CN110847216A - 带裙板环形群筒海上风电基础 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带裙板环形群筒海上风电基础，该海上风电基础，包括顶盖和用于支撑顶盖的吸力筒，顶盖呈环形，顶盖的内环设有环形内裙板，顶盖的外环设有环形外裙板。通过向吸力筒内注入高压气体使其漂浮于水上，吸力筒的负压沉贯安装方法可有效地减小筒壁摩阻力及筒端阻力，结合环形角钢减小筒壁摩阻力的作用，极大提高基础的安装效率；相比常规圆盖形基础，环形顶盖在减小用钢量、降低基础造价的同时，保证群筒的协调浮运和协调安装调平；环形顶盖避免了常规圆形顶盖中部区域受巨大顶升浮力的不利影响，增强了基础整体的稳定性；环形顶盖的裙板有效提高了风机基础运行期的承载力，在缩小基础设计尺寸、减少造价的同时有效地保证了基础的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上风电基础结构，尤其是涉及一种带裙板环形群筒海上风电基础。
背景技术
进入21世纪以来，全球经济有了高速的增长，而伴随着经济飞速增长的是能源消耗的大幅提高。以煤炭、石油、天然气等矿物燃料为代表的不可再生能源在不断地消耗，根据经济与社会学家的评估，到本世纪中叶，石油能源将开采殆尽，到时世界能源体系将面临巨大危机。为应对可能发生的能源危机，全球各国加大了对风能、光伏能、潮汐能、生物能等可再生能源的开发和投入。在可再生能源开发中，风能发电由于具有储量大、分布广的优势，成为目前全球新能源开发的重点。从发电机组布置的区位来分，风电场的开发分为陆上风电场和海上风电场。相较陆上风电而言，海上风电具有风速较高、风向稳定、湍流强度较小、土地成本较低、能源运输成本小等优点，因此，海上风电场的建设成为近期全球各国能源开发的主要方向。
海上风电建设中，风机基础的投入巨大，为了应对复杂的海上环境，目前海上风电基础类型多样，主要的风机基础类型有单桩基础、复合筒型基础、导管架基础等。专利CN106049525A和专利CN106436740A分别发明了多边形和环形的单筒型基础，该结构形式有利于风机整机一体化安装，但这种结构形式仅适合水深较浅的风电场。随着海上风电场水深的增加，导管架基础成为目前深水区域海上风电基础的最佳选择。导管架的基础选型是目前导管架设计的关键。专利CN103981884A和专利CN103981883提出了一种桁架结构与三筒型基础和四筒型基础复合的基础结构，这种基础结构可以有效的发挥筒型基础的承载能力，但在运输和安装阶段，桁架结构无法协调群筒调平，安装较困难。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种带裙板环形群筒海上风电基础，该风电基础提高了基础的安装效率、承载力和稳定性。
本发明采用的技术方案是：一种带裙板环形群筒海上风电基础，包括顶盖和用于支撑顶盖的吸力筒，其特征在于：所述顶盖呈环形，所述顶盖的内环设有向吸力筒一侧延伸的环形内裙板，所述顶盖的外环设有向吸力筒一侧延伸的环形外裙板，多个所述吸力筒以顶盖中轴线为中心呈多边形分布。
作为优选，所述顶盖包括钢制环盖和钢筋混凝土环盖，所述钢制环盖通过抗剪栓钉固定在钢筋混凝土环盖的下端面，所述钢制环盖底面焊接有多个吸力筒。
作为优选，所述钢筋混凝土环形顶盖厚度为200mm～2000mm，所述钢制环形顶盖厚度为3mm～40mm。
作为优选，所述吸力筒包括筒裙竖向钢板和环形角钢，所述筒裙竖向钢板顶部开设有排水排气阀，所述顶盖上设置有与排水排气阀连通的阀门，所述筒裙竖向钢板内壁沿轴线焊接有至少一层环形角钢。
进一步的，所述筒裙竖向钢板的高度为5m～25m，壁厚为3mm～50mm，外部直径为3m～20m。
进一步的，所述环形角钢边长为10mm～500mm，相邻两层竖向间距为100mm～1000mm。
作为优选，所述顶盖内半径为10m～20m，环盖外半径为15m～35m。
作为优选，所述环形内裙板和环形外裙板的厚度为3mm～40mm，高度为500mm～5000mm。
本发明取得的有益效果是：该海上风电基础可通过向筒型基础内注入高压气体使其漂浮于水上，支撑基础及上部风机的一体化运输，节约运输费用；安装时，吸力筒的负压沉贯安装方法可有效地减小筒壁摩阻力及筒端阻力，结合环形角钢减小筒壁摩阻力的作用，极大提高了基础的安装效率；相比于常规圆盖形基础，环形顶盖在减小用钢量、降低基础造价的同时，也保证了群筒的协调浮运和协调安装调平；环形顶盖避免了常规圆形顶盖中部区域受巨大顶升浮力的不利影响，增强了基础整体的稳定性；环形顶盖的裙板有效提高了风机基础运行期的承载力，在缩小基础设计尺寸、减少造价的同时有效地保证了基础的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2的剖视图；
图4-5为吸力筒的结构示意图；
