(10)授权公告号 (45)授权公告日 2014.02.05 C N 203420289 U (21)申请号 201320485081.X (22)申请日 2013.08.08 E02D 31/00(2006.01) E02D 27/52(2006.01) E02D 27/44(2006.01) (73)专利权人上海电力设计院有限公司 地址200025 上海市黄浦区重庆南路310号 18－22楼 (72)发明人邹辉 (74)专利代理机构上海富石律师事务所 31265 代理人 刘峰 (54)实用新型名称 海上风机基础的防冰结构 (57)摘要 本实用新型公开了一种海上风机基础的防冰 结构，包括一用于抵抗外部撞击的防冰锥和两用 于将所述防冰锥固定连接在海上风机桩基础上的 抱箍，所述防冰锥包裹环设于海上风机桩基础的 高潮位和低潮位之间，所述防冰锥的上端部通过 一所述抱箍固定连接在所述海上风机桩基础的高 潮位，所述防冰锥的下端部通过另一所述抱箍固 定连接在所述海上风机桩基础的低潮位。本实用 新型将防冰锥套设在海上风机桩基础最频繁遭遇 海冰撞击的高潮位和低潮位之间，有效增强海上 风机基础的防撞击性能和抗海冰流激振动动力能 力。同时，在防冰锥的上下两端部处通过抱箍便将 其固定安装在所述海上风机桩基础上，施工更加 便捷有效。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)授权公告号CN 203420289 U
1/1页 1.一种海上风机基础的防冰结构，其特征在于：包括一用于抵抗外部撞击的防冰锥和两用于将所述防冰锥固定连接在海上风机桩基础上的抱箍，所述防冰锥包裹环设于海上风机桩基础的高潮位和低潮位之间，所述防冰锥的上端部通过一所述抱箍固定连接在所述海上风机桩基础的高潮位，所述防冰锥的下端部通过另一所述抱箍固定连接在所述海上风机桩基础的低潮位。 2.如权利要求1所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述防冰锥由一上圆台和一下圆台对接组成，所述上圆台的上底面通过所述抱箍套设在所述海上风机桩基础的高潮位，所述下圆台的下底面通过另一所述抱箍套设所述海上风机桩基础的低潮位，所述上圆台的下底面和所述下圆台的上底面在所述海上风机桩基础的平均潮位处对接，所述上圆台的上底面直径小于所述上圆台的下底面直径，所述下圆台的上底面直径大于所述下圆台的下底面直径，所述上圆台的下底面直径与所述下圆台的上底面直径相等。 3.如权利要求1或2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述防冰锥的外周侧面覆盖设置有靠泊橡胶护舷。 4.如权利要求1或2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：在位于所述海上风机桩基础高潮位向上延伸设置有外部船舶辅助爬梯。 5.如权利要求2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述上圆台和下圆台的对接面与所述海上风机桩基础的平均潮位处重合，且所述上圆台和下圆台以所述对接面为对称面上下对称。 6.如权利要求2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述上圆台的母线和所述上圆台的轴之间的夹角为28-32°。 7.如权利要求2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述下圆台的母线和所述下圆台的轴之间的夹角为28-32°。权 利 要 求 书CN 203420289 U
IEC 61400-3 风力机－ 第三部分：海上风力机设计要求 1概述 IEC 61400的这一部分的要求是评估海上风力机场地的外部条件和联合IEC 61400-1一起指定确保海上风力机工程完整性的基本设计要求。其目的是提供适当的水平保护风力机在计划使用期那不受任何危险的伤害。 这个标准主要关注海上风力机的结构部件的工程完整性，也考虑到子系统例如控制和保护机制，内部电力系统和机械系统。 2主要元素 概述 以下条款中给定了确保海上风力机的结构、机械、电力和保护系统的安全的工程和技术要求。这个要求规范应用于海上风力机的设计、制造、安装和操作和维护手册以及相关质量管理程序，另外也考虑到按照在海上风力机的安装、运行和维护过程中使用的各种惯例制定安全程序。 设计方法
海上风力机设计过程 安全分类 普通安全类型：应用于故障结果威胁到人员伤害或其他社会或经济结果。 特殊安全类型：应用于安全要求由当地规则决定和/或安全要求由制造商 和客户共同决定。 质量保证 推荐设计系统遵守ISO 9001的要求。
转子－机舱装配标记 以下信息必须显著的标识在转子－机舱装配排上： ●制造商和国家 ●模拟和连续号码 ●生产年份 ●参考风速 ●轮毂高度运行风速范围 ●运行环境温度范围 ●IEC风力机分类 ●风力机终端额定电压 ●风力机终端频率或在标称值上的变化大于2％时的频率范围。 3外部条件 概述 海上风力机的环境和电网条件可能影响它们的载荷、耐久和运行。为了确保适当的安全和可靠性级别，环境、电网和土壤参数将被考虑到设计中并明白的规定在设计文件里。 环境条件被细分为风力条件、海洋条件（海浪、洋流、水深、海水结冰、海洋植物、海底运动和冲刷）和其它环境条件。电力条件涉及电网条件。 外部条件在细分为普通和极端外部条件。普通外部条件通常涉及周期性结构载荷条件，极端条件表现为罕见的极端设计条件。设计载荷情况将包括潜在的危机联合这些风力机运行模型和其它设计工况的极端条件。 风力机分类 对于海上风力机定义风力机分类依照风速和湍流参数保留适当的设计转子－机舱装配。 更进一步的分类，S类，被定义为使用设计者和/或客户要求的特殊风力或其它外部条件或特殊安全分类。 设计使用寿命至少为20年。
