一種漂浮式風力發電機組智能保穩系統及其控制方法與流程
2024-04-12 11:02:05
1.本發明涉及漂浮式風力發電機組的技術領域，尤其是指一種漂浮式風力發電機組智能保穩系統及其控制方法。
背景技術：
2.海洋因其廣闊的海域面積具有豐富的風能資源，且近些年經過國家的大力發展，安裝於近海的傳統風機風場已趨近飽和。深遠海具有更豐富的風能資源和遠離人類活動範圍的優點，但因其不穩定的環境鮮有風力發電機組進行布置，故充分利用深遠海風能資源不僅降低對不可再生能源的需求，而且提高了風能資源的利用率。同時有些遠離電網的海上用電場景，如海上油氣平臺，因為專門敷設電纜成本過高，所以採用漂浮式風力發電機不僅用電成本相對比專門敷設電纜要低，而且可以滿足減排脫碳的需求。
3.所謂無風不起浪，深遠海的環境使風力發電機能獲得穩定和無限的風能資源，但風力發電機組整體也承受著海浪、洋流的衝擊。而這些因素將會對風力發電機組產生縱橫傾和震蕩的作用，進而導致機組停機和無法持續工作，從而影響風力發電機組的工作效率。
技術實現要素：
4.本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種漂浮式風力發電機組智能保穩系統及其控制方法，能夠有效克服海洋環境對漂浮式風力發電機組產生過大傾角和搖晃，從而導致風力發電機組出現停機和無法持續工作的情況。
5.本發明的目的可以通過採取如下技術方案達到：
6.一種漂浮式風力發電機組智能保穩系統，包括浮體基礎、壓載水單元、艙底水單元、透氣單元、液位遙測單元和控制單元；
7.所述浮體基礎包括上風向管臂和兩個下風向管臂，三者的一端連接，形成y型，每個管臂的內部由連接端向末端依次設置有空艙、壓載水艙和調載水艙；
8.所述壓載水單元通過多條管路分別與每個壓載水艙和調載水艙連接，用於對壓載水艙和調載水艙進行壓載和排載，以及根據風力發電機組的縱橫傾狀態調整調載水艙的裝載量，進而對風力發電機組進行浮態修復；
9.所述艙底水單元通過多條管路分別與每個空艙連接，用於排出意外進入空艙內的海水；
10.所述透氣單元通過多條透氣管分別與每個空艙、壓載水艙和調載水艙連接，用於保持每個艙室與外界大氣相通，確保每個艙室的氣壓平衡；
11.所述液位遙測單元有多個，分別布置在每個空艙、壓載水艙和調載水艙內，用於獲取各艙室液位信息和風力發電機組縱橫傾狀態信息，並將信息提供給控制單元；
12.所述控制單元分別與壓載水單元、艙底水單元和液位遙測單元通訊連接，用於根據風力發電機組縱橫傾狀態信息分析出最佳保穩方案並通過控制壓載水單元的各閥門狀態調整調載水艙的裝載量，實現對風力發電機組的浮態修復，以及根據空艙的液位信息控
制艙底水單元的各閥門狀態，進而排出空艙內的海水。
13.進一步，所述上風向管臂和兩個下風向管臂通過中央連接體連接，所述風力發電機組的管樁設於中央連接體的頂部，所述空艙用於提供風力發電機組的浮力需求，所述壓載水艙用於作為風力發電機組的壓艙石，在風力發電機組工作時其裝載量呈滿艙狀態，所述調載水艙作為調整風力發電機組縱橫傾狀態的艙室，根據風力發電機組穩性需求裝載設定量的海水，所述上風向管臂內部為第一空艙、第一壓載水艙和第一調載水艙，其中一個下風向管臂內部分別為第二空艙、第二壓載水艙和第二調載水艙，另一個下風向管臂內部分別為第三空艙、第三壓載水艙和第三調載水艙。
