CN214464684U - 风机基础及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风机基础及风力发电机组，风机基础包括：平台组件，用于与塔架连接；承载组件，支撑平台组件设置，承载组件包括多个间隔分布并分别与平台组件连接的支撑单元，支撑单元包括插接筒以及承载桩，承载桩包括筒本体以及第一灌浆体，筒本体连接于插接筒与平台组件之间，第一灌浆体填充于筒本体的内部。本实用新型实施例提供一种风机基础及风力发电机组，能够满足承载要求，且成本低廉。

Description

风机基础及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，特别是涉及一种风机基础及风力发电机组。

背景技术

风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术，在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。

随着海上风电向深水发展，环境条件越发恶劣，对风力发电机组的水平承载力提出了更高的要求。当前海上风电基础最常用的形式单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、负压桶导管架基础等，这些风机基础形式，为了保证风机基础的承载能力，其用于支撑的筒本体的厚度较厚，材料用量较大，使得风机基础整体成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种风机基础及风力发电机组，能够满足承载要求，且成本低廉。

一方面，根据本实用新型实施例提出了一种风机基础，包括：平台组件，用于与塔架连接；承载组件，支撑平台组件设置，承载组件包括多个间隔分布并分别与平台组件连接的支撑单元，支撑单元包括插接筒以及承载桩，承载桩包括筒本体以及第一灌浆体，筒本体连接于插接筒与平台组件之间，第一灌浆体填充于筒本体的内部。

根据本实用新型实施例的一个方面，支撑单元还包括加强筋笼，加强筋笼位于筒本体的内部，第一灌浆体包覆加强筋笼设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，加强筋笼包括第一连接板、第二连接板以及多个加强筋，第一连接板以及第二连接板沿筒本体的轴向间隔分布，每个加强筋的一端与第一连接板连接且另一端与第二连接板连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，筒本体包括金属筒体，第一灌浆体包括填充于金属筒体内的混凝土体。

根据本实用新型实施例的一个方面，同一支撑单元的插接筒的轴线与筒本体的轴线相交设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，风机基础还包括第一加强组件，相邻两个支撑单元之间连接有第一加强组件。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一加强组件包括连接杆，连接杆的一端与相邻设置的两个支撑单元中的一者连接，连接杆的另一端与相邻设置的两个支撑单元中的另一者连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，插接筒具有空腔，插接筒的一端封闭且另一端形成有与空腔连通的插接开口，每个插接筒上设置有与空腔连通的灌浆口以及抽吸口中的至少一者。

根据本实用新型实施例的一个方面，插接筒与承载桩之间连接有第二加强组件，第二加强组件包括两个以上加强板，每个加强板连接于插接筒与承载桩之间。

根据本实用新型实施例的一个方面，平台组件包括承载箱、设置于承载箱内的锚栓笼以及第二灌浆体，第二灌浆体包覆锚栓笼，锚栓笼至少部分凸出于第二灌浆体，各承载桩至少部分伸入承载箱并包覆于第二灌浆体内。

根据本实用新型实施例的一个方面，第二灌浆体包括层叠设置的第一灌浆层以及第二灌浆层，第二灌浆层位于第一灌浆层背离承载组件的一侧，第二灌浆层的强度大于等于第一灌浆层的强度，承载桩以及锚栓笼各自至少部分包覆于第二灌浆层。

另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种风力发电机组，包括上述的风机基础。

本实用新型实施例提供的风机基础及风力发电机组，风机基础包括平台组件以及承载组件，平台组件能够用于与塔架连接，承载组件包括多个与平台组件连接的支撑单元，插接筒可以用于插接于海床的土层中，承载桩能够用于将平台组件支撑至预定的高度，满足对塔架等部件的支撑要求。由于承载桩包括筒本体以及填充在筒本体内的第一灌浆体，使得筒本体与第一灌浆体能够共同承载来自平台组件传递的载荷，满足风机基础的承载要求，同时能够降低筒本体的壁厚，节约成本。并且承载组件的各支撑单元间隔分布，彼此之间形成有间隙，使得浪潮可以从相邻两个支撑单元之间的间隙中穿过，从而减小风机基础受到的波浪荷载，保证风机基础的安全性能。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一个实施例的风力发电机组的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的风机基础的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例的风机基础的俯视图；

