CN216241093U - 一种漂浮式海上风机抗台结构及漂浮式海上风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于风电技术领域，公开了一种漂浮式海上风机抗台结构，包括安装在风电机组上的控制器、测风雷达及电子陀螺仪；电动阀门，设置在每个浮筒的上侧和下侧；高压气泵，安装在风机塔筒内，高压气泵通过导气管与每个浮筒内部连通；测风雷达、电子陀螺仪、电动阀门及高压气泵均与控制器连接。控制器根据测风雷达和电子陀螺仪信号分析判断，确定风机高度需提升或降低，并向电动阀门、高压气泵等发送指令，电动阀门和高压气泵在收到指令后，进行相应动作，带动风机下降和提升，实现了漂浮式风电机组在台风来临时自动下潜，极大降低台风对风电机组造成的伤害，从而减少对风机冗余强度的需求。

Description

一种漂浮式海上风机抗台结构及漂浮式海上风机

技术领域

本实用新型属于风电技术领域，特别涉及一种漂浮式海上风机抗台结构及漂浮式海上风机。

背景技术

绿色发展与高效发展将成为能源体系建设的未来方向。在当前绿电技术中，风力发电是其中最重要的技术之一。在陆上风电日趋成熟的基础上，海上风电越来越成为研究的重点。海上风力大，建筑物少，面积广大，是未来风电发展的主要方向。海上风电相较陆上风电，有其自身的特点。特别是抗台风问题，是每个海上风电机组绕不开的问题。当前风电机组，多采用加强基础和风机结构强度的方式实现抗台，这就造成结构设计冗余度过大，投资成倍增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种漂浮式海上风机抗台结构及漂浮式海上风机，解决了目前采用加强基础和风机结构强度的方式实现抗台造成结构设计冗余度过大，投资成倍增加的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种漂浮式海上风机抗台结构，包括：

安装在风电机组上的控制器、测风雷达及电子陀螺仪；

电动阀门，设置在每个浮筒的上侧和下侧；

高压气泵，安装在风机塔筒内，高压气泵通过导气管与每个浮筒内部连通；

测风雷达、电子陀螺仪、电动阀门及高压气泵均与控制器连接。

进一步，还包括信号接收天线，信号接收天线安装在风电机组上，信号接收天线一端与控制器连接，另一端与远端设备无线连接。

进一步，风电机组包括机舱，信号接收天线设置在机舱上部，电子陀螺仪和控制器安装在机舱内部，测风雷达安装在轮毂中心位置。

进一步，高压气泵设置于塔筒中心靠下位置，分别与三根导气管柔性连接。

进一步，浮筒下侧的电动阀门安装于浮筒中心位置，浮筒上侧的电动阀门安装于浮筒偏心位置。

本实用新型还公开了一种漂浮式海上抗台风机，包括风电机组、浮筒机构、风机塔筒和所述的漂浮式海上风机抗台结构；

风机塔筒上端与风电机组连接，下端连接在其中一个浮筒上侧；

浮筒机构设置在风机塔筒下方，浮筒机构包括三个浮筒。

进一步，三个浮筒呈三角形设置。

进一步，三个浮筒之间通过浮筒支架固定连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开了一种漂浮式海上风机及其抗台结构，包括控制器、测风雷达、电子陀螺仪、电动阀门及高压气泵，测风雷达、电子陀螺仪、电动阀门及高压气泵均与控制器连接。本实用新型通过测风雷达和电子陀螺仪感知风速和风机状态，控制器根据测风雷达和电子陀螺仪信号分析判断，确定风机高度需提升或降低，并向电动阀门、高压气泵等发送指令。电动阀门和高压气泵在收到指令后，进行相应动作，带动风机下降和提升，实现了漂浮式风电机组在台风来临时自动下潜，极大降低台风对风电机组造成的伤害，从而减少对风机冗余强度的需求。