14.進一步，所述壓載水單元包括第一壓載泵、第二壓載泵、海水閥箱、壓載水濾器、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門、第七閥門、第八閥門、第九閥門、第十閥門、第十一閥門、第十二閥門、第十三閥門、第十四閥門、第十五閥門、第十六閥門、第十七閥門、第十八閥門、第十九閥門和第二十閥門，所述第一閥門的一端通過管路與海水閥箱連接，其另一端分別通過管路與壓載水濾器的一端和艙底水單元的第一排水總管連接，所述壓載水濾器的另一端通過管路與第二閥門的一端連接，所述第二閥門的另一端分別通過管路與艙底水單元的第二排水總管、第三閥門的一端、第五閥門的一端、第十五閥門的一端、第十九閥門的一端和第二十閥門的一端連接，所述第三閥門的另一端通過管路與第一壓載泵的一端連接，所述第一壓載泵的另一端通過管路與第四閥門的一端連接，所述第五閥門的另一端通過管路與第二壓載泵的一端連接，所述第二壓載泵的另一端通過管路與第六閥門的一端連接，所述第六閥門的另一端分別通過管路與第四閥門的另一端、第七閥門的一端和第八閥門的一端連接，所述第七閥門的另一端分別通過管路與艙底水單元的第一排水總管、第一閥門的另一端連接，所述第八閥門的另一端分別通過管路與第十六閥門的一端、第十七閥門的一端、第十八閥門的一端連接，所述第十五閥門的另一端分別通過管路與第十六閥門的另一端、第九閥門的一端、第十閥門的一端連接，所述第九閥門的另一端通過管路與浮體基礎的第一壓載水艙連接，所述第十閥門的另一端通過管路與浮體基礎的第一調載水艙連接，所述第十九閥門的另一端通過管路與第十八閥門的另一端連接，所述第十八閥門的另一端分別通過管路與第十三閥門的一端和第十四閥門的一端連接，所述第十三閥門的另一端通過管路與浮體基礎的第三壓載水艙連接，所述第十四閥門的另一端通過管路與浮體基礎的第三調載水艙連接，所述第二十閥門的另一端通過管路與第十七閥門的另一端連接，所述第十七閥門的另一端分別通過管路與第十一閥門的一端和第十二閥門的一端連接，所述第十一閥門的另一端通過管路與浮體基礎的第二壓載水艙連接，所述第十二閥門的另一端通過管路與浮體基礎的第二調載水艙連接。
15.進一步，所述艙底水單元包括艙底水泵、艙底水濾器、第一排水總管、第二排水總管、第一艙底閥門、第二艙底閥門、第三艙底閥門、第四艙底閥門、第五艙底閥門和第六艙底閥門，所述第一艙底閥門的一端與艙底水濾器的一端和第六艙底閥門的一端連接，其另一端與艙底水泵的一端連接，所述艙底水泵的另一端通過管路與第二艙底閥門的一端連接，所述第二艙底閥門的另一端與第一排水總管連接，所述第六艙底閥門的另一端與第二排水總管連接，所述艙底水濾器的另一端分別通過管路與第三艙底閥門的一端、第四艙底閥門的一端和第五艙底閥門的一端連接，所述第三艙底閥門的另一端、第四艙底閥門的另一端和第五艙底閥門的另一端分別通過管路與浮體基礎的第一空艙、第二空艙和第三空艙連
接。
16.進一步，所述透氣單元包括透氣總管和多個透氣支管，所述透氣支管的數量和浮體基礎的艙室的數量相一致且一一對應，一個透氣支管與一個艙室連接，即每個透氣支管的一端與相應的艙室連接，另一端延伸至風力發電機組的中央連接體內，並向上爬升至風力發電機組的管樁內並與透氣總管連接，所述透氣總管與設於管樁外的透氣頭連接。