图4是本实用新型一个实施例的插接筒的结构示意图；

图5是本实用新型一个实施例的支撑单元的结构示意图；

图6是本实用新型一个实施例的风机基础的结构示意图；

图7是本实用新型一个实施例的支撑单元的局部结构示意图。

其中：

100-风机基础；

10-平台组件；11-承载箱；12-锚栓笼；121-锚板；122-锚杆；13-第二灌浆体；131-第一灌浆层；132-第二灌浆层；

20-承载组件；20a-支撑单元；21-承载桩；211-筒本体；212-第一灌浆体；213-加强筋笼；213a-第一连接板；213b-第二连接板；213c-加强筋；

22-插接筒；221-环形筒壁；222-封盖；22a-空腔；22b-插接开口；22c-抽吸口；22d-灌浆口；23-第二加强组件；231-加强板；

30-第一加强组件；31-连接杆；

MM-土层；

200-塔架；300-机舱；400-发电机；500-叶轮；510-轮毂；520-叶片；

X-轴向。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的风机基础及风力发电机组的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种风力发电机组，包括风机基础100、塔架200、机舱300、发电机400以及叶轮500。塔架200连接于风机基础100，机舱300设置于塔架200的顶端，发电机400设置于机舱300。一些示例中，发电机400可以位于机舱300的外部。叶轮500包括轮毂510以及连接于轮毂510上的多个叶片520，叶轮500通过其轮毂510与发电机400的转子连接。风力作用于叶片520时，带动整个叶轮500以及发电机400的转子转动，进而满足风力发电机组的发电要求。

为了使得风力发电机组的安全性能，保证其风机基础100的稳定性是十分必要的。尤其对于海上风力发电机组，其不仅要承受风能的作用，同时还要承受海水的冲击，因此对其风机基础100的安全性能要求更高。

当前海上风电基础常用的形式单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、负压桶导管架基础等。上述风机基础形式为了保证承载能力，其用于支撑的筒本体211的厚度较厚，材料用量较大，使得风机基础100整体成本较高。

基于上述技术问题，本实用新型实施例提供一种风机基础100，能够满足承载要求，且成本低廉。为了更好地理解本实用新型，下面结合图2至图7根据本实用新型实施例的风机基础100进行详细描述。

如图2以及图3所示，本实用新型实施例提供的风机基础100，包括平台组件10以及承载组件20，平台组件10用于与塔架200连接。承载组件20支撑平台组件10设置，承载组件20包括多个间隔分布并分别与平台组件10连接的支撑单元20a，支撑单元20a包括插接筒22以及承载桩21，承载桩21包括筒本体211以及第一灌浆体212，筒本体211连接于插接筒22与平台组件10之间，第一灌浆体212填充于筒本体211的内部。

本实用新型实施例提供的风机基础100，平台组件10能够用于与塔架200连接，承载组件20包括多个与平台组件10连接的支撑单元20a，插接筒22可以用于插接于海床的土层MM中，承载桩21能够用于将平台组件10支撑至预定的高度，满足对塔架200等部件的支撑要求。由于承载桩21包括筒本体211以及填充在筒本体211内的第一灌浆体212，使得筒本体211与第一灌浆体212能够共同承载来自平台组件10传递的载荷，满足风机基础100的承载要求，同时能够降低筒本体211的壁厚，节约成本。并且承载组件20的各支撑单元20a间隔分布，彼此之间形成有间隙，使得浪潮可以从相邻两个支撑单元20a之间的间隙中穿过，从而减小风机基础100受到的波浪荷载，保证风机基础100的安全性能。

