一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法与流程

本发明属于海上风电工程领域，具体涉及一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法。

背景技术：

近年来，随着陆上、近海风电资源开发逐渐饱和，深远海风电开发成为未来风电发展的趋势。由于水深较大，深远海风电场已不适合采用固定式基础，浮式基础是必然选择。浮式基础主要有半潜式、tlp式和spar式等，相较于传统固定式基础，浮式基础的建设、安装难度更大，成本更高，浮式基础在发生意外状况如船舶、冰块碰撞后或台风天气时，可能导致锚链断裂、基础结构破坏甚至倾覆，这将导致巨大的经济损失。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法技术方案。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，所述系泊系统包括浮式基础平台、配合安装于浮式基础平台上的风机及若干系泊绳，其特征在于包括

s1：准备冗余卷绕机构，该冗余卷绕机构包括主转动卷绕部、第一副卷绕部和第二副卷绕部，取系泊绳其中至少一段作为第一应急段，将第一应急段依次缠绕于第一副卷绕部、主转动卷绕部和第二副卷绕部上，使第一应急段在主转动卷绕部上形成冗余段，将其中第一副卷绕部和第二副卷绕部的破断强度设计成小于主转动卷绕部的破断强度和系泊绳的断裂强度，当所述系泊系统遇到意外状况时，第一副卷绕部和第二副卷绕部能够先于系泊绳断开，使冗余段被拉出。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，其特征在于所述s1中，通过所述承载部来安装主转动卷绕部、第一副卷绕部和第二副卷绕部。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，其特征在于所述s1中，将所述承载部设计为板状结构，将所述第一副卷绕部和第二副卷绕部设计成轴状结构。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，其特征在于所述s1中，将所述主转动卷绕部的数量设计为多个，将所述第一应急段同时卷绕于所述多个主转动卷绕部上。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，其特征在于还包括

s2：取所述系泊绳其中一段作为第二应急段，将第二应急段的断裂强度设计成小于系泊绳主体的断裂强度，当所述系泊系统遇到意外状况时，第二应急段能先于系泊绳主体断裂。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，其特征在于所述s2中，所述第二应急段将对应系泊绳分为系泊绳近风机段和系泊绳远风机段，给系泊绳远风机段连接上浮标。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，其特征在于所述s2中，在上述浮式基础平台底部安装螺旋桨，通过螺旋桨驱动浮式基础平台移动。

所述的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，其特征在于还包括

s3：为所述系泊系统配备风速传感器和控制模块，在所述浮式基础平台上配备舱室和锚机舱，所述舱室配备电控阀，所述锚机舱配备锚机，通过风速传感器感应风速，通过控制模块控制电控阀和锚机的工作，通过电控阀调整舱室进水，通过锚机调整系泊绳的系泊长度。

本发明的有益效果是：

1)本发明在遇到恶劣海况或事故工况时，能够主动断开第一副卷绕部和第二副卷绕部，使冗余段被拉出，伸长系泊绳的长度，以防止浮式风机因不同系泊间长度不同导致的系泊破断问题的发生；

2)本发明在发生意外碰撞时，通过主动断开第二应急段，能够实现系泊绳的定点断裂，并配合备用第二应急段更换等措施，实现了经济高效的系泊绳维修，避免了系泊系统以及风机基础结构在意外碰撞下的结构破坏，显著提高了漂浮式风机结构应对意外风险的能力，降低意外事故所造成的经济损失；

3)本发明发生台风天气时，能够控制风机整体结构下沉，显著降低台风天气下整体结构承受的外荷载，避免了系泊系统以及风机基础结构在台风天气下的结构破坏，降低意外事故所造成的经济损失。

4)本发明通过简单的方法即显著提高了风机的抗风险能力，更为经济高效。

附图说明

图1为本发明的一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法流程图；

图2为本发明的一种漂浮式风机系泊系统结构示意图；

图3为本发明的一种漂浮式风机系泊系统中第一应急段与冗余卷绕机构连接结构示意图；

图4为本发明的一种漂浮式风机系泊系统中第二应急段结构示意图；

图5为本发明的一种漂浮式风机系泊系统电路结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示，一种漂浮式风机系泊系统的意外状况应急措施实现方法，所述系泊系统包括浮式基础平台1、配合安装于浮式基础平台2上的风机1及若干系泊绳4，包括

s1：准备冗余卷绕机构，该冗余卷绕机构包括主转动卷绕部13、第一副卷绕部11和第二副卷绕部12，至少取其中一根系泊绳4的至少一段作为第一应急段3，将第一应急段3依次缠绕于第一副卷绕部11、主转动卷绕部13和第二副卷绕部12上，使第一应急段3在主转动卷绕部13上形成冗余段300，将其中第一副卷绕部11和第二副卷绕部12的破断强度设计成小于主转动卷绕部13的破断强度和系泊绳4的断裂强度，为实现这一点，所述第一副卷绕部11和第二副卷绕部12可选用相应低强度结构制成，可以通过采用同种材料不同结构尺寸实现，也可以通过同种结构尺寸而不同材料实现，如钢材即有q235，q345等多种型号，对应不同的断裂强度，当所述系泊系统遇到意外状况时，第一副卷绕部11和第二副卷绕部12能够先于系泊绳4断开，使冗余段300被拉出。

