海上风电吸力筒导管架基础关键施工技术

吸力筒导管架作为海上风电机组基础形式,在海上风电工程中具有施工迅速,安装效率高,水深适用范围广,可适用于浅覆盖层等优势。在吸力筒导管架的施工过程中,有一些重难点需要特别注意。其中之一是吸力筒的贯入过程。贯入是指将吸力筒沉入海底的过程,需要精确的控制和监测,以确保吸力筒能够牢固地安装在海底。本文将深入探讨风电吸力筒导管架基础形式的各个方面,包括施工过程、环境条件、技术难点以及研究成果,以及它在海上风电工程中的应用前景,从而可以满足不同水深和海洋环境条件下的需求,推动可再生能源的发展,减少碳排放,为环境保护做出贡献。

海上风电场吸力筒基础沉贯特性研究

吸力筒沉贯特性是影响其工程应用的重要因素。基于海上风电场吸力筒导管架基础筒体下沉过程的实测数据,研究真实海床地基条件下吸力筒沉贯阻力的CPT计算方法的可行性以及DNV规范推荐的土体沉贯阻力的经验系数的适用性,分析黏土层和砂土层中沉贯阻力的组成和负压下沉过程中的筒内土塞机制。研究结果表明:CPT计算方法能够较精确地计算吸力筒沉贯阻力,DNV规范推荐的经验系数高估了海床地基中淤泥质土、粉质黏土层的黏土经验系数k_(f)(z)以及砂砾、中砂、粗砂层等砂土经验系数k_(p)(z);负压下沉过程中,筒内土塞体积的发展规律与海床土层分布及土体物理力学性质密切相关。

海上工程吸力筒导管架基础沉贯理论与实证分析研究

为了验证美国石油学会(American Petroleum Institute,API)规范的理论计算分析结果同现场实证试验数据的一致性以及调平新技术的有效性,以大唐大连市庄河海上风电场址Ⅰ(100 MW)海上风电项目吸力式三筒导管架基础为研究对象,运用API规范的静力平衡法、屈曲分析、土塞理论,以及SACS与ANSYS有限元分析软件进行吸力筒导管架沉贯的土塞、沉贯可行性、贯入屈曲、竖向承载力及吊装适应能力的一系列力学分析,通过将吸力式三筒导管架沉贯过程实际监测的土塞高度、负压、承载力、屈曲变形数据同理论计算结果进行比对分析,验证了API规范的理论计算分析结果与现场实证试验数据之间具有良好的拟合度。而“水上星站差分定位+姿态监测及定向的测量+无线网桥通讯组合”和“吸力筒吸力贯入装备一体化系统智能控制系统”两种新技术的应用,成功达成了吸力筒导管架基础功能性的实现。本研究证明了API规范理论分析的准确性和新调平技术的有效性,同时本研究的创新吸力筒式基础可以大幅节约钢材,能显著降低海上风电项目投资成本,经济价值高,有望成为未来海上风电项目的主要基础型式之一。

海上吸力筒导管架基础沉贯吸力计算分析

吸力筒基础作为一种高效、经济、环境友好的基础形式,在海洋工程特别是海上风电领域得到了广泛的应用,多以吸力筒导管架形式出现。如何实现吸力筒安全、高效沉贯,并满足吸力筒导管架安装技术指标是施工设计的关键。本文系统总结了吸力筒基础在粘土和砂土地层中沉贯阻力、需求吸力和容许吸力计算方法。结合具体施工案例开展沉贯分析,预测了吸力筒的自重贯入深度,掌握了合理的吸力设置方法及容许吸力主要限制因素,为海上吸力筒导管架基础施工提供技术参考。

海上风电吸力筒导管架基础关键施工技术

吸力筒导管架基础作为一种海上风电机组基础形式,具有施工迅速,安装效率高,水深适用范围广,可适用于浅覆盖层等优势。因此,文中介绍了吸力筒导管架的施工相关内容以及重难点,并基于我国一典型海上风电场,考虑工程场址的环境与施工条件,详细介绍了吸力筒的贯入以及导管架的安装,并对吸力筒贯入屈曲强度进行计算,并利用有限元软件导管架吊点强度进行校核。研究得到的相关成果可为其他海上风电工程提供参考。

混合土层吸力筒沉贯阻力算法研究及应用

为补充DNVGL-RP-C212规范关于混合土层内吸力筒沉贯阻力计算参数的不确定描述,基于长乐外海风电场多个吸力筒基础的沉贯负压监测成果,对黏土—砂混合土层内吸力筒沉贯阻力算法进行研究。提出了基于黏粒含量确定侧阻力修正系数kf的算法,引入桩基工程中基于静力触探试验(CPT)的fs计算桩侧剪切强度的经验算法,并对其进行修正,用于计算吸力筒的沉贯侧阻力。对两种算法的准确性进行了验证,对其可靠性进行比较,提出了以前者计算结果为准,后者计算结果作为校核依据的建议。

