海上风电基础防腐构造及调控方法

本技术涉及海洋工程防腐，尤其涉及海上风电基础防腐构造及调控方法。

背景技术：

1、海上风电基础的钢结构长期服役于盐雾、高湿度及干湿交替的海洋环境中。其中，位于平均潮位以上并频繁受到波浪飞溅和风携盐雾影响的浪溅区，是海上风电基础腐蚀防护的重点区域。工程上通常在钢结构外侧覆设防腐层，并根据浪溅区、潮差区和全浸区的不同服役环境采用相应的防腐体系。

2、为降低海洋环境对防腐层服役状态的影响，现有工程还可在海上风电基础外侧设置挡浪板、阻盐板或导流罩等遮挡防护结构，并通过腐蚀监测装置获取钢结构或防腐层的状态信息，以辅助开展运维和检修工作。

3、但是，在海况变化及长期运行过程中，现有遮挡防护结构的实际防护状态可能与被防护区域的腐蚀状况不相适应。部分工况下，被防护区域仍可能出现湿气或盐分聚集；在另一些工况下，对盐雾和飞溅水体的隔离效果可能不足，从而造成防腐效果波动。与此同时，现有防护措施对被防护区域状态变化的响应及时性和适应性仍有提升空间。

4、此外，不同海域、不同季节及不同服役阶段的腐蚀状况存在差异，既有控制参数的适用效果可能随使用条件发生变化，长期运行中可能出现调控结果偏离预期、防护效果不稳定等情况，增加后续运维判断和调整的难度。

5、因此，如何提高海上风电基础浪溅区防腐措施对复杂海况及长期服役状态变化的适应能力，使其保持较为稳定的防护效果，降低防护状态与实际防护需求不匹配的风险，并避免因不区分致蚀成因而使遮挡量的调节方向与实际防护需要相反，成为本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了海上风电基础防腐构造及调控方法，旨在提高海上风电基础浪溅区防腐措施对复杂海况及长期服役状态变化的适应能力，使其保持较为稳定的防护效果，降低防护状态与实际防护需求不匹配的风险，并避免因不区分致蚀成因而使遮挡量的调节方向与实际防护需要相反。

2、第一方面，本技术提供了一种海上风电基础防腐构造，应用于海上风电基础钢结构，包括防腐层、导流件、遮挡件、驱动单元、腐蚀感知组件与调控组件；

3、所述防腐层覆设于所述钢结构的外侧；所述导流件设置于所述钢结构的浪溅区外侧，所述导流件与所述防腐层的外表面之间形成上下贯通的间隙；所述遮挡件可活动地设置于所述导流件的下方，所述遮挡件至少具有第一状态与第二状态，在所述第一状态，所述遮挡件避让所述间隙的下部开口以使所述间隙敞开；在所述第二状态，所述遮挡件至少部分地遮蔽所述间隙的下部开口以使所述下部开口相对于所述第一状态下减小或封闭；

4、所述驱动单元与所述遮挡件传动连接；所述腐蚀感知组件至少部分地设置于所述防腐层的内部和所述钢结构的表面中的至少一处，所述腐蚀感知组件的信号输出端与所述调控组件的输入端连接；所述调控组件的输出端与所述驱动单元连接，所述调控组件被配置为根据所述腐蚀感知组件采集的监测数据确定腐蚀工况等级，并根据所述监测数据与所述遮挡件的当前状态中的至少一者确定主导致蚀因素，所述主导致蚀因素为外部腐蚀介质输入主导或者间隙滞湿主导；在所述主导致蚀因素为外部腐蚀介质输入主导时，所述调控组件经所述驱动单元使所述遮挡件随所述腐蚀工况等级的升高向所述第二状态运动；在所述主导致蚀因素为间隙滞湿主导时，所述调控组件经所述驱动单元使所述遮挡件随所述腐蚀工况等级的升高向所述第一状态运动。

