本實(shí)用新型涉及海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性海上升壓站。

背景技術(shù)：

隨著國家十三五規(guī)劃中對國家能源政策的指引，由于我國傳統(tǒng)能源產(chǎn)能過剩嚴(yán)重，海上風(fēng)電因其清潔、安全、開發(fā)效率高等優(yōu)勢在新能源領(lǐng)域發(fā)展迅速，基本代表了當(dāng)前風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的最高水平。當(dāng)風(fēng)電場容量在200MW-300MW，離岸距離在15KM以上時(shí)，根據(jù)國際通常經(jīng)驗(yàn)，一般需設(shè)置海上升壓站，以更高等級的電壓通過海纜輸電至陸上電網(wǎng)。

目前，我國已建成的海上升壓站水深相對較淺，而國外己建成的海上變電站結(jié)構(gòu)，其布置方案種類多，從上部鋼平臺(tái)來看，有半敞開式的、有全封閉式的；從下部支撐裝置來看，有單樁的、多樁的、重力式等，但是目前，上部鋼平臺(tái)和下部支撐裝置的連接一般都是剛性的，上部鋼平臺(tái)和下部支撐裝置的剛性連接，影響海上升壓站的使用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是：提供一種柔性海上升壓站，能使水平向荷載作用在上部鋼平臺(tái)時(shí)，減少對下部支撐裝置的影響，并且在下部支撐裝置受到波浪等循環(huán)荷載作用時(shí)，同樣減少對上部鋼平臺(tái)的影響。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種柔性海上升壓站，包括上部鋼平臺(tái)、柔性連接組件、下部支撐裝置；所述的柔性連接組件包括由上往下依次設(shè)置的上層鋼板、上層鋼管、阻尼件、下層鋼管、下層鋼板、變截面鋼管；所述的上部鋼平臺(tái)與上層鋼板固定連接，所述的變截面鋼管的下端與下部支撐裝置固定連接。通過柔性連接組件連接上部鋼平臺(tái)和下部支撐裝置，可起到阻尼效果。

進(jìn)一步的是：所述的阻尼件為橡膠支座或液壓阻尼器。起到阻尼效果。

進(jìn)一步的是：所述的上部鋼平臺(tái)通過法蘭盤與上層鋼板固定連接；或者，所述的上部鋼平臺(tái)焊接在上層鋼板上。實(shí)現(xiàn)上部鋼平臺(tái)和柔性連接組件的固定連接。

進(jìn)一步的是：所述的下部支撐裝置包括導(dǎo)管架和鋼管樁，所述的導(dǎo)管架套在鋼管樁上，導(dǎo)管架和鋼管樁固定連接。鋼管樁和導(dǎo)管架固定連接，導(dǎo)管架可以保持整體的剛度。

進(jìn)一步的是：所述的導(dǎo)管架和鋼管樁通過灌漿的方式固定連接。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管架和鋼管樁的固定連接。

進(jìn)一步的是：所述的變截面鋼管的下端通過皇冠板焊接在鋼管樁的上端；或者，所述的變截面鋼管的下端和鋼管樁的上端通過灌漿的方式固定連接。實(shí)現(xiàn)柔性連接組件和鋼管樁的固定連接。

進(jìn)一步的是：所述的導(dǎo)管架上設(shè)有靠船構(gòu)件和海纜保護(hù)管。可以適應(yīng)船舶?？康囊笠约皩Ｉ仙龎赫窘尤搿⑺统鲭娎|進(jìn)行保護(hù)。

進(jìn)一步的是：所述的上部鋼平臺(tái)包括主腿柱、桁架結(jié)構(gòu)、主梁和次梁。

進(jìn)一步的是：所述上部鋼平臺(tái)的走道上設(shè)有欄桿。增加安全性。

進(jìn)一步的是：所述的上部鋼平臺(tái)上布置有電氣設(shè)備、暖通設(shè)備、安全及消防設(shè)備。

總的說來，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本實(shí)用新型的柔性連接組件，可根據(jù)海上風(fēng)電場場址特定的海洋環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)計(jì)以滿足安全與性能要求。

2.本實(shí)用新型的技術(shù)方案不需要特別的施工工藝與設(shè)備，現(xiàn)有施工設(shè)備即可滿足安裝要求，不會(huì)特別增加造價(jià)與施工難度。

3.本實(shí)用新型的柔性連接組件與上部鋼平臺(tái)和下部支撐裝置的連接，形式簡單，安裝方便。

4.本實(shí)用新型的柔性連接組件在海上吊裝時(shí)，可以與下部支撐裝置采用皇冠板焊接或者灌漿連接。

5.本實(shí)用新型的下部支撐裝置中，導(dǎo)管架中部空心，鋼管樁穿過導(dǎo)管架，通過灌漿的方式進(jìn)行連接，與現(xiàn)有技術(shù)一致，技術(shù)成熟，安全可靠。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型上部鋼平臺(tái)的立面圖。

