一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器，包括传感器和螺栓本体，传感器包括传感部件、传力棒和套管，传感部件包括依序连接的光纤耦合器、固定头和敏感元件封装件，以及光纤光栅敏感元件，光纤光栅敏感元件封装在敏感元件封装件内部，套管套于敏感元件封装件外部，其一端与固定头固定连接在一起，另一端开口，传力棒位于套管内部，且其一端与敏感元件封装件的顶部接触，另一端延伸出套管的开口；将套管插入螺栓本体内部的测量孔中，通过固定头与螺栓本体端部的可拆卸连接将传感器安装在螺栓本体上，传力棒延伸出套管开口的一端抵在测量孔的底部。该传感器结构紧凑，可匹配不同型号螺栓，安装拆卸方便。安装拆卸方便。安装拆卸方便。

【技术实现步骤摘要】
一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器


[0001]本技术属于智能螺栓传感器
，特别涉及一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器。

技术介绍

[0002]水轮发电机组顶盖为机组重要的承载部件之一，其大薄壁件结构长期受轴向水推力、转轮上腔水压脉动等交变载荷，复杂的交变载荷是导致螺栓松动或断裂的主要原因。顶盖螺栓多为双头螺柱，其中心设置有预紧量测量孔，现场预紧通过测量螺栓伸长量确定。目前国内主要水电站没有直接对顶盖螺栓受力状态进行监测的手段，一般要求设备大修期间进行顶盖连接螺栓的更换，以免出现螺栓松动或断裂而造成水淹事故的发生。传统的水轮机顶盖连接螺栓检测主要靠人工巡检，而传统的人工巡检存在及时性、可靠性差，花费人工较多和存在巡视过程风险，因此对水轮机顶盖连接螺栓受力状态进行监测具有重要意义。

