CN111075659A - 适用于深水域的海上风机浮式基础及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了适用于深水域的海上风机浮式基础及施工方法，所述风机浮式基础包括自上而下依次设置的上浮力舱、中浮力舱和下压载舱，所述上浮力舱设有安装孔，所述安装孔套设固定于所述中浮力舱上端部，所述中浮力舱下端面固定安装在所述下压载舱上，且所述中浮力舱与所述下压载舱连通，所述上浮力舱、安装孔、中浮力舱和下压载舱的竖直中心线共线设置。该风机浮式基础结构简单，便于施工，且通过结构改进有效降低了风机浮式基础总高度和总重量，同时提高了风机浮式基础的稳定性，解决了深水域浮式基础的稳定问题。

Description

适用于深水域的海上风机浮式基础及施工方法
技术领域
本发明属于海上风力发电技术领域，具体涉及适用于深水域的海上风机浮式基础及施工方法。
背景技术
风能作为一种绿色可再生能源，受到越来越多的关注，目前国内外对于风能的开发主要集中在浅海域，所采用的基础结构大多为固定式结构，对于深水域，这类固定式结构则不再适用，需要研究和发展浮式基础结构。
但是，现有的风机浮式基础存在总高度较高、自重较大、稳定性较差的问题，在深水域环境中，由于海上环境比较恶劣，造成施工作业困难。风机浮式基础的设计更关系到整个浮式风机的安全，所以研究和设计出合理、稳定的浮式基础对海上风电的发展具有重要意义。
发明内容
针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供适用于深水域的海上风机浮式基础及施工方法，该风机浮式基础结构简单，便于施工，且通过结构改进有效降低了风机浮式基础总高度和总重量，同时提高了风机浮式基础的稳定性，解决了深水域浮式基础的稳定问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于深水域的海上风机浮式基础，包括自上而下依次设置的上浮力舱、中浮力舱和下压载舱，所述上浮力舱设有用于安装所述中浮力舱的安装孔，所述安装孔套设固定于所述中浮力舱上端部，所述中浮力舱下端面固定安装在所述下压载舱上，且所述中浮力舱与所述下压载舱连通，所述上浮力舱、安装孔、中浮力舱和下压载舱的竖直中心线共线设置。
作为优选，所述中浮力舱设为圆柱形舱室，所述上浮力舱设为圆环形舱室，所述上浮力舱的内环孔套设固定在所述中浮力舱上端部以作为所述安装孔。
作为优选，所述安装孔内壁与所述中浮力舱上端部外侧壁相贴合。
作为优选，所述上浮力舱的舱室内设有多个加强板，以将所述上浮力舱分隔为多个舱格，多个所述加强板沿所述上浮力舱内环周向均匀排布。
作为优选，所述上浮力舱设为由两个半圆环形舱室拼接构成的圆柱形舱室。
作为优选，所述下压载舱设为圆柱形舱，所述下压载舱的直径小于所述上浮力舱的外环直径，所述下压载舱的竖直高度小于所述上浮力舱的竖直高度。
作为优选，所述上浮力舱上端面安装有基础过渡段，所述基础过渡段设为圆台型，所述基础过渡段的上端面连接风机塔筒，所述基础过渡段的下端面固定安装在所述上浮力舱上端面上，所述基础过渡段和所述上浮力舱的竖直中心线共线设置。
作为优选，所述中浮力舱的上端面与所述上浮力舱上端面平齐，所述基础过渡段下端面固定连接所述中浮力舱的上端面，所述基础过渡段下端面直径小于或等于所述中浮力舱的上端面直径。
本发明还公开了一种风机浮式基础施工工艺，采用上述风机浮式基础，所述施工工艺包括以下步骤：
(1)在陆地上预制所述风机浮式基础和用于固定所述风机浮式基础的系泊系统，预制完成后将风机塔筒固定安装在所述风机浮式基础上，在风机塔筒上端安装风机主机和叶片；
(2)将步骤(1)安装好的所述浮式风机基础移运到半潜驳船上，用半潜驳船将所述浮式风机基础运输到指定安装区域；同时，将所述系泊系统通过运输船运输到指定的安装区域；
(3)将所述系泊系统的各个锚锭定位安放在其预设安装位置；
(4)通过顶推船将所述风机浮式基础从半潜驳船上辅助移运到其预设安装区域，将步骤(3)安放好的各个锚锭上的锚链与所述浮式风机基础链接，然后向所述下压载舱和中浮力舱中施加压载以使所述浮式风机基础下潜至预设深度位置，并进行链接锚链的预紧，使得所述风机浮式基础精确就位，并完成悬链线系泊和固定。
作为优选，所述系泊系统采用悬链线式锚链，所述上浮力舱外壁上部设置与所述悬链线式锚链适配的导缆孔，所述上浮力舱设为圆环形舱室，多个所述锚链沿所述上浮力舱周向均匀排布。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：提供了适用于深水域的海上风机浮式基础及施工方法，该风机浮式基础结构简单，便于施工，且通过结构改进有效降低了风机浮式基础总高度和总重量，同时有效的调低重心，并提高重心与浮心间间距，从而提高风机浮式基础的稳定性，解决了深水域浮式基础的稳定问题。