圖3為本實(shí)用新型柔性連接組件的立面圖。

圖4為本實(shí)用新型下部支撐裝置的立面圖。

其中，1為上部鋼平臺(tái)，2為柔性連接組件，3為下部支撐裝置，1-1為上部鋼平臺(tái)的主腿柱，1-2為上部鋼平臺(tái)的桁架結(jié)構(gòu)，1-3為上部鋼平臺(tái)的梁，1-4為上部鋼平臺(tái)的欄桿，1-5為鋼質(zhì)樓梯，2-1為上層鋼板，2-2為上層鋼管，2-3為阻尼件，2-4為下層鋼管，2-5為下層鋼板，2-6為變截面鋼管，3-1為鋼管樁，3-2為導(dǎo)管架，3-3為靠船構(gòu)件。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種柔性海上升壓站，包括上部鋼平臺(tái)、柔性連接組件、下部支撐裝置。所述的柔性連接組件包括由上往下依次設(shè)置的上層鋼板、上層鋼管、阻尼件、下層鋼管、下層鋼板、變截面鋼管；上層鋼板、上層鋼管、阻尼件、下層鋼管、下層鋼板、變截面鋼管依次相接觸，且固定成為一個(gè)整體，柔性連接組件各個(gè)部件之間的固定關(guān)系屬于現(xiàn)有成熟的技術(shù)。上層鋼管的內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋，下層鋼管的內(nèi)部也設(shè)有加強(qiáng)筋。所述的上部鋼平臺(tái)與上層鋼板固定連接，所述的變截面鋼管的下端與下部支撐裝置固定連接。所述的阻尼件為橡膠支座或液壓阻尼器。上部鋼平臺(tái)、下部支撐裝置均為現(xiàn)有成熟的技術(shù)，上部鋼平臺(tái)與上層鋼板的連接方式也為現(xiàn)有成熟的技術(shù)，變截面鋼管的下端與下部支撐裝置的連接方式也為現(xiàn)有成熟的技術(shù)，本實(shí)用新型主要在于將上部鋼平臺(tái)、柔性連接組件、下部支撐裝置組合在一起。

上部鋼平臺(tái)與上層鋼板的連接方式常見的有兩種，一種是，所述的上部鋼平臺(tái)通過法蘭盤與上層鋼板固定連接；另一種是，所述的上部鋼平臺(tái)焊接在上層鋼板上。

所述的下部支撐裝置包括導(dǎo)管架和鋼管樁，所述的導(dǎo)管架套在鋼管樁上，導(dǎo)管架和鋼管樁固定連接。所述的導(dǎo)管架和鋼管樁通過灌漿的方式固定連接，即在導(dǎo)管架和鋼管樁之間灌入水泥漿進(jìn)行固定連接，導(dǎo)管架和鋼管樁的固定連接方式也屬于現(xiàn)有的成熟的技術(shù)。

變截面鋼管與鋼管樁的連接方式常見的有兩種，一種是，所述的變截面鋼管的下端通過皇冠板焊接在鋼管樁的上端；另一種是，所述的變截面鋼管的下端和鋼管樁的上端通過灌漿的方式固定連接。

本實(shí)用新型中，下部支撐裝置由鋼管樁和導(dǎo)管架組成。鋼管樁有4根，4根鋼管樁的下端呈矩形，長邊和短邊均為24m，鋼管樁的直徑為1600mm，壁厚為25mm～30mm，鋼管樁的下端伸入海床以下至持力層(按照規(guī)范要求建議以性能較好的土層為持力層)，鋼管樁的樁長需根據(jù)海上升壓站所在場址的海洋水文環(huán)境條件及地質(zhì)條件、上部鋼平臺(tái)的最大重量以及最不利荷載作用時(shí)的最大拔力確定。導(dǎo)管架上設(shè)置與常規(guī)升壓站一致的可調(diào)整的靠船構(gòu)件和海纜保護(hù)管，以適應(yīng)船舶?？康囊笠约皩Ｉ仙龎赫窘尤?、送出電纜進(jìn)行保護(hù)。

以下部支撐裝置為基礎(chǔ)，鋼管樁通過皇冠板焊接(或者灌漿連接)與柔性連接組件進(jìn)行連接，上部鋼平臺(tái)與柔性連接組件在陸地上已經(jīng)通過法蘭盤(或焊接)進(jìn)行連接。所述的上部鋼平臺(tái)是一種多層的鋼框架結(jié)構(gòu)，主要包括主腿柱、桁架結(jié)構(gòu)、主梁和次梁，桁架結(jié)構(gòu)用于將多個(gè)主腿柱連接在一起，保證整體結(jié)構(gòu)剛度；上部鋼平臺(tái)內(nèi)布置有電氣設(shè)備、暖通設(shè)備、安全及消防設(shè)備、主變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電設(shè)備等。上部鋼平臺(tái)除底層之外，其余各層均被鋼質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)包圍，在上部鋼平臺(tái)的內(nèi)部形成密封整體，上部鋼平臺(tái)的走道上設(shè)有欄桿，并在相鄰兩層間通過鋼質(zhì)樓梯連通，人員可在各層之間自由通行。