可选地，本实用新型实施例提供的风机基础100，承载组件20所包括的支撑单元20a的数量可以为三个、四个甚至更多个，具体可以根据承载要求设置。

如图4所示，在一些可选地实施例中，每个支撑单元20a的插接筒22具有空腔22a，插接筒22的一端封闭且另一端形成有与空腔22a连通的插接开口22b，每个插接筒22上设置有与空腔22a连通的灌浆口22d以及抽吸口22c中的至少一者。插接筒22采用上述结构形式，结构简单，易于成型，且利于插接至土层MM中。并且，抽吸口22c的设置，利于插接筒22沉贯下降并插入土层MM中，使得风机基础100在海上施工时，可以采用沉贯的方式插入相应的土层MM中，无需打桩方式深入土层MM，易于施工，避免出现拒锤或溜桩现象，保证施工安全。并且，当插接筒22插接到位后，可以通过灌浆口22d向插接筒22与土层MM的缝隙内填充浆液，使得浆液与土层MM共同充满各插接筒22的空腔22a，增加风机基础100整体的刚度，提高风机基础100整体的水平承载力，更好的满足风力发电基础的安全性要求。

在一些可选地实施例中，插接筒22的形状可以为圆形或者多边形，当为多边形的形式时可选为正多边形，以使得插接筒22的受力更加均匀。

作为一种可选地实施方式，本实用新型实施例提供的风机基础100，插接筒22包括环形筒壁221以及封盖222，封盖222设置于环形筒壁221在轴向X的一端，环形筒壁221与封盖222共同围合形成空腔22a，插接开口22b形成于环形筒壁221在轴向X上背离封盖222的一侧，封盖222上设置有与空腔22a连通的抽吸口22c以及灌浆口22d。插接筒22采用上述结构形式，结构简单，易于成型，且利于插接至土层MM中。

如图5所示，在一些可选地实施例中，本实用新型实施例提供的风机基础100，支撑单元20a还包括加强筋笼213，加强筋笼213位于筒本体211的内部，第一灌浆体212包覆加强筋笼213设置。通过设置加强筋笼213结构，能够进一步增加承载桩21整体的载荷承载能力，使得筒本体211的壁厚做的更薄也能够满足承载要求，提高风机基础100整体的安全性能。

作为一种可选地实施方式，加强筋笼213可以包括第一连接板213a、第二连接板213b以及多个加强筋213c，第一连接板213a以及第二连接板213b沿筒本体211的轴向X间隔分布，每个加强筋213c的一端与第一连接板213a连接且另一端与第二连接板213b连接。加强筋笼213采用上述形式，使得承载桩21承受的载荷能够通过筒本体211、第一灌浆体212以及加强筋笼213相互传递，共同承担，提高承载桩21的承载能力以及安全性能。

可选地，第一连接板213a以及第二连接板213b的形状可以与筒本体211的形状相匹配，一些可选地实施例中，可以使得第一连接板213a以及第二连接板213b分别连接于筒本体211的内壁，通过上述设置，能够利于在未灌注第一灌浆体212时对多个加强筋213c的固定。

可选地，第一连接板213a以及第二连接板213b上可以设置沿筒本体211的轴向X贯穿的通孔，以便于在承载桩21成型的过程中，用于成型第一灌浆体212的浆料能够由通孔通过第一连接板213a以及第二连接板213b并填充于筒本体211的内部，以包覆加强筋笼213设置。

作为一种可选地实施方式，筒本体211可以为圆形筒状结构或者多边形筒状结构。筒本体211可以采用金属筒体，一些示例中，可以采用钢管等金属管体。可选地，第一灌浆体212可以为混凝土体等可以由液体状态凝固至固化状态的结构体。

承载桩21采用金属材料制成的筒本体211的结构并填充混凝土等材料制成的第一灌浆体212的形式，能够通过第一灌浆体212分担部分承载组件20所承受的载荷，进而可以减小承载桩21整体的壁厚，降低成本。

作为一种可选地实施方式，同一支撑单元20a的插接筒22的轴线与筒本体211的轴线相交设置。通过使得筒本体211倾斜设置，能够保证浪潮在相邻两个承载桩21之间的流通，减小对风机基础100整体的冲击，同时，还能够提高承载组件20整体的承载能力。

如图6所示，在一些可选地实施例中，本实用新型实施例提供的风机基础100，其平台组件10可以包括承载箱11、设置于承载箱11内的锚栓笼12以及第二灌浆体13，第二灌浆体13包覆锚栓笼12，锚栓笼12至少部分凸出于第二灌浆体13，各承载桩21至少部分伸入承载箱11并包覆于第二灌浆体13内。由于各承载桩21至少部分伸入承载箱11并包覆第二灌浆体13内，能够保证承载组件20各承载桩21与平台组件10之间的连接强度，提高风机基础100的稳定性。锚栓笼12由于部分包覆于第二灌浆体13且部分凸出于第二灌浆体13设置，锚栓笼12凸出第二灌浆体13设置的部分可以用于与塔架200连接，起到风机基础100与塔架200的连接作用。

