一种高稳性海上漂浮式风机基础

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别涉及一种高稳性海上漂浮式风机基础。

背景技术

目前，海上风力发电机按照基础结构为划分依据，主要分为单柱式基础、张力腿基础、驳船式机组和半潜式基础。其中，单柱式、半潜式及驳船式基础结构的浮式风机的样机测试工作已经在世界各地开展。在我国，考虑到建设成本、环境条件和技术成熟度等因素，浮式风机的开发设计多采用稳定性较高、安装便捷的半潜式基础。半潜漂浮式风机存在的问题是，在风荷载的作用下，会产生较大的纵摇角度，从而增加风机的故障率，影响发电效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种通过减小纵摇角度降低风机故障率，从而提高风机发电效率的高稳性海上漂浮式风机基础。

为实现上述目的，本发明的高稳性海上漂浮式风机基础采用的技术方案是：

一种高稳性海上漂浮式风机基础，包括风机安装平台，风机安装平台的边缘设置有若干个伸缩立柱，伸缩立柱包括与风机安装平台固接的浮筒，浮筒通过往复机构连接有压载舱，风机安装平台设置有用于操控往复机构的控制系统，控制系统连接有状态感应器，状态感应器用于获取风机安装平台的六自由度运动数据。

优选的，所述浮筒之间设置有压水板，压水板、浮筒以及风机安装平台构成了框架结构。

优选的，所述浮筒包括与风机安装平台固接的顶板，顶板底部设置有与压水板固接的环形空心体。

优选的，所述环形空心体的内侧壁开设有若干个导向竖槽，压载舱的外侧壁设置有与导向竖槽配合的导向凸台。

优选的，所述压载舱开设有进水孔，顶板开设有与进水孔连通的透气孔。

优选的，所述往复机构为受控制系统控制的油缸。

优选的，所述控制系统包括安装于风机安装平台内部的控制器，控制器与状态感应器相连，控制器控制与各油缸连接的油路。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、状态感应器实时获取风机安装平台的六自由度运动数据，并将获得的运动数据传输至控制系统，控制系统根据运动数据对各个伸缩立柱发送指令，实时调整伸缩立柱的高度，以保证风机安装平台的平稳性，从而减小风机的纵摇角度，降低风机故障率，提高风机发电效率。

2、压水板、浮筒以及风机安装平台构成了框架结构，强度高，使用寿命长，压水板还可以降低框架结构的重心，进一步提高风机安装平台的稳性。

3、当压载舱向下运动时，海水经进水孔漫向压载舱的顶部，压载舱顶部的空气受压经透气孔排出，从而始终保持框架结构的排水量不变，即始终保持框架结构的浮力不变，以避免框架结构的重心上浮。

附图说明

图1是本发明的高稳性海上漂浮式风机基础的结构示意图；

图2是本发明的高稳性海上漂浮式风机基础的俯视图；

图3是伸缩立柱的剖视图；

图4是浮筒的结构示意图；

图5是压载舱的结构示意图。

其中，1风机安装平台，2伸缩立柱，21浮筒，211顶板，212环形空心体，213导向竖槽，214透气孔，22往复机构，23压载舱，231导向凸台，232进水孔，3压水板，4控制系统，41控制器，42油路，5状态感应器，6分机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1-5所示，一种高稳性海上漂浮式风机基础，包括风机安装平台1，风机安装平台的边缘安装三个伸缩立柱2，三个伸缩立柱呈正三角形布置，伸缩立柱包括浮筒21，浮筒通过往复机构22连接压载舱23，浮筒之间布置压水板3，压水板、浮筒以及风机安装平台构成了框架结构，框架结构强度高，使用寿命长，压水板采用内置混凝土的形式作为固定压载可降低框架结构的重心，进一步提高风机安装平台的稳性，浮筒包括与风机安装平台固接的顶板211，顶板底部设置有与压水板固接的环形空心体212，环形空心体的内侧壁开设三个导向竖槽213，压载舱的外侧壁一体成型与导向竖槽配合的导向凸台231，压载舱开设进水孔232，顶板开设与进水孔连通的透气孔214，当压载舱向下运动时，海水经进水孔漫向压载舱的顶部，压载舱顶部的空气受压经透气孔排出，从而始终保持框架结构的排水量，即始终保持框架结构的浮力不变，以避免框架结构的重心上浮，往复机构为油缸，为了保证受力平衡，每个浮筒与压载舱之间安装三个呈圆周均匀分布的油缸，油缸的缸体固接于顶板的底面，油缸的伸缩端与压载舱固接，油缸连接控制系统4，控制系统包括安装于风机安装平台内部的控制器41，控制器控制与各油缸连接的油路42，控制器连接状态感应器5，状态感应器也安装于风机安装平台内部，状态感应器用于获取风机安装平台的六自由度运动数据。

本发明的具体工作过程与原理：

拖拽工况：在拖拽到安装场地的过程中，状态感应器实时获得风机安装平台的六自由度运动数据，并将获取的运动数据传输至控制器，控制器通过油路控制油缸，对应的油缸驱动对应的压载舱上下运动，实时调整三个伸缩立柱的高度，保持框架结构的平衡。

发电工况：风机6正常运转时，状态感应器实时获得风机安装平台的六自由度运动数据，并将获取的运动数据传输至控制器，控制器通过油路控制油缸，对应的油缸驱动对应的压载舱上下运动，实时调整三个伸缩立柱的高度，保持框架结构的平衡，达到降低重心、减小风机安装平台振幅、降低风机安装平台加速度、提高稳性的作用，以减小风机的纵摇角度，从而降低风机故障率，提高风机发电效率。

极限工况：当风/浪/流达到极限时，风机停止运转，控制器发出指令，将压载舱降至最低位置，并增加压载舱内的水位，将框架结构的重心值降到最低，避免风机倾翻造成重大损失。