一种混合型浮式风机基础以及浮式风机安装方法与流程

本发明涉及海上风电设备，尤其涉及一种混合型浮式风机基础以及浮式风机安装方法。

背景技术：

1、相比与陆地风能，海上风能资源具有高密度、低湍度、低切变等优点，为了提高海上风电的市场竞争性，降低平准化度电成本，海上风电逐步走向单机容量大型化、场址深远海化的道路。中国的大陆架较缓，很多海域水深在20—100m范围，其中40m以下水深可使用固定式基础型式，而更深海域适合使用漂浮式基础。目前尝试使用的漂浮式风机基础型式可分为立柱、半潜和张力腿三种，但是上述三种漂浮式风机基础存在用钢量大、水动力性能差以及成本高等问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提出了一种混合型浮式风机基础以及浮式风机安装方法，用于解决现有技术中存在的问题。

2、本发明的一种技术方案是：

3、一种混合型浮式风机基础，包括：

4、中心立柱，所述中心立柱竖直立于所述浮式风机基础的中心处；

5、多个边柱，所述边柱的数量为两个或两个以上，立于所述中心立柱的周围；

6、连接结构，用于连接所述中心立柱和多个边柱，也用于所述多个边柱之间的连接；

7、所述中心立柱包括一个固定立柱和一个沉降立柱，所述固定立柱和沉降立柱的截面形状相匹配；

8、通过调整所述沉降立柱的压载使所述沉降立柱相对所述固定立柱升降，包括：

9、减小所述沉降立柱的压载，使所述沉降立柱在水中产生的浮力大于沉降立柱与压载的重力和，所述沉降立柱上浮至第一设定位置；

10、增加所述沉降立柱的压载，使所述沉降立柱在水中产生的浮力小于沉降立柱与压载的重力和，所述沉降立柱下沉至第二设定位置。

11、进一步的，所述沉降立柱上浮至第一设定位置时，所述沉降立柱的底端与所述固定立柱的底端接触；

12、所述沉降立柱下沉至第二设定位置时，所述沉降立柱的顶端与所述固定立柱的上端接触；或者，所述沉降立柱的顶端与所述固定立柱的中间段接触；或者，所述沉降立柱的顶端与所述固定立柱的底端接触。

13、进一步的，所述固定立柱的上端安装风机塔筒，所述沉降立柱的外径小于所述风机塔筒的内径，在所述沉降立柱上浮至第一设定位置时，所述沉降立柱的顶端嵌入所述风机塔筒内。

14、进一步的，所述固定立柱和沉降立柱均为中空筒体，所述沉降立柱套设在所述固定立柱的内部，所述沉降立柱的外壁与所述固定立柱的内壁形状相匹配，通过调整所述沉降立柱的压载使所述沉降立柱在所述固定立柱中升降；

15、所述固定立柱底端内壁具有第一倒锥段，处于所述第一倒锥段的固定立柱的内壁自上而下内径减小；

16、所述沉降立柱外壁具有第二倒锥段，处于所述第二倒锥段的沉降立柱的外壁自上而下外径减小，以所述第二倒锥段为界，所述沉降立柱上部的外壁直径等于所述第二倒锥段的最大直径，所述沉降立柱下部的外壁直径等于所述第二倒锥段的最小直径，所述第二倒锥段与第一倒锥段形状相匹配；

