一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置、系统和监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置、系统和监测方法，该装置包括第一套件、第二套件和信号处理单元，第一/二套件包括第一/二圆柱形转动壳体、第一/二圆柱形固定壳体、第一/二碳膜电阻片和第一/二导电金属定位顶珠，信号处理单元能够根据电信号的变化计算接入电路中第一/二碳膜电阻片的弧长，再通过弧长计算出螺母/螺帽松动的角度；信号处理单元根据螺母、螺帽松动的角度差来计算螺栓的松动角度。本发明专利技术结构设计合理，能够在第一时间发现螺栓的松动，识别松动螺栓的数量、时刻和分布情况，监控松动的趋势，极大地降低监测成本，提高螺栓松动监测的准确性和及时性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置、系统和监测方法
本专利技术涉及风电机组塔筒螺栓松动监测技术，尤其涉及一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置、系统和监测方法。
技术介绍
大型风机发电机组塔筒的组装和紧固都是使用高强度紧固螺栓和螺母，风机塔筒在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。塔筒承受着推力、弯矩和扭矩负荷等复杂多变的载荷，风机运行时产生的振动极大，而且振动频率很高，风电机组塔筒联接螺栓松动或者断裂会造成法兰盘振开裂造成风机倒塔。为了避免这种风险，传统的做法是定期对连接螺栓进行检查，看看螺栓和螺母之间是否出现松动或者断裂。人工检查存在着因人而异的检查结果而且不能及时发现存在极大的局限性。我国近些年来风力发电发展迅速，但是由于风力发电要求所处地多处于偏僻高山地域，人员不能时时定检，风电机组在强风扭力和震动的干扰下，在关键部位的结合处的螺栓发生松动，极大地威胁了风机的自身安全，因为螺栓松动没有及时发现而出现了倒塔，所以风电机组螺栓的松动在线监测已越来越被重视。为此，公开号为CN104608795B的专利说明书中公开了一种铁路轨道螺栓松动的监测系统，包括激光发射模块、轨道光纤、割断装置、激光接收模块、处理电路模块，所述处理电路模块包括一个电磁继电器、报警电路模块和用于控制铁轨系统的控制电路模块；割断装置，在螺栓松动的时候割断光纤。当铁轨螺栓发生松动时，割断装置割断光纤，激光接收模块接收不到光信号，实现报警，同时切断铁轨继电器电路。这种监测系统出现连接螺栓松动情况，不能第一时间就察觉到，无法保证风电机组的正常运行，无法有效降低安全事故的发生概率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置、系统和监测方法。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置，该装置包括第一套件、第二套件和信号处理单元，所述第一套件包括第一圆柱形转动壳体和嵌套在其外侧的第一圆柱形固定壳体，所述第一圆柱形转动壳体内部根据风机塔筒螺栓的螺母预制有相应规格的空腔，当所述螺母松动时，所述第一圆柱形转动壳体能够跟随螺母转动，所述第一圆柱形固定壳体的内壁镶嵌有第一碳膜电阻片，所述第一圆柱形转动壳体外壁安装有若干第一导电金属定位顶珠，所述第一圆柱形固定壳体的内壁设有与第一导电金属定位顶珠配合的环形定位孔，其中一个所述第一导电金属定位顶珠作为电信号的第一接触点与导线连接；所述第一碳膜电阻片、第一导电金属定位顶珠与信号处理单元连接形成导电回路，当所述第一碳膜电阻片、第一接触点接入电信号时，所述信号处理单元能够根据电信号的变化计算接入电路中第一碳膜电阻片的弧长L1，再通过弧长L1计算出螺母松动的角度α；所述第二套件包括第二圆柱形转动壳体和嵌套在其外侧的第二圆柱形固定壳体，所述第二圆柱形转动壳体内部根据风机塔筒螺栓的螺帽预制有相应规格的空腔，当所述螺帽松动时，所述第二圆柱形转动壳体能够跟随螺帽转动，所述第二圆柱形固定壳体的内壁镶嵌有第二碳膜电阻片，所述第二圆柱形转动壳体外壁安装有若干第二导电金属定位顶珠，所述第二圆柱形固定壳体的内壁设有与第二导电金属定位顶珠配合的环形定位孔，其中一个所述第二导电金属定位顶珠作为电信号的第二接触点与导线连接，所述第二碳膜电阻片、第二导电金属定位顶珠与信号处理单元连接形成导电回路。