海上风电导管架结构受损评估与分析

以我国南海海域某施工船舶与海上风电导管架基础发生碰撞的事故为背景,结合当前海上风电导管架结构受损评估分析方法,采用有限元模拟的方式对受损导管架开展剩余强度分析、疲劳分析等研究,计算得到导管架结构受损前后各杆件、节点的应力情况,以及受损构件在疲劳载荷作用下受压、受拉工况的损伤值。结合相关行业规范,对计算结果进行讨论分析,综合评估导管架的受损情况,为下一步修复方案的制定提供依据。分析结果可为后续研究及实际工程提供参考。     

深水海上风机吸力桶导管架基础承载特性

针对海洋深水环境,设计适应70 m水深的四桶导管架结构形式,并在此基础上设计相同高度和主腿斜度的三桶导管架基础。采用Abaqus有限元软件建立导管架结构-吸力桶-土体整体有限元模型,通过对比分析探究海上风电深水吸力桶导管架基础的承载力特性。研究发现：吸力桶与土体的位移一致性程度可反映基础水平极限承载力大小,四桶导管架基础的综合承载特性优于三桶导管架基础;加载高度对四桶导管架基础的水平承载力特性有重要影响,基础水平承载力随着加载高度增加逐渐减小;加载方向对四桶导管架基础水平承载力影响较小。     

埋弧自动横焊在海上风电导管架吸力桶环缝焊接的应用

针对某海上风电导管架吸力桶管径大、筒壁厚且立式建造导致的焊接工作量较大的问题,采用埋弧自动横焊焊接工艺,通过坡口设计、焊接工艺参数的合理选择,克服了横焊埋弧焊焊接过程中铁水下垂、层间未熔合、焊剂敷洒等操作难点,实现了埋弧横焊在吸力桶环缝的应用。风电导管架吸力桶埋弧自动横焊的焊接工艺试验结果显示,焊缝外观、硬度、力学性能均符合相关标准要求。该工艺的应用表明,吸力桶环缝焊接作业效率得到大幅提升,并且节约了人工成本。     

吸力桩海上吊装作业结构有限元分析

本文对大型结构物吸力桩海上安装作业步骤进行了概述,并对吸力桩吊装工况下进行了结构建模和有限元分析,以确保吸力桩强度满足使用要求,为海上施工提供了安全保障,也为今后类似项目提供了一定的技术指导和经验。     

海上风电支撑结构设计问题探讨

对风电设施的支撑结构的设计问题进行了探讨。对支撑结构的荷载确定,动力分析,疲劳分析,基础形式等问题进行了阐述和分析,提出了风电支撑结构设计时需要注意的问题。     

海上吸力基础式风机结构动力响应研究

由于海上风机受到风浪流荷载的长期作用,因而其动力响应问题成为风机结构设计的关键问题。针对上述情况,以5 MW吸力基础固定式海上风机为研究对象,充分考虑风机基础与土的相互作用等非线性荷载,利用有限元方法建立了综合考虑空气动力、水动力和土壤约束力作用的海上风机整体动力耦合分析模型,在多荷载工况组合下进行了海上风机结构的动力响应分析。研究结果表明,海上风机整体结构位移最大区域在塔筒顶部,应力最大区域在吸力基础与风机塔架的连接处。通过对线性叠加法和Turkstra准则的对比分析验证可以看出,采用Turkstra准则能更准确地获得对风机结构动力响应最不利的荷载组合方式。     

漂浮式海上风电机组全生命周期成本分析

针对国内漂浮式风电全生命周期成本研究尚不足的问题,提出一种评估漂浮式海上风电机组全生命周期成本细分的方法。该方法将漂浮式海上风电机组全生命周期划分为前期调研、设计、制造、安装、运行维护和拆解等6个阶段,涉及每个阶段的阶段成本,并将各阶段成本细分为不同的子成本,得到全生命周期多层次成本构成,并据此分析获得影响全生命周期总成本的关键变量。以某半潜式浮式风机为例,分析其全生命周期每个阶段的成本构成,从而获得最重要的成本,并将其最小化以提高浮式风机经济效应。研究结果表明,控制制造成本和安装成本是提高浮式风机经济性的关键。     