附图标记：1、顶盖；2、吸力筒；11、钢筋混凝土环盖；12、钢制环盖；13、环形内裙板；14、环形外裙板；15、抗剪栓钉；21、筒壁竖向钢板；22、环形角钢。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-5所示，本发明的一种带裙板环形群筒海上风电基础，包括顶盖1和用于支撑顶盖1的吸力筒2，顶盖1呈环形，环形顶盖内半径为10m～20m，外半径为15m～35m；顶盖1的内环设有向吸力筒2一侧延伸的环形内裙板13，顶盖1的外环设有向吸力筒2一侧延伸的环形外裙板14，多个吸力筒2以顶盖1中轴线为中心呈多边形分布，环形内裙板13和环形外裙板14的厚度为3mm～40mm，高度为500mm～5000mm。
本实施例中，顶盖1包括钢制环形顶盖12和钢筋混凝土环形顶盖11，钢制环形顶盖11通过抗剪栓钉15固定在钢筋混凝土环形顶盖12的下端面，多个吸力筒2焊接在钢制环形顶盖11底面。钢筋混凝土环形顶盖11厚度为200mm～2000mm，钢制环形顶盖12厚度为3mm～40mm。
本实施例中，吸力筒2包括筒裙竖向钢板21和环形角钢22，筒裙竖向钢板21顶部开设有排水排气阀，顶盖1上设置有与排水排气阀连通的阀门，筒裙竖向钢板21内壁沿轴线焊接有至少一层环形角钢22。筒裙竖向钢板21的高度为5m～25m，壁厚为3mm～50mm，外部直径为3m～20m；环形角钢22边长为10mm～500mm，相邻两层竖向间距为100mm～1000mm。
环形顶盖1和吸力筒2组合基础制造焊接完成后，在陆上安装基础上部结构，采用一体化运输到安装地点，通过自动气压调节设备对吸力筒2进行抽水抽气，负压下沉至指定机位。
本实例的整体结构为环形顶盖1与四个吸力筒2组成(如图1)。吸力筒2为钢制，筒裙高度为6000mm，筒裙厚度为25mm，外部直径为6000mm，筒顶上开设有排水排气阀。上部环形顶盖1由钢制环形顶盖12、钢筋混凝土环形顶盖11、环形内裙板13、环形外裙板14以及抗剪栓钉15组成，环形顶盖1上设置有与吸力筒2排水排气阀连通的阀门，钢筋混凝土环形顶盖11的厚度为800mm，钢制环形顶盖12厚度为6mm，环形裙板13厚度为15mm，环形裙板14高度为2000mm。上部环形顶盖1的内外半径分别与中心到筒型基础最近端和最远端的距离相等，内外半径分别为9000mm和15000mm。
本基础的入土部分为分别焊接两条基础环肋(环形角钢22)的四个筒型基础(筒裙竖向钢板21)，筒型基础可提供的承载力较高，可为海上风机提供较大的承载力。该海上风电基础可通过向筒型基础内注入高压气体使其漂浮于水上，支撑基础及上部风机的一体化运输，节约运输费用；安装时，吸力筒的负压沉贯安装方法可有效地减小筒壁摩阻力及筒端端阻力，结合环形角钢减小筒壁摩阻力的作用，极大提高了基础的安装效率；相比于常规圆盖形基础，环形顶盖在减小用钢量、降低基础造价的同时，也保证了群筒的协调浮运和协调安装调平；环形顶盖避免了常规圆形顶盖中部区域受巨大顶升浮力的不利影响，增强了基础整体的稳定性；环形顶盖的裙板有效提高了风机基础运行期的承载力，在缩小基础设计尺寸、减少造价的同时有效地保证了基础的稳定性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种带裙板环形群筒海上风电基础，包括顶盖和用于支撑顶盖的吸力筒，其特征在于：所述顶盖呈环形，所述顶盖的内环设有向吸力筒一侧延伸的环形内裙板，所述顶盖的外环设有向吸力筒一侧延伸的环形外裙板，多个所述吸力筒以顶盖中轴线为中心呈多边形分布。
2.根据权利要求1所述的带裙板环形群筒海上风电基础，其特征在于：所述顶盖包括钢制环盖和钢筋混凝土环盖，所述钢制环盖通过抗剪栓钉固定在钢筋混凝土环盖的下端面，所述钢制环盖底面焊接有多个吸力筒。
3.根据权利要求1所述的带裙板环形群筒海上风电基础，其特征在于：所述钢筋混凝土环形顶盖厚度为200mm～2000mm，所述钢制环形顶盖厚度为3mm～40mm。
4.根据权利要求1所述的带裙板环形群筒海上风电基础，其特征在于：所述吸力筒包括筒裙竖向钢板和环形角钢，所述筒裙竖向钢板顶部开设有排水排气阀，所述顶盖上设置有与排水排气阀连通的阀门，所述筒裙竖向钢板内壁沿轴线焊接有至少一层环形角钢。
5.根据权利要求4所述的带裙板环形群筒海上风电基础，其特征在于：所述筒裙竖向钢板的高度为5m～25m，壁厚为3mm～50mm，外部直径为3m～20m。
6.根据权利要求4所述的带裙板环形群筒海上风电基础，其特征在于：所述环形角钢边长为10mm～500mm，相邻两层竖向间距为100mm～1000mm。
7.根据权利要求1所述的带裙板环形群筒海上风电基础，其特征在于：所述顶盖内半径为10m～20m，环盖外半径为15m～35m。
8.根据权利要求1所述的带裙板环形群筒海上风电基础，其特征在于：所述环形内裙板和环形外裙板的厚度为3mm～40mm，高度为500mm～5000mm。
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