技术实现思路

[0003]技术目的：为了解决现有技术的缺陷，本技术提供了一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器。
[0004]技术方案：本技术提供了一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器，包括传感器和螺栓本体，所述传感器包括传感部件、传力棒和套管，所述传感部件包括依序连接的光纤耦合器、固定头和敏感元件封装件，以及光纤光栅敏感元件，光纤光栅敏感元件封装在敏感元件封装件内部，套管套于敏感元件封装件外部，其一端与固定头固定连接在一起，另一端开口，传力棒位于套管内部，且其一端与敏感元件封装件的顶部接触，另一端延伸出套管的开口；将套管插入螺栓本体内部的测量孔中，通过固定头与螺栓本体端部的可拆卸连接将传感器安装在螺栓本体上，传力棒延伸出套管开口的一端抵在测量孔的底部。
[0005]作为优选或者具体实施方案：
[0006]所述套管开口的一端呈缩径式状态，以使传力棒不会从其开口端自由滑出。
[0007]所述传力棒为钢材质的传力棒；所述套管为金属材质的套管；所述敏感元件封装件为铝合金材质。
[0008]所述敏感元件封装件沿轴向开设盲孔，盲孔内部放置有光纤光栅敏感元件，并使用胶将光纤光栅敏感元件封装在盲孔内部。
[0009]所述固定头的表面设有外螺纹，螺栓本体端部的内壁设有内螺纹，通过两种螺纹将固定头安装在螺栓本体上。
[0010]所述螺栓本体的外部，在所述固定头上还设有六角头。
[0011]所述测量孔位于螺栓本体的中心轴上。
[0012]所述光纤耦合器选自FC型或LC型。
[0013]所述光纤耦合器的表面还设有螺纹，通过螺纹与信号传输线的接头进行连接。
[0014]为实现水轮机组顶盖螺栓轴力的实时监测，本技术采用光纤光栅敏感元件，利用光纤传感器监测螺栓轴向的变形量，确定螺栓在实际使用中所受轴力大小。
[0015]有益效果：与现有技术相比，本技术智能螺栓传感器结构紧凑，通过调整传力钢棒长度即可匹配不同型号螺栓。另外传感器安装拆卸方便，可直接安装在在役运行的水轮机组端盖螺栓上。
附图说明
[0016]图1是智能螺栓传感器的结构图。
[0017]图2是传感器结构图。
[0018]图3是传感部件结构图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术作出进一步说明。
[0020]实施例
[0021]一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器，如图1
‑
3所示，包括传感器1和螺栓本体2，传感器1包括传感部件11、传力棒12和套管13，传感部件11包括依序连接的光纤耦合器111、固定头112和敏感元件封装件113，以及光纤光栅敏感元件114，光纤光栅敏感元件114封装在敏感元件封装件113内部，套管13套于敏感元件封装件113外部，其一端与固定头112固定连接在一起，另一端开口，传力棒12位于套管13内部，且其一端与敏感元件封装件113的顶部接触，另一端延伸出套管13的开口；将套管13插入螺栓本体2内部的测量孔21(位于螺栓本体2的中心轴上)中，通过固定头112与螺栓本体2端部的可拆卸连接将传感器1安装在螺栓本体2上，传力棒12延伸出套管13开口的一端抵在测量孔21的底部。
[0022]传力棒12为钢材质的传力棒；套管13为金属材质的套管；敏感元件封装件113为铝合金材质。套管13开口的一端呈缩径式状态，以使传力棒12不会从其开口端自由滑出。
[0023]敏感元件封装件113沿轴向开设小直径盲孔，盲孔内部放置有光纤光栅敏感元件114，并使用环氧树脂胶将光纤光栅敏感元件114封装在盲孔内部。
[0024]固定头112的表面设有外螺纹，螺栓本体2端部的内壁设有内螺纹，通过两种螺纹将固定头112可拆卸安装在螺栓本体2上。螺栓本体2的外部，在固定头112上还设有六角头115，安装或拆卸传感器1时可使用扳手套筒等工具对六角头115拧紧或旋松，调节传感器1受力大小。光纤耦合器111的表面还设有螺纹，通过螺纹与信号传输线的接头进行连接。
[0025]传感器1中的金属套管13的外径与螺栓本体2的安装孔径相匹配，套管13内径与敏感元件封装件113及传力钢棒12外径相匹配。
[0026]光纤耦合器111可以选自FC型或LC型；所述光纤光栅敏感元件114可以选自常规的光纤光栅敏感元件，即可实现所述功能
[0027]上述智能螺栓传感器的工作方法和原理如下：
[0028]将螺栓本体2的下段拧入基座后，使用扳手套筒施拧六角头115使传力钢棒12及敏感元件封装件113受压产生形变，光纤光栅敏感元件114实时感知敏感元件封装件113的形变量。当螺栓本体2受不同载荷产生不同变形量时，传感器1中的传力钢棒12和敏感元件封装件113会产生与螺栓本体2相同的变形量，通过光纤光栅敏感元件114实现监测螺栓本体2
载荷的目的。信号传输线的接头连接在光纤耦合器111表面的螺纹上，监测数据可实时传递到数据采集器。
[0029]尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器，其特征在于，包括传感器(1)和螺栓本体(2)，所述传感器(1)包括传感部件(11)、传力棒(12)和套管(13)，所述传感部件(11)包括依序连接的光纤耦合器(111)、固定头(112)和敏感元件封装件(113)，以及光纤光栅敏感元件(114)，光纤光栅敏感元件(114)封装在敏感元件封装件(113)内部，套管(13)套于敏感元件封装件(113)外部，其一端与固定头(112)固定连接在一起，另一端开口，传力棒(12)位于套管(13)内部，且其一端与敏感元件封装件(113)的顶部接触，另一端延伸出套管(13)的开口；将套管(13)插入螺栓本体(2)内部的测量孔(21)中，通过固定头(112)与螺栓本体(2)端部的可拆卸连接将传感器(1)安装在螺栓本体(2)上，传力棒(12)延伸出套管(13)开口的一端抵在测量孔(21)的底部。2.根据权利要求1所述的能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器，其特征在于，所述套管(13)开口的一端呈缩径式状态，以使传力棒(12)不会从其开口端自由滑出。3.根据权利要求1所述的能够监测水轮机顶盖螺栓的智能螺栓传感器，其特征在于，所述传力棒(12)为钢材质的传力棒；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李墨涵，梁万勤，
申请(专利权)人：沈阳智航智能系统有限公司，
类型：新型
国别省市：