《海上浮式风机平台指南》2021

2021北京 1 1 1 2 3 3 4 6 6第2章设计载荷与工况 7 7 7 8 17 19 19 21第4章稳性、分舱与载重线 22 22 22 24 24 24第5章定位系泊系统 25 25 25 25 26 26第6章平台系统与设备 27 27 27 27 28 29 291锚固基础、系泊系统、平台机电设备和动态电缆，不包括风轮-机舱组件和塔架结等操作采用远程方式进行，并定期对设备进行巡（2）风轮：系一种将风能转化为机械能的装21.3.1.1本节所列标准为CCS3IEC61400-3-1《Windenergygenerationsystems-Part3-1:DesignrequirementsforfixedIEC61400-3-2《Windenergy1.4.1.1入级服务系指CCS1.4.2.2海上浮式风机平台的或★CSA——表示海上浮式风机平台主体以及重要用途的辅助机械是由CCS进行产品检★CSA——表示海上浮式风机平台主体以及重要用途的辅助机械不是由CCS进行产品1.5.1.1根据业主或设计单位或建造厂的申到相关符合证书签发的条件时，则相应的符41）风、浪、流、系泊及其他环境载荷计算书，包括结冰影响（适用时2）模型试验报告（适用时3）总体性能计算书（根据第2章第4节提供相关参数、分析方法和计算数据4）风机载荷计算书。2）平台技术说明书；3）固定和可变重量分布概要；4）基本结构图：包括主要横剖面、纵剖面、各层甲板和平台、内底结构、上层建筑和甲板5）结构节点图册；6）甲板载荷图；7）水密舱壁图；8）型线图及型值表（适用时9）总强度计算书；10）疲劳强度计算书；11）风机塔架基座及其支撑结构图，包括强度及疲劳计算书；12）重要设备基座结构图及其支撑结构图，包括强度计算书，如起重机、系泊链缆悬挂、海缆悬挂等；13）冰区加强结构图（适用时14）防腐控制，包括涂装和阴极保护；15）建造说明书；16）建造程序和原则工艺说明书，包括焊接方式和规格、无损探伤及密性试验；17）焊接规格表；18）设施安装程序和图纸资料及相应的计算书，如码头装船、海上运输、现场安装等；19）操作手册。1）完整稳性计算书（包括迁移、安装及在位稳性52）破损稳性计算书（包括迁移、安装及在位稳性3）干舷计算书（适用时4）载重线标志及水尺图；5）许用重心高度计算书及曲线图；6）水密及风雨密门、窗和开口完整性图；7）备查图纸资料：②静水力曲线图；③稳性横交曲线图；⑤水密舱区划分图。1）定位系泊布置图，包括系泊模式、系泊部件和设备；2）系泊部件和设备详图，包括底座及与海上浮式风机设施的连接系统；3）锚机布置图（适用时4）海上浮式风机平台上的风（风机支撑结构及风机叶片）、海流及波浪力的计算书；5）系泊分析计算书；6）导向装置、掣链/缆器、锚机支撑结构的强度计算书；7）下述支持图纸资料应提交一份供备查（适用时①环境载荷模型试验报告，包括风（风机支撑结构及风机叶片）、海流及波浪力等；②海上浮式风机平台的波频及低频运动模型试验报告。1）机电设备/系统说明书；2）压载系统图及布置图；3）通风系统图及布置图；4）疏水系统图及布置图。1）主电源及应急电源负荷估算书；2）电力系统图及电气设备布置；3）主照明及应急照明系统图；4）内外通信系统图（如设有5）信号灯、障碍灯布置图。1）人员逃生通道图；2）消防系统及设备系统图及布置图（如设有3）救生设备配置及布置；4）火灾探测与报警系统布置图。1.6.1.3产品检验是设施入级检验和符合证6法定检验技术规则》的适用要求，及作业海域主管机关的有关法1.8.1.1海上浮式风机平台上应7第2章设计载荷与工况2.1.1.3提供用于海上浮式风机平台设计及分析的海洋环境条件是业主或作业者的责任。获取海洋环境条件的方法和过程可参考CCS《海洋工程结构设计和评估环境条件应用2.2.2.1固定载荷系指在结构寿命期内不发生变化的载荷。2.2.2.2海上浮式风机平台的固定载荷，包括但不限于：2.2.3.2海上浮式风机平台的可变载荷，包括但不限于：（1）风力发电机组的运行和控制产生的驱外力，如系泊力、运动惯性力、液舱晃荡力8如业主/设计者认为需要，则地震、海床承载能力、温度、海生物2.2.5.1意外载荷通常产生于非正常操作或技术故障，包括但不限于：作业工况和自存工况等典型工况。