风机选型所需风量的设计计算方法应不同地区不同客户，制造厂有义务指导客户如何选择适当风量，兹将风量选择方法，介绍如下： 首先必须了解一些已知条件： 1.1卡等于1g重0℃的水使其温度上升1℃所需的热量。 2.1瓦特的功率工作1秒钟等于1焦尔。 3.1卡等于 4.2焦尔 4.空气的定压(10mmAq)比热(Cp)=0.24(Kcal/Kg℃) 5.标准状态空气：温度20℃、大气压760mmHg、湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量（又称比重量）为1200g/M*3 6.CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分钟。 1CMM=35.3CFM。 2,公式推算一、得知：风扇总排出热量(H)=比热(Cp)×重量(W)×容器允许温升(△Tc) 因为：重量W=(CMM/60)×D=单位之间(每秒)体积乘以密度 =(CMM/60)·1200g/M*3=(Q/60)×1200g/M*3所以：总热量 (H)=0.24(Q/60)·1200g/M*3·△Tc 二、电器热量(H)=(P[功率]t[秒])/4.2 三、由一、二得知: 0.24(Q/60)·1200g/M*3·△Tc=(P·t)/4.2Q=(P×60)/1200·4.2·0.24·△TcQ=0.05P/△Tc (CMM)=0.05·35.3P/△Tc=1.76P/△Tc…………………………(CFM) 四、换算华氏度数为：Q=0.05·1.8P/△Tf=0.09P/△Tf (CMM)=1.76·1.8P/△Tf=3.16P/△Tf…………………………(CFM)↑TOP3, 范例例一：有一电脑消耗功率150瓦，风扇消耗5瓦，当夏季气温最噶30℃，设CPU允许工作60℃，所需风扇风量计算如下：P=150W+5W=155W；△ Tc=60-30=30Q=0.05×155/30=0.258CMM=9.12CFM(为工作所需风量)所以,应选择实际风量为Qa之风扇
第1章前言部分 首先，衷心感谢中广核风电有限公司同意我公司参加中广核甘肃民勤红沙岗第一风电场400MW项目风力发电机组及塔架、吊装安装工程的建设工作。 本施工组织设计以为业主提供满意的服务为原则，着重通过提高施工方案的技术水平和项目实施过程中的管理水平，同时采取先进有效的降低成本措施来降低成本，从而达到降低工程造价的目的，使业主直接受益。 为保证工程进度和质量，我公司专门组织人员对招标文件和有关资料进行了认真的学习和研究，并到现场实地了解该工程的有关情况，仔细分析了工程特点和影响施工的各种因素，并结合质量管理体系标准和《中国核工业中原建设有限公司质量手册》、《中国核工业中原建设有限公司质量管理程序》的要求，对项目部机构、施工人员、施工设备进行了精心的组织和安排。制定了行之有效的施工和技术措施。 第2章施工优势 大型设备吊装和风电安装是中国核工业中原建设有限公司的主要业务。公司拥有先 进的大型吊装设备和专业化的技术人才和施工人员。公司完成及承担在建项目的核电工程大型设备吊装任务有：巴基斯坦一期核电、秦山二期核电、秦山三期核电、田湾核电、巴基斯坦二期核电、秦山二期扩建核电。 核工业中原建设有限公司除了核电工程，还积极参与民用和其它工业领域的工程建设，承担了北京奥运国家体育场（鸟巢）、上海宝钢、兰州70万吨乙烯、扬子石化等国家重点工程大型设备吊装任务。 风电工程方面，核工业中原建设有限公司为充分发挥大件吊装和设备安装的综合优 势，于2004年进入风电市场。在10年多实践中，风电施工队伍转战南北，完成了多个风电项目施工任
务，获得了业主的一致好评。截止2011年12月，核工业中原建设 有限公司承接的风电工程已完成含各类风机3200余台，装机容量500余万千瓦，已成 为国内最大的风机安装企业。 2009年12月，经过协会推荐、初审，现场复查、审定，媒体公示等多个环节的重重把关，国家优质工程奖评选结果终于揭晓。我公司承担的百灵庙风电场和辉腾锡勒风电场扩建40.5MW工程分别获得“国家优质工程银质奖” ；2010年，我公司承建的华电内蒙古辉腾锡勒风场120MW风电场工程又获得了“国家优质工程银质奖”；2011 年, 我公司承建的华电内蒙古辉腾锡勒2号（库伦）200MW风电场工程又获得了2010年到2011年度“国家优质工程银质奖”，连续三年共有四个风电项目获得国家优质工程奖，公司在风电工程领域的优势可见一斑。在上述几个项目中我公司项目管理人员和施工人员曾经冒着零下38度的严寒，精心组织，精心施工，确保了工程的质量和进度，创造了良好的经济效益和社会效益。 第3章工程概况及特点 3.1工程概况 本工程由中广核风电有限公司投资兴建，甘肃民勤红沙岗百万千瓦级风电基地第一 风电场工程位于甘肃省武威市民勤县西北的红沙岗地区，距民勤县公路里程约115km，距南侧金昌市约81km。共建设200台（本标段100台）上海电气2.0MW风力发电机组。计划开工日期为2014年05月01日，计划竣工日期为2014年10月30日。 3.2工程特点 本工程施工规模大，设备吊装构件吨位重，安装高度高，施工期间在夏季（酷热），施工现场地处野外戈壁滩，施工区域大，场地土质较松软，起重机吊装站位难度大，必须从安全、质