17.進一步，所述液位遙測單元包括三個吃水液壓力傳感器、三個高低位浮子開關報警器以及多個液位壓力傳感器，三個吃水液壓力傳感器分別設於浮體基礎的三個調載水艙的底部，通過吃水液壓力傳感器與外界海水接觸產生的壓力轉化成當前布置點位在水面以下的高度，進而通過三個布置點位形成一個面從而獲取當前風力發電機組的縱橫傾狀態信息，三個高低位浮子開關報警器分別設於浮體基礎的三個空艙內，每個空艙內設置有一液位壓力傳感器，每個壓載水艙內設置有兩個液位壓力傳感器，每個調載水艙內設置有兩個液位壓力傳感器，每個吃水液壓力傳感器、高低位浮子開關報警器以及液位壓力傳感器均通過電纜與控制單元連接，通過液位壓力傳感器監測探各個艙室的液位高度。
18.進一步，所述控制單元設於風力發電機組的管樁內部，其通過電纜與液位遙測單元、壓載水單元和艙底水單元連接。
19.一種漂浮式風力發電機組智能保穩系統的控制方法，包括：
20.在風力發電機組下水後，由液位遙測單元根據三點吃水監測風力發電機組的縱橫傾狀態信息，如監測到風力發電機組的縱橫傾狀態信息在設定的穩性範圍內系統保持靜默，如監測到風力發電機組的縱橫傾狀態信息超過設定的穩性範圍，則由控制單元實時分析出最佳保穩方案並向壓載水單元輸出操作指令；
21.操作指令發出後開啟壓載水單元中相應的壓載泵和閥門進行調載水艙裝載量調配，壓載泵在抽/排艙室海水時通過透氣單元使艙室與大氣連接；
22.當液位遙測單元監測到經過調載後的風力發電機組的縱橫傾狀態信息滿足穩性要求時，則由控制單元發出停止信號關閉相應的壓載泵和閥門。
23.進一步，通過液位遙測單元實時監測空艙的狀態，當空艙進水時通過控制單元控制艙底水單元及時排空空艙內進水，確保空艙能持續提供滿足風力發電機組需求的原始浮力；如任一空艙意外破艙時，由控制單元分析並控制壓載水單元減少壓載水艙的裝載量，由壓載水艙提供浮力，從而對風力發電機組進行浮態修復。
24.本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：
25.採用本發明的智能保穩系統及其控制方法能夠有效增強風力發電機組的穩定性，使漂浮式風力發電機組免於海洋環境的影響，減少因外界環境導致的停機和無法持續工作的情況發生。
附圖說明
26.圖1為本發明中浮體基礎內部各艙室的分布圖。
27.圖2為本發明中浮體基礎的外形示意圖。
28.圖3為本發明中壓載水單元的原理圖。
29.圖4為本發明中艙底水單元的原理圖。
30.圖5為本發明中透氣單元的原理圖。
31.圖6為本發明中控制單元的安裝示意圖。
32.圖7為本發明中控制單元的原理圖。
33.圖8為本發明中液位遙測單元的布置圖。
34.圖9為本發明中液位遙測單元的三點吃水監測的原理圖。
具體實施方式
35.為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例，基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
36.如圖1、圖2所示，本實施例提供了一種漂浮式風力發電機組智能保穩系統，包括浮體基礎、壓載水單元、艙底水單元、透氣單元、液位遙測單元5和控制單元6；
37.浮體基礎包括上風向管臂101、下風向管臂102和下風向管臂103，三者的一端連接，形成y型，每個管臂的內部由連接端向末端依次設置有空艙、壓載水艙和調載水艙，
