CN109441732A - 一种箱形基础的垂直轴浮式风机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种箱形基础的垂直轴浮式风机，包括浮箱，浮箱至少设有一个垂直轴风机，浮箱内开设有方形开口，方形开口内嵌设有垂荡板；浮箱四个角端点处侧端面均设有悬链。本发明涉及的箱形基础的垂直轴浮式风机，适应恶劣海况的能力强，风能利用率高、重心低、启动风速低、尺寸小、易维修结构简单，利于控制成本，适应恶劣海况的能力方便浮式风机的转场，转场后重新抛锚即可固定。

Description

一种箱形基础的垂直轴浮式风机
技术领域
本发明涉及一种风机，尤其涉及一种箱形基础的垂直轴浮式风机。
背景技术
风能是主要的新能源之一。总体说来,海洋风能资源比陆地丰富,深海风能资源又比浅海丰富。目前世界范围内已新建和投入运行了不少海上风电场，至2017 年全球海上风电装机量达16GW，预计到2022年将增加到46.4GW。到2020年，我国海上风电装机容量的目标确定为10GW，到2030年为30GW。
目前国内外海上风电场基本都是采用固定的桩基基础的浅水风电场，一般来说，水深超过20～30m桩基基础将极不经济。浅水、滩涂风电场也存在与航道、海水养殖、水工建筑、油气开发等“争地”的矛盾。
海上风电场由浅水走向深水是必然趋势。挪威石油的Hywind浮式风机示范项目的成功，验证了浮式风机的可行性。2017年，世界上第一座漂浮式海上风电场——苏格兰海温德风电场正式投入运行。该风电场工作水深100m以上，包括5台风力发电机组，总装机功率30MW，可为2万户家庭供电。此外，爱尔兰、葡萄牙和法国也将有三个浮式风电场项目在2020年前后投产。
我国从2016开始着手进行多个深远海域海上风电场的重大示范工程的前期论证。
目前，浮式风机基座主要包括Spar式、半潜式和张力腿形式。这些形式的基座的建造、运输和安装都存在一定困难，项目成本较高。风机全都采用水平轴风机。水平轴风机的设计制造都比较成熟，但对基础的倾斜度要求较高。而浮式风机在风浪激励作用下，容易出现较大的倾斜运动，影响风机的正常运行。风浪稍大时，甚至不得不停运风机，这是影响浮式风机推广的另一个难点。
综上，现有风机普遍存在以下问题：1.基座的建造、运输和安装都存在一定困难，项目成本较高；2.水平轴风机对基础的倾斜度要求较高；3.风浪稍大时，甚至不得不停运风机。
因此，针对现有风机在基座的建造、运输和安装都存在一定困难，项目成本较高、对基础的倾斜度要求较高以及当风浪稍大时，甚至不得不停运风机等问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决现有风机在基座的建造、运输和安装都存在一定困难，项目成本较高、对基础的倾斜度要求较高以及当风浪稍大时，甚至不得不停运风机等问题，提供了箱形基础的垂直轴浮式风机。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供了一种箱形基础的垂直轴浮式风机，包括浮箱2，所述浮箱2上设有至少一个垂直轴风机1，所述浮箱2内设有方形开口5，所述方形开口5内嵌设有垂荡板3；所述浮箱2四个角处侧端面均设有悬链4。
进一步地，所述风机1包括叶片101和连接支架102，所述连接支架102与所述叶片101固定连接。
进一步地，所述风机1对角布置于浮箱上。
进一步地，所述风机1为双层风机，风机功率为3-4MW。
进一步地，单个风机的所述叶片101的数量为6个，所述叶片101之间的夹角为120°。
进一步地，所述垂荡板3设于方形开口5内，所述垂荡板3的长和宽分别为： 50-60m，35-45m，所述垂荡板的上端面开设有若干方形通孔，若干所述方形通孔的长和宽分别为：2-3m，2-3m。
进一步地，所述浮箱2的材质为钢，其长宽高分别为100m-120m、70-80m、 15-25m，所述浮箱2的吃水为6.5-7m。
进一步地，所述浮箱2通过若干所述悬链4采用多点系泊方式锚泊在水面上。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的箱形基础的垂直轴浮式风机，风机采用垂直轴风机，风机在浮式箱形基础的对角安装；浮式箱形基础采用中间大开口的钢质箱形结构，开口中间安装用于抑制其垂向波激运动的垂荡板。
本发明提供的箱形基础的垂直轴浮式风机有以下有益效果：
1任何浮式风机都不可避免的受到波浪激励引起的摇摆和晃动。垂直轴风机对基础的运动相对不敏感，适应恶劣海况的能力强，有效运转时间要多于一般的水平轴风机。
2采用垂直轴风机，而不是目前普遍使用的水平轴风机，具有风能利用率高、重心低、启动风速低、尺寸小、易维修等优点。
3浮箱形基础的结构简单，无论是建造，还是运输和安装都比Spar式、半潜式和张力腿这些基础形式容易得多，有利于控制成本。
