[实用新型]一种充气运输水压桩固定式海上风电塔架基础

说明书

技术领域

本实用新型属于风电设备技术领域，涉及一种充气运输水压桩固定式海上风电塔架基础。

背景技术

随着世界能源日趋紧张，风力发电作为一种新能源的来源，受到世界各国的重视。我国海域面积辽阔，蕴含丰富的风能资源，特别是在近海区域发展风电，具有巨大的经济价值。

近海风电不同于内陆风电，其塔架基础的施工难度大，易受天气环境的影响。同时，现有的近海风电存在制造安装周期长、固定困难等问题。目前，常采用的方式是在内陆制造风电塔架及其基础，在港口将风电塔架和基础总装成能浮于海面的单个浮体，将这些浮体拖曳至风电场进行安装。传统风电塔架形式多为桩基础或重力式基础，而这些传统风电塔架基础的海上施工和安装费用较高并且安装工程量大，因此有必要对现有的近海风电塔架基础进行改进。

实用新型内容

为克服传统风电塔架基础的海上施工和安装费用较高并且安装工程量大等问题，本实用新型提出一种充气运输水压桩固定式海上风电塔架基础，使近海风电塔架基础既方便制造，又方便运输和安装，进而减少工程工期和成本。

本实用新型通过下列技术方案实现：一种充气运输水压桩固定式海上风电塔架基础，包括腔体以及设置于腔体内部的多级水压柱，腔体表面设有数个进气阀和进水阀。

所述腔体为扁平的圆柱体，腔体内部所形成的空腔为圆柱体空腔，圆柱体的上底面外部与风电塔架连接。

所述多级水压柱通过桁架结构竖直固定在腔体内部，多级水压柱的上下两端分别穿过腔体两底面上的通孔，通孔与多级水压柱相接处密封。

所述进气阀设置于腔体的上底面，进水阀设置于腔体的下底面。

所述进气阀、进水阀分别与设置于腔体内的自动控制装置电连接，通过自动控制装置对进气阀和进水阀实现开关。该自动控制装置还与遥控器通过信号连接。

所述腔体由厚度3毫米以下的钢板制成。

所述多级水压柱包括上端带端盖的U型缸体以及依次嵌套在U型缸体中的多级空心活塞杆；所述多级空心活塞杆中的最内层空心活塞杆在U型缸体开口方的端部设置为锥形头，该锥形头内部设密封板和安装板，在密封板和安装板之间设置弹簧，密封板与锥形头之间的空腔内设有密封球，该密封球穿过密封板的开孔与弹簧拉紧相连，使密封球在弹簧的拉力作用下紧压在密封板上，所述端盖上设有与多级空心活塞杆内部相连通的进水孔，安装板表面开设数个通孔，锥形头尖部开设喷嘴。

所述安装板以螺杆、螺母固定连接带有挡环的弹簧。

所述多级空心活塞杆各级之间通过挡圈和密封件相互形成连接，密封件达到密封作用，避免水灌入活塞杆中，挡圈在各级空心活塞杆拉伸时形成限位作用，防止各级活塞杆被水压拉导致脱离。

所述端盖为带凸缘的塞盖，塞盖通过螺栓套装于U型缸体中，塞盖上环设凹槽，并在凹槽内加设密封圈与U型缸体形成密封连接。

所述进水孔与外部高压泵通过管道相连。

在港口将腔体与风电塔架进行组装，吊装入海。闭合腔体上的进水阀，运用空压机经进气阀向腔体注入空气，使腔体膨胀成预应力结构，并关闭气阀，腔体的扁平圆柱状结构可以提供浮力，并能保证风电塔架的稳定，此时该组装体为浮体漂浮于海面。采用拖船将组装体拖曳至风电场工地，用管道将进水孔与拖船上的高压泵相连，工作人员通过遥控器传输信号给自动控制装置，使进水阀打开，向腔体内部充水，同时遥控传输信号给自动控制装置打开进气阀排出腔体内的气体；随着腔体内的水量增多，腔体缓慢沉入海底。然后通过管道连接的高压泵向U型缸体压入高压海水，高压海水推动最内层空心活塞杆向下端延伸抽开，同时高压海水流过安装板上的通孔，克服弹簧对密封球的拉力，使密封球与密封板分离，不再紧压密封板的开孔，高压海水流过密封板上的开孔继而通过喷嘴形成高压射流。高压射流可冲开海底的柔软砂石，最内层空心活塞杆依靠前端的锥形头钻入被射流冲击形成的砂石孔洞。最内层空心活塞杆外伸至极限位置后，由挡圈限位，并进一步带动其他各级空心活塞杆逐级钻入射流冲击形成的砂石孔洞，直到各级空心活塞杆达到极限位置，即可停止向U型缸体内压水，由于没有高压海水流入，密封球被弹簧拉回，紧贴密封板形成密封，隔绝外部海水。然后通过管道经进水孔将多级水压柱内部的海水抽出，最后通过管道经进水孔向多级水压柱内部灌注混凝土，混凝土凝固后和多级水压柱形成风电塔架的永久桩基。