CN103726505A

CN103726505A - 海上风电场风机基础

Info

Publication number: CN103726505A
Application number: CN201210388390.5A
Authority: CN
Inventors: 乐治济; 林毅峰
Original assignee: Shanghai Investigation Design and Research Institute Co Ltd SIDRI
Current assignee: Shanghai Investigation Design and Research Institute Co Ltd SIDRI
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN103726505B

Abstract

本发明提供一种海上风电场风机基础，包括风机塔架，风机塔架的周围设有多个固定于海中的承台，承台与风机塔架通过支撑架固定连接。该海上风电场风机基础具有结构刚度大、施工方便、工程量小、风机基础结构调平容易实现等优点，满足了风电机组单机容量不断增大对风机基础的要求，适应了风电机组制造技术的快速发展。

Description

海上风电场风机基础

技术领域

本发明涉及一种海上风电场风机基础。

背景技术

我国幅员辽阔，海岸线长，海上风能资源十分丰富。海上风电场具有风速大、有效发电时间长、不占用陆地、距离负荷中心近等优点，具有很好的可开发前景。目前，世界上海上风电建设方兴未艾，国内海上风电也已正式起步，急需赶超国际先进水平。

总结国际上已建主要的海上风电场的风机基础，主要有三种结构：

1、单桩基础：在海床中直接打入一根大直径钢管桩作为风机（风电机组）的基础。目前已建成的海上风电场中绝大部分都采用单桩基础。单桩基础的主要优点是结构型式简单、施工方便，主要缺点是适应性不强。随着风电机组制造技术的快速发展，单机容量不断增大，需要的单桩直径越来越大，桩基吊装和打入难度也随之增大。另一方面，单桩基础水平刚度相对比较低，在海床地质条件比较差的地方难以满足风机对水平变形的要求。国内浅海区表层多为淤泥或淤泥质土，单桩基础的应用受到很大限制。

2、多桩导管架平台基础：采用与海洋石油导管架平台类似的结构，先在海床中放置一个由钢构件组成的钢结构平台，然后通过平台上的桩腿套管打入钢管桩。多桩导管架基础是为了适应风电机组单机容量不断增大对基础刚度更高的要求而采用的一种基础结构，其优点是水平刚度大，主要缺点是由于采用钢结构导致造价昂贵，后期运行维护费用高。另一方面，由于采用先放置导管架后打桩的方式，在打桩之前，导管架受波浪水流作用难以精确调平定位，难以满足上部风机高耸结构吊装对基础提出的严格的平整度要求，需要采用附加的连接件进行二次调平，增加了施工难度和结构的复杂性。

3、高桩承台基础：该基础采用多根钢管桩，并采用一个较大的钢筋混凝土承台，将钢管桩和上部结构的过渡段（塔架）联系起来。这种结构水平刚度大，防撞性能好，过渡段调平方便。但是这种结构由于桩基布置在较小范围内，基桩受力较大。同时承台面积较大，当承台高程较低时需要承受较大的波浪荷载作用。

上述三种海上风电场风机基础，均有不同的缺点，不能适应风电机组制造技术的快速发展。在风电机组单机容量不断增大时，上述风机基础施工难度大、结构复杂、刚度不够、受到了极大的限制。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种海上风电场风机基础，用于解决现有技术中风电机组单机容量不断增大时，风机基础受到限制，施工难度大、结构复杂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种海上风电场风机基础，包括风机塔架，风机塔架的周围设有多个固定于海中的承台，承台与风机塔架通过支撑架固定连接。

优选的，支撑架包括一竖直放置的过渡管和用于连接过渡管和承台的多个联系杆，过渡管的顶部与风机塔架固定连接。进一步的优选，每个承台与过渡管之间的联系杆为两根，分别为下联系杆和上联系杆；下联系杆的一端埋入承台，另一端与过渡管的周面固定连接；上联系杆的一端埋入承台，另一端与过渡管的周面固定连接。更进一步的优选，连接在同一承台上的上联系杆和下联系杆位于同一竖直平面内。

优选的，多个承台沿过渡管的周向均匀分布。

优选的，承台通过多个基础桩支撑在海床上。

上述方案中，承台可由钢筋混凝土组成，支撑架的材料可为钢。

如上所述，本发明海上风电场风机基础，具有以下有益效果：

1）将单个承台改为多个承台，增加了基础桩的间距，有利于减小基础桩的受力，从而减小桩长；将单个承台改为多个承台，减小了承台的总面积，从而减小承台所受的波浪力；将单个承台改为多个承台，还减小了基础的工程量；

