CN215590962U - 用于漂浮式风电装备的海水压载系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于漂浮式风电装备的海水压载系统，包括压载水舱、潜水泵、高位压载水舱和压载水泵，所述压载水舱上设置有第一进水口和第一出水口，所述高位压载水舱上设置有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口与第二出水口之间设置有第一阀门，所述压载水泵上设置有第三进水口和第三出水口，所述第一出水口与第三进水口之间设置有第三阀门，所述第三出水口与第二进水口之间设置有第二阀门。该系统避免了海底阀箱堵塞、损坏现场维修困难等缺点；简化了管路系统，减少管路设计制造成本；降低成本；浮式平台内部设置有高位压载水舱，压载水舱检修时，无需将压载水排出浮式基础，因此检修时也无需潜水泵进行加载，快速高效。

Description

用于漂浮式风电装备的海水压载系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种用于漂浮式风电装备的海水压载系统。

背景技术

目前用于漂浮式风电装备领域的海水压载系统主要有以下两种方式：

舱底进水海水压载系统。舱底进水海水压载系统主要由海底阀箱、压载水泵、阀门、压载水管路、空气管路、压载水舱等组成，该系统海底阀箱布置于浮式基础底部，压载水泵从海底阀箱取水，输送至各个压载水舱，对浮式平台进行加载。在配合管路和阀门的开闭，利用压载水泵将压载水舱的海水通过舱底排水口排出，从而实现对浮式平台的排载。该系统存在的主要缺点包括：(1) 海底阀箱和排水口存在被海生物堵塞的问题。虽然漂浮式风电装备设计采用永久压载系统，在装备就位安装进行压载后，漂浮式海上风电装备运行期间不再进行加载和排载工作，但根据规范要求，每5年需要对压载水舱进行检修，因此需要进行排载和加载工作。(2)进水阀损坏维修困难的问题。与海底阀箱相连的进水阀在漂浮式风电装备25年寿命周期内存在锈蚀损坏、密封圈老化等风险，一旦进水阀出现损坏，将导致舱底进水，并且现场维修、更换阀门的工作困难，如现场无法维修漂浮式风电装备只能返坞维修，维持代价较大。

舷外进水海水压载系统。舷外进水海水压载系统加载和排载分别采用两套独立系统，加载系统由潜水泵、压载水管路、空气管路、阀门、压载水舱等组成，漂浮式风电装备进行海水加载时，通过潜水泵从舷外取水，越过浮式基础甲板向浮式基础内部压载水舱进行海水加载。排载系统同样由潜水泵、压载水管路、阀门等组成，但潜水泵布置于浮式基础最低处压载水舱内部。该系统存在的主要缺点包括：(1)由于采用海水加载和排载两套系统，管路系统复杂，因此该系统设计制造成本相对较高。(2)压载水舱内潜水泵维修困难。

因此需要一种漂浮式风电装备海水压载系统，既能满足海水加载、排载要求，又能避免检修、运维的困难，还需降低设计制造成本。

发明内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种用于漂浮式风电装备的海水压载系统，该系统采用舷外取水方式进行加载，避免了海底阀箱堵塞、损坏现场维修困难等缺点；加载管路和排载管路采用同一套管路，简化了管路系统，减少管路设计制造成本；加载水泵及潜水泵出水管设计为工装，可灵活应用，降低成本；浮式平台内部设置有高位压载水舱，压载水舱检修时，无需将压载水排出浮式基础，因此检修时也无需潜水泵进行加载，快速高效。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：本实用新型提供一种用于漂浮式风电装备的海水压载系统，包括压载水舱、潜水泵、高位压载水舱和压载水泵，所述压载水舱上设置有第一进水口和第一出水口，所述高位压载水舱上设置有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口与第二出水口连通，所述第一进水口与第二出水口之间设置有第一阀门，所述压载水泵上设置有第三进水口和第三出水口，所述第一出水口与第三进水口连通，所述第一出水口与第三进水口之间设置有第三阀门，所述第三出水口与第二进水口连通，所述第三出水口与第二进水口之间设置有第二阀门，所述潜水泵与压载水舱连通。

进一步，所述压载水舱上设置有一个或多个第一空气管路，所述第一空气管路通向浮式平台的夹板上端，所述第一空气管路远离压载水舱一端的端部设置有第一空气头，所述潜水泵通过其中一个第一空气管路与压载水舱连通，所述潜水泵与第一空气管路之间设置有第五阀门，靠近所述第一空气头位置设置有第六阀门。

进一步，所述压载水舱设置有多个，所述压载水舱与压载水泵一一对应，多个压载水舱并联设置，多个压载水舱上的第一进水口之间相互连通，多个压载水舱上的第一出水口之间相互连通，且连通的管道上分别设置有第四阀门。

