漂浮式风机基础、漂浮式风机、抗台方法和风力发电方法与流程

1.本发明涉及漂浮式风机基础技术领域，尤其涉及一种漂浮式风机基础、漂浮式风机、抗台方法和风力发电方法。


背景技术：

2.我国沿海地区风资源丰富，但也是台风多发地区，由于台风具有风速大和风向突变的特点，可能会对风电机组的叶片、机舱和基础设置等造成破坏，因此，风电机组通常采用加强漂浮式基础和风机结构强度的方式实现抗台，一般称为硬扛，但是这就造成风电机组结构设计冗余度过大，加重了风电机组的制造成本。
3.因此，如何在能满足抗台需求的前提下，减轻风电机组的制造成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种漂浮式风机基础，以在满足抗台需求的前提下，减轻风电机组的制造成本。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种漂浮式风机基础，包括：
7.塔架基础；
8.多个环绕所述塔架基础设置的浮筒；
9.伸缩扩展机构，每个所述浮筒对应一个所述伸缩扩展机构，所述伸缩扩展机构包括液压千斤顶和折叠铰链，所述液压千斤顶的两端分别与所述塔架基础和所述浮筒铰接，所述折叠铰链包括多个相互铰接的折叠臂且所述折叠铰链的两端分别铰接于所述塔架基础和所述浮筒。
10.优选地，在上述漂浮式风机基础中，还包括用于接收天气信息的控制器，所述控制器与所述液压千斤顶电连接。
11.优选地，在上述漂浮式风机基础中，还包括能够检测风机倾角的倾角仪、能够检测风速的测风雷达和能够检测浪高的漂浮式声呐测量设备，所述倾角仪、所述测风雷达和所述漂浮式声呐测量设备均与所述控制器电连接。
12.优选地，在上述漂浮式风机基础中，还包括用于增加所述浮筒的压舱水的抽水机。
13.一种漂浮式风机，包括塔架、设置于所述塔架上的风机和如上任意一项所述的漂浮式风机基础，所述塔架设置于所述漂浮式风机基础上。
14.优选地，在上述漂浮式风机中，所述塔架为升降式结构。
15.优选地，在上述漂浮式风机中，所述升降式结构包括设置于所述塔架基础的升降驱动齿轮，所述塔架的外圆周设置有能够与所述升降驱动齿轮配合的升降齿。
16.优选地，在上述漂浮式风机中，所述风机包括轮毂和设置于所述轮毂上的叶片，所述叶片包括与所述轮毂连接的第一叶片分体和与所述第一叶片分体转动连接的第二叶片
分体。
17.一种抗台方法，应用于如上任意一项所述的漂浮式风机基础，包括步骤：
18.s1：当漂浮式风机处于台风工况时，所述液压千斤顶的伸缩杆伸长，所述折叠铰链展开，以增大所述浮筒与所述塔架基础之间的距离。
19.优选地，在上述抗台方法中，还包括位于步骤s1之前的：
20.sa1：接收天气信息，以根据所述天气信息控制所述液压千斤顶的伸缩动作。
21.优选地，在上述抗台方法中，所述sa1包括：
22.sa1-1：通过倾角仪检测风机的倾角，通过测风雷达检测风速，通过漂浮式声呐测量设备检测浪高；
23.sa1-2：当所述风机的倾角超过倾角阈值、所述风速超过风速阈值和/或所述浪高超过所述浪高阈值时，所述控制器发出展开指令；
24.sa1-3：所述液压千斤顶接收所述展开指令后，所述液压千斤顶的伸缩杆伸长。
25.一种风力发电方法，包括如上任意一项所述的抗台方法。
26.使用本发明所提供的漂浮式风机基础时，将多个浮筒环绕设置于塔架基础的四周，由于液压千斤顶的两端分别与塔架基础和浮筒铰接，折叠铰链包括多个相互铰接的折叠臂且折叠铰链的两端分别铰接于塔架基础和浮筒，因此，当风机处于非台风工况时，将液压千斤顶的伸缩杆缩回，使液压千斤顶的伸缩杆带动浮筒向靠近塔架基础的位置运动，随着浮筒向靠近塔架基础的位置运动，折叠铰链的多个折叠臂相互折叠在一起，减小了该漂浮式风机基础的水线面面积，使得该漂浮式风机基础所受到的波浪载荷减少，提高了该漂浮式风机基础的稳定性；当台风来临时，将液压千斤顶的伸缩杆伸长，使液压千斤顶的伸缩杆带动浮筒向远离塔架基础的位置运动，随着浮筒向远离塔架基础的位置运动，折叠铰链的多个折叠臂展开，增大了该漂浮式风机基础的回复力矩，使得该漂浮式风机基础的稳定性增强。由此可见，本发明所提供的漂浮式风机基础能够通过折叠铰链提高浮筒与塔架基础的连接稳定性，通过液压千斤顶的伸缩实现浮筒的展开和伸缩，较传统的漂浮式基础，在满足抗台需求的同时，又减少了漂浮式风机基础的冗余度，减轻了风电机组的制造成本。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例所提供的一种漂浮式风机基础处于非台风工况时的结构示意图；
