CN219754704U - 一种双机头半潜漂浮式风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双机头半潜漂浮式风机，包括半潜漂浮式基础、两台风机和系泊系统。半潜漂浮式基础包括呈三角形布置的两根风机立柱和系泊立柱、连接在两根风机立柱和系泊立柱之间的第一至第三基础支架和连接在第一基础支架的中部与系泊立柱之间的摇晃减缓装置，该摇晃减缓装置包括摇晃减缓桁架、覆盖在摇晃减缓桁架的表面上的可透水柔性织物及多套用于连接摇晃减缓桁架和柔性织物的紧固件。两台风机的塔筒一一对应地固定在两根塔筒立柱的顶面上。系泊系统包括可转动地安装在系泊立柱底部的系泊装置和若干根锚固在海床与系泊装置之间的系泊锚索。本实用新型不仅能提高风机的稳性，还能增强半潜漂浮式基础的结构强度，并能降低风机的发电成本。

Description

一种双机头半潜漂浮式风机

技术领域

本实用新型涉及一种双机头半潜漂浮式风机。

背景技术

目前，海上风电的开发集中在近海浅水区域，主要采用固定式基础。然而，随着海上风电逐渐向深水海域发展，固定式基础的尺寸和重量都将随着水深的增加而大大增加，这就给施工带来巨大的挑战。因此，漂浮式基础的海上风力发电机将逐渐成为深水海域的主流形式。

目前，漂浮式基础的海上风力发电机主要有半潜式、SPAR式和张力腿式。其中，半潜式基础是目前应用最多，也最适合我国海域特点的漂浮式基础。目前的半潜漂浮式风机的施工成本较高，主要采用单机头的形式，因此发电成本也较为高昂。此外，不同于固定式基础，漂浮式基础在海浪中容易受到波浪载荷的影响而产生六自由度运动。当运动响应较大时，将对漂浮式风机的动态电缆、悬链线系泊系统等结构造成不利影响。因此，需要设计一种运动响应较小的漂浮式风机。还有，目前的漂浮式风机主要采用主动偏航系统进行风机的朝向调节，以提高风机的发电效率，然而，主动偏航系统的结构复杂，造价较高且容易损坏，因此，若能设计一种不需要主动偏航系统进行风机朝向调节的漂浮式风机，将有利于进一步降低漂浮式风机的发电成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种双机头半潜漂浮式风机，它不仅能提高风机的稳性，还能增强半潜漂浮式基础的结构强度，并能降低风机的发电成本。

本实用新型的目的是这样实现的：一种双机头半潜漂浮式风机，包括半潜漂浮式基础、两台风机和系泊系统；所述半潜漂浮式基础包括两根风机立柱、一根系泊立柱、第一基础支架、第二基础支架、第三基础支架和摇晃减缓装置；其中，

两根风机立柱和系泊立柱呈正三角形布置；

所述第一基础支架连接在两根风机立柱之间；

所述第二基础支架和第三基础支架一一对应地连接在两根风机立柱与系泊立柱之间；

所述摇晃减缓装置连接在所述第一基础支架的中部与所述系泊立柱之间；该摇晃减缓装置包括摇晃减缓桁架、覆盖在摇晃减缓桁架的表面上的可透水柔性织物以及多套用于连接摇晃减缓桁架和柔性织物的紧固件；

两台风机的塔筒一一对应地固定在两根风机立柱的顶面中心；

所述系泊系统为单点系泊结构并包括系泊装置、若干系泊锚索以及若干吸力锚；所述系泊装置可转动地安装在所述系泊立柱的底部；若干系泊锚索的一端均连接在系泊装置上；若干吸力锚固定在海底并一一对应地与若干系泊锚索的另一端连接。

上述的双机头半潜漂浮式风机，其中，

所述摇晃减缓桁架包括水平向地平行布置的四层桁架；每层桁架包括两根主撑杆、若干连接在两根主撑杆之间的横撑杆和若干对呈X形地连接在两根主撑杆之间且与若干根横撑杆一一对应地相交的横斜撑；相邻两层桁架之间通过多对呈X形的竖斜撑连接；四层桁架的两根主撑杆的一端一一对应地连接两根竖撑杆，该两根竖撑杆固定在第一基础支架的中部，四层桁架的两根主撑杆的另一端均固定在所述系泊立柱上；