可选地，承载箱11可以为圆形或者多边形箱体，承载箱11的内部中空，可以使得多个承载桩21由承载箱11的箱底伸入承载箱11内，承载箱11与承载桩21之间可以采用焊接等方式固定连接。

第二灌浆体13可以采用混凝土材料层。作为一种可选地实施方式，第二灌浆体13包括层叠设置的第一灌浆层131以及第二灌浆层132，第二灌浆层132位于第一灌浆层131背离承载组件20的一侧，第二灌浆层132的强度大于等于第一灌浆层131的强度，承载桩21以及锚栓笼12各自至少部分包覆于第二灌浆层132。通过使得第二灌浆体13包括两层强度不同的灌浆层，并使得远离承载组件20一侧的第二灌浆层132的强度更高，在保证对承载桩21以及锚栓笼12的固定作用的情况下，能够根据承载要求合理优化第二灌浆体13的强度分布，降低风机基础100的整体成本。

作为一种可选地实施方式，第一灌浆层131可以采用相对普通的混凝土层，第二灌浆层132可以采用高性能混凝土层，利于第二灌浆体13的成型，同时能够保证第二灌浆体13的强度要求。

可选地，锚栓笼12可以包括锚板121以及多个锚杆122，锚杆122连接于锚板121，锚板121以及各锚杆122的至少部分可以埋设于第二灌浆体13，具体可以埋设于第二灌浆层132内。每个锚杆122的至少部分凸出于第二灌浆体13并用于与塔架200连接。

如图2至图6所示，作为一种可选地实施方式，本实用新型实施例提供的风机基础100，还包括第一加强组件30，相邻两个支撑单元20a之间连接有第一加强组件30。通过在相邻两个支撑单元20a之间连接第一加强组件30，使得承载组件20的各支撑单元20a能够连接为一整体，提高承载组件20整体抵抗载荷的能力，提高风机基础100整体的安全性能。

在一些可选地实施例中，第一加强组件30可以包括连接杆31，连接杆31的一端与相邻设置的两个支撑单元20a中的一者连接，连接杆31的另一端与相邻设置的两个支撑单元20a中的另一者连接。第一加强组件30采用上述形式，在保证相邻两个支撑单元20a之间连接强度的基础上，能够使得第一加强组件30与承载组件20组成的整体呈镂空形式，减小对浪潮的阻挡，降低浪潮对风机基础100整体的冲击力，提高风机基础100的安全性能。

可选地，相邻两个支撑单元20a之间的连接杆31的数量可以根据承载组件20的强度需求，可以为一个，当然也可以多于两个，当为两个时，两个连接杆23可选为相交设置，只要能够提高风机基础100的整体强度需求均可。

如图7所示，作为一种可选地实施方式，本实用新型实施例提供的风机基础100，插接筒22与承载桩21之间连接有第二加强组件23，以保证插接筒22与承载桩21之间的连接强度。一些可选地示例中，第二加强组件23包括两个以上加强板231，每个加强板231连接于插接筒22与承载桩21之间。第二加强组件23采用两个以上加强板231的形式，既能够保证插接筒22与承载桩21之间的连接强度要求，同时能够避免二者的连接处产生应力集中，提高风机基础100整体的安全性能。

本实用新型实施例提供的风机基础100，在用于海上风力发电机组时，可以使得各支撑单元20a的插接筒22沉贯至土层MM中，并通过平台组件10与塔架200连接，具体可以通过平台组件10的锚栓笼12与塔架200连接。满足风力发电机组的海上支撑要求。由于风机基础100的承载桩21包括筒本体211以及填充在筒本体211内的第一灌浆体212，使得筒本体211与第一灌浆体212能够共同承载来自平台组件10传递的载荷，满足风机基础100的承载要求，同时能够降低筒本体211的壁厚，节约成本。承载组件20的各支撑单元20a间隔分布，彼此之间形成有间隙，使得浪潮可以从相邻两个支撑单元20a之间的间隙中穿过，从而减小风机基础100受到的波浪荷载，保证风机基础100的安全性能。

