CN216407054U - 漂浮式风电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种漂浮式风电机组，所述漂浮式风电机组包括杆塔、浮体、风机组件和缓冲组件，风电组件利用风力产生电能，风机组件与杆塔的一端相连，浮体固定在海面上，浮体与杆塔的另一端相连，缓冲组件的一端与风机组件相连，缓冲组件的另一端与杆塔相连。本实用新型实施例的漂浮式风电机组，能够减小风机的振动，提高风机机组的发电性能和使用寿命。

Description

漂浮式风电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种漂浮式风电机组。

背景技术

漂浮式风电机组由悬链线结构和固定在海底的系泊系统保持稳定，然而风机的立柱垂直立在海水中，当海水流经风电机组周围时，极易在风电机组周围形成涡流，进而对风电机组产生振动，振动将影响机组发电性能和使用寿命。

实用新型内容

本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中公开了一种螺旋立柱漂浮式风机基础，该相关技术中的螺旋立柱漂浮式风机基础包括螺旋立柱，以及与螺旋立柱连接的振动缓冲结构。所述螺旋立柱具有螺旋式外形。该相关技术中的风机基础能够减小漂浮式风机在海流作用下发生的立柱涡激振动，提升了漂浮式风机系统的稳定性与基础结构的疲劳寿命。然而，本申请的发明人研究发现，虽然该相关技术中的漂浮式风机基础能够减轻立柱的振动，但无法减轻气动风载荷对风机产生的振动，使风机依旧会受到风力海水等复杂环境载荷的影响，从而影响风机机组的发电性能和使用寿命。

本实用新型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，本实用新型的实施例提出一种漂浮式风电机组，能够减小风机的振动，提高风机机组的发电性能和使用寿命。

根据本实用新型实施例的漂浮式风电机组，包括：杆塔；风机组件，所述风电组件利用风力产生电能，所述风机组件与所述杆塔的一端相连；浮体，所述浮体固定在海面上，所述浮体与所述杆塔的另一端相连；缓冲组件，所述缓冲组件的一端与所述风机组件相连，所述缓冲组件的另一端与所述杆塔相连。

根据本实用新型实施例的漂浮式风电机组，能够减小风机的振动，提高风机机组的发电性能和使用寿命。

在一些实施例中，所述风机组件包括叶片和机舱，所述叶片与所述机舱相连，所述机舱与所述缓冲组件相连。

在一些实施例中，所述缓冲组件包括缓冲柱，所述缓冲柱设在所述杆塔内，且所述缓冲柱的一端至少伸出所述杆塔，所述缓冲柱伸出所述杆塔的一端与所述风机组件相连。

在一些实施例中，所述缓冲柱的数量为多个，多个所述缓冲柱在所述杆塔的周向上间隔布置。

在一些实施例中，所述缓冲柱的包括第一封板、第二封板、支撑板和弹性部件，所述第一封板设在所述杆塔内，且所述第一封板与所述杆塔相连，所述第二封板与所述风机组件相连，且所述第二封板位于所述杆塔外，所述第一封板和第二封板在所述杆塔的高度方向上可相互靠近和远离，所述支撑板和弹性部件在所述杆塔的高度方向上位于所述第一封板和第二封板之间，且所述支撑板和所述弹性部件在所述杆塔高度方向上依次相连。

在一些实施例中，所述支撑板的数量为多个，所述弹性部件的数量为多个，多个所述支撑板和多个所述弹性部件在所述杆塔的高度方向上交错布置。

在一些实施例中，所述弹性部件包括柔性填充物，所述柔性填充物在所述杆塔的高度方向上相对布置有第一端和第二端，所述支撑板在所述杆塔的高度方向上相对布置有第一端和第二端，所述柔性填充物的第一端与相邻的两个所述支撑板中其中一个所述支撑板的第二端相接触，所述柔性填充物的第二端与相邻的两个所述支撑板中另一个所述支撑板的第一端相接触。

