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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

海上风机吊装运输船及其吊装方式的研究概况

介绍了国内外海上风电的发展情况和前景,风电场建设对风机吊装运输船的需求;阐述了海上风机吊装运输船的分类及风机安装方式的发展变化。     

导管架式海上风机基础频域疲劳分析

海上风机基础长期受到环境载荷作用,其管节点、过渡段等薄弱部位易产生疲劳破坏,需进行疲劳强度校核。通过有限元软件建立结构模型,参考DNVGL-RP-C203划分结构有限元网格。由AQWA计算波浪载荷,Bladed计算风机气动载荷,使用APDL命令流快速加载、求解并读取结构应力。采用谱分析方法计算载荷单独作用下的结构应力谱,使用谱叠加原理计算风浪同时作用下的结构应力谱,采用Dirlik解析式计算疲劳寿命,完成疲劳校核,并给出优化建议。     

新型海上风电复合筒型基础波浪荷载研究

对于新型海上复合筒型基础,现行规范中还没有提出计算波浪荷载的方法。文章基于开源程序OpenFOAM建立了波浪与结构物相互作用的三维数值波浪水槽,并针对复合筒型基础在不同波浪条件下的波浪荷载进行了大量模拟。利用模拟结果提出了分层计算方法中波浪力矩作用点的修正公式,修正结果可以较为准确地计算波浪力和力矩。     

海上风机安装船的发展

近年来,随着环保问题的日益突出和能源供应的紧张,风能作为一种清洁的、可再生的新能源越来越受到重视,风力发电逐渐成为新能源技术中最具规模和最成熟的发电方式之一。而海上风机的运输和安装作为风电场建设的一个重要步骤,其各种装备的发展有望成为风能发电产业链上前景较为乐观的市场。     

海上风机吊装船全船结构强度分析

以海上风机吊装作业船为对象,采用MSC.PATRAN软件建立全船结构有限元模型;通过该船的运输、安装等不同作业状况的分析,确定典型计算工况,并进行典型工况下的载荷分析和计算工作;对该船在典型工况下的应力进行计算和分析,得到了全船详细应力分布、变形情况。计算结果可以为海上风机吊装作业船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,对该类型船的设计开发也具有指导意义。     

海上风电基础ANSYS数值模拟

借助ANSYS有限元分析软件,实现了海上风电基础的多途径数值模拟.重点针对桩土相互作用,阐述了采用m法、p-y曲线法及接触单元法构建数值模型进行计算的流程,介绍了常用单元类型及其属性.通过工程算例,对几种桩土分析模拟方式的有限元计算结果进行了比对分析,为海上风电单桩基础的设计、施工提供了理论依据和参考资料.     

Fitness-for-purpose assessment of cracked offshore wind turbine monopile

In this paper, the procedure for flaw acceptability assessment is examined through a case study of a semi-elliptical surface crack in an offshore monopile as it grows till it forms a through thickness crack. Using the procedure prescribed in an industrial standard (BS 7910), the fracture ratio, K_r is shown to increase monotonically with increasing crack depth. The load ratio, L_r, is initially insensitive to the crack depth. However, there is a rapid increase in L_r when the crack depth to thickness ratio exceeds 80%. L_r values obtained from detailed 3D FE limit analysis using elastic-perfectly-plastic material behaviour do not exhibit the asymptotic behaviour predicted by BS 7910 as the flaw transitions from deep crack to through-thickness crack. Furthermore, K_r predicted by BS 7910 is shown to be an over-estimation for the typical dimensions of offshore monopiles. The findings suggest that a structure with a deep flaw may be identified as unacceptable based on BS 7910 when it may still possess a non-trivial amount of structural residual life. This is a concern for monopiles where crack growth as a large flaw forms a significant part of the total life.     

舰船燃机发电模块控制策略研究

本项研究是建立在燃气轮机作为原动机用于全电力推进系统的基础上展开的,燃气轮机作为原动机用于全电力推进系统时,负载是发电机组,采用定转速运行方式。在发电机突然甩负荷的情况发生时,动力涡轮突然空载,如果不采取措施降低动力涡轮转速,燃机必然会超速保护停机。因此对燃油系统进行了改进,并在燃油试验台上进行了性能试验。制定了采用高速数字燃油控制器与高压压气机后加放气阀的控制方案,并对高速数字燃油控制器与突变负荷的控制策略进行了研究,结合燃机数学模型仿真计算进行验证。     

海上风机安装综合基地码头特殊桩型的设计应用

随着码头优良岸线资源的减少,新建码头面临着更多的不利条件,典型不利因素如地质条件、风浪掩护条件等,相对于传统意义上码头基础桩基设计提出了更高的要求,如桩的受力性能、桩的长度等。某工程吊机墩上采用的钢混复合桩,为不同于传统钢管桩、大管桩及PHC桩的新型桩基,性能优异且成本相对较低,可作为将来的候选桩型;工程区域地质条件较差,淤泥层及软弱层较厚,部分桩型长径比大,为保证超长桩安全施工,从桩基吊运、沉桩等角度进行了深入分析。     

近海风机叶片动力特性分析

The topic of offshore wind energy is attracting more and more attention as the energy crisis heightens.The blades are the key components of offshore wind turbines,and their dynamic characteristics directly determine the effectiveness of offshore wind turbines.With different rotating speeds and blade length,the rotating blades generate various centrifugal stiffening effects.To directly analyze the centrifugal stiffening effect of blades,the Rayleigh energy method (REM) was used to derive the natural frequency equation of the blade,including the centrifugal stiffening effect and the axial force calculation formula.The axial force planes and the first to third order natural frequency planes which vary with the rotating speed and length were calculated in three-dimensional coordinates.The centrifugal stiffening coefficient was introduced to quantitatively study the relationship between the centrifugal stiffening degree and the rotating speed,and then the fundamental frequency correction formula was built based on the rotating speed and the blade length.The analysis results show that the calculation results of the fundamental frequency correction formula agree with the theoretical calculation results.The error of calculation results between them is less than 0.5%.     

运动海床对近海风机单桩基础的影响

以东海大桥海上风电场为研究背景,首先基于Biot固结理论求解了不同波况下多层非均质土体的位移、超孔压的分布,讨论了波浪荷载对海床运动的影响。而后基于土体位移计算结果,应用支座位移加载法与p-y曲线法相结合的方法,求解了运动海床作用下近海风机单桩基础的内力和变形,并将其结果与不考虑运动海床作用的结果进行了对比。对比结果显示:运动海床对桩身的变形影响显著,设计中有必要进行运动海床作用下的变形校核。