桩靴型半潜式海上风电平台制造技术

技术编号:22357934 阅读:85 留言:0更新日期:2019-10-23 02:41
本发明专利技术涉及一种桩靴型半潜式海上风电平台,其解决要点是:包括:海上浮式风电机组、机组支撑立柱、外立柱、横撑结构以及外立柱靴;其连接关系是:三个外立柱位于等边三角形的三个顶点,机组支撑立柱位于等边三角形的中心位置,海上浮式风电机组安装在机组支撑立柱上方,外立柱底部安装有外立柱靴,外立柱之间不进行连接,外立柱和机组支撑立柱之间通过横撑结构进行连接,形成稳定的半潜式海上风电平台结构。本发明专利技术具有稳性、运动性能更好,重量轻、成本低、加工制造的难度低等优点。

Pile boot type semi submersible offshore wind power platform

【技术实现步骤摘要】
桩靴型半潜式海上风电平台
本专利技术涉及一种桩靴型半潜式海上风电平台,属于海上浮式风电装备

技术介绍
近年来,国家大力提倡海上风电的发展。随着近海风场的充分开发和利用,桩基形式的固定式近海风电平台已经饱和。离岸更远的水域拥有更加优质的风资源,更适合进行海上风电的开发。固定式桩基由于水深的限制,很难适用于水深超过50m的海域,浮式风电平台的概念应运而生。目前主要的浮式风电平台有四种方案:SPAR类型、TLP类型、半潜类型和驳船类型。SPAR由于适用水深的限制,只能在特定海域适用;TLP方案由于张力筋腱的成本和技术导致其难以满足工程化需要;驳船类型的大水线面面积又导致其遭受较大的波浪载荷,增加系泊成本;半潜式的方案能有效避开以上缺陷,成为研究热点。目前常用的半潜式方案如下:一、专利1(金风科技设计方案,专利号:CN104401458B),该方案包含三个方形外立柱,每个立柱下端与中间立柱相连接,立柱的横截面积在水面以下预设位置向上变大,立柱底部采用制荡板结构,外立柱与机组支撑立柱之间采用横撑和斜撑进行支撑。该方案在一定程度上可改善平台的结构和运动性能,降低生产和安装成本。但是该方案的方形截面会增加波浪载荷;制荡板结构虽然对阻尼有效果,但是未能有效降低平台重心;斜撑结构和横撑结构的交汇也会导致加工难度的增加。二、专利2(通尼斯新能源设计方案,专利号:CN208089470U),该方案包括三个圆柱形外筒位于等腰三角形上,外筒底部安装制荡板,外筒与机组支撑立柱采用圆管横撑结构,中心立柱平台较外筒要高出一部分,以最大可能性的减少平台重量。该设计方案的稳定性、抵抗外力能力都有一定效果。制荡板结构不能够减低重心,圆管的贯穿结构焊接相对难度较大,另外,外立柱的降低同时也可将中心立柱同步降低。三、专利3(PPI公司,专利号:CN103786837B),该方案采用三立柱方案,立柱之间通过横撑和斜撑结构进行连接。典型特点为风机直接坐在其中一个立柱上,这将导致平台的重心发生严重的偏移,该方案设计了一套主动压载控制系统,根据运动情况进行不同立柱见的压载调整,以达到降低平台运动幅度的目的。该方案的主动控制系统的稳定性实现困难,另外整个系统的耗能较高,可能发生风机发的电量不能满足主动控制系统电量需求的情况发生。对比以上三种方案,本设计方案综合考虑平台稳性、运动性能、经济性、加工制造难度以及可靠性等几方面因素,在总结前人的设计经验基础上,结合海洋油气田平台的一些做法,提出了一种新型的半潜式海上风电平台设计方案,在保证性能的基础上,将平台的成本尽可能降低,减少加工难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种桩靴型半潜式海上风电平台,该平台的稳性、运动性能能够得到有效改善。另外一个目的是降低平台的成本,减轻平台的重量,通过改变结构型式,降低加工制造的难度。本专利技术目的是通过下列技术方案实现的:桩靴型半潜式海上风电平台包括:海上浮式风电机组、机组支撑立柱、外立柱、横撑结构以及外立柱靴;其连接关系是:三个外立柱位于等边三角形的三个顶点,机组支撑立柱位于等边三角形的中心位置,海上浮式风电机组安装在机组支撑立柱上方,外立柱底部安装有外立柱靴,外立柱之间不进行连接,外立柱和机组支撑立柱之间通过横撑结构进行连接,形成稳定的半潜式海上风电平台结构。由于采取上述技术方案使本专利技术具有如下优点及效果:1.其主要构件都采用圆形截面,有效降低波浪载荷;2.外立柱底部带有桩靴结构,有效降低平台重心,抑制平台垂荡运动,同时也能减低制造和总装过程中与地面接触处的应力集中;3.