风电泰斗和他的漂浮式海上风机基础 随着海上风电向深海远海发展，对水深超过50米的海上风电项目，安装和运维的成本居高不下仍然是一个主要问题。对这些深远海海上风电项目，为减少其生产，安装和运维成本，在固定式基础持续进步的同时，这些年，漂浮式海上风机基础已经逐渐渐发展起来，并走出试验阶段，走向商业化应用了。 最近的一则消息称，丹麦技术大学DTU，及两家丹麦企业DHI和StiesdalOffshoreTechnology正在合作进行一项叫作LIFES50+的测试，用以测试下一代漂浮式海上风电基础，该基础叫TetraSpar，是由Stiesdal公司发明的。6月20日，该测试项目举行了现场示范。这是DTU风能团队在DHI海上波浪盆地进行的漂浮式风力发电机基础的第四次测试活动。 该漂浮式基础使用DTU的10MW风力发电机进行1:60比例模型测试，并考虑两个浮子配置。漂浮式风电机在许多运行和生存条件下经受风浪和波浪考验。 模型测试活动LIFES50+的目标是提供TetraSpar基础的概念证明，并提供该领域的实验测试和数据分析技术。该项目由欧洲地平线2020计划资助，由挪威公司SintefOcean领衔。DTU风电系主导数字建模活动，并参与该项目。来自风电行业，研发和咨询机构的12个合作伙伴共同参与创建新的漂浮式基础结构概念。 DTU和DHI在风电行业都鼎鼎大名，StiesdalOffshoreTechnology是何方神圣? 这个公司的创始人HenrikStiesdal是名副其实的风电前辈，以下关于他的资料（斜体字部分）来源来维基百科。 1978年，HenrikStiesdal（与KarlErikJørgensen一起）设计了代表“丹麦概念”的第一台风力发电机之一。1979年，他将该设计授权给了维斯塔斯公司，当时，维斯塔斯公司是一家丹麦制造企业，生产农用货车、卡车起重机和船用冷却器。Stiesdal的设计形成了维斯塔斯公司崛起成为风力发电机领先制造商的基础。Stiesdal开始在维斯塔斯担任顾问，之后于1983年加入公司担任项目经理。1987年，Stiesdal加入丹麦风力发电机制造商BonusEnergyA/S作为开发专家。1988年，他成为技术经理，2000年担任首席技术官。2004年，BonusEnergyA/S被德国技术公司Siemens收购。Stiesdal成为西门子风力发电的首席技术官，并于2014年底退休。在他的职业生涯中，Stiesdal已经发明了超过175项发明，已经获得650多项有关风力
海上风机未来发展的重心--大功率海上风机 具体到我国来说，“十二五”期间，我国建立了大功率风电机组整机设计制造技术体系，3～6兆瓦的海上风电机组实现示范应用，大型风电场运行管理等关键技术开始实际应用。 据有关人士介绍，上海电气(601727)已于去年成功引进西门子6兆瓦海上风机机型，湘电风能也开始推广其5兆瓦风机，而陆上风电市场的龙头企业金风科技(002202)也已拥有6兆瓦样机。记者近日从国家能源局官网获悉，国家能源局印发的《能源技术创新“十三五规划”》(以下简称《规划》)提出，“十三五”期间，我国将实现5～6兆瓦等级大型海上智能风电机组应用推广，降低海上风电场的度电成本，实现大型海上风电机组安装规范化和机组运维智能化。 正因如此，此次《规划》就提出，“十三五”期间，我国将完善高可靠性低度电成本海上风电机组整体优化设计技术，应用推广大型海上风电机组的基础工程设计和建造技术，以及大型海上风电场的智能化监控运行维护技术。 在全球范围内，海上风机正朝着更大容量发展。这一趋势近年来在欧洲格外明显。实际上，我国也正朝着研制大功率海上风机方向迈进。湘电风能2015年底中标福建中闽能源福建莆田平海湾50兆瓦海上风电项目，该项目是国内乃至亚洲第一个采用5兆瓦机型的商业化海上风电项目，同时也是全球第一个采用5兆瓦直驱永磁风机的商业化海上风电项目。 此外，突破8兆瓦及以上高可靠性海上风机的关键技术已经被列入中国电机工程学会编制的《“十三五”电力科技重大技术方向研究报告》。按照规划，到2020年我国将具备8兆瓦及以上大型海上风机制造能力，同时突破海上风电施工建设、并网运行关键技术，建成海上风电场全景监视及综合控制系统，在海上风电场施工建设水平、运维检测等方面将赶超欧美先进水平。 据中国气象局测绘计算，我国近海水深5米到25米范围内50米高度风电可装机容量约2亿千瓦；5米到50米水深70米高度风电可装机容量约为5亿千瓦。虽然目前我国仅占全球海上风电8.4%的市场份额，但我国海上风电的发展潜力非常巨大。 首个国家海上风电示范工程——上海东海大桥海上风电场在建设之初，面临着技术、设备、标准等空白。国外风电巨头的技术垄断和价格封锁、海上恶劣的自然环境、我国沿海地区独特的淤泥地质和台风天气等都给这一项目带来了重重困难。在这种情况下，国内整机商和上海勘探设计研究院等科研机构及施工机构紧密协作实现了项目的成功建设，可以说为我国风电产业积累了海上风电安装制造、整机开发、风电运维等多方面的宝贵经验。 不可否认，我国海上风电仍处于起步阶段。与陆上风电相比，海上风电发展更多面临产业自身技术层面的问题，包括机组技术、施工技术、输电技术、运维技术等方面都无法满足海上风电发展的需要。
离心式通风机设计 通风机的设计包括气动设计计算，结构设计和强度计算等内容。这一章主要讲第一方面，而且通风机的气动设计分相似设计和理论设计两种方法。相似设计方法简单，可靠，在工业上广泛使用。而理论设讲方法用于设计新系列的通风机。本章主要叙述离心通风机气动设计的一般方法。 离心通风机在设计中根据给定的条件:容积流量，通风机全压，工作介质及其密度 ，以用其他要求，确定通风机的主要尺寸，例如，直径及直径比，转速n,进出口 宽度和，进出口叶片角和，叶片数Z，以及叶片的绘型和扩压器设计，以保证通风机的性能。 对于通风机设计的要求是： （1）满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近； （2）最高效率要高，效率曲线平坦； （3）压力曲线的稳定工作区间要宽； （4）结构简单，工艺性能好； （5）足够的强度，刚度，工作安全可靠； （6）噪音低； （7）调节性能好； （8）尺寸尽量小，重量经； （9）维护方便。 对于无因次数的选择应注意以下几点： （1）为保证最高的效率，应选择一个适当的值来设计。 （2）选择最大的值和低的圆周速度，以保证最低的噪音。 （3）选择最大的值，以保证最小的磨损。
