海上风机单桩支撑结构灌浆连接性能分析

填充高强灌浆材料的连接段广泛应用在海上风电场单桩支撑结构上,但是该类结构往往会发生一些无法预测的灾变行为,如过渡段钢管与灌浆材料之间垂向滑移甚至水平张开。引起该现象的主要原因是灌浆连接段的设计几何尺寸以及材料强度并不符合当前海洋工程规范的适用范围,对灌浆连接段的力学行为理解不充分。文章采用有限元软件ANSYS分析了无剪力键单桩结构灌浆连接段组合结构的相互作用行为,灌浆材料与钢管之间的作用采用非线性接触模型,采用弹塑性和断裂力学模型模拟灌浆材料的非线性行为,最终给出合适的高强灌浆材料连接模拟方法,并分析其性能及失效机制。     

单桩海上风机灌浆连接的抗震性能研究

在地震作用下,灌浆连接段的稳定性直接关系到风机结构的安全。为了探讨灌浆连接的抗震性能,文章以5 MW单桩风机为研究对象,采用OpenSees和ANSYS软件分别建立风机结构及灌浆连接有限元模型;以最不利的地震动为输入,同时考虑风和波浪耦合作用分析灌浆连接的受力及反应。结果表明,地震动使风机灌浆连接处产生较大荷载作用,容易使灌浆层出现高拉应力,导致灌浆材料拉裂,致使灌浆连接失效;地震动强度较小时,风和波浪荷载对灌浆连接受力影响较大,随着地震动强度增大,风和波浪的影响逐渐减弱。风机灌浆连接的抗震设计,应重点分析灌浆层的震动破坏,并充分考虑风和波浪的荷载效应。     

海上风电机组基础灌浆技术应用与发展

海上风电灌浆是影响海上风电发展的一项重要技术,由于风机设备的长期动力载荷作用,使得海上风电的灌浆无论是灌浆材料、连接段类型、受力机理等多方面都与常规海洋工程有所不同。海上风电机组基础灌浆具有高终强、高早强、抗疲劳、抗离析等优越性能,本文简述了海上风电场对灌浆材料的要求,详细介绍了单桩基础与导管架基础这两类典型的灌浆连接段类型及其各自的工程应用和发展,最后简述了灌浆病害的监测与修复,并对海上风电灌浆技术进行展望与总结。     

浅析海上风电灌浆连接段力学研究发展及趋势

目的  海上风电机组基础与上部结构连接通常采用灌浆连接方式,保证灌浆连接段的安全性至关重要,灌浆连接段的研究一直是重点和难点。 方法  对过往海上风电灌浆连接段的相关力学研究进行综述,介绍了海上风电灌浆材料的基本力学性能,总结了灌浆连接段的受力机理和影响承载力的因素,并对现有规范设计和未来研究方向进行阐述。 结果  灌浆连接段对灌浆材料的使用要求严苛,需要使用高强灌浆料。在轴压作用下,灌浆连接段通常表现为斜压短柱的延性破坏模式,承载力主要受到灌浆连接段径向刚度、剪力键的高距比和形状、灌浆连接段长径比以及灌浆材料强度的影响。相关设计规范对极限承载力的设计均有明确的设计方法,但在疲劳设计方面研究较少,存在不完善的情况。 结论  因此,尚需进一步研究灌浆连接段浸没在水中的疲劳性能。同时,未来在试验研究上需要采用足尺或小缩尺的试件,在数值研究上需要采用精细化的数值模型进行分析。     

某海上风电场风电机组基础的施工设备配备方案研究

风电机组基础施工时的施工设备配备是海上风电场建设中的重要内容。在海上风电场风电机组基础的实际施工过程中,必须根据风电机组基础的形式、尺寸、重量等多方面因素,配置合理的施工设备,以保证风电机组基础的顺利施工。以广东省某海上风电场项目为例,分析了该项目中单桩基础施工及导管架基础施工所需配置的施工设备,可为后续海上风电场风电机组基础的施工设备配备提供参考。     

海上大直径单桩基础沉桩施工关键技术研究

[目的]随着我国海上风电开发的迅速发展,近海风电场常采用无过渡段大直径钢管桩结构作为风机基础,该基础形式的应用避免了有过渡段单桩的不利因素,但主要难点在于施工装备要求高、单桩垂直度控制难度大.[方法]文章以采用了大直径单桩基础的广东某海上风电工程项目为例,重点阐述了海上风电大直径无过渡段风机单桩基础沉桩的施工方法和要点...     

