《海上浮式風機平臺指南》2021

2021北京 1 1 1 2 3 3 4 6 6第2章設計載荷與工況 7 7 7 8 17 19 19 21第4章穩(wěn)性、分艙與載重線 22 22 22 24 24 24第5章定位系泊系統(tǒng) 25 25 25 25 26 26第6章平臺系統(tǒng)與設備 27 27 27 27 28 29 291錨固基礎、系泊系統(tǒng)、平臺機電設備和動態(tài)電纜，不包括風輪-機艙組件和塔架結等操作采用遠程方式進行，并定期對設備進行巡（2）風輪：系一種將風能轉化為機械能的裝21.3.1.1本節(jié)所列標準為CCS3IEC61400-3-1《Windenergygenerationsystems-Part3-1:DesignrequirementsforfixedIEC61400-3-2《Windenergy1.4.1.1入級服務系指CCS1.4.2.2海上浮式風機平臺的或★CSA——表示海上浮式風機平臺主體以及重要用途的輔助機械是由CCS進行產品檢★CSA——表示海上浮式風機平臺主體以及重要用途的輔助機械不是由CCS進行產品1.5.1.1根據業(yè)主或設計單位或建造廠的申到相關符合證書簽發(fā)的條件時，則相應的符41）風、浪、流、系泊及其他環(huán)境載荷計算書，包括結冰影響（適用時2）模型試驗報告（適用時3）總體性能計算書（根據第2章第4節(jié)提供相關參數(shù)、分析方法和計算數(shù)據4）風機載荷計算書。2）平臺技術說明書；3）固定和可變重量分布概要；4）基本結構圖：包括主要橫剖面、縱剖面、各層甲板和平臺、內底結構、上層建筑和甲板5）結構節(jié)點圖冊；6）甲板載荷圖；7）水密艙壁圖；8）型線圖及型值表（適用時9）總強度計算書；10）疲勞強度計算書；11）風機塔架基座及其支撐結構圖，包括強度及疲勞計算書；12）重要設備基座結構圖及其支撐結構圖，包括強度計算書，如起重機、系泊鏈纜懸掛、海纜懸掛等；13）冰區(qū)加強結構圖（適用時14）防腐控制，包括涂裝和陰極保護；15）建造說明書；16）建造程序和原則工藝說明書，包括焊接方式和規(guī)格、無損探傷及密性試驗；17）焊接規(guī)格表；18）設施安裝程序和圖紙資料及相應的計算書，如碼頭裝船、海上運輸、現(xiàn)場安裝等；19）操作手冊。1）完整穩(wěn)性計算書（包括遷移、安裝及在位穩(wěn)性52）破損穩(wěn)性計算書（包括遷移、安裝及在位穩(wěn)性3）干舷計算書（適用時4）載重線標志及水尺圖；5）許用重心高度計算書及曲線圖；6）水密及風雨密門、窗和開口完整性圖；7）備查圖紙資料：②靜水力曲線圖；③穩(wěn)性橫交曲線圖；⑤水密艙區(qū)劃分圖。1）定位系泊布置圖，包括系泊模式、系泊部件和設備；2）系泊部件和設備詳圖，包括底座及與海上浮式風機設施的連接系統(tǒng)；3）錨機布置圖（適用時4）海上浮式風機平臺上的風（風機支撐結構及風機葉片）、海流及波浪力的計算書；5）系泊分析計算書；6）導向裝置、掣鏈/纜器、錨機支撐結構的強度計算書；7）下述支持圖紙資料應提交一份供備查（適用時①環(huán)境載荷模型試驗報告，包括風（風機支撐結構及風機葉片）、海流及波浪力等；②海上浮式風機平臺的波頻及低頻運動模型試驗報告。1）機電設備/系統(tǒng)說明書；2）壓載系統(tǒng)圖及布置圖；3）通風系統(tǒng)圖及布置圖；4）疏水系統(tǒng)圖及布置圖。1）主電源及應急電源負荷估算書；2）電力系統(tǒng)圖及電氣設備布置；3）主照明及應急照明系統(tǒng)圖；4）內外通信系統(tǒng)圖（如設有5）信號燈、障礙燈布置圖。1）人員逃生通道圖；2）消防系統(tǒng)及設備系統(tǒng)圖及布置圖（如設有3）救生設備配置及布置；4）火災探測與報警系統(tǒng)布置圖。1.6.1.3產品檢驗是設施入級檢驗和符合證6法定檢驗技術規(guī)則》的適用要求，及作業(yè)海域主管機關的有關法1.8.1.1海上浮式風機平臺上應7第2章設計載荷與工況2.1.1.3提供用于海上浮式風機平臺設計及分析的海洋環(huán)境條件是業(yè)主或作業(yè)者的責任。獲取海洋環(huán)境條件的方法和過程可參考CCS《海洋工程結構設計和評估環(huán)境條件應用2.2.2.1固定載荷系指在結構壽命期內不發(fā)生變化的載荷。