（4）大时选择最大的值。 §1 叶轮尺寸的决定 图3-1叶轮的主要参数:图3-1为叶轮的主要参数: :叶轮外径 :叶轮进口直径； :叶片进口直径； :出口宽度； :进口宽度； :叶片出口安装角；
:叶片进口安装角； Z:叶片数； :叶片前盘倾斜角； 一．最佳进口宽度 在叶轮进口处如果有迴流就造成叶轮中的损失，为此应加速进口流速。一般采用，叶轮进口面积为，而进风口面积为，令为叶轮进口速度的变化系数，故有： 由此得出： (3-1a) 考虑到轮毂直径引起面积减少，则有： (3-1b) 其中 在加速20%时，即, (3-1c)
风机锚栓基础设计管理 论文栏目:设计管理论文更新时间：2015/6/19 15:37:26 283 1前言 风机基础与塔筒的连接形式有很多种，最具代表性的有基础环与锚笼环两种形式。据不完全统计，目前国内已经建成风电场95%以上的风机塔筒与基础连接采用的基础环形式，该种连接方式被认为是安全可靠的。随着部分风电场陆续出现基础环松动的问题，风机供应商、设计单位、施工单位等各方专家进行了多次会诊，目前已基本达成如下共识：基础环直径较大、埋深不足、基础环与周边混凝土连接不可靠，其受力特性相比锚栓差。从设计角度来讲，单机容量1.5MW及以上容量的风机塔筒与基础连接宜采用锚栓[1][2][3]。但是，由于当前用于风机塔架与基础连接的锚栓存在材质无相应规程规范、防腐难度大、锚栓断裂不易更换等问题，由此增加的风险成本，风机供应商和设计单位都在回避。在此前提下，业主推出“风机锚栓基础设计及锚栓组件材料采购打捆”的招标采购形式，相当于EP承包，投标主体必须是设计院。根据目前市场环境条件，设计单位应充分掌握锚栓式基础的市场前景，本着尽最大可能的占领市场份额和为业主服务的目标，积极参与投标。只要做好锚栓材料市场调研，充分进行研究，详细设计，发现风险点，做好风险控制和转移，精工细作，做好设计优化工作，就能在新的市场条件下占据主动。设计单位既要作为设计的主体，同时又是采购的主体，除了要保证结构设计的可靠以外，还应对所需采购锚栓及组件材料的市场情况有充分的了解，这样才能保证整个项目的风险可控，以使效益最大化。因此，作者以下将针对该新的市场环境条件，对风电项目中“风机锚栓基础设计及锚栓组件材料采购打捆”的设计管理进行简单论述，为设计单位提供借鉴。 2产品调研 锚笼环高度一般在3.0m以上，除外露30cm左右之外，其余部分埋入风机基础混凝土。锚栓组件最重要的承力构件是高强预应力锚固螺栓及替代品，其不同于一般的高强预应力锚固螺栓，且国内没有专门针对风电机组的锚栓设计规程，造成目前市场材料供应良莠不齐。经资料收集整理，目前市场上较有名的主要有中船重工713研究所、江苏金海公司、青海金阳光生产的高强预应力锚固螺栓，以及天津二轧生产的精轧钢筋。通过掌握资料，首先应由项目负责人通过电话向供货商了解其产品基本性能，产品应用业绩，目前市场价格等，并初步了解其合作意向。其次，以公司名义向有意向参与合作的供应商发正式询价函件，由
海上风电场风机基础介绍技术服务中心业务筹备部
前言 近年来，国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得中国风电得到蓬勃发展。风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了迅猛发展。随着风电机组从陆地延伸到海上，海上风电正成为新能源领域发展的重点。 本文结合国内外海上风电场具体的风机基础，对现有的海上机组的基础类型逐一介绍，目的是对海上风机基础形成一个初步的了解，为公司日后的海上服务业务做铺垫。 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 2
目录 1 风机基础类型--------------------------------------- 4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1. 2 单桩基础------------------------------------------- 6 1. 3 三脚架式基础--------------------------------------- 8 1. 4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1. 5 多桩式基础---------------------------------------- 11 1.6 其他概念型基础------------------------------------ 12 2 海上风力发电机组基础维护 -------------------------- 14为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 3