海上风机单桩基础桩形影响因素分析

  [目的]  随着大直径单桩基础建造与施工能力的日益进步,单桩基础型式的应用正向更大水深发展,需要研究深水海域单桩基础不同桩形的优缺点,为同类工程提供参考。  [方法]  按高中低三种锥段位置,对广东阳江某海上风电场的单桩基础机位参数进行分组统计,分析其中的桩形选用规律。  [结果]  分析表明:高锥段大桩径设计会导致风机疲劳荷载偏高,机位浅层土中砂土和黏土的比例及具体力学指标决定了最佳桩形的锥段位置。  [结论]  通过对比研究:发现降低锥段是降低大桩径机位疲劳荷载的最佳方法,砂土含量高且内摩擦角较大的机位可通过提高锥段减小桩径,而黏土含量高地质偏软的机位则适用较低锥段的桩形。提出用单桩最优解的泥面刚度矩阵行列式大小来衡量机位的地基刚度水平,并分析了地基刚度水平与基础钢料量的关系。     

海上风电大直径单桩自沉深度分析

  [目的]  大直径单桩是海上风电最常用的基础形式之一,为了能够更加准确、快捷地预测海上大直径单桩的自沉深度,提前预警可能存在的施工安装风险,分别采用了基于设计参数的方法和基于CPT原位测试的方法进行分析计算并根据现场实际施工数据进行初步反分析。  [方法]  主要分析了基于桩基承载原理结合设计参数的计算方法、DNV推荐工法中的CPT经验公式以及形式更加简单的直接CPT方法。并讨论了计算结果与实际深度之间的关系,分析了计算结果与实际深度差异的原因。  [结果]  分析结果表明:基于设计参数的方法其理论架构更加清晰,但分析结果受参数取值的人为因素影响较大,而基于CPT方法其数据更加客观,但部分关键参数的取值仍然依靠现场经验。  [结论]  因此没有一种方法可以在任何条件下都能够准确预测单桩基础的自沉量,因为地层的水平变化、单桩下沉速度、施工步骤等都会对单桩自沉有影响。为了能够准确评估单桩自沉,保证顺利施工,实际项目中需采用多个方法综合对比,最终确定适合项目的施工方案。     

海上风电大直径单桩自沉与溜桩分析

目的 为了能够更加准确、快捷地预测海上大直径单桩的自沉深度,降低施工风险,分别采用了基于设计参数的方法和基于CPT原位测试的方法进行分析计算并根据现场实际施工数据进行初步分析。 方法 通过API推荐的桩基承载原理,利用现场沉桩数据,结合误差分析,将理论计算结果与实际沉桩数据进行比较,修正设计输入参数。 结果 分析结果表明：计算粘土的自沉与溜桩分析过程中,折减强度系数$ {S}_{\mathrm{r}} $的不同,对沉桩预测差异很大;同时,自沉过程与溜桩过程折减强度系数$ {S}_{\mathrm{r}} $的选取不同。 结论 通过对比分析,得到了广东沿海海域粘土强度折减系数$ {S}_{\mathrm{r}} $取值范围,可以为后面海上沉桩作业提供设计参考,此外,研究发现利用CPT数据能够更好地预测自沉和溜桩现象。     

300 MW海上风电机基础结构垂直度监测方法

垂直度监测是海上风电单桩基础结构施工的一项重要内容,施工企业在垂直度监测中普遍通过停工并使用全站仪进行监测,这极大地影响了施工效率。文章依托国华东台300 MW海上风电项目,采用液压冲击锤间接测量法监测桩体的垂直度,与采用全站仪垂直度测量的监测结果相比,采用液压冲击锤间接测量法监测信息效率高、精度符合要求。     

以设计为龙头的海上风电工程总承包项目管理研究

[目的]为应对平价上网阶段下海上风电行业发展的巨大挑战,推动海上风电产业可持续健康发展,[方法]基于我国多个以设计为龙头的总承包模式建设的海上风电项目,分析工程总承包模式在电力工程中的应用,提出海上风电工程总承包管理当前特有的挑战与对策,从宏观上总结平价上网阶段下以设计为龙头的海上风电工程总承包管理的主要优势.[结果]...     

