李凌波

摘 要：為了確保我國能源順利工藝，因此必須加強能源供應設備的安全性。電池架作為蓄電池組的支撐設備顯得尤為重要。本文就抗震電池架的材料和性能進行了分析，以期促進能源供應的安全性。

關鍵詞：電池架；抗震；性能

1 概述

蓄電池組是提供能源的設施，電池架是蓄電池組的承載設備。電池架上裝有大型蓄電池組，其結構強度影響蓄電池組運行的安全性和穩(wěn)定性。因此對電池架進行有限元分析是必要的。

2 地震分析參考標準

（1）IEEE693-2005：Recommended Practice for Seismic Design of Substations；

（2）International Building Code -2002；

（3）California Building Code -2013.

3 電池架結構及材料性能

以下用型號R22（2層2梯）電池架為例，此電池架適用于地震區(qū)4。

R22電池架是兩層兩梯的鋼支架，里面放置尺寸為186*398*570的電池24只，每只電池重65kg，如圖1所示。鋼支架由角鋼和方鋼通過螺栓連接而成，地震載荷作用下電池架結構計算采用的是有限元商業(yè)軟件ANSYS15.0。

4 載荷

4.1 固定載荷

固定載荷=電池質量+電池架質量，其中電池質量每個65kg。

4.2 地震載荷

結構計算按高等級地震水平考慮，兩個水平方向施加0.5g，垂直方向施加0.4g地震加速度。圖2為所采用的標準地震響應譜。

5 電池架固有頻率計算

為計算電池架結構固有頻率采用商業(yè)軟件ANSYS15.0建立結構的有限元模型。構件截面和材料參數(shù)按表1選取，質量密度為7800kg/m3。位于支架底部的節(jié)點施加固定邊界條件，約束其平動和轉動位移，如圖3所示。

6 地震載荷作用下構件應力計算

由于電池架結構基頻大于33Hz，可采用等效靜態(tài)分析方法評估結構抗震能力。作用在電池架上的地震力利用電池質量和構件質量乘以主方向上的地震加速度得到。

6.1 地震作用x方向

地震載荷由電池質量乘以0.5g 得到，將其處理成均布線載荷作用在其中一根斜撐上，方向沿水平x方向。構件的地震載荷在ANSYS按慣性力施加水平加速度（見圖4）。

6.2 地震作用在y方向

由于電池架在另一個方向不具有對稱性，因此地震加速度按水平+y 方向和-y 方向分別輸入，地震載荷作用在電池底部角鋼底座上（見圖4）。

6.3 垂直z方向地震作用

根據(jù)IEEE693 垂直方向地震作用按加速度0.4g輸入。由于電池架自重也是垂直方向，故構件垂直方向施加的總加速度為1.4g（見圖4）。

7 計算結果匯總

7.1 構件最大應力，MPa

7.2 螺栓最大內力

支架底部用兩個M6（4.8 class）螺栓固定，其位置如圖5所示。表3為三向輸入地震加速度按均方根計算出的支點最大拉力和最大剪力。

8 總結

本文通過詳細的數(shù)據(jù)和計算對抗震電池架的性能進行了分析，以此確保電池架的安全性。

參考文獻

[1]梁飛飛，錢江.蓄電池支架結構抗震性能分析[J].佳木斯大學學報（自然科學版），2013，31（5）：651-654.

（作者單位：四川長虹電源有限責任公司）