作为优化：所述s1中，通过所述承载部14来安装主转动卷绕部13、第一副卷绕部11和第二副卷绕部12，且承载部14将三个卷绕部的两端盖住，避免绳子脱出。其中，所述主转动卷绕部13转动配合于承载部14上，所述第一副卷绕部11和第二副卷绕部12固定配合于承载部14上。

进一步地，所述s1中，将所述承载部14设计为板状结构，将所述第一副卷绕部11和第二副卷绕部12设计成轴状结构。将所述主转动卷绕部13的数量设计为多个，优选为两个，将所述第一应急段3同时卷绕于所述两个主转动卷绕部13上。

上述s1的进一步说明：当系泊遇到恶劣海况或事故工况时，系泊力可能达到系泊的破断力，此时第一副卷绕部11和第二副卷绕部12首先被拉断。在外界持续载荷下，由于主转动卷绕部13可发定轴转动，因此冗余段300可被拉出，此方案可防止浮式风机因不同系泊间长度不同导致的系泊破断问题的发生。

作为优化：本发明还包括

s2：至少取其中一根系泊绳4的其中至少一段作为第二应急段15，将第二应急段15的断裂强度设计成小于系泊绳4主体的断裂强度，当所述系泊系统遇到意外状况时，第二应急段15能先于系泊绳4主体断裂。

进一步地，第二应急段15可以与第一应急段3相重合，即将第一应急段3的断裂强度设计成小于系泊绳4主体的断裂强度。

第二应急段15的实现方法：所述第二应急段15的横截面面积小于对应系泊绳4主体的横截面面积。

需要说明的是，所述第二应急段15的断裂强度要大于第一副卷绕部11和第二副卷绕部12的破断强度。

进一步地，所述s2中，所述第二应急段15将对应系泊绳4分为系泊绳近风机段400和系泊绳远风机段401，给系泊绳远风机段400连接上浮标6。

上述s2的进一步说明：当浮式基础平台2受到意外物体撞击时，系泊绳4将要发生断裂，此时第二应急段15由于断裂强度较小，将能够主动提前断裂，实现定点断裂，以便于后续维修，另外可配备相应第二应急段15，维修时更换即可。第二应急段15断裂后系泊绳4的系泊绳远风机段401将沉入海底，浮标6的存在，将便于维修时找到系泊绳远风机段401。

进一步地，所述s2中，在上述浮式基础平台2底部安装螺旋桨8，通过螺旋桨8驱动浮式基础平台2移动。

结构s1和s2，可有效提高浮式风机的抗风险能力。此外，浮式基础平台2底部配备的螺旋桨8，在系泊系统破坏后，可提供一定的反向推力以保证浮式风机不至于漂离原有位置过远，以干扰到其他风机或船舶航行。

作为优化：本发明还包括

s3：为所述系泊系统配备风速传感器9和控制模块16，在所述浮式基础平台2上配备舱室和锚机舱10，所述舱室配备电控阀17，所述锚机舱10配备锚机18，通过风速传感器9感应风速，通过控制模块16控制电控阀17和锚机18的工作，通过电控阀17调整舱室进水，通过锚机18调整系泊绳4的系泊长度。

对s3的进一步说明：当台风天气来临时，通过风机自带的风速传感器9感知及预测风速，当发现风速过大到风机1难以承受时，即传递信号给控制模块16，控制模块16控制浮式基础平台2部分舱室预留的电控阀17打开，使得海水可以进入舱室，配合锚机舱10的锚机18将系泊绳4收回一定长度，以实现浮式风机结构的下沉。风机1下沉后，风机1整体受到的波浪荷载和风荷载都将显著减小。对于风荷载，由于风机1塔架降低，低空风速更小，且受力面积更小，力臂更小，风荷载将显著减小；对于波浪荷载，深水条件下波浪荷载随水深变大是指数级衰减的，将承受主要波浪荷载的浮式基础平台2沉入到水下一定距离，一般大于50m，此时波浪荷载将显著衰减。此外，浮式基础平台2的下沉也将使得系泊绳4与海床的夹角更小，其平铺在海床面上的部分会更长，这将提高系泊系统的承载力，进一步保证整体结构的安全性。

当台风天气过后，只需将相应的舱室电控阀17关闭，并将舱室中多余的海水抽出，配合锚机18放下系泊绳4，即可将风机1重新上浮。

通过上述方法，显著提高了浮式风机结构应对意外风险的能力，降低意外事故所造成的经济损失。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。