一种能降低载荷的半潜浮式风机系统技术方案

一种能降低载荷的半潜浮式风机系统，属于可再生能源利用领域，为了解决浮式平台降低载荷无法保证稳性的问题，要点是横桥垂荡板、纵桥垂荡板间通过连接在各垂荡板上的浮筒连接，且在浮筒连接的位置成型浮筒空腔，转塔系泊装置安装在所述浮筒空腔中，使浮筒相对系泊于海底的转塔系泊装置可转动，效果是使平台始终在环境载荷最小的方位角下运行，能够保证平台稳性并降低载荷。性并降低载荷。性并降低载荷。

【技术实现步骤摘要】
一种能降低载荷的半潜浮式风机系统


[0001]本技术属于可再生能源利用领域，涉及漂浮式风机系统。

技术介绍

[0002]当今化石能源急剧短缺，环境污染、气候变化等问题愈加严重。为解决上述问题，各国政府积极推进可再生能源技术的发展。作为最具商业前景的可再生能源之一，大力开发风电资源已成为解决我国能源短缺以及环境污染等问题的重要途径。与陆上风能相比，海上风能资源更为丰富和稳定，节约土地资源，是未来中国风电发展的主要方向，也符合我国发展能源节约型和环境友好型社会的战略需求。
[0003]近年来，海上风电的开发正逐步从近海走向深远海，在这个过程中，国内外学者和科研单位提出了许多漂浮式风机基础的概念设计方案，包括Spar式、半潜式、TLP以及驳船式风机基础，其中半潜式漂浮式风机基础因其适用水深较广，运输安装方便，可扩展性较高，得到了较高的关注。目前，半潜式平台的立柱和浮筒多为圆形截面，如Braceless、OC4
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DeepCwind、OO
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Star等。相应的，半潜浮式风机平台多采用悬链线形式的多点分布式系泊方式。但是采用圆形或矩形截面的立柱所受的波浪力和水流力较大，此外偏心设计方案相较于中心布置方案平台基础的材料用量较少，但是平台在不同方位角的环境载荷作用下的运动响应和稳性存在较大差别，平台的横稳性相较于纵稳性往往较小，当来浪方向为90
°
时，平台的稳性较差。

