CN206221175U - 一种柔性海上升压站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柔性海上升压站，包括上部钢平台、柔性连接组件、下部支撑装置；所述的柔性连接组件包括由上往下依次设置的上层钢板、上层钢管、阻尼件、下层钢管、下层钢板、变截面钢管；所述的上部钢平台与上层钢板固定连接，所述的变截面钢管的下端与下部支撑装置固定连接。所述的阻尼件为橡胶支座或液压阻尼器。所述的上部钢平台通过法兰盘与上层钢板固定连接；或者，所述的上部钢平台焊接在上层钢板上。本实用新型能使水平向荷载作用在上部钢平台时，减少对下部支撑装置的影响，并且在下部支撑装置受到波浪等循环荷载作用时，同样减少对上部钢平台的影响，属于海上风力发电技术领域。

Description

一种柔性海上升压站

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电技术领域，特别是涉及一种柔性海上升压站。

背景技术

随着国家十三五规划中对国家能源政策的指引，由于我国传统能源产能过剩严重，海上风电因其清洁、安全、开发效率高等优势在新能源领域发展迅速，基本代表了当前风能发电技术的最高水平。当风电场容量在200MW-300MW，离岸距离在15KM以上时，根据国际通常经验，一般需设置海上升压站，以更高等级的电压通过海缆输电至陆上电网。

目前，我国已建成的海上升压站水深相对较浅，而国外己建成的海上变电站结构，其布置方案种类多，从上部钢平台来看，有半敞开式的、有全封闭式的；从下部支撑装置来看，有单桩的、多桩的、重力式等，但是目前，上部钢平台和下部支撑装置的连接一般都是刚性的，上部钢平台和下部支撑装置的刚性连接，影响海上升压站的使用效果。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种柔性海上升压站，能使水平向荷载作用在上部钢平台时，减少对下部支撑装置的影响，并且在下部支撑装置受到波浪等循环荷载作用时，同样减少对上部钢平台的影响。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种柔性海上升压站，包括上部钢平台、柔性连接组件、下部支撑装置；所述的柔性连接组件包括由上往下依次设置的上层钢板、上层钢管、阻尼件、下层钢管、下层钢板、变截面钢管；所述的上部钢平台与上层钢板固定连接，所述的变截面钢管的下端与下部支撑装置固定连接。通过柔性连接组件连接上部钢平台和下部支撑装置，可起到阻尼效果。

进一步的是：所述的阻尼件为橡胶支座或液压阻尼器。起到阻尼效果。

进一步的是：所述的上部钢平台通过法兰盘与上层钢板固定连接；或者，所述的上部钢平台焊接在上层钢板上。实现上部钢平台和柔性连接组件的固定连接。

进一步的是：所述的下部支撑装置包括导管架和钢管桩，所述的导管架套在钢管桩上，导管架和钢管桩固定连接。钢管桩和导管架固定连接，导管架可以保持整体的刚度。

进一步的是：所述的导管架和钢管桩通过灌浆的方式固定连接。实现导管架和钢管桩的固定连接。

进一步的是：所述的变截面钢管的下端通过皇冠板焊接在钢管桩的上端；或者，所述的变截面钢管的下端和钢管桩的上端通过灌浆的方式固定连接。实现柔性连接组件和钢管桩的固定连接。

进一步的是：所述的导管架上设有靠船构件和海缆保护管。可以适应船舶停靠的要求以及对海上升压站接入、送出电缆进行保护。

进一步的是：所述的上部钢平台包括主腿柱、桁架结构、主梁和次梁。

进一步的是：所述上部钢平台的走道上设有栏杆。增加安全性。

进一步的是：所述的上部钢平台上布置有电气设备、暖通设备、安全及消防设备。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型的柔性连接组件，可根据海上风电场场址特定的海洋环境条件进行设计以满足安全与性能要求。

2.本实用新型的技术方案不需要特别的施工工艺与设备，现有施工设备即可满足安装要求，不会特别增加造价与施工难度。

3.本实用新型的柔性连接组件与上部钢平台和下部支撑装置的连接，形式简单，安装方便。

4.本实用新型的柔性连接组件在海上吊装时，可以与下部支撑装置采用皇冠板焊接或者灌浆连接。

5.本实用新型的下部支撑装置中，导管架中部空心，钢管桩穿过导管架，通过灌浆的方式进行连接，与现有技术一致，技术成熟，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型上部钢平台的立面图。