海上风机发展趋势分析 1海上风电机组的发展历程 在90 年代， Bonus 的 450kW和 Vestas 的 500kW、 550kW、 600kW风电机组曾经在早期的 近海风电场应用， 2000 年以后就没有安装过 2MW以下的海上风电机组。 2001 年以后， Vestas 公司的 2MW和 3MW双馈式海上风电机组在欧洲海上风电场大批量应用，是经受住考验的成熟机型。 Vestas 公司的海上风电机组装机容量约占全球海上风电机组的 35% 左右；同样，西门子公司的 2.3MW和 3.6MW（高速齿轮箱 +异步感应式发电机 +全功率变流器）海 上风电机组也连续十一年在海上风电场大批量应用，是经受住考验的成熟机型，也是目前海上 风电场的主流机型。西门子公司的海上风电机组装机容量约占全球海上风电机组的50%以上。 2008 年以后，德国Repower 公司研制的5MW双馈式异步风电机组已经成功应用于海上风电场， 是传统双馈式风电机组大型化的典范。目前在爱尔兰、比利时和德国海上风电场安装运行。 该机组风轮直径126 米，轮毂高度120 米，额定功率5MW,已经安装使用39 台。在其基础上扩容 的REpower 6M也已经安装了 3 台。 近年来，德国BARD公司推出了5MW海上风电机组，风轮直径122 米，机舱部分重达425叶片长度为60 米， 28.5 吨。由德国Areodyn 公司设计，属于双馈式风电机组大型化的又一个范例。轮毂重量( 包括轴承座和其他附加设备) 70吨。机舱(包括发电机，但不包括叶片和轮毂280 吨。吨，) 德国Multibrid BARD 公司 半直驱型 5MW海上风电机组已经在海上风电场安装18 台，共 5MW风电机组也已在海上风电场投入运行，安装数量超 过 90MW；法 - 德合资的Areva 10 台。该机组额定功率: 5 MW；风轮直径 :116m。机组采用集成化设计：将风力机的主轴、齿轮箱、高速轴和发电机集成在一 起，以减少重量，从而降低成本。传动链为：风轮+单级齿轮箱（ 1：9.92)+ 多级永磁发电机。系统采用折中方案，兼顾了双馈式风电机组和直驱式风电机组的优点，折中考虑了性能与价格的关系。 此外， 2003 年 GEwind 公司的 3.6MW双馈式海上风电机组也已在海上风电场投入运行，安装数量 7 台；芬兰 Winwind 公司生产的 3MW半直驱海上风电机组也于 2009 年在海上风电场投入运行，安装数量10 台。但是后来这两个产品都没有继续进入海上风电场，说明它们的性能还不能适应海上风电 场的恶劣环境。 2010 年以后，中国华锐公司生产的3MW半直驱海上风电机组也已在海上风电场投入运行，目前 在海上风电场的安装数量超过50 台。 2011 年，中国上海电气风能公司生产的 3.6 MW 海上风电机组也有一台在海上风电场投入运行， 效果良好。 表1、各国海上风电机组在市场中的累计装机容量及所占比例 国家英国丹麦荷兰中国德国比利时瑞典爱尔兰挪威葡萄 牙 累计装2107.6 835.85246.8209.9198.3195163.6525.2 2.32机容量 （MW） 比例 52.8720.97 6.19 5.27 4.97 4.89 4.110.630.060.05（%） 表 2、各种 2MW以上海上风电机组在市场中的比例 序号产品型号2011 年安装容量2011 年市场份额2011 年累计安2011 年底累计市 （ MW）(%) 装容量 (MW)场份额1西门子 2.3MW48.310.28814.220.42
摘要 这篇文章介绍了海上风电场建设概况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。 关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计
Abstract This article describes the overview of offshore wind farm construction, the composition ofthe offshore wind turbine, offshore wind turbines based on the form-based design ofoffshore wind turbines. Key Words electric power system;Offshore wind farm; Offshore wind turbine foundation; design
1前言 1.1全球海上风电场建设概况 截止到2012年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MW，比上年增加了21％。 1.2 中国 截至2010年底，中国的风电累计装机容量达到44.7GW，首次居世界首位，亚洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。 1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分： （1）塔头（风轮与机舱） （2）塔架 （3）基础（水下结构与地基） ?与场址条件密切相关的特定设计；?约占整个工程成本的20%-30%； ?对整机安全至关重要。支撑结构
2 海上风电机组基础的形式 2.1海上风电机组基础的形式 目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括： ?单桩基础； ?重力式基础； ?吸力式基础； ?多桩基础； ?漂浮式基础 2.1.1单桩基础：（如图1所示） 采用直径3～5m 的大直径钢管桩，在沉好桩后，桩顶固定好过渡段，将塔架安装其上。单桩基础一般安装至海床下10-20m，深度取决于海床基类型。此种方式受海底地质条件和水深约束较大，需要防止海流对海床的冲刷，不适合于25m 以上的海域。 2.1.2重力式基础：（如图2所示） 图1 单桩基础示意图