17、在所述沉降立柱下沉至第二设定位置时，所述第二倒锥段外壁与第一倒锥段内壁贴合接触。

18、进一步的，所述沉降立柱的底端设有垂荡压载舱，用于存放固体压载和压载水；

19、所述固定立柱包括顶部筒体和底部筒体，所述顶部筒体和底部筒体为双层钢板圆筒，所述顶部筒体和底部筒体之间的固定立柱退化为单层钢板圆筒；

20、所述固定立柱的底端设有垂荡舱，用于存放压载水；

21、所述垂荡压载舱的直径大于所述垂荡舱的内径；

22、所述垂荡舱的外径大于所述固定立柱的底端外径；

23、所述沉降立柱上浮至第一设定位置时，所述垂荡压载舱的顶面与所述垂荡舱的底面贴合接触，所述垂荡压载舱的底面与所述边柱的底面处于同一平面。

24、进一步的，所述边柱包括边柱上部筒体、边柱中部筒体、边柱下部筒体和连杆；

25、所述边柱上部筒体、边柱中部筒体和边柱下部筒体为硬质筒体；

26、所述边柱上部筒体和边柱下部筒体分别安装在所述连杆的上下两端；

27、所述边柱中部筒体串接在所述边柱上部筒体和边柱下部筒体之间的连杆上；

28、所述边柱中部筒体为一个或者多个，在安装使用状态下，至少有一个边柱中部筒体跨越水面。

29、作为一种选择，所述连接结构包括旁通连接结构和桁架连接结构；

30、所述旁通连接结构包括数对旁通梁，每对旁通梁中的两个旁通梁在水平面上平行，每个所述边柱下部筒体分别通过一对旁通梁与垂荡舱连通，所述旁通梁的对数等于边柱的数量；每对旁通梁之间焊接有垂荡板；相邻的每对旁通梁之间通过旁通梁连接杆连接；

31、所述桁架连接结构包括水平桁架结构和斜桁架结构；

32、所述水平桁架结构包括连接相邻边柱上部筒体的长水平横撑梁和连接长水平横撑梁和顶部筒体的短水平横撑梁；

33、所述斜桁架结构包括连接顶部筒体和边柱下部筒体的长斜撑梁和连接长斜撑梁和边柱中部筒体水上部分的短斜撑梁；

34、所述水平桁架结构上布置工作通道。

35、作为另一种选择，所述连接结构包括：

36、下部长水平横撑梁，用于连接相邻边柱下部筒体；

37、下部短水平横撑梁，用于连接所述下部长水平横撑梁和底部筒体；

38、中部长斜撑梁，用于连接边柱下部筒体和单层钢板圆筒上端；

39、中部短斜撑梁，用于连接所述中部长斜撑梁和底部筒体的下端；

40、上部折形横撑梁，用于连接顶部筒体和连杆，所述上部折形横撑梁中段具有向上的弯折；

41、上部长水平横撑梁，用于连接相邻上部折形横撑梁的弯折处；

42、靠泊支撑梁，用于连接所述上部长水平横撑梁与顶部筒体；

43、所述靠泊支撑梁与所述上部长水平横撑梁连接处的外侧设有靠泊护舷。

44、进一步的，所述边柱上部筒体与边柱中部筒体之间，边柱中部筒体和边柱下部筒体之间，以及多个边柱中部筒体之间填充一段以上复合浮力材料。

45、基于上述混合浮式风机基础，本发明还提供一种浮式风机安装方法，所述安装方法包括：

46、减小所述沉降立柱的压载，使所述沉降立柱在水中产生的浮力大于沉降立柱与压载的重力和，所述沉降立柱上浮至第一设定位置；

47、将所述混合型浮式风机基础拖航至预定安装位置水面；

48、增加所述沉降立柱的压载，使所述沉降立柱在水中产生的浮力小于沉降立柱与压载的重力和，所述沉降立柱下沉至第二设定位置，将所述沉降立柱与固定立柱固定；

49、使所述沉降立柱坐落在吊装平台旁的海底或者海底的底座平台上，或者将自升式平台停靠在所述混合型浮式风机基础边，吊装风机设备。

50、本发明提供的一种混合型浮式风机基础以及浮式风机安装方法，综合了立柱式风机基础的良好水动力性能和半潜式风机适应性较强的优点。其中，中心立柱包括一个固定立柱和一个沉降立柱，所述固定立柱和沉降立柱的截面形状相匹配；通过调整所述沉降立柱的压载使所述沉降立柱相对所述固定立柱升降，包括：在拖航状态下，减小所述沉降立柱的压载，使所述沉降立柱在水中产生的浮力大于沉降立柱与压载的重力和，所述沉降立柱上浮至第一设定位置，整个风机基础在拖航状态下水下的深度较小，使得在码头基础与上部结构安装完成后整体运输或者拖航到风场成为可能，可避免立柱式平台海上安装需要横拖以及压载立直的复杂过程；在安装、使用状态下，增加所述沉降立柱的压载，使所述沉降立柱在水中产生的浮力小于沉降立柱与压载的重力和，所述沉降立柱下沉至第二设定位置，使得沉降立柱与海底或者海底的底座平台接触，从而降低了风机基础的重心，便于风机基础的固定，在风机机舱和叶片海上吊装时，便于风机的安装，安全可控地消除了浮式基础平台与安装船吊机的相对运动。

51、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。