进一步，浮筒下部电动阀门安装于浮筒中心位置，是因为浮筒下部始终位于海水中，环境较为恶劣，要尽量减少对结构的影响，在中心位置开口既是这方面的考虑；浮筒上部阀门安装于浮筒偏心位置，主要是基于气流考虑，如果上部阀门也安装在中心位置，在风机下降时气流会直上直下，控制困难，安装于偏心位置，风机下降时气流在浮筒内经过一定的环流后才能流出，避免了浮筒下降过快导致难以控制的问题。

附图说明

图1为本实用新型的一种漂浮式海上风机的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中A区域的局部放大示意图；

图4为图1中B区域的局部放大示意图。

其中，1为风电机组、2为风机塔筒、3为浮筒、4为电动阀门、5为浮筒支架、6为导气管、7为信号接收天线、8为测风雷达、9为电子陀螺仪、10为控制器、11为高压气泵、12为波纹管。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1-4所示，本实用新型公开了一种漂浮式海上风机抗台结构，包括控制器10、测风雷达8、电子陀螺仪9、高压气泵11及浮筒机构；控制器10、测风雷达8及电子陀螺仪9安装在风电机组1上；浮筒机构设置在风机塔筒2下方，浮筒机构包括三个浮筒3，在每个浮筒3的上侧和下侧均设有电动阀门4；高压气泵11安装在风机塔筒2内，高压气泵11通过导气管6与每个浮筒3内部连通；测风雷达8、电子陀螺仪9、电动阀门4及高压气泵11均与控制器10连接。

更优地，在风电机组1上还安装有信号接收天线7，信号接收天线7一端与控制器10连接，另一端与远端设备无线连接。

具体地，如图3所示，风电机组1包括机舱，信号接收天线7设置在机舱上部，电子陀螺仪9和控制器10安装在机舱内部，测风雷达8安装在轮毂中心位置。

如图1所示，高压气泵11设置于塔筒中心靠下位置，分别与三根气管柔性连接。

如图4所示，高压气泵11通过波纹管12与导气管6一端连接，实现高压气泵11与导气管6之间的柔性连接。导气管6属于长度较长的金属件，其热胀冷缩表现变得非常明显。如果不采用波纹管12，管道对高压气泵11的应力就会异常大，甚至造成管道或者气泵结构损坏。

浮筒3下部电动阀门4安装于浮筒3中心位置，上部电动阀门4安装于浮筒3偏心位置。浮筒3下部电动阀门4安装于浮筒3中心位置，是因为浮筒3下部始终位于海水中，环境较为恶劣，要尽量减少对结构的影响，在中心位置开口既是这方面的考虑。

在浮筒3上部，阀门安装于浮筒3偏心位置，主要是基于气流考虑。如果上部阀门也安装在中心位置，在风机下降时气流会直上直下，控制困难。安装于偏心位置，使风机下降时气流在浮筒3内经过一定的环流后才能流出，避免了浮筒3下降过快，难以控制的问题。

如图2所示，三个浮筒3呈三角形设置，三个浮筒3之间通过浮筒支架5固定连接。

控制器10中存储有上限预设高度、轮毂高度、避风浪高度、下限预设高度。风机轮毂高度因风机的不同而有所不同，当前主流风机轮毂高度一般为100m，下限预设高度一般为风机轮毂高度的3/5，避风浪高度比下限预设高高1m，上限预设高度比轮毂高度高1m。

通过安装于风电机组1上的测风雷达8和电子陀螺仪9感知风速变化和风机姿态，并通过控制器10分析判断，同时，控制器10也可通过信号接收天线7接收来自远端的控制指令。控制器10根据分析判断或控制指令，确定风机高度需提升或降低，并向电动阀门4、高压气泵11等发送工作指令。

