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)〗

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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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