海洋风机基础设计分析平台
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
三桩基础海上风机整体结构的共振分析海上风机的共振分析对于设计和运维至关重要。
共振是指当一个物体的振动频率与另一个物体的振动频率相接近时，会引起共振现象，从而增加结构的振动幅度和应力，甚至导致结构破坏。
对于海上风机这种高度暴露于海洋环境中的结构来说，共振分析尤为重要。
下面将从风机塔架、机舱和叶轮等三个方面对海上风机的共振分析进行探讨。
首先，风机塔架是风机结构的主要承载部分，也是常发生共振问题的地方。
在共振分析中，首先需要确定塔架的垂直共振频率和水平共振频率。
对于垂直共振，主要是分析风荷载和塔身自身结构的自振引起的共振。
对于水平共振，主要是分析风向输入振动引起的共振。
为了降低共振频率的影响，可以采取以下措施：一是增加塔身的刚度，可以通过增加塔身截面的尺寸或采用高强度材料来实现；二是通过增加阻尼措施来抑制共振现象，比如在塔身上安装阻尼器或阻尼器；三是通过改变塔身的几何形状来改变其共振频率。
其次，机舱是风机的控制中心，也是共振分析的重点之一、机舱内部包含了风机的发电装置、传动装置等，这些设备在工作过程中会产生振动，并且这些振动也会对整个机舱结构产生影响。
因此，在共振分析中，需要对机舱内的振动进行分析，并采取措施来降低机舱的共振现象。
一方面，可以通过对机舱内设备的布局和固定方式进行优化来减小振动的产生；另一方面，可以通过增加机舱结构的刚度和降低共振频率来避免共振问题。
最后，叶轮是风能转化为机械能的关键部分，也是容易发生共振的地方。
叶轮在运行过程中会受到风的作用力和旋转运动的惯性力的影响，这些力会引起叶轮的振动。
为了避免共振问题，可以考虑以下措施：一是增加叶轮的刚度，可以通过增加叶片的截面尺寸或采用高强度材料来实现；二是通过改变叶轮的扭曲角度或叶片的布置方式来改变叶轮的共振频率；三是增加叶轮的阻尼来抑制共振现象。
综上所述，海上风机的共振分析是保证其设计和运维安全的重要环节。
在共振分析中，需要对风机塔架、机舱和叶轮等三个方面进行分析，通过增加结构的刚度、增加阻尼和改变结构的几何形状等措施来降低共振的影响。
海上风机基础结构监测系统开发与应用
采集仪1
采集仪2 采集仪...
风机 嵌入式 工控机
风机
用户
Internet
风机
风机
风机
风场监控中心 防火墙
交换机 服务器
用户
数据中心
交换机
服务器 用户
图 1 海上风机基础结构监测系统物理架构图 结合工程结构体系的运行状态监测，使用状态评价方法分析结 构体系是目前国家重要桥梁、隧道等重点工程常用的技术。海上风电
场结构体系型式特殊、运行状态复杂，目前未见针对海上风电场结构 体系进行状态分析评价的相关资料。有必要开展海上风电场结构体系 的状态监测系统的研究与开发，为风电场的运行维护提供重要的技术 支撑。
2、网络通讯架构设计
2.1 网络架构 海上风机基础结构监测系统网络物理架构见图 1，风场环网拓 扑结构见图 2。
统 值 征 特
绘 线 程 过
导 据 数
生 告 报
、 出 、 印 导打
警警 报报 码类 代分
警警 报报 性位 属定
配理置管 理 理备 管管设 场机测 风风监
向 风 速 风度变斜动蚀
温应倾振腐
系构统理 管理理 机管管 织户色 组用角
置理 设管 集单 采菜
图 4 海上风机基础结构监测系统总体架构图
4、海上风机基础结构监测系统开发与应用
水能经济
海上风机基础结构监测系统开发与应用
胡蕊 1 申浩 2 李杰 3 张庆 4 1. 上海电力实业有限公司 上海 200002
2. 上海盛缆建设工程有限公司 上海 200002；
3. 上海勘测设计研究院有限公司 上海 200434
4. 上海浦宜亚软件有限公司 上海 200063 【摘要】基于 Visual Studio 2013 MVC 架构开发的海上风机基础结构监测系统，具有智能化、模块化、可视化等 功能，从数据采集、整编、统计分析、图表、报告均可自动完成，为管理和设计单位及时提供海上风机基础结构监测实时信息， 为设计及决策提供依据。 【关键词】海上风电；基础结构；监测系统；MVC
论海上风电风机基础几种结构模式优劣王钟庆_1
