【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电，具体涉及一种新型模块化海上浮式风机载运平台及其控制方法。
技术介绍
1、海上风电是大力发展绿色低碳甚至零碳能源的必然选择，也是解决能源结构安全问题的重要组成部分。事实上，深远海风能资源丰富，风能密度更高，风时更长且更稳定，是海洋绿色能源的重要来源，在深水远海区域建设海上风电场，可以更好的利用风能资源。但当水深增加时，固定式风机的建造成本会急剧上升且逐渐不能适用于深水问题，因此浮式风机具有更大的应用潜力。
2、但浮式风机运输和安装过程相对复杂，干拖运输以及安装过程中需要定制施工船舶和复杂的操作程序；湿拖操作难度高，适用水深浅，速度慢，增加了整体项目的风险和成本。因此，开发成本低、安装便利的新型浮式风机载运平台具有重要意义。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新型模块化海上浮式风机载运平台及其控制方法。所述平台模块化的设计技术能够便于浮式风机的安装运输，克服码头空间限制，并且能够在工厂大批量生产，显著提高了工效，降低了成本。
2、本专利技术的目的是提供一种成本较低，有利于浮式风机安装和运输的浮式风机载运平台，尽力提升深远海风电项目的可靠性和经济性。
3、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
4、本专利技术提供了一种新型模块化海上浮式风机载运平台，包括浮式风机、重力控制系统和模块化载运平台；
5、所述模块化载运平台包括两个以上标准模块和连接器
6、所述标准模块包括空心浮筒、模块化载运平台框架、模块化载运平台支撑架和垫片；
7、所述空心浮筒为圆柱形，用于提供浮力，置于所述模块化载运平台框架内部；
8、所述模块化载运平台框架为封闭的矩形；
9、所述模块化载运平台框架与模块化载运平台支撑架用于固定浮筒；
10、所述垫片置于模块化载运平台框架顶部上表面，用于承载浮式风机与重力控制系统；
11、所述连接器用于标准模块之间的互相连接。
12、所述模块化载运平台支撑架为菱形支撑架。
13、所述连接器包括公连接器和母连接器，所述公连接器和母连接器分别置于模块化载运平台框架的顶部和底部；其中，所述公连接器为单连接片，所述母连接器为双连接片。
14、所述浮式风机包括浮体基础、叶轮、电机和支撑结构；
15、所述叶轮包括叶片和叶轮轮盘；所述叶片和叶轮轮盘相连接；
16、所述支撑结构用于支撑浮体和叶轮，并将浮体基础、叶轮、电机连接在一起，形成一个整体。
17、所述重力控制系统包括水箱、重力控制系统框架、重力控制系统支撑架、水泵、进水管、排水管、拖环、连接片和光伏板；
18、所述水箱为空心圆柱筒，置于重力控制系统框架内部；
19、所述重力控制系统框架为空心矩形柱体，用于固定水箱；
20、所述重力控制系统支撑架为两个交叉的斜撑，置于重力控制系统框架侧面；
21、所述水泵通过焊接或螺栓的连接方式连接在重力控制系统框架顶部；
22、所述进水管和排水管用于根据需求吸入海水、排出水箱内海水；
23、所述连接片分布在重力控制系统框架底部，用于连接重力控制系统与模块化载运平台；
24、所述拖环位于重力控制系统整体的底部连接片旁，用于与拖船连接；
25、所述光伏板为一个五面体空心结构，中间放有储能装置，位于水泵上方，所述光伏板通过螺栓与重力控制系统框架连接。
26、所述水泵为离心泵，通过旋转的叶轮产生离心力，将水吸入并通过管道输送出去。离心力使水在泵体内产生压力，从而实现水的输送；
27、所述连接片上布置有第二螺孔，用于与模块化载运平台顶部的第一螺孔连接。
28、所述光伏板通过电线连接到储能装置，储能装置再供电给水泵；
29、所述储能装置用于存储太阳能，通过逆变器与水泵连接。
30、所述水泵包括泵体、水泵电机、驱动装置、进水口、出水口、循环管道、水泵叶轮；
31、所述进水口和出水口安装在泵体上，通过法兰连接、螺纹连接或焊接等方式与泵体紧密连接，确保液体不会泄漏；
32、所述水泵叶轮安装在泵体内的轴上，由水泵电机驱动旋转；
33、所述进水口位于水泵的一侧，用于将水引入水泵内部；
34、所述出水口位于水泵的另一侧，用于将已经被水泵增压后的流体排出；
35、所述循环管道分别连接进水口和出水口，管道之间通过法兰连接、螺纹连接、焊接或卡箍连接等方式紧密连接，用于输送水的循环流动；
36、本专利技术还提供了一种新型模块化海上浮式风机载运平台的控制方法，包括：当需要运输浮式风机时，工作人员会首先在码头将工厂生产出来的模块化载运平台的单个标准模块两两通过母连接片与公连接片相互连接，模块化载运平台在码头安装完毕后，通过吊机将重力控制系统通过上下对应的第二螺孔安装在模块化载运平台的四个角的垫片上，完成重力控制系统和模块化载运平台的连接安装；再通过吊机将浮式风机安装在模块化载运平台中心的垫片上；拖船将拖绳固定在重力控制系统的拖环上，将模块化载运平台和浮式风机拖到指定工作区域；最后，通过水泵和进水管将海水抽入水箱中，通过加减整个重力控制系统的重力，调节整个模块化载运平台和浮式风机的吃水深度；所述水泵电机连接在水泵的机械部分，通过水泵内部的驱动装置带动水泵工作，工作流程具体包括：首先，水通过进水口进入水泵，形成压力和流速，为水泵提供工作介质；其次，所述循环管道将经过水泵增压的水从进水口吸入、通过水泵增压后再从出水口排出，实现水的循环输送；最后，经过水泵增压后的水通过出水口被推送至管道或容器中，完成输送任务；另外，水泵电机驱动转子产生旋转力，带动水泵机械部分内部的转子或水泵叶轮从而进行水增压和输送；如果需要更改工作状态，通过水泵和排水管将海水从水箱中排除，从而减小整个平台的重力，将模块化载运平台和浮式风机上浮至海面，拖运至其它海域。
37、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
38、（1）本专利技术适应性强，采用模块化设计，对部件没有特殊要求，在全球均可批量大规模生产，且具有易于运输、快速组装、克服码头空间限制等优势。
39、（2）本专利技术现场安装简单、快速，节约时间，提高了工效，降低了成本。
40、（3）本专利技术独特的几何形状减少了其在码头的吃水深度，更容易通过浅水航道，特别是在水深有限地区的使用。
41、（4）本专利技术灵活性高，可根据需求调整平台大小以便载运不同型号的海上风机。同时，还可根据海洋环境的变化移动到指定工作海域，提高工作效率。
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1.一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，包括浮式风机（1）、重力控制系统（2）和模块化载运平台（3）；
