一种可替换牺牲阳极块的海上风电基础

文档序号:1901566 发布日期:2021-11-30 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 一种可替换牺牲阳极块的海上风电基础 (Offshore wind power foundation with replaceable sacrificial anode blocks ) 是由 邱旭 吕晓静 孙财新 于 2021-09-16 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种可替换牺牲阳极块的海上风电基础,包括桩基础、多个安装件和牺牲阳极块,桩基础包括第一部分,第一部分位于海床面和海平面之间,多个安装件安装于第一部分的外壁面并在外壁面上间隔设置,在桩基础的长度方向上相邻的两个安装件错开,和/或,在桩基础的周向上相邻的两个安装件错开,安装件限定出安装槽,安装件设有与安装槽连通的开口,安装件导电,牺牲阳极块能够通过开口装入安装槽中并沿安装槽可滑动地设置,位于安装槽中的牺牲阳极块与安装槽的槽壁面接触并浸泡在海水中。本发明实施例的可替换牺牲阳极块的海上风电基础能够保护桩基础,从而提高桩基础的寿命,且牺牲阳极块更换过程简单快捷,危险系数小,成本较低。(The invention discloses an offshore wind power foundation with replaceable sacrificial anode blocks, which comprises a pile foundation, a plurality of mounting pieces and a sacrificial anode block, wherein the pile foundation comprises a first part, the first part is positioned between a sea bed surface and a sea level, the mounting pieces are mounted on the outer wall surface of the first part and are arranged on the outer wall surface at intervals, two adjacent mounting pieces are staggered in the length direction of the pile foundation, and/or two adjacent mounting pieces are staggered in the circumferential direction of the pile foundation, the mounting pieces define mounting grooves, the mounting pieces are provided with openings communicated with the mounting grooves, the mounting pieces are conductive, the sacrificial anode block can be arranged in the mounting grooves through the openings and can slide along the mounting grooves, and the sacrificial anode block positioned in the mounting grooves is in contact with the groove wall surfaces of the mounting grooves and is soaked in seawater. The offshore wind power foundation with the replaceable sacrificial anode block provided by the embodiment of the invention can protect the pile foundation, so that the service life of the pile foundation is prolonged, and the sacrificial anode block is simple and quick in replacement process, small in danger coefficient and low in cost.)

一种可替换牺牲阳极块的海上风电基础

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域,尤其是涉及一种可替换牺牲阳极块的海上风电基础。

背景技术

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。

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。

发明内容

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:

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。

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可替换牺牲阳极块的海上风电基础。

根据本发明实施例的一种可替换牺牲阳极块的海上风电基础包括:

桩基础,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;

多个安装件,多个所述安装件安装于所述第一部分的外壁面并在所述外壁面上间隔设置,在所述桩基础的长度方向上相邻的两个所述安装件错开,和/或,在所述桩基础的周向上相邻的两个安装件错开,所述安装件限定出安装槽,所述安装件设有与所述安装槽连通的开口,所述安装件导电;

牺牲阳极块,所述牺牲阳极块能够通过所述开口装入所述安装槽中并沿所述安装槽可滑动地设置,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。

根据本发明实施例的可替换牺牲阳极块的海上风电基础利用牺牲阳极块保护桩基础,从而提高桩基础的寿命,且牺牲阳极块更换过程简单快捷,危险系数小,成本较低。

在一些实施例中,包括压板,所述压板设在所述安装槽内且可从所述安装槽内脱离,所述压板位于所述安装槽内时,所述压板沿所述桩基础的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。

在一些实施例中,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。

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。

在一些实施例中,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。

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的外壁面相连,所述第二安装柱的另一端与所述侧板相连。

在一些实施例中,所述安装件的侧壁上开设有沿所述桩基础的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。

在一些实施例中,每个所述安装件沿所述桩基础的长度方向延伸,或每个所述安装件沿水平方向延伸。

在一些实施例中,在所述桩基础的长度方向上相邻的两个所述安装件的间距为0.01D-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。

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桩基础的长度方向上依次叠置。

附图说明

图1是根据本发明第一方面实施例的可替换牺牲阳极块的海上风电基础示意图。

图2是图1中A处的局部放大示意图。

图3是根据本发明第二方面实施例的可替换牺牲阳极块的海上风电基础示意图。

图4是图3中B处的局部放大示意图。

附图标记:

桩基础1;第一部分11;

安装件2;安装槽21;底板22,侧板23,视窗230;

第一安装柱31;第二安装柱32;

牺牲阳极块4;子牺牲阳极块40;

