具有防腐蚀功能的海上风电基础的制作方法

1.本发明涉及海上风电技术领域，尤其是涉及一种具有防腐蚀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.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％，对海上风电基础一般要求20年以上的使用寿命,但是由于海上风电基础所处的环境比较恶劣,其位于水下的部分常年受海水的侵蚀，因此海上风电基础防腐要求较高。


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.相关基础中海上风电桩基础防腐的措施是在桩基础上焊接牺牲阳极块，但是随着海上风电基础使用时间的延长，牺牲阳极块逐渐消耗，防腐蚀性能也组件降低，若需要更换新的牺牲阳极块，需要潜水员下水进行水下焊接，然而水下焊接操作难度大，技术要求高，危险系数大，且成本高。
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直接更换牺牲阳极块、操作简单、安全可靠、使用寿命长的具有防腐蚀功能的海上风电基础。
7.根据本发明实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础包括桩基础、安装件和牺牲阳极块，所述桩基础包括第一部分，所述第一部分位于海床面和海平面之间，所述安装件安装于所述第一部分的外壁面，所述安装件限定出沿所述桩基础的长度方向延伸的安装槽，所述安装件的顶端设有与所述安装槽连通的开口，所述安装件导电，所述牺牲阳极块能够通过所述开口装入所述安装槽中且沿所述长度方向可滑动地设置，位于所述安装槽中的所述牺牲阳极块与所述安装槽的槽壁面接触并浸泡在海水中。
8.根据本发明实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础通过将牺牲阳极块直接放入安装槽内，减少更换时间，具有操作简单、安全可靠、使用寿命长的特点。
9.在一些实施例中，所述具有防腐蚀功能的海上风电基础还包括压板，所述压板设在所述安装槽内且可从安装槽内脱离，所述压板位于所述安装槽内时，所述压板沿所述长度方向可滑动地设置，所述压板止抵在所述牺牲阳极块的顶端。
10.在一些实施例中，所述具有防腐蚀功能的海上风电基础还包括连接导线，所述连接导线为导电的柔性线，所述连接导线的一端与所述压板的顶端相连，所述连接导线的另一端与所述安装件和所述桩基础中的任一者相连。
11.在一些实施例中，所述安装件包括侧板和底板，所述侧板与所述第一部分的外壁
面相连，所述侧板、所述底板和所述第一部分的外壁面共同限定出所述安装槽。
12.在一些实施例中，所述具有防腐蚀功能的海上风电基础还包括安装支架，所述安装件与所述安装支架相连，所述安装支架与所述第一部分的外壁面相连，所述安装件通过所述安装支架安装于所述第一部分，所述安装件与所述第一部分在所述第一部分的径向上具有间隔。
13.在一些实施例中，所述安装件包括侧板和底板，所述安装支架包括第一安装柱和第二安装柱，所述第一安装柱的一端与所述第一部分的外壁面相连，所述第一安装柱的另一端与所述底板的底端相连，所述第二安装柱的一端与所述第一部分相连，所述第二安装柱的另一端与所述侧板相连。
14.在一些实施例中，所述安装件的侧壁上开设有沿所述长度方向延伸的视窗，所述视窗与所述安装槽贯通，所述视窗的宽度小于所述牺牲阳极块的宽度。
15.在一些实施例中，所述安装件包括多个，多个所述安装件沿所述长度方向排布，和/或，多个所述安装件沿环绕所述桩基础的周向排布。
16.在一些实施例中，所述第一部分的外径为d，在所述长度方向上相邻的两个所述安装件的间距为0.1d
‑
5d，在所述周向上相邻的两个所述安装件的间距为0.1d
‑
1.07d。
17.在一些实施例中，所述牺牲阳极块包括多个子牺牲阳极块，多个所述子牺牲阳极块在所述长度方向上依次叠置。
附图说明
18.图1是根据本发明一些实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础的结构示意图。
19.图2是根据本发明另一些实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础的结构示意图。
20.附图标记：
