论文部分内容阅读
风电已成为我国除火电和水电外的第三大能源,在陆上风电开发进入成熟期之后,未来海上风电发展空间十分广阔。为了满足海上风电的作业要求,各种海上风电作业装备受到广泛的关注和深入的研究,其中又以海上风电安装平台为主。
海上风电安装平台是进行海上风电作业的核心设备。该作业平台主要包括:平台主体、桩腿桩靴、升降系统、吊机起吊系统、定位系统、生活区以及相应的作业支持系统。风电安装平台通过将桩腿桩靴插入海底,利用升降锁紧系统实现船体的提升与锁定,从而将平台主体升离海面,进行相关的风机安装作业。
本文以海上风电安装平台为主要研究对象,开展海上风电安装平台强度分析与研究。论文首先介绍了海上风电安装平台的研究现状以及研究趋势,针对一类典型海上风电安装平台,详细介绍了其主要参数、总布置、主要设备参数等,并根据规范要求,提出了海上风电安装平台总强度设计要求。继而开展了海上风电安装平台的载荷分析、结构模型、约束条件、计算工况等进行了详细阐述,进而完成平台的总强度分析。根据有限元强度计算结果,详细分析了受力、载荷传递等因素对结构高应力区的影响,并对相应位置和结构进行了结构加强,提出了相应的海上风电安装平台总体设计和结构设计的优化方案。本文的研究成果为海上风电安装平台总体以及结构的设计和优化提供参考依据。本文主要研究内容汇总如下:
(1)对国内外海上风电安装平台强度分析研究进展进行了综述。重点针对不同专家学者对于海上风电安装平台利用有限元进行总强度分析计算和锚泊系统的强度校核等领域的研究内容,进行了整理和汇总研究,为后续研究奠定基础;
(2)对海上风电安装平台在工作过程中承受的载荷种类、特点进行介绍,并且根据文献和规范列举了对于平台所受环境载荷的计算方法,由于波浪载荷对于桩腿的影响重大,因此重点介绍了波浪载荷,为正确而合理的确定平台所受载荷,进行有限元计算做好准备;
(3)对浮式风电平台的主要尺度要素、布置情况以及设备情况进行介绍。结合工程作业需要以及相关法律法规的要求,提出海上风电安装平台总强度的要求;
(4)针对风、浪和流的环境载荷,提出适用于实际工程的解决方法,对实际项目中的平台载荷进行计算和分析,为后续进行强度计算做好铺垫;
(5)对结构模型进行了介绍,包括约束型式、计算工况等,并采用成熟商业软件进行总体强度的计算,主要包括屈服强度和屈曲强度。并根据结果对海上风电安装平台总强度进行分析,提出相应的设计指导意见;
(6)借鉴海洋工程的永久系泊方案,结合实际工程的需要,完成海上风电安装平台的锚泊计算分析。对计算结果进行统计、规范校核,通过分析,为相应的锚机和缆绳选取提供一定参考。
海上风电安装平台是进行海上风电作业的核心设备。该作业平台主要包括:平台主体、桩腿桩靴、升降系统、吊机起吊系统、定位系统、生活区以及相应的作业支持系统。风电安装平台通过将桩腿桩靴插入海底,利用升降锁紧系统实现船体的提升与锁定,从而将平台主体升离海面,进行相关的风机安装作业。
本文以海上风电安装平台为主要研究对象,开展海上风电安装平台强度分析与研究。论文首先介绍了海上风电安装平台的研究现状以及研究趋势,针对一类典型海上风电安装平台,详细介绍了其主要参数、总布置、主要设备参数等,并根据规范要求,提出了海上风电安装平台总强度设计要求。继而开展了海上风电安装平台的载荷分析、结构模型、约束条件、计算工况等进行了详细阐述,进而完成平台的总强度分析。根据有限元强度计算结果,详细分析了受力、载荷传递等因素对结构高应力区的影响,并对相应位置和结构进行了结构加强,提出了相应的海上风电安装平台总体设计和结构设计的优化方案。本文的研究成果为海上风电安装平台总体以及结构的设计和优化提供参考依据。本文主要研究内容汇总如下:
(1)对国内外海上风电安装平台强度分析研究进展进行了综述。重点针对不同专家学者对于海上风电安装平台利用有限元进行总强度分析计算和锚泊系统的强度校核等领域的研究内容,进行了整理和汇总研究,为后续研究奠定基础;
(2)对海上风电安装平台在工作过程中承受的载荷种类、特点进行介绍,并且根据文献和规范列举了对于平台所受环境载荷的计算方法,由于波浪载荷对于桩腿的影响重大,因此重点介绍了波浪载荷,为正确而合理的确定平台所受载荷,进行有限元计算做好准备;
(3)对浮式风电平台的主要尺度要素、布置情况以及设备情况进行介绍。结合工程作业需要以及相关法律法规的要求,提出海上风电安装平台总强度的要求;
(4)针对风、浪和流的环境载荷,提出适用于实际工程的解决方法,对实际项目中的平台载荷进行计算和分析,为后续进行强度计算做好铺垫;
(5)对结构模型进行了介绍,包括约束型式、计算工况等,并采用成熟商业软件进行总体强度的计算,主要包括屈服强度和屈曲强度。并根据结果对海上风电安装平台总强度进行分析,提出相应的设计指导意见;
(6)借鉴海洋工程的永久系泊方案,结合实际工程的需要,完成海上风电安装平台的锚泊计算分析。对计算结果进行统计、规范校核,通过分析,为相应的锚机和缆绳选取提供一定参考。