升壓站上部鋼平臺(tái)各層均設(shè)有功能分區(qū)，在各層布置電氣設(shè)備、暖通設(shè)備、安全及消防設(shè)備等，這均屬于現(xiàn)有的技術(shù)，在此不再贅述，但需注意的是，本實(shí)用新型需要保證各個(gè)分區(qū)里的設(shè)備能夠安全的運(yùn)行，上部鋼平臺(tái)的最大位移小于各個(gè)設(shè)備安全運(yùn)行時(shí)允許偏移的最大距離，保證海上升壓站運(yùn)行的可靠性。

在應(yīng)用本實(shí)用新型時(shí)，上部鋼平臺(tái)以及柔性連接組件需通過一定的腐蝕防護(hù)措施應(yīng)對嚴(yán)酷的海洋腐蝕環(huán)境，海洋大氣區(qū)常年處于干濕交替的狀態(tài)，處于海洋大氣區(qū)的部位采用涂層防腐；下部支撐裝置局部處于浪濺區(qū)，該部位采用性能加強(qiáng)的涂層防腐，水位變動(dòng)區(qū)及水下區(qū)采用陰極保護(hù)防腐(犧牲陽極陰極保護(hù)或者外加電流陰極保護(hù))，泥下區(qū)采用預(yù)留腐蝕裕量措施進(jìn)行防腐。

在實(shí)際操作中，柔性連接海上升壓站的建造安裝方式與已有技術(shù)基本一致，不同的是，在上部鋼平臺(tái)制造過程中，上部鋼平臺(tái)下端與下部支撐裝置連接處增加柔性連接組件，柔性連接組件與上部鋼平臺(tái)連接處需保證連接的剛度以及疲勞強(qiáng)度。柔性連接組件需保證一定間隔的檢修時(shí)間，保證柔性連接組件不至于被破壞，并且保持一定的伸縮能力，達(dá)到柔性連接的效果。柔性連接組件作為本實(shí)用新型最核心的部分，需要根據(jù)計(jì)算來保證柔性連接的效果，在達(dá)到一定柔度的前提下，保證上部鋼平臺(tái)及設(shè)備運(yùn)行的可靠性；并且由于海上環(huán)境惡劣，施工不便，需要考慮柔性連接組件材料的耐久性以及防腐性，保證其使用年限。

本實(shí)用新型的施工順序?yàn)椋涸诩庸そㄔ祀A段，按照上部鋼平臺(tái)、柔性連接組件、下部支撐裝置的順序進(jìn)行；然后將柔性連接組件和上部鋼平臺(tái)進(jìn)行拼裝，二者之間通過法蘭盤(或焊接)連接而成；通常情況下，首先在陸地上安裝制造好導(dǎo)管架之后，利用運(yùn)輸船將建造完畢的導(dǎo)管架運(yùn)至選定位置進(jìn)行安裝，安裝方法及裝船方式與已有技術(shù)一致，待導(dǎo)管架按照指定位置就位后，利用打樁船，按照導(dǎo)管架的就位位置進(jìn)行鋼管樁的擊打，使鋼管樁落于指定位置，打樁過程中產(chǎn)生的噪音對海洋環(huán)境有影響，可采用帷幔的形式來降低噪音對海洋生物的影響。帷?？刹捎脷饬鞯男问?，形成氣泡，從聲源的傳播介質(zhì)上杜絕其影響。上部鋼平臺(tái)在陸地指定位置加工建造完成之后，可與柔性連接組件進(jìn)行連接，待完成所有結(jié)構(gòu)建造、設(shè)備安裝及調(diào)試、涂層涂裝以及裝飾工作后，由大型運(yùn)輸船整體運(yùn)輸至海上，利用大噸位起重船對上部鋼平臺(tái)與柔性連接組件連接之后的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝，待柔性連接組件置于下部支撐裝置之上后，然后通過皇冠板焊接或者灌漿連接進(jìn)行連接，之后對導(dǎo)管架與鋼管樁之間采用灌漿連接，即完成海上升壓站的建造與安裝。

目前海上升壓站上部鋼平臺(tái)與下部支撐裝置普遍上都是按照剛性連接，本實(shí)用新型的一種柔性海上升壓站，在上部鋼平臺(tái)設(shè)備位移滿足要求的前提下，能使水平向荷載作用在上部鋼平臺(tái)時(shí)，減少對下部支撐裝置的影響，并且在下部支撐裝置受到波浪等循環(huán)荷載作用時(shí)，同樣減少對上部鋼平臺(tái)的影響，即上部鋼平臺(tái)產(chǎn)生的疲勞也可以有效減少。本實(shí)用新型比起傳統(tǒng)剛性連接的海上升壓站在施工與制造方面并無其他復(fù)雜之處，不需要其他特別設(shè)備及要求。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。