进一步，所述高位压载水舱设置在压载水舱的上方，所述高位压载水舱的容积大于任意一个压载水舱的容积，所述第一出水口设置在舱室的底部，所述第一进水口设置在舱室的顶部，所述第二进水口设置在舱室的顶部，所述第二出水口设置在舱室的底部，所述高位压载水舱的顶部设置有第二空气管路，所述第二空气管路的端部设置有第二空气头。

进一步，所述压载水舱上还设置有液位遥测装置。

进一步，所述压载水泵在浮式平台的下部，所述第三出水口位置设置有压力表和止回阀，所述第三进水口位置设置有过滤器。

进一步，所述第三出水口还与每个压载水舱上的其中一个第一空气管路连通，所述第三出水口与第一空气管路之间设置有第七阀门，相邻的第三出水口之间相互连通，所述第一空气管路上靠近压载水舱位置还设置有第八阀门，所述第八阀门设置在压载水舱和第七阀门之间。

本实用新型还提供一种海水加载方法，包括如下步骤；S1、打开第五阀门，关闭其余所有阀门；S2、打开潜水泵，海水通过潜水泵经过第一空气管路输送到各个压载水舱；S3、通过液位遥测装置检测压载水舱的水位，当达到预定水位时潜水泵停止工作完成海水加载。

本实用新型还提供一种海水排载方法，包括如下步骤：A1、依次打开第三阀门、第四阀门、止回阀和第七阀门，关闭其余所有阀门；A2、打开压载水泵使得压载水舱内的海水依次经过第三阀门、过滤器、压载水泵、止回阀和第七阀门从第一空气头位置排出；A3、通过液位遥测装置检测压载水舱的水位，当达到预定水位时压载水泵停止工作完成海水排载。

本实用新型还提供一种压载水舱检修方法，包括如下步骤：B1、开启与需要检修的压载水舱连通的第三阀门、第六阀门和止回阀，开启第二阀门，关闭其余阀门；B2、打开压载水泵将待检修压载水舱内的压载水输送至高位压载水舱；B3、通过液位遥测装置和压力表共同判定待检修压载水舱中的压载水已拍完；B4、关闭所有阀门，对压载水舱进行检修；B5、检修完成后打开第一阀门、第八阀门、第七阀门和待检修压载水舱上的第四阀门，关闭其余所有阀门将高位压载水舱内的压载水流回到检修完成的压载水舱内；B6、用同样的方法对其余压载水舱进行检修。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种用于漂浮式风电装备的海水压载系统，包括压载水舱、潜水泵、高位压载水舱和压载水泵，所述压载水舱上设置有第一进水口和第一出水口，所述高位压载水舱上设置有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口与第二出水口连通，所述第一进水口与第二出水口之间设置有第一阀门，所述压载水泵上设置有第三进水口和第三出水口，所述第一出水口与第三进水口连通，所述第一出水口与第三进水口之间设置有第三阀门，所述第三出水口与第二进水口连通，所述第三出水口与第二进水口之间设置有第二阀门，所述潜水泵与压载水舱连通。该系统采用舷外取水方式进行加载，避免了海底阀箱堵塞、损坏现场维修困难等缺点；加载管路和排载管路采用同一套管路，简化了管路系统，减少管路设计制造成本；加载水泵及潜水泵出水管设计为工装，可灵活应用，降低成本；浮式平台内部设置有高位压载水舱，压载水舱检修时，无需将压载水排出浮式基础，因此检修时也无需潜水泵进行加载，快速高效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型提供的用于漂浮式风电装备的海水压载系统的示意图；

附图标记：

1-压载水舱；2-高位压载水舱；3-压载水泵；4-潜水泵；5-风力发电机组；6-主控系统；7-备用电源；8-液位遥测装置；11-第一进水口；12-第一出水口； 13-第一阀门；14-第四阀门；15-第一空气管路；151-第八阀门；16-第一空气头；161-第六阀门；21-第二进水口；22-第二出水口；23-第二阀门；24-第二空气管路；25-第二空气头；31-第三进水口；32-第三出水口；321-第七阀门； 33-第三阀门；34-压力表；35-止回阀；41-第五阀门。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种用于漂浮式风电装备的海水压载系统，包括压载水舱1、潜水泵4、高位压载水舱2和压载水泵3，所述压载水舱1上设置有第一进水口11和第一出水口12，所述高位压载水舱2上设置有第二进水口21和第二出水口22，所述第一进水口11与第二出水口22连通，所述第一进水口11与第二出水口22之间设置有第一阀门13，所述压载水泵3上设置有第三进水口31和第三出水口32，所述第一出水口12与第三进水口31连通，所述第一出水口12与第三进水口31之间设置有第三阀门33，所述第三出水口 32与第二进水口21连通，所述第三出水口32与第二进水口21之间设置有第二阀门23，所述潜水泵4与压载水舱1连通，所述压载水舱1上还设置有液位遥测装置8，通过液位遥测装置8测量压载水舱1内的水位。同时还设置有主控系统和备用电源，所述主控系统安装在风力发电机组的内部用于控制所有阀门的开合以及潜水泵4和压载水泵3的启停，备用电源可以选用才有发电机组或电池储能设备。