4垂荡板能抑制浮箱形基础的垂向运动，增强风机适应恶劣海况的能力。
5采用多点锚泊系统，能够方便浮式风机的转场，转场后重新抛锚即可固定。
附图说明
图1为本发明箱形基础的垂直轴浮式风机以及垂荡板的结构示意图；
图2为本发明箱形基础的垂直轴浮式风机以及垂荡板的侧视图；
图3为本发明箱形基础的垂直轴浮式风机中垂直轴风机的结构示意图；
图4为本发明箱形基础的垂直轴浮式风机中浮箱的结构示意图；
其中，各附图标记为：
1-垂直轴风机，101-风机叶片，102-连接支架，2-浮箱，3-垂荡板，4-悬链， 5-方形开口。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
如图1-2所示，包括浮箱2，浮箱2上设有至少一个风机1，浮箱2上开设有方形开口5，方形开口5内嵌设有垂荡板3；浮箱2四个角端点处侧端面均设有悬链4。
本实施例的一个方面，如图3所示，风机1包括叶片101和连接支架102，连接支架102与叶片101固定连接。
本实施例的一个方面，如图3所示，风机1为双层风机，对于不同浮箱2尺寸采用不同类型的风机，载重量以及体积较大的浮箱2可选用两个装机功率更大的风机。
本实施例的一个方面，如图1-2所示，每个垂直轴风机的叶片101的数量为 6个，叶片101之间的夹角为120°。
本实施例的一个方面，如图1-2所示，垂荡板3，垂荡板3能抑制垂荡板的垂向波激运动，改善浮箱2的整体水动力性能。
本实施例的一个方面，如图4所示，垂荡板3设于方形开口5内，垂荡板3 的长和宽分别为：50-60m，35-45m，垂荡板3上开设有若干方形通孔，若干方形通孔的长和宽分别为：2-3m，2-3m。
本实施例的一个方面，如图2，4所示，浮箱2的材质为钢，其长宽高分别为100m-120m、70-80m、15-25m，浮箱2的吃水为6.5-7m。
本实施例的一个方面，如图1-2所示，浮箱2通过多点系泊方式锚泊在水面上。
本发明箱形基础的垂直轴浮式风机针对现有风机在基座的建造、运输和安装都存在一定困难，项目成本较高、对基础的倾斜度要求较高以及当风浪稍大时，甚至不得不停运风机等问题，本发明适应恶劣海况的能力强，风能利用率高、重心低、启动风速低、尺寸小、易维修结构简单，利于控制成本，适应恶劣海况的能力方便浮式风机的转场，转场后重新抛锚即可固定。
以上对本实用箱形基础的垂直轴浮式风机的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种箱形基础的垂直轴浮式风机，包括浮箱(2)，其特征在于，所述浮箱(2)至少设有一个垂直轴风机(1)，所述浮箱(2)内开设有方形开口(5)，所述方形窗口(5)内嵌设有垂荡板(3)；所述浮箱(2)四个角端点处侧端面均设有悬链(4)。
2.根据权利要求1所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，所述风机(1)包括叶片(101)和连接支架(102)，所述连接支架(102)与所述叶片(101)固定连接。
3.根据权利要求2所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，所述风机(1)为双层风机。
4.根据权利要求3所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，所述风机的功率为3-4MW。
5.根据权利要求2所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，单个风机所述叶片(101)的数量为6个，所述叶片(101)之间的夹角为120°。
6.根据权利要求1所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，所述加强件(3)为垂荡板。
7.根据权利要求6所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，所述垂荡板设于方形窗口(5)内，所述所述垂荡板的长和宽分别为：50-60m，35-45m，所述垂荡板上开设有若干方形通孔，若干所述方形通孔的长和宽分别为：2-3m，2-3m。
8.根据权利要求1所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，所述浮箱(2)的材质为钢，其长宽高分别为100m-120m、70-80m、15-25m，所述浮箱(2)的吃水为6.5-7m。
9.根据权利要求1所述的箱形基础的垂直轴浮式风机，其特征在于，所述浮箱(2)通过若干所述悬链(4)采用多点系泊方式锚泊在水面上。
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