本发明专利技术公开了一种用于监测螺栓松动状态的监测装置及监测方法、风电机组，属于螺栓防松领域，包括依次连接的终端传感器、通讯控制器和中控室服务器，其中：终端传感器包括磁性编码器和间隙测量传感器，磁性编码器用于测量待测螺栓与固定螺母的相对角度，间隙测量传感器用于记录待测螺栓松动引发的被夹紧件的间隙增加量；中控室服务器包括显示器和控制器，显示器用于显示终端传感器采集的角度数据和间隙距离数据，控制器用于判断采集的数据是否超过预设的角度和距离阈值并根据判断结果发出预警信息。本发明专利技术通过测量叶片螺栓与固定螺母相对角度和被夹紧件之间缝隙间距两个关键物理量得出螺栓预紧状态，实现简单，测量准确。测量准确。测量准确。
【技术实现步骤摘要】
用于监测螺栓松动状态的监测装置及监测方法、风电机组
[0001]本专利技术涉及螺栓防松领域，尤其涉及一种用于监测螺栓松动状态的监测装置及监测方法、风电机组。
技术介绍
[0002]风力发电机组作为一个大型装配产品，螺栓连接是其各部件之间的主要连接方式。叶片作为风电机组核心部件，通过螺栓与风轮连接，但其固定螺栓受维护操作空间小、螺栓预紧力分散度大及长期承受复杂的交变载荷因素影响，容易出现松动，处理不及时会造成螺栓断裂、变桨轴承断裂，引发叶片掉落次生事故。
[0003]目前，风力发电机组连接螺栓均采用人工定期检修(1年)的方式来保证螺栓紧固状态，该方式存在耗时久、效率低、费用高的缺点，且人工定期检修无法保证螺栓连接紧固程度检测的实时性，对机组运行安全保障存在非常大的安全隐患。
[0004]为实时监测螺栓预紧状态，保证机组叶片连接的安全可靠，市面上涌现了不同类型的螺栓预紧状态实时监测系统。目前主流的监测方法有：超声波测量法、压力垫圈测量法、图像识别测量法等。不过，超声测量法主要存在价格高、打磨螺栓、有源布线安装复杂和应力标定困难的不足，压力垫圈测量法主要存在拆卸螺母增加压力垫圈影响整体受力的不足，图像识别测量法主要存在价格高、传感器布置占用环境空间大和有源布线安装复杂的不足。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于监测螺栓松动状态的监测装置、磁性编码器、风电机组，本专利技术的监测装置成本低、施工便捷，可不改变原螺栓副结构和装配关系进行螺栓松动在线状态监测，可以解决现有叶片螺栓定检模式存在隐患的客观问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供一种用于监测螺栓松动状态的监测装置，包括依次连接的终端传感器、通讯控制器和中控室服务器，其中：
[0008]所述终端传感器包括磁性编码器和间隙测量传感器，所述磁性编码器用于测量待测螺栓与固定螺母的相对角度，所述间隙测量传感器用于记录待测螺栓松动引发的被夹紧件的间隙增加量；
[0009]所述通讯控制器用于将终端传感器采集的数据传输给中控室服务器；
[0010]所述中控室服务器包括显示器和控制器，所述显示器用于显示终端传感器采集的角度数据和间隙距离数据，所述控制器用于判断采集的数据是否超过预设的角度和距离阈值并根据判断结果发出预警信息。
[0011]进一步地，所述磁性编码器包括编码器本体和跟随支架，所述编码器本体用于连接在待测螺栓端部，所述跟随支架包括顶部支架和与顶部支架连接的若干夹紧支腿，所述若干夹紧支腿用于紧固待测螺栓的固定螺母，所述顶部支架与编码器顶部连接，所述跟随
支架会随固定螺母旋转并带动磁性编码器旋转，所述编码器本体记录待测螺栓和固定螺母松动旋转角度值。
[0012]进一步地，所述编码器本体包括外壳和位于外壳内的角度磁性编码器，所述外壳的顶部设有孔位，所述顶部支架上设有与所述孔位配装的顶部引脚，所述外壳的底部设有用于配装到待测螺栓上的螺纹孔。
[0013]进一步地，所述外壳内还设有锂电池和ZigBee模块，所述ZigBee模块用于将角度磁性编码器输出的电信号进行ZigBee无线传输。
[0014]进一步地，每个所述夹紧支脚内侧连接有橡胶件。
[0015]进一步地，所述顶部支架与每个夹紧支腿通过销钉铰接。
[0016]进一步地，还包括连接在夹紧支腿和顶部支架之间的弹簧，用于通过弹簧拉力使夹紧支腿夹紧固定螺母。
[0017]进一步地，所述间隙测量传感器包括基于FBG的光纤光栅传感器和FBG解调模块，所述光纤光栅传感器用于固定在待测螺栓与螺母夹紧件之间，所述光纤光栅传感器和FBG解调模块通过串口总线连接；
[0018]进一步地，所述间隙测量传感器还包括锂电池和ZigBee模块，所述ZigBee模块用于将位移量变化进行ZigBee无线传输。
[0019]进一步地，所述中控室服务器还包括存储器和/或归零模块。
[0020]另一方面，提供一种监测螺栓松动状态的方法，使用所述的用于监测螺栓松动状态的监测装置进行监测，包括如下步骤：
[0021](1)在风电叶片螺栓经常损坏的前缘与后缘区域布置所述终端传感器；