离心风机气动设计方法的发展及其应用 从1975年开始，我们一直致力于风机气动设计方法研究及高性能风机产品开发，本文结合我们工作实践讨论离心风机气动设计方法的发展及其应用。 1 离心风机气动设计的工程方法（1990年前）——不能预估工况性能 国际公认的离心和轴流风机气动设计工程方法的权威著作是德国著名风机专家B.Eck的专著《风机》（1973年英文版）[1]，关于离心风机气动设计的主要思想为基于一维、二维不可压理想均匀流假定及进口速度三角形无预旋假定，通过离心风机内部流动及其损失机理分析，结合70年代以前的气动设计经验和性能试验数据，提出了一套完整的离心风机气动设计工程方法，奠定了离心风机气动设计的基础。其核心内容是确定叶轮参数两个公式，一是连续方程，可确定叶轮进口直径d1，见公式（1），另一个是叶轮机械做功的欧拉方程（又称全压公式，对于不可压流体，也就是动量方程的积分），可确定叶片的几何出口角β2j，见公式（2）。 式中，Ｑ－，Ｈ－分别为流量系数和全压系数，ε，β1j，ψ，μ和i分别为叶轮进口加速系数、几何进口角、进口充满系数、有限叶片修正系数和进口冲角，ηi为叶轮流动效率，d2，b2和β2j分别为叶轮出口直径、宽度和几何出口角。Eck还对两个重要的设计参数，即叶轮进口加速系数（定义为进风口出口和叶轮进口截面的面积比值）和几何进口角提出具体建议，前者应大于1，具体推荐取值为1.2，使进入叶轮的流动是较强的加速流，可减少分离，后者，建议采用i+35.4°，这是根据在同样流量下，进口速度最小，因而可使
叶轮内的流动损失最小推导得到的优化值。Eck还提出叶片型线应使叶片通道内的流速具有相同的减速，这样在流道中就没有大的减速出现，可减少分离，这种型线称为等减速流型（dw/dt=wdw/ds=const），我们在学习Eck方法的基础上，引用了透平机械和航空工程中的一些设计思想，结合9－19风机开发,经过多次设计—样机—性能试验，突破了风机行业和Eck的一些设计思想和经验系数的取值，1977年研制成功的9-19№.6风机样机全压效率，η＝86%，A声压级L PA＝94.5dB，比A声压级L PA＝17.1dB，比当时市场流行的高压风机系列产品8-18№.6风机效率提高21%，A声压级下降5.5dB，比A声压级下降6.5dB，且具有效率高、噪声低、性能曲线平坦及高效区宽广的优点，结构简单，工艺可行。在9-19风机开发的基础上，又开发了其姐妹系列9-26风机，由于其优良性能，很快被机械工业部指定为全国推广的优秀高压离心风机产品系列，替代当时流行的8-18和9-27 系列风机，直到现在9-19和9-26风机还是风机市场高压风机主力产品。1980年提出了9-19风机的气动力设计方法[2]，对Eck方法提出以下主要改进：1）采用叶轮进口加速系数小于1，具体建议为0.7～0.8，这样可以大大减少叶轮进口流速，不仅可以减少叶轮损失，也有利于减少噪声，因为噪声和流速的6次方成正比，理由是这种扩压流动，虽然会有一些分离流，但考虑到高速旋转叶轮产生的离心力，会将流入叶轮的少量分离流甩开；2）对前向风机采用很小的叶轮出口宽度和叶轮直径比值，约为0.09，以减少叶片的出口角（见公式（2）），并由连续方程可知，它能提高w2/w1值，因而减少叶片通道的扩压度，可减少分离，提高效率；3）提出等当量扩张角流型（w-1.5 dw/ds=const）代替Eck的等减速流型，认为这样更为合理，理由是前者将整个叶片通道设计为一个等当量扩张角的圆锥通道，这样的扩张才更为均匀，而且容易控制，只要这个锥角设计在一个合理值以内即可；4）离心风机噪声主要是叶片通过频率（BPF）的离散噪声和湍流和旋涡引起的宽带噪声，其中蜗舌间隙δ（蜗舌与叶轮间的最小距离和叶轮直径的比值）是影响BPF噪声的主要
第三章风机风管设计问题 一、暗装风机盘管检查口的尺寸 现象：不少单位发现客房风机盘应当清洗、检修。虽然留了一个检查口，但风机管拿不下来，进行检修就得破坏吊顶，影响客房出租。 原因：风机盘管卧式暗装时，不少单位设计无检修口，或是检查修口位置不对，或尺寸太小。700×300，600×600，不能满足维修的需要，造成不好操作，以致堵塞。风量冷量减少，室温达不到要求，见图2.9.2-1(a)、(b)。
对策： 1）最好是用活动小吊顶。如小门厅处用轻钢铝板一条条可拿下来，对维修风机盘管很方便。 2）也可以把吊顶分成几块，每块都可以拆下来。而回风口开在壁柜旁边等位置。如图2.9.2-2。 3）也有用合页像柜门一样，处理回风口的。 4）检查口的大小应考虑其拆换方便。 二、防振基础偏斜水泵产生噪声 现象：吸入口径为65mm的水泵，钢架基础下设橡胶减振器，如图2.6.3-1(a)，投入运行一个月后，水泵的噪声，振动开始产生。一端橡胶压下比另一端多2mm。水泵的电机联轴器偏移，振动加剧，直至挠坏。 原因：水泵的进出水立管的吊架位置不妥，使管道及阀门的重量压在水泵上，故泵一侧的重量大于电机一侧，将橡胶减振器压扁，使水泵的轴偏移。振动噪声随之而来，以致不能正常运转。 对策：将管道的支吊架移至立管拐弯处，并将钢架上增加重量，以求稳定。如图2.6.3-1(b)。