技术实现思路

[0004]为了降低平台所受环境载荷，本技术提出如下技术方案：一种能降低载荷的半潜浮式风机系统，包括工作桥、立柱、垂荡板、浮筒、转塔系泊装置和风机，立柱安装在上方的工作桥和下方的垂荡板间，浮筒与垂荡板连接，并在浮筒上成型浮筒空腔以安装转塔系泊装置，风机安装在工作桥上。
[0005]作为技术方案的补充，工作桥包括横桥板和纵桥板，纵桥板的一桥板端部与横桥板的中部水平连接，两个横桥板的桥板端部和另一纵桥板的桥板端部向下各连接一个立柱，三个立柱向下各连接一个垂荡板。
[0006]作为技术方案的补充，对应所述两个横桥板的桥板端部的两个垂荡板是横桥垂荡板，对应所述另一纵桥板的桥板端部的垂荡板是纵桥垂荡板，横桥垂荡板、纵桥垂荡板间通过连接在各垂荡板上的浮筒连接，且在浮筒连接的位置成型浮筒空腔，转塔系泊装置安装在所述浮筒空腔中，使浮筒相对系泊于海底的转塔系泊装置可转动。
[0007]作为技术方案的补充，风机包括叶片、机舱、轮毂和塔筒，机舱通过轮毂与叶片连接，风机下部与塔筒相连，塔筒底部通过法兰与半潜浮式平台相连，塔筒的安装位置位于横桥板的中间，并且与横桥板下方的转塔系泊装置相对。
[0008]作为技术方案的补充，立柱包括前部圆形柱部和后部的尖状柱部，立柱的形状通过对圆柱使用两个矩形平面与圆柱面相切而成型。
[0009]作为技术方案的补充，纵桥板的一桥板端部与横桥板的中间位置水平且垂直连接，横桥垂荡板连接的浮筒平行于位于其上方的横桥板，纵桥垂荡板连接的浮筒平行于位于其上方的纵桥板，且浮筒空腔成型在两个横桥垂荡板的中间位置。
[0010]作为技术方案的补充，两个横桥垂荡板连接的浮筒及纵桥垂荡板连接的浮筒水平且垂直连接在两个横桥垂荡板的中间位置，且不同的浮筒间通过平面式连接使得两浮筒的侧面夹角为非直角。
[0011]作为技术方案的补充，浮筒间连接形成的连接部的外形呈正六边体，并且在正六边体的中心开设竖向贯穿的浮筒空腔。
[0012]作为技术方案的补充，转塔系泊装置包括多排滚珠轴承和位于滚珠轴承内圈中的转轴，转轴通过锚链系泊于海底，轴承外圈的外周与垂荡桥固定，使浮式平台能绕转塔式系泊装置的中心轴线自由转动。
[0013]作为技术方案的补充，立柱或垂荡板或浮筒的内部设置隔板，通过隔板在各自内部划分一定数量的舱室，水线面附近的舱室的高度低于非此位置处的舱室的高度，立柱前部圆形柱部舱室或垂荡板或浮筒内部布置压载舱，立柱后部的尖状柱部的内部布置劲肋板。
[0014]有益效果：本技术风机安装横桥板的中间形成偏心浮式平台，相较于四立柱的对称浮式平台能够减少立柱，降低了用钢量，从而降低成本。同时，降低了现有平台载荷，且通过翼形截面的立柱可有效减小水动力荷载而进一步降低载荷。相较于现有对称浮式平台，本技术采取了非对称平台结构，进一步通过转塔式系泊装置和偏航系统配合，使得半潜浮式风机系统具有风标效应，使平台始终在平台稳性较好的方位角下运行，能够保证平台稳性并降低载荷，从而降低平台的运动响应。
附图说明
[0015]图1是本技术提供的一种与转塔式系泊装置相结合的新型半潜浮式风机系统的结构示意图。
[0016]图2是转塔式系泊装置示意图。
[0017]图3是新型半潜浮式风机系统立柱的结构示意图。
[0018]1.叶片，2.机舱，3.轮毂，4.塔筒，5.水面线，6.工作桥，7.立柱， 8.垂荡板，9.浮筒，10.转塔式系泊装置，11.锚链，12.海床，13.滚珠式轴承，14.转轴，15.导缆孔。
具体实施方式
[0019]以下根据图1～图3，具体说明本技术的较佳实施例。
[0020]如图1所示，一种能降低载荷的半潜浮式风机系统，该系统包含风机和半潜浮式平台。风机包含叶片1、机舱2、轮毂3和塔筒4，机舱2通过轮毂3与叶片1连接，风机下部与塔筒4相连，塔筒4底部通过法兰与半潜浮式平台相连，半潜浮式平台包括工作桥6、立柱 7、垂荡板8和浮筒9，其中三根立柱7上部通过工作桥6连接，立柱7下部固定连接圆形垂荡板8，用于降低半潜漂浮式平台在垂荡方向的运动加速度，风机固定在两个相互垂直的工作桥6的横桥板和纵桥板的连接处。立柱7、垂荡板8和浮筒9内部均设置隔板，划分一定数量的舱室，水线面5附近的舱室划分高度较小，因为水线面附近的舱室最容易发生损坏，舱室破损后平台
的稳性也变差。舱室内部合理布置一些压载，如水压载、混凝土压载等，压载的布置对偏心布置的浮式平台的稳定性有非常重要的作用。
[0021]相较于现有对称式四立柱浮式平台，本技术采用偏心三立柱半潜浮式平台，减少立柱数量可以降低载荷，同时也降低用钢量，降低了成本。本技术立柱7间通过工作桥6和底部的矩形浮筒9进行连接，三个立柱7和底部矩形浮筒9内部均设置舱室，保证浮式平台的破舱稳性。工作桥6和浮筒9布置成“T”字形，风机位于工作桥 6的横桥板和纵桥板的连接处，机舱2通过轮毂3与叶片1连接，下部与塔筒4相连，塔筒4底部通过法兰与半潜浮式平台相连，工作桥 6连接处增设角钢可满足支撑上部风机的强度需求。
[0022]所述的半潜浮式平台的立柱7截面为翼型截面，翼型可以减小平台所受的海浪、海流等环境载荷，立柱7截面的翼型设计仅能降低某一方位角的环境载荷，采用一般的多点分布式系泊方式，立柱7截面无法针对环境载荷的方位角进行调整，当环境载荷方位角发生改变时平台可能出现较大的运动响应，因而本技术采用单点系泊解决该问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能降低载荷的半潜浮式风机系统，其特征在于，包括工作桥(6)、立柱(7)、垂荡板(8)、浮筒(9)、转塔系泊装置和风机，立柱安装在上方的工作桥和下方的垂荡板间，浮筒(9)与垂荡板(8)连接，并在浮筒(9)上成型浮筒空腔以安装转塔系泊装置，风机安装在工作桥(6)上。2.如权利要求1所述的能降低载荷的半潜浮式风机系统，其特征在于，工作桥(6)包括横桥板和纵桥板，纵桥板的一桥板端部与横桥板的中部水平连接，两个横桥板的桥板端部和另一纵桥板的桥板端部向下各连接一个立柱(7)，三个立柱(7)向下各连接一个垂荡板(8)。3.如权利要求2所述的能降低载荷的半潜浮式风机系统，其特征在于，对应所述两个横桥板的桥板端部的两个垂荡板(8)是横桥垂荡板(8)，对应所述另一纵桥板的桥板端部的垂荡板(8)是纵桥垂荡板(8)，横桥垂荡板(8)、纵桥垂荡板(8)间通过连接在各垂荡板(8)上的浮筒(9)连接，且在浮筒(9)连接的位置成型浮筒空腔，转塔系泊装置安装在所述浮筒空腔中，使浮筒(9)相对系泊于海底的转塔系泊装置可转动。4.如权利要求1所述的能降低载荷的半潜浮式风机系统，其特征在于，风机包括叶片(1)、机舱(2)、轮毂(3)和塔筒(4)，机舱(2)通过轮毂(3)与叶片(1)连接，风机下部与塔筒(4)相连，塔筒(4)底部通过法兰与半潜浮式平台相连，塔筒(4)的安装位置位于横桥板的中间，并且与横桥板下方的转塔系泊装置相对。5.如权利要求1所述的能降低载荷的半潜浮式风机系统，其特征在于，立柱(7)包括前部圆形柱部和后部的尖状柱部，立柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昳鸣，李卫东，郭小江，刘鑫，王秋明，李涛，文玄韬，严家涛，钟应明，田峰，陈睿，张乐扬，施伟，宋兆波，李昕，
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，
类型：新型
国别省市：