CN111688876A - 一种漂浮式风电基础结构及其施工安装方法 - Google Patents

一种漂浮式风电基础结构及其施工安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种漂浮式风电基础结构,包括:主浮仓部、副浮仓部、钢连接杆部、锚泊系统部、附属设施部和发电风机部,主浮仓部侧壁上设有安装卡槽一,主浮仓部的顶部设置有锚链固定装置,主浮仓部底部设置有多级密封水仓和配重仓;副浮仓部侧壁上设有安装卡槽二,钢连接杆部两端分别固定在安装卡槽一和安装卡槽二内,主浮仓部和副浮仓部内设置压载水调节装置;锚泊系统部包括锚链和锚碇结构,锚链一端与锚链固定装置相连接,锚链另一端通过锚碇结构固定在海底;附属设施部包括风机电缆安装套管、护舷、爬梯和栏杆;一种漂浮式风电基础结构的施工安装方法。本发明漂浮式风电基础结构适用水深较深、海底地势相对平坦的海域,较好的适应波浪作用。

Description

一种漂浮式风电基础结构及其施工安装方法
技术领域
本发明涉及风电基础结构的技术领域,尤其涉及一种漂浮式风电基础结构及其施工安装方法。
背景技术
海上风力发电是近年来发展起来的一种新能源开发方式,在石油等传统能源日益紧张的趋势下,风力发电逐渐成为对传统能源的重要补充之一,海上尤其是深远海海域风力资源储量丰富,海上风电发展潜力巨大。
近年来,海上风电的开发一般仅局限于近浅海区域,一般均采用固定式基础,待风电基础建设完成后,需采用大型施工浮吊设备安装风机。当海上风电向深远海发展时,比如水深大于60m,传统的固定式海上风电基础的工程造价将呈几何倍数的增长,在深远海海域采用固定式风电基础难以达到预期的经济效益,漂浮式海上风电基础是海上风力发电向深远海发展的必选之路。
发明内容
针对上述产生的问题,本发明的目的是提供一种漂浮式风电基础结构,发电风机可以漂浮在深远海面上运行发电。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种漂浮式风电基础结构,包括:主浮仓部、副浮仓部、钢连接杆部、锚泊系统部、附属设施部和发电风机部,所述发电风机部包括风机塔筒和设置在风机塔筒上端的风机机舱及叶片;所述主浮仓部的顶面中心设有预埋螺栓,所述风机塔筒的下端通过法兰与所述预埋螺栓紧固连接,所述主浮仓部的侧壁上设有安装卡槽一,所述主浮仓部的底部的四周开设有系泊锚链安装孔,所述主浮仓部的顶部四周设置有锚链固定装置,所述主浮仓部的底部沿竖向设置有多级密封水仓,多级所述密封水仓的下端设置有配重仓。
所述副浮仓部的侧壁上设有安装卡槽二,所述钢连接杆部的两端分别固定在所述安装卡槽一和所述安装卡槽二内,所述主浮仓部和所述副浮仓部内均设置压载水调节装置;
所述锚泊系统部包括锚链和锚碇结构,所述锚链的一端插入所述系泊锚链安装孔内,并与所述锚链固定装置相连接,所述锚链的另一端通过所述锚碇结构固定在海底;
所述附属设施部包括风机电缆安装套管、护舷、爬梯和栏杆,所述风机电缆安装套管布置在所述主浮仓部上,所述护舷和所述爬梯均设置在所述主浮仓部的外侧壁上,所述栏杆设置在所述主浮仓部的顶部。
优选地,所述主浮仓部、所述副浮仓部、所述钢连接杆部均采用钢结构材料或者高强复合材料,所述副浮仓部的数量为三个,三所述副浮仓部呈三角形阵列排布。
在一种优选实施例中,所述主浮仓部和副浮仓部的形状均为圆柱形,所述主浮仓部的底部设置倒角。
在一种优选实施例中,所述配重仓内灌注有混凝土材料,多级所述密封水仓内部均设置有加劲板。
在一种优选实施例中,所述副浮仓部的底部设置有压水板,所述副浮仓部的四周布置加劲肋。
在一种优选实施例中,所述钢连接杆部为多个空心钢管连接而成的桁架结构,通过配置辅助气囊可浮于水面。
优选地,所述安装卡槽一和所述安装卡槽二内呈凹凸状,所述钢连接杆部的两端呈与所述安装卡槽一和所述安装卡槽二相匹配的凹凸状,所述钢连接杆部与所述主浮仓部、所述副浮仓部通过卡箍或螺栓固定连接。
在一种优选实施例中,所述锚碇结构采用锚碇沉块、锚桩或抓力锚结构。