2.2.2.2海上浮式風機平臺的固定載荷，包括但不限于：2.2.3.2海上浮式風機平臺的可變載荷，包括但不限于：（1）風力發(fā)電機組的運行和控制產生的驅外力，如系泊力、運動慣性力、液艙晃蕩力8如業(yè)主/設計者認為需要，則地震、海床承載能力、溫度、海生物2.2.5.1意外載荷通常產生于非正常操作或技術故障，包括但不限于：作業(yè)工況和自存工況等典型工況。必要時，還應2.3.1.3本指南所列的海上浮式風機平2.3.2.1設計條件系指海上浮式風機平臺的設計狀態(tài)。至少應考慮以下幾種設計條件：（1）正常設計條件，系指海上浮式風機設施處于完好狀態(tài)的正（2）非正常設計條件，系指海上浮式風機設施處于非正常狀態(tài)②非結構的非正常狀態(tài)，如脫網、電力系統(tǒng)內部或外部故障、控制系統(tǒng)故障或保9（2）各設計工況所選取的風況、海況和水位的參數(shù)組合，應覆值、方向極值，以及聯(lián)合概率分布等，可參考CCS《海洋工程結（4）在海上浮式風機平臺的設計中，應考慮風況和海況的相（5）海上浮式風機平臺的定位系泊系統(tǒng)應該按照設計環(huán)境造成組合進行設計。實際設計中，一般通過多重設計準則的組合近如，對重現(xiàn)期為N年的設計環(huán)境，通?？紤]如下三種設計準如不能確定允許正常發(fā)電的極限海況條件，則需要用50年重現(xiàn)2.3.3.4水位條件主要包含正常水位范圍和極限水位范圍：（1）正常水位范圍，一般用于疲勞載荷工況和極限載荷工況，數(shù)NTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM用于外推RNA的極限載荷UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布F*vin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNv?ub=vr,vr±2NSSHs=E[Hs|v?ub]化NCM UNvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutHs=Hs,SSSNCMNWLR未設有最大海況安全控制UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM從完整到一根系泊纜破斷UANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM一根系泊纜破斷后達到新UANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM正常的控制系統(tǒng)故障、電網連接中斷或第一層控制UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM非正常的控制系統(tǒng)故障或UAv?ub=vr,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM包含電網連接中斷的外部UANTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCM包含電網連接中斷的外部UNNTMvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]控制系統(tǒng)故障、電氣系統(tǒng)F*NWPvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutHs=Hs,SSSNCMNWLR最大海況安全控制和保護UANWPvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]F*v?ub=vin,vr,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNv?ub=vin,vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]化NCMUNNWPvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]F*v?ub=vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNvin<v?ub<voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutNCMNWLR如設有海況安全控制和保UNNTMv?ub=vr±2,voutNSSHs=E[Hs|v?ub]NCMUNNTMvin<v?ub<voutNCMNWLR如海況或運動響應達到限值，需要進行人工遠程停UNv?ub=v50Hs=Hs,50UNv?ub=v50Hs=Hs,50UAv?ub=v1Hs=Hs,1NWLRUNNTMv?ub<vin和vout<v?ub<0.7vrefNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布 