圆弧螺纹风电锚栓结构设计与承载性能分析

近年来,海上风电机组向大型化发展,对风机基础和风电锚栓也提出更高要求,传统风机基础大直径规格锚栓通常采用普通米制螺纹,承载时容易出现应力集中、载荷分布不均等问题。设计一种新型圆弧螺纹锚栓,建立锚栓有限元模型,对圆弧螺纹和普通螺纹锚栓的承载性能进行计算。结果表明,圆弧螺纹锚栓可以减小承载最大局部应力,并使锚栓螺纹轴向载荷分布更加均匀,减少应力集中。     

10 MW级半潜漂浮式风机的动力响应

选取新型钢筋混凝土结构OO-Star半潜浮式风机平台展开研究,采用ANSYS/AQWA建立半潜浮式基础的水动力数值模型,研究该平台的水动力性能.同时建立水动力-锚泊系统耦合数值模型,开展10MW级大型海上漂浮式风机在风浪作用下的动力响应研究.结果 表明,OO-Star半潜浮式风机平台水动力性能优异,且在不同风浪荷载环境作用下,运动响应以及锚泊系统的张力响应较为合理,未来必将在大型海上漂浮式风机的开发领域占有一席之地.     

海上风机基础选型

海上风机基础结构是海上风电场的基本组成部分,海上风机基础结构的安全性和可靠性是海上风电场高效稳定运行的基础。海上风机基础的建造和施工在海上风电工程造价中占比接近30%,是海上风电场工程建设中除风电机组设备投资外成本占比最高的环节。根据目前已经建成项目和在建项目风机基础情况统计,重力式、单桩、导管架、水下三桩、水上三桩、高桩承台、单桶/多桶吸力桶、漂浮式等基础形式均有商业化应用,其中单桩和导管架基础形式是经济性相对较优、施工工效最高、应用比重较高的基础形式,本文对各种基础形式的特点和应用情况进行简要介绍。     

牵索锚固式海上风机基础结构设计与分析

海上风电开发中随着水深增加,传统的固定式风机基础的劣势逐步显现,建造成本也显著增加。本文提出了一种适用水深范围广、结构简单、刚度可调的新型牵索锚固式海上风机基础结构。结合海上风电场设计实践和经验,归纳了牵索锚固式海上风机基础的设计重点。以3MW海上风力发电机组为例,分析不同牵索结构设计参数对基础结构的影响,通过计算发现,索缆根数、夹角对结构位移影响显著,而对应力影响微弱,索缆牵拉位置对结构应力位移影响都很显著。分析牵索锚固式风机基础结构在工作荷载和环境荷载耦合作用下的力学性能,计算结果显示,牵索锚固式海上风机基础结构不会发生强度破坏,但位移可能超过使用限制。     

海上风电风机基础结构形式及安装技术

本文结合具体工程实例,介绍了海上风电风机基础结构形式,详细阐述了施工方案和施工作业流程,包括稳桩平台安装、基础桩起吊入稳桩平台、沉桩等内容,并提出了桩内填芯混凝土浇筑措施,以提高海上风电风机基础的安装质量和运行效率,确保海上风电工程整体施工质量,推动海上风电的可持续发展。     

Spar型海上浮式风机系泊系统的动力学分析

以美国某可再生能源所的海上5MW风机为模型,综合风机塔柱的特点,利用Orca Flex建立了一种Spar型海上风机简化模型。通过对风机平台的不同风速工况环境载荷的计算,实现了对该风机系泊系统的水动力学分析,对比并分析了不同工况下风机锚泊系统系泊张力的变化。结合改变锚链上不同导缆孔的位置和布置形式,为海上风机浮式基础系泊系统的设计及优化提供依据。     

船舶行业为海上风电行业服务的机遇和挑战

由于海上新风场的风机容量迅速提升,风机安装船几乎每5年就要彻底更新,目前海上商业风场应用的最大风机单机容量已速增到6 MW。本文简要介绍了海上风场的主要发展阶段和英国一个海上风场的建设实例,以示船舶行业对于海上风电场安装的重要性。     

我国首个海上风电工程开工

我国第一个海上风力发电项目--上海100MW风电示范项目,日前正式开工建设。该项目的风机布置在东海大桥东侧1km以外海域,总装机容量102MW,安装34台单机容量为3MW的SL3000离岸型风力发电机组。三航局宁波分公司承担了该项目的风机基础土建、金属结构安装和风电机组运输、安装等任务,计划将于2009年底完工。     

后市场更换叶片对机组载荷及发电性能的影响

为发掘现役风电场的风电潜能,提升整场的发电量,降低风力发电机全生命周期的每度电成本。选取某风场安装单机容量为2 MW机组作为研究对象,对其进行了后市场叶片增长仿真分析。通过Bladed软件对改造风电机组开展了数值仿真,简要的分析了风机发电量和整机载荷的变化情况,论证了该方案的可行性和工程意义,为陆上及海上固定式风电机组后市场更换叶片方案提供参考。     