在一些实施例中，所述弹性部件还包括多个弹性件，所述弹性件的一端与所述柔性填充物相连，所述弹性件的另一端与所述杆塔相连，多个所述弹性件在所述杆塔的周向上间隔布置。

在一些实施例中，所述漂浮式风电机组还包括系泊组件，所述系泊组件用于将所述浮体固定在海面上，所述系泊组件包括多个锚固部件，多个所述锚固部件在所述浮体的周向上间隔布置，所述锚固部件包括锚固件、支腿和牵引绳，所述锚固件适于插入海底，所述支腿与所述浮体相连，所述牵引绳设在所述锚固件与所述支腿之间。

在一些实施例中，所述漂浮式风电机组还包括偏航组件，所述偏航组件用于调整所述风机组件的角度，所述偏航组件的一端与所述风机组件相连，所述偏航组件的另一端与所述缓冲组件伸出所述杆塔的一端相连。

附图说明

图1是本实用新型实施例的漂浮式风电机组的结构示意图。

图2是图1中所示A区域的局部放大示意图。

图3是本实用新型实施例的漂浮式风电机组中缓冲柱与杆塔配合示意图。

图4是本实用新型实施例的漂浮式风电机组中缓冲柱的结构示意图。

图5是本实用新型实施例的漂浮式风电机组中弹性部件的结构示意图。

附图标记：

浮体1，杆塔2，

风机组件3，叶片31，机舱32，

缓冲组件4，缓冲柱41，第一封板411，第二封板412，支撑板413，弹性部件414，柔性填充物4141，弹性件4142，

系泊组件5，锚固部件51，锚固件511，支腿512，牵引绳513，

偏航组件6。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图5所示，根据本实用新型实施例的漂浮式风电机组包括浮体1、杆塔2、风机组件3和缓冲组件4。

浮体1固定在海面上。

杆塔2的一端与浮体1相连。

具体地，如图1所示，杆塔2的底端与浮体1的上端相连，杆塔2沿竖直方向设在浮体1上。

风电组件利用风力产生电能，风机组件3与杆塔2的另一端相连。

具体地，如图1所示，风机组件3与杆塔2的顶端相连，风机组件3包括机舱32和叶片31，机舱32与杆塔2的顶端相连，且机舱32与顶杆正交布置，即机舱32沿水平布置。

缓冲组件4的一端与风机组件3相连，缓冲组件4的另一端与杆塔2相连。

具体地，如图2所示，缓冲组件4的上端与风机组件3相连，缓冲组件4的下端与杆塔2相连。

根据本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置缓冲组件4，当机组受到风力和海浪作用而产生摆动或倾斜倾向时，缓冲组件4中的可发生形变，减小或抵消产生的力和力矩，减轻机舱32受到的外力影响，使机舱32始终处于平稳状态，机舱32内机械结构受到的冲击力较小，可以降低机械结构磨损、疲劳的发生，提高风机组件3中的传动部件、发电机以及叶片31使用寿命。同时，机舱32较为稳定可以确保叶片31持续对风准确，从而可以提高风机机组的发电性能和使用寿命。

在一些实施例中，缓冲组件4的数量为多个，多个缓冲组件4在杆塔2的高度方向上(如图1中所示的上下方向)间隔布置。

需要说明的是，当缓冲组件4的数量为多个时，多个缓冲组件4中位于最上端的一个缓冲组件4的上端至少部分伸出杆塔2，且位于最上端的一个缓冲组件4伸出杆塔2且伸出杆塔2的一端与风机组件3相连。可以理解的是，多个缓冲组件4在上下方向上也可以依次相连。

举例说明，缓冲组件4的数量为A，且1≤A≤4，具体地，缓冲组件4的数量可以为1、2、3、4。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置多个缓冲组件4，能够增大缓冲组件4可产生的形变量，从而抵消更多的因风力和海浪作用产生的振动和力矩，进一步减轻机舱32受到的外力影响。

在一些实施例中，缓冲组件4包括缓冲柱41，缓冲柱41设在杆塔2内，且缓冲柱41的一端至少伸出杆塔2，缓冲柱41伸出杆塔2的一端与风机组件3相连。

具体地，如图3所示，缓冲柱41沿上下方向延伸，且缓冲柱41的轴线与杆塔2的轴线平行布置，缓冲柱41的下端伸入杆塔2内，且缓冲柱41的上端伸出杆塔2，缓冲柱41的上端与风机组件3相连。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置与杆塔2平行的缓冲柱41，且缓冲柱41的下端设在杆塔2内，不仅可以增强杆塔2的强度以及缓冲组件4与杆塔2的连接强度，因风力或海浪风电机组产生的力或力矩主要依靠杆塔2进行传递和支撑，因此将缓冲柱41设在杆塔2内，能够将风力和海浪产生的力或力矩直接传导至缓冲柱41内，增强了对力和力矩的抵消效果。

