自适应带颈法兰制造方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及自适应带颈法兰制造方法和系统。所述系统包括：第一获取装置，获取钢管塔中的钢管直径、壁厚和型号；第二获取装置，根据钢管的直径和壁厚获取所述钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数；第三获取装置，获取所配置的带颈法兰的强度裕度；确定装置，基于所述比例参数和强度裕度自适应地确定所述带颈法兰的强度级别，使得所述强度级别是预选的强度级别中大于等于所述比例参数与所述强度裕度之和的最小值；计算装置，计算与所述强度级别和钢管的型号相对应的带颈法兰规格参数；以及制造装置，根据带颈法兰规格参数制造带颈法兰。该系统避免了按钢管100％设计承载力计算法兰所产生的设计裕度较大的问题，提高了带颈法兰设计的经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电线路领域，并且，更具体地，本专利技术涉及输电线路钢管塔中的法兰节点的制造方法和系统。
技术介绍
工程设计中通常取连接钢管的轴力作为法兰计算的设计荷载，由此每次法兰设计均需要读取计算文件中相应连接钢管的轴力；随着钢管塔在输电线路的广泛应用，法兰设计量大幅增加，该方法无疑增加了设计人员的工作量。我国输电线路钢管塔主材连接常用有加劲法兰和无加劲法兰，带颈法兰为一种新型的法兰连接型式，依托特高压工程将首次在我国输电线路钢管塔上应用。作为新型输电钢管塔节点型式的带颈法兰，我国刚刚开始相关应用研究。为了提高输电线路钢管塔设计效率，促进钢管塔新型带颈法兰节点设计的标准化、系列化进程，目前将连接钢管的100% 设计承载力作为带颈法兰计算的设计荷载。带颈法兰在输电线路钢管塔中常用于塔身主材连接，根据钢管塔结构设计经验可知，塔身主材常由压力控制，即主材所受拉力小于压力；据不完全统计，主材拉力约占钢管设计承载力的比例一般不超过80 %。带颈法兰设计通常由拉力控制，由此可知，若按现行法兰设计方法以钢管的100%设计承载力作为带颈法兰计算的设计荷载，设计裕度过大，造成了一定程度的浪费。因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种新型的自适应带颈法兰制造方法和系统，以避免按钢管100%设计承载力计算法兰所产生的设计裕度较大的问题，从而提高带颈法兰设计的经济性，也令法兰设计者具有更多且合理的选择。根据本专利技术的一个方面，提供一种自适应带颈法兰制造方法，所述方法包括获取钢管塔中的钢管的直径、壁厚和型号；根据钢管的直径和壁厚获取所述钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数；获取所配置的带颈法兰的强度裕度；基于所述比例参数和所述强度裕度自适应地确定所述带颈法兰的强度级别，使得所述强度级别是预选的强度级别中大于等于所述比例参数与所述强度裕度之和的最小值；计算与所述强度级别和钢管的型号相对应的带颈法兰规格参数；以及根据所述带颈法兰规格参数制造带颈法兰。根据本专利技术的另一方面，提供一种自适应带颈法兰制造系统，所述系统包括第一获取装置，获取钢管塔中的钢管的直径、壁厚型号；第二获取装置，根据钢管的直径和壁厚获取所述钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数；第三获取装置，获取所配置的带颈法兰的强度裕度；确定装置，基于所述比例参数和所述强度裕度自适应地确定所述带颈法兰的强度级别，使得所述强度级别是预选的强度级别中大于等于所述比例参数与所述强度裕度之和的最小值；计算装置，计算与所述强度级别和钢管的型号相对应的带颈法兰规格参数；以及制造装置，根据所述带颈法兰规格参数制造带颈法兰。优选地，预选强度级别包括100%、85和70%。优选地，钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数与钢管的直径和壁厚相关联地存储在数据库中。优选地，所述带颈法兰的规格参数包括法兰盘外径、螺栓定位圆直径、法兰内径、 法兰与钢管的焊接端外径、法兰颈根部直径、法兰盘厚度、法兰高度、螺栓孔径、法兰直颈段高度、法兰直颈段厚度。本专利技术的一个优点在于，本专利技术所述的自适应带颈法兰制造方法和系统，不需要在每个法兰的设计和制造过程中逐一进行设计计算，而是基于连接钢管的强度分成多个级别来配置相应的法兰规格以供选用，与法兰标准化、系列化的设计理念保持了一致。