CN105155568B - 海上风电机组、海上风电机组基础及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电机组基础，设置有多个支腿和嵌紧柱，且支腿和嵌紧柱为空心结构，由于自重更小，安装时，该海上风电机组基础可以通过拖航的方式托运至预定海域，从而降低运输难度，安装后，嵌紧柱紧密嵌入海床，可以获得更牢靠的定位，降低海流对海上风电机组基础的影响，进而使海上风电机组基础能够适应不同地质条件及海况的海域。另外，本发明还公开了一种海上风电机组及海上风电机组基础安装方法。

Description

海上风电机组、海上风电机组基础及其安装方法

技术领域

本发明涉及海上风电机组制造技术，具体涉及一种海上风电机组基础及其安装方法。

背景技术

随着社会发展，能源需求越来越大；随着石油、天然气等不可再生能源的消耗及人们环保意识的增强，世界各国的清洁能源发展迅猛，风电作为一种清洁能源也越来越受到人们的重视。

海上风力发电机组(简称海上风电机组或海上风机)是一种利用海上风力资源发电的新型发电装备，它通常包括塔头(即风轮与机舱)、塔筒及基础，塔筒的底端固定在基础上，塔头安装在塔筒顶端；基础设置于海底，用于支撑并固定塔筒，基础对海上风电机组的整机安全具有至关重要的作用。

由于海上环境复杂多变，海上风电机组从基础施工到整机安装都比陆上风电机组艰难的多。因此，海上风电机组在基础施工、整机安装等方面是否具备较好的灵活性和适应性是评价其性能优异程度的重要指标。海上风电机组基础(也称风机基础)施工(或安装)主要包括以下两个环节：1)将风机基础运输至指定地点，2)将风机基础固定在海底。根据运输形式不同，风机基础通常分为不可拖航式和可拖航式两类；相比可拖航式风机基础，不可拖航式风机基础自重及体积较大，施工时一般只能采用吊装方法，存在施工难度大、安全性差且成本高等缺陷。而现有的可拖航式风电基础在运输环节需要专用设备辅助漂浮，且固定后易受海流影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种新型结构的海上风电机组基础，并以此为基础提出一种海上风电机组及海上风电机组基础安装方法。

作为第一方面，本发明提出一种海上风电机组基础，用于支撑塔筒，包括支腿和嵌紧柱，多个所述支腿及嵌紧柱以塔筒为中心均匀布置，且相邻所述支腿的内端之间固定连接，其外端与嵌紧柱的顶端固定连接；所述嵌紧柱和支腿内部均为空心结构并形成有容纳填充物的容置腔，且所述嵌紧柱和支腿上设置有将所述填充物移入或移出容置腔的通道。

在优选的技术方案中，所述嵌紧柱的底端呈锥形。

在优选的技术方案中，所述嵌紧柱顶部设置有开口，所述填充物通过所述开口移入或移出容置腔。

在优选的技术方案中，所述海上风电机组基础，还包括水平度检测装置，用于检测所述海上风电机组基础的水平度；或者，还包括垂直度检测装置，用于检测所述塔筒与海平面的垂直度。

本发明提出的海上风电机组基础设置有多个支腿和嵌紧柱，且支腿和嵌紧柱为空心结构，由于自重更小，安装时，可以通过拖航的方式托运至预定海域，从而降低运输难度，安装后，嵌紧柱紧密嵌入海床，可以获得更牢靠的定位，降低海流对海上风电机组基础的影响，进而使海上风电机组基础能够适应不同地质条件及海况的海域。

作为第二方面，本发明提出一种海上风电机组基础的安装方法，所述海上风电机组基础用于支撑塔筒，所述海上风电机组基础包括支腿和嵌紧柱，多个所述支腿及嵌紧柱以塔筒为中心均匀布置，且相邻所述支腿的内端之间固定连接，其外端与嵌紧柱的顶端固定连接；所述嵌紧柱和支腿内部均为空心结构并形成有容纳填充物的容置腔；所述安装方法包括以下步骤：

