CN216786259U - 一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，应用于多座浮式海上风电机组，包括一个恒电位仪和一座辅助阳极装置，所述恒电位仪的负极连接多座浮式海上风电机组，所述恒电位仪的正极连接辅助阳极；所述辅助阳极固定于海底，且到各座浮式海上风电机组的距离相等。有益效果：本实用新型的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置将多座浮式海上风电机组共用一个恒电位仪和辅助阳极，设备数量大幅减少，成本显著降低，后期维修临检也简单方便快捷，恒电位仪和辅助阳极到各座浮式海上风电机组的距离相等的设置保证了各个阴极保护回路中的电流均匀稳定，辅助阳极数量的减少也使得相邻两个辅助阳极的间距可以较大，解决了直流干扰的问题。

Description

一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置

技术领域

本实用新型涉及海上风电工程装备技术领域，特别涉及一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置。

背景技术

近年来，随着全球海上风电逐步向深海、远海进发，浮式海上风电技术作为新一代海上风电技术，获得了业内的广泛关注。

海上风电的浮力基础是由钢质结构构成，是保证海上风机安全、稳定、可靠运行及经济性的关键。在海水的浸没下，钢质浮力基础的阴极保护必不可少。传统的一座海上风电机组采用一套外加电流阴极保护系统，成本不经济，设备繁多，检修作业量大，维护不方便。由于辅助阳极发出的电流呈扇形向被保护构件扩散，采用近结构的辅助阳极时，由于辅助阳极距离海上风电机组距离近，保护电流分布范围较小，导致保护电流分布不均匀，海上风电机组容易出现过保护和欠保护区域，采用远结构的辅助阳极时，由于辅助阳极距离海上风电机组距离较远，扇形电流覆盖范围较大，容易与相邻辅助阳极的扇形电流发生重叠覆盖，导致相邻海上风电机组也被涵盖在其中，对其它海上风电机组的保护电路产生直流干扰。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，以解决上述背景技术中提到的目前海上风电机组采用的外加电流阴极保护装置存在设备繁多，成本不经济，检修作业量大，维护不方便，保护电流分布不均匀，易受干扰的问题。

为解决上述问题，本实用新型提出的一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，应用于多座浮式海上风电机组，包括恒电位仪和辅助阳极，所述恒电位仪的负极连接多座浮式海上风电机组，所述恒电位仪的正极连接辅助阳极，所述辅助阳极到各座浮式海上风电机组的距离相等。

在一实施例中，每座浮式海上风电机组均设有参比电极和电位采集仪，所述电位采集仪采集浮式海上风电机组的电位并传给恒电位仪。

在一实施例中，所述辅助阳极固定安装于碳钢结构底座上，所述碳钢结构底座包括筒体和挡板，所述挡板固设于筒体的一端并将该端封口，所述挡板上设有阳极支架和通孔一，所述辅助阳极安装于阳极支架上，所述通孔一与筒体内部连通。

在一实施例中，所述筒体外套设有与挡板固定连接的裙板框。

在一实施例中，所述挡板上设有若干个通孔二，所述通孔二与裙板框和筒体之间的区域连通。

在一实施例中，所述挡板上背离筒体的一侧固设有混凝土块，所述阳极支架一端固定插接于混凝土块中，另一端安装辅助阳极。

在一实施例中，所述混凝土块内设有接线管，所述阳极支架和接线管均为碳钢衬胶管，连接辅助阳极和海工电缆的导线贯穿碳钢衬胶管。

在一实施例中，所述挡板上背离筒体的一侧固设有浇注框，所述浇注框内设有所述混凝土块。

在一实施例中，所述浇注框外壁上固定安装有牺牲阳极。

在一实施例中，所述浇注框外壁上固定安装有吊耳。

有益效果：

1、本实用新型的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置将多座浮式海上风电机组共用一个恒电位仪和辅助阳极，设备数量大幅减少，成本显著降低，后期维修临检也简单方便快捷；

2、辅助阳极到各座浮式海上风电机组的距离相等的设置保证了各个阴极保护回路中的电流分布均匀稳定，辅助阳极数量的减少也使得相邻两座辅助阳极的间距可以较大，不会出现扇形电流覆盖范围重叠，解决了直流干扰的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型多座浮式海上风电联合外加电流保护装置的结构示意图；