压板5,连接导线6。

具体实施方式

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。

下面根据图1-4描述本发明的实施例的可替换牺牲阳极块的海上风电基础。

根据本发明实施例的可替换牺牲阳极块的海上风电基础包括:桩基础1、多个安装件2 和牺牲阳极块4。

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;多个安装件2安装于第一部分11的外壁面并在外壁面上间隔设置,在桩基础1的长度方向上相邻的两个安装件2错开,和/或,在桩基础1的周向上相邻的两个安装件2错开,安装件2限定出安装槽21,安装件2设有与安装槽21连通的开口,安装件2导电;牺牲阳极块4能够通过开口装入安装槽21中并沿安装槽21可滑动地设置,位于安装槽21中的牺牲阳极块4与安装槽 21的槽壁面接触并浸泡在海水中。

为了使本申请的技术方案更加容易被理解,下面以桩基础1的长度方向与上下方向一致为例,进一步描述本申请的技术方案,其中上下方向如图1所示。

本领域的技术人员可知,目前常用的桩基础1均为中空的筒状结构,海床面是海水和水底砂石的分界面。桩基础1的下端埋入海床面下方的砂石中,桩基础1的第一部分11位于海床面和海平面之间,第一部分11浸泡在海水中,桩基础1的上端位于海平面上方。

在第一部分11的外壁面上设有多个间隔设置的安装件2,安装件2的布置方式有多种,例如:

第一种,在上下方向相邻的两个安装件2错开布置,换言之,在上下方向相邻的两个安装件2不在同一竖直方向上,在桩基础1的周向上相邻的两个安装件2位于同一水平方向上。

第二种,在桩基础1的周向上相邻的两个安装件2错开布置,换言之,在桩基础1的周向上相邻的两个安装件2不在同一水平高度上,在上下方向相邻的两个安装件2在同一竖直方向上。

第三种,在上下方向相邻的两个安装件2不在同一竖直方向上,而且在桩基础1的周向上相邻的两个安装件2不在同一水平高度上。

安装件2内有安装槽21,安装槽21的延伸方向与安装件2的延伸方向一致,在安装件 2的一端设有开口,开口与安装槽21连通,且安装件2能够导电。

本发明的实施例是采用牺牲阳极阴极保护法来保护桩基础1的,这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4为负极,桩基础1为正极,牺牲阳极块4与安装槽21的槽壁面接触并浸泡在海水中,经过一段时间后,牺牲阳极块4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4在被腐蚀的过程中,体积逐渐缩小,牺牲阳极块4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4。牺牲阳极块4与安装槽21的槽壁面之间可以相对滑动,牺牲阳极块4与安装槽21之间不需要固定连接。在安装时,将牺牲阳极块4通过开口装入安装槽21中,在需要更换牺牲阳极块4时,工作人员将牺牲阳极块4从开口处取出。

在相关技术中,牺牲阳极块4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4的更换过程简单快捷,危险系数小,成本较低。

根据本发明实施例的可替换牺牲阳极块的海上风电基础利用牺牲阳极块4保护桩基础 1,从而避免桩基础1被腐蚀,进而提高桩基础1的寿命,且牺牲阳极块4更换过程简单快捷,危险系数小,成本较低。

在一些实施例中,可替换牺牲阳极块的海上风电基础还包括压板5,压板5设在安装槽 21内且可从安装槽21内脱离,压板5位于安装槽21内时,压板5沿桩基础1的长度方向可滑动地设置,压板5止抵在牺牲阳极块4的顶端。

在一些实施例中,可替换牺牲阳极块的海上风电基础还包括连接导线6,连接导线6 为导电的柔性线,连接导线6的一端与压板5的顶端相连,连接导线6的另一端与安装件 2和桩基础1中的任一者相连。

例如,如图1所示,在安装件2的上端设有压板5,在安装牺牲阳极块4时,首先将牺牲阳极块4从安装槽21的上端开口处放入,然后放入压板5,在重力的作用下,压板5与牺牲阳极块4的上端(牺牲阳极块4的顶端)紧密接触。牺牲阳极块4由于被腐蚀,体积逐渐缩小,压板5随着牺牲阳极块4逐渐向安装槽21的下端滑动,在整个过程中,压板5 始终与牺牲阳极块4的上端接触。

连接导线6的一端与压板5的上端端面连接,连接导线6的另一端与安装件2或者桩基础1连接。连接导线6为导电的柔性线,牺牲阳极块4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6始终随着压板5向下滑落。

由此,压板5可以始终接触牺牲阳极块4的上端,加强牺牲阳极块4与桩基础1的电连接,从而更好的保护桩基础1。另外,连接导线6与压板5连接,可以防止压板5丢失。

在一些实施例中,安装件2包括侧板23和底板22,侧板23与第一部分11的外壁面相连,侧板23、底板22和第一部分11的外壁面共同限定出安装槽21。

例如,如图3所示,安装件2与第一部分11之间没有间隔,安装件2的底板22位于安装件2下方,底板22用于支撑牺牲阳极块4的重量,安装件2的侧板23与底板22垂直,侧板23、底板22和第一部分11的外壁面共同限定出安装槽21。牺牲阳极块4安装在安装槽21内的时候,牺牲阳极块4可以直接与桩基础1接触。由此,第一部分11的外周面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4直接与桩基础1接触,保护效果更好。

