一种直立柱漂浮式风机基础及风力发电机组制造技术

本发明专利技术公开一种直立柱漂浮式风机基础及风力发电机组，立柱漂浮式风机基础包括系泊系统、基础结构以及设置在海底的锚固基础，系泊系统将基础结构固定在海底的锚固基础上，基础结构包括等截面直立柱和变截面直立柱，等截面直立柱下端连接变截面直立柱上端，变截面直立柱的截面从上到下逐渐增大，变截面直立柱的下部设置减摇水舱；减摇水舱沿周向分为若干分舱，分舱的顶部和底部分别通过管道连通；基础结构的上部结构较细小，下部结构较粗大，用于降低整个结构重心，减少吃水深度，使结构整体重心下移，增大阻尼系数，减小固有频率，增加了基础平台稳性；并且减少了吃水深度，从而扩大了该基础平台结构的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种直立柱漂浮式风机基础及风力发电机组
本专利技术属于风力发电漂浮式基础设计
，具体涉及一种直立柱漂浮式风机基础及风力发电机组。
技术介绍
随着风能资源开发的不断扩大，尤其在深海处的开发，使得漂浮式风力机的研究备受重视。常用的漂浮式基础有直立柱基础、张力腿基础和半潜式基础等。沿海水深较浅，考虑平台的水深适用性和系泊结构的造价，直立柱风机基础由于结构简单，稳定性好等优点受到广泛关注。如图1所示，常规直立柱漂浮式风机适用于水深80m的深海，其主要由风机(1)、塔架(2)、基础结构(3)和系泊系统(4)四部分组成。但是，直立柱漂浮式风机基础需要同时考虑风载荷、波浪载荷、水动力载荷和系泊载荷，因此其对稳定性要求更高，要求的吃水深度更大。由于中国离岸距离在100km以内的海域内满足水深大于80m的很少，因此无法满足直立柱漂浮式风机基础对水深的要求(一般要求水深大于80m)，因此还未受到国内广大学者的研究。现有的常规直立柱漂浮式风机基础的适用水深要求较高，在当前中国临海海域的适用性不广泛。此外，对于直立柱漂浮式风机基础结构，因其动力特性与船舶相似，因此可以考虑使用减摇水舱来增加基础结构的稳定性。减摇水舱的缺点包括：只有减摇水舱达到一定的容积，才能使其产生足够的横摇复原力矩，减摇才能起到一定的效果；另外，减摇水舱的自摇频率必须高于浮式基础平台的自摇频率才能实现横摇减摇，否则甚至会产生增大横摇作用。综上所述，为了解决直立柱漂浮式风机基础结构的适用水深范围且增加直立柱漂浮式基础的稳定性，需要对常规的直立柱漂浮式风机基础的结构进行优化。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供直立柱漂浮式风机基础及风力发电机组，设置减摇水舱设计，降低结构的中心，减少吃水深度，以使得直立柱漂浮式风机基础可以适用于水深仅大于50m以上的海域。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：直立柱漂浮式风机基础结构，包括系泊系统、基础结构以及设置在海底的锚固基础，系泊系统将基础结构固定在海底的锚固基础上，基础结构包括等截面直立柱和变截面直立柱，等截面直立柱下端连接变截面直立柱上端，变截面直立柱的截面从上到下逐渐增大，变截面直立柱的下部设置减摇水舱；减摇水舱沿周向分为若干分舱，分舱的顶部和底部分别通过管道连通，减摇水舱设置至少一层。减摇水舱包括内筒和外筒，内筒和外筒形成环形空间，环形空间中设置隔板将其等分为若干分舱，关于减摇水舱纵向中心面对称的分舱之间通过管道连通。所述管道上设置有监测流量的传感器，减摇水舱中设置水位监测传感器。减摇水舱设置有三层，每层减摇水舱之间相互独立。分舱个数为偶数，所述分舱中相对的两个分舱上部通过上连通管连通，所述分舱中相对的两个分舱下部通过下连通管连通。减摇水舱设至少四个分舱。基础结构采用钢筒节段沿轴向焊接拼成，所述钢筒节段采用钢板卷制。等截面直立柱和变截面直立柱的连接处平滑过渡。系泊系统和基础结构的表面设防腐蚀涂层。一种直立柱漂浮式风力发电机组，包括风机、塔架和基础，风机设置在塔架的顶端，塔架设置在基础上，所述基础采用本专利技术所述直立柱漂浮式风机基础；基础结构的顶端端面不小于与塔架底部端面直径。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：基础结构的上部结构较细小，下部结构较粗大，用于降低整个结构重心，减少吃水深度，使结构整体重心下移，增大阻尼系数，减小固有频率，增加基础平台稳性；在谐摇频率范围内具有良好的减摇效果，并且减少吃水深度，从而扩大了该基础平台结构的适用范围。附图说明下面结合附图对本专利技术的示例性实施例进行详细描述，本专利技术的以上和其它特点及优点将变得更加清楚。图1常规直立柱漂浮式风机系统示意图。图2本专利技术一种可实施的直立柱漂浮式风机系统示意图。图3本专利技术一种可实施的采用减摇水舱的漂浮式风机直立柱基础结构示意图。图4本专利技术一种可实施的减摇水舱结构示意图。图5本专利技术一种可实施的减摇水舱正视示意图。附图中，1-风机，2-塔架，3-基础结构，4-系泊系统，5-减摇水舱，6-连通管，31-等截面直立柱，32-变截面直立柱，61-第一上连通管，62-第二上连通管，63-第一下连通管，64-第二下连通。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细叙述，在附图中示出了本专利技术的实例性实施例。本专利技术提供一种直立柱漂浮式风机基础结构，包括系泊系统4、基础结构3以及设置在海底的锚固基础，系泊系统4将基础结构3固定在海底的锚固基础上，基础结构3包括等截面直立柱31和变截面直立柱32，等截面直立柱31下端连接变截面直立柱32上端，变截面直立柱32的截面从上到下逐渐增大，变截面直立柱32的下部设置减摇水舱5；减摇水舱5沿周向分为若干分舱，分舱的顶部和底部分别通过管道连通。减摇水舱5包括内筒和外筒，内筒和外筒形成环形空间，环形空间中设置隔板将其等分为若干分舱，关于减摇水舱5纵向中心面对称的分舱之间通过管道连通。减摇水舱5设置至少一层，减摇水舱5设置多层时，每层减摇水舱5之间相互独立。减摇水舱5设置有三层。分舱个数为偶数，所述分舱中相对的两个分舱上部通过上连通管连通，所述分舱中相对的两个分舱下部通过下连通管连通。减摇水舱5设至少四个分舱。基础结构3采用钢筒节段沿轴向焊接拼成，所述钢筒节段采用钢板卷制。等截面直立柱31和变截面直立柱32的连接处平滑过渡。系泊系统4和基础结构3的表面设防腐蚀涂层。作为本专利技术的一个实施例，一种直立柱漂浮式风力发电机组，包括风机1、塔架2和基础，风机1设置在塔架2的顶端，塔架2设置在基础上，所述基础采用本专利技术所述直立柱漂浮式风机基础；基础结构3的顶端端面不小于与塔架2底部端面直径。本专利技术提供了一种采用U型减摇水舱的直立柱漂浮式风机基础，将直立柱漂浮式基础结构用于水深在仅大于50m的海域，如图2所示，具有这样的特征，包括：深海海域安装的风机1和塔架2，并通过系泊系统4将基础结构3固定在海底的桩基上。本专利技术将传统等截面直立柱结构分成两部分，等截面直立柱31和变截面直立柱32。参考图2，本专利技术提出的一种采用U型减摇水舱的直立柱漂浮式风机基础的基础结构3，等截面直立柱31的上截面AA’和下截面BB’都相等，变截面直立柱32的上截面BB’与等截面直立柱31的下截面相等，下截面CC’要明显大于上截面BB’，整体呈开口向下的喇叭状。参考图3，基础结构3的底部设置了若干个分舱的减摇水舱5，减摇水舱5中设置内筒，内筒与外筒之间形成环形空间，环形空间中设置隔板将其等分为四等分，分舱之间通过连通管6相连，具体的，其中相对的分舱上部分别通过第一上连通管61和第二上连通管62，关于减摇水舱5纵向中心面对称的分舱上部分别通过第一下连通管63和第二下连通管64连通，以实现在不同方向摇动时减摇水舱都能有效。第一上连通管61、第二上连通管62、第一下连通管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.直立柱漂浮式风机基础结构，其特征在于，包括系泊系统(4)、基础结构(3)以及设置在海底的锚固基础，系泊系统(4)将基础结构(3)固定在海底的锚固基础上，基础结构(3)包括等截面直立柱(31)和变截面直立柱(32)，等截面直立柱(31)下端连接变截面直立柱(32)上端，变截面直立柱(32)的截面从上到下逐渐增大，变截面直立柱(32)的下部设置减摇水舱(5)；减摇水舱(5)沿周向分为若干分舱，分舱的顶部和底部分别通过管道连通；减摇水舱(5)设置至少一层。/n