38.壓載水單元通過多條管路分別與每個壓載水艙和調載水艙連接，用於對壓載水艙和調載水艙進行壓載和排載，以及根據風力發電機組的縱橫傾狀態調整調載水艙的裝載量，進而對風力發電機組進行浮態修復；
39.艙底水單元通過多條管路分別與每個空艙連接，用於排出意外進入空艙內的海水；
40.透氣單元通過多條透氣管分別與每個空艙、壓載水艙和調載水艙連接，用於保持每個艙室與外界大氣相通，確保每個艙室的氣壓平衡；
41.液位遙測單元有多個，分別布置在每個空艙、壓載水艙和調載水艙內，用於獲取各艙室液位信息和風力發電機組的縱橫傾狀態信息，並將信息提供給控制單元；
42.控制單元分別與壓載水單元、艙底水單元和液位遙測單元通訊連接，用於根據風力發電機組縱橫傾狀態信息分析出最佳保穩方案並通過控制壓載水單元的各閥門狀態調整調載水艙的裝載量，實現對風力發電機組的浮態修復，以及根據空艙的液位信息控制艙底水單元的各閥門狀態，進而排出空艙內的海水。
43.上風向管臂101、下風向管臂102和下風向管臂103通過中央連接體104連接，所述風力發電機組的管樁7設於中央連接體104的頂部；空艙用於提供風力發電機組的浮力需求，具體數量根據項目穩性需求進行配置；壓載水艙用於作為風力發電機組的壓艙石，在風力發電機組工作時其裝載量呈滿艙狀態，也可根據機組的特定狀態減少其裝載量使其獲取一定量的浮力；調載水艙作為調整風力發電機組縱橫傾狀態的艙室，根據風力發電機組穩性需求裝載一定量的海水；所述上風向管臂內部為第一空艙、第一壓載水艙和第一調載水艙，其中一個下風向管臂內部分別為第二空艙、第二壓載水艙和第二調載水艙，另一個下風向管臂內部分別為第三空艙、第三壓載水艙和第三調載水艙。
44.以上提及的調載水艙、壓載水艙、空艙的數量和結構形式可根據不同機組整體的穩性需求進行設計配置，本實施例僅代表其中一種艙室配置方案。
45.壓載水單元具備壓載、排載和調載功能。考慮到風力發電機組不會經常出現壓載和排載的情況，同時為保證不會因單水泵失效而喪失壓排載功能，本實施例的壓載水單元
設置成2臺水泵單排量之和滿足總壓排量的設計方案。
46.如圖3所示，壓載水單元具體包括第一壓載泵、第二壓載泵、海水閥箱、壓載水濾器、第一閥門bw1、第二閥門bw2、第三閥門bw3、第四閥門bw4、第五閥門bw5、第六閥門bw6、第七閥門bw7、第八閥門bw8、第九閥門bw9、第十閥門bw10、第十一閥門bw11、第十二閥門bw12、第十三閥門bw13、第十四閥門bw14、第十五閥門bw15、第十六閥門bw16、第十七閥門bw17、第十八閥門bw18、第十九閥門bw19和第二十閥門bw20，所述第一閥門bw1的一端通過管路與海水閥箱連接，其另一端分別通過管路與壓載水濾器的一端和艙底水單元的第一排水總管連接，所述壓載水濾器的另一端通過管路與第二閥門bw2的一端連接，所述第二閥門bw2的另一端分別通過管路與艙底水單元的第二排水總管、第三閥門bw3的一端、第五閥門bw5的一端、第十五閥門bw15的一端、第十九閥門bw19的一端和第二十閥門bw20的一端連接，所述第三閥門bw3的另一端通過管路與第一壓載泵的一端連接，所述第一壓載泵的另一端通過管路與第四閥門bw4的一端連接，所述第五閥門bw5的另一端通過管路與第二壓載泵的一端連接，所述第二壓載泵的另一端通過管路與第六閥門bw6的一端連接，所述第六閥門bw6的另一端分別通過管路與第四閥門bw4的另一端、第七閥門bw7的一端和第八閥門bw8的