CN204849853U - 一种新型的海上风机基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型的海上风机基础结构，包括基础管桩，基础管桩内侧设有光纤传感器，光纤传感器沿基础管桩的长度方向安装在其内壁上，光纤传感器外设有保护角钢，保护角钢的两侧焊接在基础管桩的内壁上，保护角钢的底部设有角钢封头板，基础管桩靠近上部开口处的内壁上设有挂线钩。本实用可通过分布式光纤感应器对风机基础竖向变形进行精确监测，可实现智能反馈调节，适用性高；分布式光纤感应器的安装、角钢的固定均在工厂实现，流水线作业，制作速度快，且质量易保证。

Description

一种新型的海上风机基础结构

技术领域

本实用新型涉及一种海上风机基础，适用于海上风力发电行业。

背景技术

随着风力发电技术的日趋成熟，依靠风力发电来增加能源供应的方式越来越受到世界各国的青睐。当前，全球已经有70多个国家和地区都在不同程度地发展风电，并制定了一系列鼓励政策来促进风电产业的发展。全球风电产业正以每年25%左右的速度快速增长。

广阔的海洋因其拥有丰富、稳定的风能资源，早已引起了人们的关注。但是，由于海上施工作业难度大，复杂多变的海洋环境对机组质量、可靠性的要求更高，运行维护成本高，海上风力发电的发展一直比较缓慢。近年来，随着欧洲各国陆上风电开发趋于饱和及近海风力发电技术有了突破性进展，海上风电开发开始加速。目前欧洲已建成投产的近海风电场共二十余个，截止到2008年底，世界海上风电装机总量达到200万kW。

我国拥有漫长的海岸线，海域蕴藏有丰富的风能资源，初步资料表明，我国近海风电可开发量为7.5GW。在陆上风电得到快速发展的同时，我国海上风电开发也提上了日程。目前，江苏、浙江、上海、广东、河北、福建等沿海省份都制定了各自海上风电发展规划，并开始有部分海上示范风电场开工建设。随着国家政策的大力支持，尤其是“海上风电特许权”项目的带动下，我国海上风电建设进程加快，未来10年内我国海上风电将迎来一个快速发展的时代。

单桩基础是适用于海上风电场中最广泛的一种风机基础型式，在目前欧洲已建风电场中，单桩基础所占比例达60%以上，其结构型式为：采用直径5~7m的钢管桩打入海床几十米深，并通过连接段钢管与上部风机塔筒连接。单桩基础优点是结构简单、施工快捷、性价比高。钢管桩的竖向承载力计算，需要通过试桩试验进行验证，但仅仅依靠桩顶加载装置的监测，很难将桩身受力情况反映出来。同时由于海洋土体的复杂性物理力学性质，故一般需要通过监测钢管桩身的应力应变来反应桩身受力情况，用以校核及验证桩基承载力。而普通的测斜管装置，只能反映桩身的侧向倾斜，无法反映桩身竖向受力。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的海上风机基础结构，具有分布式光纤监测技术，能够对风机基础竖向变形进行精确监测，可实现反馈调节，适用性高。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种新型的海上风机基础结构，包括基础管桩，所述基础管桩内侧设有光纤传感器，所述光纤传感器沿所述基础管桩的长度方向安装在其内壁上，所述光纤传感器外设有保护角钢，所述保护角钢的两侧焊接在所述基础管桩的内壁上，所述保护角钢的底部设有角钢封头板，所述基础管桩靠近上部开口处的内壁上设有挂线钩。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述光纤传感器通过环氧粘接剂粘贴在所述基础管桩的内壁上，所述光纤传感器的外侧设有金箔纸保护层。

所述传感光纤呈螺旋环状均布在所述基础管桩的内壁上。

所述角钢封头板包括底部的封头斜板和封头平板，所述封头平板安装在所述保护角钢的底部且垂直于所述基础管桩，所述封头斜板位于所述保护角钢的底部外侧，且与所述基础管桩呈一定角度。

所述基础管桩的外表面设有辅助土压力计。

分布式光纤传感技术是利用光纤传感器获得被测物理量在空降和时间上的连续分布信息，它是目前实现分布式监测主要手段，它以光为载体，光纤为媒介感知和传输外界信号（被测量）。可在各类基础工程中布设各种传感光纤或传感元件，形成一个传感检测网络，利用相关的调制解调技术，连续检测传感网络沿线检测体的相关物理信息，当其发生变化时，检测系统就能感知它们的分布和大小，从而获得它们的变化规律。