优选地,所述锚泊系统部设置为六组,六组所述锚泊系统部均匀的设置在所述主浮仓部底部的一周。
一种漂浮式风电基础结构的施工安装方法,包括上述任意一项所述的漂浮式风电基础结构,所述施工安装方法包括:
S1:所述附属设施部、所述密封水仓和所述配重仓安装在所述主浮仓部的底部,将发电风机部安装在所述主浮仓部的顶部,形成一个整体结构;
S2:锚链的一端与锚碇结构连接,锚链的另一端通过高强轻质缆绳与浮筒连接,并运输至施工现场,所述锚碇结构固定在预设的海底位置;
S3:调整所述密封水仓内的压仓水量,并配置辅助气囊,使该整体结构水平稳定浮于水面,通过船舶将该整体结构拖运至施工现场;
S4:向所述密封水仓内分级注水,解脱辅助气囊并通过调整吃水,使得该整体结构缓慢垂直并稳定站立,风机就位;
S5:将所述副浮仓部、所述钢连接杆部浮运至施工现场,调整所述主浮仓部和所述副浮仓部内的水量,使其处于同一水平面,然后将所述钢连接杆部的两端分别固定于安装卡槽一和安装卡槽二内,并通过卡箍紧固;
S6:通过浮吊勾住高强轻质缆绳将所述锚链拉至水面,所述锚链安装于主浮仓部的系泊锚链安装孔内,并通过锚链固定装置紧固,沿所述风机电缆安装套管布置电缆,风机电缆安装就位。
本发明由于采用上述技术,使之与现有技术相比具有的积极效果是:
1、本发明的漂浮式风电基础结构,可以较好的适应大水深、环境条件恶劣的建设条件,较好的适应波浪作用,相比固定式基础,有明显的经济效益;
2、本发明的漂浮式风电基础结构施工速度快,所有构件均在工厂预制完成,现场仅少量拼装施工,相比传统的固定式风电基础,可避免大量的桩基沉桩施工,海上施工简易;
3、本发明主要的部件都可自浮运输至施工现场,主浮仓部通过自带多级密封水仓自行调整风机站立就位,减少了大型驳船和大型浮吊的使用,简化了施工,进一步降低工程造价;
4、本发明在建设过程中对海洋环境基本没有影响,并且可以回收利用,绿色环保。
5、本发明适用于水深较深、海底地势相对平坦的海域,解决了深水区风电基础建设的工程难题。
附图说明
构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是本发明的漂浮式风电基础结构的结构示意图。
图2是本发明的图1中A处的放大图。
图3是本发明的漂浮式风电基础结构的俯视图。
附图标记:1、主浮仓部;11、预埋螺栓;12、密封水仓;13、配重仓;14、系泊锚链安装孔;15、锚链固定装置;2、发电风机部;21、风机塔筒;22、叶片;23、风机机舱;3、副浮仓部;31、压水板;32、加劲肋;4、钢连接杆部;5、锚泊系统部;51、锚链;52、锚碇结构;6、附属设施部;61、风机电缆安装套管;62、护舷;63、爬梯;64、栏杆。
具体实施方式
本发明提供一种漂浮式风电基础结构,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序,应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外,术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
实施例一:
图1是本发明的漂浮式风电基础结构的结构示意图;图2是本发明的图1中A处的放大图;图3是本发明的漂浮式风电基础结构的俯视图。
本发明提供的一种漂浮式风电基础结构,请参阅图1、图2和图3所示,包括主浮仓部1、副浮仓部3、钢连接杆部4、锚泊系统部5、附属设施部6和发电风机部2,发电风机部2包括风机塔筒21和设置在风机塔筒21上端的风机机舱23及叶片22,主浮仓部1的顶面中心设有预埋螺栓11,用于安装风机塔筒21,风机塔筒21的下端通过法兰与预埋螺栓11相连接,主浮仓部1的侧壁上设有安装卡槽一,主浮仓部1的底部的一侧开设有系泊锚链安装孔14,主浮仓部1的顶部设置有锚链固定装置15,主浮仓部1的底部沿竖向设置有多级密封水仓12,多级密封水仓12的下端设置有配重仓13,根据工程条件确定密封水仓12的体积及配重仓13的大小,主浮仓内部设置若干加劲板,所述主浮仓部1内部设置压载水调节装置,用于控制密封水仓12内水位及主浮仓部1吃水。