在一些实施例中，缓冲柱41的数量为多个，多个缓冲柱41在杆塔2的周向上间隔布置。

具体地，如图3所示，多个缓冲柱41在杆塔2的周向上均匀间隔布置，多个缓冲柱41在上下方向上的尺寸相同，且多个缓冲柱41伸出杆塔2的长度相同。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置多个缓冲柱41，且多个缓冲柱41在杆塔2的周向上均匀间隔布置，不仅可以增强风电机组抵抗风力和海浪产生振动的能力，还能够使杆塔2与缓冲组件4连接处的受力更加均匀，避免风机组件3发生大范围的

在一些实施例中，缓冲柱41的包括第一封板411、第二封板412、支撑板413和弹性部件414，第一封板411设在杆塔2内，且第一封板411与杆塔2相连，第二封板412与风机组件3相连，且第二封板412位于杆塔2外，第一封板411和第二封板412在杆塔2的高度方向上可相互靠近和远离，支撑板413和弹性部件414在杆塔2的高度方向上位于第一封板411和第二封板412之间，且支撑板413和弹性部件414在杆塔2高度方向上依次相连。

具体地，如图4所示，第二封板412设在第一封板411的上方，第一封板411设在杆塔2内，第二封板412设在杆塔2外部，且第一封板411在上下方向上的尺寸等于第二封板412在上下方向上的尺寸。支撑板413和弹性部件414均设在第一封板411和第二封板412之间，这里需要说明的是，支撑板413和弹性部件414位于第一封板411和第二封板412之间时，可以是支撑板413的上端面与第二封板412的下端面相接触，弹性部件414的上端面与支撑板413的下端面相接触，且弹性部件414的下端面与第一封板411的上端面相接触，也可以是弹性部件414的上端面与第二封板412的下端面相接触，弹性部件414的下端面与支撑板413的上端面相接触，且支撑板413的下端面与第一封板411的上端面相接触。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置第一封板411和第二封板412，能够保证缓冲柱41与杆塔2和风电组件稳定连接，并且还可通过调整第一封板411和第二封板412在上下方向上的间隔距离为弹性部件414提供预紧力，从而使弹性部件414与支撑板413之间贴合的更加紧密，提高减振和缓冲效果。通过设置支撑板413，能够保证缓冲组件4的强度，避免缓冲组件4发生断裂，影响风电机组正常运行，并且通过设置弹性部件414，能够抵消来自上下、左右及前后各个方向产生的力或力矩，从而减轻机舱32的受力和振动幅度，提高风电机组的发电可靠性和使用寿命。

在一些实施例中，支撑板413的数量为多个，弹性部件414的数量为多个，多个支撑板413和多个弹性部件414在杆塔2的高度方向上交错布置。

需要说明的是，多个弹性部件414在上下方向上的尺寸相同，多个支撑板413在上下方向上的尺寸相同，且支撑板413在上下方向上的尺寸大于弹性部件414在上下方向上的尺寸。

具体地，如图4所示，支撑板413的数量大于弹性部件414的数量，多个支撑板413和多个弹性部件414在上下方向上交错布置，即弹性部件414位于相邻的两个支撑板413之间。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置多个支撑板413，能够进一步的提高缓冲组件4的结构强度，通过设置多个弹性部件414，能够提高缓冲组件4的减振效果，多个弹性部件414在上下方向上的尺寸相同，能够均匀的抵消振动。可以理解的是，多个弹性部件414在上下方向上的尺寸还可以不同，例如，位于最上方的一个弹性部件414和位于最下方的一个弹性部件414在上下方向上的尺寸最大，而位于中间的弹性部件414在上下方向上尺寸小于位于最上方和最下方的弹性部件414在上下方向上的尺寸，风机组件3受到风力影响作用最大，因此邻近风机组件3的一个弹性部件414在上下方向上的尺寸大于位于中间的弹性部件414在上下方向上的尺寸，能够抵消大部分的振动从而减弱了振动向下的传递，杆塔2受到海浪影响作用最大，因此邻近杆塔2的一个弹性部件414在上下方向上的尺寸大于位于中间的弹性部件414在上下方向上的尺寸，能够抵消大部分的振动从而减弱了振动向上的传递。