必要时，还应2.3.1.3本指南所列的海上浮式风机平2.3.2.1设计条件系指海上浮式风机平台的设计状态。至少应考虑以下几种设计条件：（1）正常设计条件，系指海上浮式风机设施处于完好状态的正（2）非正常设计条件，系指海上浮式风机设施处于非正常状态②非结构的非正常状态，如脱网、电力系统内部或外部故障、控制系统故障或保9（2）各设计工况所选取的风况、海况和水位的参数组合，应覆值、方向极值，以及联合概率分布等，可参考CCS《海洋工程结（4）在海上浮式风机平台的设计中，应考虑风况和海况的相（5）海上浮式风机平台的定位系泊系统应该按照设计环境造成组合进行设计。实际设计中，一般通过多重设计准则的组合近如，对重现期为N年的设计环境，通常考虑如下三种设计准如不能确定允许正常发电的极限海况条件，则需要用50年重现2.3.3.4水位条件主要包含正常水位范围和极限水位范围：（1）正常水位范围，一般用于疲劳载荷工况和极限载荷工况，数NTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCM用于外推RNA的极限载荷UNNTMvin<vℎub<voutNSSHs,Tp,vℎub的联合概率分布F*vin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNvℎub=vr,vr±2NSSHs=E[Hs|vℎub]化NCM UNvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNNTMvin<vℎub<voutHs=Hs,SSSNCMNWLR未设有最大海况安全控制UNNTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCM从完整到一根系泊缆破断UANTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCM一根系泊缆破断后达到新UANTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUANTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCM正常的控制系统故障、电网连接中断或第一层控制UNNTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCM非正常的控制系统故障或UAvℎub=vr,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCM包含电网连接中断的外部UANTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCM包含电网连接中断的外部UNNTMvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]控制系统故障、电气系统F*NWPvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNNTMvin<vℎub<voutHs=Hs,SSSNCMNWLR最大海况安全控制和保护UANWPvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]F*vℎub=vin,vr,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNvℎub=vin,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|vℎub]化NCMUNNWPvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]F*vℎub=vr±2,voