力学计算

软导线拉力计算是根据软导线各荷载点受力力矩之和为零的原理组成方程，从而求得每个受力点下垂距离。各工况下荷载点受力需考虑设备材料本身质量覆冰重量、风压力影响以及不同上人检修或设备挂在线上增加荷重的综合影响。由上述各种荷载在垂直方向分量的累加求和为该点实际的受力。 再根据不同工况的状态方程，组成方程组，以一个已知状态为参考点，求出其他各种工况、气象条件下的弧垂，从而检验弧垂是否满足要求。 为高效而准确计算高次高阶方程组，开发中采用牛顿送代法进行求解并编制算法模块。牛顿-拉夫逊法是一种经典的解非线性方程的方法，广泛应用在电力系统的各类计算中，它是用选代的方法求解高阶非线性间题的方法，其具体操作过程是将非线性方程逐次线性化变为与之对应的线性方程，再对变换后的线性方程问题进行求解。 本软件可自动计算软导线各种比载、应力、反力、弧垂、次档距等多类数据，并具有直观化输出界面；参数丰富，适用广泛；编制人性化操作界面，使软件操作更容易；方便快捷生成详尽的报告书，格式严整清晰，并有中英双语可选；具有常见设备材料数据库，方便调用，并可随时扩充。从根本上解决了同类软件功能简单、操作不便、适用范围小、精度低等缺点。目前该软件已获得国家版权局软件著作权。

研究生物质在流化床燃烧过程的结焦问题，分析钾盐形式和含量对生物质灰烧结熔融特性的影响。 方法 借助扫描电子显微镜耦合能谱仪、X射线衍射仪、X射线荧光分析仪和FactSage热力学计算软件，通过实验分析了生物质合成灰的烧结熔融特性和矿物转变规律。 结果 在流化床的典型运行温度750~950 ℃范围内，合成灰的烧结熔融程度随温度以及钾盐质量分数的增加而加剧。此外，钾盐形式不同，其对生物质合成灰的烧结熔融特性的影响也有显著差异：钾盐为K2CO3时，合成灰中液相比例最高可达34.36%，合成灰由此发生严重烧结；钾盐为KCl时，大部分K和Cl元素在750~850 ℃逃逸，合成灰的烧结程度较K2CO3有所减弱；钾盐为K2SO4时，合成灰中液相含量最少，烧结熔融程度也最弱。 结论 改变钾盐的存在形式并控制床温，有望缓解生物质在流化床燃烧过程的结焦问题。

软导线拉力计算是根据软导线各荷载点受力力矩之和为零的原理组成方程，从而求得每个受力点下垂距离。各工况下荷载点受力需考虑设备材料本身质量覆冰重量、风压力影响以及不同上人检修或设备挂在线上增加荷重的综合影响。由上述各种荷载在垂直方向分量的累加求和为该点实际的受力。 再根据不同工况的状态方程，组成方程组，以一个已知状态为参考点，求出其他各种工况、气象条件下的弧垂，从而检验弧垂是否满足要求。 为高效而准确计算高次高阶方程组，开发中采用牛顿送代法进行求解并编制算法模块。牛顿-拉夫逊法是一种经典的解非线性方程的方法，广泛应用在电力系统的各类计算中，它是用选代的方法求解高阶非线性间题的方法，其具体操作过程是将非线性方程逐次线性化变为与之对应的线性方程，再对变换后的线性方程问题进行求解。 本软件可自动计算软导线各种比载、应力、反力、弧垂、次档距等多类数据，并具有直观化输出界面；参数丰富，适用广泛；编制人性化操作界面，使软件操作更容易；方便快捷生成详尽的报告书，格式严整清晰，并有中英双语可选；具有常见设备材料数据库，方便调用，并可随时扩充。从根本上解决了同类软件功能简单、操作不便、适用范围小、精度低等缺点。目前该软件已获得国家版权局软件著作权。