在一些实施例中，弹性部件414包括柔性填充物4141，柔性填充物4141在杆塔2的高度方向上相对布置有第一端(如图5中所示柔性填充物4141的上端面)和第二端(如图5中所示柔性填充物4141的下端面)，支撑板413在杆塔2的高度方向上相对布置有第一端和第二端，柔性填充物4141的第一端与相邻的两个支撑板413中其中一个支撑板413的第二端相接触，柔性填充物4141的第二端与相邻的两个支撑板413中另一个支撑板413的第一端相接触。

需要说明的是，柔性填充物4141的材料可以为橡胶，则柔性填充物4141为橡胶垫。柔性填充物4141的周壁与杆塔2的内壁面相抵接。

具体地，如图5所示，柔性填充物4141的上端面与相邻两个支撑板413中位于上方的一个支撑板413的下端面相接触，柔性填充物4141的下端面与相邻两个支撑板413中位于下方的一个支撑板413的上端面相接触。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置柔性填充物4141，不仅能够抵消因风力和海浪产生的振动，柔性填充物4141在风机组件3的重力作用下，能够使柔性填充物4141和支撑板413之间贴合的更加紧密，从而提高缓冲组件4的整体强度，还可使缓冲组件4与杆塔2和风电组件之间连接更加稳定。

在一些实施例中，弹性部件414还包括多个弹性件4142，弹性件4142的一端与柔性填充物4141相连，弹性件4142的另一端与杆塔2相连，多个弹性件4142在杆塔2的周向上间隔布置。

需要说明的是，弹性件4142可以是弹簧或弹性片。

具体地，如图5所示，弹性件4142的一端与柔性填充物4141相连，弹性件4142的另一端与杆塔2相连，多个弹性件4142设在柔性填充物4141内部，需要说明的是，多个弹性件4142分别设在柔性填充物4141的周壁上，且多个弹性件4142在杆塔2的周向均匀间隔布置。

具体地，如图5所示，柔性填充物4141上设有凹槽，弹性件4142设在凹槽内，凹槽的深度小于弹性件4142的长度。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置多个弹性件4142，弹性件4142的一端与杆塔2相连，弹性件4142的另一端与柔性填充物4141相连，从而在柔性弹性物发生形变时，弹性件4142不仅能够辅助柔性弹性物进行吸能，还能够帮助柔性填充物4141恢复至初始状态。通过设置凹槽能够节省弹性部件414的占用空间，使缓冲组件4的结构更加紧凑，凹槽的深度小于弹性件4142的长度，使弹性件4142在初始状态下具有预紧力，从而使柔性填充物4141能够更好的抵消振动。

在一些实施例中，漂浮式风电机组还包括系泊组件5，系泊组件5用于将浮体1固定在海面上，系泊组件5包括多个锚固部件51，多个锚固部件51在浮体1的周向上间隔布置，锚固部件51包括锚固件511、支腿512和牵引绳513，锚固件511适于插入海底，支腿512与浮体1相连，牵引绳513设在锚固件511与支腿512之间。

具体地，如图1所示，多个锚固部件51在杆塔2的周向上均匀间隔布置，锚固件511的下端插入海底，锚固件511的上端与牵引绳513的下端相连，支腿512的一端与浮体1相连，支腿512的另一端与牵引绳513的上端相连。

本实用新型实施例的漂浮式风电机组，通过设置系泊组件5，能够将浮体1固定在海面上，多个锚固部件51在杆塔2的周向上均匀间隔布置，使浮体1的周向能够均匀受力，避免浮体1的位置发生偏移，提高风电机组运行的稳定性。

在一些实施例中，漂浮式风电机组还包括偏航组件6，偏航组件6用于调整风机组件3的角度，偏航组件6的一端与风机组件3相连，偏航组件6的另一端与缓冲组件4伸出杆塔2的一端相连。