论海上风电风机基础几种结构模式优劣王钟庆发布时间：2021-11-22T08:39:17.055Z 来源：基层建设2021年第25期作者：王钟庆[导读] 在海上风电场建设中，风机基础的成本占总造价的比例较高广西广投海上风电开发有限责任公司广西南宁 530000摘要：在海上风电场建设中，风机基础的成本占总造价的比例较高，根据海上风电场不同海域环境，使用要求，选择不同的风机基础结构模式，是保障海上风电机组基础稳定性、可靠性和经济性的关键。
关键词：海上风电；风机基础；结构模式1前言国外海上风电建设起步较早，上世纪90年代，欧洲国家开始研发海上风机，并在装机容量等方面取得了一定成果，机组可靠性也进一步提高，海上风电产业得到迅猛发展，大型海上风电场开始出现。
我国海上起步比较晚，但发展比较快，自2009年起，我国海上风电开发建设工作全面启动，国家有关部门在发展规划、支持政策、管理流程等方面支持下，充分激发了市场活力。
此外，先后出台《海上风电开发建设方案及有关管理要求》《海上风电开发建设管理办法》，简化了项目开发建设管理程序，明确了用海标准与规定，为推动产业发展提供了持续稳定的市场环境。
近年来我国相关企业的投资积极性不断提升，海上风电开发建设速度明显加快，装备及工程技术不断突破，产业服务体系不断完善，海上风电产业发展取得了显著成果，前景可期。
2海上风电风机基础结构模式在海上风电场建设中，风机基础的成本占总造价的比例较高，根据海上风电场不同海域环境，使用要求，选择不同的风机基础结构模式，是保障海上风电机组基础稳定性、可靠性和经济性的关键。
国内外海上风电基础一般有桩（承）式基础、重力式基础、桶式（负压式）基础、浮式基础等形式，其中桩（承）式基础又分为单桩基础和多桩导管架基础，多桩导管架又分为单立柱多桩基础、桁架是导管架基础、多桩承台基础，单立柱多桩基础主要有三脚架基础、高三桩门架基础、其他单立柱多桩基础；多桩承台基础主要有高桩承台基础和低桩承台基础。
海上风电机组基础结构设计标准
海上风电机组基础结构设计标准《海上风电机组基础结构设计标准》一、适用范围本标准适用于海上风电机组基础结构的设计，包括海上桩基式塔座和浮式塔座。
二、基础结构（一）基础结构组成部分：1. 基础结构的组成部分，包括基础结构的顶部平台、基础结构的腹部、基础结构的桩体或者浮体壳体。
2. 基础结构安装的安全装置。
（二）基础结构的设计要求：1. 基础结构的设计使用年限应满足设备设施安装的要求，保护安装的设备设施不受损坏。
2. 基础结构的设计应符合国家有关规定，并考虑海洋环境的特殊要求，且考虑海洋环境中的气候、海浪强度、土质结构和岩石属性等进行设计。
3. 基础结构的设计应考虑与海洋环境的配合，使其能够抵抗海洋环境的冲击，如海浪冲击、风荷载、悬浮物等，并具备相应的生态保护功能。
4. 基础结构的设计应确保其结构平衡，结构完整，不变形。
5. 基础结构的设计应考虑机组的振动，采用合理的减振措施，控制振动的扩散，保证机组的正常运行。
6. 基础结构的设计应考虑潮汐、海浪、风荷载等荷载和环境条件，以确保机组能够正常运行。
7. 基础结构的设计应考虑设备安装的方便性和机组维护的要求，使其能够满足机组的维护要求。
三、总体设计（一）总体设计的要求：1. 总体设计时应考虑到机组的布局，包括机组与港口的距离、机组之间的距离等，确保机组能够正常运行。
2. 总体设计时应考虑机组的布局与现有工程的叠放关系，使机组的安全运行不受影响。
3. 总体设计时应考虑到机组的安全性，能够满足机组的安全要求，并预留必要的维护空间和设备安装空间，以确保机组能够顺利运行。
4. 总体设计时应考虑海洋环境的影响，确保机组能够顺利运行，并考虑海岸线环境保护的要求，防止对海洋环境造成污染。
（二）总体设计的内容：1. 基础结构的设计，包括机组的布局，配套设施的设计，以及机组配置技术要求的考虑等。
2. 机组的抗海洋环境性能设计，包括抗海浪冲击性能、抗风荷载性能、抗潮汐性能等。
龙源电力工程设计公司“海上风电风机基础自动分析系统”获中国能
共计 289 项，
最终 84 项获奖。
（周全智）
hensive control
（收稿日期：
2019-08-20
责任编辑：
穆玲）
科技动态
龙源电力工程设计公司
“海上风电风机基础自动分析系统”
获中国能源研究会能源创新奖
近日，龙源电力工程设计公司“海上风电风机基础自动分析系统”项目荣获中国能源研究会 2019 年度能源
abandoned oil well in Matan 31 safely，providing a demonstration for hydrogen sulfide treatment under simi⁃
lar conditions.
