[发明专利]一种海上风电筒形基础、格构式抗冰装置及风力发电机组

说明书

本发明公开一种海上风电筒形基础、格构式抗冰装置及风力发电机组，属于海上风电塔架抗冰技术领域，格构式抗冰装置包括横板和纵板，多个纵板沿周向均匀设置在横板上，相邻两个纵板之间设置加筋板，纵板和加筋板关于横板上下对称布置；可以更有效地把浮冰的冲击力分解成与壳板垂直的支撑力，使浮冰的破坏模式由抗压破坏变成抗弯破坏；布置灵活，纵板上的减重孔可以减少波浪载荷，可以按照计算分析抗冰锥所需的纵板数量和抗冰锥几何尺寸；抗冰装置沿主体结构外围布置，达到最佳效果；抗冰装置结构形式简单，重量轻，制造成本低。

技术领域

本发明属于海上风电装备抗冰技术领域，具体涉及一种海上风电筒形基础、格构式抗冰装置及风力发电机组。

背景技术

随着能源转型的要求，风电由于其技术成熟度以及较低的度电成本，已经成为绿色能源中发展最快的能源之一。而海上风电由于靠近电力消纳中心，不需要占用陆地面积，因此在最近几年的发展更受到政府和开发商的支持。

在海上风电场的建设中，在辽宁、河北、天津等沿海省份的海域中，由于气候的原因需要考虑基础结构遭受海冰的撞击作用。由于海冰的撞击力较大且冰载的作用模式多样，可能会导致海上风里发电机组的支撑结构的极限和疲劳受到较大的影响。因此，在有海冰的海域中设计风机基础时，需要设计成海冰先于结构遭到破坏。当前重冰区海域的大型钢结构建筑物抗冰装置的设计方法是在基础筒柱上的潮差段安装抗冰锥，当浮冰作用于椎体斜面时，浮冰的破坏模式由挤压破坏转变为弯曲破坏，因此抗冰锥有助于减小浮冰的撞击荷载。

然而，当前的抗冰锥设计极大增大了水线面，在没有浮冰时会增大波浪作用的极限载荷和疲劳载荷，从而造成基础筒柱的工程量更大以抵御波浪的载荷；并且，现有的抗冰锥设计斜面曲率不变，并没有最高效地减小浮冰的冲击力，不能保证不同厚度的浮冰都的破坏模式都为弯曲破坏。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种格构式抗冰装置，既可以通过抗冰锥壳板曲率的改变减小浮冰的冲击力，使得浮冰更容易发生弯曲破坏，最终起到降低冰载荷的作用；又可以通过纵板开孔以减少水线面达到非冰冻期减小波浪载荷的作用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种格构式抗冰装置，包括横板和纵板，多个纵板沿周向均匀设置在横板上，相邻两个纵板之间设置加筋板，纵板和加筋板关于横板上下对称布置。

纵板外侧的轮廓线以超椭圆曲线进行描述，满足下列公式：(x/a)^m+(y/b)ⁿ＝1，m＝n，均满足在[1.0,2.5]，x、y分别代表超椭圆所述轮廓线上的任意一点在局部坐标系长轴和短轴上的坐标值。

加筋板的外形为平板或弧形板。

加筋板设置在靠近横板外缘的位置。

横板、纵板以及加筋板上设防腐层。

纵板的数量为8·N个，N＝1,2,3,4。

纵板上开设减重孔。

加筋板靠近横板的边与横板固定连接，加筋板的两个侧边固定连接纵板。

一种海上风机基础，采用筒形基础，筒形基础的下部设置本发明所述抗冰装置，筒形基础与抗冰装置通过焊接或螺栓连接。

一种海上风力发电机组，风机机组设置在塔架的顶部，塔架的下方采用筒形基础，筒形基础的外侧设置抗冰装置，抗冰装置采用本发明所述格构式抗冰装置。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：