CN216034985U - 一种漂浮式风机系泊应急控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海上风电工程领域，具体涉及一种漂浮式风机系泊应急控制系统，包括浮式基础平台、配合安装于浮式基础平台上的风机及若干系泊绳，所述系泊绳中至少有一根系泊绳具有第一应急段，所述第一应急段配合连接冗余卷绕机构，所述冗余卷绕机构包括主转动卷绕部、第一副卷绕部和第二副卷绕部，所述第一应急段依次卷绕于第一副卷绕部、主转动卷绕部和第二副卷绕部上，并于主转动卷绕部上形成冗余段。本实用新型在遇到恶劣海况或事故工况时，能够主动断开第一副卷绕部和第二副卷绕部，使冗余段被拉出，伸长系泊绳的长度，以防止浮式风机因不同系泊间长度不同导致的系泊破断问题的发生。

Description

一种漂浮式风机系泊应急控制系统

技术领域

本实用新型属于海上风电工程领域，具体涉及一种漂浮式风机系泊应急控制系统。

背景技术

近年来，随着陆上、近海风电资源开发逐渐饱和，深远海风电开发成为未来风电发展的趋势。由于水深较大，深远海风电场已不适合采用固定式基础，浮式基础是必然选择。浮式基础主要有半潜式、TLP式和Spar式等，相较于传统固定式基础，浮式基础的建设、安装难度更大，成本更高，浮式基础在发生意外状况如船舶、冰块碰撞后或台风天气时，可能导致锚链断裂、基础结构破坏甚至倾覆，这将导致巨大的经济损失。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种漂浮式风机系泊应急控制系统的技术方案。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于包括浮式基础平台、配合安装于浮式基础平台上的风机及若干系泊绳，所述若干系泊绳一端用以与浮式基础平台配合连接，另一端用以系泊，其特征在于所述系泊绳中至少有一根系泊绳具有第一应急段，所述第一应急段配合连接冗余卷绕机构，所述冗余卷绕机构包括主转动卷绕部、第一副卷绕部和第二副卷绕部，所述第一应急段依次卷绕于第一副卷绕部、主转动卷绕部和第二副卷绕部上，并于主转动卷绕部上形成冗余段，其中，所述第一副卷绕部和第二副卷绕部的破断强度小于主转动卷绕部的破断强度和系泊绳的断裂强度。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述冗余卷绕机构还包括承载部，所述主转动卷绕部转动配合于承载部上，所述第一副卷绕部和第二副卷绕部固定配合于承载部上。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述承载部为板状结构，所述第一副卷绕部、主转动卷绕部和第二副卷绕部均为轴状结构。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述主转动卷绕部有多个，所述第一应急段同时绕设于所述多个主转动卷绕部上。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述系泊绳中至少有一根系泊绳具有第二应急段，所述第二应急段的断裂强度小于系泊绳主体的断裂强度。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述第二应急段的横截面面积小于对应系泊绳主体的横截面面积。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述系泊绳被第二应急段分为系泊绳近风机段和系泊绳远风机段，所述系泊绳远风机段配合连接浮标。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述浮式基础平台底部设置螺旋桨。

所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于还包括风速传感器和控制模块，所述浮式基础平台具有舱室和锚机舱，所述舱室具有电控阀，能够通过开阀进水，所述锚机舱具有锚机，锚机用以回收系泊绳，所述风速传感器用以感应风速并将数据传输给控制模块，所述控制模块用以控制电控阀和锚机的工作。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型在遇到恶劣海况或事故工况时，能够主动断开第一副卷绕部和第二副卷绕部，使冗余段被拉出，伸长系泊绳的长度，以防止浮式风机因不同系泊间长度不同导致的系泊破断问题的发生；

2)本实用新型在发生意外碰撞时，通过主动断开第二应急段，能够实现系泊绳的定点断裂，并配合备用第二应急段更换等措施，实现了经济高效的系泊绳维修，避免了系泊系统以及风机基础结构在意外碰撞下的结构破坏，显著提高了漂浮式风机结构应对意外风险的能力，降低意外事故所造成的经济损失；

3)本实用新型发生台风天气时，能够控制风机整体结构下沉，显著降低台风天气下整体结构承受的外荷载，避免了系泊系统以及风机基础结构在台风天气下的结构破坏，降低意外事故所造成的经济损失。