图3为本实用新型柔性连接组件的立面图。

图4为本实用新型下部支撑装置的立面图。

其中，1为上部钢平台，2为柔性连接组件，3为下部支撑装置，1-1为上部钢平台的主腿柱，1-2为上部钢平台的桁架结构，1-3为上部钢平台的梁，1-4为上部钢平台的栏杆，1-5为钢质楼梯，2-1为上层钢板，2-2为上层钢管，2-3为阻尼件，2-4为下层钢管，2-5为下层钢板，2-6为变截面钢管，3-1为钢管桩，3-2为导管架，3-3为靠船构件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

结合图1、图2、图3和图4所示，一种柔性海上升压站，包括上部钢平台、柔性连接组件、下部支撑装置。所述的柔性连接组件包括由上往下依次设置的上层钢板、上层钢管、阻尼件、下层钢管、下层钢板、变截面钢管；上层钢板、上层钢管、阻尼件、下层钢管、下层钢板、变截面钢管依次相接触，且固定成为一个整体，柔性连接组件各个部件之间的固定关系属于现有成熟的技术。上层钢管的内部设有加强筋，下层钢管的内部也设有加强筋。所述的上部钢平台与上层钢板固定连接，所述的变截面钢管的下端与下部支撑装置固定连接。所述的阻尼件为橡胶支座或液压阻尼器。上部钢平台、下部支撑装置均为现有成熟的技术，上部钢平台与上层钢板的连接方式也为现有成熟的技术，变截面钢管的下端与下部支撑装置的连接方式也为现有成熟的技术，本实用新型主要在于将上部钢平台、柔性连接组件、下部支撑装置组合在一起。

上部钢平台与上层钢板的连接方式常见的有两种，一种是，所述的上部钢平台通过法兰盘与上层钢板固定连接；另一种是，所述的上部钢平台焊接在上层钢板上。

所述的下部支撑装置包括导管架和钢管桩，所述的导管架套在钢管桩上，导管架和钢管桩固定连接。所述的导管架和钢管桩通过灌浆的方式固定连接，即在导管架和钢管桩之间灌入水泥浆进行固定连接，导管架和钢管桩的固定连接方式也属于现有的成熟的技术。

变截面钢管与钢管桩的连接方式常见的有两种，一种是，所述的变截面钢管的下端通过皇冠板焊接在钢管桩的上端；另一种是，所述的变截面钢管的下端和钢管桩的上端通过灌浆的方式固定连接。

本实用新型中，下部支撑装置由钢管桩和导管架组成。钢管桩有4根，4根钢管桩的下端呈矩形，长边和短边均为24m，钢管桩的直径为1600mm，壁厚为25mm～30mm，钢管桩的下端伸入海床以下至持力层(按照规范要求建议以性能较好的土层为持力层)，钢管桩的桩长需根据海上升压站所在场址的海洋水文环境条件及地质条件、上部钢平台的最大重量以及最不利荷载作用时的最大拔力确定。导管架上设置与常规升压站一致的可调整的靠船构件和海缆保护管，以适应船舶停靠的要求以及对海上升压站接入、送出电缆进行保护。

以下部支撑装置为基础，钢管桩通过皇冠板焊接(或者灌浆连接)与柔性连接组件进行连接，上部钢平台与柔性连接组件在陆地上已经通过法兰盘(或焊接)进行连接。所述的上部钢平台是一种多层的钢框架结构，主要包括主腿柱、桁架结构、主梁和次梁，桁架结构用于将多个主腿柱连接在一起，保证整体结构刚度；上部钢平台内布置有电气设备、暖通设备、安全及消防设备、主变压器、开关设备、配电设备等。上部钢平台除底层之外，其余各层均被钢质围护结构包围，在上部钢平台的内部形成密封整体，上部钢平台的走道上设有栏杆，并在相邻两层间通过钢质楼梯连通，人员可在各层之间自由通行。

升压站上部钢平台各层均设有功能分区，在各层布置电气设备、暖通设备、安全及消防设备等，这均属于现有的技术，在此不再赘述，但需注意的是，本实用新型需要保证各个分区里的设备能够安全的运行，上部钢平台的最大位移小于各个设备安全运行时允许偏移的最大距离，保证海上升压站运行的可靠性。

