一种漂浮式浮台用空气压载水系统的制作方法

本发明涉及一种漂浮式浮台用空气压载水系统，尤其是一种具备应急工况使用、维检更换简便、空气压载效率高、响应迅速、使用寿命长、节能、前期投入低、长期运维经济性好的空气压载装置。

背景技术：

1、随着21世纪全球变暖、极端天气、海平面升高等多种环境变化，人类正向着星辰大海、绿色节能、无人智能等趋势不断发展，预计未来大量的标准化、规模化的漂浮式浮台设备承载着深海装备、建筑、岛屿甚至城市将展开新的历时篇章，作为漂浮式浮台中的基础压载水系统，也需要不断变更、提升技术与时共进，向着更加绿色、节能、经济、远海的方向发展。

2、目前可检索到的大型浮台设备主要集中于漂浮式深远海风电机组，而常规的压载水系统主要为船用，其压载系统主要由重力压载、水泵压载、空气压载以及多种压载混合使用的压载方式组成。

3、专利公开号为cn111942533a的发明专利，通过在每个立柱内部设置压载水舱、建立通道通往每个舱室通过压载管路和抽水设备将压载水输送到各个压载舱；利用压载泵将压载水抽吸排出。但这套外部压载系统，管路长，输送距离远，在调节压载时，响应速度慢，调节时间长，且耗能大对管路质量和防腐能力等要求高。

4、专利公开号为cn111469992a的发明专利:通过在浮式基础中心立柱中设置多个独立自注水用水密分舱,对分舱单独灌注压载水，控制结构吃水和重心位置，可以有效降低浮式基础的横摇、纵摇响应，从而改善结构运动状态。但在压载调节时，同样存在响应速度慢、调时间长、耗能大、对结构防腐要求高等情况。

5、专利公开号为cn 114313125 a的发明专利，通过在浮筒筒体设计双层壳体结构，将筒体分为密闭结构的浮力腔和设有与外界联通通道的压载舱，压载舱的底部封板设有可开闭进水口，其顶部设有进排气口。利用空气压缩机调节气压，实现压载舱内的水与海水间按需转换，利用重力进水减少了压载装置部分功耗，但压载系统采用常规的鼓风机或空压机组，其体积、重量大，不方便携带更换，损坏维修困难，无备用、应急方案断电条件下无法应急压载。且常规空气压载装置采用实时压载，即开即停，所需电机功率大，设备在启动过程中功耗也较大。

6、针对上述主动压载水系统存在的问题，需要设计一种应用于漂浮式浮台，搭载新型的空气压载装置、压载水系统、空气能回收装置的空气压载水系统，以高速、小型、便携、低功耗、余能回收、经济、应急使用、响应迅速等特点，解决压载水系统维护性差、不具备应急工况使用、压载速度更快、空气压载耗能、投入及维护成本大等问题。

技术实现思路

1、本发明是要提供一种漂浮式浮台用空气压载水系统，目的在于调节浮台吃水深度，通过空气压载系统改变压载水舱上方空气压力，对浮台压载水舱内水进行开式压载排水。空气压载装置中的空压机体积小、重量轻可单人携带，空压机布置安装于水平面上方舱室内而非底部舱室内，方便维检及更换；压载水系统内设储气舱，在应急断电工况下可进行潜升调节，空压机可为塔柱内应急柴发机组提供富氧，提升柴发机组的工作效率，增加了极端天气应急工况应对措施，提高浮台的稳定性并延长其使用寿命。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种漂浮式浮台用空气压载水系统，包括空气压载装置、压载水系统、空气能回收装置，

3、空气压载装置，用于为压载水系统的储气舱提供空气能；

4、压载水系统，用于监测浮台吃水深浅，控制阀门开启，调拨空气路和水路流通，利用空气能实现压载水舱内水力排水；

5、空气能回收装置，用于将压载水舱上方的空气余能利用，重新加压充回储气舱，实现能量回收利用。

6、进一步，空气压载装置包括空压机、发电机组、进气过滤器、止逆阀，空压机出气端通过止逆阀连接电磁气阀及发电机组，并通过穿舱件一和三通管连接储气舱，空压机进气端通过进气滤器连接电磁气阀二。

