海上风电场 风机基础介绍

公司介绍，Hywind风力发电机组可适用于水深120米至700米的海域，而目前海上机组基本都是在水深60米以下。

图1-11 飘浮式基础类型

图1-11展示了漂浮式海上风电机组平台的一系列平台建筑结构。图中平台类型用数字标识（从左到右）1）荷兰式半潜三角漂浮物式；2）驳船式；3）带有两排张索的柱形浮标式；4）三臂单体张力腿式；5）带有重力锚的混凝土三臂单体张力腿式；6）深水圆柱式。

漂浮式的基础相比较其他基础而言是不稳定的，必须有浮力支撑整个风力发电机组的重量，并在风机可接受的摇晃的角度进行控制，除了风力发电机有效载荷方面，设计漂浮式基础还必须考虑当地海域波浪冲击、洋流等海域变化情况。

目前已形成的海上风力发电机机组漂浮式基础只有挪威一个实验项目，没有足够的数据和形成成熟的技术和经验，而且先拥有此项技术的国家、公司对其技术严加保密，再加上不同海域地质情况和机组、环境载荷有不同特点，对于漂浮式基础的开发和研究需要进行大量的人力和物力投资。预计漂浮式基础相关技术将在2020年左右时间趋向成熟。

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海上风电场 风机基础介绍

2 海上风力发电机组基础维护

目前，海上风力发电机基础可能采用的结构型式有单桩钢管桩结构、群桩盖台式结构、三角架式基础结构以及导管架结构。无论采取哪种结构型式，结构材料都为钢材或钢筋混凝土，在自然环境下，特别是海水对基础结构有腐蚀作用。海水环境同样对海上其他类型工程结构存在腐蚀，因而可以参考海上其它工程结构防腐，特别是近年来港口工程对海港混凝土及钢结构防腐已经形成技术规范或技术规定，适用于海上风机基础防腐。

基础防腐蚀时根据设计水位、设计波高，可以分为大气区、浪溅区、水位变动区、水下区、泥下区，各区要区别对待。

以阿尔法文图斯Multibrid机组基础为例，图示风机基础的各个区域。 见图2-1所示。

图2-1 Multibrid三角架式基础防腐分区示意图

实践证明，海工结构钢筋混凝土若不采取防腐措施，氯离子深入引起钢筋腐

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海上风电场 风机基础介绍

蚀往往导致混凝土结构10-20年内就发生破坏，而钢结构在海水环境中，碳素钢的年单面平均腐蚀速度在浪溅区可达0.2-0.5mm，不采取防腐措施，过不了几年，结构强度就达不到使用要求。

所以，风机基础浪溅区的风机防腐工作的重中之重。

对于基础中的钢结构，单桩、多桩的钢管桩基础、三脚架、导管架式基础，大气区的防腐蚀一般采用涂层保护或喷金属层加封闭涂层保护；浪溅区和水位变动区的平均潮位以上的防腐措施一般采用重防腐蚀涂层或喷涂金属层加密闭涂层保护，亦可采用包覆玻璃钢、树脂砂浆以及包覆合金进行保护；水位变动区平均潮位以下部位，一般采用阴极保护联合防腐蚀措施；水下区的防腐措施应阴极保护与涂层联合防腐蚀措施或单独采取阴极保护，当单独采用阴极保护时，应考虑施工期的防腐蚀措施；泥下区的防腐蚀应采用阴极保护。阴极保护对于采用牺牲阳极阴极保护还是外加电流保护阴极保护，需要综合比较后确定，对于海上风电场，外加电流阴极保护有一定的难度，需要有一个稳定的供电源，并且用海底电缆将所有的风机基础连成一个网络，同时需要采用遥控遥测技术和远程监控系统。牺牲阳极保护系统投入正常运行后每隔半年或一年测量一次钢管桩的保护电位，并记录测量方法和测量数据。当阳极即将达到设计使用年限时，应适当增加电位测量次数，如发现保护电位值偏离设计保护电位要求时，应及时查明原因，必要时采取更换、增补牺牲阳极等措施。对于钢结构防腐蚀，不仅需按钢结构设计使用年限，预留单面腐蚀余量。

涂层的作用主要是物理阻隔作用，将金属基体与外界环境分离，从而避免金属与周围环境的作用。但是有两种原因会导致金属腐蚀。一是涂层本身存在缺陷，有针孔的存在；二是在施工和运行过程中不可避免涂层会破坏，使金属暴露于腐蚀环境。这些缺陷的存在导致大阴极小阳极的现象，使得涂层破损处腐蚀加速。

阴极保护，通过降低金属电位而达到保护目的的，称为阴极保护。根据保护电流的来源，阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。外加电流法是由外部直流电源提供保护电流，电源的负极连接保护对象，正极连接辅助阳极，通过电解质环境构成电流回路。牺牲阳极法是依靠电位负于保护对象的金属（牺牲阳极）自身消耗来提供保护电流，保护对象直接与牺牲阳极连接，在电解质环境中构成保护

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电流回路。

阴极保护主要用于防止海水等中性介质中的金属腐蚀。

牺牲阳极法牺牲阳极(sacrificial anode)由电位较负的金祸材料制成,当它与被保护的管道连接时,自身发生优先离解,从而抑制了管道的腐蚀,故称为牺牲阳极，牺牲阳极应有足够负的稳定电位,以保持足够大的驱动电压:同时有较大的理论发生电量,还要有高而稳定的电流效率。

对于混凝土盖台结构，可以采用高性能混凝土加采用表面涂层或硅烷浸渍的方法；可以采用高性能混凝土加结构钢筋采用涂层钢筋的方法；也可以采用外加电流的方法。对于混凝土桩，可以采用防腐涂料或包覆玻璃钢防腐。

以上防腐措施即为海工单位目前采取的防腐措施，国内风电场后期运维基础防护国内还没有进行此项业务，随着海上风电场大力建设，预计3-5年内，风机基础防腐维护将成为海上风电场运营管理的重要内容。

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