Quvvat uzatish minoralarining shamolga qarshilik qobiliyatini qanday oshirish mumkin?

Elektr uzatish minoralariga ta'sir etuvchi shamol yuklari mexanizmlari

Shamol yuklari mexanizmlari elektr uzatish minoralarida muhim kuchlanishlarga sabab bo'ladi; shuning uchun shamolga chidamlilikni loyihalashda aniq tushunish talab qilinadi. Aerodinamik o'zaro ta'sirlar murakkab kuchlar namoyonini yaratadi—ayniqsa ochiq ramka shaklidagi panjarali strukturalarda—bu yerda turbulental oqim, vorteks ajralishi va dinamik kuchaytirish yuqori shamol tezlikdagi hodisalarda inshootning barqarorligini sinovga soladi.

Panjarali minoraning sirti atrofida turbulental oqimning ajralishi va bosimning noaniqlik holati

Shamol panjarali minoralarning yonidan o'tganda, u sirtning turbulensiyali va noaniq bosim taqsimoti mavjud bo'lgan hududlarini hosil qiladi. Bu bosim farqlari konstruktiv birikmalar va minora ramkasining ingichka qismlariga qo'shimcha kuchlanish qo'yadigan katta qarshilik kuchlariga olib keladi; bu xususan shamol oqimi minora ichki tuzilmasiga tushib qolganda aniqroq namoyon bo'ladi. Kuchli shamol guruhlarida minoraning qarama-qarshi tomonlari orasidagi bosim farqi ko'pincha 30% dan oshadi, bu esa muhim ulanish nuqtalaridagi ishqalanish va yaxshilanish jarayonini tezlashtiradi. 2017-yilda "Wind Engineering Journal"da nashr etilgan tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki, shunday bosim nozikliklari panjarali uzatish inshootlarida takrorlanuvchi kuchlanish sikllarining asosiy sabablaridan biridir. Ushbu muammo bilan kurashish uchun muhandislar avvalo kesishma qo'llarning bir-biridan qanchalik uzoqda joylashganligini sozlashni boshlaydilar. Bu loyiha sozlamasi tartibli shamol oqimini buzishga va bosim farqlarini butun minora ramkasiga tarqalishidan oldin kamaytirishga yordam beradi.

Vorteks hosil bo'lishi, aerodinamik soyalanish va dinamik kuchaytirish effektlari

Shamol minoraning elementlaridan o'tganda, inshootlarga orqaga va oldga qaratilgan ko'tarish va qarshilik kuchlarini hosil qiluvchi, vorteks ajratilishi deb ataladigan hodisa yuzaga keladi. Ba'zida bu kuchlar inshootning tabiiy tebranish chastotasi bilan mos keladi va shu sababli muammolar vujudga keladi. Inshootdan oldin joylashgan boshqa minoralar yoki hatto landshaft xususiyatlari muhandislarning aerodinamik soyalar deb ataydigan narsalarni hosil qiladi. Bu soyalar normal shamol namunalari bilan aralashib, ayrim joylarda turbulentsiyani yanada kuchaytiradi. Barcha ushbu omillarning birlashmasi inshootning struktural javobini jiddiy darajada oshiradi. Maydon sinovlari shuni ko'rsatdiki, bu hodisa sodir bo'lganda materiallardagi kuchlanish ASCE Qo'llanmasi 74 (2010-yil) da havolalanadigan tadqiqotlarga ko'ra, taxminan 40% ga oshadi. Shamol burchak ostida kelganda bu soyalar ta'siri yanada aniqroq namoyon bo'ladi. Shuning uchun muhandislar vorteks namunalarni nazoratdan chiqishidan oldin buzib yuborish va ushbu zanjir reaksiyasi natijasida zarar yetkazishni oldini olish uchun ustunlar atrofida spiral shtriklar yoki baland binolarda ko'rinadigan sozlangan massali dampersizlarni o'rnatishlari kerak.