7、进一步，发电机组采用柴油发电和锂电共同供电，柴油发电为锂电池堆充电，发电机组根据需要从空气管路提取高压空气作为富氧助燃，提高发电效率。

8、进一步，空气能回收装置包括空压机、止回阀、进气过滤器、管路附件，空压机出气端通过止逆阀连接穿舱件一，空压机进气端通过进气滤器连接电磁气阀二和穿舱件二及电磁气阀一，通过空压机将压载结束后空气余能加压重新注入压载水舱内，减少能量的浪费，降低压载系统长期运维的耗费；电磁气阀一和电磁气阀二与空压机联动进行开停操作，防止逻辑混乱。

9、进一步，空压机采用高速、小型、一体化、气浮轴、无油压缩机。

10、进一步，空压机做空气压载装置和空气能回收装置的能量回收两者兼用，两台空压机采用同一型号互为备份，并根据排气量需要同时开启。

11、进一步，压载水系统包括储气舱、气体管路、调水管路、阀件、智能控制系统，储气舱为浮台环形空舱结构，气体管路从排气管后分多路通向储气舱内，进行空气充能；通向发电机组吸气舱室内，改善柴油机吸气环境提升效率；通向压载水舱备用管道内，作为储气舱漏气的备用压载管路；调水管路从压载水舱通向浮台外，形成压载水运输管网系统。

12、进一步，智能控制系统，用于将潜水深度、姿态的变化、锚链的曲张的监测参数曲线及当前或即将执行的策略动作进行监测并无人化智能调控；在执行相应策略及操作时，相应的执行元件动作在远程监控主界面的动画显示中体现；空压机的工作状态、阀门的执行动作、排水时管道的流水及方向、液位舱的液位变化及水量的显示。

13、进一步，智能控制系统，除自动调载外，还具有手动操作功能，手动控制空压机、阀门，方便调试及手动执行策略；切换至手动操作界面控制权限时，远程控制应被锁定状态，不可进行操作。

14、本发明的有益效果：

15、本发明通过一种漂浮式浮台用空气压载水系统，可智能压载调节漂浮式浮台姿态、吃水深度。搭载该空气压载水系统的漂浮式浮台可标准化、规模化生产，并根据承载能力进行模块化组装，可降低制造成本，提高生产效率。

16、本发明中所述空气压载装置中的空压机高速、小型、一体化、气浮、无油、高度集成化、重量轻、可单人携带，空压机布置安装于水平面上方舱室内而非压载水泵安装于底部舱室内，方便维检及更换。

17、本发明中所述空气压载水系统中储气舱可空气储能，空压机仅根据储气舱压力下限值进行启停工作，主机无需跟智控系统进行过多联动操作，增加了压载水系统整体的可靠性，延长了空压机工作时长。空压机排气量及所需电机功率下降，电机价格与功率成正比，排气量与转速、叶片转子尺寸的平方成正比，尺寸和重量的降低可使前期投入成本下降，使整个系统更经济具有市场竞争性。

18、传统压载水系统每次压载工作过程不到半个小时，本发明所述空压机无需即时压载即时开启，相对其他空气压载系统降低了主机的频繁启动，延长了主机使用寿命，降低了转速升载过程中过多的能量损耗；主机工作开启时间与压载系统动作时间错峰运行，降低了电网高峰载荷，电缆承载功率可大幅下降，降低了电缆的经济成本。

19、本发明所述压载水系统内储气舱，根据其容积大小在应急断电工况下可进行至少1次深浅调节，空压机可为浮台内应急柴发机组提供富氧，提升柴发机组的工作效率，增加了极端天气应急工况应对措施。

20、本发明所述空气能回收装置将压载水舱上方的空气余能重新加压充回储气舱，减少了空气的泄放及能量的耗散，可提升空气压载水系统长期运维的经济性。