[實(shí)用新型]具有主動(dòng)控制系統(tǒng)的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合裙式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202120498278.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN215211133U
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈侃敏;王濱;俞劍;高山;黃茂松;潘志杰;陳法波;姜貞強(qiáng);梁寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): E02D27/42
• 分類號(hào): E02D27/42;E02D27/52;E02D27/50
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本實(shí)用新型涉及一種具有主動(dòng)控制系統(tǒng)的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合裙式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)機(jī)塔筒、過渡段塔筒、斜腿支撐和裙式吸力桶，在裙式吸力桶上環(huán)向布置有若干均勻分布且嵌入巖石層的錨桿，并通過安裝在裙式吸力桶上的錨固張拉裝置向錨桿施加預(yù)應(yīng)力，以防止裙式吸力桶傾斜；所述風(fēng)機(jī)塔筒上安裝有加速度傳感器和主控設(shè)備，其中加速度傳感器用于記錄風(fēng)機(jī)塔筒的加速度，并將該信號(hào)傳遞給主控設(shè)備，主控設(shè)備接收信號(hào)后通過控制錨固張拉裝置從而調(diào)整錨桿的預(yù)張力，確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。本實(shí)用新型通過一套主動(dòng)控制技術(shù)，調(diào)整風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的系統(tǒng)剛度和自振頻率，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)條件下風(fēng)機(jī)高效穩(wěn)定的并網(wǎng)發(fā)電，并及時(shí)修正風(fēng)機(jī)的垂直度與位移，提高風(fēng)機(jī)發(fā)電效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)安裝設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及具有主動(dòng)控制系統(tǒng)的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合裙式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和資源問題，可再生能源的開發(fā)日益受到重視。我國(guó)能源消耗中傳統(tǒng)化石能源占比較大，能源利用效率低，浪費(fèi)和污染大，因此發(fā)展新型可再生能源尤為迫切，其中海上風(fēng)電對(duì)環(huán)境影響小、資源利用率高、技術(shù)相對(duì)成熟，近年來發(fā)展迅速。

目前，近海風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式廣泛采用樁式基礎(chǔ)，在覆蓋層深厚的海床中，通過大尺寸和長(zhǎng)埋深來實(shí)現(xiàn)對(duì)上部荷載的平衡。然而，我國(guó)部分海上風(fēng)電場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，基巖面埋深較淺且起伏很大，覆蓋層土體多為淤泥質(zhì)土和軟粘土，無法滿足海上風(fēng)機(jī)大直徑單樁的承載性能要求。若采用嵌巖樁設(shè)計(jì)，采用鉆孔或爆破施工的工程難度較大，成本也會(huì)大幅增加。針對(duì)海上風(fēng)機(jī)不同的海況條件，裙式吸力桶基礎(chǔ)具有更好的適用性，其材料安裝成本低于樁承式基礎(chǔ)，且易于海上運(yùn)輸和安裝。但相對(duì)于樁式基礎(chǔ)，裙式吸力桶基礎(chǔ)埋置深度較淺，且無法嵌入巖石層，因此水平承載力和抗側(cè)向傾覆能力需要進(jìn)一步提高。

傳統(tǒng)的固定式海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期風(fēng)浪流等環(huán)境荷載以及環(huán)境腐蝕、海生物附著的綜合作用下，其塑性變形將逐漸累積，產(chǎn)生不可恢復(fù)的位移和轉(zhuǎn)角，影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。另外基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及海床地基的長(zhǎng)期演化引起整體風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)自振頻率的變化。與此同時(shí)，為了避免風(fēng)機(jī)共振，風(fēng)電基礎(chǔ)的自振頻率必須要避開1P頻率(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率)和3P頻率(風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)頻率)，1P頻率和3P頻率受風(fēng)力變化范圍較大。當(dāng)風(fēng)力較小時(shí)，基礎(chǔ)自振頻率位于1P頻率和3P頻率之間，結(jié)構(gòu)相對(duì)安全；但當(dāng)風(fēng)力較大時(shí)，1P頻率較大，或循環(huán)荷載作用下基礎(chǔ)剛度變小，基礎(chǔ)自振頻率可能接近1P頻率，導(dǎo)致共振。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)過境時(shí)傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)為保證結(jié)構(gòu)安全，通過偏航系統(tǒng)和葉片變槳，減小自身的風(fēng)阻與1P頻率，因此風(fēng)機(jī)無法全功率發(fā)電或者選擇直接停機(jī)，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作效率較低。隨著海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率的增加和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的大型化，除了一階共振以外，部分海上風(fēng)機(jī)也出現(xiàn)了高階頻率共振的情況，進(jìn)一步縮小傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的允許頻率范圍。本實(shí)用新型通過一套主動(dòng)控制技術(shù)，調(diào)整風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的系統(tǒng)剛度和自振頻率，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)條件下風(fēng)機(jī)高效穩(wěn)定的并網(wǎng)發(fā)電，并及時(shí)修正風(fēng)機(jī)的垂直度與位移，提高風(fēng)機(jī)發(fā)電效率與使用壽命。

基于上述情況，本實(shí)用新型提出了一種具有主動(dòng)控制系統(tǒng)的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合裙式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可有效解決以上問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有主動(dòng)控制系統(tǒng)的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合裙式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過一套主動(dòng)控制技術(shù)，調(diào)整風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的系統(tǒng)剛度和自振頻率，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)條件下風(fēng)機(jī)高效穩(wěn)定的并網(wǎng)發(fā)電，并及時(shí)修正風(fēng)機(jī)的垂直度與位移，提高風(fēng)機(jī)發(fā)電效率。針對(duì)軟持力層、淺覆蓋層的地質(zhì)情況，通過裙式基礎(chǔ)周圍的錨桿和嵌巖錨固端提供傾斜向拉力，平衡風(fēng)機(jī)上部傳遞的荷載，無需開展大直徑嵌巖單樁作業(yè)。本實(shí)用新型中，裙式吸力桶承受的豎向力主要由軟土層承擔(dān)，水平荷載則通過周圍土體、錨桿及其嵌巖錨固端來承擔(dān)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：