CN116679768A - 一种海上筒型基础筒内负压控制方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海上风机基础运技术领域，提供一种海上筒型基础筒内负压控制方法及相关装置，方法包括：以筒型风机基础的结构参数计算筒内的标准负压值，分析不同海况对筒型风机基础上海水压力的影响，基于风机基础的结构参数建立海况与标准负压值的关系模型，能够根据不同的海况信息得到标准负压值实际对应的应在筒内设置的负压值；在风机基础运行过程中，实时根据海上天气情况对负压值进行动态调整，保证筒型风机基础的内外压差不至过低导致稳定性下降，不至过高导致土体渗透破坏，维持了风机基础的安全运行，保证海上风力发电的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及海上风机基础运维技术领域，尤其涉及一种海上筒型基础筒内负压控制方法及相关装置。
背景技术
随着风力发电技术的发展，海上风电逐渐成为重要的可再生能源发电形式。海上风电基础中，复合筒型基础因能与海底形成紧密结合被广泛使用；
复合筒型基础以负压下沉完毕后其底面与海底泥面完全接触，基础在筒内外压差作用下处于稳定状态；但随着基础在复杂的海水环境下运行，筒内负压会发生改变，整体安全系数也随之变化，影响海上筒型风机基础的安全稳定运行。
发明内容
本发明提供了一种海上筒型基础筒内负压控制方法，用于解决现有技术中筒型风机基础内部负压改变影响安全运行的问题。
本发明第一方面提供了一种海上筒型基础筒内负压控制方法，包括：
获取筒型风机基础的结构参数，并计算筒内的标准负压值；
获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型；
获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值。
可选的，所述获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型，具体包括：
获取筒型风机基础的最高水位和最低水位，根据所述筒型风机基础的结构参数计算对应的负压变化值；
将标准负压值与负压变化值结合，得到负压变化范围；将最高水位和最低水位对应的水位变化范围与负压变化范围结合，得到海况与标准负压值的关系模型。
可选的，所述获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值，具体为：
获取当前潮汐情况，根据潮汐情况计算对应的当前海水水位信息；将所述当前海水水位信息代入所述关系模型中，得到对应的负压设置值。
可选的，所述得到对应的负压设置值之后，还包括：
获取当前海面气压，根据当前海面气压与标准大气压比例，修正所述负压设置值。
本申请第二方面提供了一种海上筒型基础筒内负压控制系统，其特征在于，包括：标准负压计算模块，用于获取筒型风机基础的结构参数，并计算筒内的标准负压值；
关系模型建立模块，用于获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型；
筒内负压调整模块，用于获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值。
可选的，所述关系模型建立模块中，获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型，具体包括：
获取筒型风机基础的最高水位和最低水位，根据所述筒型风机基础的结构参数计算对应的负压变化值；
将标准负压值与负压变化值结合，得到负压变化范围；将最高水位和最低水位对应的水位变化范围与负压变化范围结合，得到海况与标准负压值的关系模型。
可选的，所述获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值，具体为：
获取当前潮汐情况，根据潮汐情况计算对应的当前海水水位信息；将所述当前海水水位信息代入所述关系模型中，得到对应的负压设置值。
可选的，所述得到对应的负压设置值之后，还包括：获取当前海面气压，根据当前海面气压与标准大气压比例，修正所述负压设置值。
本申请第三方面提供了一种海上筒型基础筒内负压控制设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本发明第一方面任一项所述的海上筒型基础筒内负压控制方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行本发明第一方面任一项所述的海上筒型基础筒内负压控制方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：以筒型风机基础的结构参数计算筒内的标准负压值，分析不同海况对筒型风机基础上海水压力的影响，基于风机基础的结构参数建立海况与标准负压值的关系模型，能够根据不同的海况信息得到标准负压值实际对应的应在筒内设置的负压值；在风机基础运行过程中，实时根据海上天气情况对负压值进行动态调整，保证筒型风机基础的内外压差不至过低导致稳定性下降，不至过高导致土体渗透破坏，维持了风机基础的安全运行，保证海上风力发电的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为海上筒型基础筒内负压控制方法的第一个流程图；
图2为海上筒型基础筒内负压控制方法的第二个流程图；
图3为海上筒型基础筒内负压控制方法的第三个流程图；
图4为海上筒型基础筒内负压控制系统结构图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种海上筒型基础筒内负压控制方法，用于解决现有技术中筒型风机基础内部负压改变影响安全运行的问题。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的海上筒型基础筒内负压控制方法的第一个流程图。