而本实用新型实施例提供的风机基础100，因其包括上述各实施例提供的风机基础100，成本低廉，安全性高，具有更好的发电效益，易于推广使用。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (11)

1.一种风机基础(100)，其特征在于，包括：

平台组件(10)，用于与塔架(200)连接；

承载组件(20)，支撑所述平台组件(10)设置，所述承载组件(20)包括多个间隔分布并分别与所述平台组件(10)连接的支撑单元(20a)，所述支撑单元(20a)包括插接筒(22)以及承载桩(21)，所述承载桩(21)包括筒本体(211)以及第一灌浆体(212)，所述筒本体(211)连接于所述插接筒(22)与所述平台组件(10)之间，所述第一灌浆体(212)填充于所述筒本体(211)的内部。

2.根据权利要求1所述的风机基础(100)，其特征在于，所述支撑单元(20a)还包括加强筋笼(213)，所述加强筋笼(213)位于所述筒本体(211)的内部，所述第一灌浆体(212)包覆所述加强筋笼(213)设置。

3.根据权利要求2所述的风机基础(100)，其特征在于，所述加强筋笼(213)包括第一连接板(213a)、第二连接板(213b)以及多个加强筋(213c)，所述第一连接板(213a)以及所述第二连接板(213b)沿所述筒本体(211)的轴向(X)间隔分布，每个所述加强筋(213c)的一端与所述第一连接板(213a)连接且另一端与所述第二连接板(213b)连接。

4.根据权利要求1所述的风机基础(100)，其特征在于，所述筒本体(211)包括金属筒体，所述第一灌浆体(212)包括填充于所述金属筒体内的混凝土体；

和/或，同一所述支撑单元(20a)的所述插接筒(22)的轴线与所述筒本体(211)的轴线相交设置。

5.根据权利要求1所述的风机基础(100)，其特征在于，所述风机基础(100)还包括第一加强组件(30)，相邻两个所述支撑单元(20a)之间连接有所述第一加强组件(30)。

6.根据权利要求5所述的风机基础(100)，其特征在于，所述第一加强组件(30)包括连接杆(31)，所述连接杆(31)的一端与相邻设置的两个所述支撑单元(20a)中的一者连接，所述连接杆(31)的另一端与相邻设置的两个所述支撑单元(20a)中的另一者连接。

7.根据权利要求1所述的风机基础(100)，其特征在于，所述插接筒(22)具有空腔(22a)，所述插接筒(22)的一端封闭且另一端形成有与所述空腔(22a)连通的插接开口(22b)，每个所述插接筒(22)上设置有与所述空腔(22a)连通的灌浆口(22d)以及抽吸口(22c)中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的风机基础(100)，其特征在于，所述插接筒(22)与所述承载桩(21)之间连接有第二加强组件(23)，所述第二加强组件(23)包括两个以上加强板(231)，每个所述加强板(231)连接于所述插接筒(22)与所述承载桩(21)之间。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的风机基础(100)，其特征在于，所述平台组件(10)包括承载箱(11)、设置于所述承载箱(11)内的锚栓笼(12)以及第二灌浆体(13)，所述第二灌浆体(13)包覆所述锚栓笼(12)，所述锚栓笼(12)至少部分凸出于所述第二灌浆体(13)，各所述承载桩(21)至少部分伸入所述承载箱(11)并包覆于所述第二灌浆体(13)内。

10.根据权利要求9所述的风机基础(100)，其特征在于，所述第二灌浆体(13)包括层叠设置的第一灌浆层(131)以及第二灌浆层(132)，所述第二灌浆层(132)位于所述第一灌浆层(131)背离所述承载组件(20)的一侧，所述第二灌浆层(132)的强度大于等于所述第一灌浆层(131)的强度，所述承载桩(21)以及所述锚栓笼(12)各自至少部分包覆于所述第二灌浆层(132)。

11.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至10任意一项所述的风机基础(100)。

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