软导线拉力计算是火电厂、变电站电气设计的重要计算之一。为导线、绝缘子串等设备的选择提供力学依据，向土建专业架的构设计提供资料，同时也为施工单位对分裂导线的间隔距离、间隔棒间距等工程方案提供参考。目前已有的一些拉力计算软件，都是基于传统国内电力设计原则编制而成的，参数笼统，算法简单。这样做虽然方便操作，也能满足常规工程计算的需要，但面对越来越多的非常规工程、标准不同的海外工程或更高的精细化设计要求，以前的简略式计算方法就显得力不从心了，并且也不利于设计者对工程进行优化。所以，对拉力计算过程深入研究，深刻理解各种参数对计算产生的影响，是非常必要的。新的工程形式也需要适应性更强的计算软件。 本软件正是在这种工程需求的背景下孕育而生的，结合专业算法研究、传统软件对比分析和实际工程数据，利用成熟 c++编程语言开发出实用性和适应性极强的导线拉力计算软件。具有直观易操的界面，齐全的设计要素参数输入，并能根据客户需求生成详实规范的报告书，可以方便快捷地为设计工程师、电力建设单位提供数据支持和校验。能够极大提高设计效率，计算非常规的海外或新式工程，且有利于设计人员对工程中算法以及各类数据所起作用的深入认识和研究。本软件分析并计算架空软导线在不同工况和气象条件下的各类荷载、拉力、架构反力、次张力、施工安装曲线、间隔棒状态以及架构土建提资数据。软件参数丰富详实，提升了设计精细化程度，扩大了适用范围，不但能计算国标下的常规工程，对其他标准的非常规工程和海外工程、新技术参数的设备也有很好的适应性。

本项目依托于国网甘肃省电力公司已投运项目桥湾750kV变电站的建设开展相关工作。在输变电领域首次研究并实现750kV电压等级对于管母的应用，在高电压等级运用悬吊管母具有重大的意义，并对今后高电压等级管母应具有一定的指导作用。本项目所产生成果在桥湾750kV变电站应用后并成功应用于张掖750kV变电站。综上所述，本项目在变电站设计领域具有一定的推广性，对750kV变电站建设方面具有非常重要的促进作用。结合对750kV配电装置设计研究，进行了母线导体比选，通过对电气特性、导线力学计算，比较后提出了采用倾斜悬吊式管母线的设计方案。对设计的管型母线方案，进行了管母电晕、无线电干扰校验，管母在各种工况下的强度、挠度校验，得出了750kV配电装置可以采用管型母线的结论。依托桥湾750kV工程，对选择的导体进行工程真型试验，从导体材料、导体电气特性、力学性能进行试验，模拟现场条件进行实际安装，分析比对，检验设计方案合理性。同时研究了施工安装工艺、质量控制点进行了研究，提出质量控制方法，给出解决问题和消除驰度误差的补偿办法。通过项目的研究及实施，大大减小管母的挠度，本次应用的新型安装方式，现场不需要设备线夹和压接导线，减小安装工作量。刚性连接后没有导线弧垂，可以减少塔架高度，节省投资。 通过本项目开展悬吊管母应用及管母挠度超标治理措施的专项研究，采用SAP2000有限元程序建立悬吊管型母线的有限元模型，计算其内力与挠度，并与试挂的数据和张掖750kV变电站项目现场实测输电母线的数据进行对比，从而制定出适用于工程设计中计算悬吊管型母线的经验公式和受力选择表，实现将悬吊式大跨距管型母线挠度控制在标准（0.5D）以内。本研究成果也可应用于大跨度管型母线挠度超标治理情况，最终解决跨度过大导致管母挠度不容易控制的难题。项目的实施提高了750kV变电站建设效率和质量，属于首次应用，对750kV变电站建设具有非常重要的促进作用。 大跨距悬吊管母在750kV变电站的应用已经不存在太大障碍。依托于本项目，成功在桥湾及张掖750kV变电站中应用。但目前750kV变电站的悬吊管型母线应用推广不够普及，需要加快对该项技术的推广应用，在应用中优化总结，进行更专业和深入细化的研究以不断提高，力争最大限度保障电网运行安全、保障国民经济社会生活的繁荣有序进行。