21.桩基础1，第一部分11，安装件2，安装槽21，开口22，侧板23，底板24，视窗25，牺牲阳极块3，子牺牲阳极块31，压板4，连接导线5，安装支架6，第一安装柱61，第二安装柱62。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述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。
23.下面根据图1和图2描述本发明的实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础。
24.根据本发明实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础包括桩基础1、安装件2和牺牲阳极块3。
25.桩基础1包括第一部分11，第一部分11位于海床面和海平面之间，安装件2安装于第一部分11的外壁面，安装件2限定出沿桩基础1的长度方向延伸的安装槽21，安装件2的顶端设有与安装槽21连通的开口22，安装件2导电，牺牲阳极块3能够通过开口22装入安装槽21中且沿长度方向可滑动地设置，位于安装槽21中的牺牲阳极块3与安装槽21的槽壁面接触并浸泡在海水中。
26.牺牲阳极阴极保护法，又称牺牲阳极保护法，是一种防止金属腐蚀的方法，即将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负
极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。在本实施例中，牺牲阳极块3与安装槽21的槽壁面接触并浸泡在海水中，牺牲阳极块3作为负极，桩基础1作为正极，经过一段时间后，牺牲阳极块3逐渐被腐蚀，从而保护桩基础1，进而提高桩基础1的使用寿命。牺牲阳极块3在被腐蚀的过程中，体积逐渐缩小，牺牲阳极块3在重力的作用下逐渐移动至安装槽21的下部，每过一段时间，工作人员将更换新的牺牲阳极块3。
27.如图1和图2所示，牺牲阳极块3与安装槽21的槽壁面之间可以相对滑动，牺牲阳极块3与安装槽21之间不需要固定连接。在安装时，将牺牲阳极块3通过开口22装入安装槽21中，在需要更换牺牲阳极块3时，工作人员通过开口22进行牺牲阳极块3更换。在相关技术中，牺牲阳极块3需要在水下进行焊接固定，技术难度高，作业时间长，作业危险系数大，成本较高。本实施例的方式，牺牲阳极块3的更换过程简单快捷，危险系数小，成本较低。
28.根据本发明实施例的具有防腐蚀功能的海上风电基础利用牺牲阳极块3保护桩基础1避免被腐蚀，从而提高桩基础1的寿命，且牺牲阳极块3更换过程简单快捷，危险系数小，成本较低。
29.在一些实施例中，具有防腐蚀功能的海上风电基础还包括压板4，压板4设在安装槽21内且可从安装槽21内脱离，压板4位于安装槽21内时，压板4沿长度方向可滑动地设置，压板4止抵在牺牲阳极块3的顶端。
30.在一些实施例中，具有防腐蚀功能的海上风电基础还包括连接导线5，连接导线5为导电的柔性线，连接导线5的一端与压板4的顶端相连，连接导线5的另一端与安装件2和桩基础1中的任一者相连。
31.例如，如图1和图2所示，在安装件2的上端设有压板4，在安装牺牲阳极块3时，首先将牺牲阳极块3从安装槽21的上端开口22处放入，然后放入压板4，在重力的作用下，压板4与牺牲阳极块3的上端(牺牲阳极块3的顶端)紧密接触。牺牲阳极块3由于被腐蚀，体积逐渐缩小，压板4随着牺牲阳极块3逐渐向安装槽21的下端滑动，在整个过程中，压板4始终与牺牲阳极块3的上端接触。
32.连接导线5的一端与压板4的上端端面连接，连接导线5的另一端与安装件2或者桩基础1连接。连接导线5为导电的柔性线，牺牲阳极块3由于被腐蚀，体积逐渐缩小，并向安装槽21的底部滑落，连接导线5始终随着压板4向下滑落。
33.由此，通过设置连接导线5与压板4，加强牺牲阳极块3与桩基础1的电连接，从而更好的保护桩基础1。
34.在一些实施例中，安装件2包括侧板23和底板24，侧板23与第一部分11的外壁面相连，侧板23、底板24和第一部分11的外壁面共同限定出安装槽21。
35.如图1和图2所示，安装件2的底板24位于下端，底板24用于支撑牺牲阳极块3的重量，安装件2的侧板23与底板24垂直。侧板23、底板24和第一部分11的外壁面共同限定出安装槽21。牺牲阳极块3安装在安装槽21内的时候，牺牲阳极块3可以直接与桩基础1接触。由此，桩基础1可以直接作为安装槽21的一个槽面，节省材料，且牺牲阳极块3直接与桩基础1接触，保护效果更好。
36.在一些实施例中，具有防腐蚀功能的海上风电基础还包括安装支架6，安装件2与安装支架6相连，安装支架6与第一部分11的外壁面相连，安装件2通过安装支架6安装于第一部分11，安装件2与第一部分11在第一部分11的径向上具有间隔。