Key Words：Abandoned oil well；Fully mechanized mining face；Hydrogen sulfide；Emission law；Compre⁃
centration of H2S emission in I0104105 working face has greatly decreased， and the hydrogen sulfide emis⁃
sion in return air tunnel of working face has been well controlled，which has passed the influence area of
·42·
第1期
杨天兴等：
综采面废弃油井影响区域 H2S 涌出规律及防治措施
术，2017，45（2）：
71-75+82.
海上风机基础形式
海上风机基础形式介绍如下：
一、单桩式基础
单桩式基础是最早也是最简单的一种海上风机基础形式。
它的原理是在海底钻孔后，将一根或多根桩驳入海底，形成一个单桩或者多桩的基础支撑系统。
该基础形式适用于比较浅的海域，桩身一般要求较粗，以满足在海洋环境下的稳固支撑。
优点是安装简单、成本较低，缺点是承载力较小、易受海底地质条件和海浪影响，而且不适合深水区的风电场。
二、桶式基础
桶式基础是一种较新的海上风机基础形式，它是将一种可以漂浮的桶状物质放置在海底或者浮标上，并以桶自身的重量或向下排水来产生足够的稳定力支撑风机。
该基础形式适用于水深较深，基础不易沉入海底的场合，可以大大减少安装的难度和成本。
然而，由于该基础的尺寸较大，在运输和装配方面会存在一定困难。
三、吊装式基础
吊装式基础是一种相对比较常见的海上风机基础形式。
它的原理是在海底先钻好一个孔，再将整个基础系统通过吊装机构放置在孔里。
该形式的设计使其能够适应不同水深和地质条件，同时也提高了基础的承载能力。
由于需要吊装机构的配合，它的装配难度和成本较高。
四、桩框式基础
桩框式基础是一种兼具单桩式基础和框架式基础的特点的海上风机基础形式。
它的基本结构是一组互相平行的桩体形成的桩群，在桩群
的顶部固定一个框架，风机塔身在框架上安装。
该基础形式适用于在较小的面积内固定多台风机，同时也可以降低风机维护和维修的成本。
海上风电基础设计与施工
混凝土沉箱式
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重力基座式
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重力基座式
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单桩基础
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水上三桩基础
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水下三桩基础
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水下三桩基础
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导管架基础
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吸力桶基础
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英国的张力腿式Blue H 风电机组 漂浮式基础
挪威的Spar 式Hywind 风电机组
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2.2 国内海上风电典型风机基础结构 低桩高台柱基础 高桩承台基础 单桩基础 水下三角架基础（Tripod） 导管架基础 吸力筒基础
与早期的东海大桥一期海上风电场相比，工程成本降低了约20%。
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2 国内外海上风电典型风机基础结构
2.1 国外海上风电典型风机基础结构 2.2 国内海上风电典型风机基础结构
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2.1 国外海上风电典型风机基础结构 重力式基础 单桩基础 水上三桩（Tripile） 水下三桩（Tripod） 导管架基础 吸力筒基础 漂浮式风机基础
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低桩高台柱基础