图2是本实用新型辅助阳极在碳钢结构底座上的安装示意图；

图3是图2中的A-A剖视图。

附图标记说明如下：

1、海平面；2、海底；3、浮式海上风电机组；4、辅助阳极；5、恒电位仪；6、参比电极；7、电位采集仪；8、海工电缆；9、筒体；10、挡板；11、裙板框；12、通孔二；13、通孔一；14、浇注框；15、混凝土块；16、阳极支架；17、接线管；18、牺牲阳极；19、吊耳；20、碳钢结构底座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前，钢质浮力基础的阴极保护通常是一座浮式海上风电机组采用单独的一套外加电流的阴极保护装置，这种设计的缺点是设备结构复杂，采用近结构的辅助阳极时，电流分布不均匀，浮式海上风电机组容易出现过保护和欠保护区域，采用远结构的辅助阳极时，又易对其他浮式海上风电机组产生直流干扰，此外，设备结构复杂意味着建造成本高，而且给日常的检查维修工作带来了很大的工作量，维护不方便。

基于此，设计本实用新型的一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，该多座浮式海上风电联合外加电流保护装置将多座浮式海上风电机组3共用一套恒电位仪5和辅助阳极4，设备数量大幅减少，成本显著降低，后期维修临检也简单方便快捷，恒电位仪5和辅助阳极4到各座浮式海上风电机组3的距离相等的设置保证了各个阴极保护回路中的电流均匀稳定，辅助阳极4数量的减少也使得相邻两个辅助阳极4的间距可以较大，解决了直流干扰的问题。

具体的，如图1所示，所述多座浮式海上风电联合外加电流保护装置包括一个恒电位仪5和一座辅助阳极4，所述恒电位仪5的负极直连多座浮式海上风电机组3(图1示出了2座)，所述恒电位仪5的正极连接辅助阳极4，所述辅助阳极4固定于海底2，且到各座浮式海上风电机组3的距离相等，所述恒电位仪5作为外加直流电源可为各座浮式海上风电机组3提供保护电流，而且是单独地向各座浮式海上风电机组3提供相同的保护电位，加之辅助阳极4固定于海底2，且到各座浮式海上风电机组3的距离相等，因此可确保各座浮式海上风电机组3的阴极保护回路中的电流均匀稳定，不会产生干扰波动；辅助阳极4设于海底2后，与各座浮式海上风电机组3的距离较远，相应的，相邻两座辅助阳极4的距离更远，有效解决了直流干扰的问题，使每座浮式海上风电机组3的电位保护更均匀。

在本实施例中，若多座浮式海上风电机组3无法满足到一座辅助阳极4的距离相等，则可以对多座浮式海上风电机组3进行划分，比如将多座浮式海上风电机组3划分成多个单元，各个单元不毗邻，每个单元包含若干座浮式海上风电机组3，比如两个或四个或5个等等，在每个单元内，所有的浮式海上风电机组3到一座辅助阳极4的距离相等，也即一个单元采用一座辅助阳极4和一个恒电位仪5，由于各个单元不毗邻，所以两个单元的辅助阳极4的距离较远，不存在直流干扰的问题。

在本实施例中，所述恒电位仪5可以采用浮式海上风电机发出的电用于阴极保护，绿色经济环保。

在本实施例中，恒电位仪5除了可以作为外加直流电源为浮式海上风电机组3提供保护电流外，还可以如图1所示，每座浮式海上风电机组3均设有参比电极6和电位采集仪7，所述电位采集仪7采集浮式海上风电机组3的电位并传给恒电位仪5，恒电位仪5根据电位采集仪7采集的电位信号改变自身输出电流大小，以使多座浮式海上风电机组3处于合理的保护电压范围中，而且工作人员也可根据恒电位仪5内的信息快速找到故障浮式海上风电机组3进行维修。

在本实施例中，辅助阳极4、恒电位仪5、参比电极6、浮式海上风电机组3、电位采集仪7之间的连接采用海工电缆8，海工电缆8能长效抵抗海水冲击与金属疲劳，保证在深海和远海的使用寿命。

在本实施例中，所述辅助阳极4固定安装于碳钢结构底座20上，如图2和图3所示，所述碳钢结构底座20包括包括筒体9和固设于筒体9一端并将该端封口的挡板10，所述挡板10上设有辅助阳极4和通孔一13，所述辅助阳极4连接海工电缆8，所述海工电缆8连接海上钢质构筑物构成外加电流的阴极保护系统，所述通孔一13与筒体9内部连通。

使用时，先将通孔一13连接抽水管，抽水管连通水面上的排水系统(比如船上的水泵)，然后吊着挡板10下沉，注意筒体9要保持竖直，由于筒体9具有一定的下沉速度，因此筒体9的下端能够插入海底2的淤泥中，筒体9的上端被挡板10封口，待筒体9下沉到海底2后，控制水面上的排水系统通过抽水管抽取筒体9内的水，筒体9内压强减小，外部强大的海水压力挤压筒体9持续插入海底2，直至将筒体9全部插入海底2中，这样，筒体9便牢固的固定在海底2中，不会被海水冲击发生位移扯断海工电缆8，安全可靠。