所述可透水柔性织物覆盖在所述摇晃减缓桁架的表面上；

每套紧固件包括两根螺栓；多套紧固件均布地连接在所述摇晃减缓桁架的两侧面上，使可透水柔性织物固定在摇晃减缓桁架上。

上述的双机头半潜漂浮式风机，其中，四层桁架的顶层桁架至第二层桁架之间的距离与第二层桁架至第三层桁架之间的距离相等，第三层桁架至底层桁架之间的距离小于顶层桁架至第二层桁架之间的距离。

上述的双机头半潜漂浮式风机，其中，所述主撑杆采用方形钢管；所述竖撑杆、横撑杆、横斜撑和竖斜撑均采用圆形钢管。

上述的双机头半潜漂浮式风机，其中，所述第一基础支架、第二基础支架和第三基础支架各自包括上撑杆、下撑杆以及若干连接上撑杆和下撑杆之间的斜撑杆；所述上撑杆、下撑杆和斜撑杆均采用圆形钢管。

上述的双机头半潜漂浮式风机，其中，若干系泊锚索呈射线状布置。

本实用新型的双机头半潜漂浮式风机具有以下特点：

1)本实用新型在单个半潜漂浮式基础上安装了两台风机，可简化单台风机的安装步骤，节省单台风机的安装成本，从而降低风机的发电成本；

2)本实用新型在半潜漂浮式基础上设有摇晃减缓装置，通过摇晃减缓装置上的可透水柔性织物和摇晃减缓桁架与水相互作用，增加风电机组摇晃的阻尼和附加质量，可大大增强漂浮式风机的耐波性能；此外，摇晃减缓桁架存在较多的细小构件，可透水柔性织物的存在可避免海水中的其他物体或海洋生物附着在摇晃减缓桁架上，起到保护摇晃减缓桁架的作用，维持漂浮式风机性能的稳定性；

3)由于半潜漂浮式基础上的两个风机的尺寸较大，风机叶片旋转发电时上部受风面积较大，对稳性不利；本实用新型的摇晃减缓装置位于半潜式漂浮式基础上，有利于降低漂浮式风机的重心，从而提高风机的稳性；此外，由于摇晃减缓装置连接在第一基础支架的中部与系泊立柱之间，还能增强了漂浮式风电基础的结构强度；

4)本实用新型采用单点系泊系统，使半潜漂浮式基础可绕系泊立柱底部的系泊装置360°旋转，从而使风机保持最佳的迎风角度，可提高风机的发电效率，避免了采用主动偏航装置实现风机迎风角度调整带来的弊端。

附图说明

图1是本实用新型的双机头半潜漂浮式风机的透视图；

图2是本实用新型的双机头半潜漂浮式风机中半潜漂浮式基础的透视图(去除可透水柔性织物)；

图3是本实用新型的双机头半潜漂浮式风机中系泊系统的结构示意图；

图4是本实用新型的摇晃减缓装置中的摇晃减缓桁架的侧视图；

图4a是图4的俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1至图4a，本实用新型的双机头半潜漂浮式风机，包括半潜漂浮式基础1、两台风机2、系泊系统3和摇晃减缓装置4。

半潜漂浮式基础1包括两根风机立柱11、一根系泊立柱12、第一基础支架13、第二基础支架14和第三基础支架15；其中：

两根风机立柱11和系泊立柱12呈正三角形布置；

第一基础支架13连接在两根风机立柱11之间；

第二基础支架14和第三基础支架15一一对应地连接在两根风机立柱11与系泊立柱12之间。

第一基础支架13、第二基础支架14和第三基础支架15各自包括上撑杆、下撑杆以及若干连接上撑杆101和下撑杆102之间的斜撑杆103；上撑杆101、下撑杆102和斜撑杆103均采用圆形钢管。