中国广核集团在各大在建或在运工程项目中一直采用 AREVA 技转的控制棒下落缓冲分析软件进行燃料组件水力学计算。“核电走出去”战略需求，集团研发自主 STEP-12 系列燃料组件，对燃料组件的结构进行自主设计研发，原水力学软件已经不适用，需根据自主燃料组件结构设计开发相应的热工水力自主化设计分析软件。新的结构设计需要重新建立软件模型，同时开展软件代码开发测试以及试验验证，模型建立及实验验证均需建立完全自主的模型及实验验证方法论。在 GDA 项目中，AREVA 技转软件因知识产权问题并不能保证“核电走出去”战略的顺利推进。中广核研究院历经 7 年时间开发了自主化燃料组件水力学分析软件包，该软件包具有完全自主知识产权TULIP 控制棒下落缓冲分析软件是首个能够分析一体化端塞“管中管”导向管设计的落棒分析软件。TULIP 软件相比于 AREVA 技转的同类软件，将物性参数由手动计算输入转换为软件自动计算，在计算模型中增加了“管中管”模型，即增加了分析软件的计算效率和适用范围。LOTUS软件从动量守恒定理等经典理论出发，结合堆芯燃料组件结构，采取必要合理的假设及简化后，建立物理模型；LOTUS 软件整合了子通道分析程序 LINDEN，只需输入待分析的堆芯工况的物理、热工等运行参数，燃料组件水力提升力分析软件 LOTUS 可以计算出相应工况的水力提升力与不确定度，计算高效准确；TULIP 软件的计算结果利用了 STEP-12 燃料组件落棒试验数据进行验证，LOTUS 软件的计算结果利用 STEP-12 燃料组件水力提升力试验数据对进行验证，最终确认燃料组件水力学分析软件包的计算结果的合理性与保守性，满足工程应用的需求。燃料组件水力学分析软件包完全自主开发与验证，具有自主知识产权。热工水力软件包适用于自主燃料组件 STEP-12 系列的设计验证及工程计算，同时已经成功应用于防城港二期、GDA、EUR 项目中。同时推广至小型堆燃料组件、14 英尺燃料组件等不同类型燃料组件的研发设计及工程计算。

该项目属于新材料应用技术领域。全球能源互联网的构建，需要输电线路具备低损耗、大容量、远距离的输送能力。随着国家环保要求日益严苛及线路走廊紧张等问题的突出，如何使电力传输更加节能、高效成为世界各国研究的重要课题。 针对上述突出问题，该项目聚焦输电线路大容量、低损耗，对铝合金的高导电率开展技术攻关，揭示微合金化对导体材料的微观组织及性能的调控规律，解决了高导电率耐热和中强铝合金微合金化配方与性能的匹配性设计问题；发明高导电率耐热铝合金和中强铝合金导体材料配方，开发出高导电率耐热铝合金和中强铝合金导线，并成功在输电线路中应用，为大跨距、低损耗、大容量、远距离输电线路建设提供技术基础。 该项目发现了碱土（Ca、Ba、Sr）、稀土（Re）、错（Zr）等微合金化元素复合添加对导电率和强度的影响规律，提出了铝合金导体材料热力学和动力学计算方法；揭示了A1与微量合金元素的相互作用机制及对性能的扬抑效应。发展了第二相组态对铝合金材料的强度、导电率的调控机制并发明了61%IACS耐热铝合金导体材料的配方和60%IACS热处理型中强铝合金导体材料的配方；构建并验证了A1-Mg-Si合金体系的时效调控模型；制备了高导电率耐热和中强铝合金导体材料。提出了多种工艺参数匹配与新型高导电率铝合金导体配方相结合的制备方法：揭示了制备工艺对铝合金导体材料性能的影响规律；优化了高性能铝合金熔炼、连铸连轧、拉拔工艺；制备了高导电率耐热和中强铝合金导线。

