一种海上测风塔基础、海上测风平台及其使用方法与流程

本发明涉及海上测风技术，具体涉及一种海上测风塔基础、海上测风平台及其使用方法。

背景技术：
在以石油为主要能源的经济推动下，石油的日益紧缺早已引起了人们的担忧，探索和开发新型能源并加以利用成为当今世界各国相继发展的目标。其中风能作为一种清洁的可再生能源已经引起了各国研发人员的广泛关注，而风能利用最典型的一个方式就是风力发电，利用风能发电的技术方案已经在各国不断的研究发展。现如今各国在陆地上开发的风能已经全面开展，但由于陆地风能资源的有限性，继而将目光投向了海洋，甚至向深海发展。由于在开阔地建造风力发电装置能达到较好的发电效果，因此，海上独有的风向稳定性、海风粗糙度较小、风湍流强度小及风速较大，并且不需要占用陆地上的土地资源，使在海上建造风力发电装置已成为各国风力发电的主要研究方面之一。在海上建造风力发电场前，需要在拟建风电场的海域建设海上测风塔，以达到实测风资源数据及相关气象资料，从而确定该海域是否适合建设海上风电场。同时，在海上建造的风力发电装置在运行过程中，也需要测风塔的各种数据。海上测风塔作为海上风电场建设前期所需搜集风能资源和风质量的关键测风设备，对测风塔的使用和安装都提出了一定要求。目前，海上测风塔的基础结构一般采用的是桩基础或重力式基础，其中桩基础包括钻孔灌注桩基础、预制混凝土桩基础、钢管桩基础，而这三种桩基础领域中应用较多的是钢管桩基础，常见的有单立柱钢管桩和多立柱钢管桩，包括钢管立柱、钢结构承台及钢爬梯等。塔架基础采用多桩基础结构，其安装方法一般都是通过施工船舶进行安装，施工工艺难度及施工费用都相对较高，施工效率低。正因如此，开发一种新型的海上测风塔基础，解决施工难度大，降低施工成本，缩短安装周期，提高安装效率，成为本领域的技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种稳固性好、可重复使用，施工难度小、施工成本低、安装周期短、安装效率高的海上测风塔基础、海上测风平台及其使用方法。本发明的第一方面，提供了一种海上测风塔基础，包括管桩和多个支腿，所述支腿的第一端均固定连接在所述管桩上，所述支腿的第二端均连接有立柱，相邻所述支腿之间设有浮箱，所述支腿、浮箱、立柱均为空心结构，且所述支腿、浮箱、立柱中的一个或多个设置有进排水装置和进气装置。进一步地，所述浮箱、支腿、立柱均为相对独立的密封舱结构，所述浮箱上设有第一水阀和第一气阀，所述支腿上设有第二水阀和第二气阀。进一步地，所述立柱上装设有振动器。进一步地，所述支腿的数量为三个，以管桩为中心等角度分布，且其第一端均通过第一法兰固定连接于所述管桩上，其第二端均通过第二法兰与所述立柱相连。进一步地，所述管桩上端连接有支承台，所述支承台上安装有倾角传感器。本发明的第二方面，提供了一种海上测风平台，包括测风塔基础和测风塔架，所述测风塔基础为上述任一项所述的测风塔基础，所述测风塔架安装在所述测风塔基础的支承台上。本发明的第三方面，还提供了一种海上测风平台的安装方法，所述海上测风平台为上述的海上测风平台，所述安装方法包括以下步骤：S1：预先组装好海上测风平台；S2：将海上测风平台拖航至预定测风点；S3：在浮箱和支腿中注水，使海上测风塔基础下沉，立柱插入海床。进一步地，在步骤S3中，当海上测风塔基础下沉至预定临界状态时，检测海上测风塔基础下沉过程中的倾斜角度，控制各浮箱和/或支腿的注水速度，使海上测风塔基础整体水平下沉。进一步地，在步骤S3后还包括以下步骤：S4：在海上测风塔基础上增加配重，和/或，在立柱上增加振动，直至立柱完全插入海床。进一步地，还包括以下步骤：S5：完成测风后，在浮箱和支腿中注入气体，将浮箱和支腿中的水排出，使海上测风塔基础上浮；S6：将海上测风平台拖航至下一预定地点。进一步地，在步骤S5中，当海上测风塔基础上浮至预定临界状态时，检测海上测风塔基础上浮过程中的倾斜角度，控制各浮箱和/或支腿的注气速度，使海上测风塔基础整体水平上浮。本发明海上测风塔基础采用多支腿和多浮箱的结构，且支腿两端均通过法兰分别与管桩和立柱连接，形成装配式结构，一方面方便本实施例海上测风塔基础的组装和拆卸，另一方面有效加强了海上测风塔基础的结构强度。其次，所有支腿、浮箱和立柱相对管桩的中心等角度分布，该对称式结构用于保障本实施例海上测风塔基础的重心处于中心位置，使其平衡性能更好、更可靠，且更便于控制。再次，支腿、浮箱和立柱均为空心结构，其之间相互独立密封，形成六个独立的密封舱，即三个浮箱形成的主浮舱，三个支腿形成的次浮舱，六个密封舱均可独立控制进排水，保证海上测风塔基础下沉或上浮时具备良好的可控性和稳定性。本发明的海上测风塔平台可在距离测风点较近的港口码头等陆地上完成组装，无需散件运输至安装地点后再进行安装；安装后利用其自身可悬浮的特点，使用普通的拖轮即可拖航至测风点，无需额外增加其他安装船舶；到达测风点后，通过注水实现海上测风塔基础的下沉，并利用下沉时的惯性冲击力实现立柱嵌入海床中，防止海上测风塔基础的侧向滑移，提高基础的稳固性；测风作业完成后，向浮箱和支腿中注入气体，将浮箱和支腿中的水排尽后即实现海上测风塔基础的上浮，又可拖航至下一测风点进行测风作业，可重复使用。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明实施例的立体结构示意图。图2为本发明实施例的主视结构示意图。图3为本发明实施例悬浮于水面时的结构示意图。图4为本发明实施例插入海床时的结构示意图。附图标记说明：11、倾角传感器；12、支腿；1...