具体地，如图2所示，偏航组件6设在风机组件3的下方，偏航组件6用于调整风机组件3的角度，偏航组件6的上端与风机组件3相连，偏航组件6的下端与缓冲组件4相连。

下面参照图1至图5描述本实用新型实施例的漂浮式风电机组的运行。

如图1所示，在杆塔2的顶端和偏航组件6下端安装缓冲组件4，当风电机组受到风力或海浪的作用而产生摆动、振动或倾斜影响时，缓冲组件4中的弹性部件414发生形变，减小或抵消因风力或海浪的作用而产生的力和力矩，从而减轻机舱32受到的外力影响，使机舱32始终处于平稳状态，机舱32内机械结构受到的冲击力较小，可以降低机械结构磨损、疲劳的发生，提高风电机组传动部件、发电机以及叶片31使用寿命。同时，机舱32较为稳定可以确保风轮持续对风准确，减少偏航系统的动作，提高偏航系统可靠性，降低偏航控制策略的复杂性。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种漂浮式风电机组，其特征在于，包括：

杆塔；

风机组件，所述风机组件利用风力产生电能，所述风机组件与所述杆塔的一端相连；

浮体，所述浮体固定在海面上，所述浮体与所述杆塔的另一端相连；

缓冲组件，所述缓冲组件的一端与所述风机组件相连，所述缓冲组件的另一端与所述杆塔相连。

2.根据权利要求1所述的漂浮式风电机组，其特征在于，所述风机组件包括叶片和机舱，所述叶片与所述机舱相连，所述机舱与所述缓冲组件相连。

3.根据权利要求1所述的漂浮式风电机组，其特征在于，所述缓冲组件包括缓冲柱，所述缓冲柱设在所述杆塔内，且所述缓冲柱的一端至少伸出所述杆塔，所述缓冲柱伸出所述杆塔的一端与所述风机组件相连。

4.根据权利要求3所述的漂浮式风电机组，其特征在于，所述缓冲柱的数量为多个，多个所述缓冲柱在所述杆塔的周向上间隔布置。

5.根据权利要求4所述的漂浮式风电机组，其特征在于，所述缓冲柱的包括第一封板、第二封板、支撑板和弹性部件，所述第一封板设在所述杆塔内，且所述第一封板与所述杆塔相连，所述第二封板与所述风机组件相连，且所述第二封板位于所述杆塔外，所述第一封板和第二封板在所述杆塔的高度方向上可相互靠近和远离，所述支撑板和弹性部件在所述杆塔的高度方向上位于所述第一封板和第二封板之间，且所述支撑板和所述弹性部件在所述杆塔高度方向上依次相连。

6.根据权利要求5所述的漂浮式风电机组，其特征在于，所述支撑板的数量为多个，所述弹性部件的数量为多个，多个所述支撑板和多个所述弹性部件在所述杆塔的高度方向上交错布置。

7.根据权利要求6所述的漂浮式风电机组，其特征在于，所述弹性部件包括柔性填充物，所述柔性填充物在所述杆塔的高度方向上相对布置有第一端和第二端，所述支撑板在所述杆塔的高度方向上相对布置有第一端和第二端，所述柔性填充物的第一端与相邻的两个所述支撑板中其中一个所述支撑板的第二端相接触，所述柔性填充物的第二端与相邻的两个所述支撑板中另一个所述支撑板的第一端相接触。

8.根据权利要求7所述的漂浮式风电机组，其特征在于，所述弹性部件还包括多个弹性件，所述弹性件的一端与所述柔性填充物相连，所述弹性件的另一端与所述杆塔相连，多个所述弹性件在所述杆塔的周向上间隔布置。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的漂浮式风电机组，其特征在于，还包括系泊组件，所述系泊组件用于将所述浮体固定在海面上，所述系泊组件包括多个锚固部件，多个所述锚固部件在所述浮体的周向上间隔布置，所述锚固部件包括锚固件、支腿和牵引绳，所述锚固件适于插入海底，所述支腿与所述浮体相连，所述牵引绳设在所述锚固件与所述支腿之间。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的漂浮式风电机组，其特征在于，还包括偏航组件，所述偏航组件的一端与所述风机组件相连，所述偏航组件的另一端与所述缓冲组件伸出所述杆塔的一端相连，所述偏航组件用于调整所述风机组件的角度。

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