一种海上风力发电机的浮式基础制造技术

本实用新型专利技术公开了一种海上风力发电机的浮式基础，包括至少一个浮式基础单元，所述浮式基础单元包括塔柱、风力发电机、多个浮筒、连接杆、方形撑、第一支撑杆和第二支撑杆，风力发电机安装于塔柱的上端，多个浮筒均匀分布于塔柱的周边，相邻的浮筒下端通过方形撑固定连接，上端通过连接杆固定连接；浮筒上端通过第一支撑杆与塔柱中部固定连接，固定于浮筒下端的方形撑通过第二支撑杆与塔柱的下端固定连接；方形撑位于海水的水面下方，浮筒的下端与海底固定连接。本实用新型专利技术的浮式基础具有良好的稳定性，可调整风力发电机重心位置和谐振频率，减少波浪中浮式基础整体运动的不平衡程度。多个浮式基础实现变化的功率组合满足不同的用电需求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种海上风力发电设备，具体涉及一种海上风力发电机的浮式基础。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。目前，风力发电项目大部分是在陆地上的。随着风力发电技术的发展，海上风力发电已逐渐成为风电发展的新领域。因为海上风资源丰富，而且不会受土地使用的限制。由于海上的风力资源远优于陆上的，远海区风力资源又优于海岸带的浅海区，所以风力发电走向远海是必然的方向。现在的海上风电项目多位于近海区域，采用的是固定式基础。发展远海深海区域风力发电，浮式基础则是必然的选择。现有的浮式基础主要包括Spar结构基础、三浮体结构基础和TLP结构基础三种形式。现有浮式基础大多采用大功率水平轴风力发电机，浮式基础的体形庞大，浮式基础的运输和海上安装难度高、成本大，而且浮式基础的稳定性差，容易发生摇晃、倾斜，甚至翻倒。同时此三种浮式基础无法根据海域风波的特征做出调整，则其在不规则波环境下，作用在风机上的风速波动将引起输出功率的波动。这些大型水平轴风机需准确对风运行，从而令偏航系统频繁启动。另外采用大功率风力发电机不易根据用电负荷灵活配置。如在一些较少人居住的岛礁，总的用电量较少，而利用大功率风机发电就造成资源的浪费。中国专利(201010156412. 6)公开了一种海上风力发电机组柔性浮式基础。此专利每个浮筒通过幅杆与塔筒的侧部连接，而浮筒的底部通过锚链与固定在海床上的锚碇连接，同时各个浮式基础之间通过弹性细缆连接，从而提高浮式基础的稳定性。但是此专利的单个浮式基础的稳定性差，且各个单元使用弹性细缆连接，容易发生碰撞，而造成浮式基础容易损坏。
技术实现思路
本技术为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构合理，不容易发生摇晃、倾斜，可调整风力发电机重心位置和谐振频率，减少波浪中浮式基础整体运动的不平衡程度的海上风力发电机的浮式基础。本技术的目的通过以下的技术方案实现本海上风力发电机的浮式基础，包括至少一个浮式基础单元，所述浮式基础单元包括塔柱和风力发电机，风力发电机安装于塔柱的上端，还包括多个浮筒、连接杆、方形撑、第一支撑杆和第二支撑杆，所述多个浮筒均匀分布于塔柱的周边，相邻的浮筒下端通过方形撑固定连接，上端通过连接杆固定连接；浮筒上端通过第一支撑杆与塔柱中部固定连接，而固定于浮筒下端的方形撑通过第二支撑杆与塔柱的下端固定连接；方形撑位于海水的水面下方，浮筒的下端与海底固定连接。作为一种优选，所述的连接杆、第一支撑杆和第二支撑杆设置为空心圆形管。作为一种优选，所述方形撑设置为空心的矩形管，方形撑的内部设置有多个隔板，从而增加方形撑的刚性，方形撑的两端分别固定于相邻的两个浮筒。所述海上风力发电机的浮式基础还包括柔性连接器，所述多个浮式基础单元通过柔性连接器连接形成浮式基础群，浮式基础单元呈水平分布。组合成浮式基础群的方式，使得本海上风力发电机的浮式基础能够适应不同的海况，在海洋风浪环境中具有良好的整体稳定性。作为一种优选，所述柔性连接器包括弹簧、钢索、2根轴和2个花键套筒，钢索的两端分别固定于2个花键套筒一端，弹簧套于钢索，且弹簧的两端分别固定于2个花键套筒一端；2根轴的一端分别固定安装于2个花键套筒的另一端，轴的另一端安装于相邻浮式基础单元的浮筒的侧部。弹簧在单元间运动中起到阻尼的作用，钢索则保证两个单元在设定的距离内运动，不出现弹簧变形破坏的情况。此设置保证了各个浮式基础之间的不会发生碰撞。所述轴的一端设置有卡块，花键套筒包括壳体和锁紧块，轴的一端插入壳体，锁紧块套于轴，并固定于壳体内。当轴的一端插入壳体内时，再利用锁紧块对轴进行锁紧。所述每个浮式基础单元的浮筒的数量为3个；所述浮式基础群包括多个浮式基础组单元，每个浮式基础组单元包括6个浮式基础单元，此6个浮式基础单元排列成六边形，且相邻两个浮式基础单元之间通过柔性连接器连接；相邻的两个浮式基础组单元通过柔性连接器连接。各个浮式单元通过方形撑和连接杆固定连接成三角形的结构，因三角形具有高稳定性，不容易变形，从而为浮式基础提供非常稳定的框架。浮式基础群的数量根据使用需要的电量而决定，各个浮式基础单元之间利用有阻尼特征的柔性连接器连接，且浮式基础单元在海平面上呈水平分布。利用多个小功率的风力发电机组合，以满足不同的用电需求，为海洋平台和岛礁提供电力补给时，可组成局域网，免去费用高昂的长距离海底输电和并网。