新型止水材料在海上风电风机基础工程中的应用

海上风力发电机组内部电气设备对室内环境空气湿度控制要求很高,因此风电机组预先埋入风机基础高桩混凝土承台中的过渡段塔筒与承台结合部位止水措施极其重要。文中介绍在东海大桥近海风电场风机基础中应用的新型止水材料的技术性能、施工操作流程及技术措施、健康与安全防护措施等。实际运行情况表明其能够满足设计使用性能要求。     

海上混合式风机基础动力响应研究

针对海上风机的发展趋势,对一种混合式海上浮式风机基础的动力响应进行了研究。应用SESAM软件和FAST软件分别建立海上风机的下部浮式基础以及上部结构的数值模型,调用Aero Dyn程序包计算结构的空气动力载荷。分析系统的动态响应和基础的运动特性。改变筋腱预张力的大小,研究其对浮式基础运动响应的影响,为海上风机混合式基础的初步设计提供一定的理论依据。     

石墨烯锌粉涂料在船闸钢结构防腐中的应用

针对船闸钢结构防腐重涂修复难、影响船闸检修工期等问题，深入分析船闸钢结构腐蚀的机理和需求，全面了解行业前沿的技术、材料和工艺，详细介绍石墨烯锌粉涂料在船闸钢结构防腐中的应用。通过案例运用、比较分析，从多方面对石墨烯锌粉涂料和传统防腐体系进行对比，得出石墨烯锌粉涂料较环氧富锌涂料性能有较大提高；石墨烯锌粉涂料与热喷锌防腐性能相当，但更加便捷、环保。通过典型防腐方案的全寿命经济效益对比得出，石墨烯锌粉涂料环保性好、实施方便、全生命周期成本低，是一种值得推广的船闸钢结构防腐材料。     

海上风机支撑结构时域疲劳研究

海上风机在实际工作中会受到多种交变载荷的影响,长期处于这种环境下,风机结构物会产生疲劳破坏。基于时域分析及雨流计数法理论,采用5 MW风机为研究模型,设计风机在某工况下,采用理论计算和仿真模拟2种方法对风机支撑结构进行研究,并将结果进行分析比较,得出结构物时域疲劳随风、浪、流的变化规律情况,为海上风机的设计与建造提供参考依据。     

海上风机基础防撞设计初探

从分析风机基础可能遭遇的船舶撞击的风险出发,提出了船舶撞击风机基础的概率计算方法。在此基础上提出通过防护成本和撞击损失的比较分析确定撞击标准的方法。进而提出了海上风机基础防撞设计的基本思路,并就风机基础防撞设计所涉及的船舶撞击力的计算方法和风机基础防撞设施的设计和使用进行了阐述。初步阐明了海上风机基础防撞标准的确定方法和海上风机基础防撞设计的思路,可供海上风机基础设计参考。     

导管架式海上风机基础结构优化设计

目前海上风机基础结构存在明显的设计冗余，导致海上风机建造成本过高。为提高经济效益，需要对导管架式海上风机基础结构进行优化设计。该文首先基于海上实测数据对海上风机所处环境载荷进行模拟，得到其时间历程；其次通过有限元方法对平箱梁四桩导管架式海上风机基础结构进行强度校核，发现结构可进行轻量化处理；最后以结构最大平均应力、最大位移和质量为目标响应，通过试验设计（design of experiments, DOE）方法和粒子群算法组合的优化方法，得到结构尺寸对结构目标响应的贡献度和主效应关系，并确定各结构最优尺寸。对海上风机基础结构进行优化设计，能在保证安全的前提下降低建造成本，可为后续海上风机基础结构设计建造提供参数参考。     

三航局中标三峡新能源昌邑海上风电项目

近日,三航局中标三峡新能源山东昌邑海上风电项目,中标金额约13.59亿元,计划工期20个月。项目位于山东省昌邑市莱州湾附近,总装机规模300 MW。项目计划安装75台4 MW的风电机组及1座220 kV的海上升压站。风机分为2种机型,包括38台无冰锥基础型式风及37台带冰锥基础形式。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

海上风电发展相关船舶探究

随着我国海上风电爆发式增长，海上风电已经出现离岸距离远、风场水域水深，以及风机大型化的特点。海上风电机组及其配套设施的重量和尺寸成倍数增长，海上风电建设和运营过程中需要的使用更加专业和先进的“运输船舶”、“施工船舶”和“运维船舶”。本文从海上风电将开始全面迎来10 MW及以上风机建设需要所涉及到的此三类型船舶特点入手，主要分析海上风电往深、远、海发展，机组大型化趋势下所需要配套船机资源的发展趋势和对海上风电船舶发展情况进行思考。     

基于P-y曲线法的海上风机三桩基础非线性有限元分析

P-y曲线法是API、DNV等规范推荐的一类分析横向受荷桩的桩土相互作用的方法,它考虑了土的分层特征、不同土类及荷载类型等因素,能较好地反映桩土之间的非线性关系。本文结合某海上风电场建设项目的工程实例,根据P-y曲线法确定了海上风机三桩桩基础与桩周土体间的作用关系;以ANSYS有限元软件为平台,建立了海上风机三桩基础的有限元模型,考虑风机运行荷载、风荷载及波浪荷载共同作用的极端工况,对结构的受力情况进行了分析,确定风机在此工况下能安全运行,为该风电场的设计与施工提供了一定的理论依据与技术参考。