海上风电场水上多桩风机基础及风电机组制造技术

本实用新型专利技术公开了一种海上风电场水上多桩风机基础及风电机组，包括桩基础，桩基础包括沿周向间隔设置的至少三根钢管桩，钢管桩设有伸出海平面以上的装配端；过渡连接组件，过渡连接组件包括中心柱、支撑构件、及与钢管桩数量适配的腿柱，腿柱一一对应地设置于钢管桩上，且腿柱通过支撑构件与中心柱连接。海上施工时，将包括有至少三根钢管桩的桩基础打入海床固定，使装配端露出海平面，之后将工厂内预制好的过渡连接组件的腿柱一一对应地安装到钢管桩上连为一体，将风机机组安装在海上风电场水上多桩风机基础上。如此可大大提升抗击风、浪、流等海洋环境下极限载荷的能力，提高抗扭刚度，使用可靠性高，且其结构简单，建造及施工难度低。

【技术实现步骤摘要】
海上风电场水上多桩风机基础及风电机组
本技术涉及海上风力发电
，特别是涉及一种海上风电场水上多桩风机基础及风电机组。
技术介绍
风能是一种清洁的可再生绿色能源，开发效率高，经济性好，具有大规模开发条件和商业化前景，世界各国正在大力建设风电场，风力发电技术也得到了快速发展。海上风力资源丰富，比陆地风力发电量大，海上风电场按所处海域位置分为浅海风电场和深海风电场。浅海风电场适用于50m以内水深的海域，采用固定式基础形式。海上风机基础不仅承受上部高耸的风机带来的荷载，并且将抵抗波浪荷载、风荷载、水流荷载、船舶撞击荷载等多个荷载的共同作用，其所受水平力和倾覆力矩较大，且风机正常运行对基础不均匀沉降和法兰面倾角都有比较高的控制要求。海上风机基础选型应综合考虑水深、海床地质条件、离岸距离、海洋环境条件和施工水平等方面的影响。对于适用于浅海风电场的固定式风机基础，目前主要采用桩基础，桩基础具有承载力高，沉降小且均匀、抗震性能好等特点，能够较好的承受轴向荷载、水平荷载以及由风机运行产生的振动和动力作用，已在国内外海上、陆上、滩涂区域风电场及海港工程中广泛应用，有着成熟的设计与施工经验。对于海上风电场中的桩基础，主要包括单桩基础和多桩基础，单桩一般造价相对较低，是目前的主要应用型式，而多桩基础具有更好的刚度和安全性，对地质和水深的适应性较广。随着风力发电工业的迅速发展和风力发电机组单机容量的逐步加大，海上风力发电场的发展将越来越快，规模也逐步增大。与此同时，也对相应的海上风电支撑结构的设计、安装、施工以及安全维护提出了更高的技术要求。多桩基础在水深较深、地质复杂、单机容量大的浅海风电场中会有更广泛的应用。多桩基础在设计时应从模态、结构强度、变形和施工等角度综合考虑，确保整机自振频率避开风轮激励频率和波浪频率显著范围，在风、浪、流的作用下，多桩基础钢结构中的应力分布均匀、极限应力较小、变形较小，同时基础的设计应便于施工安装。然而现有的海上多桩基础的结构通常比较复杂，导致建造及施工难度大，且抵抗风、浪等的极限载荷的能力较差，抗扭刚度较弱，使用可靠性差。
技术实现思路