F*v?ub=v50Hs=Hs,50從完整到一根系泊纜破斷UAv?ub=v50Hs=Hs,50一根系泊纜破斷后達到新UAv?ub=v1Hs=Hs,1NWLRUA障v?ub=v1Hs=Hs,1NWLR至少應考慮剎車、變槳和UANTMv?ub<voutNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布F*裝、維護和UNv?ub=v1Hs=Hs,1NWLRUANTMv?ub<0.7vrefNSSHs,Tp,v?ub的聯(lián)合概率分布F*F*vref：參考風速，系指50年重現(xiàn)期的輪轂高度處10min平均風速v?ub：輪轂高度處的10min平均風速vin：切入風速vout：切出風速vr：額定風速Hs：特征波高Hs,SSS：惡劣海況下的特征波高E[Hs|v?ub]：在風速v?ub下的特征波高的條件期望工況DLC6.5~6.7、正常停機工況DLC4.3，均為IEC61400（7）對于設有海況安全控制和保護系統(tǒng)的海上浮式風機設施操作手冊上注明的海況或運動響應限值時需要人工遠程控制停機，則應按緊急停機工況DLC5.2計算，且該工況為正常工況；如上述系統(tǒng)發(fā)生故障，即在惡劣海況下仍繼續(xù)運行，上浮式風機設施，則應按照正常發(fā)電工況DLC1.6計算，且vout區(qū)間范圍。與vhub相關，具體公式參照IEC61400-1（2019）6.3.3.6條款的相關要求；慮風浪不同向且沿多向傳播。其中，關于惡劣海況（SSS）的說明詳見本節(jié)風場模型、風速、海況、流速、水位和風浪方向等與DL中斷觸發(fā)的瞬態(tài)事件。輪轂高度處10min平均風速vhub處于切入風速vin和切出風速vout區(qū)(2)為DLC2.3(1)廓線模型（NWP）可參照IEC61400-1（2019）6.3.2.①DLC3.1系啟機引起的疲勞工況。如沒有相關的啟的50次啟機，在最大啟機風速下的50次啟機。其中，最大②DLC3.2(1)系啟機與極限陣風（EOG）相結合的工況。極限陣風的發(fā)生時刻考慮4個時刻，即發(fā)電量達到最大發(fā)電量的50%時、發(fā)電量達到最大發(fā)電量的95%時，并速vhub至少需要進行12個隨機風場模擬，響應極值的均值即為名義響應極值?？紤]正常海①DLC4.1系正常停機引起的疲勞工況。如沒有相關的停機歷史數(shù)②DLC4.2(1)系正常停機與極限陣風（EOG）相結合的工況。根據IEC61400-1（2019）并且每個不同時刻至少應考慮4個均勻分布的轉子方位角。極限湍流模型（ETM）代替，即DLC4.正常流速（NCM）和平均水位（MSL）的組合，風態(tài)的工況。除DLC6.4為疲勞分析工況和風浪方向等與DLC6.1一致，但該工況為非正常工況。除非備用電源可以支持至少6個小時的偏航控制功能，否則應考慮±180°風向變化范限海況（ESS）的組合，并考慮極限偏航誤差±20°的情況。應考慮風場的湍④DLC6.4系停機（靜止或空轉）工況引起的疲勞工況。采用正常湍流模型（NTM）及處于切出風速vout和0.7倍參考風速vref區(qū)間范圍。需考慮特征波高、譜峰周期和輪轂高并考慮風浪同向且沿多向傳播，但無需考慮流速的工況。風場模型、風速、海況、流速、水位和風浪方向等與D風場模型、風速、海況、流速、水位和風浪方向等與DL②DLC7.2系停機兼故障引起的疲勞工況。采用正常湍流模型（NTM）和正常海型（NSS輪轂高度處10min平均風速vhub小于切出風速vout。需考慮特征波高、譜峰周正常湍流模型（NTM）和正常海況模型（NSS輪轂高度處10min平均風速vhub小于0.7取正常水位范圍（NWLR）或大于平均水位（MSL并考慮風浪同向且沿多向傳播，但無④DLC8.4系由建造方或業(yè)主確定的運輸、安裝、維護和維修期間的疲勞分析工況。