一端連接，所述第七閥門bw7的另一端分別通過管路與艙底水單元的第一排水總管、第一閥門bw1的另一端連接，所述第八閥門bw8的另一端分別通過管路與第十六閥門bw16的一端、第十七閥門bw17的一端、第十八閥門bw18的一端連接，所述第十五閥門bw15的另一端分別通過管路與第十六閥門bw16的另一端、第九閥門bw9的一端、第十閥門bw10的一端連接，所述第九閥門bw9的另一端通過管路與浮體基礎的第一壓載水艙連接，所述第十閥門bw10的另一端通過管路與浮體基礎的第一調載水艙連接，所述第十九閥門bw19的另一端通過管路與第十八閥門bw18的另一端連接，所述第十八閥門bw18的另一端分別通過管路與第十三閥門bw13的一端和第十四閥門bw14的一端連接，所述第十三閥門bw13的另一端通過管路與浮體基礎的第三壓載水艙連接，所述第十四閥門bw14的另一端通過管路與浮體基礎的第三調載水艙連接，所述第二十閥門bw20的另一端通過管路與第十七閥門bw17的另一端連接，所述第十七閥門bw17的另一端分別通過管路與第十一閥門bw11的一端和第十二閥門bw12的一端連接，所述第十一閥門bw11的另一端通過管路與浮體基礎的第二壓載水艙連接，所述第十二閥門bw12的另一端通過管路與浮體基礎的第二調載水艙連接。
47.在風力發電機組工作之前，通過控制單元控制壓載水單元對壓載水艙進行海水裝載。當海水裝載至壓載水艙後，通過壓載水艙內的液位壓力傳感器持續檢測艙室內部液面高度，當液位高度達到設定的裝載量高度後關閉相應的壓載泵和閥門。調載水艙的裝載同壓載水艙類似，但需要根據控制單元反饋的風力發電機組實時縱橫傾狀態進行配載，當達到平衡狀態後關閉相應的壓載泵和閥門。當風力發電機組出現一定量的縱橫傾角影響正常工作時，控制單元發出的指令僅對調載水艙進行調載。
48.調載水艙和壓載水艙的壓載工況可通過2種形式實現。第一種為重力式裝載，因風力發電機組下水後自身重量已使浮體基礎浸沒於海水中，水艙部分已存於海水平面以下，故只需打開連接海水閥箱的第一閥門bw1、第二閥門bw2、第十五閥門bw15、第十六閥門bw16、第十七閥門bw17、第十八閥門bw18，根據裝載需求打開連接各調載水艙和壓載水艙的第九閥門bw9～第十四閥門bw14，以達到裝載的目的。第二種為泵送裝載，打開第一閥門bw1、第二閥門bw2、第三閥門bw3、第一壓載泵、第四閥門bw4，並行打開第五閥門bw5、第二壓
載泵、第六閥門bw6，再打開第八閥門bw8、第十六閥門bw16、第十七閥門bw17、第十八閥門bw18，根據裝載需求打開連接各調載水艙和壓載水艙的第九閥門bw9～第十四閥門bw14，以達到裝載的目的。
49.調載水艙和壓載水艙的排載工況由泵送形式達成，下面以第一壓載水艙為例進行描述。打開第九閥門bw9、第十五閥門bw15、第三閥門bw3、第一壓載泵、第四閥門bw4、第七閥門bw7、第一閥門bw1，由水泵將艙內的海水泵至機組以外。第一壓載水艙用第二壓載泵進行泵送同第一壓載泵控制邏輯一致。根據穩性的排載需求所有水艙均可通過第一壓載泵或第二壓載泵單獨或共同泵送。考慮風力發電機組浮體基礎以上部分為管樁，若排載水由浮體基礎處爬升至管樁上部進行排載，垂直管端中存水不僅會對穩性重心產生一定影響，而且排水爬升對水泵性能也提出一定要求，經濟效益不高，故本發明的水艙的海水排舷外管(具體為第一閥門bw1至第七閥門bw7之間的管路)與取水管(具體為第一閥門bw1至壓載水濾器之間的管路)可共用一根通海管，減少開孔確保結構強度，優化設計減少浪費。