风机2包括风机塔筒21、安装在风机塔筒21顶部的风机机舱22和三个安装在风机机舱22一端的风机叶片23，两台风机2的塔筒21一一对应地固定在两根风机立柱11的顶面中心。两台风机2的风机叶片23转动后产生的电能通过动态电缆20输出至电网。

系泊系统3为单点系泊结构并包括系泊装置31、若干系泊锚索32以及若干吸力锚33；其中，系泊装置31可转动地安装在系泊立柱12的底部；若干系泊锚索32的一端均连接在系泊装置31上，若干系泊锚索32呈射线状布置；若干吸力锚33固定在海底并一一对应地与若干系泊锚索31的另一端连接。半潜漂浮式基础可绕系泊立柱12底部的系泊装置31旋转360°，从而使两台风机2保持最佳的迎风角度，可提高两台风机2的发电效率。两台风机2的动态电缆20均集中穿过系泊装置31。

摇晃减缓装置4连接在第一基础支架13的中部与系泊立柱12之间；该摇晃减缓装置4包括摇晃减缓桁架4A、可透水柔性织物46以及多套紧固件47；其中，

摇晃减缓桁架4A包括水平向地平行布置的四层桁架40；每层桁架40包括两根主撑杆41、若干连接在两根主撑杆41之间的横撑杆42和若干对呈X形地连接在两根主撑杆41之间且与若干根横撑杆42一一对应地相交的横斜撑43；

每两层桁架40之间通过多对呈X形的竖斜撑44连接；

四层桁架40的两根主撑杆41的一端一一对应地连接两根竖撑杆45，该两根竖撑杆45固定在第一基础支架13的上撑杆101的中部和下撑杆102的中部之间；四层桁架40的两根主撑杆41的另一端均固定在系泊立柱12上；

可透水柔性织物46覆盖在摇晃减缓桁架4A的表面上；

多套紧固件47用于连接摇晃减缓桁架4A和可透水柔性织物46，每套紧固件47包括两根螺栓；多套紧固件47均布地连接在摇晃减缓桁架4A的两侧面上，即在摇晃减缓桁架4A的每层桁架40的两根主撑杆41的侧面上与横撑杆42对应地且每间隔一根横撑杆42相对应地开设一个螺纹孔，在可透水柔性织物46覆盖在摇晃减缓桁架4A上后，将紧固件47穿过可透水柔性织物46后拧入螺纹孔中，使可透水柔性织物46固定在摇晃减缓桁架4A上。

在一个实施例中，两台风机2均为9兆瓦，风机叶片23的长度为174m，塔筒21的高度为105m；两根风机立柱11和系泊立柱12呈边长为178m的等边三角形布置,两根风机立柱11和系泊立柱12的横剖面均是边长为20m的正方形，高度均为30m，两根风机立柱11和系泊立柱12的吃水均为15m；第一基础支架13中的上撑杆101和下撑杆102均采用内径为Φ2.4m、壁厚为60mm的圆形钢管；斜撑杆103采用内径为Φ2.0m，壁厚为50mm的圆形钢管；第二上撑杆141、第二下撑杆142采用内径为Φ2.4m、壁厚为60mm的圆形钢管；第二基础支架14中的上撑杆101和下撑杆102和斜撑杆103均采用内径为Φ2.0m、壁厚为50mm的圆形钢管；第三基础支架15中的上撑杆101和下撑杆102均采用内径为Φ2.4m、壁厚为60mm的圆形钢管；斜撑杆103采用内径为Φ2.0m、壁厚为50mm的圆形钢管；

构成摇晃减缓桁架4A的四层桁架40的顶层桁架至第二层桁架之间的距离与第二层桁架至第三层桁架之间的距离相等并等于8m，第三层桁架至底层桁架之间的距离小于顶层桁架至第二层桁架之间的距离并等于6m；每层桁架40中两根主撑杆41的长度为146m，主撑杆41的正方形横截面的边长为2.0m，壁厚为0.5m；每层桁架40上横撑杆42的间距为10m，每层桁架40有十四根横撑杆42；横撑杆42的长度为3m，并采用内径为0.8m、壁厚为20mm的钢管；每层桁架40上横斜撑43的长度为5.5m，并采用内径为0.4m、壁厚为10mm的圆形钢管；每两层桁架40之间的竖斜撑44采用内径为0.55m、壁厚为15mm的圆形钢管，每两层桁架40之间有十三对竖斜撑44；两根竖撑杆45的长度为22m，并采用内径为1.5m、壁厚为50mm的圆形钢管。