本实用新型的有益效果是：1）本实用可通过分布式光纤感应器对风机基础竖向变形进行精确监测，可实现智能反馈调节，适用性高；2）分布式光纤感应器的安装、角钢的固定均在工厂实现，流水线作业，制作速度快，且质量易保证；3）本风机基础中的分布式光纤感应器价格便宜，数据收集和监测过程全智能化，海上作业量小、作业时间短；4）相对于传统的点式检测方式，弥补了传统电感点式检测技术的漏监、易干扰、服务年限短及传输距离近的不足；5）依据风机基础的分布式光纤感应器监测的准确数据，可对桩基竖向承载力的进行精确验算，同时，能够计算出钢管桩基竖向承载力中的内摩擦力和外摩擦力比例。6）根据桩身应力的监测值，可进行桩周土的物理力学参数进行准确校核，从而完成整个风机基础设计流程的闭合。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是图1其中一段的侧视图。

图3是图1的A-A剖视图。

图4是图1的B部位放大图。

图5是本实用新型光纤采用环形布置时的管桩的内部结构布置示意图。

具体实施方式

参照附图。

本实用新型的海上风机基础结构包括基础管桩1，基础管桩1内设有光纤传感器4，光纤传感器4沿基础管桩1的长度方向安装在其内壁上，光纤传感器4通过环氧粘接剂粘帖在基础管桩1的内壁上，为防止后续焊接工作产生的焊渣等因素对光纤传感器4的烫伤，待粘接剂发挥明显的作用后，在其表面粘贴一层金箔纸保护层进行隔离保护。

光纤传感器4外设有保护角钢2，保护角钢2的两侧焊接在基础管桩1的内壁上，保护角钢2的底部设有角钢封头板5，如图4所示，角钢封头板5包括封头斜板和封头平板，封头平板安装在保护角钢2的底部且垂直于基础管桩1，封头斜板位于保护角钢2底部的外侧，且与基础管桩1呈一定角度。

对于桩基高精度特殊监测要求时，光纤传感器4亦可采用螺旋环状均布在基础管桩1的内壁上，基础管桩1靠近上部开口处的内壁上设有挂线钩3，并把用于后期监测的延伸光纤盘绕固定在其上，防止打桩过程中击落，在盘绕光缆上覆盖放火石棉布，用于隔离焊接过程中产生的焊渣。

基础管桩1的外表面可以设有辅助土压力计6。

角钢2对观测通道的保护作用至关重要，因此对角钢的焊接固定要求较高。角钢焊接要求沿桩通长满焊，在焊接完成以后应对焊缝进行检测，以避免焊缝裂纹、夹杂、气孔、未焊透、未融合等缺陷。为防止焊接中温度过高对于埋设于观测管中的测试光纤传感器4造成损伤，因此在焊接过程中应分段分时焊接，并同时做降温处理。所有焊接高度均不小于母材最小壁厚，其中，保护角钢要求水密焊。

安装前需要确认钢管桩1内部是否存在复杂的支持结构影响光纤传感器4的布线，同时，光缆在布设过程中需要保持光缆布设方向要与钢管桩的轴向方向一致。钢管桩后期需要进行防腐工作中，产生的温度不能影响已经完全固化的环氧粘接剂。常规的一些环氧粘接剂抗温范围80-100度，如果超过这温度需要采用特殊粘接剂。

Claims (5)

1.一种新型的海上风机基础结构，包括基础管桩，其特征在于：所述基础管桩的内壁上布置有光纤传感器，所述光纤传感器沿所述基础管桩的长度方向安装在其内壁上，所述光纤传感器外设有保护角钢，所述保护角钢的两侧焊接在所述基础管桩的内壁上，所述保护角钢的底部设有角钢封头板，所述基础管桩靠近上部开口处的内壁上设有挂线钩。

2.如权利要求1所述的一种新型的海上风机基础结构，其特征在于：所述光纤传感器通过环氧粘接剂粘贴在所述基础管桩的内壁上，所述光纤传感器的外侧设有金箔纸保护层。

3.如权利要求1所述的一种新型的海上风机基础结构，其特征在于：所述传感光纤呈螺旋环状均布在所述基础管桩的内壁上。

4.如权利要求1所述的一种新型的海上风机基础结构，其特征在于：所述角钢封头板包括底部的封头斜板和封头平板，所述封头平板安装在所述保护角钢的底部且垂直于所述基础管桩，所述封头斜板位于所述保护角钢的底部外侧，且与所述基础管桩呈一定角度。

5.如权利要求1所述的一种新型的海上风机基础结构，其特征在于：所述基础管桩的外表面设有辅助土压力计。