[0022](2)按顺序依次在叶根螺栓和螺母上装配所述磁性编码器，在对应螺栓位置的变桨轴承和叶根法兰间及叶根附近人孔板上安装所述间隙测量传感器，将通讯控制器通过RJ45网口接入风电场机组通讯环网，并将中控室服务器通过RJ45网口接入风电场机组通讯环网；通过终端传感器监测实时数据，并通过通讯控制器将数据传输至中控室服务器；
[0023](3)中控室服务器进行数据处理、显示和松动预警；中控室服务器实时收集显示所述终端传感器数据图谱，判断所述终端传感器数据是否超过设定角度和距离阈值，并对应给出预警信息。
[0024]进一步地，步骤(2)中所述终端传感器的磁性编码器记录叶根螺栓和固定螺母松动角度，所述终端传感器的光纤光栅传感器记录螺栓和螺母松动引发夹紧件-变桨轴承和叶根法兰间隙增加量，同时能记录叶根螺栓突发断裂的特殊工况。
[0025]再一方面，提供一种风电机组，包括所述的用于监测螺栓松动状态的监测装置，其中，
[0026]所述磁性编码器用于测量待测叶根螺栓与固定螺母的相对角度，所述间隙测量传感器用于记录待测叶根螺栓松动引发的变桨轴承和叶根法兰之间间隙的增加量。
[0027]采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：
[0028](1)本专利技术的的监测装置可实现实时监测叶片螺栓预紧状态功能，能有效规避目前定期检修模式不能及时发现和处理螺栓松动引发故障、事故问题。本专利技术的监测装置测量准确，使用设备价格低，占用环境空间小，不改变原螺栓副结构和装配关系，且安装、拆解便捷。
[0029](2)本专利技术通过测量叶片螺栓与固定螺母相对角度和被夹紧件之间缝隙间距两个关键物理量得出螺栓预紧状态，实现简单，测量准确，规避市面上超声波、压力垫圈等直接测螺栓应力，执行过程中存在不同规格螺栓副标定复杂、测量应力数值不准确问题。
[0030](3)本专利技术采用终端传感器包括叶片螺栓固定螺母端的磁性编码器和螺栓夹紧件-叶根法兰和变桨轴承法兰之间的间隙测量传感器(光纤光栅传感器)，两种传感器较市面上超声式、压电式(垫圈)等螺栓应力传感器具有价格低廉、安装便捷、不改变原螺栓副结构及装配关系的优势。
[0031](4)本专利技术采用终端传感器实现锂电池供电，信号传输实现风轮与机舱之间无线传输，规避目前市面上超声式、压电式(垫圈)等螺栓应力传感器，在旋转的风轮内有线供电、有线数据传输使用线缆固定、防护困难，同时在不影响原机组风轮内变桨系统和机舱内主控系统情况下实现风轮与机舱间通讯困难问题。
附图说明
[0032]上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于监测螺栓松动状态的监测装置，其特征在于，包括依次连接的终端传感器、通讯控制器和中控室服务器，其中：所述终端传感器包括磁性编码器和间隙测量传感器，所述磁性编码器用于测量待测螺栓与固定螺母的相对角度，所述间隙测量传感器用于记录待测螺栓松动引发的被夹紧件的间隙增加量；所述通讯控制器用于将终端传感器采集的数据传输给中控室服务器；所述中控室服务器包括显示器和控制器，所述显示器用于显示终端传感器采集的角度数据和间隙距离数据，所述控制器用于判断采集的数据是否超过预设的角度和距离阈值并根据判断结果发出预警信息。2.根据权利要求1所述的用于监测螺栓松动状态的监测装置，其特征在于，所述磁性编码器包括编码器本体和跟随支架，所述编码器本体用于连接在待测螺栓端部，所述跟随支架包括顶部支架和与顶部支架连接的若干夹紧支腿，所述若干夹紧支腿用于紧固待测螺栓的固定螺母，所述顶部支架与编码器顶部连接，所述跟随支架会随固定螺母旋转并带动磁性编码器旋转，所述编码器本体记录待测螺栓和固定螺母松动旋转角度值。3.根据权利要求2所述的用于监测螺栓松动状态的监测装置，其特征在于，所述编码器本体包括外壳和位于外壳内的角度磁性编码器，所述外壳的顶部设有孔位，所述顶部支架上设有与所述孔位配装的顶部引脚，所述外壳的底部设有用于配装到待测螺栓上的螺纹孔。4.根据权利要求3所述的用于监测螺栓松动状态的监测装置，其特征在于，所述外壳内还设有锂电池和ZigBee模块，所述ZigBee模块用于将角度磁性编码器输出的电信号进行ZigBee无线传输。5.根据权利要求2至4任一所述的用于监测螺栓松动状态的监测装置，其特征在于，每个所述夹紧支脚内侧连接有橡胶件；和/或，所述顶部支架与每个夹紧支腿通过销钉铰接；和/或，还包括连接在夹紧支腿和顶部支架之间的弹簧，用于通过弹簧拉力使夹紧支腿夹紧固定螺母。6.根据权利要求1至5任一所述的用于监测螺栓松动状态的监测...
【专利技术属性】
技术研发人员：李仁堂，夏晖，冯江哲，胡鹏，肖剑，刘欢，王桥梓，荣兴汉，
申请(专利权)人：龙源北京风电工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。