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。     

海上风机基础结构的研究现状与发展前景

为在海上风机基础设计中选择合理的基础结构形式,分析不同类型海上风机基础结构的形式,总结其特征、海域适应情况和优缺点,并分析其主要技术难点和存在的问题。通过对各类风机基础结构进行归类和研究,分析不同风机基础结构面临的风险和存在的问题。在此基础上,讨论风机基础结构的研究热点,分析其未来发展方向,总结其存在的关键技术问题,为海上风机基础的形式选择和结构设计提供参考。     

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。     

Truss Spar结构浮式风机基础总体强度分析

海上浮式风机基础目前有半潜式,重力式,导管架式,Spar式很多种。目前国内对于桁架式浮式风机基础的结构分析比较少。本文采用Truss spar型海上浮式风机基础,基于三维势流理论和直接计算法,对其在深海环境中进行结构强度分析。分析表明,结构在垂荡板和桁架结构连接处容易发生较大应力集中,易产生破坏,在后续的设计修改中可对这一部位进行重点研究。     

Truss Spar结构浮式风机基础总体强度分析

海上浮式风机基础目前有半潜式,重力式,导管架式,Spar式很多种。目前国内对于桁架式浮式风机基础的结构分析比较少。本文采用Truss spar型海上浮式风机基础,基于三维势流理论和直接计算法,对其在深海环境中进行结构强度分析。分析表明,结构在垂荡板和桁架结构连接处容易发生较大应力集中,易产生破坏,在后续的设计修改中可对这一部位进行重点研究。     

海上风电大直径单桩基础倾斜改进分析

根据我国南部海域极端海洋环境条件下的海上风电大直径单桩基础设计现状及单桩基础施工工艺，以单桩基础产生倾斜为研究对象，文章研究了规范对基础倾斜的规定，分析了基础倾斜对风机安全运行的重要性，提出了基础倾斜问题的处理方案建议，然后采用有限元方法对基础加固方案进行了分析。分析结果表明，经过处理的风机基础结构安全性可得到进一步提高。     

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。     

海上风力发电浮式基础的研究进展及关键技术问题

水深大于50m的海域,风速稳定、风切变小,具有风力发电的独特优势,该海域风力发电装备需要采用浮式基础,因此研究适用于海上风力发电的浮式基础结构,对海上风力发电的产业化具有重要的意义。近年来国外开展了各种新颖浮式基础结构基础形式和工作原理的研究,针对浮式基础承受的风机运转载荷和海洋环境载荷的特点,系统分析海上风机浮式基础涉及到的关键技术问题和风险因素,对风机浮式基础设计具有参考价值。     

塔柱和风机位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响研究

研究塔柱和风机布置位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响。以OC4-deepCwind浮式风机参数为例,将塔柱和风机分别布置在半潜式浮式基础的中心和其三角形浮筒上,建立浮式风机系统动力学模型,计算不同工况下系统的动力响应。结果表明,塔柱和风机由基础中心调到其浮筒上后,浮式基础运动、机舱加速度、叶片气动力及系缆力的平均值变化不大,标准差有显著的增加;特别在极限工况,机舱X向加速度、叶片气动力的标准差增加近1倍,首摇超过5°,1号缆受力的标准差增加约30%。实际设计中,综合考虑浮式风机系统动力性能、安装和运输过程的便利性及结构强度等设计塔柱和风机位置。     

半潜浮式风机的动力响应分析

OC4半潜浮式风机综合性能较好，但其浮式基础结构质量和结构复杂性使其建造成本高昂，而WindFloat半潜浮式风机浮式基础具有结构简单、建造成本低和减摇效果好等优点，但是适应水深较小且只适合特定海域。结合OC4和WindFloat半潜浮式风机浮式基础的结构特点，针对200 m水深环境设计OC4-WindFloat半潜浮式风机基础。基于叶素理论、莫里森公式和势流理论，通过有限元软件对OC4-WindFloat半潜浮式风机的固有周期及风浪联合作用下的动态响应进行耦合分析，并与OC4半潜浮式风机结果进行对比研究。结果显示，OC4-WindFloat半潜浮式风机固有周期及动态响应均满足相关规定，且具有比OC4更低的建造成本，相比WindFloat可适用更深的海域。研究结果对于浮式基础型式研究有一定的指导意义。     

自航自升式风电安装船总体设计研究

自航自升式风电安装船是一艘具备8MW及以下海上风机基础的打桩施工、塔筒吊装和风机安装能力,航区满足国际调遣的动力定位特种工程船舶。本文回顾了风电安装船的发展历程,说明了自航自升式风电安装船的基本概况,论证了作业水深、起重能力、可变载荷和定位方式等船型参数。重点研究了阻力试验结果,自航平台船员舱室问题,桩靴轻量化设计,谐波治理和连续式升降系统选型等设计要点,为同类船型开发提供参考。     

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。     

海上风机结构周围冲刷数学模型研究

基于开源程序OpenFOAM和动网格技术,利用切应力平衡法建立水流作用下的海上风电基础局部冲刷数学模型。通过模拟结果与实验数据的对比发现,所建立的冲刷数学模型能够合理反映圆柱型单桩基础周围的水流结构,冲刷深度与实验结果吻合较好。     

海上风电机组运输、安装和维护船方案

根据东海大桥风电机场需要设计一艘海上风电机组运输、安装和维护船方案,介绍该方案的主要要素、总布置、运输和起重能力、桩腿和升降系统,在配备液压打桩锤时,本船还可以用于安装海上风电场的基础,供开发和设计此类船舶参考。     

海上风机导管架基础钢管桩稳桩平台结构强度分析

海上风机导管架基础钢管桩沉桩施工通常需要专门的稳桩平台辅助进行。结合作业工艺要求、海洋环境条件和相关规范,对钢管桩稳桩平台进行结构设计。采用SESAM软件和ANSYS Workbench软件分别对稳桩平台整体结构强度和吊耳局部结构强度进行计算分析,并根据规范对计算结果进行评估。结果表明,稳桩平台整体结构强度和吊耳局部结构强度均满足规范要求。该计算分析方法同样适用于海上升压站导管架基础、海上单桩基础稳桩平台或其他类似导管架结构的强度评估。     

海上风电单桩稳桩平台的结构设计与安全性评估

根据海上风机基础的打桩作业要求,设计一种单桩稳桩平台,并利用ANSYS APDL软件对单桩稳桩平台在打桩作业工况、遭遇台风工况等极端典型工况的结构强度、整体稳定性和单桩稳定性进行校核。结果表明,设计的稳桩平台可满足海上复杂环境下单桩基础的定位、导向和沉桩等技术要求,为海上风电单桩稳桩平台的结构设计和安全性评估提供参考。     

双馈风力发电系统最大风能捕获控制研究

针对应用于风力发电系统的双馈异步发电机,构建了同步旋转坐标系下的数学模型.结合风力机 输出功率与转速关系,采用速度负反馈控制代替有功功率负反馈控制,简化了调节器参数的工程设计过程.将有功和无功控制上的耦合项通过前馈补偿实现了基于定子磁链定向的功率解耦控制.利用双馈异步电机运行可逆性,通过双馈发电机运行状态的转换实现了风速跟踪控制过程中最大风能捕获的快速跟随性能.基于仿真软件构建仿真模型仿真进行了双馈风力发电机组最大风能捕获控制和功率解耦控制的仿真验证,仿真结果表明了所设计控制策略和参数的正确性与有效性.