5、可选地，所述导流件为环形导流翼，所述环形导流翼沿所述钢结构的周向闭合并固定套设于所述钢结构上，所述环形导流翼自其与所述钢结构的连接处向外并向下延伸，所述间隙为所述环形导流翼的内周面与所述防腐层的外表面之间的环形间隙。

6、可选地，所述遮挡件的上边缘与所述导流件铰接，所述遮挡件的下边缘与所述防腐层之间的水平距离在所述第二状态时小于所述遮挡件处于所述第一状态时的水平距离；所述间隙沿所述钢结构的周向延伸，所述遮挡件为沿所述周向布设的多个，各所述遮挡件绕其与所述导流件的铰接处的摆角分别可调，所述摆角在所述第一状态与所述第二状态之间具有至少三个档位或者连续可调；在所述第二状态，相邻两个所述遮挡件沿所述周向相互叠合搭接，以使所述间隙的下部开口减小或被封闭。

7、可选地，所述驱动单元设置于所述钢结构上，并包括驱动器与传动连杆，所述传动连杆的一端与所述驱动器连接，所述传动连杆的另一端与所述遮挡件连接，所述驱动器的受控端与所述调控组件的输出端连接。

8、可选地，所述腐蚀感知组件包括：分布式光纤传感单元，沿所述钢结构的周向与竖向埋设于所述防腐层的内部，所述分布式光纤传感单元用于采集表征所述防腐层的裂纹、剥离及脱落中的至少一种缺陷的监测数据；腐蚀速率传感单元，贴合于所述钢结构的表面；以及环境腐蚀介质监测单元，设置于所述防腐层的外侧，所述环境腐蚀介质监测单元包括海水盐度检测单元与空气盐雾检测单元，所述海水盐度检测单元用于采集海水盐度，所述空气盐雾检测单元用于采集空气氯盐气溶胶在预设采样时段内的平均质量浓度；

9、所述分布式光纤传感单元、所述腐蚀速率传感单元与所述环境腐蚀介质监测单元的信号输出端均与所述调控组件的输入端连接。

10、可选地，所述防腐层包括沿所述钢结构的高程方向依次设置且组成互不相同的浪溅区防腐层、潮差区防腐层与全浸区防腐层；所述浪溅区防腐层、所述潮差区防腐层与所述全浸区防腐层中相邻两者的边界处，其中一者的端部呈厚度渐减的斜坡状，另一者叠覆于所述斜坡状的端部的外表面上并与所述斜坡状的端部搭接。

11、第二方面，本技术提供了一种海上风电基础防腐调控方法，应用于如第一方面或其任意一种实现方式所述的海上风电基础防腐构造，包括：获取所述腐蚀感知组件采集的监测数据；根据所述监测数据确定腐蚀工况等级，并根据所述监测数据与所述遮挡件的当前状态中的至少一者确定主导致蚀因素，所述主导致蚀因素为外部腐蚀介质输入主导或者间隙滞湿主导；在所述主导致蚀因素为外部腐蚀介质输入主导时，按照所述腐蚀工况等级越高、所述间隙的下部开口越小的第一对应关系，确定与所述腐蚀工况等级对应的所述遮挡件的目标状态；在所述主导致蚀因素为间隙滞湿主导时，按照所述腐蚀工况等级越高、所述下部开口越大的第二对应关系，确定与所述腐蚀工况等级对应的所述遮挡件的目标状态；其中，所述第一对应关系与所述第二对应关系中用于确定所述目标状态的一者记为对应关系；向所述驱动单元输出控制指令，以使所述遮挡件运动至所述目标状态；在所述遮挡件运动至所述目标状态后，获取所述腐蚀感知组件采集的更新监测数据，并根据所述更新监测数据校正所述对应关系。

