CN116733683A - 一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机 - Google Patents
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Abstract
一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机，其属于风力发电技术领域。其中，导管架支撑各桩腿底部均通过套管灌浆连接重力式基础，通过重力式基础支撑在海床上，重力式基础为预制混凝土沉箱；混凝土工作承台布置在导管架支撑顶部；混合塔筒包括格构式塔架、混凝土锥筒型塔筒和中部连接法兰；混合塔筒贯入混凝土工作承台中，与混凝土工作承台相连接。本发明将重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合，减少海上风机基础结构和支撑结构总用钢量，可以有效的降低海上风机建造成本，同时重力式基础与导管架支撑相结合，整体刚度大及抗拔承载能力强，能更好的适应海上风机重心高、倾覆力矩大及动力响应显著的特点。
Description
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机。
背景技术
海上风机基础设计是保证整个海上风机系统安全运行、降低整体投资成本的关键。常见的固定式海上风电基础结构型式包括重力式基础、单桩基础和导管架基础等。导管架基础刚度大、稳定性好，但需水下对接安装，施工工艺复杂。重力式基础大多采用预制混凝土沉箱制成。相比于其他基础结构型式，重力式基础具有低成本、海上作业时间短和较长疲劳寿命等优势。此外，重力式基础具有更大的质量和较低的自然周期，在环境荷载作用下重力式基础海上风机的动力反应更小。
除基础结构外，塔筒也是影响海上风机成本的主要因素。随着风机不断的大型化，风机的塔筒也变得越来越高耸，对塔筒的承载力需求也越来越高。为满足设计需求，传统的锥筒型塔筒需要较大直径和壁厚，这无疑增大了海上风机的投资成本。而格构型塔架刚度大，运输方便，并且可以采用装配型施工，可以有效降低海上风机施工和制造成本。
发明内容
根据上述提出的技术问题，本发明提出一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机，其结构简单，承载力高，施工方便，经济性好。
本发明采用的技术手段如下：一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机，包括重力式基础、导管架支撑、混凝土工作承台、混合塔筒和风电机组。所述导管架支撑各桩腿底部均设有重力式基础，通过重力式基础支撑在海床上；所述重力式基础为预制混凝土沉箱；所述混凝土工作承台布置在导管架支撑顶部；所述混合塔筒由格构式塔架、混凝土锥筒型塔筒和中部连接法兰组成。
所述重力式基础包括套管、底板、盖板、外壁、肋板和舱室；所述重力式基础通过套管与导管架支撑灌浆连接；所述肋板连接外壁和套管，将重力式基础分隔成多个舱室；所述外壁上设有进水阀门；所述肋板上设有排水孔；所述盖板上设有填料孔；所述舱室内填充压载材料。
进一步地，所述混凝土工作承台设有基础顶套管，导管架支撑和混凝土工作承台通过基础顶套管采用螺栓连接。
进一步地，所述混凝土工作承台下部设有加劲肋。
进一步地，所述格构式塔架贯入到混凝土工作承台中，与混凝土工作承台相连接。
进一步地，所述重力式基础安装在平整的块石基床上，并在所述重力式基础周围设有防冲刷保护装置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明中重力式基础和导管架支撑可在工厂预制加工组合，通过拖船将组合后的结构运至海上风机安装位置，通过下沉重力式基础可将导管架支撑固定在海床上，可以避免海上的沉桩施工，减小施工成本。
（2）本发明将重力式基础与导管架支撑相结合，水平刚度大，抗拔能力强，可以有效抵抗海上风机所承受的水平环境荷载。
（3）本发明所设计的海上风机上部塔筒采用格构式塔架与锥筒型塔筒结合的混合塔筒，可以有效减小塔筒结构的用钢量，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明的一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机的结构主视图。
图2是本发明的重力式基础示意图。
图3是本发明的重力式基础A-A剖面图。