4)本实用新型通过简单的结构即显著提高了风机的抗风险能力，更为经济高效。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中第一应急段与冗余卷绕机构连接结构示意图；

图3为本实用新型中第二应急段结构示意图；

图4为本实用新型电路结构示意图。

图中：风机1、浮式基础平台2、第一应急段3、冗余段300、系泊绳4、系泊绳近风机段400、系泊绳远风机段401、锚基础5、浮标6、海面线7、螺旋桨8、风速传感器9、锚机舱10、第一副卷绕部11、第二副卷绕部12、主转动卷绕部 13、承载部14、第二应急段15、控制模块16、电控阀17、锚机18。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图所示，一种漂浮式风机系泊应急控制系统，包括浮式基础平台2、配合安装于浮式基础平台2上的风机1及若干系泊绳4，其一端用以与浮式基础平台2 配合连接，另一端通过设置的锚基础5实现系泊锚定，所述系泊绳4中至少有一根系泊绳4具有第一应急段3，优选为所有系泊绳3均具有第一应急段3，所述第一应急段3配合连接冗余卷绕机构，所述冗余卷绕机构包括主转动卷绕部13、第一副卷绕部11和第二副卷绕部12，所述第一应急段3依次卷绕于第一副卷绕部 11、主转动卷绕部13和第二副卷绕部12上，并于主转动卷绕部13上形成冗余段 300，其中，所述第一副卷绕部11和第二副卷绕部12的破断强度小于主转动卷绕部13的破断强度和系泊绳4的断裂强度，为实现这一点，所述第一副卷绕部11 和第二副卷绕部12可选用相应低强度结构制成，如钢材有Q235、Q345等多种型号，对应不同的断裂强度，实际应用中可以根据设计需求进行结构材料、型号、尺寸的选择和设计。

作为优化：所述冗余卷绕机构还包括承载部14，所述主转动卷绕部13转动配合于承载部14上，所述第一副卷绕部11和第二副卷绕部12固定配合于承载部 14上，且承载部14将三个卷绕部的两端盖住，避免绳子脱出。其中，所述承载部14为板状结构，所述第一副卷绕部11、主转动卷绕部13和第二副卷绕部12 均为轴状结构。所述主转动卷绕部13有多个，优选为两个，所述第一应急段3 同时绕设于所述两个主转动卷绕部13上。

上述第一应急段的使用说明：当系泊遇到恶劣海况或事故工况时，系泊力可能达到系泊的破断力，此时第一副卷绕部11和第二副卷绕部12首先被拉断。在外界持续载荷下，由于主转动卷绕部13可发定轴转动，因此冗余段300可被拉出，此方案可防止浮式风机因不同系泊间长度不同导致的系泊破断问题的发生。

作为优化：所述系泊绳4中至少有一根系泊绳4具有第二应急段15，所述第二应急段15的断裂强度小于系泊绳4主体的断裂强度。优选为所有系泊绳4均具有第二应急段15。

进一步地，第二应急段15可以与第一应急段3相重合，即将第一应急段3 的断裂强度设计成小于系泊绳4主体的断裂强度。

第二应急段15的实现方法：所述第二应急段15的横截面面积小于对应系泊绳4主体的横截面面积。

需要说明的是，所述第二应急段15的断裂强度要大于第一副卷绕部11和第二副卷绕部12的破断强度。

进一步地，所述系泊绳4被第二应急段15分为系泊绳近风机段400和系泊绳远风机段401，所述系泊绳远风机段401配合连接浮标6。

上述第二应急段15的使用说明：当浮式基础平台2受到意外物体撞击时，系泊绳4将要发生断裂，此时第二应急段15由于断裂强度较小，将能够主动提前断裂，实现定点断裂，以便于后续维修，另外可配备相应第二应急段15，维修时更换即可。第二应急段15断裂后系泊绳4的系泊绳远风机段401将沉入海底，浮标 6的存在，将便于维修时找到系泊绳远风机段401。

作为优化：所述浮式基础平台2底部设置螺旋桨8。

结构第一应急段3和第二应急段15，可有效提高浮式风机的抗风险能力。此外，浮式基础平台2底部配备的螺旋桨8，在系泊系统破坏后，可提供一定的反向推力以保证浮式风机不至于漂离原有位置过远，以干扰到其他风机或船舶航行。