随机循环载荷作用下吸力筒基础的承载特性分析

作为海洋风电基础,吸力筒在我国海洋地质环境具有广泛的应用前景。因需嵌入海洋土中以提供上部风机稳定性能,故而其将受到由波浪、流等导致的随机循环载荷作用。然而国际范围内,尚未有被广泛接受的循环载荷下吸力筒承载的分析方法。鉴于此,本文基于损伤理论,采用雨流计数法,将随机循环载荷转换成系列规则的循环载荷,并结合UDCAM-s模型,以及应变累积和循环等效周次的概念,以考虑循环载荷对软黏土的累积循环软化效应,建立了一种能考虑随机循环载荷作用的吸力筒承载特性分析模型。进一步开展分析,对比了极限工况下考虑循环载荷与否的吸力筒承载力变化;量化了正常工作下吸力筒的累积变形和转角,为吸力筒的工程实际提供了设计思路。

基于吸力筒型基础施工数据的沉贯阻力系数反演分析

基于广东某海上风电场的吸力筒型基础的静力触探数据和沉贯施工现场数据,将沉贯阻力公式转化为变化量形式,通过二元线性回归分析,得到场址浅表层不同类型地基的沉贯端阻力系数和侧摩阻力系数。结果表明,采用本文方法反演的沉贯阻力系数相比目前工程常用的DNV推荐沉贯阻力参数在计算吸力筒沉贯最大阻力上更准确,可用于设计、施工阶段准确分析筒体受到的沉贯阻力,指导并优化吸力筒型基础结构设计和施工。

国内首例三桩吸力筒式导管架基础灌浆工艺

随着国家推进新能源政策,我国风电行业得到不断发展。我国沿海蕴藏着丰富的风能资源,随着风电施工技术条件不断成熟,风电行业的发展前景越来越广阔。文章结合三峡新能源阳西沙扒海上风电项目的工程实例,详细介绍吸力筒式导管架式基础灌浆关键施工技术,包括灌浆管线设计、施工要点和施工难点。

不同边界条件下吸力筒导管架式海上风电振动特性分析

[目的]吸力筒导管架是一种具备许多优点的新型海上风电基础,其振动特性与传统基础有着明显的不同。正确处理无限域地基的边界条件对准确分析振动问题至关重要,故对不同边界条件下吸力筒导管架式海上风电的振动特性进行分析。[方法]以某吸力筒导管架式海上风电为分析对象,在ANSYS APDL中建立结构与土体耦合的全三维有限元模型,研究边界条件对自振频率的影响并对相关参数进行敏感性分析。[结果]不同边界条件对整机固有频率影响较大,改变边界条件对结构轴向刚度和扭转刚度的影响大于对弯曲刚度的影响,整机固有频率随着粘弹性边界弹簧刚度、土体弹性模量和筒土摩擦系数的增大而增大。[结论]分析了影响整机固有频率计算精度的相关因素,可为工程计算提供参考。

吸力筒式导管架浮卸下潜稳性分析

针对吸力筒式导管架海上吊卸依赖起重船资源、成本高的问题,以半潜船运输吸力筒式导管架为对象,分析半潜船浮卸吸力筒导管架的下潜稳性,提出利用半潜船浮卸吸力筒导管架的施工设想,建立气浮力理论模型和吸力筒下潜稳性计算模型,对比气浮体与实浮体之间的差异,总结气浮体和实浮体之间的换算关系,分析半潜船下潜作业过程中的稳性,结果表明,半潜船浮卸吸力筒的下潜稳性满足法规要求,利用半潜船干拖运输吸力筒导管架,下潜浮卸进行安装的方法可行。

风浪流作用下考虑筒-土接触的吸力筒导管架响应

以中国南海某海上风电吸力筒导管架基础为分析对象,以50 a重现期极端工况为载荷条件,考虑筒-土接触建立全三维有限元模型,对吸力筒导管架的安装角度和结构强度、地基沉降以及筒基承载力进行分析。结果表明,当基础安装方向与浪流作用方向的相对作用角为120°时,基础所受载荷响应最小。地基承载力和基础强度满足要求。在基础及风机安装过程中最大产生0.431 m土体沉降,应为基础预留足够的沉降量。

海上风电吸力筒-导管架风机基础筒顶连接结构研究

近年来,全球海上风电产业迅速发展且呈现出风场规模化、风机大型化、不断向深水远海发展的趋势。吸力筒-导管架式风机基础结合导管架和吸力式筒型基础两种结构优势,能够发挥两种结构各自的优点,能够适应海上风电产业发展的要求,在海上风电领域有着广泛的应用前景。目前,行业内主要研究工作主要着眼于吸力筒结构和土壤相互作用的机理和受力特点研究,但是吸力筒和导管架的融合连接结构形式相关研究和成果相对较少。研究海上风电吸力筒-导管架基础连接结构形式,采用基于SACS程序与PLAXIS 3D程序的海上吸力筒导管架基础一体化设计流程进行结构受力分析和变形情况研究,试图从不同连接方式研究两者连接的结构可行性和其刚度特性,从而得出较为合理且经济的连接结构形式。