12、可选地，所述根据所述更新监测数据校正所述对应关系包括：根据所述更新监测数据中各指标在所述遮挡件维持所述目标状态的滑动时间窗内的增长率，得出所述腐蚀工况等级下的实际腐蚀响应趋势；将各所述指标的所述增长率分别与所述腐蚀工况等级所对应的预期趋势中该指标的允许增长率作差得到差值，并以该允许增长率对所述差值归一化，取归一化后的各所述差值中的最大者或者各所述差值的预设加权和作为偏差量；其中，所述允许增长率为零时，以该指标在预设参照等级下的允许增长率对所述差值归一化；在所述遮挡件维持所述目标状态达到预设时长且所述偏差量的绝对值超出预设容差时，按所述偏差量的方向校正所述对应关系，在所述偏差量的绝对值未超出所述预设容差时，本次的校正量为零。

13、可选地，所述按所述偏差量的方向校正所述对应关系包括：在所述偏差量表明所述实际腐蚀响应趋势差于所述预期趋势、且所述主导致蚀因素为外部腐蚀介质输入主导时，将所述腐蚀工况等级所对应的所述目标状态改为使所述间隙的下部开口减小的状态；在所述偏差量表明所述实际腐蚀响应趋势差于所述预期趋势、且所述主导致蚀因素为间隙滞湿主导时，将所述腐蚀工况等级所对应的所述目标状态改为使所述下部开口增大的状态；在所述偏差量表明所述实际腐蚀响应趋势好于所述预期趋势、且所述主导致蚀因素为外部腐蚀介质输入主导时，维持所述目标状态或者将所述目标状态改为使所述下部开口增大的状态；以及在所述偏差量表明所述实际腐蚀响应趋势好于所述预期趋势、且所述主导致蚀因素为间隙滞湿主导时，维持所述目标状态或者将所述目标状态改为使所述下部开口减小的状态；可选地，所述方法还包括：在所述目标状态已改至所述遮挡件的可活动范围的端点而所述偏差量的绝对值仍超出所述预设容差时，将所述主导致蚀因素的判定结果改判为所述外部腐蚀介质输入主导与所述间隙滞湿主导中的另一者，或者调整确定所述腐蚀工况等级所依据的判定阈值，以使所述腐蚀工况等级的判定在所述实际腐蚀响应趋势差于所述预期趋势时收紧、在所述实际腐蚀响应趋势好于所述预期趋势时放宽。

14、可选地，所述防腐层的内部掺杂有自修复微胶囊；所述方法还包括：根据所述监测数据表征的所述防腐层的裂纹位置与扩展程度，确定表征裂纹异常累积程度的维护评价指标；在所述维护评价指标达到预设维护阈值时，输出自修复防腐层检查预警信号。

15、本技术实施例提供的海上风电基础防腐构造，通过在设置于浪溅区外侧的导流件与防腐层之间形成上下贯通的间隙，并在导流件下方设置能够改变间隙下部开口大小的遮挡件，使间隙在第一状态下保持敞开，有利于促进被防护体与外部之间的空气交换，减少湿气和盐分滞留；调控组件根据设置于防腐层内部和钢结构表面中的至少一处的腐蚀感知组件采集的监测数据，不仅确定腐蚀的轻重即腐蚀工况等级，还确定腐蚀的成因即主导致蚀因素，并据二者共同给出遮挡件的目标状态：外部腐蚀介质输入主导时，等级越高则经驱动单元使遮挡件越趋近第二状态，以减少盐雾及飞溅水体经下部开口到达防腐层；间隙滞湿主导时，等级越高则使遮挡件越趋近第一状态，以增大下部开口、加强间隙内的换气而排出滞留的湿气与盐分。由此，能够根据被防护体的实际腐蚀状况及其成因双向调节遮挡程度，在空气交换与腐蚀介质阻隔之间进行适应性取舍，既降低固定或被动遮挡造成的防护状态与实际需求不匹配的风险，也避免在滞湿型劣化下继续减小开口而使腐蚀被进一步加剧，提高浪溅区防腐措施的响应及时性、防护适应性及防护效果稳定性，有利于延缓防腐层劣化及钢结构腐蚀。