附图说明
图1为本实施例风机浮式基础安装完成状态示意图；
图2为本实施例的风机浮式基础的竖向剖视图；
图3为本实施例的上浮力舱的结构示意图；
图4为半潜驳船运输本实施例的风机浮式基础的状态示意图；
图5为顶推船辅助移运本实施例的风机浮式基础的状态示意图；
图6为本实施例风机浮式基础安装完成状态锚链分布示意图；
以上各图中：1-风机主机，2-风机塔筒，3-基础过渡段，4-上浮力舱，41-加强板，42-舱格，43-安装孔，5-中浮力舱，6-下压载舱，7-锚链，8-锚锭，9-半潜驳船，10-顶推船。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至6所示，一种适用于深水域的海上风机浮式基础，包括自上而下依次设置的上浮力舱4、中浮力舱5和下压载舱6，所述上浮力舱4设有用于安装所述中浮力舱5的安装孔43，所述安装孔43套设固定于所述中浮力舱5上端部，所述中浮力舱5下端面固定安装在所述下压载舱6上，且所述中浮力舱5与所述下压载舱6连通，所述上浮力舱4、安装孔43、中浮力舱5和下压载舱6的竖直中心线共线设置。
本发明还公开了一种风机浮式基础施工工艺，采用上述风机浮式基础，所述施工工艺包括以下步骤：
(1)在陆地上预制所述风机浮式基础和用于固定所述风机浮式基础的系泊系统，预制完成后将风机塔筒2固定安装在所述风机浮式基础上，在风机塔筒2上端安装风机主机1和叶片；
(2)将步骤(1)安装好的所述浮式风机基础移运到半潜驳船9上(如图4所示)，用半潜驳船9将所述浮式风机基础运输到指定安装区域；同时，将所述系泊系统通过运输船运输到指定的安装区域；
(3)将所述系泊系统的各个锚锭8定位安放在其预设安装位置；
(4)通过顶推船10将所述风机浮式基础从半潜驳船9上辅助移运到其预设安装区域(如图5所示)，将步骤(3)安放好的各个锚锭8上的锚链7与所述浮式风机基础链接，然后向所述下压载舱6和中浮力舱5中施加压载以使所述浮式风机基础下潜至预设深度位置，并进行链接锚链7的预紧，使得所述风机浮式基础精确就位，并完成悬链线系泊和固定(如图1所示)。
上述风机浮式基础中，下压载舱6与其上方的中浮力舱5连通，当施加的压载水体积大于下压载舱6的容积时，压载水可进入中浮力舱中完成压载施加式风机基础下潜至预设深度，相较于单独采用压载舱施加压载的风机基础，这种风机基础可减小压载舱对的设计容积，有效降低浮式风机基础的高度和自重，同时，下压载舱6设于风机基础下部，可有效的调低风机浮式基础重心，套设于中浮力舱5上端的上浮力舱4可有效升高风机浮式基础的浮心位置，从而提高重心与浮心间间距，以提高风机浮式基础的稳定性，解决了深水域浮式基础的稳定问题。
具体的，如图2所示，所述中浮力舱5设为圆柱形舱室，所述上浮力舱4设为圆环形舱室，所述上浮力舱4的内环孔套设固定在所述中浮力舱5上端部以作为所述安装孔43。
具体的，所述安装孔43内壁与所述中浮力舱5上端部外侧壁相贴合。安装孔43和中浮力舱5可采用任意现有浮力舱连接方式固定连接。
具体的，如图3所示，所述上浮力舱4的舱室内设有多个加强板41，以将所述上浮力舱4分隔为多个舱格42，多个所述加强板41沿所述上浮力舱4内环周向均匀排布。通过加强板41将上浮力舱4分隔成多个封闭的舱格42，可以提高上浮力舱4的结构强度。
具体的，所述上浮力舱4设为由两个半圆环形舱室拼接构成的圆柱形舱室。上浮力舱4采用拼接结构，可方便上浮力舱4和中浮力舱5的组装，两个半圆环形舱室和中浮力舱5可采用任意现有浮力舱固定连接方式连接。
具体的，所述下压载舱6设为圆柱形舱，所述下压载舱6的直径小于所述上浮力舱4的外环直径，所述下压载舱6的竖直高度小于所述上浮力舱4的竖直高度。采用上述结构可进一步确保上浮力舱4升高浮心的效果，从而提高浮心和重心间距，提高风机浮式基础的稳定性。
具体的，所述上浮力舱4上端面安装有基础过渡段3，所述基础过渡段3设为圆台型，所述基础过渡段3的上端面连接风机塔筒2，所述基础过渡段3的下端面固定安装在所述上浮力舱4上端面上，所述基础过渡段3和所述上浮力舱4的竖直中心线共线设置。如图1所示，设置基础过渡段3，在步骤(4)的浮式风机基础下潜至预设深度位置时，上浮力舱4位于水下，基础过渡段3在水线面附近，能够有效减小风机浮式基础的波浪力，提高其稳定性。