进一步，所述压载水舱1上设置有一个或多个第一空气管路15，所述第一空气管路15通向浮式平台的夹板上端，所述第一空气管路15远离压载水舱1 一端的端部设置有第一空气头16，所述潜水泵4通过其中一个第一空气管路15 与压载水舱1连通，所述潜水泵4与第一空气管路15之间设置有第五阀门41，靠近所述第一空气头16位置设置有第六阀门161。通过设置第一空气管路15 和空气头使得压载水舱1能与大气连通便于将压载水舱1内注满压载水。同时将潜水泵4与第一空气管路15连通可以直接通过第一空气管路15向压载水舱内进行加载海水。

进一步，所述压载水舱1设置有多个，所述压载水舱1与压载水泵3一一对应，多个压载水舱1并联设置，多个压载水舱1上的第一进水口11之间相互连通，多个压载水舱1上的第一出水口12之间相互连通，且连通的管道上分别设置有第四阀门14。根据浮式平台的压载需求可设置多个压载水舱1，多个压载水舱1均并联设置，且多个压载水舱1之间的第一进水口11或/和第一出水口12之间均相互连通使得压载水舱1内的压载水可以相互流动，同时在每个第一出水口12和第一进水口11上均设置阀门，根据阀门的开闭可以单独或同时控制各个压载水舱1。

进一步，所述高位压载水舱2设置在压载水舱1的上方，所述高位压载水舱2的容积大于任意一个压载水舱1的容积，所述第一出水口12设置在舱室的底部，所述第一进水口11设置在舱室的顶部，所述第二进水口21设置在舱室的顶部，所述第二出水口22设置在舱室的底部，所述高位压载水舱2的顶部设置有第二空气管路24，所述第二空气管路24的端部设置有第二空气头25。将高位压载水舱2设置在压载水舱1的上方，便于在检修完成后高位压载水舱2 内的压载水能够自动刘辉到压载水舱1内。

进一步，所述压载水泵3在浮式平台的下部，所述第三出水口32位置设置有压力表34和止回阀35，所述第三进水口位置设置有过滤器。设置过滤器防止异物进入对压载水泵3造成损坏，同时在第三出口设置压力表34用于检测压载水泵3的运行状态。同时可以根据加载和排载的时间安排需求设置多台压载水泵3。

进一步，所述第三出水口32还与每个压载水舱1上的其中一个第一空气管路15连通，所述第三出水口32与第一空气管路15之间设置有第七阀门321，相邻的第三出水口32之间相互连通，所述第一空气管路15上靠近压载水舱1 位置还设置有第八阀门151，所述第八阀门151设置在压载水舱1和第七阀门 321之间。优选地，将第三出水口32与连接有潜水泵4的空气管道连通。

该系统由漂浮式风电装备进行控制，由漂浮式风电机组、备用电源、外接电源供电。漂浮式风电装备进行海水加载时，利用潜水泵4从浮式基础舷外取水，通过压载系统空气管向压载水舱1进行加载，潜水泵4以及潜水泵4出水管设计为工装，可作为可移动“工具”用于其他漂浮式风电装备以及所需场所，可灵活应用，又可降低整套系统的设计制作成本。漂浮式风电装备进行海水排载时，利用舱底压载水泵3通过阀门的开合，通过压载空气管路向外排出，该排载水管路和加载管路为同一条管路，可减少管路系统设计成本。该套系统设置有高位压载水舱2，起始状态时高位压载水舱2设置为空仓，压载水舱1需要检修时，可将需检修压载水舱1的压载水临时输送至高位压载水舱2，检修完毕后，自动流回原压载水舱1。该系统取消海底阀箱，采用舷外取水方式进行加载，避免了海底阀箱堵塞、损坏现场维修困难等缺点；加载管路和排载管路采用同一套管路，简化了管路系统，减少管路设计制造成本；加载潜水泵4 及潜水泵4出水管设计为工装，可灵活应用，降低成本；浮式平台内部设置有高位压载水舱2，压载水舱1检修时，无需将压载水排出浮式基础，因此检修时也无需潜水泵4进行加载，快速高效。

本实用新型还提供一种海水加载方法，包括如下步骤；S1、打开第五阀门 41，关闭其余所有阀门；S2、打开潜水泵4，海水通过潜水泵4经过第一空气管路15输送到各个压载水舱1；S3、通过液位遥测装置8检测压载水舱1的水位，当达到预定水位时潜水泵4停止工作完成海水加载。