由于该方法和系统选用了多个强度级别，因此本专利技术的另一优点在于其避免了按钢管100%设计承载力计算法兰所产生的设计裕度较大的问题，提高了带颈法兰设计的经济性，也令法兰设计者具有更多且合理的选择。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中图1是示出带颈法兰的剖面视图。图2是示出根据本专利技术的一种实施方式的自适应带颈法兰制造系统的框图。图3是示出根据本专利技术的一种实施方式的自适应带颈法兰制造方法的流程图。具体实施例方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。带颈法兰为一种新型的法兰连接型式，依托特高压工程将首次在我国输电线路钢管塔上应用。带颈法兰在输电线路钢管塔中常用于塔身主材连接。图1是示出带颈法兰的剖面视图。带颈法兰的主要规格参数包括法兰盘外径1、螺栓定位圆直径2、法兰内径3、 法兰与钢管的焊接端外径4、法兰颈根部直径5、法兰盘厚度6、法兰高度7、螺栓孔径8、法兰直颈段高度9以及法兰直颈段厚度10。根据这些参数可制造带颈法兰。图2是示出根据本专利技术的实施方式的自适应带颈法兰制造系统100的框图。所述自适应带颈法兰制造系统100包括第一获取装置110、第二获取装置120、第三获取装置 130、确定装置140、计算装置150以及制造装置160。第一获取装置110获取钢管塔中的钢管的直径和壁厚210以及型号信息270。作为示例，上述信息可以从钢管塔的配置文件中读取，也可以由用户手动输入。第一获取装置 110将所获取的钢管的直径和壁厚210发送到第二获取装置120。第二获取装置120根据钢管的直径和壁厚获取所述钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数220。根据国家电网公司企业标准的钢管规格库，针对所有管径及所有壁厚的钢管规格，统计了所有管径、所有壁厚的钢管轴向承载力；由于法兰连接的受力是由轴向拉力来控制，因此，法兰分级配置的级别也主要根据法兰所连接的钢管轴向拉力来确定。根据钢管塔结构设计中法兰连接的钢管塔主材轴心拉力的统计规律，并以每种管径中的最大壁厚的钢管轴向承载力为基准，得到了所有管径、所有壁厚的钢管轴心拉力的比例数据，如下表所示，分别为大、小两种管径的数据示例。权利要求1.一种自适应带颈法兰制造方法，其特征在于，所述方法包括获取钢管塔中的钢管的直径、壁厚和型号；根据钢管的直径和壁厚获取所述钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数；获取所配置的带颈法兰的强度裕度；基于所述比例参数和所述强度裕度自适应地确定所述带颈法兰的强度级别，使得所述强度级别是预选的强度级别中大于等于所述比例参数与所述强度裕度之和的最小值；计算与所述强度级别和钢管的型号相对应的带颈法兰规格参数；以及根据所述带颈法兰规格参数制造带颈法兰。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预选强度级别包括100%、85和70%。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数与钢管的直径和壁厚相关联地存储在数据库中。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述带颈法兰的规格参数包括法兰盘外径、螺栓定位圆直径、法兰内径、法兰与钢管的焊接端外径、法本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种自适应带颈法兰制造方法，其特征在于，所述方法包括：获取钢管塔中的钢管的直径、壁厚和型号；根据钢管的直径和壁厚获取所述钢管的轴向拉力占其轴向承载力的比例参数；获取所配置的带颈法兰的强度裕度；基于所述比例参数和所述强度裕度自适应地确定所述带颈法兰的强度级别，使得所述强度级别是预选的强度级别中大于等于所述比例参数与所述强度裕度之和的最小值；计算与所述强度级别和钢管的型号相对应的带颈法兰规格参数；以及根据所述带颈法兰规格参数制造带颈法兰。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴静，杨靖波，李清华，韩先才，吕铎，李峰，陈海波，王宁华，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：11