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高桩承台基础
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单桩基础
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三角架基础
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导管架基础
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吸力桶基础
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3 荷载分类及作用组合
荷载分为以下三类： 1 永久荷载，主要有上部结构传来的风电机组重力荷载 Fzk 、基础及附 属结构自重G 、预加应力 N p 等。 2 可变荷载，主要有上部结构传来的风电机组荷载水平力 F xk 和Fy k 、 水平力矩Mxk 和 Myk 、扭矩Mzk ，风荷载W 、波浪力P 、水流力 Fw 、冰 荷载 Fi 、船舶荷载F1 、结构施工检修过程中出现的短期荷载Fs 等。 3 偶然荷载，如地震作用力Fe 、海上漂浮物非正常撞击荷载 F2 等。
海上风机基础形式
海上风机基础形式摘要：一、引言1.全球能源状况与可再生能源的重要性2.海上风力发电的发展背景与现状二、海上风电机组基础结构1.海上风电机组基础形式的分类2.各类基础结构的特点与适用情况三、海上风电基础的优缺点分析1.优点2.缺点四、海上风电基础的发展趋势1.技术创新与发展方向2.市场需求与政策支持五、结论1.海上风电基础在风电场建设中的重要性2.对未来海上风电基础发展的展望正文：一、引言1.全球能源状况与可再生能源的重要性随着全球气候变暖和能源价格的持续上涨，发展新能源和可再生能源已成为一个全球化态势。
许多国家和地区都纷纷制定了发展可再生能源的政策框架，以应对能源危机和环境问题。
其中，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到越来越多国家的关注和重视。
2.海上风力发电的发展背景与现状海上风力发电是指在海上利用风力发电机组进行发电的一种可再生能源形式。
相较于陆上风力发电，海上风力发电具有风力资源更丰富、占地面积小、对土地资源影响小等优点。
近年来，随着技术的不断创新和成熟，海上风力发电在全球范围内得到了广泛应用和快速发展。
二、海上风电机组基础结构1.海上风电机组基础形式的分类海上风电机组基础结构主要分为以下几种形式：单桩基础、多桩基础、导管架基础、浮式基础等。
各种基础结构有其独特的特点和适用情况。
2.各类基础结构的特点与适用情况（1）单桩基础：单桩基础是指风电机组通过一根桩基固定在海床上。
这种基础结构简单、施工方便，适用于水深较浅、海床地质条件较好的区域。
（2）多桩基础：多桩基础是指通过多根桩基将风电机组固定在海床上。
这种基础结构稳定性较好，适用于水深较深、海床地质条件较差的区域。
（3）导管架基础：导管架基础是指通过一个导管架将风电机组固定在海床上。
这种基础结构适用于水深较深、风力资源丰富的区域，但其施工难度较大。
（4）浮式基础：浮式基础是指风电机组通过一个浮动平台固定在海面上。
这种基础结构适用于水深较深、海床地质条件较差的区域，但其设计和施工难度较大。
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文章来源：安世亚太官方订阅号（搜索：peraglobal）
海上风机平台作为一种能源勘探平台，在实际建造之前需要模拟整个平台的各种力学性能，包括静力学分析、动力学分析、疲劳分析等。
分析过程有助于模拟平台在各种工况条件下的结构性能，并辅助设计的改进和验证。
主要技术挑战：
●平台类型较多，实际模型较为复杂；
●边界条件复杂，包括风载荷、波浪载荷、风机载荷等；
●海底情况复杂，需要考虑地质因素；
解决方案：
●用pipe单元模型模拟实际管道，简化建模难度；
●对各种类型的载荷进行分类梳理，视工况条件施加；
●提供海况参数和地质参数模拟实际海洋环境；
●为整套流程提供可视化界面，包括前处理、边界条件施加、求解和后处理；
结论：
●通过计算模板的形式整合整个计算流程，分析覆盖静力学、动力学、疲劳等；
●平台类型包括单桩、水下多桩、水上三桩、高桩承台和导管架。
应用价值：
●海上风机设计平台模板为该种类型的平台设计提供了仿真分析的整体流程，可视化界面
操作方便，可直接生成分析报告，使专业的仿真分析更好地和设计相结合，服务于设计。
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