50.壓載水單元的調載功能僅針對三個調載水艙。下面對調載功能進行示例介紹。當需要將第一調載水艙的壓載水調載至第二調載水艙時，可開啟第十閥門bw10、第十五閥門bw15、第三閥門bw3、第一壓載泵、第四閥門bw4、第八閥門bw8、第十七閥門bw17、第十二閥門bw12，由泵送完成調載需求。第二壓載泵與第一壓載泵調載類似，再此不做描述。其餘調載水艙調載動作與舉例類似，在此不在做描述。
51.以上壓載水單元中的壓載、排載、調載功能均可同時開啟第一、第二壓載泵同時進行。當其中一臺壓載泵失效的情況下，另一臺壓載泵亦能保證壓載水單元的運行。同時，本發明中的壓載水單元增設一路來自艙底水單元的排水管路(即第二排水總管)，優化設計減少了艙底水單元的冗餘配置，降低項目成本。
52.艙底水單元的作用是排出空艙意外進水，確保空艙提供的浮力能滿足風電機組對浮力的需求。如圖4所示，其具體包括艙底水泵、艙底水濾器、第一排水總管、第二排水總管、第一艙底閥門bg1、第二艙底閥門bg2、第三艙底閥門bg3、第四艙底閥門bg4、第五艙底閥門bg5和第六艙底閥門bg6，所述第一艙底閥門bg1的一端與艙底水濾器的一端和第六艙底閥門bg6的一端連接，其另一端與艙底水泵的一端連接，所述艙底水泵的另一端通過管路與第二艙底閥門bg2的一端連接，所述第二艙底閥門bg2的另一端與第一排水總管連接，所述第六艙底閥門bg6的另一端與第二排水總管連接，所述艙底水濾器的另一端分別通過管路與第三艙底閥門bg3的一端、第四艙底閥門bg4的一端和第五艙底閥門bg5的一端連接，所述第三艙底閥門bg3的另一端、第四艙底閥門bg4的另一端和第五艙底閥門bg5的另一端分別通過管路與浮體基礎的第一空艙、第二空艙和第三空艙連接。
53.為避免空艙出現被撞擊和意外滲漏時導致出現浮力減少或喪失的情況。當空艙出現意外進水時，空艙內布置的高低位浮子開關報警器502及時給控制單元信號，控制單元再開啟艙底水單元相應的閥門和艙底水泵，由艙底水泵將進入空艙的海水抽排至風力發電機組外，直至空艙內進水減少至高低位浮子開關報警器502的低位值時，高低位浮子開關報警器502將信號反饋給控制單元再關閉相應的閥門和艙底水泵。
54.下面以第一空艙意外進水進行舉例描述。當第一空艙進水時，打開壓載水單元的第三閥門bw3，開啟艙底水泵以及相應的艙底閥門，海水通過第一排水總管排出至海水閥箱。若艙底水泵失效時，則由第二排水總管通過第一壓載泵或者第二壓載泵泵送排出。考慮
壓載水單元配置二臺壓載泵均能滿足艙底水單元的排量需求，因此本發明從設計端就優化水泵配置，艙底水單元的水泵採用一臺艙底水泵，當艙底水泵失效時，啟用壓載水單元中的任意一臺壓載泵來進行冗餘替代。
55.如圖5所示，透氣單元包括透氣總管401和多個透氣支管402，所述透氣支管402的數量和浮體基礎的艙室的數量相一致且一一對應，一個透氣支管402與一個艙室連接，即每個透氣支管402的一端與相應的艙室的頂部連接，另一端延伸至風力發電機組的中央連接體104內，並向上爬升至風力發電機組的管樁7內並與透氣總管401連接，所述透氣總管401與設於管樁7外的外平臺8上的透氣頭9連接。當水艙出現裝載或排載時，艙室內會受到泵送的正氣壓或負氣壓，此時布置在艙頂處與外界大氣相同的透氣支管402就起到了平衡壓力的作用，避免因正氣壓或負氣壓損傷艙室結構的強度，同時也確保裝載和排載能順利進行。
