牵索锚固式海上风机基础制造技术

本发明专利技术公开了一种牵索锚固式海上风机基础，主要适用于近海及深海海上风电场环境要求和技术特点的海上风机搭建，属于海上风机基础领域。主要技术方案为：钢立柱顶部连接下法兰盘，与风机塔筒底部的上法兰盘通过螺栓固定，钢立柱底部铰接万向接头，使钢立柱嵌固于海床，三根及以上牵索钢缆连接于下法兰盘和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。本发明专利技术使得风机基础系统的刚度得以适当配置，在正常天气和小风暴下，表现为刚性固定；在大风暴及飓风条件下，变为柔性结构，产生可恢复的结构变形耗散结构内力，防止结构体系破坏。

【技术实现步骤摘要】
牵索锚固式海上风机基础
本专利技术属于海上风机基础领域，涉及一种牵索锚固式海上风机基础，主要适用于近海及深海海上风电场环境要求和技术特点的海上风机的搭建。
技术介绍
由于离岸越远，风资源条件越好，理论上离岸10km，风速提高25%，发电量可提高70%，故海上风电有从滩涂向近海乃至深海发展的趋势。目前，国内外常用的海上风机基础形式包括:重力式基础、单桩基础、三桩式或导管架基础、吸力式基础及悬浮式基础等。上述几种基础形式比较适合较深海域特点的有导管架基础和悬浮式基础。但是，导管架基础(如:常规海上风机基础)属于刚性结构，高出海床部分结构完全依靠自身刚度抵抗各种荷载，随着水深增加成本抬升很快，同时运输安装需要依赖大型专业安装船，成本较高；悬浮式基础在风浪流的共同作用下，具有六个方向自由度，响应复杂，对风机的变桨和偏航产生干扰，影响发电量甚至于整个系统结构的安全可靠性。申请号为20121026502.5的中国专利提供了一种半潜式海上浮动风机基础设计方案，该类型的基础在风机荷载和波浪荷载作用下，基础会产生不同程度的倾斜，进而影响到风机机组的运行。申请号为201310703698.9的中国专利提供了一种海上风机的导管架平台设计方案，这种基础结构尺寸较大，需要预加工场地大，杆件较多，加工制作和焊接工作量大，而且施工周期较长。申请号为201020200021.5的中国专利提供了一种桩基-混凝土承台的风机基础方案，对于这种海上风电机组基础，中、大体积超重的混凝土结构处于高悬臂状态，抗震不利，而且桩基为斜桩，打桩不便，施工周期长。
技术实现思路
为了克服现有的风机基础的不足，本专利技术提供一种牵索锚固式海上风机基础，该牵索锚固式风机基础的牵索钢缆，在正常天气或小风暴条件下，表现为刚性不变形，保证结构稳定；在大风暴或飓风条件下，牵索钢缆带动整个结构顺应外部荷载响应，产生一定量的形变耗散外部荷载作用，减少结构本体的破坏风险。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案为:一种牵索锚固式海上风机基础,其特征在于:钢立柱顶部连接下法兰盘，与风机塔筒底部的上法兰盘通过螺栓固定，钢立柱底部铰接于万向接头，使钢立柱嵌固于海床，三根及以上牵索钢缆连接于下法兰盘和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。所述牵索钢缆为三根、四根、六根或多根，围绕钢立柱呈中心对称排列；所述钢立柱的横截面为圆形或正多边形；所述钢立柱包括变截面结构。所述钢立柱可替换为导管架。所述牵索钢缆与钢立柱的夹角为40°?60°。所述下法兰盘为正多边形或圆形。[0011 ] 在平均海深IOm?25m的近海领域使用该结构时，所述牵索钢缆上加装阻尼器，增加整体结构的柔性。在平均海深25m?50m的深海领域使用该结构时，对牵索钢缆进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。在平均海深50m?IOOm的深海领域使用该结构时，钢立柱替换为等截面的导管架，对牵索钢缆进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。钢缆结构形式有三种:六股式(six strand),螺旋股式(spiral strand),多股式(multi strand)。螺旋股式结构具有较强的纵向刚度和扭转平衡，旋转损耗低，对于50m以上深海基础采用此种钢缆结构。所述钢缆全没于海平面以下，钢立柱顶部连接下法兰盘，在下法兰盘上连接一个支柱，支柱两端设置过渡法兰盘，支柱下端的过渡法兰盘与下法兰盘连接，支柱上端的过渡法兰盘与风机塔筒底部的上法兰盘通过螺栓固定，钢立柱底部铰接万向接头，使钢立柱嵌固于海床，三根及以上牵索钢缆连接于下法兰盘和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。本专利技术有益效果是:使得风机基础系统在正常天气和小风暴下，表现为刚性固定；在大风暴及飓风条件下，变为柔性结构，产生可恢复的结构变形耗散结构内力，防止结构体系破坏。【附图说明】下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的牵索锚固式海上风机基础的示意图。图2是本专利技术的牵索锚固式海上风机基础的第一变型的示意图。图3是本专利技术的牵索锚固式海上风机的示意图。图4是本专利技术的牵索锚固式海上风机的第一变型示例的示意图。图5是本专利技术的牵索锚固式海上风机的第二变型示例的示意图。图6是本专利技术的牵索锚固式海上风机的一种较佳实施例。图中，1.牵索钢缆，2.钢立柱，3.万向接头，4.下法兰盘，5.阻尼器，6.支柱，7.过渡法兰盘，8.风机塔筒，9.上法兰盘，10.风机机舱，11.风机叶片，12.导管架，13.测风塔架。【具体实施方式】以下参照附图结构详细描述本专利技术的实施例。本专利技术一种牵索锚固式海上风机基础，包括钢立柱顶部连接下法兰盘，与风机塔筒底部的上法兰盘通过螺栓固定，钢立柱底部铰接万向接头，使钢立柱嵌固于海床，三根及以上牵索钢缆连接于下法兰盘和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。优选地，所述牵索钢缆为三根、四根、六根或多根，围绕钢立柱呈中心对称排列。优选地，所述钢立柱的横截面为圆形或正多边形。优选地，所述钢立柱可以包括变截面结构。优选地，所述钢立柱可替换为导管架。优选地，所述牵索钢缆与钢立柱的夹角为40°?60。。优选地，所述下法兰盘为等多边形或圆形。优选地，在平均海深IOm?25m的深海领域使用该结构时，所述牵索钢缆上加装阻尼器，增加整体结构的柔性。优选地，在平均海深25m?50m的深海领域使用该结构时，对牵索钢缆进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。优选地，在平均海深50m?IOOm的深海领域使用该结构时，钢立柱可替换为等截面的导管架，对牵索钢缆进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。作为该结构的另一种变型，另一种牵索锚固式海上风机基础，包括钢立柱顶部连接下法兰盘，在下法兰盘上连接一个支柱，支柱两端设置过渡法兰盘，支柱下端的过渡法兰盘与下法兰盘连接，支柱上端的过渡法兰盘与风机塔筒底部的上法兰盘通过螺栓固定，钢立柱底部铰接万向接头，使钢立柱嵌固于海床，三根及以上牵索钢缆连接于下法兰盘和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。如图1、图3所示，一种牵索锚固式海上风机，应用于平均海深IOm?25m的海域，具体结构为: 钢立柱2顶部连接下法兰盘4，与风机塔筒8底部的上法兰盘9通过高强度螺栓固定，风机塔筒8顶部与风机机舱10连接，在风机机舱10的轮毂上连接风机叶片11，钢立柱2底部铰接万向接头3，使钢立柱I嵌固于海床，三根牵索钢缆I连接于下法兰盘4和海床之间，实现钢立柱2与海床的牵拉固定，牵索钢缆I和钢立柱2的夹角为45 °，牵索钢缆I围绕钢立柱呈中心对称排列。优选地，所述牵索钢缆I也可以为四根、六根及以上，围绕钢立柱2呈中心对称排列。优选地，所述钢立柱2的横截面可以为多边形、圆形或椭圆形。优选地，所述钢立柱2可以包括变截面结构。优选地，所述牵索钢缆I与钢立柱2的夹角可以为45°?60°。优选地，所述下法兰盘4可以为等多边形或圆形。优选地，所述牵索钢缆I上加装阻尼器5，增加整体结构的柔性。优选地，在平均海深30m?60m的深海领域使用该结构时，对牵索钢缆I进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。优选地，如图5所示，在平均海深60m?IOOm的深海领域使用该结构时，钢立柱2可替换为等截面的导管架12，对牵索钢缆I进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。作为该结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牵索锚固式海上风机基础，其特征在于：钢立柱（2）顶部连接下法兰盘（4），与风机塔筒（8）底部的上法兰盘（9）通过螺栓固定，钢立柱（2）底部铰接于万向接头（3），使钢立柱（2）嵌固于海床，三根或者三根以上牵索钢缆（1）连接于下法兰盘（4）和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。