海上风电导管架群桩施工技术的研究应用

  [目的]  由于目前我国海上风电工程尚未推广应用导管架群桩结构形式基础,还没有导管架群桩基础施工的成熟技术,为了填补该项施工技术空白,也为了解决国内首例导管架四桩型式基础在珠海桂山风电项目的桩基定位控制难题和倾斜度控制难题,特对该项工艺技术进行了探索研究。  [方法]  针对珠海桂山海上风电项目的特殊水文、地质和风浪等海况进行了分析,反复推敲国际案例,研究定位测量技术,邀请行业专家论证,最终设计出了一套导管架四桩基础空间位置精确定位、倾斜度精确控制、水下多点对接安装的关键成套技术,并设计了一套桩基施工工装用以辅助群桩施工。  [结果]  该套技术方案功能包括双层导向架着床精确定位调平、下层导向架插桩限位、双层液压千斤顶联动调整钢桩倾斜度和RTK GPS搭配全站仪测控系统实时追踪指引导管架与水下桩基多点对接安装,已成功地应用于广东珠海桂山海上风电示范项目,优化了设计工序,高效率、高质量、高精度地完成了全部导管架四桩基础的施工,为整个风电场项目的快速推进争取了更多的宝贵时间,为项目后续风机安装、海缆敷设和并网发电等工作的快速展开做好了准备。  [结论]  该套技术实现了海上风电导管架群桩型式基础在国内由理论研究转换为工程实践的重大突破,解决了导管架群桩型式基础在海上风电工程的精确成桩技术难题,为后续海上风电场导管架群桩基础技术的推广应用作了技术储备和经验推广。     

海上风电大数据发展研究

  [目的]  海上风电已成为全球可再生能源发展的研究热点,虽然前期取得了显著成绩,但勘测设计、建设管理、运行维护、技术创新、产业融资等方面还不太成熟,技术创新是解决以上问题主要途径。其中,大数据技术已经成为提升海上风电的可靠性和电力质量,降低运维成本的至关重要的一环。  [方法]  基于大数据技术探讨了海上风电大数据的价值与意义。  [结果]  以广东省海上风电大数据中心建设为例,提出了海上风电大数据的总体框架和主要任务。  [结论]  海上风电大数据发展对充分发掘广东省海域风能资源,推动广东省海上风电产业发展,促进能源结构优化转型和节能减排提供了有力支撑。     

基于风险管理的海上风电进度管理方法研究

[目的]为了优化海上风电项目EPC总承包建设过程中的进度控制,以有限的管理资源紧抓项目进度控制重点,提出了一种基于风险管理的海上风电进度控制方法.[方法]通过项目风险管理,分析识别可能对项目进度造成重大延误的进度风险,并采取相应的风险应对措施,最大限度避免或减少工期延误,并以两个海上风电项目为例,验证了该方法的可行性....     

广东海上风电岩土勘察船只平台技术研究

[目的]随着国家能源结构的加速演变,海上风电将进入快速稳定开发期.目前,国内多个省份近岸海上风电开发已接近完成,海上风电逐步向近海深水区开发并将大规模发展.近海深水区海上风电对海洋岩土勘察技术的要求更高,海洋岩土勘察船只和设备要求趋于专业化.国内大型专业海洋岩土勘察平台数量有限,其主要服务于国家海洋资源勘探和科考工作,...     

海上风力发电复合筒型基础拖航稳性研究

  目的  海上风力发电复合筒型基础作为一步式运输安装技术的基础,已经广泛用于海上风电的发展。文章主要研究内容为保证复合筒型基础在施工过程中的稳定性。  方法  通过一步式运输安装船运输现场实验,对江苏响水25#风电整机施工过程中塔筒、叶片吊装以及拖航过程进行实时监测。  结果  结果显示,塔筒、叶片吊装过程中复合筒型基础倾角较小;拖航过程中船筒间相互作用力、横纵摇角以及筒内液封高度均满足要求。  结论  表明塔筒、叶片吊装过程中,复合筒型基础具有良好的稳定性;拖航过程中,运输船与复合筒型基础紧密贴合,能保证运输过程中整体结构的稳定;并且复合筒型基础在拖航过程中能够提供稳定的浮力。     