Yuqori shamol hodisalarida muhim avariyaviy rejimlar va tuzilma zaifliklari

Birikmalar qoʻzgʻalishi va elementlar barqarorligining yoʻqolishi: Tayfun Mangkhut (2018) tajribasidan olingan darslar

Mangkhut tufoni sababli hosil bo'lgan 200 km/soatlik shamollar panjarali minoralarning ulanish usullarida jiddiy kamchiliklarni ochib berdi va Guangdong elektr tarmog'ida ketma-ket qulash hodisalarini keltirib chiqardi. Boltli ulanishlarga markazdan tashqari ta'sir qiluvchi shamol kuchlari burchakli konstruktiv elementlarda asta-sekin burilishga olib kelgan, bu ayniqsa egilish va siqilish kuchlarining bir vaqtning o'zida ulanishning mustahkamligini ortiqcha yuklab qo'ygan kesishish joylarida — masalan, ko'ndalang qo'llarda — aniqroq ko'rinadi. Mangkhut tufoni paytida sodir bo'lgan barcha minoralar qulashi orasida ulanish muammolari taxminan uchdan ikkisini tashkil qilganligi aniqlangan bo'lib, Chen hamda hamkasblari tomonidan 2022-yilda nashr etilgan tadqiqot ma'lumotlariga ko'ra, bu zararlar 1,2 milliard dollardan oshib ketgan. Bu hodisa oddiy komponentlarning vafot etishidan farqli ravishda, ulanishdagi nuqsonlar butun panjarali konstruktsiya bo'ylab tez tarqaladi. Shu sababli ham 2019-yilda qabul qilingan yangi sanoat standartlari, masalan, IEC 61400-24, muhandislarga tufonlar tez-tez bo'ladigan hududlarga mo'ljallangan ulanishlarni loyihalashda nelinear dinamik tahlillar o'tkazishni majburiy qiladi.

Charchashga asoslangan degradatsiya va statik qulashi: Nima uchun zamonaviy minoralarni baholash usullari rivojlanishi kerak

Aksariyat anʼanaviy usullar statik qulash chegaralariga eʼtibor beradi, lekin shamol taʼsirining takrorlanishidan kelib chiqqan asta-sekin charchash zararini eʼtiborsiz qoldiradi. Soʻnggi tadqiqotlarga koʻra, EPRI 2023-yilgi Yillik Barqarorlik Hisobotida keltirilganidek, shamol bilan bogʻliq falokatlarning taxminan 60 foizini kuchlanishning maksimal toʻplangan joylarida paydo boʻladigan mayda treshiklar kengayishi, emas, birdan ortiq yuklanish natijasida sodir boʻladigan toʻsatdan falokatlar tufayli keltiriladi. Muammo sohillarda yanada keskinlashadi, chunki dengiz suvi korroziyasi doimiy kuchlanish sikllari bilan birgalikda taʼsir qilib, materiallarning bu kuchlarga chidash muddatini deyarli ikki baravar qisqartiradi. Shu tushunchaga asoslanib, koʻplab yetakchi elektr taʼminot kompaniyalari faqat mustahkamlikni tekshirish oʻrniga zarar bardoshlikka asoslangan baholash usullaridan foydalanishni boshladilar. Ular eski tekshirish usullarini sirt ostidagi yashiringan nuqsonlarni topishga imkon beradigan, lekin treshiklar eʼtiborga olinadigan darajada kattalashishidan oldin aniqlay oladigan ilgʻor fazali massiv ultratovushli tekshirish usullari bilan almashtirishmoqda.

Minor g'ishtli minoraning shamolga chidamliligini oshirish uchun isbotlangan loyihalash strategiyalari

Aerodinamik takomillashtrish: Kesishuv qo'llari geometriyasini optimallashtirish va maydonni kamaytirish usullari

Muhandislar ko'ndalang qo'llarning shaklini o'zgartirganda, ular old tomon sirtiga ta'sir etadigan shamol miqdorini kamaytirishlari va shu bilan birga noqulay vorteks (aylanma oqim) hosil bo'lishini oldini olishlari mumkin. Bu fikr raqamlar bilan ham tasdiqlangan: 2023-yilda NREL tomonidan o'tkazilgan tadqiqotga ko'ra, ellips shaklidagi konstruksiyalar an'anaviy kvadrat shakldagilarga nisbatan aylanma havoning sabab bo'lgan tebranishlarni taxminan 15–20 foizga kamaytiradi. Yana bir usul — shamol ta'siriga uchraydigan umumiy maydonni kamaytirishdir. Buning uchun mumkin bo'lgan hollarda ba'zi konstruktiv elementlar olib tashlanadi va og'irlikni ko'tarmaslik kerak bo'lgan qismlarga teshiklar chiqariladi. Bu o'zgarishlar qarshilikni taxminan 10–14 foizga kamaytiradi, shu bilan birga barcha konstruksiya kuchli va barqaror holatda saqlanadi. CFD-simulyatsiyalar deb ataladigan kompyuter modellari bu yaxshilanishlarning barchasi turli burchaklarda — 0 darajadan (to'g'ridan-to'g'ri) 180 darajagacha (qarama-qarshi) shamol ta'sirida ham to'g'ri ishlashini tekshiradi. Turboni kutiladigan hududlarda 50 metrdan yuqori balandlikdagi ustunlar uchun konstruktiv elementlarni yanada kengroq tarqatib, mustahkam materialning nisbati 0,3 dan pastga tushirilishi juda muhim ahamiyatga ega. Bu ayniqsa, shamol bir necha yo'nalishdan bir vaqtda esib turadigan nozik ob-havo sharoitida noqulay tebranishlarni kamaytirishga yordam beradi.