29.图2为本发明实施例所提供的一种漂浮式风机基础处于非台风工况时的俯视结构示意图；
30.图3为本发明实施例所提供的一种漂浮式风机在非台风工况时的结构示意图；
31.图4为本发明实施例所提供的一种漂浮式风机基础处于台风工况时的结构示意图；
32.图5为本发明实施例所提供的一种漂浮式风机基础处于台风工况时的俯视结构示
意图；
33.图6为本发明实施例所提供的一种漂浮式风机在台风工况时的结构示意图；
34.图7为本发明实施例所提供的一种塔架的结构示意图；
35.图8为本发明实施例所提供的一种浮筒的结构示意图；
36.图9为本发明实施例所提供的另一种漂浮式风机在台风工况时的结构示意图；
37.图10为本发明实施例所提供的一种抗台方法的流程示意图；
38.图11为本发明实施例所提供的一种步骤sa1的分步流程示意图。
39.其中，100为塔架基础，101为升降驱动齿轮，200为浮筒，201为减摇板，300为伸缩扩展机构，301为液压千斤顶，302为折叠铰链，400为塔架，401为升降齿，500为风机，501为轮毂，502为叶片，5021为第一叶片分体，5022为第二叶片分体。
具体实施方式
40.有鉴于此，本发明的核心在于提供一种漂浮式风机基础，以在满足抗台需求的前提下，减轻风电机组的制造成本。。
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.如图1至图11所示，本发明实施例公开了一种漂浮式风机基础，包括塔架基础100、浮筒200和伸缩扩展机构300。
43.其中，浮筒200的数量为多个，多个浮筒200环绕塔架基础100设置；每个浮筒200对应一个伸缩扩展机构300，伸缩扩展机构300包括液压千斤顶301和折叠铰链302，液压千斤顶301的两端分别与塔架基础100和浮筒200铰接，折叠铰链302包括多个相互铰接的折叠臂且折叠铰链302的两端分别铰接于塔架基础100和浮筒200。
44.使用本发明所提供的漂浮式风机基础时，将多个浮筒200环绕设置于塔架基础100的四周，由于液压千斤顶301的两端分别与塔架基础100和浮筒200铰接，折叠铰链302包括多个相互铰接的折叠臂且折叠铰链302的两端分别铰接于塔架基础100和浮筒200，因此，当风机500处于非台风工况时，将液压千斤顶301的伸缩杆缩回，使液压千斤顶301的伸缩杆带动浮筒200向靠近塔架基础100的位置运动，随着浮筒200向靠近塔架基础100的位置运动，折叠铰链302的多个折叠臂相互折叠在一起，减小了该漂浮式风机基础的水线面面积，使得该漂浮式风机基础所受到的波浪载荷减少，提高了该漂浮式风机基础的稳定性；当台风来临时，将液压千斤顶301的伸缩杆伸长，使液压千斤顶301的伸缩杆带动浮筒200向远离塔架基础100的位置运动，随着浮筒200向远离塔架基础100的位置运动，折叠铰链302的多个折叠臂展开，增大了该漂浮式风机基础的回复力矩，使得该漂浮式风机基础的稳定性增强。由此可见，本发明所提供的漂浮式风机基础能够通过折叠铰链302提高浮筒200与塔架基础100的连接稳定性，通过液压千斤顶301的伸缩实现浮筒200的展开和伸缩，较传统的漂浮式基础，在满足抗台需求的同时，又减少了漂浮式风机基础的冗余度，减轻了风电机组的制造成本。
45.需要说明是，每一个伸缩扩展机构300中可以有一个液压千斤顶301和一个折叠铰