在一些实施例中,可替换牺牲阳极块的海上风电基础还包括安装支架,安装件2与安装支架相连,安装支架与第一部分11的外壁面相连,安装件2通过安装支架安装于第一部分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。

例如,安装件2与第一部分11之间设有间隔,安装支架(未示出)沿桩基础1的外周面延伸,安装支架安装支架的结构根据实际情况进行设计,将多个安装件2与安装支架做成一体,然后将安装支架固定在第一部分11的外壁面上。由此,安装支架的长度比桩基础 1小,固定安装件2时更加方便,工作效率高。

在一些实施例中,安装件2包括侧板23和底板22,安装支架包括第一安装柱31和第二安装柱32,第一安装柱31的一端与第一部分11的外壁面相连,第一安装柱31的另一端与底板22的底端相连,第二安装柱32的一端与第一部分11的外壁面相连,第二安装柱 32的另一端与侧板23相连。

例如,如图1和图2所示,安装支架包括第一安装柱31和第二安装柱32,每一个安装件2通过第一安装柱31和第二安装柱32固定在第一部分11的外壁面上。第一安装柱31 位于第二安装柱32的下方,第一安装柱31的一端和第二安装柱32的一端均固定在安装支架上,第一安装柱31的另一端与安装件2下部的底板22固定连接,第二安装柱32的另一端与安装件2的侧板23上部固定连接。由此,第一安装柱31连在底板22上与连在侧板 23上相比,支撑效果更好一些。第一安装柱31和第二安装柱32固定在安装件2的上端和下端,安装件2更加稳固。

在一些实施例中,连接导线6的一端与压板5连接,连接导线6的另一端与第二安装柱32连接。

在一些实施例中,安装件2的侧壁上开设有桩基础1的长度方向延伸的视窗230,视窗 230与安装槽21贯通,视窗230的宽度小于牺牲阳极块4的宽度。

例如,如图1-4所示,视窗230位于安装件2的侧壁上,视窗230沿着上下方向延伸,视窗230从安装件2的开口处延伸至安装件2的底板22。视窗230的宽度为视窗230在与其延伸方向垂直的方向上的尺寸,视窗230的宽度比牺牲阳极块4的宽度小,防止牺牲阳极块4从视窗230中窜出。由此,视窗230不仅可以方便工作人员观察牺牲阳极块4的位置,而且可以增大牺牲阳极块4与海水的接触面积,更好的保护桩基础1。

需要说明的是,视窗230的位置可以设在朝向工作人员的侧壁上,也可以设在安装件2 的顶壁上。可以理解的是,在其他一些实施例中,视窗230的形状可以是一个矩形,或者多个间隔布置的多个矩形,或者是其他简单的几何图形等,例如三角形、圆形等。

在一些实施例中,每个安装件2沿桩基础1的长度方向延伸,或每个安装件2沿水平方向延伸。

例如,安装件2可以沿着上下方向延伸,或者安装件2沿着水平方向延伸,由此,安装件2的设计满足多样化的要求。

在一些实施例中,在长度方向上相邻的两个安装件2的间距为0.01D-5D,在周向上相邻的两个安装件2的间距为0.1D-1.07D。

在上下方向上相邻的两个安装件2的中心位置的间距为0.01D-5D。例如,在上下方向上相邻的两个安装件2的间距可以为0.01D、1.0D、5.0D等。

在桩基础1的周向方向上相邻的两个安装件2的间距为0.1D-1.07D。例如,在桩基础 1的周向方向上相邻的两个安装件2的间距为0.1D、0.2D、0.5D、0.8D、1.05D、1.07D等。如此设置可以增大安装件2的布置的不规则度,能够最大限度的保护第一部分11的外壁面,提高桩基础1的防腐蚀效果。

在一些实施例中,牺牲阳极块4包括多个子牺牲阳极块40,多个子牺牲阳极块40在长度方向上依次叠置。

牺牲阳极块4的体积与安装槽21的体积相当,牺牲阳极块4包括多个在上下方向上叠放的子牺牲阳极块40。由此,将牺牲阳极块4做成多块体积较小的,方便携带,在安装牺牲阳极块4时操作方便。

牺牲阳极块4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4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。

可以理解的是,牺牲阳极块4也可以做成一个体积较大的整体。

需要说明的是,牺牲阳极块4的材料为锌或铝等。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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