本实用新型还提供一种海水排载方法，包括如下步骤：A1、依次打开第三阀门33、第四阀门14、止回阀35和第七阀门321，关闭其余所有阀门；A2、打开压载水泵3使得压载水舱1内的海水依次经过第三阀门33、过滤器、压载水泵3、止回阀35和第七阀门321从第一空气头16位置排出；A3、通过液位遥测装置8检测压载水舱1的水位，当达到预定水位时压载水泵3停止工作完成海水排载。

本实用新型还提供一种压载水舱检修方法，包括如下步骤：B1、开启与需要检修的压载水舱1连通的第三阀门33、第六阀门161和止回阀35，开启第二阀门23，关闭其余阀门；B2、打开压载水泵3将待检修压载水舱1内的压载水输送至高位压载水舱2；B3、通过液位遥测装置8和压力表34共同判定待检修压载水舱1中的压载水已拍完；B4、关闭所有阀门，对压载水舱1进行检修； B5、检修完成后打开第一阀门13、第八阀门151、第七阀门321和待检修压载水舱1上的第四阀门14，关闭其余所有阀门将高位压载水舱2内的压载水流回到检修完成的压载水舱1内；B6、用同样的方法对其余压载水舱1进行检修。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种用于漂浮式风电装备的海水压载系统，其特征在于，包括压载水舱(1)、潜水泵(4)、高位压载水舱(2)和压载水泵(3)，所述压载水舱(1)上设置有第一进水口(11)和第一出水口(12)，所述高位压载水舱(2)上设置有第二进水口(21)和第二出水口(22)，所述第一进水口(11)与第二出水口(22)连通，所述第一进水口(11)与第二出水口(22)之间设置有第一阀门(13)，所述压载水泵(3)上设置有第三进水口(31)和第三出水口(32)，所述第一出水口(12)与第三进水口(31)连通，所述第一出水口(12)与第三进水口(31)之间设置有第三阀门(33)，所述第三出水口(32)与第二进水口(21)连通，所述第三出水口(32)与第二进水口(21)之间设置有第二阀门(23)，所述潜水泵(4)与压载水舱(1)连通。

2.根据权利要求1所述的用于漂浮式风电装备的海水压载系统，其特征在于：所述压载水舱(1)上设置有一个或多个第一空气管路(15)，所述第一空气管路(15)通向浮式平台的夹板上端，所述第一空气管路(15)远离压载水舱(1)一端的端部设置有第一空气头(16)，所述潜水泵(4)通过其中一个第一空气管路(15)与压载水舱(1)连通，所述潜水泵(4)与第一空气管路(15)之间设置有第五阀门(41)，靠近所述第一空气头(16)位置设置有第六阀门(161)。

3.根据权利要求2所述的用于漂浮式风电装备的海水压载系统，其特征在于：所述压载水舱(1)设置有多个，所述压载水舱(1)与压载水泵(3)一一对应，多个压载水舱(1)并联设置，多个压载水舱(1)上的第一进水口(11)之间相互连通，多个压载水舱(1)上的第一出水口(12)之间相互连通，且连通的管道上分别设置有第四阀门(14)。

4.根据权利要求3所述的用于漂浮式风电装备的海水压载系统，其特征在于：所述高位压载水舱(2)设置在压载水舱(1)的上方，所述高位压载水舱(2)的容积大于任意一个压载水舱(1)的容积，所述第一出水口(12)设置在舱室的底部，所述第一进水口(11)设置在舱室的顶部，所述第二进水口(21)设置在舱室的顶部，所述第二出水口(22)设置在舱室的底部，所述高位压载水舱(2)的顶部设置有第二空气管路(24)，所述第二空气管路(24)的端部设置有第二空气头(25)。

5.根据权利要求4所述的用于漂浮式风电装备的海水压载系统，其特征在于：所述压载水舱(1)上还设置有液位遥测装置(8)。

6.根据权利要求5所述的用于漂浮式风电装备的海水压载系统，其特征在于：所述压载水泵(3)在浮式平台的下部，所述第三出水口(32)位置设置有压力表(34)和止回阀(35)，所述第三进水口位置设置有过滤器。

7.根据权利要求6所述的用于漂浮式风电装备的海水压载系统，其特征在于：所述第三出水口(32)还与每个压载水舱(1)上的其中一个第一空气管路(15)连通，所述第三出水口(32)与第一空气管路(15)之间设置有第七阀门(321)，相邻的第三出水口(32)之间相互连通，所述第一空气管路(15)上靠近压载水舱(1)位置还设置有第八阀门(151)，所述第八阀门(151)设置在压载水舱(1)和第七阀门(321)之间。

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