副浮仓部3的侧壁上设有安装卡槽二,钢连接杆部4的两端分别固定在安装卡槽一和安装卡槽二内,安装卡槽一和安装卡槽二内均呈凹凸状,用于钢连接杆部4的临时连接,然后通过卡箍或螺栓实现紧固连接,副浮仓部3可以提高主浮仓部1的稳定性,减少主浮仓部1遇到风浪的波动幅度,副浮仓部3内设置压载水调节装置,用于调节副浮仓部3吃水。
锚泊系统部5包括锚链51和锚碇结构52,锚链51的一端插入系泊锚链安装孔14内,并与锚链固定装置15相连接,锚链固定装置15用于将锚链51固定在主浮仓部1上,锚链51的另一端通过锚碇结构52固定在海底,锚链51可以抵御环境作用力,避免主浮仓部1飘走。
附属设施部6包括风机电缆安装套管61、护舷62、爬梯63和栏杆64,风机电缆安装套管61布置在主浮仓部1上,护舷62和爬梯63均设置在主浮仓部1的外侧壁上,栏杆64设置在主浮仓部1的顶部。
在一个更优选的实施例中,主浮仓部1和副浮仓部3的形状均为圆柱形,主浮仓部1的底部设置倒角,主浮仓部1、副浮仓部3、钢连接杆部4均采用钢结构材料,也可采用高强复合材料,主浮仓部1的直径为20m,主浮仓部1的底部设置有十二级密封水仓12,十二级密封水仓12在主浮仓部1的底部沿竖向依次排列,副浮仓部3的直径为10m。
在一个更优选的实施例中,配重仓13内灌注有混凝土材料,多级密封水仓12内部均设置有加劲板,可以实现分级注水并提高多级密封水仓12的结构强度。
在一个更优选的实施例中,副浮仓部3的底部设置有压水板31,减少副浮仓部3在波浪作用下的竖向运动幅度,副浮仓部3的四周布置加劲肋32,提高压水板31的结构强度。
在一个更优选的实施例中,副浮仓部3设置有三个,三个副浮仓部3呈三角形阵列排布在主浮仓部1周围,三个副浮仓部3均通过钢连接杆部4与主浮仓部1相连接,锚泊系统部5设置有六组,六组锚泊系统部5均匀的布置在主浮仓部1下端面的圆周方向上,提高主浮仓部1的抗风浪能力。
在一个更优选的实施例中,钢连接杆部4为多个空心钢管连接而成的桁架结构,钢连接杆部4两端均呈凹凸状,在自身浮力及辅助气囊的作用下,可以浮于水面,通过调节主浮仓部1、副浮仓部3的吃水深度,使其安装卡槽一和安装卡槽二处于同一水平高度后,钢连接杆部4两端分别安装固定在安装卡槽一和安装卡槽二,并通过卡箍或螺栓紧固。
在一个更优选的实施例中,锚碇结构52采用锚碇沉块、锚桩或抓力锚结构。
实施例二:
进一步的,请继续参见图1、图2和图3所示,示出了一种较佳实施例的一种漂浮式风电基础结构的施工安装方法。
本发明的进一步实施例中,包括上述任意一项的漂浮式风电基础结构,施工安装方法包括:
S1:附属设施部6、密封水仓12和配重仓13安装在主浮仓部1的底部,在岸上或者半潜驳上将发电风机部2安装在主浮仓部1的顶部,形成一个整体结构;
S2:锚链51的一端与锚碇结构52连接,锚链51的另一端通过高强轻质缆绳与浮筒连接,并运输至施工现场,锚碇结构52固定在预设的海底位置,浮筒位于主浮仓部1预设计的摆设位置;
S3:调整密封水仓12内的压仓水量,并配置辅助气囊,使该整体结构水平稳定浮于水面,通过船舶将该整体结构拖运至施工现场;
S4:向密封水仓12内分级注水,解脱辅助气囊并通过调整吃水,使得该整体结构缓慢垂直并稳定站立,风机就位;
S5:将副浮仓部3、钢连接杆部4浮运至施工现场,调整主浮仓部1和副浮仓部3内的水量,使其处于同一水平面,然后将钢连接杆部4的两端分别固定于安装卡槽一和安装卡槽二内,并通过卡箍紧固;
S6:通过浮吊勾住高强轻质缆绳将锚链51拉至水面,锚链51安装于主浮仓部1的系泊锚链安装孔14内,并通过锚链固定装置15紧固,沿风机电缆安装套管61布置电缆,风机电缆安装就位,试运行,竣工验收。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只作为范例,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,任何对该实用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 (7)

