变桨轴承联接螺栓受力监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置及方法，所述的装置包括力传感器、数据采集装置、数据存储装置、数据传输装置、远端数据监测装置和远程状态监控装置，所述的力传感器测量螺栓在工作过程中所受到的力数据并传输给数据采集装置，所述的数据采集装置将采集的数据发送给数据存储装置，同时通过数据传输装置发送给远端数据监测装置，所述的远端数据监测装置将接收的数据与预存的数据进行比较，并将比较结果发送给远程状态监控装置。与现有技术相比，本发明专利技术具有在不破坏螺栓结构的情况下提高测量准确性和鲁棒性等优点。

Force monitoring device and method for connecting bolt of pitch bearing

【技术实现步骤摘要】
变桨轴承联接螺栓受力监测装置及方法
本专利技术涉及新能源
，尤其是涉及一种用于可变桨风电机组的变桨轴承联接螺栓受力监测装置及方法。
技术介绍
风电是当今重要的清洁能源之一，风机机舱结构主要由变桨系统、偏航系统、轮毂、叶片等构成，其中变桨轴承主要作用为联接叶根与轮毂，将叶根受载传递给轮毂，在变桨系统中担任重要的作用。变桨轴承与轮毂之间一般采用高强度螺栓联接。此类型螺栓工作环境恶劣、受到交变疲劳载荷、环境氧化腐蚀的考验；承受极限载荷大、运行功率大；精度等级、强度等级要求较高。由于变桨轴承与轮毂联接螺栓的工作特点，会出现螺栓疲劳断裂、螺栓蠕变、螺栓松动及延迟断裂等现象，这些故障轻则导致风机停转，严重时将使得叶片掉落，给安全生产带来极大的隐患。申请号为201410353570.9的专利技术专利，公开了“一种光纤光栅式结构连接螺栓受力监测传感器及方法”，通过在普通螺栓单螺杆左右两侧分别开置细长的凹槽，在凹槽内各植入一个微型光栅式传感器，信号由光纤引出后穿过螺帽相应位置开的小孔从螺帽顶面引出，对螺栓的受力状态进行远程实时监控。申请号为201710474049.4的专利技术专利，公开了“抽水蓄能机组顶盖螺栓受力监测装置及方法”，通过在顶盖螺栓上布置压电式力传感器，通过信号调理装置和数据采集装置，将采集到的受力值与预存的受力值进行比较，判断螺栓的异常状态。分析已有专利发现：(1)需要对螺栓本身进行加工，改变了螺栓的结构，存在安全隐患；(2)使用压电式传感器只能进行短时间的测量，不能实现长期在线监测。r>
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置及方法，利用环形传感器，在不破坏螺栓结构的情况下提高测量准确性和鲁棒性，且可进行长期监测，进一步提高系统的可靠性和准确性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置，包括力传感器、数据采集装置、数据存储装置、数据传输装置、远端数据监测装置和远程状态监控装置，所述的力传感器与数据采集装置的输入侧连接，所述的数据采集装置的输出侧分别与数据存储装置、数据传输装置连接，所述的数据传输装置与远端数据监测装置连接，所述的远端数据监测装置与远程状态监控装置连接；所述的力传感器测量螺栓在工作过程中所受到的力数据并传输给数据采集装置，所述的数据采集装置将采集的数据发送给数据存储装置，同时通过数据传输装置发送给远端数据监测装置，所述的远端数据监测装置将接收的数据与预存的数据进行比较，并将比较结果发送给远程状态监控装置。优选地，所述的力传感器为垫圈式力传感器。优选地，所述的数据采集装置内置用于将力传感器得到的模拟信号转化为数字信号的模数转换电路。优选地，所述的数据存储装置包括本地数据存储器和远端数据存储器，其中所述的本地数据存储器直接与数据采集装置连接，所述的远端数据存储器通过数据传输装置与数据采集装置连接。优选地，所述的数据传输装置包括分别与数据采集装置连接的无线数据传输装置和存储卡传输装置，所述的无线数据传输装置与远端数据存储器连接；其中所述的无线数据传输装置通过无线传输方式将采集数据从位于高空的数据采集装置传输到远端数据存储器；所述的存储卡传输装置通过将数据存储到存储卡并使用人工转移方式获得数据存储。优选地，所述的远端数据存储器为地面存储装置，所述的本地数据存储器通过人工方式将数据转移到远端数据存储器。优选地，所述的远端数据监测装置为地面数据监测装置，其为一种比较器，将螺栓实时受力情况与预存的健康情况下的受力情况进行比较，输出用来确定变桨轴承螺栓异常状态的比较结果，具体包括：当上述实时受力明显大于预存的受力大小时，确定螺栓处于异常状态，再将结果传输给远程状态监控装置。优选地，所述的远程状态监控装置通过以太网与远端数据监测装置连接；优选地，所述的远程状态监控装置通过以太网方式接收远端数据监测装置发出的数据监测信息，进行变桨轴承螺栓受力状态的远程数据分析和状态监控。一种采用权利要求1所述的变桨轴承联接螺栓受力监测装置的监测方法，包括以下步骤：1)将实时采集得到的力信号进行存储分析，获得螺栓工作环境下的载荷谱；2)同时，采用时频域分析方法和阈值比较分析方法，将正常情况下螺栓的受力数据作为母数据，并设置上限阈值和下限阈值；3)工作过程中的螺栓数据作为子数据与母数据作对比，若子数据超过母数据的阈值范围，则发出预报警信号。优选地，螺栓工作状态诊断方法，是通过采集的螺栓受力数据与正常范围的数据进行时域和频域对比分析和趋势分析，判断是否存在故障隐患。