所述风力发电机为小功率的垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，高度也低于水平轴风机，而且结构简单、维护成本低。同时，由于减少了风轮对风时的陀螺力以及减少了风机受风和运行对基础的作用力，从而降低了浮式基础的摇晃、倾斜的程度，进而保证此浮式基础比水平轴风机浮式基础具有更好的稳定性。所述海上风力发电机的浮式基础还包括锚链，所述浮式基础群通过锚链与海底连接，所述浮筒的下端设置有压载舱，浮筒的下端通过锚链与海底固定连接，压载舱装有配重物。合理调整配重物也可进一步提高浮式基础的稳定性。而配重物可以使用海水、铁砂等。所述海上风力发电机的浮式基础还包括张力索，所述浮式基础群通过张力索与海底固定连接，所述浮筒的下端通过张力索与海底固定连接。所述浮式基础群还可以使用张力索和锚链的有效组合以实现更好的锚固稳定效果O所述海上风力发电机的浮式基础还包括加强杆，所述第二支撑杆的一端固定连接于方形撑的中部，另一端固定于塔柱的下端，加强杆的两端分别固定连接于相邻的两根方形撑的中部；所述第一支撑杆上安装有工作台，塔柱穿过工作台的中心；工作台的下面设置有6根固定杆和加强筋，固定杆呈现六边形排列连接，同时固定杆的两端分别固定连接于相邻的第一支撑杆；加强筋的一端固定于塔柱，另一端固定于固定杆。加强杆与方形撑和第二支撑杆组成多个三角形，利用三角形的稳定性特点可大大提高浮式基础单元的结构稳定性。作为一种优选，所述的工作台呈正六边形，而固定杆设置为空心圆形管，加强筋使用T型钢材。工作台用于支撑修理和安装风力电机的工作人员，将大大方便对于浮式基础和风力发电机的安装与维护。固定杆和加强筋增强工作台的刚性，从而令工作台提供足够的支撑力，提高工作人员在工作台上工作的安全性。工作台也可设置呈圆形。本技术相对于现有技术具有如下的优点I、本技术的海上风力发电机的浮式基础的浮式基础中的浮筒下端通过方形撑进行刚性连接，而方管形的方形撑位于水线以下，从而利用方形撑在水下的粘滞力，从而对浮式基础单元的摇晃和倾斜起到抑制的作用，提高了整个浮式基础单元的稳定性。2、本技术的海上风力发电机的浮式基础单元之间通过柔性连接器连接组成浮式基础群，从而可以提高整体的稳定性。而且此海上风力电机的浮式基础可以灵活连接浮式基础单元的数量，如根据岛上居住的人的用电量而决定浮式基础单元的数量，减少成·本，提闻效益。3、本技术的海上风力发电机的浮式基础采用小功率垂直轴风力发电机，小功率的垂直轴风力发电机组成的群与同等功率的单台大功率发电机相比，小功率的风力发电机及浮式基础群的建造及安装成本远低于单台大功率风力发电机及其浮式基础。4、本技术的海上风力发电机的浮式基础利用小功率风力发电机组的浮式基础群，从而大大降低了浮式基础单元的高度，从传统的150米左右降低到50米左右本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上风力发电机的浮式基础，包括至少一个浮式基础单元，所述浮式基础单元包括塔柱和风力发电机，风力发电机安装于塔柱的上端，其特征在于：还包括多个浮筒、连接杆、方形撑、第一支撑杆和第二支撑杆，所述多个浮筒均匀分布于塔柱的周边，相邻的浮筒下端通过方形撑固定连接，上端通过连接杆固定连接；浮筒上端通过第一支撑杆与塔柱中部固定连接，而固定于浮筒下端的方形撑通过第二支撑杆与塔柱的下端固定连接；方形撑位于海水的水面下方，浮筒的下端与海底固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种海上风力发电机的浮式基础，包括至少一个浮式基础单元，所述浮式基础单元包括塔柱和风力发电机，风力发电机安装于塔柱的上端，其特征在于还包括多个浮筒、连接杆、方形撑、第一支撑杆和第二支撑杆，所述多个浮筒均匀分布于塔柱的周边，相邻的浮筒下端通过方形撑固定连接，上端通过连接杆固定连接；浮筒上端通过第一支撑杆与塔柱中部固定连接，而固定于浮筒下端的方形撑通过第二支撑杆与塔柱的下端固定连接；方形撑位于海水的水面下方，浮筒的下端与海底固定连接。2 置为空心的矩形管，方形撑的内部设置有多个隔板，方形撑的两端分别固定于相邻的两个浮筒。3.根据权利要求I所述的一种海上风力发电机的浮式基础，其特征在于还包括柔性连 接器，所述多个浮式基础单元通过柔性连接器连接形成浮式基础群，浮式基础单元呈水平分布。4.根据权利要求3所述的一种海上风力发电机的浮式基础，其特征在于所述柔性连接器包括弹簧、钢索、2根轴和2个花键套筒，钢索的两端分别固定于2个花键套筒一端，弹簧套于钢索，且弹簧的两端分别固定于2个花键套筒一端；2根轴的一端分别固定安装于2个花键套筒的另一端，轴的另一端安装于相邻浮式基础单元的浮筒的侧部。5.根据权利要求4所述的一种海上风力发电机的浮式基础,其特征在于所述轴的一端设置有卡块，花键套筒包括壳体和锁紧块，轴的一端插入壳体，锁紧块套于轴，并固定于壳体内。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超核，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：