海上风力机锥体结构抗振分析

为降低海冰与海上风力机撞击作用下的结构非线性动力响应,提出锥体结构防振模型并将其安置于风力机与海平面交界处。通过开发海冰载荷计算模块并与风力机多体动力学气动-水动-伺服-弹性仿真软件FAST结合,建立风-冰-结构多物理场耦合下的海上风力机动力学仿真模型。基于Croasdale与Karna方法计算海冰与结构碰撞,对比5组不同锥角下的结构动力学响应,研究锥体结构对海冰碰撞的减振降载效果。结果表明:未安装锥体结构时,海冰载荷、塔顶位移与塔顶加速度的幅值较大,且频率易与风力机发生共振;安装锥体结构后,随着锥角由70°减至40°,动态响应减弱,幅值分别减小79%、71. 8%与30. 8%,且频率均远离风力机固有频率,避免发生共振;塔基剪切力的最大值与标准差也因安装锥体而减小,其中最大值减小26. 9%,标准差减小67. 8%,降低风力机所受的疲劳载荷。     

海上风电场输电方式研究

  [目的]  随着海上风电场规模的扩大,新型输电技术广泛应用于海上风电场的电能传输,海上风电正面临着不同于陆地电网成熟模式的新挑战,需要进一步明确不同输电方式的技术特点与发展前景。  [方法]  概述了海上风电场四种输电方式即高压交流海底电缆、柔性直流输电技术、高压气体绝缘管道母线(GIL)和混合直流输电方式的技术特点和发展前景,并对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算,对不同输电距离不同输送容量下的输电方式做出经济性比较。  [结果]  研究表明:我国现行海上风电输电方式中高压交流和柔性直流输电技术较为成熟,输电方式的选取受输电距离的影响,以输电距离约52 km为临界点。输电距离低于52 km时,交流输电具有经济优势;输电距离等于52 km时,柔性直流输电与交流输电两种方式成本相等;输电距离超过52 km后,直流输电方式的经济成本将低于交流输电方式,输电容量大小对输电方式的选择不会有太大影响。  [结论]  在不同输送容量下,近海风电输送方式仍然建议采用交流输电,远海风电输送方式建议采用柔性直流输电。     

广东海上风电产业发展路径与对策研究

  目的  海上风电被许多国家视为新能源发展的主要方向之一。广东是能源消费大省,发展海上风电是能源结构优化调整的主要方向和应对气候变化的重要措施,也是充分发挥海洋优势、培育新经济增长点的重要抓手之一。  方法  在梳理广东海上风电产业发展基本情况和存在问题的基础上,结合理论实际对海上风电主导产业和重点培育产业作选择。  结果  提出广东海上风电产业发展的布局和定位,提出以技术创新引领产业发展、以补链强链提升产业整体竞争力的发展路径。  结论  最后提出推进广东海上风电产业发展的相关政策建议和总体研究结论。     

海上风电机组智能故障预警系统研究

  [目的]  随着海上风电机组装机容量的飞速发展,业主对海上风电机组的安全运行越来越重视,对风机设备可靠性的要求越来越高。传统的设备故障事后处理模式不仅不能保证发电设备运行的可靠性,而且海上风电运行维护的可达性差,被动的故障后维修无形中增加了巨大的电量损失,已完全不能满足海上风电的要求。设备故障早期智能预警系统可以提前预知设备存在的问题,把设备隐患消除在萌芽状态之内,真正做到“防患于未然”。  [方法]  通过对海上风电机组关键部件的数据采集,结合历史数据提取故障特征,利用神经网络等大数据算法,实现发电机温度异常、发电机轴承异常、齿轮箱散热异常、齿形带断裂警告等设备故障的提前预判。  [结果]  根据对设备早期故障的提前预判,可以综合考虑海上风电的气象、台风、海况、海事等维护特点,有计划地执行积极的预防性维护策略,能够有效地避免大部件故障的发生或风机整机失效情况的发生。  [结论]  研究成果可提高海上风电机组的可靠性和风电场整体发电效益。