在应用本实用新型时，上部钢平台以及柔性连接组件需通过一定的腐蚀防护措施应对严酷的海洋腐蚀环境，海洋大气区常年处于干湿交替的状态，处于海洋大气区的部位采用涂层防腐；下部支撑装置局部处于浪溅区，该部位采用性能加强的涂层防腐，水位变动区及水下区采用阴极保护防腐(牺牲阳极阴极保护或者外加电流阴极保护)，泥下区采用预留腐蚀裕量措施进行防腐。

在实际操作中，柔性连接海上升压站的建造安装方式与已有技术基本一致，不同的是，在上部钢平台制造过程中，上部钢平台下端与下部支撑装置连接处增加柔性连接组件，柔性连接组件与上部钢平台连接处需保证连接的刚度以及疲劳强度。柔性连接组件需保证一定间隔的检修时间，保证柔性连接组件不至于被破坏，并且保持一定的伸缩能力，达到柔性连接的效果。柔性连接组件作为本实用新型最核心的部分，需要根据计算来保证柔性连接的效果，在达到一定柔度的前提下，保证上部钢平台及设备运行的可靠性；并且由于海上环境恶劣，施工不便，需要考虑柔性连接组件材料的耐久性以及防腐性，保证其使用年限。

本实用新型的施工顺序为：在加工建造阶段，按照上部钢平台、柔性连接组件、下部支撑装置的顺序进行；然后将柔性连接组件和上部钢平台进行拼装，二者之间通过法兰盘(或焊接)连接而成；通常情况下，首先在陆地上安装制造好导管架之后，利用运输船将建造完毕的导管架运至选定位置进行安装，安装方法及装船方式与已有技术一致，待导管架按照指定位置就位后，利用打桩船，按照导管架的就位位置进行钢管桩的击打，使钢管桩落于指定位置，打桩过程中产生的噪音对海洋环境有影响，可采用帷幔的形式来降低噪音对海洋生物的影响。帷幔可采用气流的形式，形成气泡，从声源的传播介质上杜绝其影响。上部钢平台在陆地指定位置加工建造完成之后，可与柔性连接组件进行连接，待完成所有结构建造、设备安装及调试、涂层涂装以及装饰工作后，由大型运输船整体运输至海上，利用大吨位起重船对上部钢平台与柔性连接组件连接之后的整体结构进行吊装，待柔性连接组件置于下部支撑装置之上后，然后通过皇冠板焊接或者灌浆连接进行连接，之后对导管架与钢管桩之间采用灌浆连接，即完成海上升压站的建造与安装。

目前海上升压站上部钢平台与下部支撑装置普遍上都是按照刚性连接，本实用新型的一种柔性海上升压站，在上部钢平台设备位移满足要求的前提下，能使水平向荷载作用在上部钢平台时，减少对下部支撑装置的影响，并且在下部支撑装置受到波浪等循环荷载作用时，同样减少对上部钢平台的影响，即上部钢平台产生的疲劳也可以有效减少。本实用新型比起传统刚性连接的海上升压站在施工与制造方面并无其他复杂之处，不需要其他特别设备及要求。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性海上升压站，其特征在于：包括上部钢平台、柔性连接组件、下部支撑装置；所述的柔性连接组件包括由上往下依次设置的上层钢板、上层钢管、阻尼件、下层钢管、下层钢板、变截面钢管；所述的上部钢平台与上层钢板固定连接，所述的变截面钢管的下端与下部支撑装置固定连接。

2.按照权利要求1所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的阻尼件为橡胶支座或液压阻尼器。

3.按照权利要求1所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的上部钢平台通过法兰盘与上层钢板固定连接；或者，所述的上部钢平台焊接在上层钢板上。

4.按照权利要求1所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的下部支撑装置包括导管架和钢管桩，所述的导管架套在钢管桩上，导管架和钢管桩固定连接。

5.按照权利要求4所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的导管架和钢管桩通过灌浆的方式固定连接。

6.按照权利要求4所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的变截面钢管的下端通过皇冠板焊接在钢管桩的上端；或者，所述的变截面钢管的下端和钢管桩的上端通过灌浆的方式固定连接。

7.按照权利要求4所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的导管架上设有靠船构件和海缆保护管。

8.按照权利要求1所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的上部钢平台包括主腿柱、桁架结构、主梁和次梁。

9.按照权利要求1所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述上部钢平台的走道上设有栏杆。

10.按照权利要求1所述的一种柔性海上升压站，其特征在于：所述的上部钢平台上布置有电气设备、暖通设备、安全及消防设备。