具有冲刷监测功能的海上风电基础的制作方法

1.本发明涉及海上风电领域，尤其是涉及一种具有冲刷监测功能的海上风电基础。


背景技术：

2.风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，允许机组制造更为大型化。
3.具有冲刷监测功能的海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，成本约占整个海上风电投资的20％至25％，而海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。由于波浪和潮流的作用，海上风电桩基基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑，冲刷坑将会对桩基基础的稳定性产生影响。此外，在海床表面附近夹杂着泥沙的水流不断冲刷桩基基础，腐蚀破坏桩基基础表面，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。但是海上风电桩基基础均埋入海床内，无法直接观测冲刷情况，在冲刷严重时无法提前对桩基基础进行维护。


技术实现要素：

4.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
5.在实际应用过程中，由于海浪和潮汐的作用，海水直接对海上风电桩基基础冲刷，海水的冲击力直接作用于海上风电桩基基础的表面，呈现向下的卷掘旋涡结构，旋涡结构将海床上的沉积物卷升起来，并进一步将其带远离桩基周围的地方，形成了冲刷坑，冲刷坑的形成使得桩基础埋入海床面以下的部分露出，影响桩基础的稳定性。
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种具有随时监测冲刷状况、有效预警的具有冲刷监测功能的海上风电基础。
7.根据本发明的具有冲刷监测功能的海上风电基础包括桩基础、冲刷监测装置和分析装置，所述桩基础包括在其长度方向上相互连接的第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述海平面上方，所述第二部分位于海平面下方且至少部分埋入海床中，所述海床具有海床面，所述冲刷监测装置设在所述桩基础的外周面上，所述冲刷监测装置包括光线传感组件和信号发射器，所述光线传感器设在所述第二部分上且至少部分所述光线传感组件位于所述海床面下方，所述光线传感器适于监测其所在位置的光线变化，所述信号发射器设在所述第一部分上且与所述光线传感组件相连，所述信号发射器用于接收所述光线变化并发出监测信号，所述分析装置与所述冲刷监测装置电连接以用于接收和分析所述冲刷监测装置发出的监测信号并根据所述监测信号判断当前桩基础的冲刷状态。
8.根据本发明的具有冲刷监测功能的海上风电基础通过设置光线传感器进行监测桩基础周围泥沙的冲刷情况，具有随时监测、简单有效的特点。
9.在一些实施例中，所述光线传感组件在所述桩基础的外周面上沿所述桩基础的长度方向延伸。
10.在一些实施例中，所述光线传感组件包括多个光线传感器，多个所述光线传感器在所述桩基础的长度方向上间隔布置。
11.在一些实施例中，至少一个所述光线传感器位于所述海床面上方。
12.在一些实施例中，相邻所述光线传感器在所述桩基础的长度方向上的间距为3cm
‑
10cm。
13.在一些实施例中，相邻两个所述光线传感器的间距向靠近海床面的方向减小。
14.在一些实施例中，所述光线传感组件还包括保护套，所述保护套为防水透明密封材质。
15.在一些实施例中，所述冲刷监测装置为多个，多个所述冲刷监测装置沿所述桩基础的周向排列。
16.在一些实施例中，所述冲刷监测装置在所述桩基础的长度方向上的位置为所述冲刷监测装置的高度，多个所述冲刷监测装置的高度一致。
17.在一些实施例中，所述分析装置为上位机。
18.在一些实施例中，所述信号发射器为无线信号发射器。
附图说明
19.图1是根据本发明实施例的具有冲刷监测功能的海上风电基础的结构示意图。
20.附图标记：
21.海平面100，海床面200，
22.桩基础1，第一部分11，第二部分12，冲刷监测装置2，光线传感组件21，光线传感器211，保护套212，信号发射器22。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.下面根据图1描述本发明的实施例的具有冲刷监测功能的海上风电基础。
25.根据本发明的具有冲刷监测功能的海上风电基础包括桩基础1、冲刷监测装置2和分析装置(图中未示出)。
26.桩基础1包括在其长度方向上相互连接的第一部分11和第二部分12，第一部分11位于海平面100上方，第二部分12位于海平面100下方且至少部分埋入海床中，海床具有海床面200。
27.如图1所示，桩基础1在上下方向上分为第一部分11和第二部分12，桩基础1向下埋入海床中，桩基础1位于海平面100上方的是第一部分11，第二部分12的一部分向下埋入海床面200下的海床中，第二部分12的另一部分位于海平面100下的海水中。
