CN106759447A - 一种浮台式海上风电基础 - Google Patents

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董霄峰
练继建
姜军倪
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts

Abstract

一种浮台式海上风电基础，包括风力发电机、钢制塔筒、基础过渡段、法兰环、圆柱状基础、支撑梁、环形支撑、吸力锚、排水泵、固定缆绳。其中钢制塔筒下部设有基础过渡段，基础过渡段周边设置支撑梁连接圆柱状基础。圆柱状基础内设有封闭空腔，空腔内有钢制分仓板进行支撑。圆柱状基础上外围布置有环形支撑，在环形支撑与钢制塔筒间以及圆柱状基础内部都布置有排水泵。在所述的圆柱状基础平台的四点上对称布置有固定缆绳，其通过吸力锚固定约束在海底基床上。其有益效果是：具有更优的浮性和更强的抗风浪能力，从而保证其在深远海海域内的安全稳定运行。

Description

一种浮台式海上风电基础
技术领域
本发明涉及一种浮台式海上风电基础结构，可将浮式基础的重心调低调稳，从而提高海上浮式风电结构的稳定性。
背景技术
海上风力资源丰富，且具有许多陆上风电无法比拟的优势，海上风电开发目前已经成为全球新能源开发的热点与前沿。在水深大于50m的海域，风速稳定、风切变小，具有风力发电的独特优势，然而，目前近海海域风力发电机通常所采用的桩基础或重力式基础并不适合应用在水深较大的海域，因此该海域风力发电装备需要采用浮式基础。同时相对近海海域而言，深海海域海上风机工作环境恶劣，所受荷载包括风，波浪和流等复杂多变的环境荷载的联合作用，这无疑会给海上浮式风机结构安全设计与运行稳定性带来巨大挑战。
发明内容
为解决上述工程上的难点与问题，本发明提出一种浮台式海上风电基础，能够将浮式基础从“高窄式”向“宽浅式”过渡，有效地将浮式基础重心调低调稳，使得海上风力发电基础具有更优的浮性和更强的抗风浪能力，从而保证其在深远海海域内的安全稳定运行。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种浮台式海上风电基础，包括风力发电机、钢制塔筒、基础过渡段、法兰环、圆柱状基础、支撑梁、环形支撑、吸力锚、排水泵、固定缆绳，所述的风力发电机安置在钢制塔筒上，钢制塔筒下部设有基础过渡段，基础过渡段周边设置有连接圆柱状基础的支撑梁。圆柱状基础内设有封闭空腔，空腔内设置有钢制分仓板进行支撑。圆柱状基础上外围布置有环形支撑，在环形支撑与钢制塔筒间以及圆柱状基础内部都布置有排水泵，在所述的圆柱状基础平台的四点上对称布置有固定缆绳，其通过吸力锚固定约束在海底基床上。
进一步的，基础过渡段下部与圆柱状基础间采用法兰环连接。
进一步的，环形支撑截面呈直角三角形，支撑斜面向圆柱状基础外侧倾斜。
进一步的，圆柱状基础主体采用钢材制成。
进一步的，流入基础内侧和基础空腔内的水流可通过其内布置的排水泵排出。
本发明有益效果是：
本方案基础呈圆柱状，通过基础封闭空间和直角三角形环形支撑所围成的体积提供风机足够浮力，从而降低其随波浪的惯性效应，维持基础的稳定性。本方案能够将浮式基础从“高窄式”向“宽浅式”过渡，有效地将浮式基础重心调低调稳，使得海上风力发电基础具有更优的浮性和更强的抗风浪能力。而过渡段周边设置支撑梁可提高整个基础的抗风浪能力。环形支撑向外倾斜可有效减少流入基础平台内侧的水量而维持基础的稳定性。若仍有水流流入基础上内侧，则可通过内侧的排水泵迅速排出。同时进入基础内部的水流也可通过基础内的排水泵排出。
附图说明
图1为一种浮台式海上风电基础侧视图；
图2为一种浮台式海上风电基础俯视图；
图3为圆柱状基础内分仓板布置图。
图中：1、风力发电机；2、钢制塔筒；3、基础过渡段；4、圆柱状基础；5、支撑梁；6、环形支撑；7、排水泵；8、钢制分仓板；9、固定缆绳；10、吸力锚；11、法兰环。
具体实施方式
为进一步了解本发明的创新点，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，该方案风力发电机1直接与钢制塔筒2相连，钢制塔筒2通过基础过渡段3和支撑梁5与圆柱状基础4连接固定，基础过渡段3与圆柱状基础4间则采用法兰环11固定连接，以保证风机整体结构的稳定性。圆柱状基础4尺寸为直径20m，高为4m，壁厚100mm。圆柱状基础4外沿周围布置有壁厚100mm的直角三角形环形支撑6，其支撑斜面向外倾斜，用以抵抗风浪和提供浮力，减少波浪增高所引起的海水涌入。取圆柱状基础4平台上对称四点通过固定缆绳9拉到海底基础上并用吸力锚10固定。圆柱状基础4主体可采用钢材制成，内设有封闭空腔，空腔内部通过壁厚50mm的钢制分仓板8进行支撑以提高基础的抗风浪能力。在圆柱状基础4内侧和环形支撑6内分别布置2台和4台排水泵，用以排出随波浪进入的水流以确保整个风机结构的稳定。圆柱状基础4内部空腔所进入的水流也需通过布置在基础内部的4台排水泵排出。当本方案涉及的浮台式海上风电基础投放到海中后，圆柱状基础4和环形支撑6可以提供浮力并使得整个结构的重心下移，结合固定缆绳9和吸力锚10的固定作用，提高了整个风机结构的稳定性和安全性。若有水流越过环形支撑6涌入圆柱状基础4内侧，可通过排水泵7将涌入水流快速排出。
当然，本发明实施例中的具体结构设置，只是对本发明实施方式的说明，并不起到对本发明的限制作用，只要属于本发明的设计思路，并属于显而易见的改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浮台式海上风电基础，其特征是：包括风力发电机(1)、钢制塔筒(2)、基础过渡段(3)、法兰环(11)、圆柱状基础(4)、支撑梁(5)、环形支撑(6)、吸力锚(10)、排水泵(7)、固定缆绳(9)，所述的风力发电机(1)安置在钢制塔筒(2)上，钢制塔筒(2)下部设有基础过渡段(3)，基础过渡段(3)周边设置有连接圆柱状基础(4)的支撑梁(5)；圆柱状基础(4)内设有封闭空腔，空腔内有钢制分仓板(8)进行支撑，圆柱状基础(5)上外围布置有环形支撑(6)，在环形支撑(6)与钢制塔筒(2)间以及圆柱状基础(4)内部都布置有排水泵(7)，在所述的圆柱状基础(4)平台上的四点对称布置有固定缆绳(9)，其通过吸力锚(10)固定约束在海底基床上。
2.根据权利要求1所述的浮台式海上风电基础，其特征是：基础过渡段(3)下部与圆柱状基础(4)间采用法兰环(11)连接。
3.根据权利要求1所述的浮台式海上风电基础，其特征是：环形支撑(6)截面呈直角三角形，支撑斜面向圆柱状基础(4)外侧倾斜。
4.根据权利要求1所述的浮台式海上风电基础，其特征是：圆柱状基础(4)主体采用钢材制成。
5.根据权利要求1所述的浮台式海上风电基础，其特征是：流入基础内侧和基础空腔内的水流可通过其内布置的排水泵(7)排出。
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