三、分体式空调机的风冷冷凝器失效 现象：某用户发现室外温度35℃，而室内温度高达28~30℃，热得受不了。于是不得不检查空调系统，为什么冷不下来？本例主要是风冷冷凝器的原因。 原因：风冷冷凝器选配不当。冷凝器规格和尺寸的选用是否恰当，就看它能否将制冷剂中的蒸发和压缩热都排除出去。如果冷凝(或压力)升高，则说明冷凝器不能把全部蒸发和压缩热从制冷剂中排除出去，使系统制冷量下降。更有甚者会使压缩机的排气压力升高，压缩机的耗能量和压缩热增大，有导致损坏压缩机的可能。反之，若风冷冷凝器选得有一定余量，则冷凝温度会较低，以致压缩机的排气压力也相应降低，而压缩机便能压送更多的制冷剂。为此有人建议确定冷凝器的尺寸时，宜采用11℃的温差以代替标准的16.7~22.2℃的温差。而一般的空调系统中压缩机的排气温度与风冷冷凝器的空气人口温度之差最好在11.1~13.9℃ 之间，千万不要超过22.2℃。超过此值在任何情况下都会引起严重的问题。 风冷冷凝器应安装在通风良好且清洁的环境中，周围应为水泥地面，有树木防尘的地方。因为风冷冷凝器的盘管如在空气侧沾满污垢并被堵塞，则冷凝器的效率会急剧下降。 对策：该例经调查发现冷凝器的盘管为白杨树的籽毛所堵塞，后来清洗了盘管，砍倒了白杨树，问题就解决了。 附表：F-22压缩机的排气压力与排气湿度换算表 压力 1.679 2.51 3.63 5.10 5.44 6.99 9.35 12.26 15.79 (ata)
海上风电场风机基础选型 1.概述 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，离岸10 km的海上风速通常比沿岸陆上25%；海上风湍流强度小，具有稳定的主向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命；风切变小，因而塔架可以较低；在海上开发风能，受噪声、景观、鸟类、电磁波干扰等问题较少；海上风电场不涉及土地征用等问题，人口比较集中，陆地面积相对较小、濒临海洋家或地区，较适合发展海上风电。海上风能利用不会造成大气污染和产生任何有害，可减少温室效应气体的排放，环保价值可观，海上风电的这些优点，使得近海风力发电技术成为近年来研究和应用的热点。 发电成本是海上风电发展的瓶颈，影响海上风电成本的主要因素是基础结构成本(包括制造、安装和维护)。目前，海上风电场的总投资中，基础结构占20~30%，而陆上风电场仅为5~10%。因此发展低成本的海上风电基础结构是降低海上风电成本的一个主要途径。 2.风机基础结构型式 海上风电机组的基础被认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一。目前国外研究和应用的海上风机基础从结构结构型式上主要分为重力式基础、桩基础及悬浮式基础。前两种形式已在欧洲海上风电场建设中得到广泛应用，悬浮式基础为正在研制阶段的深水海上风电技术。 2.1.重力式基础 重力固定式基础体积较大，靠重力来固定位置，主要有钢筋混凝土沉箱型或钢管柱加钢制沉箱型等等，其基础重量和造价随着水深的增加而成倍增加，丹麦的Vindeby 、Tun? Knob、Middelgrunden和比利时的Thornton Bank海上风电场基础采用了这种传统技术。 重力式基础适合坚硬的黏土、砂土以及岩石地基，地基须有足够的承载力支撑基础结构自重、上部风机荷载以及波浪和水流荷载。重力式基础一般采用预制圆形空腔结构（图2-1），空腔内填充砂、碎石或其他密度较大的回填物，使基础有足够自重抵抗波浪、水流荷载以及上部风机荷载对基础产生的水平滑动、
Offshore Wind Turbine Technology
海上风机技术
DNV / Royal Norwegian Consulate: Technical Workshop on Offshore Wind DNV / 挪威领事馆：海上风电技术研讨会 挪威领事馆：
Dayton Griffin 20 June 2011
Offshore Turbine Technology/海上风机技术 海上风机技术
Major trends in turbine design / technology 风机设计/技术发展的主要趋势 Industry experience 行业经验 Technical risks and mitigation 技术风险和应对方案
Offshore Turbine Technology 16 June 2011 ? Det Norske Veritas AS. All rights reserved. 2
Turbine Design Trends/风机设计趋势 风机设计趋势
Turbine Size/风机尺寸 Limitations for land-based turbines/陆上风机的局限性 - Transportation logistics/运输物流 - Aerodynamic noise/气动噪声 Innovations for deepwater and remote locations/远海深水风机的创新 Constraining O&M costs/运维成本的限制 - Robust design/坚固性设计 - Remote monitoring/远程监测
Offshore Turbine Technology 16 June 2011 ? Det Norske Veritas AS. All rights reserved. 3
风机风管设计问题 一、暗装风机盘管检查口的尺寸 现象：不少单位发现客房风机盘应当清洗、检修。虽然留了一个检查口，但风机管拿不下来，进行检修就得破坏吊顶，影响客房出租。 原因：风机盘管卧式暗装时，不少单位设计无检修口，或是检查修口位置不对，或尺寸太小。700×300，600×600，不能满足维修的需要，造成不好操作，以致堵塞。风量冷量减少，室温达不到要求，见图2.9.2-1(a)、(b)。 对策： 1）最好是用活动小吊顶。如小门厅处用轻钢铝板一条条可拿下来，对维修风机盘管很方便。