2.4.1.1總體性能和載荷可通過數(shù)值計算或模型試驗進行預報。2.4.1.2總體性能預報的目標是確定海上（1）海上浮式風機平臺六自由度運動響應，對于不同型式的（2）極限波峰與甲板主結構最低構件下緣之間的峰（3）系泊索和動態(tài)電纜張力，包括最大和最小張力響應以及（5）用于結構分析的塔架底部載荷，該載（4）商業(yè)軟件和內部軟件均可用于總體性能分析，但內部軟（1）頻域分析應包含海上浮式風機平臺六個自由度的波頻分析（2）應根據已有的工程經驗或模型試驗確定計算分析中的阻尼（2）時域模擬的時間應足夠長以得到穩(wěn)定的統(tǒng)計峰值，并應3.1.1.2本章所述結構設計的規(guī)定和要求主要適用于以下型式的海上浮式風機平（2）平臺結構用混凝土材料的相關要求，也可按照國內外普遍認可的海工行業(yè)技術標3.1.3.1海上浮式風機平臺的結構布置應主要考慮滿足平臺總體性能及與平臺安全直3.1.4.1海上浮式風機平臺結構監(jiān)測系統(tǒng)一般應符合下（2）監(jiān)測數(shù)據一般應能夠實時傳輸至陸上數(shù)據中心，如采用平臺本地儲存，應能有措3.2.1.2海上浮式風機平臺結構設計可按照下列設計方法3.2.4.1海上浮式風機平臺結構分析，一般應包括結構強度分析和疲勞關說明文件，包括程序所基于的力學原理、程序的求解計算方法及相關軟件驗3.2.4.4在強度分析中，應特別注意風機塔架與平臺結構連接部位的結構高應力區(qū)域，（3）結構的屈曲強度校核也可參照CCS《海洋工程結構物屈曲強度評估指南》進行。分項載荷系數(shù)正常/N非正常/A分項載荷系數(shù)（3）結構強度校核準則可參照國內外普遍認可的技術標準的規(guī)定進行，材料分項系數(shù)3.2.6.1海上浮式風機平臺結構的設計疲勞壽命應不小于風力發(fā)電機組的設計壽3.2.6.2平臺結構的疲勞校核可參照CCS《海洋工程結構物3.2.6.3當采用LRFD方法進行疲勞校核時，所有載荷工況的載荷系數(shù)可取1.0。本章3.2.3條規(guī)定采用規(guī)范計算確定的構件第4章穩(wěn)性、分艙與載重線4.2.1.1新建或經歷重大改造的海上浮式風機平臺應進行傾斜試驗以確定平臺空船重（1）遷移工況。遷移工況系指海上浮式風機的工況。完整穩(wěn)性校核的最小風速應取36m/s（70kn（2）安裝工況。安裝工況系指海上浮式風機平臺到達安裝地（3）在位工況。在位工況系指海上浮式風機平臺在其服役期（3）破損穩(wěn)性分析可僅考慮單個全部或部分處于所考慮水線面積壓力中心至平臺水下部分側向阻力中心間的垂4.2.2.5從具有代表性的浮式風機平臺模型風洞試驗得到的風傾力矩結果可代替4.2.2.4節(jié)所要求的計算值。這種風傾力矩的測定應包括各個適用橫傾角的升力和曳力效應。4.2.2.6水面式、柱穩(wěn)式海上浮式風機平臺在漂浮狀態(tài)下的完整穩(wěn)性衡準應4.2.2.7水面式海上浮式風機平臺在漂浮狀態(tài)下的破損穩(wěn)性衡準及破損范圍應滿足4.2.2.8柱穩(wěn)式海上浮式風機平臺在漂浮狀態(tài)下單艙進水后的破損穩(wěn)性衡準應滿足4.2.2.9張力腿式海上浮式風機平臺在漂浮狀態(tài)下的完整穩(wěn)性和單艙進水后的破損穩(wěn)4.2.2.10深吃水單立柱式（SPAR）海上浮式風機平臺的穩(wěn)性衡準應滿足CCS“浮規(guī)”4.5.1.1對于新穎設計型式的海上浮式風機平臺的穩(wěn)性、分艙和載重線，將第5章定位系泊系統(tǒng)鏈狀系泊系統(tǒng)、張緊式系泊系統(tǒng)和單點系泊系統(tǒng)等5.1.1.2定位系泊系統(tǒng)分析結果可以通過計算分析或模型試驗5.2.1.1業(yè)主/設計者在浮式風機平臺定位系流動特征應與實際海上浮式風機平臺相同，模5.2.2.2非冗余式系泊系統(tǒng)系指在破損系泊狀態(tài)下海上浮式風機平臺無法5.2.3.1潮汐引起的水位變化在一定程度上會影響海上浮式風機平臺系泊系統(tǒng)預張力、5.2.4.1定位系泊系統(tǒng)的設計壽命應與海上浮式風機平臺設計5.3.1.2浮式風機平臺的運動偏移和系泊索張力可以通過數(shù)值模擬分析和/或5.3.3.1如采用纖維纜設計方案，其剛度確定方法應得到5.4.1.1本節(jié)內容主要適用5.4.2.1系泊定位系統(tǒng)的設計工況的確定可參照CCS“移規(guī)”