图中：1、重力式基础；11、套管；12、底板；13、盖板；14、外壁；15、肋板；16、舱室；17、压载材料；131、填料阀门；141、进水阀门；151、排水孔；
2、导管架支撑；
3、混凝土工作承台；31、基础顶钢套管；
4、混合塔筒；41、格构式塔架；42、混凝土锥筒型塔筒；43、中部连接法兰；
5、风电机组；
6、基床；
7、冲刷保护装置。
具体实施方型
为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1-3所示，一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机的结构，包括重力式基础1、导管架支撑2、混凝土工作承台3、混合塔筒4和风电机组5。所述的导管架支撑2各桩腿底部均设有重力式基础1，通过重力式基础1支撑在海床上。
重力式基础1为预制混凝土沉箱，包括套管11、底板12、盖板13、外壁14、肋板15和舱室16。套管11位于重力式基础1中部，通过套管11灌浆连接导管架支撑2和重力式基础1；肋板15连接外壁14和套管11，将重力式基础1分隔成多个舱室16；舱室16内填充压载材料17。盖板13上设有填料阀门131；外壁14上设有进水阀门141；肋板15上设有排水孔151；。
混凝土工作承台3设有基础顶钢套管31，导管架支撑2和混凝土工作承台3通过基础顶套管31采用螺栓连接；混凝土工作承台3下部设有加劲肋。
混合塔筒4混合塔筒由格构式塔架41、混凝土锥筒型塔筒42和中部连接法兰43组成。格构式塔架41和混凝土锥筒型塔筒42与中部连接法兰43可通过焊接或者螺栓连接；格构式塔架41贯入到混凝土工作承台3中，与混凝土工作承台3连接。风电机组5设置在混凝土锥筒型塔筒42的顶端。
本实施例的制作和安装过程如下：重力式基础1和导管架支撑2在陆上工厂制作，通过混凝土灌浆连接。组合后的结构通过拖船漂浮拖驳至风电场安装位置，通过进水阀门141控制重力式基础1吊装下沉，安装在平整的基床6上。安装完成后通过填料阀门131在各个重力式基础1的舱室16内填充砂或碎石等压载材料17。最后在重力式基础周围设有冲刷保护装置7。
混凝土工作承台3和混合塔筒4在陆上预制加工组合。在重力式基础和导管架支撑安装完成后，通过吊船将混凝土工作承台3连同混合塔筒4定位安装至导管架支撑2上，通过螺栓将导管架支撑2和基础顶套管31固定连接，最后将风电机组安装至混合塔筒4的混凝土锥筒型塔筒42上。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方型，上述的具体实施方型仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形型，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机，其特征在于：包括重力式基础、导管架支撑、混凝土工作承台、混合塔筒和风电机组；
所述导管架支撑各桩腿底部均设有重力式基础，通过重力式基础支撑在海床上；重力式基础为预制混凝土沉箱；所述的混凝土工作承台布置在导管架支撑顶部；所述混合塔筒包括格构式塔架、混凝土锥筒型塔筒和中部连接法兰；
所述的重力式基础包括套管、底板、盖板、外壁、肋板和舱室，重力式基础通过套管与导管架支撑灌浆连接；所述肋板连接外壁和套管，将重力式基础分隔成多个舱室；舱室内填充压载材料。
2.根据权利要求1所述的一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒结合的固定式海上风机，其特征在于：所述外壁上设有进水阀门；肋板上设有排水孔；盖板上设有填料孔。
3.根据权利要求1所述的一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒结合的固定式海上风机，其特征在于：所述的混凝土工作承台设有基础顶套管，导管架支撑的顶端和混凝土工作承台通过基础顶套管采用螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机，其特征在于：所述格构式塔架贯入到混凝土工作承台中，与混凝土工作承台相连接。
5.根据权利要求2所述的一种重力式基础、导管架支撑和混合塔筒相结合的新型固定式海上风机，其特征在于：所述的重力式基础安装在平整的块石基床上，并在所述的重力式基础周围设有防冲刷保护装置。
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