S100，获取筒型风机基础的结构参数，并计算筒内的标准负压值；
需要说明的是，筒型风机基础在负压下沉安装完毕后，其作为海上风机的承载结构，需要承担风机的重量以及与海底土体接触保持整体稳定；
一般来说风机基础在初始惯沉安装完毕时刻的负压值的安全系数是最高的，该负压值是可以直接在筒型基础内部以压力表检测到的参数；可以理解，筒型风机基础内部负压的情况下，筒型风机基础承受海水压力被摁在海底，内部负压越大，基础受压力越大，而随着筒型风机基础内部负压消散（海水渗入），筒型基础的内外压差减小，则会影响稳定性导致安全系数下降；
筒型风机基础的结构参数可以根据风机基础型号或在数据库内直接获取，标准负压值根据规格尺寸以及性能参数进行计算，该标准负压值也可以作为风机基础惯沉安装时的指导参数。
S200，获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型；
需要说明的是，筒型风机基础内部以压力表检测得到的负压值是与标准大气压的压差，而筒型风机基础在水下实际上承受的是海水的压力，因此在海上天气发生变化时，虽然筒内负压保持在标准负压值下，但实际上风机基础的内外压差也在变化；但基础内外压差需保持在一定范围内，过大会导致土体渗透破坏，过低影响基础运行稳定性，二者都会导致风机基础安全系数下降；
通过安装在筒型风机基础上的传感器采集海况信息，海况信息具体为影响海水压力的环境信息；基于筒型风机基础的结构参数，通过计算同一类型海况信息的最大最小的极端值下的对负压值的影响，将该影响与标准负压值相加，则得到了海况与标准负压值的关系模型，即在不同海况信息下标准负压值对应的实际设置的负压值。
S300，获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值。
需要说明的是，通过接收气象局的天气信息或以风机基础上设置的传感器，实时监测获取当前天气情况；基于海况与标准负压值的关系模型，将当前海上天气情况对应的海况代入，得到标准负压值对应的实际筒内负压值并在筒型风机基础上进行设置，提高筒型风机基础的内外压差安全系数，保证风机基础的安全稳定运行。
本实施例中，通过以筒型风机基础的结构参数计算筒内的标准负压值，分析不同海况对筒型风机基础上海水压力的影响，基于风机基础的结构参数建立海况与标准负压值的关系模型，能够根据不同的海况信息得到标准负压值实际对应的应在筒内设置的负压值；在风机基础运行过程中，实时根据海上天气情况对负压值进行动态调整，保证筒型风机基础的内外压差不至过低导致稳定性下降，不至过高导致土体渗透破坏，维持了风机基础的安全运行，保证海上风力发电的可靠性。
以上为本申请提供的一种海上筒型基础筒内负压控制方法的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种海上筒型基础筒内负压控制方法的第二个实施例的详细说明。
本实施例中，进一步的提供了一种海上筒型基础筒内负压控制方法，请参见图2，步骤S200具体包括步骤S201-S202，详情如下：
S201，获取筒型风机基础的最高水位和最低水位，根据所述筒型风机基础的结构参数计算对应的负压变化值；
需要说明的是，根据安装在风机基础上的水位监测传感器，监测潮汐变化过程中的最高水位和最低水位，计算得到最大水位差；根据所述筒型风机基础的结构参数计算风机基础的最大水平截面面积，因风机基础基本都处于海面之下，因此因海水水面变化导致的水压变化仅需考虑最大水平截面面积即可，水位差乘以截面面积以及海水密度及对应水位带来的负压变化值。
S202，将标准负压值与负压变化值结合，得到负压变化范围；将最高水位和最低水位对应的水位变化范围与负压变化范围结合，得到海况与标准负压值的关系模型；
需要说明的是，标准负压值一般为风机基础惯沉安装时刻的负压值，在步骤S100处先获取安装时刻的水位或直接以海水平均水位作为基准，将负压变化值与标准负压值结合，得到最高水位和最低水位下分别对应的负压值，二者构成了负压变化范围；水位变化范围与负压变化范围相对应，通过水位即可得到标准负压值对应的筒内负压设置值，建立得到海况与标准负压值的关系模型；例如安装时的标准负压值对应水位为A，最高和最低水位分别为B和C，根据B-A和A-C的比例将负压变化值a划分为a(B-A)/(B-C)以及a(A-C)/(B-C)，则在标准负压值b下，负压变化范围中的最大负压值为b+a(B-A)/(B-C)，最小负压值为b-a(A-C)/(B-C)。
进一步的，步骤S300具体包括：
S301，获取当前潮汐情况，根据潮汐情况计算对应的当前海水水位信息；将所述当前海水水位信息代入所述关系模型中，得到对应的负压设置值；
需要说明的是，实时获取气象局的潮汐涨退潮信息，根据涨退潮情况计算对应的海水水位，最高潮时即对应最高水位，或通过水位监测传感器获取海水水位信息，将当前潮汐情况对应的当前海水水位信息位代入所述海况与标准负压值的关系模型中，得到安全系数最高的负压设置值，保证风机基础的稳定运行；筒型风机基础内安装有电动阀和泵组，能够在基础运行时进行内部负压的控制。
S302，获取当前海面气压，根据当前海面气压与标准大气压比例，修正所述负压设置值；
需要说明的是，极端海况下，例如台风天气会导致风眼处的大气压很低，大晴天的天气大气压会较高，在风机基础所在区域的气压变化的情况下，海水水压也会相应的变化，其变化的比例与，当前海面气压与标准大气压比例相关，对负压设置值进行相应的修正。
进一步的，步骤S100中获取筒型风机基础的结构参数具体包括：筒型风机基础所在海底土质、基础载荷和结构参数，重点考虑不同土质和不同极端荷载这两种工况，通过室内单元试验及离心模型试验，基于在位运行工况下复合筒型基础筒内负压作用机制，预先计算筒型基础筒内标准负压值；并可以根据结构参数计算抽负压时间，成果可直接指导现场作业。
以上为本申请提供的第一方面的一种海上筒型基础筒内负压控制方法的详细说明，下面为本申请第二方面提供的一种海上筒型基础筒内负压控制系统的实施例的详细说明。