S10：将所述海上风电机组基础拖航至预定位置；

S20：将填充物放入嵌紧柱和支腿的容置腔内，使嵌紧柱底端插入海床；

S30：锤击嵌紧柱顶部，直到嵌紧柱完全插入海床。

在优选的技术方案中，步骤S30之后还包括步骤S40：用覆盖物将支腿完全覆盖住。

在优选的技术方案中，所述海上风电机组基础还包括水平度检测装置，用于检测所述海上风电机组基础的水平度；步骤S30的具体内容还包括：根据水平度检测装置的检测结果实时调整锤击策略，保证在锤击过程中所述水平度始终处于预定范围内。

在优选的技术方案中，所述海上风电机组基础还包括垂直度检测装置，用于检测所述塔筒与海平面的垂直度；步骤S30还包括：根据垂直度检测装置的检测结果实时调整锤击策略，保证在锤击过程中所述垂直度始终处于预定范围内。

在优选的技术方案中，步骤S30还包括：利用冲击锤锤击嵌紧柱顶部。

通过上述安装方法，可以提高海上风电机组基础的安装效率，并保证安装质量。

作为第三方面，本发明提出一种海上风电机组，包括塔头、塔筒及上述任意一项的海上风电机组基础；所述塔筒的底端固定在所述海上风电机组基础上，所述塔头安装在塔筒顶端，所述海上风电机组基础用于支撑并固定塔筒。

与现有技术相比，通过设置上述海上风电机组基础，有利于海上风电机组的整机安装并提升其适应能力。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例提出的海上风电机组基础的正面结构视图；

图2为图1所示的海上风电机组基础的俯视图；

图3为图1所示的海上风电机组基础的安装流程图；

图4为图1所示的海上风电机组基础安装完成后的效果图。

附图标记说明：

1—塔筒 2—支腿 3—嵌紧柱 4—海床 5—覆盖物

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

通常，海上风电机组包括海上风电机组基础、塔筒和塔头，塔筒的底端固定在海上风电机组基础上，塔头安装在塔筒顶端；海上风电机组基础设置于海底，用于支撑并固定塔筒；如图1和图2所示，本发明具体实施例提出的海上风电机组基础具体包括八个支腿2和八个嵌紧柱3，支腿2沿水平方向延伸，嵌紧柱3竖直设置，相邻支腿2的内端之间固定连接，每个支腿2的外端与一个嵌紧柱3的顶端固定连接，所有的支腿2和嵌紧柱3以塔筒1为中心均匀布置；嵌紧柱3和支腿2为中空结构且其内部形成有容置腔，嵌紧柱3的底端呈锥形，嵌紧柱3和支腿2上均设置有通道，以便将填充物放入或移出容置腔。为了方便填充物灌入，嵌紧柱3的顶部设置有开口。

如图3和图4所示，在安装上述的海上风电机组基础时，首先，通过步骤S10将海上风电机组基础拖航至海面上的预定位置；然后，通过步骤S20将事先准备好的填充物放入每个嵌紧柱3和支腿2的容置腔内，在重力作用下，海上风电机组基础向海底下沉，最终迫使嵌紧柱3的底端插入海床4；随后，通过步骤S30将所有的嵌紧柱3完全锤入海床4，进而完成海上风电机组基础的固定，具体操作时可以利用冲击锤同时(或按顺序依次)向下锤击各个嵌紧柱3顶部；最后，通过步骤S40将覆盖物5覆盖在所有的支腿2上，使支腿2完全被覆盖住，以免支腿2受海流冲刷。

在优选的实施例中，在海上风电机组基础上设置有水平度检测装置，通过水平度检测装置可以实时检测海上风电机组基础在安装过程中的水平度；在步骤S30中，因锤击过程中无法完全保证各嵌紧柱3均衡下沉，通过水平度检测装置检测某一位置的水平度可以间接判断海上风电机组基础是否均衡下沉(或达到安装要求)，然后根据检测结果采取合理的锤击策略；这样做的好处是一方面可以保证作业安全并提高安装效率，另一方面操作人员可以根据水平度判断嵌紧柱3完全插入海床4后是否达到了安装要求(海上风电机组基础安装合格才能保证塔筒及塔头的安装效果)。当然，检测水平度的具体方式可以有多种，比如利用水平检测仪直接检测某一位置的水平度或者通过检测两个相对的嵌紧柱3的顶面的位置差来间接获得。