外立柱与外立柱之间不设置连接结构,能够降低整个平台的材料使用,降低重量。4.采用方形截面横撑进行外立柱和机组支撑立柱的连接,降低了加工和焊接难度。附图说明图1为本专利技术的结构图图2为不带斜撑结构图图3为带斜撑结构图具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明:桩靴型半潜式海上风电平台如图1所示,包括:海上浮式风电机组1、机组支撑立柱2、外立柱3、横撑结构5以及外立柱靴4;其连接关系是:三个外立柱3位于等边三角形的三个顶点,机组支撑立柱2位于等边三角形的中心位置,海上浮式风电机组1安装在机组支撑立柱2上方,外立柱3底部安装有外立柱靴4,外立柱3之间不进行连接,外立柱和机组支撑立柱2之间通过横撑结构5进行连接,形成稳定的半潜式海上风电平台结构;其特征在于:所述外立柱如图1所示,三个外立柱3位于等边三角形的三个顶点,立柱截面采用波浪载荷较小的圆形截面,截面面积根据稳性和运动性能的要求来定,外立柱的水线面面积是重要参数,根据稳性要求来确定,外立柱3采用均匀截面或者变截面圆柱;外立柱3之间并不设置连接结构,有利于大幅降低平台重量;所述机组支撑立柱2如图1所示,位于等边三角形的中心位置,其截面尺寸的增加不会对稳性等产生较大的作用,因此机组支撑立柱2在能够保证结构安全的前提下,其截面尺寸应尽可能小,这样不能能够节省钢结构,还能够减少立柱承受的波浪载荷;采用圆柱形式有利于降低波浪载荷,其横截面直径和长度可以根据机组的重量,从结构安全的角度进行尺度的选取,机组支撑立柱2与海上浮式风电机组1底部设置圆锥过渡段进行连接;所述外立柱桩靴4的概念借鉴与传统自升式平台的桩腿桩靴设计理念,其连接于外立柱底部,其截面积可以做到外立柱截面积的3-6倍左右,其内部空间用于装载水泥或者钢结构等固定压载,由于浮式风电机组的重心很高,重量很大,通过这种设置外立柱桩靴,能够有效的降低整个浮式风电装置的重心,另外较大面积的外立柱桩靴也能够有效减低整个装置的对地压力,使得建造安装更容易。较大截面积的外立柱桩靴可以起到制荡板的作用,有效抑制平台的升沉运动,由于其位于水线以下深度较深处,虽然其面积较大,其遭受的波浪载荷总体而言仍然很小;所述横撑结构5如图1所示,采用方形截面横撑设计,直接用于连接外立柱3和机组支撑立柱2,方形截面由于闭环剪力效应,能有效的增加结构的抗载荷能力。整个方案可以根据强度需要决定是否设置斜撑结构。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.桩靴型半潜式海上风电平台,具体包括:海上浮式风电机组(1)、机组支撑立柱(2)、外立柱(3)、横撑结构(5)以及外立柱靴(4);其连接关系是:三个外立柱(3)位于等边三角形的三个顶点,机组支撑立柱(2)位于等边三角形的中心位置,海上浮式风电机组(1)安装在机组支撑立柱(2)上方,外立柱(3)底部安装有外立柱靴(4),外立柱(3)之间不进行连接,外立柱和机组支撑立柱(2)之间通过横撑结构(5)进行连接。

【技术特征摘要】
1.桩靴型半潜式海上风电平台,具体包括:海上浮式风电机组(1)、机组支撑立柱(2)、外立柱(3)、横撑结构(5)以及外立柱靴(4);其连接关系是:三个外立柱(3)位于等边三角形的三个顶点,机组支撑立柱(2)位于等边三角形的中心位置,海上浮式风电机组(1)安装在机组支撑立柱(2)上方,外立柱(3)底部安装有外立柱靴(4),外立柱(3)之间不进行连接,外立柱和机组支撑立柱(2)之间通过横撑结构(5)进行连接。2.根据权利要求1所述桩靴型半潜式海上风电平台,其特征还在于:所述三个外立柱(3)位于等边三角形的三个顶点,立柱截面采用波浪载荷较小的圆形截面,截面面积根据稳性和运动性能的要求来定,外立柱的水线面面积是重要参数,根据稳性要求来确定,外立柱(3)采用均匀截面或者变截面圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员:于斌李忠刚冷述栋常新江尹勇白锐利常远王子明魏冬岩苏佳
申请(专利权)人:中船重工船舶设计研究中心有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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