基于此，本技术有必要提供一种海上风电场水上多桩风机基础及风电机组，抵抗风、浪等极限载荷的能力好，抗扭刚度高，结构简单，建造及施工难度小，使用可靠性高。其技术方案如下：一种海上风电场水上多桩风机基础，包括：桩基础，所述桩基础包括沿周向间隔设置的至少三根钢管桩，所述钢管桩设有伸出海平面以上的装配端；过渡连接组件，所述过渡连接组件包括中心柱、支撑构件、及与所述钢管桩数量适配的腿柱，所述腿柱一一对应地设置于所述钢管桩上，且所述腿柱通过所述支撑构件与所述中心柱连接。上述海上风电场水上多桩风机基础建造时，在工厂内将与钢管桩数量适配的腿柱通过支撑构件与中心柱连接为一体，形成过渡连接组件。海上施工时，通过将包括有至少三根钢管桩的桩基础打入海床固定，并使装配端露出海平面，之后将工厂内预制好的过渡连接组件的腿柱一一对应地安装到钢管桩上，连接成为一体。如此可大大提升抗击风、浪等极限载荷的能力，提高抗扭刚度，使用可靠性高，且其结构简单，建造及施工难度低。下面对技术方案作进一步的说明：在其中一个实施例中，还包括呈环形的灌浆连接体，所述装配端沿端面向内凹设有装配孔，所述腿柱的端部插装入所述装配孔内，且所述装配孔的孔壁与所述腿柱的外周壁之间配合形成环形容腔，所述灌浆连接体嵌设于所述环形容腔内。如此，可大大提高腿柱与钢管桩的装配强度，提升抵抗风浪流海洋环境载荷的能力，确保多桩风机基础的使用性能。在其中一个实施例中，还包括多个第一抗剪切件和第二抗剪切件，多个所述第一抗剪切件间隔设置于所述装配孔的孔壁上，多个所述第二抗剪切件间隔设置于所述腿柱的外周壁上。如此可提高腿柱及钢管桩的抗剪切性能，提高连接强度，避免在强风、大浪等恶劣环境下发生刚性脆裂或疲劳折断，提升使用可靠性。在其中一个实施例中，包括三根所述钢管桩和三根所述腿柱，三根所述钢管桩和三根所述腿柱一一对应连接并均呈正三角形布置，所述中心柱的中心与正三角形的中心重合；所述支撑构件包括三根斜支撑件，所述中心柱设有第一固定部，所述腿柱设有第一装配部，所述斜支撑件的两端分别一一对应地连接所述第一固定部和所述第一装配部，且所述斜支撑件由所述腿柱至所述中心柱的方向呈向上倾斜设置。如此使得多桩风机基础具备更优的整体结构刚性，在承受纵向载荷时的可靠性更好，使载荷能够由中心柱均匀传递给腿柱和斜支撑件，提高使用寿命。在其中一个实施例中，所述支撑构件还包括三根第一水平支撑件，所述中心柱还设有第二固定部，所述腿柱还设有第二装配部，所述第一水平支撑件的两端分别一一对应地连接所述第二固定部和所述第二装配部。通过第一水平支撑件分别与中心柱的第二固定部和腿柱的第二装配部连接，可提高多桩风机基础的整体结构刚度和局部结构强度。在其中一个实施例中，所述支撑构件还包括三根第二水平支撑件，所述第二水平支撑件与所述腿柱沿周向交替设置，且所述第二水平支撑件的两端分别与相邻的两个所述腿柱连接。通过第二水平支撑件分别与相邻的两个腿柱连接，可提高多桩风机基础的整体结构刚度和局部结构强度，同时提高在恶劣工作环境下的抗扭刚度，有利于提升使用寿命。在其中一个实施例中，所述支撑构件还包括三组连接撑，每组所述连接撑均包括两个连接支撑件，所述第二水平支撑件设有安装部，所述斜支撑件设有连接部，每组的两个所述连接支撑件的第一端均与所述安装部连接，每组的两个所述连接支撑件的第二端分别与所述安装部相邻的两个斜支撑件的连接部连接；所述连接支撑件由所述第二水平支撑件至所述斜支撑件的方向呈向上倾斜设置。如此通过连接支撑件与中心柱和斜支撑件连接，可进一步提高多桩风机基础的整体结构刚度和强度，提升抵抗风浪流海洋环境下极限载荷的能力。在其中一个实施例中，所述支撑构件还包括三根第三水平支撑件，所述第三水平支撑件与所述斜支撑件沿周向交替设置，且所述第三水平支撑件的两端分别与相邻的两个所述斜支撑件的连接部连接。通过第三水平支撑件分别与相邻的两个斜支撑件连接，可提高多桩风机基础的整体结构刚度和局部结构强度，同时提高在恶劣工作环境下的抗扭刚度，有利于提升使用寿命。