一种海上风机基础扰流电缆管结构的制作方法

1.本实用新型提出一种海上风力发电扰流电缆管结构，适用于海上风力发电行业，特别是水深较大海洋环境下的固定式海上风力发电基础附属结构。


背景技术：

2.风能是一种具有显著社会、环保效益的可再生清洁能源，对调整我国能源结构具有重要作用。相比陆上风电而言，海上风电具有风能资源丰富、不占用陆地资源等优势，近几年在国内得到了迅猛的发展。海底高压电缆是海上风电场传输电能的重要纽带，其安全运行对整个海上风电场系统至关重要。目前海底电缆引上风机基础时，通常采用钢质圆管结构保护海缆免受刮蹭等外力损伤。
3.上述钢质圆管结构在海流及波浪作用下，两侧会发生交替旋涡，圆柱体结构会受到流向以及横向周期性变化的脉动压力，产生周期性振动。周期性振动会对上述钢质圆管结构及其内海缆造成损伤，尤其是焊缝处的疲劳损伤；且若构件的自振频率与漩涡的频率相近，上述钢质圆管结构会发生共振，并在短期内破坏。
4.由于海上风电场涉海面积较大，各机位风机基础所处水深环境变化较大，在设计中需要根据具体机位所处水深情况和基础泥面高程值调整保护海缆的钢质圆管结构长度。水深较大处，上述钢质圆管结构下段悬臂段较长，受力状态更为不利。为了保证悬臂段的结构强度，电缆管结构常采用上述钢质圆管的组合桁架式结构，但桁架式结构焊接节点很多，焊接处理工作量大，给加工造成了一定的影响，且运行中管节点焊接处极易出现涡激振动疲劳损伤。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术中的问题，本实用新型旨在提出一种海上风机基础扰流电缆管结构，通过在钢质圆管外包覆扰流系统护管，改善传统钢质圆管结构在海流、波浪作用下的受力状况，且可避免海缆受刮蹭等外力作用，又可避免涡激振动损伤。同时，应用此项技术也可避免采用钢质圆管组合桁架式结构造成的焊接工作量大、焊接处易出现疲劳损伤等问题，提高加工效率，保证结构及海缆的安全。
6.本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种海上风机基础扰流电缆管结构，其特征在于：将电缆管结构分成上段电缆管结构和下段电缆管结构，针对受水动力作用的下段电缆管结构，设置扰流系统护管，减轻了常规风机基础电缆管结构在水动力环境下的涡激振动破坏，实现了保护电缆的目的。所述扰流系统护管可以根据具体水深情况进行上下段电缆管长度的调节，使整个电缆管结构仅在受波浪及海流等水动力荷载作用的部分外包覆扰流系统护管。
8.在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：
9.将电缆管结构以法兰进行分段，分成上段电缆管结构和下段电缆管结构，所述上
段电缆管和下段电缆管，相互之间以法兰连接。
10.上段电缆管和下段电缆管材质相同，均为满足设计要求等级的钢材。
11.下段电缆管上包覆带扰流块的扰流系统护管，形成扰流系统护管整体结构，减轻电缆管结构在水动力作用下的涡激振动。
12.扰流系统护管及其上设置的扰流块为高分子材料，加热后热缩包紧于下段电缆管外。
13.所述扰流块由若干段有序排列而成，并沿流系统护管表面呈螺旋布置。
14.本实用新型的有益效果是：
15.1.通过在电缆管上包覆扰流系统护管改善其受力状况，在强度、刚度和稳定性不变的情况下，采用简单和容易制造的方式在电缆管表面布置扰流系统，在深水情况下无需采用钢质圆管组合桁架式结构，减低用钢量，显著减少焊接工作量及焊接处易出现的涡激振动疲劳损伤，有效提高加工效率，保证结构和海缆的安全；
16.2.扰流系统护管上的扰流块可根据具体海洋水动力环境进行角度、间距上的调整，根据计算结果优化设计，能够依实地情况有针对性地改善电缆管的受力状况；
17.3.本实用新型结构简单，建造方便，能够在工厂内预制并整体安装至其他风机基础结构上，在确保生产安装效率的同时具有更好的稳定性和安全性。
附图说明
18.图1是本实用新型上段电缆管结构示意图。