1.一种漂浮式风电基础结构,其特征在于,包括:主浮仓部(1)、副浮仓部(3)、钢连接杆部(4)、锚泊系统部(5)、附属设施部(6)和发电风机部(2),所述发电风机部(2)包括风机塔筒(21)和设置在风机塔筒(21)上端的风机机舱(23)及叶片(22);其中:
所述主浮仓部(1)的顶面中心设有预埋螺栓(11),所述风机塔筒(21)的下端通过法兰与所述预埋螺栓(11)相连接,所述主浮仓部(1)的侧壁上设有安装卡槽一,所述主浮仓部(1)的底部的四周开设有系泊锚链安装孔(14),所述主浮仓部(1)的顶部四周设置有锚链固定装置(15),所述主浮仓部(1)的底部沿竖向设置有多级密封水仓(12),多级所述密封水仓(12)的下端设置有配重仓(13);
所述副浮仓部(3)的侧壁上设有安装卡槽二,所述钢连接杆部(4)的两端分别固定在所述安装卡槽一和所述安装卡槽二内,所述主浮仓部(1)和所述副浮仓部(3)内均设置压载水调节装置;
所述锚泊系统部(5)包括锚链(51)和锚碇结构(52),所述锚链(51)的一端插入所述系泊锚链安装孔(14)内,并与所述锚链固定装置(15)相连接,所述锚链(51)的另一端通过所述锚碇结构(52)固定在海底;
所述附属设施部(6)包括风机电缆安装套管(61)、护舷(62)、爬梯(63)和栏杆(64),所述风机电缆安装套管(61)布置在所述主浮仓部(1)上,所述护舷(62)和所述爬梯(63)均设置在所述主浮仓部(1)的外侧壁上,所述栏杆(64)设置在所述主浮仓部(1)的顶部。
2.根据权利要求1所述的漂浮式风电基础结构,其特征在于,所述主浮仓部(1)和副浮仓部(3)的形状均为圆柱形,所述主浮仓部(1)的底部设置倒角。
3.根据权利要求1所述的漂浮式风电基础结构,其特征在于,所述配重仓(13)内灌注有混凝土材料,多级所述密封水仓(12)内部均设置有加劲板。
4.根据权利要求1所述的漂浮式风电基础结构,其特征在于,所述副浮仓部(3)的底部设置有压水板(31),所述副浮仓部(3)的四周布置加劲肋(32)。
5.根据权利要求1所述的漂浮式风电基础结构,其特征在于,所述钢连接杆部(4)为多个空心钢管连接而成的桁架结构,通过配置辅助气囊可浮于水面。
6.根据权利要求1所述的漂浮式风电基础结构,其特征在于,所述锚碇结构(52)采用锚碇沉块、锚桩或抓力锚结构。
7.一种漂浮式风电基础结构的施工安装方法,其特征在于,包括权利要求1至6中任意一项所述的漂浮式风电基础结构,所述施工安装方法包括:
S1:所述附属设施部(6)、所述密封水仓(12)和所述配重仓(13)安装在所述主浮仓部(1)的底部,将发电风机部(2)安装在所述主浮仓部(1)的顶部,形成一个整体结构;
S2:锚链(51)的一端与锚碇结构(52)连接,锚链(51)的另一端通过高强轻质缆绳与浮筒连接,并运输至施工现场,所述锚碇结构(52)固定在预设的海底位置;
S3:调整所述密封水仓(12)内的压仓水量,并配置辅助气囊,使该整体结构水平稳定浮于水面,通过船舶将该整体结构拖运至施工现场;
S4:向所述密封水仓(12)内分级注水,解脱辅助气囊并通过调整吃水,使得该整体结构缓慢垂直并稳定站立,风机就位;
S5:将所述副浮仓部(3)、所述钢连接杆部(4)浮运至施工现场,调整所述主浮仓部(1)和所述副浮仓部(3)内的水量,使其处于同一水平面,然后将所述钢连接杆部(4)的两端分别固定于安装卡槽一和安装卡槽二内,并通过卡箍紧固;
S6:通过浮吊勾住高强轻质缆绳将所述锚链(51)拉至水面,所述锚链(51)安装于主浮仓部(1)的系泊锚链安装孔(14)内,并通过锚链固定装置(15)紧固,沿所述风机电缆安装套管(61)布置电缆,风机电缆安装就位。
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