请参阅图4，图4为海上筒型基础筒内负压控制系统结构图。本实施例提供了一种海上筒型基础筒内负压控制系统，包括：
标准负压计算模块10，用于获取筒型风机基础的结构参数，并计算筒内的标准负压值；
关系模型建立模块20，用于获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型；
筒内负压调整模块30，用于获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值。
进一步的，所述关系模型建立模块中，获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型，具体包括：
获取筒型风机基础的最高水位和最低水位，根据所述筒型风机基础的结构参数计算对应的负压变化值；
将标准负压值与负压变化值结合，得到负压变化范围；将最高水位和最低水位对应的水位变化范围与负压变化范围结合，得到海况与标准负压值的关系模型。
进一步的，所述获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值，具体为：
获取当前潮汐情况，根据潮汐情况计算对应的当前海水水位信息；将所述当前海水水位信息代入所述关系模型中，得到对应的负压设置值。
进一步的，所述得到对应的负压设置值之后，还包括：
获取当前海面气压，根据当前海面气压与标准大气压比例，修正所述负压设置值。
本申请第三方面还提供了一种海上筒型基础筒内负压控制设备，包括处理器以及存储器：其中存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；处理器用于根据程序代码中的指令执行上述海上筒型基础筒内负压控制方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述海上筒型基础筒内负压控制方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种海上筒型基础筒内负压控制方法，其特征在于包括：
获取筒型风机基础的结构参数，并计算筒内的标准负压值；
获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型；
获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值。
2.根据权利要求1所述的一种海上筒型基础筒内负压控制方法，其特征在于，所述获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型，具体包括：
获取筒型风机基础的最高水位和最低水位，根据所述筒型风机基础的结构参数计算对应的负压变化值；
将标准负压值与负压变化值结合，得到负压变化范围；将最高水位和最低水位对应的水位变化范围与负压变化范围结合，得到海况与标准负压值的关系模型。
3.根据权利要求2所述的一种海上筒型基础筒内负压控制方法，其特征在于，所述获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值，具体为：
获取当前潮汐情况，根据潮汐情况计算对应的当前海水水位信息；将所述当前海水水位信息代入所述关系模型中，得到对应的负压设置值。
4.根据权利要求3所述的一种海上筒型基础筒内负压控制方法，其特征在于，所述得到对应的负压设置值之后，还包括：
获取当前海面气压，根据当前海面气压与标准大气压比例，修正所述负压设置值。
5.一种海上筒型基础筒内负压控制系统，其特征在于，包括：
标准负压计算模块，用于获取筒型风机基础的结构参数，并计算筒内的标准负压值；
关系模型建立模块，用于获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型；
筒内负压调整模块，用于获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值。
6.根据权利要求5所述的一种海上筒型基础筒内负压控制系统，其特征在于，所述关系模型建立模块中，获取极端海况信息，根据所述极端海况信息和所述筒型风机基础的结构参数，建立海况与标准负压值的关系模型，具体包括：
获取筒型风机基础的最高水位和最低水位，根据所述筒型风机基础的结构参数计算对应的负压变化值；
将标准负压值与负压变化值结合，得到负压变化范围；将最高水位和最低水位对应的水位变化范围与负压变化范围结合，得到海况与标准负压值的关系模型。
7.根据权利要求6所述的一种海上筒型基础筒内负压控制系统，其特征在于，所述获取当前海上天气情况，基于关系模型根据当前海上天气情况设置筒内负压值，具体为：
获取当前潮汐情况，根据潮汐情况计算对应的当前海水水位信息；将所述当前海水水位信息代入所述关系模型中，得到对应的负压设置值。
8.根据权利要求7所述的一种海上筒型基础筒内负压控制系统，其特征在于，所述得到对应的负压设置值之后，还包括：
获取当前海面气压，根据当前海面气压与标准大气压比例，修正所述负压设置值。
9.一种海上筒型基础筒内负压控制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的海上筒型基础筒内负压控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的海上筒型基础筒内负压控制方法。
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-
2023
- 2023-07-26 CN CN202310923525.1A patent/CN116679768B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116679768B (zh) | 2023-10-31 |
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