19.图2是本实用新型下段电缆管结构示意图。
20.图3是本实用新型包覆扰流系统护管的下段电缆管结构示意图。
21.图4是本实用新型扰流系统护管局部的主视图。
22.图5是本实用新型扰流系统护管局部的俯视图。
23.图6-1和6-2分别是本实用新型扰流块横剖面图和立体示意图。
具体实施方式：
24.为进一步说明本实用新型内容、特点与功效，兹列举一个实施例，并配合附图说明如下。
25.如图1～5所示，本实用新型提供的一种海上风机基础扰流电缆管结构，由上段电缆管1、上法兰2、下法兰3、下段电缆管4和扰流系统护管整体结构5组成。下段电缆管的下端还设置喇叭口6。本示例假定仅下段电缆管4受波浪及海流等水动力荷载，上段电缆管1不受上述荷载。所述的上段电缆管1焊接在上法兰2上，下段电缆管4焊接在下法兰3，上、下法兰2、3之间通过螺栓连接，形成整个电缆管结构。所有钢材材料一致。
26.如图3所示，本示例仅在下段电缆管4上包覆扰流系统护管7形成扰流电缆管整体结构5。扰流系统护管7上布置扰流块8以改善下段电缆管4在波浪及海流等水动力荷载下的受力状况。扰流系统护管7、扰流块8均为高分子材料，采用模具加工，加热后整体热缩于下段电缆管4外。
27.如图3～图5所示，扰流系统护管7的扰流块8呈90
°
螺旋均匀布置，且从上到下布满整个扰流系统护管7，保证下段电缆管4在水动力荷载作用范围内良好的受力状态。其中，α
为扰流块8与水平面夹角。
28.如图6所示，扰流块为长方形棱台结构，棱台高度h、上下部短边长l1、l2，每个棱台的长度l均可根据实际工程的情况计算确定。
29.本实施例的制造方法如下：在工厂中进行电缆管结构预制时，先制作上段电缆管1和下段电缆管4。将上段电缆管1与上法兰2焊接，预制好的带有扰流块8的扰流系统护管7加热后热缩于下段电缆管4外，形成扰流电缆管整体结构5；将下法兰3、喇叭口6与扰流电缆管整体结构5焊接，喇叭口6处不设置所述带有扰流块8的扰流系统护管7；最后上法兰2和下法兰3通过螺栓连接形成整个电缆管结构。
30.以上实施例仅为本实用新型的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的原理和本质情况下可以对实施例中的结构类型或技术方案进行修改或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种海上风机基础扰流电缆管结构，其特征在于：将电缆管结构分成上段电缆管结构和下段电缆管结构，针对受水动力作用的下段电缆管结构，设置扰流系统护管，下段电缆管上包覆带扰流块的扰流系统护管，形成扰流系统护管整体结构。2.根据权利要求1所述的一种海上风机基础扰流电缆管结构，其特征在于：将电缆管结构以法兰进行分段，分成上段电缆管结构和下段电缆管结构，所述上段电缆管和下段电缆管，相互之间以法兰连接。3.根据权利要求1所述的一种海上风机基础扰流电缆管结构，其特征在于：扰流系统护管及其上设置的扰流块为高分子材料，加热后热缩包紧于下段电缆管外。4.根据权利要求1所述的一种海上风机基础扰流电缆管结构，其特征在于：所述扰流块由若干段组有序排列而成，并沿流系统护管表面呈螺旋布置。

技术总结
本实用新型公开了一种海上风机基础扰流电缆管结构，涉及海上风机基础结构设计领域。其结构包括上段电缆管、上法兰、下法兰、下段电缆管、喇叭口、扰流系统护管、扰流块。其特征在于，通过在根据特定工程场区的环境条件，将电缆管结构在适当的高程分为基本不受水动力作用的上段电缆管和受水动力作用的下段电缆管。通过在下段电缆管设置扰流系统护管，形成扰流系统护管整体结构，减轻水动力环境下下段电缆管受到的涡激振动损伤。本实用新型适用于海上风电风机基础电缆管结构设计，施工简单，能够有效的保护电缆管结构，提高了工程的经济效益。益。益。


技术研发人员：李瑜 王滨 李颖 郑兴
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2021.06.03
技术公布日：2022/3/15