56.下面以第一調載水艙為例進行描述：在第一調載水艙艙頂處設置透氣支管402，透氣支管402依次穿過第一壓載水艙、第一空艙並進入中央連接體，再爬升至管樁區域連接透氣總管401，由透氣總管401再連接管樁外平臺處的透氣頭以達到艙室氣壓平衡的目的，其中，經過第一壓載水艙的管路採用套管接頭作為連接件。本發明在設計時考慮9個艙室均布置一個透氣頭時，管樁壁上將設置9個過壁貫通件和9個透氣頭，此舉將會降低管樁整體強度。故在風力發電機組最大吃水線之上設置透氣總管401用一個透氣頭來滿足所有艙室的通氣需求。本方案不僅將9個過壁貫通件和9個透氣頭降至1個過壁貫通件和1個透氣頭，能夠有效降低項目建造費用，而且大大減少了在管樁壁上開孔，確保了管樁的整體結構強度。
57.如圖6、圖7所示，控制單元6布置在風力發電機組的管樁7的主控單元10內，高度位置需高過最高吃水線，以避開可能發生的進水事故導致系統功能喪失，其通過電纜12與液位遙測單元5、壓載水單元和艙底水單元的各閥門連接。
58.如圖8所示，液位遙測單元具體包括三個吃水液壓力傳感器501、三個高低位浮子開關報警器502以及多個液位壓力傳感器503，其信號單模塊可集成在管樁的主控單元內，三個吃水液壓力傳感器501分別設於浮體基礎的三個調載水艙的底部，通過吃水液壓力傳感器501與外界海水接觸產生的壓力轉化成當前布置點位在水面以下的高度，進而通過三個布置點位形成一個面從而獲取當前風力發電機組的縱橫傾狀態信息，三個高低位浮子開關報警器502分別設於浮體基礎的三個空艙內，每個空艙內設置有一液位壓力傳感器503，每個壓載水艙內設置有兩個液位壓力傳感器503，每個調載水艙內設置有兩個液位壓力傳感器503，每個吃水液壓力傳感器501、高低位浮子開關報警器502以及液位壓力傳感器503均通過電纜與控制單元連接，通過液位壓力傳感器503監測探各個艙室的液位高度。
59.當壓載水艙和調載水艙需要進行壓載或排載時，布置在水艙的液位壓力傳感器503可實時監測艙室液位高度。當空艙出現意外進水時，液位達到高低位浮子開關報警器502的浮球開關高位值時觸發開閥啟泵的信號給控制單元，由控制單元輸出指令給艙底水單元，同時由布置在空艙的液位壓力傳感器503來實時監測艙室液面上升的高度，當空艙進水抽排至高低位浮子開關報警器502的浮球開關的底位值觸發停泵關閥的信號給控制單元，由控制單元輸出指令給艙底水單元。
60.需要說明的是，本發明在液位遙測單元中配置了三點吃水監測功能，即在三條管臂的遠端各布置通海的吃水液壓力傳感器501，吃水液壓力傳感器501的探頭與外界海水接觸，通過海水施加的壓力來獲取吃水液壓力傳感器501與海平面的高度，從而獲取整個機組
的縱橫傾狀態。
61.調載水艙和壓載水艙的液位監測以第一壓載水艙為例，當第一壓載水艙需要進行裝載海水時可按照壓載水單元的裝載流程進行，布置在第一壓載水艙的液位壓力傳感器503可持續監測艙室的液位變化，當液位壓力傳感器503探測到壓載水高度達到設定的艙室液位後，由液位壓力傳感器503將艙室液位高度反饋給控制單元，由控制單元發出指令關閉相應的閥門和壓載泵。第一壓載水艙的排載則是反向操作，在此不做贅述。