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：采用环形力传感器，在保证了传感数据的准确性的前提下，也保证了传感数据获取的鲁棒性。在不破坏螺栓本身结构的条件下，能准确的获取工作条件下的螺栓受力情况，建立载荷谱，直观判断螺栓受力情况，并有利于历史数据溯源。本专利技术对数据采用时频域分析方法，同时包含的时域和频域信息能做到对螺栓故障情况的准确判断，并采用阈值比较分析方法，采用实时数据和正常数据进行阈值对比的方法，保证判断的准确性。同时能结合螺栓受力载荷谱对螺栓寿命进行分析计算和预测，对减少由于螺栓失效导致的风机故障损失有关键作用。附图说明图1为本专利技术力传感器安装在螺栓上示意图，其中1为螺柱，2为力传感器，3为螺母；图2为本专利技术力传感器的结构示意图；图3为本专利技术的结构示意图，其中2为力传感器，4为数据采集装置，5为数据存储装置，51为本地数据存储器，52为远端数据存储器，6为数据传输装置，7为远端数据监测装置，8为远程状态监控装置。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本专利技术的具体实施方式为在轮毂与变桨轴承联接的螺栓上将原本的衬套替换为垫圈式力传感器，基本原理是在风机工作时，螺栓所受到的拉压力都能通过环形力传感器接收到，并利用数据采集装置采集，使用数据存储装置保存下来。垫圈式力传感器为中空结构。内径大小根据实际使用的螺栓直径大小选择，外径的选择要保证不发生干涉，高度应根据螺栓实际安装条件下容许的最大高度范围内进行选择。具体安装根据附图1解释说明。图中，直径为36mm，长度为250mm的螺,1，配合M36的螺母3，将上述的垫圈式力传感器2安装到位置，即完成硬件的安装。此方法简单快捷，不会破坏螺栓本身的结构，且有较高测量准确性和鲁棒性。监测装置根据附图3解释说明。整个系统由力传感器2，数据采集装置4，数据存储装置5，数据传输装置6，远端数据监测装置7，和远程状态监控装置8组成，其中数据存储装置5包括本地数据存储器51和远端数据存储器52。力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置，其特征在于，包括力传感器、数据采集装置、数据存储装置、数据传输装置、远端数据监测装置和远程状态监控装置，所述的力传感器与数据采集装置的输入侧连接，所述的数据采集装置的输出侧分别与数据存储装置、数据传输装置连接，所述的数据传输装置与远端数据监测装置连接，所述的远端数据监测装置与远程状态监控装置连接；/n所述的力传感器测量螺栓在工作过程中所受到的力数据并传输给数据采集装置，所述的数据采集装置将采集的数据发送给数据存储装置，同时通过数据传输装置发送给远端数据监测装置，所述的远端数据监测装置将接收的数据与预存的数据进行比较，并将比较结果发送给远程状态监控装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置，其特征在于，包括力传感器、数据采集装置、数据存储装置、数据传输装置、远端数据监测装置和远程状态监控装置，所述的力传感器与数据采集装置的输入侧连接，所述的数据采集装置的输出侧分别与数据存储装置、数据传输装置连接，所述的数据传输装置与远端数据监测装置连接，所述的远端数据监测装置与远程状态监控装置连接；
所述的力传感器测量螺栓在工作过程中所受到的力数据并传输给数据采集装置，所述的数据采集装置将采集的数据发送给数据存储装置，同时通过数据传输装置发送给远端数据监测装置，所述的远端数据监测装置将接收的数据与预存的数据进行比较，并将比较结果发送给远程状态监控装置。


2.根据权利要求1所述的一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置，其特征在于，所述的力传感器为垫圈式力传感器。


3.根据权利要求1所述的一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置，其特征在于，所述的数据采集装置内置用于将力传感器得到的模拟信号转化为数字信号的模数转换电路。


4.根据权利要求1所述的一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置，其特征在于，所述的数据存储装置包括本地数据存储器和远端数据存储器，其中所述的本地数据存储器直接与数据采集装置连接，所述的远端数据存储器通过数据传输装置与数据采集装置连接。


5.根据权利要求4所述的一种变桨轴承联接螺栓受力监测装置，其特征在于，所述的数据传输装置包括分别与数据采集装置连接的无线数据传输装置和存储卡传输装置，所述的无线数据传输装置与远端数据存储器连接；
其中所述的无线数据传输装置通过无线传输方式将采集数据从位于高空的数据采集装置传输到远端数据存储器；所述的存储卡传输装...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青华，李冬冬，冯波，谢骊骊，俞健，沈海鸥，邹健，江继波，章正暘，张乃正，居颖峰，
申请(专利权)人：上海明华电力技术工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31