Struktural kuchaytirish: Qo'llab-quvvatlashni takomillashtirish, birikmalar qattikligini oshirish va yutishni integratsiya qilish

Insonlar strukturalarni muvaffaqiyatsizlikka qarshi mustahkamlaganda, muhandislarning e'tibori to'rtburchaklarni uchburchak shaklida mustahkamlash tizimlaridan foydalangan holda tomonlardan keluvchi shamol kuchlarini tarqatishga yordam beradigan muammoli hududlarga qaratiladi. Diagonal mustahkamlovchi elementlarni yangilash lateral qattiqlikni taxminan 25 dan 30 foizgacha oshirishi mumkin. K-shaklidagi mustahkamlovchi tizim IEC 61400-24 (2019-yil) standartlariga ko'ra, juda kuchli shamol guruhlariga duch kelganda siqilishga uchragan elementlarning burkilishini oldini olishda ayniqsa samarali ishlaydi. Birikmalar qattiqligini oshirish uchun, masalan, qo'shimcha qo'pol plastinkalar (gusset plates) qo'shish, o'rnatishdan oldin yuqori mustahkamlikdagi boltlarni mahkamlash va asos plastinkalarini mustahkamlash kabi choralarga e'tibor beriladi. Bu usul aylanish muammolarini kamaytiradi va fatigaga bog'liq trog'lar hosil bo'lish ehtimolini taxminan qirq foizga kamaytiradi. Shamol sababli tebranishlarga qo'shimcha himoya sifatida qo'shimcha so'ndirish usullari qo'llaniladi. Bular orasida moslangan massali so'ndirgichlar yoki viskoz suyuqlik bilan to'ldirilgan qurilmalar bor; ular shovqinli shamol sababli tebranishlar paytida kinetik energiyaning taxminan o'n beshdan yigirma besh foizini yutib oladi. Shunday qilib, bu turli xil usullar strukturalarning buzilishini 55 m/s dan yuqori shamol tezliklarida sodir bo'lishini oldini oladi. To'liq miqyosdagi sinovlar bu samaradorlikni simulyatsiya qilingan tayfun sharoitlarida tasdiqlagan bo'lib, bu muhandislarga ularning loyihalariga ishonch hosil qilish imkonini beradi.

Ko'p beriladigan savollar

Vortex shedding nima?

Vortex shedding — shamol inshoot ustidan o'tganda, alternativ past bosimli zonalarning hosil bo'lishi natijasida inshootga oldinga-ortga harakat beruvchi kuchlar vujudga keladi va bu inshootga ko'tarish va qarshilik kuchlarini qo'llaydi.

Aerodinamik soyalanish elektr uzatish minorasiga qanday ta'sir qiladi?

Aerodinamik soyalanish oddiy shamol namoyon bo'lishini buzadi, turbulentsiyani kuchaytiradi va boshqa minoralar yoki landshaft xususiyatlari kabi to'siqlar orqasidagi hududlarda minoraga qo'shimcha kuchlanish qo'llaydi.

Elektr uzatish minoralarining shamolga chidamliligini oshirish uchun qanday loyihalash strategiyalari mavjud?

Loyihalash strategiyalari orasida kesishma qo'llarining geometriyasini optimallashtirish, maydonni kamaytirish usullari, qo'shimcha mustahkamlash elementlarini qo'shish, birikmalarini qattiklashtirish hamda shamol kuchlarini tarqatish va inshootning nozik joylarini oldini olish uchun siljishga qarshi tizimlarni integratsiya qilish kiradi.