62.空艙的液位監測以第一空艙為例，當第一空艙進水時，其內的高低位浮子開關報警器502的浮子開關的高位浮球上浮至高水位並觸發進水信號，由高低位浮子開關報警器502將信號反饋至控制單元，再由控制單元發出指令開啟艙底水單元的艙底水泵和相應的閥門。經過艙底水泵抽排第一空艙的進水後液面逐步下降，當液面下降至低水位並觸發信號後，由高低位浮子開關報警器502將信號反饋至控制單元，再由控制單元發出指令關閉艙底水泵和相應的閥門。布置在各空艙中的液位壓力傳感器503主要為監測當空艙出現持續進水時探測當前的艙室液位高度。
63.如圖9所示，三點吃水監測具體為：通過其中任一個吃水液壓力傳感器501與外界海水接觸產生的壓力轉化成當前布置點位在水面以下的高度，結合其他2個吃水液壓力傳感器501對應的布置點位，通過三個布置點位形成一個面從而獲取當前機組的縱橫傾狀態信息。如探測到上風向端吃水較深時，由控制單元發出指令啟動壓載水單元對第一調載水艙進行壓載水調配，直至風力發電機組達到整體平衡再發出停止指令。
64.本實施例還提供了上述漂浮式風力發電機組智能保穩系統的控制方法，包括：
65.在風力發電機組下水後，由液位遙測單元根據三點吃水監測風力發電機組的縱橫傾狀態信息，如監測到風力發電機組的縱橫傾狀態信息在設定的穩性範圍內系統保持靜默，如監測到風力發電機組的縱橫傾狀態信息超過設定的穩性範圍，則由控制單元實時分析出最佳保穩方案並向壓載水單元輸出操作指令；
66.操作指令發出後通過開啟壓載水單元中相應的壓載泵和閥門進行調載水艙裝載量調配，壓載泵在抽/排艙室海水時通過透氣單元使艙室與大氣連接，保持艙室氣壓平衡，抵消因壓載泵在抽排時對艙室產生的正壓或者負壓，艙室內的氣壓平衡更利於水泵抽排水動作；
67.當液位遙測單元監測到經過調載後的風力發電機組的縱橫傾狀態信息滿足穩性要求時，則由控制單元發出停止信號關閉相應的壓載泵和閥門。
68.在機組運行過程中，通過液位遙測單元實時監測空艙的狀態，當空艙進水時通過控制單元控制艙底水單元及時排空空艙內進水，確保空艙能持續提供滿足風力發電機組需求的原始浮力；如任一空艙被監測到意外破艙時，空艙喪失提供浮力的功能，此時則由控制單元自動分析排出哪個壓載水艙的海水來彌補因破損空艙缺失浮力而造成的風力發電機組浮態不穩的情況，通過減少該壓載水艙的裝載量，由壓載水艙提供浮力，從而對風力發電機組進行浮態修復。
69.綜上所述，本發明通過採用若干個壓力傳感器來監測風力發電機組縱橫傾和吃水狀態，然後由控制單元發出保穩控制指令實現對風力發電機組的浮態修復。本發明通過設定風力發電機組允許的最大縱橫傾角度和最大、最小吃水深度，當液位傳感器反饋至控制單元的信號屬於調整信號時，由控制單元分析出最佳保穩方案並發出調整指令將風力發電
機組修正至最佳工作狀態，確保風力發電機組始終在允許的浮態下持續工作，避免了因外界環境導致的停機或無法持續工作的情況發生。且本發明在風力發電機組運行期間，從縱橫傾信息收集、數據分析、調控指令均由本系統全智能自動運行實施，縮短了人為調整風力發電機組浮態的時間和避免可能存在的操作失誤。
70.以上所述，僅為本發明專利較佳的實施例，但本發明專利的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明專利所公開的範圍內，根據本發明專利的技術方案及其發明專利構思加以等同替換或改變，都屬於本發明專利的保護範圍。