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNvin<vℎub<voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNNTMvin<vℎub<voutNCMNWLR如设有海况安全控制和保UNNTMvℎub=vr±2,voutNSSHs=E[Hs|vℎub]NCMUNNTMvin<vℎub<voutNCMNWLR如海况或运动响应达到限值，需要进行人工远程停UNvℎub=v50Hs=Hs,50UNvℎub=v50Hs=Hs,50UAvℎub=v1Hs=Hs,1NWLRUNNTMvℎub<vin和vout<vℎub<0.7vrefNSSHs,Tp,vℎub的联合概率分布 F*vℎub=v50Hs=Hs,50从完整到一根系泊缆破断UAvℎub=v50Hs=Hs,50一根系泊缆破断后达到新UAvℎub=v1Hs=Hs,1NWLRUA障vℎub=v1Hs=Hs,1NWLR至少应考虑刹车、变桨和UANTMvℎub<voutNSSHs,Tp,vℎub的联合概率分布F*装、维护和UNvℎub=v1Hs=Hs,1NWLRUANTMvℎub<0.7vrefNSSHs,Tp,vℎub的联合概率分布F*F*vref：参考风速，系指50年重现期的轮毂高度处10min平均风速vℎub：轮毂高度处的10min平均风速vin：切入风速vout：切出风速vr：额定风速Hs：特征波高Hs,SSS：恶劣海况下的特征波高E[Hs|vℎub]：在风速vℎub下的特征波高的条件期望工况DLC6.5~6.7、正常停机工况DLC4.3，均为IEC61400（7）对于设有海况安全控制和保护系统的海上浮式风机设施操作手册上注明的海况或运动响应限值时需要人工远程控制停机，则应按紧急停机工况DLC5.2计算，且该工况为正常工况；如上述系统发生故障，即在恶劣海况下仍继续运行，上浮式风机设施，则应按照正常发电工况DLC1.6计算，且vout区间范围。与vhub相关，具体公式参照IEC61400-1（2019）6.3.3.6条款的相关要求；虑风浪不同向且沿多向传播。其中，关于恶劣海况（SSS）的说明详见本节风场模型、风速、海况、流速、水位和风浪方向等与DL中断触发的瞬态事件。轮毂高度处10min平均风速vhub处于切入风速vin和切出风速vout区(2)为DLC2.3(1)廓线模型（NWP）可参照IEC61400-1（2019）6.3.2.①DLC3.1系启机引起的疲劳工况。如没有相关的启的50次启机，在最大启机风速下的50次启机。其中，最大②DLC3.2(1)系启机与极限阵风（EOG）相结合的工况。极限阵风的发生时刻考虑4个时刻，即发电量达到最大发电量的50%时、发电量达到最大发电量的95%时，并速vhub至少需要进行12个随机风场模拟，响应极值的均值即为名义响应极值。考虑正常海①DLC4.1系正常停机引起的疲劳工况。如没有相关的停机历史数②DLC4.2(1)系正常停机与极限阵风（EOG）相结合的工况。根据IEC61400-1（2019）并且每个不同时刻至少应考虑4个均匀分布的转子方位角。极限湍流模型（ETM）代替，即DLC4.正常流速（NCM）和平均水位（MSL）的组合，风态的工况。除DLC6.4为疲劳分析工况和风浪方向等与DLC6.1一致，但该工况为非正常工况。除非备用电源可以支持至少6个小时的偏航控制功能，否则应考虑±180°风向变化范限海况（ESS）的组合，并考虑极限偏航误差±20°的情况。应考虑风场的湍④DLC6.4系停机（静止或空转）工况引起的疲劳工况。采用正常湍流模型（NTM）及处于切出风速vout和0.7倍参考风速vref区间范围。需考虑特征波高、谱峰周期和轮毂高并考虑风浪同向且沿多向传播，但无需考虑流速的工况。风场模型、风速、海况、流速、水位和风浪方向等与D风场模型、风速、海况、流速、水位和风浪方向等与DL②DLC7.2系停机兼故障引起的疲劳工况。采用正常湍流模型（NTM）和正常海型（NSS轮毂高度处10min平均风速vhub小于切出风速vout。