37.如图1所示，安装件2与第一部分11的外壁面通过安装支架6相连，安装支架6将安装件2与第一部分11的外壁面间隔开，减少将安装件2焊接在第一部分11的外壁面上的工作量，，提高安装件2的安装效率，同时也便于后期对安装件2进行维修更换，减小安装件2的拆卸工作量，提高了工作效率。
38.在一些实施例中，安装件2包括侧板23和底板24，安装支架6包括第一安装柱61和第二安装柱62，第一安装柱61的一端与第一部分11的外壁面相连，第一安装柱61的另一端与底板24的底端相连，第二安装柱62的一端与第一部分11相连，第二安装柱62的另一端与侧板23相连。
39.如图1所示，安装支架6包括沿上下方向间隔布置的第一安装柱61和第二安装柱62，第一安装柱61与安装件2的底板24相连，第二安装柱62与安装件2的侧板23相连，第一安装柱61与底板24相连可以固定安装件2的同时对安装件2底板24还具有一定的支撑作用，减小第二安装柱62的承受力矩，提高第二安装柱62的使用寿命，第二安装柱62还与连接导线5相连，增加导电性能，提高防腐蚀效果。
40.在一些实施例中，安装件2的侧壁上开设有沿长度方向延伸的视窗25，视窗25与安装槽21贯通，视窗25的宽度小于牺牲阳极块3的宽度。
41.如图1和图2所示，视窗25为安装件2的侧壁上的开口22，视窗25沿着上下方向延伸，视窗25的宽度比牺牲阳极块3的初始宽度小，防止牺牲阳极块3从视窗25中脱落。由此，反应窗用于增大牺牲阳极块3与海水的接触面积。
42.可以理解的是，在其他一些实施例中，在反应窗的区域设有护网，既能增大牺牲阳极块3与海水的接触面积，又能防止牺牲阳极块3脱落。
43.在一些实施例中，安装件2包括多个，多个安装件2沿长度方向排布，和/或，多个安装件2沿环绕桩基础1的周向排布。
44.为提高防腐蚀效果，在第一部分11的外壁面上设置有多个安装件2，多个安装件2在上下方向上间隔排布，或者，多个安装件2在环绕桩基础1的周向上间隔排布，又或者，多个安装件2在上下方向上以及在环绕桩基础1的周向上间隔排布，使第一部分11的外壁面上不同位置均设有安装件2，提高桩基础1的防腐蚀效果。
45.在一些实施例中，第一部分11的外径为d，在长度方向上相邻的两个安装件2的间距为0.1d
‑
5d，在周向上相邻的两个安装件2的间距为0.1d
‑
1.07d。
46.换言之，在上下方向上相邻的两个安装件2，位于上面的安装件2下端与位于下面的安装件2的上端之间的距离为0.1d
‑
5d，例如，在上下方向上相邻的两个安装件2的间距可以为0.1d、1d、5d等，在周向上相邻的两个安装件2的间距为0.1d
‑
1.07d，相邻安装件2的相近侧板23之间的距离为0.1d
‑
1.07d，例如，在周向上相邻的两个安装件2的间距可以为0.1d、0.5d、1.0d等，如此设置可以增大第一部分11上设置的安装件2的不规则度，能够最大限度地保护第一部分11的外壁面，提高桩基础1的防腐蚀效果
47.在一些实施例中，牺牲阳极块3包括多个子牺牲阳极块31，多个子牺牲阳极块31在长度方向上依次叠置。
48.牺牲阳极块3的体积与安装槽21的体积相当，牺牲阳极块3包括多个在上下方向上叠放的子牺牲阳极块31。由此，将牺牲阳极块3做成多块体积较小的，方便携带，在安装牺牲阳极块3时操作方便。
49.牺牲阳极块3的形状与安装槽21限定的空腔的形状大体一致。例如，在一些实施例中，安装槽21限定的空腔为长方体或圆柱体等，牺牲阳极块3的形状是与安装槽21限定的空腔对应的长方体或圆柱体等。
50.可以理解的是，牺牲阳极块3也可以做成一个体积较大的整体。
51.需要说明的是，牺牲阳极块3的材料为锌或铝等。
52.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。
53.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。
54.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。
55.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。
56.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。
57.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。