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基于ANSYS Workbench的换流阀主水管吊装工装多目标优化设计

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:152      更新时间:2019-05-05

                                                杨〓悦,尹东海,陆凯雷,刘〓亮
                                     (常州博瑞电力设备自动化有限公司,江苏 常州〓213025)
摘要:针对特高压直流换流阀主水管吊装过程变形过大问题,基于ANSYS Workbench(AWE)设计了专用工装,首先通过积分法推导出工装主梁挠曲线方程,然后以降低主梁最大变形、最大应力和减少质量以及提高抗压稳定性为主要目标,利用AWE的多目标遗传算法对工装主梁截面尺寸及吊点位置进行了优化设计。结果表明,优化后的主梁质量减少了12.04%,最大变形和最大应力分别降低了31.58%和12.72%,优化效果显著。
关键词:特高压直流换流阀主水管;ANSYS Workbench;多目标遗传算法;优化设计
中图分类号:TH122〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2019)02-0001-05


    特高压直流换流阀主水管主要由高压水管、光缆槽和绝缘框架等构成,是阀内冷却系统的重要组成部分。随着换流阀电压等级的提高,换流阀内的可控硅元件的发热量显著增加,冷却系统的体积、质量也相应增加。本文提及的主水管是应用于目前最高电压等级的某±1 100kV特高压直流换流阀,其长度达到10 240mm,质量达到250kg。主水管吊装过程中,需要先从水平状态翻转为竖直状态,然后吊装至换流阀厅顶部框架上。由于主水管属于大柔性构件,在翻转时受到自身重力的作用会产生严重的弯曲变形,高压水管有可能因弯曲应力过大而导致焊缝开裂甚至局部断裂。但是目前关于主水管吊装方案及吊装工装设计的研究国内鲜有报道。为了避免高压水管产生过大变形,并简化主水管的吊装过程,本文基于ANSYS Workbench(AWE)设计专用工装,并利用目标驱动优化模块(Goal-Driven Optimization)对工装主梁截面尺寸及吊点位置进行多目标优化设计[1-2]。

1〓主水管吊装过程及工装介绍
主水管的三维模型如图1所示,高压水管材料为聚偏氟乙烯(PVDF),绝缘框架材料为环氧树脂,光缆槽采用SMC复合材料,组件整体抗弯刚度
低,柔性非常大。为方便工装运输和存储,工装采用可拆卸结构,各主要结构均通过8.8级高强度螺栓连接。

1—光缆槽;2—绝缘框架;3—上支撑腿;4—主梁;5—尾部上支撑〖JZ〗腿;6—尾部下支撑腿;7—下支撑腿;8—高压水管;9—固定支撑
图1〓主水管和工装三维模型
1)安装工装,需要注意的是固定支撑在安装完主水管后安装。
2)安装主水管,首先将绝缘框架放在工装主梁上,然后从侧面将高压水管抬入工装,上支撑腿上安装有尼龙制作的支撑,方便水管长度方向和宽度方向的定位;主梁同时起到水管高度方向定位和承受水管重力的作用。
3)安装固定支撑,将主水管固定好,拆除工装〖CM)〗

.....

作者简介:杨悦(1990—),男,助理工程师,硕士,主要从事机械仿真优化设计方面的研究工作,yangyuedlut@163.com.


文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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