2）通过多个小型承台连接的基础，在同样截面周长条件下，由于桩径的减少可以降低相应的钢管桩壁厚，从而节省工程量；

3）采用混凝土承台，可以降低对沉桩定位精度的要求，降低了过渡管安装调平的难度，并方便采用斜桩提高基础的整体水平刚度。

综上所述，该海上风电场风机基础具有结构刚度大、施工方便、工程量小、风机基础结构调平容易实现等优点，满足了风电机组单机容量不断增大对风机基础的要求，适应了风电机组制造技术的快速发展。

附图说明

图1显示为本发明海上风电场风机基础的立面图。

图2显示为图1所示的海上风电场风机基础的平面图。

元件标号说明

1 风机塔架

2 承台

3 支撑架

31 过渡管

32 下联系杆

33 上联系杆

4 基础桩

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图2所示，本发明提供一种海上风电场风机基础，包括风机塔架1，风机塔架1的周围设有多个固定于海中的承台2，承台2与风机塔架1通过支撑架3固定连接。

支撑架3包括一竖直放置的过渡管31和用于连接过渡管31和承台2的多个联系杆，过渡管31的顶部与风机塔架1固定连接；每个承台2与过渡管31之间的联系杆为两根，分别为下联系杆32和上联系杆33；下联系杆32的一端与承台2的周面固定连接，另一端与过渡管31的周面固定连接；上联系杆33的一端与承台2上表面的中心固定连接，另一端与过渡管31的周面固定连接；连接在同一承台2上的上联系杆33和下联系杆32位于同一竖直平面内。

多个承台2沿过渡管31的周向均匀分布；连接在承台2上的上联系杆33、下联系杆32沿过渡管31的周向均匀分布。其中上联系杆33优选倾斜放置，下联系杆32优选水平放置。

承台2通过多个基础桩4支撑在海床上；承台2的形状为圆柱形，基础桩4沿承台2的周向均匀分布；基础桩4为钢管桩。

承台2由钢筋混凝土组成，支撑架3的材料为钢。

该海上风电场风机基础，在海床上施工基础的过程，然后视施工情况采取以下两种方案：

1）将过渡管31和联系杆整体安装到架在基础桩4上的临时平台上，然后浇筑钢筋混凝土形成承台2；

2）先在承台2内埋设埋件，然后浇注钢筋混凝土，再将过渡管31和联系杆与承台2中的埋件连接在一起。

至此基础施工完毕后，吊装风机塔架1与过渡管31的顶部固定连接。该风机基础使用时，吊装上部风机至该风机塔架1上，风机塔架1固定住上部风机，使上部风机可在海中正常工作。

本发明海上风电场风机基础，具有以下有益效果：

1）将单个承台改为多个承台，增加了基础桩的间距，有利于减小基础桩受力，从而减小桩长；将单个承台改为多个承台，还减小了承台的总面积，从而减小承台所受的波浪力；将单个承台改为多个承台，还减小基础的工程量；

3）采用混凝土承台，可以降低对沉桩定位精度的要求，降低了过渡管安装调平的难度，并方便采用斜桩提供基础的整体水平刚度。

综上所述，本发明海上风电场风机基础具有结构刚度大、施工方便、工程量小、风机基础结构调平容易实现等优点，满足了风电机组单机容量不断增大对风机基础的要求，适应了风电机组制造技术的快速发展。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种海上风电场风机基础，包括风机塔架（1），其特征在于：所述风机塔架（1）的周围设有多个固定于海中的承台（2），所述承台（2）与所述风机塔架（1）通过支撑架（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的海上风电场风机基础，其特征在于：所述支撑架（3）包括一竖直放置的过渡管（31）和用于连接所述过渡管（31）和所述承台（2）的多个联系杆，所述过渡管（31）的顶部与所述风机塔架（1）固定连接。

3.根据权利要求2所述的海上风电场风机基础，其特征在于：所述每个承台（2）与所述过渡管（31）之间的联系杆为两根，分别为下联系杆（32）和上联系杆（33）；所述下联系杆（32）的一端埋入承台（2）固定，另一端与所述过渡管（31）的周面固定连接；所述上联系杆（33）的一端埋入承台（2）固定，另一端与所述过渡管（31）的周面固定连接。

4.根据权利要求3所述的海上风电场风机基础，其特征在于：所述连接在同一承台（2）上的上联系杆（33）和下联系杆（32）位于同一竖直平面内。

5.根据权利要求1所述的海上风电场风机基础，其特征在于：所述承台（2）通过多个基础桩（4）支撑在海床上。

6.根据权利要求1至6任一项所述的海上风电场风机基础，其特征在于：所述承台（2）由钢筋混凝土组成，所述支撑架（3）的材料为钢。