风电机组1下降操作判定和执行方法：当测风雷达8感知周边风速、风向变化较大，或电子陀螺仪9感知风电机组1晃动较为严重等台风来临信号时，或者收到远端通过信号接收天线7发来的指令时，控制器10通过内部逻辑程序分析判断或接收指令，确定风机高度需下降。控制器10向所有电动阀门4发出打开阀门指令。随着所有电动阀门4的打开，海水进入浮筒3中。风电机组1随着浮筒3浮力的下降而逐渐降低。当将近达到下限预设高度即避风浪高度时，控制器10向电动阀门4发出逐渐关小阀门指令，并最终关闭电动阀门4，最终使风电机组1的高度达到下限预设高度。

风电机组1上升操作判定和执行方法：当测风雷达8感知周边风速、风向变化平稳，或电子陀螺仪9感知风电机组1晃动较小且持续一段时间时，或者收到远端通过信号接收天线7发来的指令时，控制器10通过内部逻辑程序分析判断或接收指令，确定风机高度需上升。控制器10向位于浮筒3下部的电动阀门4发出打开阀门指令，同时向位于风机塔筒2高处的高压气泵11发出启动指令。高压气泵11通过导气管6不断将高压气体输入浮筒3，风电机组1逐渐上浮。当达到轮毂高度时，控制器10向电动阀门4发出逐渐关小阀门指令，向高压气泵11发出减速命令，并最终使电动阀门4关闭，高压气泵11待机，同时，风电机组1的高度达到上限预设高度。

具体地，当测风雷达8检测到的周边风速超过52.5m/s且5min风向变化超过180°时，或电子陀螺仪9感知到的风电机组1垂直方向角度偏转值连续3次超过10°时，控制器10通过分析判断，判断风电机组1需下降；

当测风雷达8检测到的周边风速在30min内未超过52.5m/s且风向变化未超过180°时，或电子陀螺仪9感知到的风电机组1垂直方向角度偏转值未超过10°时，控制器10通过分析判断，判断风电机组1需上升。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种漂浮式海上风机抗台结构，其特征在于，包括：

安装在风电机组(1)上的控制器(10)、测风雷达(8)及电子陀螺仪(9)；

电动阀门(4)，设置在每个浮筒(3)的上侧和下侧；

高压气泵(11)，安装在风机塔筒(2)内，高压气泵(11)通过导气管(6)与每个浮筒(3)内部连通；

测风雷达(8)、电子陀螺仪(9)、电动阀门(4)及高压气泵(11)均与控制器(10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风机抗台结构，其特征在于，还包括信号接收天线(7)，信号接收天线(7)安装在风电机组(1)上，信号接收天线(7)一端与控制器(10)连接，另一端与远端设备无线连接。

3.根据权利要求2所述的一种漂浮式海上风机抗台结构，其特征在于，风电机组(1)包括机舱，信号接收天线(7)设置在机舱上部，电子陀螺仪(9)和控制器(10)安装在机舱内部，测风雷达(8)安装在轮毂中心位置。

4.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风机抗台结构，其特征在于，高压气泵(11)设置于塔筒中心靠下位置，分别与三根导气管(6)柔性连接。

5.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风机抗台结构，其特征在于，浮筒(3)下侧的电动阀门(4)安装于浮筒(3)中心位置，浮筒(3)上侧的电动阀门(4)安装于浮筒(3)偏心位置。

6.一种漂浮式海上抗台风机，其特征在于，包括风电机组(1)、浮筒机构、风机塔筒(2)和权利要求1～5任意一项所述的漂浮式海上风机抗台结构；

风机塔筒(2)上端与风电机组(1)连接，下端连接在其中一个浮筒(3)上侧；

浮筒机构设置在风机塔筒(2)下方，浮筒机构包括三个浮筒(3)。

7.根据权利要求6所述的一种漂浮式海上抗台风机，其特征在于，三个浮筒(3)呈三角形设置。

8.根据权利要求6所述的一种漂浮式海上抗台风机，其特征在于，三个浮筒(3)之间通过浮筒支架(5)固定连接。

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