具体的，所述中浮力舱5的上端面与所述上浮力舱4上端面平齐，所述基础过渡段3下端面固定连接所述中浮力舱5的上端面，所述基础过渡段3下端面直径小于或等于所述中浮力舱5的上端面直径。基础过渡段3下端面直径小于或等于所述中浮力舱5的上端面直径，使得基础过渡段3可自所述安装孔43穿出，此时可将基础过渡段2和中浮力舱5设为一体化结构，或先将基础过渡段2和中浮力舱5固定安装在一起后与上浮力舱4组装，可方便风机浮式基础组装。
具体的，如图6所示，所述系泊系统采用悬链线式锚链7，所述上浮力舱外壁上部设置与所述悬链线式锚链7适配的导缆孔，所述上浮力舱4设为圆环形舱室，多个所述锚链7沿所述上浮力舱4周向均匀排布。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于深水域的海上风机浮式基础，其特征在于，包括自上而下依次设置的上浮力舱、中浮力舱和下压载舱，所述上浮力舱设有用于安装所述中浮力舱的安装孔，所述安装孔套设固定于所述中浮力舱上端部，所述中浮力舱下端面固定安装在所述下压载舱上，且所述中浮力舱与所述下压载舱连通，所述上浮力舱、安装孔、中浮力舱和下压载舱的竖直中心线共线设置。
2.根据权利要求1所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，其特征在于，所述中浮力舱设为圆柱形舱室，所述上浮力舱设为圆环形舱室，所述上浮力舱的内环孔套设固定在所述中浮力舱上端部以作为所述安装孔。
3.根据权利要求2所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，其特征在于，所述安装孔内壁与所述中浮力舱上端部外侧壁相贴合。
4.根据权利要求2所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，其特征在于，所述上浮力舱的舱室内设有多个加强板，以将所述上浮力舱分隔为多个舱格，多个所述加强板沿所述上浮力舱内环周向均匀排布。
5.根据权利要求2所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，所述上浮力舱设为由两个半圆环形舱室拼接构成的圆柱形舱室。
6.根据权利要求2所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，其特征在于，所述下压载舱设为圆柱形舱，所述下压载舱的直径小于所述上浮力舱的外环直径，所述下压载舱的竖直高度小于所述上浮力舱的竖直高度。
7.根据权利要求2所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，其特征在于，所述上浮力舱上端面安装有基础过渡段，所述基础过渡段设为圆台型，所述基础过渡段的上端面连接风机塔筒，所述基础过渡段的下端面固定安装在所述上浮力舱上端面上，所述基础过渡段和所述上浮力舱的竖直中心线共线设置。
8.根据权利要求7所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，其特征在于，所述中浮力舱的上端面与所述上浮力舱上端面平齐，所述基础过渡段下端面固定连接所述中浮力舱的上端面，所述基础过渡段下端面直径小于或等于所述中浮力舱的上端面直径。
9.一种风机浮式基础施工工艺，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的适用于深水域的海上风机浮式基础，所述施工工艺包括以下步骤：
(1)在陆地上预制所述风机浮式基础和用于固定所述风机浮式基础的系泊系统，预制完成后将风机塔筒固定安装在所述风机浮式基础上，在风机塔筒上端安装风机主机和叶片；
(2)将步骤(1)安装好的所述浮式风机基础移运到半潜驳船上，用半潜驳船将所述浮式风机基础运输到指定安装区域；同时，将所述系泊系统通过运输船运输到指定的安装区域；
(3)将所述系泊系统的各个锚锭定位安放在其预设安装位置；
(4)通过顶推船将所述风机浮式基础从半潜驳船上辅助移运到其预设安装区域，将步骤(3)安放好的各个锚锭上的锚链与所述浮式风机基础链接，然后向所述下压载舱和中浮力舱中施加压载以使所述浮式风机基础下潜至预设深度位置，并进行链接锚链的预紧，使得所述风机浮式基础精确就位，并完成悬链线系泊和固定。
10.根据权利要求9所述的风机浮式基础施工工艺，其特征在于，所述系泊系统采用悬链线式锚链，所述上浮力舱外壁上部设置与所述悬链线式锚链适配的导缆孔，所述上浮力舱设为圆环形舱室，多个所述锚链沿所述上浮力舱周向均匀排布。
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