复杂条件下大兆瓦海上风机吸力筒导管架基础应用关键技术研究
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完成单位:福建省福能海峡发电有限公司,福建省水利水电勘测设计研究院有限公司,中交第一航务工程局有限公司,天津大学
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-090
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
廖燕坂,贺正兴,毛以雷,乐丛欢,林雪真,蒋国锋,杜瑞刚,张浦阳,董庆庆,丁红岩
项目概况
一、立项背景
为实现“双碳”目标,我国加速发展海上风电。吸力筒导管架基础因施工高效、抗倾覆强、可重复利用等优势,成为复杂海域开发的关键技术。我国东南及南部海域地质复杂,传统基础成本高、适应性差,亟需攻克吸力筒基础设计、施工及运维难题,支撑深远海风电开发。
二、核心技术突破
(一)基础承载特性研究
1.循环承载特性:通过模型试验与数值模拟,揭示了筒基在循环荷载下的刚度退化规律及长期服役承载力演变机制,建立了循环累积角度预测模型,为复杂工况下的设计提供理论支撑。
2.深水三筒结构优化:对比三吸力桩与三吸力筒的承载性能,明确了主腿位置对水平及弯矩承载力的影响规律,提出深水三筒导管架V-H-M(竖向-水平-弯矩)三维承载力设计方法。
(二)施工关键技术
1.下沉安装与回收技术:通过试验与仿真,攻克了沉贯过程中吸力控制、筒体屈曲风险、调平精度等难题,建立沉贯临界吸力计算模型及顶升工艺规范,确保基础精准安装与安全回收。
2.过渡段型式创新:对比斜撑式、斜箱梁式及平箱梁式过渡段,提出平箱梁式方案,兼顾结构强度、用钢量(降低15%)及加工便捷性,适配深远海复杂环境。
(三)工程化创新应用
1.建造与组拼技术:引入临时支撑优化变形控制,采用高精度相贯线切割与焊接工艺,结合“桁架式主吊+溜尾吊”组拼方案,提升建造效率30%,降低成本20%。
2.解绑与起吊技术:研发液压对顶快速抱夹器替代传统焊接绑扎,解绑效率提升70%;全自动可视化吊具系统实现高空无人化精准挂钩与穿销,降低外海作业风险。
3.智能监测与沉贯控制:首创水平度动态监测系统,通过双向倾角仪实时反馈数据,结合大功率泵组动态调节负压沉贯过程,水平度控制精度达0.5‰,远超行业标准。
三、经济社会效益
(一)经济效益
福建长乐外海C区项目累计利润超2.3亿元,工期缩短25%,单项目油耗降低15%。
(二)环境效益
年上网电量超17.4亿千瓦时,每年可替代 53.5 万吨标准煤,可减排二氧化碳146.26万吨,二氧化硫 347.83吨,氮氧化物 330.44吨,烟尘 69.57吨。
(三)行业价值
填补国内深水复杂地质设计空白,推动基础成本降低10%-15%,为台湾海峡等海域开发提供范例。技术已在福建、广东等地应用,适配浅覆软土、基岩裸露等复杂环境,推动海上风电平价化,加速我国深远海战略落地。
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