需考虑特征波高、谱峰周正常湍流模型（NTM）和正常海况模型（NSS轮毂高度处10min平均风速vhub小于0.7取正常水位范围（NWLR）或大于平均水位（MSL并考虑风浪同向且沿多向传播，但无④DLC8.4系由建造方或业主确定的运输、安装、维护和维修期间的疲劳分析工况。2.4.1.1总体性能和载荷可通过数值计算或模型试验进行预报。2.4.1.2总体性能预报的目标是确定海上（1）海上浮式风机平台六自由度运动响应，对于不同型式的（2）极限波峰与甲板主结构最低构件下缘之间的峰（3）系泊索和动态电缆张力，包括最大和最小张力响应以及（5）用于结构分析的塔架底部载荷，该载（4）商业软件和内部软件均可用于总体性能分析，但内部软（1）频域分析应包含海上浮式风机平台六个自由度的波频分析（2）应根据已有的工程经验或模型试验确定计算分析中的阻尼（2）时域模拟的时间应足够长以得到稳定的统计峰值，并应3.1.1.2本章所述结构设计的规定和要求主要适用于以下型式的海上浮式风机平（2）平台结构用混凝土材料的相关要求，也可按照国内外普遍认可的海工行业技术标3.1.3.1海上浮式风机平台的结构布置应主要考虑满足平台总体性能及与平台安全直3.1.4.1海上浮式风机平台结构监测系统一般应符合下（2）监测数据一般应能够实时传输至陆上数据中心，如采用平台本地储存，应能有措3.2.1.2海上浮式风机平台结构设计可按照下列设计方法3.2.4.1海上浮式风机平台结构分析，一般应包括结构强度分析和疲劳关说明文件，包括程序所基于的力学原理、程序的求解计算方法及相关软件验3.2.4.4在强度分析中，应特别注意风机塔架与平台结构连接部位的结构高应力区域，（3）结构的屈曲强度校核也可参照CCS《海洋工程结构物屈曲强度评估指南》进行。分项载荷系数正常/N非正常/A分项载荷系数（3）结构强度校核准则可参照国内外普遍认可的技术标准的规定进行，材料分项系数3.2.6.1海上浮式风机平台结构的设计疲劳寿命应不小于风力发电机组的设计寿3.2.6.2平台结构的疲劳校核可参照CCS《海洋工程结构物3.2.6.3当采用LRFD方法进行疲劳校核时，所有载荷工况的载荷系数可取1.0。本章3.2.3条规定采用规范计算确定的构件第4章稳性、分舱与载重线4.2.1.1新建或经历重大改造的海上浮式风机平台应进行倾斜试验以确定平台空船重（1）迁移工况。迁移工况系指海上浮式风机的工况。完整稳性校核的最小风速应取36m/s（70kn（2）安装工况。安装工况系指海上浮式风机平台到达安装地（3）在位工况。在位工况系指海上浮式风机平台在其服役期（3）破损稳性分析可仅考虑单个全部或部分处于所考虑水线面积压力中心至平台水下部分侧向阻力中心间的垂4.2.2.5从具有代表性的浮式风机平台模型风洞试验得到的风倾力矩结果可代替4.2.2.4节所要求的计算值。这种风倾力矩的测定应包括各个适用横倾角的升力和曳力效应。4.2.2.6水面式、柱稳式海上浮式风机平台在漂浮状态下的完整稳性衡准应4.2.2.7水面式海上浮式风机平台在漂浮状态下的破损稳性衡准及破损范围应满足4.2.2.8柱稳式海上浮式风机平台在漂浮状态下单舱进水后的破损稳性衡准应满足4.2.2.9张力腿式海上浮式风机平台在漂浮状态下的完整稳性和单舱进水后的破损稳4.2.2.10深吃水单立柱式（SPAR）海上浮式风机平台的稳性衡准应满足CCS“浮规”4.5.1.1对于新颖设计型式的海上浮式风机平台的稳性、分舱和载重线，将第5章定位系泊系统链状系泊系统、张紧式系泊系统和单点系泊系统等5.1.1.2定位系泊系统分析结果可以通过计算分析或模型试验5.2.1.1业主/设计者在浮式风机平台定位系流动特征应与实际海上浮式风机平台相同，模5.2.2.2非冗余式系泊系统系指在破损系泊状态下海上浮式风机平台无法5.2.3.1潮汐引起的水位变化在一定程度上会影响海上浮式风机平台系泊系统预张力、5.2.4.1定位系泊系统的设计寿命应与海上浮式风机平台设计5.3.1.2浮式风机平台的运动偏移和系泊索张力可以通过数值模拟分析和/或5.3.3.1如采用纤维缆设计方案，其刚度确定方法应得到5.4.1.1本节内容主要适用5.4.2.1系泊定位系统的设计工况的确定可参照CCS“移规”