作为优化：本实用新型还包括安装于风机1上的风速传感器9和控制模块16，所述浮式基础平台2具有舱室和锚机舱10，所述舱室具有电控阀17，能够通过开阀进水，所述锚机舱10具有锚机18，锚机18用以回收系泊绳4，所述风速传感器9用以感应风速并将数据传输给控制模块16，所述控制模块16用以控制电控阀17和锚机18的工作。

当台风天气来临时，通过风机自带的风速传感器9感知及预测风速，当发现风速过大到风机1难以承受时，即传递信号给控制模块16，控制模块16控制浮式基础平台2部分舱室预留的电控阀17打开，使得海水可以进入舱室，配合锚机舱10的锚机18将系泊绳4收回一定长度，以实现浮式风机结构的下沉。风机1 下沉后，风机1整体受到的波浪荷载和风荷载都将显著减小。对于风荷载，由于风机1塔架降低，低空风速更小，且受力面积更小，力臂更小，风荷载将显著减小；对于波浪荷载，深水条件下波浪荷载随水深变大是指数级衰减的，将承受主要波浪荷载的浮式基础平台2沉入到水下一定距离，一般大于50m，此时波浪荷载将显著衰减。此外，浮式基础平台2的下沉也将使得系泊绳4与海床的夹角更小，其平铺在海床面上的部分会更长，这将提高系泊系统的承载力，进一步保证整体结构的安全性。

当台风天气过后，只需将相应的舱室电控阀17关闭，并将舱室中多余的海水抽出，配合锚机18放下系泊绳4，即可将风机1重新上浮。

通过上述方法，显著提高了浮式风机结构应对意外风险的能力，降低意外事故所造成的经济损失。

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。

Claims (9)

1.一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于包括浮式基础平台(2)、配合安装于浮式基础平台(2)上的风机(1)及若干系泊绳(4)，所述若干系泊绳(4)一端用以与浮式基础平台(2)配合连接，另一端用以系泊，其特征在于所述系泊绳(4)中至少有一根系泊绳(4)具有第一应急段(3)，所述第一应急段(3)配合连接冗余卷绕机构，所述冗余卷绕机构包括主转动卷绕部(13)、第一副卷绕部(11)和第二副卷绕部(12)，所述第一应急段(3)依次卷绕于第一副卷绕部(11)、主转动卷绕部(13)和第二副卷绕部(12)上，并于主转动卷绕部(13)上形成冗余段(300)，其中，所述第一副卷绕部(11)和第二副卷绕部(12)的破断强度小于主转动卷绕部(13)的破断强度和系泊绳(4)的断裂强度。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述冗余卷绕机构还包括承载部(14)，所述主转动卷绕部(13)转动配合于承载部(14)上，所述第一副卷绕部(11)和第二副卷绕部(12)固定配合于承载部(14)上。

3.根据权利要求2所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述承载部(14)为板状结构，所述第一副卷绕部(11)、主转动卷绕部(13)和第二副卷绕部(12)均为轴状结构。

4.根据权利要求1所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述主转动卷绕部(13)有多个，所述第一应急段(3)同时绕设于所述多个主转动卷绕部(13)上。

5.根据权利要求1-4中任一所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述系泊绳(4)中至少有一根系泊绳(4)具有第二应急段(15)，所述第二应急段(15)的断裂强度小于系泊绳(4)主体的断裂强度。

6.根据权利要求5所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述第二应急段(15)的横截面面积小于对应系泊绳(4)主体的横截面面积。

7.根据权利要求5所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述系泊绳(4)被第二应急段(15)分为系泊绳近风机段(400)和系泊绳远风机段(401)，所述系泊绳远风机段(401)配合连接浮标(6)。

8.根据权利要求1-4中任一所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于所述浮式基础平台(2)底部设置螺旋桨(8)。

9.根据权利要求1-4中任一所述的一种漂浮式风机系泊应急控制系统，其特征在于还包括风速传感器(9)和控制模块(16)，所述浮式基础平台(2)具有舱室和锚机舱(10)，所述舱室具有电控阀(17)，能够通过开阀进水，所述锚机舱(10)具有锚机(18)，锚机(18)用以回收系泊绳(4)，所述风速传感器(9)用以感应风速并将数据传输给控制模块(16)，所述控制模块(16)用以控制电控阀(17)和锚机(18)的工作。

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