在安装海上风电机组基础的过程中，如果塔筒1与海上风电机组基础已经固定，还可以利用垂直度检测装置实时检测塔筒1与海平面的垂直度，进而根据垂直度判断塔筒1的偏斜情况，一旦偏斜过多，安装过程必然存在风险，因此，根据塔筒的垂直度调整垂直策略，不但可以提高锤击效率，还可以保证作业安全。

在上述实施例中，填充物优先选用质量较大且容易获取的海沙或重晶石或废铁等物体，仅采用它们中的一种或者采用它们中的几种进行组合都可以。覆盖物5亦优先选用质量较大且成本低廉的砂石。

需要说明的是，支腿2和嵌紧柱3的具体数量在其它实施例中可根据实际情况进行设置，只要能够满足需要即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上风电机组基础，用于支撑塔筒(1)，其特征在于，包括支腿(2)、嵌紧柱(3)和用于将所述支腿(2)完全覆盖住的覆盖物(5)，多个所述支腿(2)及嵌紧柱(3)以塔筒(1)为中心均匀布置，且相邻所述支腿(2)的内端之间固定连接，其外端与嵌紧柱(3)的顶端固定连接；所述嵌紧柱(3)和支腿(2)内部均为空心结构并形成有容纳填充物的容置腔，且所述嵌紧柱(3)和支腿(2)上设置有将所述填充物移入或移出容置腔的通道。

2.根据权利要求1所述的海上风电机组基础，其特征在于，所述嵌紧柱(3)的底端呈锥形。

3.根据权利要求1所述的海上风电机组基础，其特征在于，所述嵌紧柱(3)顶部设置有开口，所述填充物通过所述开口移入或移出容置腔。

4.根据权利要求1所述的海上风电机组基础，其特征在于，还包括水平度检测装置，用于检测所述海上风电机组基础的水平度；或者，还包括垂直度检测装置，用于检测所述塔筒(1)与海平面的垂直度。

5.一种海上风电机组基础的安装方法，所述海上风电机组基础用于支撑塔筒(1)，其特征在于，所述海上风电机组基础包括支腿(2)和嵌紧柱(3)，多个所述支腿(2)及嵌紧柱(3)以塔筒(1)为中心均匀布置，且相邻所述支腿(2)的内端之间固定连接，其外端与嵌紧柱(3)的顶端固定连接；所述嵌紧柱(3)和支腿(2)内部均为空心结构并形成有容纳填充物的容置腔；所述安装方法包括以下步骤：

S10：将所述海上风电机组基础拖航至预定位置；

S20：将填充物放入嵌紧柱(3)和支腿(2)的容置腔内，使嵌紧柱(3)底端插入海床(4)；

S30：锤击嵌紧柱(3)顶部，直到嵌紧柱(3)完全插入海床(4)；

S40：用覆盖物(5)将支腿(2)完全覆盖住。

6.根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于，所述海上风电机组基础还包括水平度检测装置，用于检测所述海上风电机组基础的水平度；步骤S30的具体内容还包括：根据水平度检测装置的检测结果实时调整锤击策略，保证在锤击过程中所述水平度始终处于预定范围内。

7.根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于，所述海上风电机组基础还包括垂直度检测装置，用于检测所述塔筒(1)与海平面的垂直度；步骤S30还包括：根据垂直度检测装置的检测结果实时调整锤击策略，保证在锤击过程中所述垂直度始终处于预定范围内。

8.根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于，步骤S30还包括：利用冲击锤锤击嵌紧柱(3)顶部。

9.一种海上风电机组，其特征在于，包括塔头、塔筒及权利要求1至4任意一项所述的海上风电机组基础；所述塔筒的底端固定在所述海上风电机组基础上，所述塔头安装在塔筒顶端，所述海上风电机组基础用于支撑并固定塔筒。