[实用新型]半潜式浮动风机基础和浮动风机

说明书

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电机领域，更具体地讲，涉及一种结构改进的半潜式浮动风机基础以及具有该半潜式浮动风机基础的浮动风机。

背景技术

在50米以上深海区域，可开发利用的风资源更多更优质，市场前景也更广阔。要开发这些海域的深海风电场，按照目前近海风场普遍采用的各种贯穿桩结构固定在海底的做法将不具备优势，因为：随着水深增加，固定式基础成本直线上升；固定式海上风机建造运维成本比浮动式更高。因此，为了使海上风电场的建设可以向深海区发展，需要开发经济实用的浮动式风力发电机。因此，如何开发运动特性优异、结构紧凑、经济实用的浮动式风机基础已经成为开发浮动式风机最关键的课题。

应用于海上风电领域的浮动式风机基础承受的载荷不同于传统的海油工程中的移动式平台，因为浮动式海上风机基础除了承受风浪流的联合作用外，还要承受风机这一高耸结构运行所引起的陀螺回转效应，倾覆力矩Mx，My以及绕垂直轴的扭矩Mz，整个风机会产生六个自由度的剧烈运动，包括X、Y和Z轴的轴向移动和绕轴的摆动，这给风机的变桨和偏航控制系统带来巨大挑战，会影响到风机的正常运行，影响发电量，甚至会危及整个系统结构的安全性。

因此，有必要开发出一种能够使风力发电机组保持平稳运行的浮动风机基础。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构改善的半潜式浮动风机基础以及具有该半潜式浮动风机基础的浮动风机。

本实用新型的另一目的在于提供一种运动性能提高的半潜式浮动风机基础以及具有该半潜式浮动风机基础的浮动风机。

本实用新型的另一目的在于提供一种生产成本和安装成本降低的半潜式浮动风机基础以及具有该半潜式浮动风机基础的浮动风机。

为了实现上述目的，提供了一种半潜式浮动风机基础，包括：至少三个立柱；立柱连接结构，与每个立柱的下端分别连接，以使立柱和立柱连接结构形成一体；支撑立柱，设置在浮动风机基础的中央，用于支撑风机的塔架、机舱、叶片和风力发电机组，其中，每个立柱的横截面面积均在水面以下的预定位置向上变大。

所述立柱的横截面面积可在所述预定位置发生突变。

所述立柱的横截面面积可从所述预定位置开始向上逐渐增大。

所述立柱可在所述预定位置以下的部分具有相同的横截面。

所述立柱的底端可设置有垂荡板。

所述立柱的外侧表面可相对于竖直方向向浮动风机基础的外侧倾斜。

所述立柱的外侧可相对于竖直方向向外倾斜5度至10度。

所述立柱的内侧表面可保持竖直。

每个立柱和支撑立柱之间可通过直撑杆和斜撑杆互相连接。

所述立柱连接结构可以是底浮箱或桁架结构。

在立柱的底部和底浮箱内可设置有压载水调节系统。

在垂荡板上可形成有多个整流孔。

垂荡板可通过倾斜的连接杆与立柱连接。

所述浮动风机基础可通过悬链线式系泊缆索被锚固于海底。

所述浮动风机基础可通过悬链线式系泊缆索被锚固于海底，其中，系泊缆索的上端可与垂荡板连接。

所述底浮箱可具有Y形形状。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种浮动风机，包括：如上所述的半潜式浮动风机基础；塔架，安装在所述半潜式浮动风机基础的支撑立柱上；机舱，安装在塔架的顶端；风力发电机组和叶片，安装在机舱的前端。

本实用新型通过应用变截面立柱不仅可实现比传统半潜式平台结构减重至少20％，而且还可实现整个浮动式风机湿拖安装，避免了使用昂贵的大型海上运输船和安装船。

本实用新型提出的变截面半潜式浮动风机基础在中等水深海域使用时，运动性能、经济性和安装运维的综合指标优于导管架基础，比如对于6MW风机，该基础用钢量可比导管架基础降低约15％。

本实用新型提出的在立柱的底端设置垂荡板可提供较大的附加阻尼和附加质量，降低了基础运动幅度，可满足风机正常运行发电要求，提高发电量；而且，在综合采用的变截面立柱和垂荡板的情况下，与传统半潜平台比，能够降低整体结构成本约30％。

根据本实用新型的半潜式浮动风机基础的加工制造方便，可在一般船坞中或船台上建造，在岸边码头实行整机拼装，对港口水深要求不高，可整体湿拖，省去了常规海上吊装需要的大型浮吊船，给海上风机安装带来便利，大大节省运输安装成本。