链302，或者多个液压千斤顶301和/或多个折叠铰链302，只要是能够满足使用要求的数量均属于本发明保护范围内；可选地，如图4至图6所示，本发明实施例中，液压千斤顶301的数量为两个，并且液压千斤顶301的伸缩杆与塔架基础100的轴线倾斜设置，折叠铰链302的数量为一个，以便于在台风工况时，通过液压千斤顶301将浮筒200推至远离塔架基础100的位置，通过一个折叠铰链302和两个液压千斤顶301形成稳定的三角形支撑结构，进一步提高该漂浮式风机基础在台风工况下的稳定性。
46.进一步地，该漂浮式风机基础还包括用于接收天气信息的控制器，控制器与液压千斤顶301电连接，以便于通过控制器接收天气信息，使控制器根据天气信息控制液压千斤顶301的伸缩动作。
47.应当理解，上述天气信息可以是陆上天气预报中心所作出的天气预报信息，控制器根据天气预报信息提前对液压千斤顶301的伸缩进行干预，当天气预报信息显示有台风预警时，控制器控制液压千斤顶301伸长，推动浮筒200向塔架基础100四周延伸，也就是说根据陆上天气预报中心所作出的天气预报信息对伸缩扩展机构300进行主动控制；或者天气信息为根据检测元器件实时检测的天气实况信息，当天气实况信息显示处于台风工况时，控制器控制液压千斤顶301伸长，推动浮筒200向塔架基础100四周延伸，也就是说根据天气实况信息对伸缩扩展机构300进行被动控制。
48.可选地，本发明实施例所提供的漂浮式风机基础根据天气实况信息对伸缩扩展机构300进行被动控制，该漂浮式风机基础还包括能够检测风机倾角的倾角仪、能够检测风速的测风雷达和能够检测浪高的漂浮式声呐测量设备，倾角仪、测风雷达和漂浮式声呐测量设备均与控制器电连接，以便于将检测到的风机倾角、风速和浪高等信息传输至控制器，当风机倾角超过倾角阈值、风速超过风速阈值和/或浪高超过浪高阈值时，控制器发出展开指令，液压千斤顶301接收展开指令后，液压千斤顶301的伸缩杆伸长，折叠铰链302展开，使得漂浮式风机基础的回复力矩增加，整个漂浮式风机的稳定性增强。
49.本发明对上述倾角阈值、风速阈值和浪高阈值的数值不作具体限定，只要是能够满足使用要求的数值均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的倾角阈值为15
°
，风速阈值为117km/h，浪高阈值为14m。
50.进一步地，该漂浮式风机基础还包括抽水机，以便于通过抽水机增加浮筒200的压舱水，使该漂浮式风机基础的重心降低，提高该漂浮式风机基础对台风的抵御能力。
51.此外，本发明还公开了一种漂浮式风机，包括塔架400、设置于塔架400上的风机500和如上任意一项所述的漂浮式风机基础，塔架400设置于漂浮式风机基础上，以便于通过漂浮式风机基础支撑塔架400，由于该漂浮式风机包含了上述任意一项所述的漂浮式风机基础，因此兼顾了上述漂浮式风机基础的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。
52.另外，上述塔架400为升降式结构，以便于在面临台风工况时，通过升降塔架400降低漂浮式风机的重心，提高该漂浮式风机对台风的抵御能力。
53.应当理解，上述升降式结构可以丝杠螺母传动、齿轮齿条传动或者滑块滑轨传动等传动方式，只要是能够满足使用要求的传动方式均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例提供了一种具体的升降式结构。
54.如图7所示，该升降式结构包括设置于塔架基础100的升降驱动齿轮101，塔架400的外圆周设置有能够与升降驱动齿轮101配合的升降齿401，以便于通过升降驱动齿轮101
带动塔架400升降，在面临台风工况时，通过该升降式结构降低漂浮式风机的重心，提高抗台能力。
55.应当理解，上述升降齿401可以通过设置于塔架400外圆周的齿条或者齿形带等零部件，也可以直接在塔架400的外圆周直接加工出齿形槽，只要是能够与升降驱动齿轮101配合，实现升降的结构均属于本发明保护范围内，并且，为提高升降稳定性，升降驱动齿轮101的数量为多个，多个升降驱动齿轮101沿塔架基础100的圆心呈圆形阵列分布。
