[實用新型]一種可調節風機彎矩荷載分配的海上風電筒型基礎

有效

• 申請號: 201822149062.5
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN209398542U
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 王海軍;李坦;練繼建;余洪晨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本實用新型公開一種可調節風機彎矩荷載分配的海上風電筒型基礎，包括下部的筒型結構基礎和上部的過渡段結構；筒型結構基礎是由鋼筒和鋼筋混凝土頂蓋構成的下部開口的圓筒形半密封結構；過渡段結構由預應力拉索、錨固件、鋼支臂、鋼套管、鋼管立柱、預埋件組成；鋼管立柱位于鋼筋混凝土頂蓋中心，頂部用于安裝風機，底部埋入頂蓋中牢固連接；鋼管立柱上部設有鋼套管；鋼套管中部徑向均勻設有3～9根鋼支臂；鋼支臂末端設有錨固件，錨固件正下方的鋼筋混凝土頂蓋內設有預埋件；預埋件和錨固件之間連接有預應力拉索；通過調節預應力拉索的拉力值實現鋼管立柱和預應力拉索之間的風機彎矩荷載分配，從而降低鋼管立柱與鋼筋混凝土頂蓋連接部位的應力。

技術領域

本實用新型涉及海上風力發電筒型基礎領域，特別是涉及一種可調節風機彎矩荷載分配的海上風電筒型基礎。

背景技術

風能，作為一種新型的可再生清潔能源，可以很好地作為傳統高污染高能耗電力供應資源的替代品。風能發電的利用主要分為陸上發電和海上發電兩種。一般陸上風電場需要占陸上陸地資源，同時還要保證有足夠強的風力和足夠量的風能，陸上風電有其明顯的局限性。面對陸上風電的局限性，早在上世紀七十年代，歐洲主要風電國家就提出了在海上進行風電場的建造，發展海上風電的想法。與陸上風電相比，海上風速高于陸上風速，因此可以使風機產生更多的電力，且不占用陸上陸地資源，海上風電發展的潛力更高。海上風電開發是沿海國家、地區風電發展的方向，是風電技術進步的制高點和推手，同時也面臨著諸多的挑戰。

在海上風電場的建設中，基礎結構的成本占總造價的比例較高，根據海上風電場不同的場區水文、地質條件、使用要求，選用不同的基礎結構型式，是保證海上風電機組基礎穩定性、可靠性和經濟性的關鍵。多樣的結構型式、復雜的環境條件等因素使得基礎結構方面的研究成為海上風電領域的研究重點和難點。目前制約我國海上風電規模化發展的約束之一就是缺乏適應我國海洋地質環境特點的、并且安全經濟的海上風電基礎結構型式。

海上風電機組基礎結構型式依照其屬性、配置、安裝方法、外形和材料主要分為樁式基礎、重力式基礎、負壓筒式基礎、浮式基礎四種。對于負壓筒式基礎，其型式為倒置的開口圓筒，可為鋼制或鋼筋混凝土預制。筒由一個中心立柱與鋼制圓筒通過帶有加強筋的剪切板相連，剪切板將中心立柱載荷分配到筒壁并傳入基礎。對于筒型基礎上的中心立柱，常采用斜支撐或者上部弧形過渡段的方式來承載風、浪、流產生的彎矩。但其缺點也比較顯而易見，對于弧形過渡段，有制造工藝要求較高、配筋復雜；對于斜支撐過渡段，其與筒型基礎連接處應力較大、容易發生疲勞破壞。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種可調節風機彎矩荷載分配的海上風電筒型基礎，該基礎適用于海床表層具有厚度10m以上軟弱層的地基，水深在5～50m范圍的海域。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種可調節風機彎矩荷載分配的海上風電筒型基礎，該基礎可以分為上下兩部分，下部為筒型結構基礎，上部為過渡段結構；筒型結構基礎是由鋼筒和鋼筋混凝土頂蓋構成的下部開口的圓筒形半密封結構；

過渡段結構由預應力拉索、錨固件、鋼支臂、鋼套管、鋼管立柱、預埋件組成；鋼管立柱位于鋼筋混凝土頂蓋中心，鋼管立柱頂部用于與風機塔筒連接，底部埋入鋼筋混凝土頂蓋中牢固連接；鋼管立柱上部設有鋼套管，鋼套管套在鋼管立柱上，并焊接連接為一整體；鋼套管中部同一高度設有3～9根鋼支臂，鋼支臂徑向均勻布置，鋼支臂為工字鋼斷面，其長度不超過鋼筋混凝土頂蓋外圈邊緣；鋼支臂末端設有錨固件，錨固件與鋼支臂焊接在一起；錨固件正下方，鋼筋混凝土頂蓋內設有預埋件；鋼支臂末端的錨固件與其正下方埋設在鋼筋混凝土頂蓋內的預埋件通過預應力拉索相連；通過調節預應力拉索的拉力值實現鋼管立柱和預應力拉索之間分別承擔風機彎矩荷載比例，從而降低鋼管立柱與鋼筋混凝土頂蓋連接部位的應力。