[發明專利]一種適用于海上風電樁基礎的柔性抗冰結構

在審

• 申請號: 202011118460.6
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112177860A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 王中平;呂宙安;呂鵬遠;裴曉東
• 申請（專利權）人: 中國三峽新能源（集團）股份有限公司
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25;F03D80/00;E04H12/22;F16F15/023;F16F15/027
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種適用于海上風電樁基礎的柔性抗冰結構，包括樁基礎，樁基礎上固定冰與流冰的作用范圍內，在樁基礎四周設有固定連接的可收縮囊體，可收縮囊體采用柔性材料，可收縮囊體上設有進入閥，通過在樁基礎外圍設置可收縮囊體，通過囊體內充入不同的介質以改變原有樁基礎的頻率，形成阻尼器改變樁基礎的頻率以邊開流冰的沖擊頻率，以避免冰激振動引起的風電機組共振，通過浮冰振動傳感器和樁基振動傳感器檢測各流向的流冰沖擊頻率以及樁基的振動頻率，可以根據實際情況實時調整，智能程度高，在沒有冰層時還可收縮至緊貼樁基，不會因為截面積的增大使波浪及水流對樁基的作用力增大，適合在海上基礎結構上使用。

技術領域

本發明涉及海上風電工程技術領域，具體涉及一種適用于海上風電樁基礎的柔性抗冰結構。

背景技術

隨著國家對新能源的支持力度持續加強，綠色發展的理念更加得到貫徹，大量海上風電工程也在如火如荼進行著。我國海上風電建設已經全面開展，包括渤海海域的多個風電場建設。渤海灣冬季存在海冰的侵擾，海冰對風力發電機基礎的影響嚴重，不僅存在較大的靜力作用，而且在特定流速下會導致結構物的冰激振動。這不僅會降低發電量造成經濟損失，甚至會造成結構物失效，產生安全問題。另外，海洋平臺采用的抗冰錐結構可以解決上述問題，但此方式造成風機基礎成本增加較多，而且極大的增加了施工難度及施工工期。

現有技術中也有相應的抗冰措施，例如中國專利文獻CN 204267229U記載了一種海上風電機組基礎結構破冰減震裝置，通過牛腿、連接板及連接螺栓安置于冰激基礎位置，通過破冰錐體是海冰破壞由擠壓型破壞轉為彎曲性破壞以減小基礎結構損傷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于海上風電樁基礎的柔性抗冰結構，利用柔性機構，形成阻尼器改變樁基礎的頻率以避開流冰的沖擊頻率，以避免冰激振動引起的風電機組共振。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種適用于海上風電樁基礎的柔性抗冰結構，包括樁基礎，樁基礎上固定冰與流冰的作用范圍內，在樁基礎四周設有固定連接的可收縮囊體，可收縮囊體采用柔性材料，可收縮囊體上設有進入閥，根據固定冰與流冰與樁基礎之間的相互作用情況，通過進入閥向可收縮囊體內充入介質改變可收縮囊體外形及內部壓力情況，可收縮囊體整體的頻率特性改變從而避免冰激振動。

上述的可收縮囊體為環形，環形內側與樁基礎外側固定連接，環形外側為形變部分，與外部冰層接觸。

上述的可收縮囊體上還設有排出閥，用于向外排出介質。

上述的可收縮囊體內充入介質為氣體或者液體。

優選的方案中，上述的可收縮囊體內沿樁基礎軸線方向上設有軸向隔層，軸向隔層在軸向上與可收縮囊體上下層密封連接，將可收縮囊體分割成不同的囊室，每個囊室上分別設有進入閥和排出閥。

優選的方案中，上述的軸向隔層設有多個，將可收縮囊體內部空間分割成多個不同的囊室，可收縮囊體最外層囊室為緩沖囊室，緩沖囊室內充入介質為氣體，用于與流冰作用的緩沖，內層囊室為充壓囊室，充壓囊室內充入介質為液體或氣體，用于將特定壓力的介質改變可收縮囊體整體的頻率特性。

優選的方案中，上述的樁基礎外側設有固定連接的浮冰振動傳感器，浮冰振動傳感器由連桿結構與樁基礎固定連接，浮冰振動傳感器在垂直方向上位于冰層所在位置，用于感知浮冰的沖擊頻率，樁基礎內側設有固定連接的樁基振動傳感器，用于感知樁基礎的擺動頻率。

優選的方案中，上述的可收縮囊體內沿樁基礎在徑向平面上設有四個徑向隔層，徑向隔層在軸向方向上與可收縮囊體上下層密封連接，將可收縮囊體內部徑向方向上分隔成四個部分，軸向隔層和徑向隔層結合將可收縮囊體分隔成不同的徑向隔層和軸向隔層，分隔成的每個囊室都設有進入閥和排出閥。