【技术特征摘要】
1.一种牵索锚固式海上风机基础，其特征在于:钢立柱(2)顶部连接下法兰盘(4)，与风机塔筒(8)底部的上法兰盘(9)通过螺栓固定，钢立柱(2)底部铰接于万向接头(3)，使钢立柱(2)嵌固于海床，三根或者三根以上牵索钢缆(I)连接于下法兰盘(4)和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。2.根据权利要求1所述的牵索锚固式海上风机基础，其特征在于:所述牵索钢缆(I)为三根、四根、六根或多根，围绕钢立柱呈中心对称排列。3.根据权利要求1所述的牵索锚固式海上风机基础，其特征在于:所述钢立柱(2)可替换为导管架(12);所述钢立柱(2)的横截面为圆形或正多边形；所述钢立柱(2)包括变截面结构。4.根据权利要求1所述的牵索锚固式海上风机基础，其特征在于:所述牵索钢缆(I)与钢立柱(2)的之间夹角为40°?60°。5.根据权利要求1所述的牵索锚固式海上风机基础，其特征在于:所述下法兰盘(4)为正多边形或圆形。6.根据权利要求1所述的牵索锚固式海上风机基础，其特征在于:在平均海深IOm?25m的近海领域使用权利要求1结构时，所述牵索钢缆(I)上可加装阻尼器，增加整体结构的柔性。7.根据权利要求1所述的牵索锚固式海上风...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯伟，范守元，白宝华，
申请(专利权)人：云南省电力设计院，
类型：发明
国别省市：云南;53