本实用新型的双机头半潜漂浮式风机，由于半潜漂浮式基础1为三立柱结构并采用单点系泊结构，因此半潜漂浮式基础1易发生横荡运动和绕系泊点的艏摇运动，因此本实用新型在第一基础支架13的中部与系泊立柱12之间设置摇晃减缓装置4，在半潜漂浮式基础1发生横荡和艏摇运动时，通过摇晃减缓装置4的可透水柔性织物46和摇晃减缓桁架4A与水相互作用，增加风电机组摇晃的阻尼和附加质量，可大大增强漂浮式风机的耐波性能。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种双机头半潜漂浮式风机，包括半潜漂浮式基础、两台风机和系泊系统；所述半潜漂浮式基础包括两根风机立柱、一根系泊立柱、第一基础支架、第二基础支架和第三基础支架；两根风机立柱和系泊立柱呈正三角形布置；所述第一基础支架连接在两根风机立柱之间；所述第二基础支架和第三基础支架一一对应地连接在两根风机立柱与系泊立柱之间；其特征在于，所述半潜漂浮式基础还包括摇晃减缓装置；

所述摇晃减缓装置连接在所述第一基础支架的中部与所述系泊立柱之间；该摇晃减缓装置包括摇晃减缓桁架、覆盖在摇晃减缓桁架的表面上的可透水柔性织物以及多套用于连接摇晃减缓桁架和柔性织物的紧固件；

两台风机的塔筒一一对应地固定在两根风机立柱的顶面中心；

所述系泊系统为单点系泊结构并包括系泊装置、若干系泊锚索以及若干吸力锚；所述系泊装置可转动地安装在所述系泊立柱的底部；若干系泊锚索的一端均连接在系泊装置上；若干吸力锚固定在海底并一一对应地与若干系泊锚索的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的双机头半潜漂浮式风机，其特征在于，

所述摇晃减缓桁架包括水平向地平行布置的四层桁架；每层桁架包括两根主撑杆、若干连接在两根主撑杆之间的横撑杆和若干对呈X形地连接在两根主撑杆之间且与若干根横撑杆一一对应地相交的横斜撑；相邻两层桁架之间通过多对呈X形的竖斜撑连接；四层桁架的两根主撑杆的一端一一对应地连接两根竖撑杆，该两根竖撑杆固定在第一基础支架的中部，四层桁架的两根主撑杆的另一端均固定在所述系泊立柱上；

所述可透水柔性织物覆盖在所述摇晃减缓桁架的表面上；

每套紧固件包括两根螺栓；多套紧固件均布地连接在所述摇晃减缓桁架的两侧面上，使可透水柔性织物固定在摇晃减缓桁架上。

3.根据权利要求2所述的双机头半潜漂浮式风机，其特征在于，四层桁架的顶层桁架至第二层桁架之间的距离与第二层桁架至第三层桁架之间的距离相等，第三层桁架至底层桁架之间的距离小于顶层桁架至第二层桁架之间的距离。

4.根据权利要求2所述的双机头半潜漂浮式风机，其特征在于，所述主撑杆采用方形钢管；所述竖撑杆、横撑杆、横斜撑和竖斜撑均采用圆形钢管。

5.根据权利要求1所述的双机头半潜漂浮式风机，其特征在于，所述第一基础支架、第二基础支架和第三基础支架各自包括上撑杆、下撑杆以及若干连接上撑杆和下撑杆之间的斜撑杆；所述上撑杆、下撑杆和斜撑杆均采用圆形钢管。

6.根据权利要求1所述的双机头半潜漂浮式风机，其特征在于，若干系泊锚索呈射线状布置。