28.冲刷监测装置2设在桩基础1的外周面上，冲刷监测装置2包括光线传感组件21和信号发射器22，光线传感器211设在第二部分12上且至少部分光线传感组件21位于海床面200下方，光线传感器211适于监测其所在位置的光线变化，信号发射器22设在第一部分11上且与光线传感组件21相连，信号发射器22用于接收光线变化并发出监测信号，分析装置与冲刷监测装置2电连接以用于接收和分析冲刷监测装置2发出的监测信号并根据监测信
号判断当前桩基础1的冲刷状态。
29.如图1所示，在桩基础1的外周面上设有冲刷监测装置2，冲刷监测装置2中的光线传感组件21设在第二部分12上，部分光线传感组件21随第二部分12向下埋入海床中，部分光线传感组件21位于海床面200以上的海水中，当海水冲刷桩基础1形成冲刷坑时，光线传感组件21随桩基础1的第二部分12暴露在海水中，该部分的光线传感组件21监测其所在位置的光线发生变化，光线传感组件21与信号发射器22相连，信号发射器22设在第一部分11，以使信号发射器22位于海平面100以上，防止海水对信号发射器22产生干扰，影响信号的正常发射，信号发射器22将接收到的光线变化信号发出，分析装置接收到信号发射器22发射的监测信号，分析装置接收到监测信号后进行分析判断桩基础1周围的泥沙冲刷情况，从而使工作人员能够查看冲刷情况，及时维护桩基础1
30.根据本发明的具有冲刷监测功能的海上风电基础通过设置光线传感器211，对比分析海水中的光线信号和海床下的光线信号，从而通过光线信号的变化判断冲刷坑的形成，进而监测桩基础1周围泥沙的冲刷情况，具有随时监测、简单有效的特点。
31.在一些实施例中，光线传感组件21在桩基础1的外周面上沿桩基础1的长度方向延伸。如图1所示，在桩基础1的外周面上，光线传感组件21沿上下方向竖直设置，以便于监测桩基础1外周泥沙的冲刷情况。
32.在一些实施例中，光线传感组件21包括多个光线传感器211，多个光线传感器211在桩基础1的长度方向上间隔布置。如图1所示，在光线传感组件21上设有多个单独的光线传感器211，用于监测不同位置的光线变化，当泥沙被冲刷开后，泥沙下的光线传感器211露出，其所在位置的光线会发生变化，从而对桩基础1底部的泥沙冲刷情况进行监测。
33.在一些实施例中，至少一个光线传感器211位于海床面200上方。不同位置的光线传感器211能够检测不同位置的光线信号，为保证光线信号具有对比性，在海床面200以上、海平面100以下的海水范围内设置一个或者多个光线传感器211，以进行信号对比，进一步增强监测信号的可靠性。
34.在一些实施例中，相邻光线传感器211在桩基础1的长度方向上的间距为3cm
‑
10cm。多个光线传感器211在上下方向上均匀间隔布置，以提高监测的精准度，进一步地，为防止相邻光线传感器211之间的互相干扰，相邻光线传感器211在上下方向上的间距最小为3cm，但是间距过大会影响监测的精度，因此相邻光线传感器211在上下方向上的最大间距为10cm。
35.在另一些实施例中，相邻两个光线传感器211的间距向靠近海床面200的方向减小。海水对桩基础1的冲刷情况随桩基础1埋入海床的深度逐渐变慢，因此在保证监测精度的同时节约成本，自海床面200向下，光线传感器211的设置密度逐渐变小，即相邻光线传感器211之间的间距逐渐变大，能够增强具有冲刷监测功能的海上风电基础的监测能力和实用性。
36.在一些实施例中，光线传感组件21还包括保护套212，保护套212为防水透明密封材质。
37.海水和泥沙的冲刷会对光线传感组件21造成较大的磨损和腐蚀，光线传感器211直接与海水和泥沙接触会缩短使用寿命，为延长光线传感器211的使用寿命，在光线传感器211的外周套设有保护套212，保护套212的材质为防水透明密封材质，在保护光线传感器
211不受海水侵蚀的同时，不影响光线传感器211对光线的接收，具有结实耐用、延长使用寿命的特点。
38.在一些实施例中，冲刷监测装置2为多个，多个冲刷监测装置2沿桩基础1的周向排列。
39.在海水流动过程中产生的潮流方向是不均匀的，受季风气候和地球自转的影响，桩基础1的周向都有可能受到潮流的冲击形成冲刷坑，一个冲刷监测装置2只能监测一个方向的泥沙冲刷情况，为了全面监测桩基础1的冲刷情况，在桩基础1的周向设置多个冲刷监测装置2，多个冲刷监测装置2在桩基础1的周向上均匀间隔布置，以提高监测质量。
40.在一些实施例中，冲刷监测装置2在桩基础1的长度方向上的位置为冲刷监测装置2的高度，多个冲刷监测装置2的高度一致。
41.在桩基础1的周向设置多个冲刷监测装置2时，为了保证监测信号的统一，不同的冲刷监测装置2均位于桩基础1的同一横截面圆上，即不同冲刷监测装置2在桩基础1的上下方向上的位置一致，从而使光线传感器211记录的光线变化位置一致，防止产生信号混乱，影响工作人员判断。
42.在一些实施例中，分析装置为上位机。上位机可以为包括但不限于电脑、手机、平板、面板、触摸屏等设备。
43.在一些实施例中，信号发射器22为无线信号发射器。桩基础1位于海洋中，信号发射器22设在桩基础1上，桩基础1为多个，信号发射器22与控制室之间间距较大，若在信号发射器22与控制室之间使用线路连接，线路会随着海水腐蚀老化，影响信号传递，因此信号发射器22多为无线信号发射器，无线信号发射器具有抗干扰能力强、不易被腐蚀的特点。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
49.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。