2.根据权利要求1所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述模块化载运平台支撑架（10）为菱形支撑架。
3.根据权利要求2所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述连接器包括公连接器和母连接器，所述公连接器和母连接器分别置于模块化载运平台框架（6）的顶部和底部；其中，所述公连接器为单连接片，所述母连接器为双连接片。
4.根据权利要求3所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述浮式风机（1）包括浮体基础、叶轮、电机和支撑结构；
5.根据权利要求4所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述重力控制系统（2）包括水箱（20）、重力控制系统框架（14）、重力控制系统支撑架（17）、水泵（13）、进水管（15）、排水管（16）、拖环（18）、连接片（25）和光伏板（12）；
6.根据权利要求5所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述水泵
7.根据权利要求6所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述连接片（25）上布置有第二螺孔，用于与模块化载运平台（3）顶部的第一螺孔连接。
8.根据权利要求7所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述光伏板（12）通过电线连接到储能装置，储能装置再供电给水泵（13）；
9.根据权利要求8所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述水泵（13）包括泵体、水泵电机（23）、驱动装置、进水口（21）、出水口（22）、循环管道（24）、水泵叶轮；
10.一种如权利要求1~9任一项所述的新型模块化海上浮式风机载运平台的控制方法，其特征在于，包括：当需要运输浮式风机（1）时，工作人员会首先在码头将工厂生产出来的模块化载运平台（3）的单个标准模块两两通过母连接片（8）与公连接片（9）相互连接，模块化载运平台（3）在码头安装完毕后，通过吊机将重力控制系统（2）通过上下对应的第二螺孔（19）安装在模块化载运平台（3）的四个角的垫片（4）上，完成重力控制系统（2）和模块化载运平台（3）的连接安装；再通过吊机将浮式风机（1）安装在模块化载运平台（3）中心的垫片（4）上；拖船将拖绳固定在重力控制系统（2）的拖环（18）上，将模块化载运平台（3）和浮式风机（1）拖到指定工作区域；最后，通过水泵（13）和进水管（15）将海水抽入水箱（20）中，通过加减整个重力控制系统（2）的重力，调节整个模块化载运平台（3）和浮式风机（1）的吃水深度；所述水泵电机（23）连接在水泵（13）的机械部分，通过水泵（13）内部的驱动装置带动水泵（13）工作，工作流程具体包括：首先，水通过进水口（21）进入水泵（13），形成压力和流速，为水泵（13）提供工作介质；其次，所述循环管道（24）将经过水泵（13）增压的水从进水口（21）吸入、通过水泵（13）增压后再从出水口（22）排出，实现水的循环输送；最后，经过水泵（13）增压后的水通过出水口（22）被推送至管道或容器中，完成输送任务；另外，水泵电机（23）驱动转子产生旋转力，带动水泵（13）机械部分内部的转子或水泵叶轮从而进行水增压和输送；如果需要更改工作状态，通过水泵（13）和排水管（16）将海水从水箱（20）中排除，从而减小整个平台的重力，将模块化载运平台（3）和浮式风机（1）上浮至海面，拖运至其它海域。
...【技术特征摘要】
1.一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，包括浮式风机（1）、重力控制系统（2）和模块化载运平台（3）；
2.根据权利要求1所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述模块化载运平台支撑架（10）为菱形支撑架。
3.根据权利要求2所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述连接器包括公连接器和母连接器，所述公连接器和母连接器分别置于模块化载运平台框架（6）的顶部和底部；其中，所述公连接器为单连接片，所述母连接器为双连接片。
4.根据权利要求3所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述浮式风机（1）包括浮体基础、叶轮、电机和支撑结构；
5.根据权利要求4所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述重力控制系统（2）包括水箱（20）、重力控制系统框架（14）、重力控制系统支撑架（17）、水泵（13）、进水管（15）、排水管（16）、拖环（18）、连接片（25）和光伏板（12）；
6.根据权利要求5所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述水泵（13）为离心泵，通过旋转的叶轮产生离心力，将水吸入并通过管道输送出去；离心力使水在泵体内产生压力，从而实现水的输送。
7.根据权利要求6所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述连接片（25）上布置有第二螺孔，用于与模块化载运平台（3）顶部的第一螺孔连接。
8.根据权利要求7所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述光伏板（12）通过电线连接到储能装置，储能装置再供电给水泵（13）；
9.根据权利要求8所述的一种新型模块化海上浮式风机载运平台，其特征在于，所述水泵（13）包括泵体、水泵电机（23）、驱动装...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐玥，翟江涛，冯冉，姜渭清，徐刚，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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