56.如图8所示，浮筒的底部设置有减摇板201，以便于通过减摇板201进一步降低该漂浮式风机基础的重心，使漂浮式风机的重心降低，提高漂浮式风机对台风的抵御能力。
57.如图9所示，风机500包括轮毂501和设置于轮毂501上的叶片502，叶片502包括与轮毂501连接的第一叶片分体5021和与第一叶片分体5021转动连接的第二叶片分体5022，以便于在台风工况下，将第二叶片分体5022转动至与第一叶片分体5021重合，缩短叶片502的整体长度，提高该漂浮式风机的抗台能力。
58.如图10至图11所示，本发明还公开了一种抗台方法，应用于如上任意一项所述的漂浮式风机基础，包括步骤：
59.s1：当漂浮式风机处于台风工况时，液压千斤顶301的伸缩杆伸长，折叠铰链302展开，以增大浮筒200与塔架基础100之间的距离，增大该漂浮式风机基础的回复力矩，使得该漂浮式风机基础的稳定性增强。
60.由此可见，本发明所提供的抗台方法能够通过折叠铰链302提高浮筒200与塔架基础100的连接稳定性，通过液压千斤顶301的伸缩实现浮筒200的展开和伸缩，较传统的漂浮式基础，在满足抗台需求的同时，又减少了漂浮式风机基础的冗余度，减轻了风电机组的制造成本。
61.另外，该抗台方法还包括位于步骤s1之前的：
62.sa1：接收天气信息，以根据天气信息控制液压千斤顶301的伸缩动作，以在台风工况时，通过液压千斤顶301的伸缩长度调节漂浮式风机基础的回复力矩，使得该漂浮式风机基础的稳定性增强。
63.应当理解，上述步骤sa1中所接收的天气信息可以是陆上天气预报中心所作出的天气预报信息，当天气预报信息显示有台风预警时，液压千斤顶301伸长，推动漂浮式风机基础的浮筒200向塔架基础100四周延伸，也就是说根据陆上天气预报中心所作出的天气预报信息对伸缩扩展机构300进行主动控制；或者天气信息为根据检测元器件实时检测的天气实况信息，当天气实况信息显示处于台风工况时，液压千斤顶301伸长，推动浮筒200向塔架基础100四周延伸，也就是说根据天气实况信息对伸缩扩展机构300进行被动控制；可选地，本发明实施例所提供的抗台方法中的sa1所接收的天气信息为天气实况信息。
64.具体地，sa1包括：
65.sa1-1：通过倾角仪检测风机500的倾角，通过测风雷达检测风速，通过漂浮式声呐测量设备检测浪高，以检测到的倾角、风速和浪高传输给控制器，通过控制器检测各参数是否超出阈值，亦即判断是否有台风来临。
66.sa1-2：当风机500的倾角超过倾角阈值、风速超过风速阈值和/或浪高超过浪高阈值时，亦即处于台风工况时，控制器发出展开指令，以控制液压千斤顶301的伸缩杆伸长。
67.sa1-3：液压千斤顶301接收展开指令后，液压千斤顶301的伸缩杆伸长，以增大该
漂浮式风机基础的回复力矩，使该漂浮式风机基础的稳定性增强。
68.应当理解，上述步骤sa1-2中，可以是风机倾角、风速和浪高均超过对应的阈值时，控制器发出展开指令，也可以风机倾角、风速和浪高中的一个或者两个超出对应的阈值时，控制器发出展开指令，实际应用中，可以根据实际需求适应性修改判断条件。
69.并且，本发明对上述倾角阈值、风速阈值和浪高阈值的数值不作具体限定，只要是能够满足使用要求的数值均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的倾角阈值为15
°
，风速阈值为117km/h，浪高阈值为14m。
70.此外，本发明还公开了一种风力发电方法，包括如上任意一项所述的抗台方法，因此兼具了上述抗台方法的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。
71.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
72.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。