一种海上风电机组基础冲刷监测系统的制作方法

文档序号:14918108发布日期:2018-07-11 02:08

本实用新型涉及海上风电行业技术领域,具体为一种海上风电机组基础冲刷监测系统。



背景技术:

海上风机基础属于重要性基础设施,是海上风电机组的支撑构件。海上风电机组基础,所处环境十分恶劣,不仅承受海风、海浪、海流、潮汐、海冰、地震等多重作用,还遭受地基冲刷影响。海上气候条件恶劣,风浪联合作用、海床不稳定以及支撑结构系统局部冲刷作用对结构安全性提出了更高的要求。其中基础冲刷是最受关注的一个问题,因为基础冲刷不仅影响风机支撑结构自振频率,可能导致共振,还影响结构整体性,降低屈曲承载力,增大应力幅,降低服役年限。

由于海洋环境的特殊性,海上风电机组支撑结构维护非常困难,运维成本也远远高于陆上风电场。传统的海上风机基础冲刷监测,采用定期对风电场海域进行水下地形测量,根据测量资料分析,或采用工作人员定期坐在船上利用声呐设备测量基础附近水深,根据不同时间测得的水深的变化量确定基础冲刷量,但是由于每次的测点难以定位,所以不能保证不同时期的测点位置是同一个,导致不同时期测点测得的水深没有对比性。工作量大,人工强度大,冲刷严重时,存在预警、维护滞后问题。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种海上风电机组基础冲刷监测系统,系统环境适应性强、可靠性高、运维成本低,提高了风机安全性能,减少风电场经济损失,解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种海上风电机组基础冲刷监测系统,包括监测塔和数据采集设备,所述监测塔由底座和塔身组成,底座固定安装于海床上,塔身固定安装于底座上;底座包括加固钢圈、混凝土承重台和承重钢管,所述加固钢圈埋于海床内,加固钢圈上焊接承重钢管,所述混凝土承重台固定安装于承重钢管上,混凝土承重台通过固定用螺栓与塔身底部固定连接;塔身外侧安装有所述数据采集设备,数据采集设备内含有安全监测系统、支撑结构系统和基础冲刷监测系统。

优选的,所述安全监测系统由信号采集单元、数据传输单元、网站设计单元、风电机组支撑结构系统与冲刷监测系统总单元、支撑结构系统冲刷深度监测系统单元和风电机组支撑结构系统安安全监测系统单元组成,信号采集单元、数据传输单元、网站设计单元、支撑结构系统冲刷深度监测系统单元与风电机组支撑结构系统安全监测系统单元均连接于风电机组支撑结构系统与冲刷监测系统总单元。

优选的,所述支撑结构系统由控制系统单元、桩土相互作用单元、空气动力学单元、支撑结构数值模型单元、参数敏感性分析单元和安全评估指标单元组成,控制系统单元、桩土相互作用单元与空气动力学单元均连接于支撑结构数值模型单元,支撑结构数值模型单元连接于参数敏感性分析单元,参数敏感性分析单元连接于安全评估指标单元。

优选的,所述基础冲刷监测系统由冲刷机理单元、冲刷深度传感器、实验验证单元、海床稳定分析单元和风电塔日常运行参数单元组成,冲刷机理单元连接于冲刷深度传感器,冲刷深度传感器连接于实验验证单元,实验验证单元、海床稳定分析单元与风电塔日常运行参数单元均连接于支撑结构系统冲刷深度监测系统单元。

优选的,所述支撑结构系统冲刷深度监测系统单元连接于风电机组支撑结构系统安全监测系统单元。

优选的所述安全评估指标单元连接于风电机组支撑结构系统安全监测系统单元。

优选的,所述冲刷机理单元连接于支撑结构数值模型单元。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果如下:

本海上风电机组基础冲刷监测系统,通过建立海上风电机组支撑结构系统安全监测系统和基础冲刷监测系统,实现基于监测的风电机组支撑结构系统安全实时评估;将冲刷深度监测系统单元与支撑结构系统响应监测及电塔日常运行参数单元相结合,可提高提高我国海上风电场的安全保障技术水平,并显著降低维护费用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图;