吸力筒型基础海上拆除技术

中国近海油气资源开发自20世纪80年代开始进入快速发展时期,早期建设的海上石油平台大多已接近设计寿命,未来将陆续退役并予以拆除。钢制导管架型基础海洋平台建成数量多,安装及拆除方案非常成熟。吸力筒型基础自20世纪90年代才开始在国内使用,拆除案例比较鲜见。结合现有海洋平台拆除技术,以某海上测风塔拆除项目为例,文中提出了3种吸力筒型基础海上拆除技术,从技术可行性、操作安全性角度对3种技术方案的优劣进行了比较分析。3种技术方案总体均可行,但在可操作性上存在差异,仍需进行深入研究。文章所述关键技术对类似吸力筒型结构及常规导管架基础结构都具有典型的工程实际参考价值。

三桩吸力筒导管架风机基础建造方案可行性分析

针对三桩吸力筒导管架结构特点及厂区加工能力、起重能力的不同,对比过渡段、架体、吸力筒不同的分段建造方案优缺点,重点分析风机基础总段吊装翻身作业方案和导管架结构吊装强度。结果表明:制定的风机基础总段翻身吊装作业方案和作业顺序合理,主导管架结构强度满足规范要求,为相关风机基础总装建造提供实际工程参考。

砂土中吸力筒沉贯阻力模型试验研究

利用三个不同尺寸的吸力筒单桩模型在砂土中进行安装阻力试验,模型基础在自重作用下下沉到一定深度以后,使用真空调节罐与真空泵逐级施加荷载,使其继续下沉。将试验得到的负压—沉贯深度曲线与现有理论方法进行比较,进而验证对比砂土中沉放阻力计算方法的准确性。对比分析发现,Houlsby&Byrne不考虑安装造成的应力增强的沉贯阻力计算方法最为接近试验结果。

基于台风-浪时间历程荷载的风机-吸力筒导管架基础耦合分析研究

吸力筒导管架基础是一种经济高效的新型海上风电风机基础形式,由于国内、外尚缺乏专门的规范、标准用于指导吸力筒基础设计,尚无法在国内推广应用。本文通过研究风机-风电机组塔筒-导管架-筒体基础作用机理,建立了一套广东区域的台风-浪时序荷载模型,开发了基于台风-浪时间历程荷载的风电机组-塔筒-风机基础一体化设计方法及耦合分析模型。该关键技术可用于评价长期动荷载作用下基础的承载力及累积变形,可为国内吸力筒基础设计提供参考。

新型海上风电吸力筒基础制造工艺研究

新型海上风电吸力筒基础,上部连接筒段采用卧式拼接法制作,下部筒形结构采用立式摞节法制作,先做分舱板,再分片制作筒体板,立式摞节组装,然后与主梁、圈梁、筒盖板等装配,最后上部连接筒段、斜支撑、下部筒形结构以及附属构件立式总组合拢。

三桩吸力筒风机基础总段吊装分析

三桩吸力筒风机基础是当前风电基础中最为先进的一种,现有9台8 MW风机导管架式基础总段结构需进行起吊翻身作业,为了保障吊装方案安全可靠、吊装翻身作业过程安全顺利,保证导管架、过渡段等结构强度满足规范要求,对风机基础总段进行吊装翻身作业过程分析与结构强度校核。结果表明,8 MW风机基础总段翻身吊装作业方案及吊点布置合理,主导管架结构强度和整体刚度良好,整体结构安全;翻身吊装作业过程中,过渡段结构具有足够的结构强度,未发现影响结构安全的应力集中或局部屈服情况,各机位导管架基础总段翻身吊装作业步骤与顺序合理。

吸力筒基础在海上风电领域应用的重难点分析

目前,风电已成为我国除火电和水电外的第三大能源,海上风电发展潜力巨大,发电量在持续增加,但制约海上风电快速发展的因素主要集中在成本和技术方面。吸力筒基础作为一种新型的基础形式发展潜力巨大,在一定程度上可以解决传统固定式基础面临的技术难题,推动我国海上风电的可持续发展。吸力筒基础的应用虽可以有效降低风险,优化施工方案,但仍有很多技术难点问题尚未解决。本文主要介绍吸力筒基础的施工工艺流程,从设计和施工角度提出国内吸力式筒型基础在开发过程中存在的问题,并提出下一步需深入研究的方向,为吸力筒基础在海上风电中的发展提供借鉴,为批量化推动吸力筒基础的应用奠定基础。