在本实施例中，如图2所示，所述筒体9外套设有与挡板10固定连接的裙板框11，裙板框11的设计有助于筒体9按预定路线稳定下沉，不偏离，进一步的，如图3所示，所述挡板10上设有若干个通孔二12，所述通孔二12与裙板框11和筒体9之间的区域连通，这样设计，有助于筒体9下沉时，裙板框11和筒体9之间的海水迅速穿过通孔二12排出，减小远地式阳极下水的阻力。

在本实施例中，所述筒体9、挡板10、裙板框11均为碳钢材质，以减少远地式阳极的制造成本。

在本实施例中，所述辅助阳极4为贵金属氧化物阳极(MMO/Ti)或铂铌阳极，以延长辅助阳极4的使用寿命，通常的，贵金属氧化物阳极(MMO/Ti)或铂铌阳极的使用寿命可达30年以上。

在本实施例中，为了进一步增强筒体9下沉时的稳定性，减少筒体9偏离预定路线的可能，如图3和图2所示，所述筒体9为圆筒，其直径和高度之比为1:(1-2)，所述挡板10为正方形板，所述圆筒直径和正方形板边长之比为1:(1.5-2)，所述裙板框11为正方形框，所述裙板框11的高度和圆筒的高度之比为1:(2-3)。

在本实施例中，如图3和图2所示，所述挡板10上背离筒体9的一侧固设有阳极支架16，所述辅助阳极4安装于阳极支架16上，阳极支架16的设计方便在挡板10上安装辅助阳极4。

在本实施例中，更进一步的，为了增强筒体9下沉时的稳定性以及提高下沉速度，如图3和图2所示，所述挡板10上背离筒体9的一侧固设有混凝土块15，所述阳极支架16下端固定插接于混凝土块15中，上端安装辅助阳极4。

在本实施例中，如图3所示，当辅助阳极4数量较多时，为了便于布线，可在混凝土块15中埋设接线管17，所述阳极支架16和接线管17均为碳钢衬胶管，连接辅助阳极4和海工电缆8的导线位于碳钢衬胶管中。

在本实施例中，如图3和图2所示，所述挡板10上背离筒体9的一侧固设有浇注框14，往浇注框14内浇注混凝土形成所述混凝土块15，这样设计，方便快速制取混凝土块15，进一步的，所述浇注框14外壁上固定安装有吊耳19和牺牲阳极18，所述浇注框14为碳钢材质，吊耳19的存在方便吊绳系着远地式阳极下沉至海底2，牺牲阳极18的设置可保护远地式阳极中的碳钢材质免受腐蚀，延长其使用寿命。

在本实施例中，优选的，辅助阳极4与阳极支架16以及牺牲阳极18与浇注框14均为可拆卸固定连接，这样设计，方便在远地式阳极失效或达到使用寿命后，将远地式阳极重复拉拔上岸更换辅助阳极4和牺牲阳极18，再下水固定，实现重复利用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，应用于多座浮式海上风电机组，其特征在于，包括恒电位仪和辅助阳极，所述恒电位仪的负极连接多座浮式海上风电机组，所述恒电位仪的正极连接辅助阳极，所述辅助阳极到各座浮式海上风电机组的距离相等。

2.如权利要求1所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，每座浮式海上风电机组均设有参比电极和电位采集仪，所述电位采集仪采集浮式海上风电机组的电位并传给恒电位仪。

3.如权利要求1所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述辅助阳极固定安装于碳钢结构底座上，所述碳钢结构底座包括筒体和挡板，所述挡板固设于筒体的一端并将该端封口，所述挡板上设有阳极支架和通孔一，所述辅助阳极安装于阳极支架上，所述通孔一与筒体内部连通。

4.如权利要求3所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述筒体外套设有与挡板固定连接的裙板框。

5.如权利要求4所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述挡板上设有若干个通孔二，所述通孔二与裙板框和筒体之间的区域连通。

6.如权利要求3所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述挡板上背离筒体的一侧固设有混凝土块，所述阳极支架一端固定插接于混凝土块中，另一端安装辅助阳极。

7.如权利要求6所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述混凝土块内设有接线管，所述阳极支架和接线管均为碳钢衬胶管，连接辅助阳极和海工电缆的导线贯穿碳钢衬胶管。

8.如权利要求6所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述挡板上背离筒体的一侧固设有浇注框，所述浇注框内设有所述混凝土块。

9.如权利要求8所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述浇注框外壁上固定安装有牺牲阳极。

10.如权利要求8所述的多座浮式海上风电联合外加电流保护装置，其特征在于，所述浇注框外壁上固定安装有吊耳。

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