国家大力发展职业教育，推行终身职业技能培训，全面支持高等职业院校构建基于工作岗位的人才培养课程体系，培养企业-线真正需要的技术技能型人才。“一带一路”开启“电网特高压”的新机遇，国家电网公司将打造“一带- -路”经济带输电走廊，实现与周边国家的电网互联互通。特高压项目建设需要更多的国际化输电线路设计人才。 架空输电线路设计是一项涉及面广、理论性强、现场实际复杂多样的系统工程，电力员工需要在较短的时间内掌握线路设计的精髓，根据现场实际进行线路设计，提出了输电线路设计培训的需求。原有的线路设计课程主要讲解理论计算，不能实现与真实岗位的零对接、与现场一致的真环境、真任务、真操作。原有的考核系统不够完善，架空线路设计中有大量的力学计算，培训师在课下考核难度大，目前采取比较单一的考试模式，考核的公平性不够精确。培训方式单-，不能充分提高学的积极性、主动性。 本项目紧跟架空输电线路设计的发展与人才培养需求，充分发挥高职院校作为技术技能示范推广基地的作用，研发架空输电线路设计培训教学系统，利用虚拟现实混合仿真等多种技术手段，构建虚拟现实一体化的智能培训系统，研究基于工作岗位的专业技术技能实践培训体系。

福清核电项目位于福清市三山镇前薛村岐尾山前沿，项目规划建设 6 台百万千瓦级压水堆核电机组，采用核电工程总承包模式，一次规划、分期连续建设，1-4 号机组采用二代改进型成熟技术，5-6 号机组采用达到自主三代核电技术“华龙一号”堆型。2015 年 5 月 7 日，我国自主三代核电“华龙一号”首台示范工程福清核电 5 号机组正式开工，将为海西经济发展注入新的活力，标志着中国三代核电技术将从海上丝绸之路起点的福建，扬帆远航，全方位参与国际竞争，这是贯彻落实中央“一带一路”战略的重大举措和有力实践。项目业主中国核电福建福清核电有限公司成立于 2006 年 5 月 16 日，全面负责福清核电站的开发、建造、调试和运营，全面履行核安全责任。作为项目业主，福建福清核电有限公司将承担更重要的工作任务，需要通过不断的管理创新，以提升核电管理的科学化水平。“华龙一号”集合了我国 30 余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验，充分借鉴吸收国外三代核电技术的先进设计理念，采用 177 堆芯、能动非能动相结合等多项重要技术方案，研发出来的百万千瓦级压水堆核电技术；凝聚了中国核电建设者的智慧和心血，承载着中国核电人建设自主知识产权三代核电的梦想，是中国核电走出去的主打品牌。按期建设完成首堆“华龙一号，也是“国之重器”实现“走出去”的必由之路。福建福清核电厂 5、6 号机组作为“华龙一号”技术方案的示范工程，从开工之初，即面临着首堆工程特有的工期紧任务重，工程设计过程中边科研边设计，没有可参考的成熟设计方案；系统力学计算反复进行，系统设计调整变化多；设备设计滞后影响设备资料按期提交，设计固化困难；施工进度压力大等的难题。为解决上述问题，福清业主联合总包单位、设计分包院、建安施工单位，进一步完善创新了设计管理体系。在原有福清 1-4 号机组管理流程和渠道的基础上，识别影响首堆工程设计的关键路径及新特点，通过策划并实施互联网与设计过程和设计管理过程相结合，新开发了设计与采购接口管理流程、施工图纸开口项管理流程等多项管理流程，建立了共享的信息化管理平台，形成一套覆盖设计计划管理、设计输入、设计接口、设计验证、设计文件出版、设计变更处理等设计全过程的“互联网+”应用体系，让互联网与工程设计进行深度融合。新应用充分发挥互联网在设计及管理资源配置中的优化和集成作用，利用互联网、云计算、大数据把孤岛式的设计单位及施工创新链接起来，远程直接进行有关操作和维护，实现项目参与各方进行协同设计，同步监督管控，信息交流快捷高效，大大简化了协调过程，又大幅提高设计和设计管理效率。加快了问题的协调和处理过程，尤其对于设计技术风险管控现场重点技术问题的高效决策，提供了很好的渠道。 本基于互联网的核电厂设计管理应用体系在福清华龙一号示范工程中应用效果显著，创造新的工程设计及管理生态，既有效的提高设计生产效率和工作质量，有效助推设计管理高效管控，“华龙一号”示范工程的建设，为后续机组特别是首堆建设提供了良好借鉴，具有很高的借鉴和推广价值。