在其中一个实施例中，包括四根所述钢管桩和四根所述腿柱，四根所述钢管桩和四根所述腿柱一一对应连接并均呈正四边形布置，所述中心柱的中心与正四边形的几何中心重合。如此，通过增加钢管桩和腿柱的设置数量，可进一步增加多桩风机基础在模态和变形方面的性能优势，满足整机结构自振频率要求和风机正常运行变形要求，提升对水深和地质条件的适应性。本技术还提供一种风电机组，其包括风机机组和如上所述的海上风电场水上多桩风机基础，所述风机机组设置于所述海上风电场水上多桩风机基础上。上述风电机组施工时，首先完成水上多桩风机基础的施工，之后将风机机组安装在海上风电场水上多桩风机基础上。如此可大大提升抗击风、浪等极限载荷的能力，提高抗扭刚度，使用可靠性高，且其结构简单，建造及施工难度低。附图说明图1为本技术实施例所述的采用三桩柱的海上风电场水上多桩风机基础的结构示意图；图2为本技术实施例所述的海上风电场水上多桩风机基础的俯视结构示意图；图3为本技术实施例所述的海上风电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上风电场水上多桩风机基础，其特征在于，包括：桩基础，所述桩基础包括沿周向间隔设置的至少三根钢管桩，所述钢管桩设有伸出海平面以上的装配端；过渡连接组件，所述过渡连接组件包括中心柱、支撑构件、及与所述钢管桩数量适配的腿柱，所述腿柱一一对应地设置于所述钢管桩上，且所述腿柱通过所述支撑构件与所述中心柱连接。

【技术特征摘要】
1.一种海上风电场水上多桩风机基础，其特征在于，包括：桩基础，所述桩基础包括沿周向间隔设置的至少三根钢管桩，所述钢管桩设有伸出海平面以上的装配端；过渡连接组件，所述过渡连接组件包括中心柱、支撑构件、及与所述钢管桩数量适配的腿柱，所述腿柱一一对应地设置于所述钢管桩上，且所述腿柱通过所述支撑构件与所述中心柱连接。2.根据权利要求1所述的海上风电场水上多桩风机基础，其特征在于，还包括呈环形的灌浆连接体，所述装配端沿端面向内凹设有装配孔，所述腿柱的端部插装入所述装配孔内，且所述装配孔的孔壁与所述腿柱的外周壁之间配合形成环形容腔，所述灌浆连接体嵌设于所述环形容腔内。3.根据权利要求2所述的海上风电场水上多桩风机基础，其特征在于，还包括多个第一抗剪切件和第二抗剪切件，多个所述第一抗剪切件间隔设置于所述装配孔的孔壁上，多个所述第二抗剪切件间隔设置于所述腿柱的外周壁上。4.根据权利要求1所述的海上风电场水上多桩风机基础，其特征在于，包括三根所述钢管桩和三根所述腿柱，三根所述钢管桩和三根所述腿柱一一对应连接并均呈正三角形布置，所述中心柱的中心与正三角形的中心重合；所述支撑构件包括三根斜支撑件，所述中心柱设有第一固定部，所述腿柱设有第一装配部，所述斜支撑件的两端分别一一对应地连接所述第一固定部和所述第一装配部，且所述斜支撑件由所述腿柱至所述中心柱的方向呈向上倾斜设置。5.根据权利要求4所述的海上风电场水上多桩风机基础，其特征在于，所述支撑构件还包括三根第一水平支撑件，所述中心柱还...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏冬，刘晋超，马兆荣，汤东升，李聪，元国凯，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44