2）也可以把吊顶分成几块，每块都可以拆下来。 而回风口开在壁柜旁边等位置。 如图2.9.2-2。 3）也有用合页像柜门一样，处理回风口的。 4）检查口的大小应考虑其拆换方便。 二、防振基础偏斜水泵产生噪声 现象：吸入口径为65mm 的水泵，钢架基础下设橡胶减振器，如图2.6.3-1(a)，投入运行一个月后，水泵的噪声，振动开始产生。一端橡胶压下比另一端多2mm 。水泵的电机联轴器偏移，振动加剧，直至挠坏。 原因：水泵的进出水立管的吊架位置不妥，使管道及阀门的重量压在水泵上，故泵一侧的重量大于电机一侧，将橡胶减振器压扁，使水泵的轴偏移。振动噪声随之而来，以致不能正常运转。 对策：将管道的支吊架移至立管拐弯处，并将钢架上增加重量，以求稳定。如图 2.6.3-1(b)。 三、分体式空调机的风冷冷凝器失效 现象：某用户发现室外温度35℃，而室内温度高达28~30℃，热得受不了。于是不得不检查空调系统，为什么冷不下来？本例主要是风冷冷凝器的原因。 原因：风冷冷凝器选配不当。冷凝器规格和尺寸的选用是否恰当，就看它能否将制冷剂中的蒸发和压缩热都排除出去。如果冷凝(或压力)升高，则说明冷凝器不
1.5兆瓦风力发电机组塔筒及基础设计 摘要：风能资源是清洁的可再生资源，风力发电是新能源中技术最成熟、开发条件最具规模和商业化发展前景最好的发电方式之一。塔筒和基础构成风力发电机组的支撑结构，将风力发电机支撑在60—100m的高空，从而使其获得充足、稳定的风力来发电。塔筒是风力发电机组的主要承载结构，大型水平轴风力机塔筒多为细长的圆锥状结构。一个优良的塔筒设计，可以保证整机的动力稳定性，故塔筒的设计不仅要满足其空气动力学上得要求，还要在结构、工艺、成本、使用等方面进行综合分析。基础设计与基础所处的地质条件密不可分，良好的地质条件可以为基础提供可靠的安全保证，从风机塔筒基础特点的分析可以看出，风机塔筒基础的重要性及复杂性是不言而喻的。在复杂地质条件下如何确定安全合理的基础方案更是重中之重。 关键词：1.5兆瓦；风力发电机组；塔筒；基础；设计 1、我国风机基础设计的发展历程 我国风机基础设计总体上可划分为三个阶段，即2003年以前小机组基础的自主设计阶段，2003— 2007年MW机组基础设计的引进和消化阶段，2007年以后MW机组基础的自主设计阶段， 在2003年以前，由于当时的鼓励政策力度不大，风电发展缓慢，2002年末累计装机容量仅为46.8万kw，当年新增装机容量仅为6.8万kw，项目规模小、单机容量小，国外风机厂商涉足也较少，风机基础主要由国内业主或厂商委托勘测设计单位完成，设计主要依据建筑类的地基规范。 从2003年开始，由于电力体制改革形成的电力投资主体多元化以及我国开始实施风电特许权项目，尤其是2006年《可再生能源法》生效以后，国外风机开始大规模进入中国，且有单机容量600kw、750kw很快发展到850kw、1.0MW、1.2MW、1.5MW 和2.0MW，国外厂商对风机基础设计也非常重视，鉴于国内在MW风机基础设计方面的经验又不够丰富，不少情况下基础设计都是按照厂商提供的标准图、国内设计院
风机风管设计问题的案例 一、暗装风机盘管检查口的尺寸 现象：不少单位发现客房风机盘应当清洗、检修。虽然留了一个检查口，但风机管拿不下来，进行检修就得破坏吊顶，影响客房出租。 原因：风机盘管卧式暗装时，不少单位设计无检修口，或是检查修口位置不对，或尺寸太小。700×300，600×600，不能满足维修的需要，造成不好操作，以致堵塞。风量冷量减少，室温达不到要求，见图、(b)。
对策： 1）最好是用活动小吊顶。如小门厅处用轻钢铝板一条条可拿下来，对维修风机盘管很方便。 2）也可以把吊顶分成几块，每块都可以拆下来。而回风口开在壁柜旁边等位置。如图。 3）也有用合页像柜门一样，处理回风口的。 4）检查口的大小应考虑其拆换方便。 二、防振基础偏斜水泵产生噪声 现象：吸入口径为65mm的水泵，钢架基础下设橡胶减振器，如图，投入运行一个月后，水泵的噪声，振动开始产生。一端橡胶压下比另一端多2mm。水泵的电机联轴器偏移，振动加剧，直至挠坏。 原因：水泵的进出水立管的吊架位置不妥，使管道及阀门的重量压在水泵上，故泵一侧的重量大于电机一侧，将橡胶减振器压扁，使水泵的轴偏移。振动噪声随之而来，以致不能正常运转。 对策：将管道的支吊架移至立管拐弯处，并将钢架上增加重量，以求稳定。如图。
三、分体式空调机的风冷冷凝器失效 现象：某用户发现室外温度35℃，而室内温度高达28~30℃，热得受不了。于是不得不检查空调系统，为什么冷不下来？本例主要是风冷冷凝器的原因。 原因：风冷冷凝器选配不当。冷凝器规格和尺寸的选用是否恰当，就看它能否将制冷剂中的蒸发和压缩热都排除出去。如果冷凝(或压力)升高，则说明冷凝器不能把全部蒸发和压缩热从制冷剂中排除出去，使系统制冷量下降。更有甚者会使压缩机的排气压力升高，压缩机的耗能量和压缩热增大，有导致损坏压缩机的可能。反之，若风冷冷凝器选得有一定余量，则冷凝温度会较低，以致压缩机的排气压力也相应降低，而压缩机便能压送更多的制冷剂。为此有人建议确定冷凝器的尺寸时，宜采用11℃的温差以代替标准的~℃的温差。而一般的空调系统中压缩机的排气温度与风冷冷凝器的空气人口温度之差最好在~℃之间，千万不要超过℃。超过此值在任何情况下都会引起严重的问题。 风冷冷凝器应安装在通风良好且清洁的环境中，周围应为水泥地面，有树木防尘的地方。因为风冷冷凝器的盘管如在空气侧沾满污垢并被堵塞，则冷凝器的效率会急剧下降。 对策：该例经调查发现冷凝器的盘管为白杨树的籽毛所堵塞，后来清洗了盘管，砍倒了白杨树，问题就解决了。 附表：F-22压缩机的排气压力与排气湿度换算表 压力 (ata) 温度 -30-20-100210203040