[发明专利]基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统

摘要

一种基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，包括系统语言与ANSYS有限元软件接口模块、输电杆塔及地线静强度计算模块、输电杆塔及地线安全评估模块、输电杆塔及地线寿命预测模块、输入输出模块五个模块。其中输电杆塔及地线安全评估模块包括基于最大应力的安全评估分级和基于系统强度储备的安全评估分级子模块；输电杆塔及地线寿命预测模块包括输电杆塔寿命预测和地线寿命预测子模块。本发明可以针对不同类型的杆塔进行解析方法静强度安全评估分级及寿命预测，得出在不同腐蚀环境下的输电线路杆塔及地线的安全等级及剩余寿命，为线路的可靠性提供技术指导。

主权项

1.一种基于腐蚀状态的输电杆塔及地线安全评估与寿命预测系统，其特征在于，包括：系统语言与ANSYS有限元软件接口模块，用于自动启动ANSYS有限元软件，调用APDL并监测ANSYS有限元软件运行情况；输电杆塔及地线强度计算模块，用于计算输电杆塔及地线在给定工况下的静应力；输电杆塔及地线安全评估模块，用于通过提取输电杆塔及地线强度计算模块所得的应力，对输电杆塔及地线安全进行分级评估；输电杆塔及地线寿命预测模块，用于根据输入的工况条件预测杆塔和地线的寿命；输入输出模块，用于输入工况参数，显示参数、计算结果、评估结果及剩余寿命；其中，输电杆塔及地线强度计算模块，包括工况参数输入模块、有限元法建模模块和有限元法计算模块；所述工况参数输入模块包括输电杆塔参数输入模块、导地线参数输入模块、风载荷参数输入模块、覆冰参数输入模块和腐蚀等级计算模块；所述输电杆塔参数输入模块用于包括几何结构尺寸输入、空间尺寸输入、材料输入和绝缘子型号输入的参数输入；所述导地线参数输入模块用于构件型号输入和分裂数输入；所述风载荷参数输入模块用于风速、风向、脉动风属性的参数输入；所述覆冰参数输入模块用于覆冰的结构类型、覆冰性质、覆冰尺寸的参数输入；所述腐蚀等级计算模块包括潮湿时间等级确定模块、二氧化硫的沉积率等级确定模块和氯化物的沉积率等级确定模块，用于分类确定腐蚀等级划分参数并确定腐蚀等级；所述腐蚀等级计算模块设有第1年腐蚀速率获取模块、10年内平均腐蚀速率获取模块和稳态腐蚀速率获取模块，用于杆塔已运行年限、第一年腐蚀速率、十年内平均腐蚀速率和稳态腐蚀速率的计算，并将杆塔已运行年限、第一年腐蚀速率、十年内平均腐蚀速率和稳态腐蚀速率进行参数化处理，以适应系统对不同工况和不同条件下的系统建模和分析；所述输电杆塔及地线安全评估模块，包括采用基于最大应力的安全评估分级模块，基于最大应力的安全评估分级模块根据输电杆塔参数、导地线参数和结构材料计算获得关键点应力，对所述关键点根据构件类型进行分类，分类标准为将主材上的点定义为一类关键点，斜材上的点定义为二类关键点，辅材上的点定义为三类关键点，对关键点分类加权后进行计算，针对关键点应力提取杆塔及地线最大应力，将杆塔及地线最大应力分别与杆塔及地线许用应力进行比较，根据比较结果，对输电杆塔和地线的安全状态分别进行分级；所述输电杆塔及地线最大应力σmax与材料许用强度[σ]和抗拉强度σs的比较评估标准为：当σmax<0.6[σ]时，评估为安全，当0.6[σ]≤σmax≤[σ]时，评估为预警，当[σ]<σmax<σs时，评估为报警，当σmax≥σs时，评估为危险；所述输电杆塔及地线寿命预测模块，包括基于有限元法的剩余寿命预测模块，基于有限元法的剩余寿命预测模块建立有限元模型，并根据风载荷和覆冰参数确定腐蚀等级，及相应腐蚀等级下的腐蚀速率，根据杆塔或地线投入使用年数和腐蚀等级确定初始腐蚀厚度，分别计算出不同腐蚀时间的杆塔和地线的最大应力，分别计算杆塔和地线的的最大应力大于许用应力的最短时间作为杆塔或地线预测的寿命。