Bentley應(yīng)用程序用于精確測量腐蝕和荷載，從而無需建造成本高昂的新塔架

跨俄亥俄河輸送水電

技術(shù)精湛的工程師們正在尋找更大規(guī)模、更高效、更環(huán)保的發(fā)電方式。但如果沒有可靠的電力傳輸方式，即使是完美的發(fā)電站也無法發(fā)揮作用。俄亥俄瀑布發(fā)電站建于近一個(gè)世紀(jì)前，位于肯塔基州俄亥俄河上，依靠兩座古老的格構(gòu)式塔架將電力輸送到河對岸。由于塔架與發(fā)電站屬同期建設(shè)，隨著時(shí)間的推移，塔架逐漸風(fēng)化和老化。公用事業(yè)公司LG&E和KU Energy認(rèn)識(shí)到這一問題需要得到解決，以便俄亥俄瀑布能夠在未來幾十年內(nèi)繼續(xù)供電。

該公用事業(yè)公司委托Exo Inc. 來尋找解決塔架老化問題的最佳方法。顯而易見的解決方案就是建造新塔架，但客戶不希望采用這種方式。Exo工程服務(wù)副總裁Michael Miller表示：“相較于再利用，替代方案是申請?jiān)S可，在另一個(gè)地點(diǎn)設(shè)計(jì)和建造新輸電塔，預(yù)計(jì)成本為6000萬至1億美元。”為了避免這筆巨額開支，Exo必須首先確定這些塔是否可以修復(fù)并繼續(xù)使用。

解決腐蝕和過應(yīng)力問題

Exo對兩座塔進(jìn)行徹底檢查后，確定修復(fù)將取決于兩個(gè)關(guān)鍵的復(fù)原措施。首先是加固鋼構(gòu)件，確保其可安全承受風(fēng)和冰造成的結(jié)構(gòu)荷載危險(xiǎn)。其次是對縫隙腐蝕的鉚釘接頭進(jìn)行封裝處理。

Exo需要掌握塔架的每一處細(xì)節(jié)，但可收集的信息卻很少。Miller表示：“目前沒有這些塔架的詳細(xì)圖紙，而且這些塔架是最早應(yīng)用耐候鋼的建筑之一，當(dāng)時(shí)這一術(shù)語還未開始使用。”該組織需要將塔架的單張照片轉(zhuǎn)換成高精度數(shù)字化模型，以確定修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)的最佳方法。

精確的承載力測量

Exo很快就確定，Bentley的Power Line Systems應(yīng)用程序能幫助他們創(chuàng)建塔架的精確數(shù)字孿生模型，從而更深入地了解塔架的現(xiàn)狀。他們首先將無人機(jī)拍攝的現(xiàn)場照片整合到iTwin Capture中，這樣就無需進(jìn)行危險(xiǎn)的人工檢查。

借助iTwin Capture，Exo得以精確地測量風(fēng)化和腐蝕導(dǎo)致的縫隙腐蝕退化。Miller表示：“縫隙腐蝕是橋梁和其他結(jié)構(gòu)中常見的一種腐蝕現(xiàn)象，通常由兩種原因?qū)е拢阂皇怯推崂匣?，二是使用耐候鋼時(shí)未針對干濕循環(huán)而考慮正確的連接細(xì)節(jié)。”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)使用PLS-CADD對169千伏高壓輸電線路進(jìn)行建模，為塔架模型提供結(jié)構(gòu)荷載數(shù)據(jù)。

精準(zhǔn)定位修復(fù)區(qū)域

借助塔架的精確數(shù)字孿生模型，Exo可以直接測量每個(gè)角撐板連接處的間隙，然后對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)評估，以幫助確定接頭的當(dāng)前承載力。Miller說：“使用PLS-CADD可以準(zhǔn)確模擬各種天氣條件下（包括國家電氣安全規(guī)范（NESC）和公用事業(yè)特定的風(fēng)和冰負(fù)載組合工況），每根導(dǎo)體的張力、垂直和橫向電線負(fù)載。”然后將模擬的荷載施加到塔架模型上，使其能夠評估其整體容量并精準(zhǔn)定位需要加固的區(qū)域。

Exo利用分析結(jié)果找到了解決塔架腐蝕問題并延長其使用壽命的有效解決方案。“對于該項(xiàng)目來說，創(chuàng)建兩座塔架的數(shù)字孿生模型至關(guān)重要。任何其他方式都不可能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。”Miller總結(jié)道。Exo估計(jì)，修復(fù)這些塔架的成本是完全更換塔架成本的十分之一，預(yù)計(jì)可節(jié)省8000萬美元。此外，修復(fù)所需的許可比更換所需的許可耗時(shí)少得多。目前修復(fù)工作正在進(jìn)行中，且對水力發(fā)電的持續(xù)輸送沒有任何影響。