图2为本实用新型的底座结构图;

图3为本实用新型的数据采集设备系统连接图。

图中:1监测塔、2底座、3加固钢圈、4混凝土承重台、5承重钢管、6塔身、7数据采集设备、8安全监测系统、9信号采集单元、10数据传输单元、11网站设计单元、12风电机组支撑结构系统与冲刷监测系统总单元、13支撑结构系统冲刷深度监测系统单元、14风电机组支撑结构系统安安全监测系统单元、15支撑结构系统、16控制系统单元、17桩土相互作用单元、18空气动力学单元、19支撑结构数值模型单元、20参数敏感性分析单元、21安全评估指标单元、22基础冲刷监测系统、23冲刷机理单元、24冲刷深度传感器、25实验验证单元、26海床稳定分析单元、27风电塔日常运行参数单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3,一种海上风电机组基础冲刷监测系统,包括监测塔1和数据采集设备7,监测塔1由底座2和塔身6组成,底座2固定安装于海床上,塔身6固定安装于底座2上;底座2包括加固钢圈3、混凝土承重台4和承重钢管5,加固钢圈3埋于海床内,加固钢圈3上焊接承重钢管5,混凝土承重台4固定安装于承重钢管5上,混凝土承重台4通过固定用螺栓与塔身6底部固定连接;塔身6外侧安装有数据采集设备7,数据采集设备7内含有安全监测系统8、支撑结构系统15和基础冲刷监测系统22。

安全监测系统8由信号采集单元9、数据传输单元10、网站设计单元11、风电机组支撑结构系统与冲刷监测系统总单元12、支撑结构系统冲刷深度监测系统单元13和风电机组支撑结构系统安安全监测系统单元14组成,信号采集单元9、数据传输单元10、网站设计单元11、支撑结构系统冲刷深度监测系统单元13与风电机组支撑结构系统安全监测系统单元14均连接于风电机组支撑结构系统与冲刷监测系统总单元12,支撑结构系统冲刷深度监测系统单元13连接于风电机组支撑结构系统安全监测系统单元14。

支撑结构系统15由控制系统单元16、桩土相互作用单元17、空气动力学单元18、支撑结构数值模型单元19、参数敏感性分析单元20和安全评估指标单元21组成,控制系统单元16、桩土相互作用单元17与空气动力学单元18均连接于支撑结构数值模型单元19,支撑结构数值模型单元19连接于参数敏感性分析单元20,参数敏感性分析单元20连接于安全评估指标单元21,安全评估指标单元21连接于风电机组支撑结构系统安全监测系统单元14。

基础冲刷监测系统22由冲刷机理单元23、冲刷深度传感器24、实验验证单元25、海床稳定分析单元26和风电塔日常运行参数单元27组成,冲刷机理单元23连接于冲刷深度传感器24,冲刷深度传感器24分别连接于实验验证单元25和支撑结构数值模型单元19,实验验证单元25、海床稳定分析单元26与风电塔日常运行参数单元27均连接于支撑结构系统冲刷深度监测系统单元13。

本海上风电机组基础冲刷监测系统,通过建立海上风电机组支撑结构系统安全监测系统单元14和基础冲刷监测系统22,实现基于监测的风电机组支撑结构系统安全实时评估;将冲刷深度监测系统单元13与支撑结构系统15响应监测及电塔日常运行参数单元27相结合,可提高提高我国海上风电场的安全保障技术水平,并显著降低维护费用。

综上所述:本海上风电机组基础冲刷监测系统,检测数据传递给控制中心,运行只需通过监测中心对数据自动处理和分析,从故障轻微状态就开始做出准确地判断与分析,实时监测海上风机基础冲刷情况,为现场工作人员争取了更多的时间和主动性;具有系统环境适应性强、可靠性高、运维成本低,提高了风机安全性能,减少风电场经济损失。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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