【技术特征摘要】
1.直立柱漂浮式风机基础结构，其特征在于，包括系泊系统(4)、基础结构(3)以及设置在海底的锚固基础，系泊系统(4)将基础结构(3)固定在海底的锚固基础上，基础结构(3)包括等截面直立柱(31)和变截面直立柱(32)，等截面直立柱(31)下端连接变截面直立柱(32)上端，变截面直立柱(32)的截面从上到下逐渐增大，变截面直立柱(32)的下部设置减摇水舱(5)；减摇水舱(5)沿周向分为若干分舱，分舱的顶部和底部分别通过管道连通；减摇水舱(5)设置至少一层。


2.根据权利要求1所述的直立柱漂浮式风机基础结构，其特征在于，减摇水舱(5)包括内筒和外筒，内筒和外筒形成环形空间，环形空间中设置隔板将其等分为若干分舱，关于减摇水舱(5)纵向中心面对称的分舱之间通过管道连通。


3.根据权利要求1所述的直立柱漂浮式风机基础结构，其特征在于，所述管道上设置有监测流量的传感器，减摇水舱(5)中设置水位监测传感器。


4.根据权利要求1所述的直立柱漂浮式风机基础结构，其特征在于，减摇水舱(5)设置有三层，每层减摇水舱(5)之间相互独立。
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【专利技术属性】
技术研发人员：周昳鸣，郭小江，闫姝，穆延非，郑枫，李华，周国栋，索中举，刁新忠，陆界屹，陈晓路，姚中原，王瑞，季笑，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，华能盐城大丰新能源发电有限责任公司，华能国际电力股份有限公司江苏清洁能源分公司，华能海上风电科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11