深海大兆瓦级浮式海上风电结构强度分析

对深海大兆瓦级浮式海上风电结构设计分析中的关键问题进行研究。浮式风电支撑结构采用美国国家可再生能源实验室（NREL）的OC3 Spar平台为基准模型。分别选用5 MW、6.7 MW和8 MW风机,采用比例因子设计法提出对应浮式支撑结构设计方案。考虑风荷载与波浪荷载联合作用,进行操作工况和极限工况下浮式支撑结构水动力分析及强度分析,分别得到支撑结构响应幅值算子（Response Amplitude Operator,RAO）和结构关键节点应力响应随风机功率变化规律。提出大兆瓦浮式风电结构应力消减方案,经过验证,改进后结构应力显著降低。     

海上大型电气平台筒型基础结构浮稳性

为探究海上大型电气平台底部新型导管架-筒型基础结构整体湿拖的可行性,借助有限元软件展开浮运过程中吃水深度、波浪高度和波浪周期等因素对基础稳性和动态响应影响规律的研究。结果表明：当筒型基础与导管架结构整体在一定吃水深度下且波浪周期在垂向或纵向固有周期附近时,基础可能产生共振现象;筒型基础自身可为包含导管架结构的整体提供足够的浮稳性;在2 m以下波浪高度和5级以下海况条件下,整体结构可进行远距离湿拖浮运。     

海上桶形基础采油平台结构分析

叙述了胜利石油管理局建成的ＣＢ２０Ｂ海上采油平台桶形基础结构特点,结构设计应解决的主要问题,桶形基础结构形式和尺度,桶形基础结构强度和稳定性分析。     

风浪流作用下考虑筒-土接触的吸力筒导管架响应

以中国南海某海上风电吸力筒导管架基础为分析对象,以50 a重现期极端工况为载荷条件,考虑筒-土接触建立全三维有限元模型,对吸力筒导管架的安装角度和结构强度、地基沉降以及筒基承载力进行分析。结果表明,当基础安装方向与浪流作用方向的相对作用角为120°时,基础所受载荷响应最小。地基承载力和基础强度满足要求。在基础及风机安装过程中最大产生0.431 m土体沉降,应为基础预留足够的沉降量。     

海上风机支撑结构设计分析研究

本文介绍了海上风机支撑结构的一般失效形式和设计分析方法,并以某一单立柱三桩的海上风机支撑结构为例,进行了最终极限强度计算、动力特性分析以及疲劳强度计算,并得到几个有益的结论。     

基于多源数据的海上风机结构响应特征

基于海上风机多源实测数据,包括塔筒及基础结构的动力响应数据、机组运行数据和现场环境数据,分析不同工况下风机结构响应的统计特征,得到环境和工况对结构响应的影响。结果表明：该风机结构的加速度响应以机舱坐标系侧向为主振方向;在风速达到额定风速时,加速度响应强度达到最大,随着风速进一步提高,结构加速度响应强度呈下降趋势;在停机状态、启停机过程和低转速运行工况下,塔筒顶部测点的加速度响应强度大于其他测点,而在变转速运行和额定转速运行工况下,塔筒中部测点的加速度响应强度最大。在进行海上风机结构振动监测时应重点关注风机塔筒顶部和中部的加速度响应特征变化。     

海上风机整体耦合疲劳分析影响参数

利用Python语言开发管节点热点应力集中因子（Stress Concentration Factor,SCF）计算模块、管节点疲劳应力时程计算模块,提出基于整体耦合模型的海上风机疲劳分析方法。以基于NREL 5 MW基础风机与NREL OC4导管架基础结构设计的样本风机为研究对象,开展典型疲劳工况下海上风机整体结构的动力反应分析。基于整体耦合疲劳分析方法,揭示耦合数值仿真模型非稳态初始反应、随机种子以及不同方向风浪作用下环境载荷耦合效应对管节点的疲劳累积损伤的影响,验证了将耦合数值仿真模型应用于海上风机结构疲劳计算的必要性。     

海上风电安装船及关键装备技术

分析海上风电安装特殊的施工条件,揭示海上风电安装施工中面临的主要困难和风险;回溯国内外风电安装船的发展历程,解释海上风电安装对海况、安装任务的适应性需求;重点研究对比国内外安装船核心装备,并分析我国风电安装技术水准与前进方向,为我国海上风电安装技术和装备的发展提供借鉴和建议。     

受水流冲刷影响后的吸力桶基础水平极限承载力

以某海域海上风机吸力桶基础为研究对象,采用Abaqus有限元数值模拟软件,考虑基础在不同土层中由水流冲刷导致其周围土体缺失时吸力桶基础的水平承载力。结果表明,桶内土体的缺失对吸力桶水平承载力的影响不大,随着吸力桶基础外周围土体缺失的扩大,其水平承载力逐渐降低,并影响海上风机的正常使用。