孔A与碎涡孔B之间的最小间距。优选地，其特征在于，根据式(4)计算生成的所述多个碎涡孔的面积之和与扰流板面积的比率φ，并将比率φ与设定的最大开孔面积比率[φ]进行比较；如果式(4)成立，则退出生成所述碎涡孔的步骤；否则，继续生成碎涡孔。式(4)中，Ai第i个孔的开孔面积。优选地，其特征在于，所述沿钢管避雷针轴线设置的所述多个抱箍上设置的所述多个扰流板在不同抱箍上设置不同角度的旋转，上一个抱箍上设置的扰流板相对下一个抱箍上设置扰流板旋转角度为15°。优选地，其特征在于，所述多个抱箍外侧标记记号线，在安装所述多个抱箍时，所述标记记号线在同一直线上。本申请提供的技术方案，可改变气动外形的基本原理，通过在扰流板上设置碎涡孔，一方面可增强扰流板的涡振控制效果，另一方面也可减少扰流板自身增加的风压。本专利技术提供的钢管避雷装置，原理清晰，安装牢固、结构合理，连接方式便捷可靠，可大大减少钢管避雷针受到的横向涡振破坏，提高钢管避雷针的寿命，减少了环境对钢管避雷针造成的破坏，从而提高变电站设备的安全性。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本申请的示例性实施方式：图1为根据本申请实施方式的避雷装置结构图；图2为根据本申请实施方式的扰流板碎涡孔分布图；以及图3-1，图3-2，图3-3为根据本申请实施方式的连续3层扰流板沿钢管圆周安装结构图。具体实施方式现在参考附图介绍本申请的示例性实施方式，然而，本申请可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本申请，并且向所属
的技术人员充分传达本申请的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本申请的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本申请实施方式的避雷装置结构图。如图1所示，一种基于气动外形进行控制的钢管避雷装置，包括钢管避雷针101，用于安装于待保护物体的上表面并与所述上表面垂直。该避雷装置还多个抱箍，从101底部至顶部以预定间隔安装多个抱箍，抱箍用于安装扰流板102。以及该抱箍装置包括多个扰流板102，安装在多个抱箍的每个抱箍中，扰流板102上设置有碎涡孔，设置碎涡孔的扰流板102用于降低风压，并且用于抑制涡振发生。本申请提出的一种基于气动外形控制的钢管避雷针基于扰流板102可改变气动外形的基本原理，在扰流板102上设置碎涡孔，一方面可增强扰流板102的扰乱涡振的效果，另一方面也可减小扰流板102自身增加的风压。基于本申请的一种气动外形控制的钢管避雷针101安装牢固、结构合理，可有效地减少钢管避雷针101受到的横向涡振破坏。优选地，钢管避雷针101为圆台形中空结构体，坡度为1％-3％，钢管避雷针101长度为6-9m。沿钢管避雷针101设置的抱箍为半圆弧结构，半圆弧的两端设置有连接板，两端的连接板上通过螺栓将两个半圆弧抱箍连接起来，每端用于连接的螺栓数量为1-3个。抱箍设置的个数与钢管避雷针101的长短相关，钢管避雷针101一般不短于3m，抱箍最少设置为4个。为达到扰乱涡振的效果，每个抱箍上至少设置3个扰流板102。扰流板102沿钢管避雷针101均匀分布，当每个抱箍上设置的扰流板102个数为n个，扰流板102沿钢管避雷针圆周间隔360°/n度均匀分布。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气动外形进行控制的钢管避雷装置，包括，钢管避雷针，所述钢管避雷针安装于待保护物体的上表面并与所述上表面垂直，多个抱箍，从所述钢管避雷针底部至顶部以预定间隔安装所述多个抱箍，所述抱箍用于安装扰流板，所述抱箍为半圆弧结构，所述抱箍的两端设置有连接板，并且所述连接板通过螺栓连接，以及多个扰流板，安装在所述多个抱箍的每个抱箍上，所述扰流板上设置有碎涡孔，设置碎涡孔的扰流板用于降低风压，并且用于抑制涡振发生。

【技术特征摘要】
1.一种基于气动外形进行控制的钢管避雷装置，包括，钢管避雷针，所述钢管避雷针安装于待保护物体的上表面并与所述上表面垂直，多个抱箍，从所述钢管避雷针底部至顶部以预定间隔安装所述多个抱箍，所述抱箍用于安装扰流板，所述抱箍为半圆弧结构，所述抱箍的两端设置有连接板，并且所述连接板通过螺栓连接，以及多个扰流板，安装在所述多个抱箍的每个抱箍上，所述扰流板上设置有碎涡孔，设置碎涡孔的扰流板用于降低风压，并且用于抑制涡振发生。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钢管避雷针外径为d，所述多个抱箍至少为4个，并且所述每个抱箍上安装的扰流板至少为3个。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述每个抱箍上设置的扰流板个数为n个，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭明，张宏杰，李红，马江泓，韩军科，杨风利，邢海军，黄耀，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国家电网公司西北分部，
类型：新型
国别省市：北京,11