进一步的，上述风电机组塔筒螺栓松动监测装置中，当所述第二碳膜电阻片、第二接触点接入电信号时，所述信号处理单元能够根据电信号的变化计算接入电路中第二碳膜电阻片的弧长L2，再通过弧长L2计算出螺帽松动的角度β；所述信号处理单元根据根据L1、L2计算螺栓的松动角度n°，L1＝(U1*S1)/(I1*ρ1)，其中U1为第一碳膜电阻片接入电路部分两端电压，I1为通过第一碳膜电阻片的电流，S1为第一碳膜电阻片的横截面积，ρ1为第一碳膜电阻片的电阻率；L2＝(U2*S2)/(I2*ρ2)，其中U2为第二碳膜电阻片接入电路部分两端电压，I2为通过第二碳膜电阻片的电流，S2为第二碳膜电阻片的横截面积，ρ2为第二碳膜电阻片的电阻率；n°＝(180*L1)/(π*r1)-(180*L2)/(π*r2)，其中，r1为第一第一圆柱形固定壳体的内半径；r2为第二圆柱形固定壳体的内半径。进一步的，上述风电机组塔筒螺栓松动监测装置中，所述第一圆柱形固定壳体、第二圆柱形固定壳体通过永久磁铁吸附在风机的法兰上。进一步的，上述风电机组塔筒螺栓松动监测装置中，所述第一圆柱形固定壳体的内壁与第一圆柱形转动壳体外壁之间留有活动间隙，所述第二圆柱形固定壳体的内壁与第二圆柱形转动壳体外壁之间留有活动间隙。进一步的，上述风电机组塔筒螺栓松动监测装置中，所述第一圆柱形转动壳体、第一圆柱形固定壳体、第二圆柱形转动壳体和第二圆柱形固定壳体均由绝缘材料制成。本专利技术还提供了一种风电机组塔筒螺栓松动监测监测系统，该系统包括风电机组塔筒螺栓松动监测装置、法兰、螺栓、数据处理器件和风机主控系统，风电机组塔筒螺栓松动监测装置设置在所述螺栓上，所述数据处理器件与风电机组塔筒螺栓松动监测装置、风机主控系统连接，所述风机主控系统将每层法兰上需要进行监测的螺栓进行编号，对每节塔筒进行编号，所述数据处理器件将风电机组塔筒螺栓松动监测装置监测的数据传输到风机主控系统，所述风机主控系统通过螺栓松动角度的变化判断所监测螺栓的状态，当螺栓发生松动时发出报警信号。进一步地，上述风电机组塔筒螺栓松动监测系统中，所述风电机组塔筒螺栓松动监测装置的数量、位置根据螺栓的数量、位置来确定。进一步地，上述风电机组塔筒螺栓松动监测系统中，所述螺栓位于风机塔筒同一平台上的为一组，每一组的风电机组塔筒螺栓松动监测装置连接到数据处理器件上。本专利技术还提供了一种风电机组塔筒螺栓松动监测方法，包括如下步骤：S1，信号处理单元通过计算电路中电流的变化得到碳膜电阻片接入电路中阻值变化量；S2，信号处理单元通过碳膜电阻片接入电路中的阻值变化量计算得到碳膜电阻片接入电路中的长度变化量；S3，信号处理单元通过碳膜电阻片接入电路中的长度变化量计算出螺栓松动的角度变化量。本专利技术的有益效果是：本专利技术结构设计合理，能够在第一时间发现螺栓的松动，识别松动螺栓的数量、时刻和分布情况，监控松动的趋势，极大地降低监测成本，提高螺栓松动监测的准确性和及时性。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的风电机组塔筒螺栓松动监测装置设置在风电机组法兰上的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的风电机组塔筒螺栓松动监测装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置，其特征在于：该装置包括第一套件、第二套件和信号处理单元，/n所述第一套件包括第一圆柱形转动壳体和嵌套在其外侧的第一圆柱形固定壳体，所述第一圆柱形转动壳体内部根据风机塔筒螺栓的螺母预制有相应规格的空腔，当所述螺母松动时，所述第一圆柱形转动壳体能够跟随螺母转动，所述第一圆柱形固定壳体的内壁镶嵌有第一碳膜电阻片，所述第一圆柱形转动壳体外壁安装有若干第一导电金属定位顶珠，所述第一圆柱形固定壳体的内壁设有与第一导电金属定位顶珠配合的环形定位孔，其中一个所述第一导电金属定位顶珠作为电信号的第一接触点与导线连接；所述第一碳膜电阻片、第一导电金属定位顶珠与信号处理单元连接形成导电回路，当所述第一碳膜电阻片、第一接触点接入电信号时，所述信号处理单元能够根据电信号的变化计算接入电路中第一碳膜电阻片的弧长L

【技术特征摘要】
1.一种风电机组塔筒螺栓松动监测装置，其特征在于：该装置包括第一套件、第二套件和信号处理单元，
所述第一套件包括第一圆柱形转动壳体和嵌套在其外侧的第一圆柱形固定壳体，所述第一圆柱形转动壳体内部根据风机塔筒螺栓的螺母预制有相应规格的空腔，当所述螺母松动时，所述第一圆柱形转动壳体能够跟随螺母转动，所述第一圆柱形固定壳体的内壁镶嵌有第一碳膜电阻片，所述第一圆柱形转动壳体外壁安装有若干第一导电金属定位顶珠，所述第一圆柱形固定壳体的内壁设有与第一导电金属定位顶珠配合的环形定位孔，其中一个所述第一导电金属定位顶珠作为电信号的第一接触点与导线连接；所述第一碳膜电阻片、第一导电金属定位顶珠与信号处理单元连接形成导电回路，当所述第一碳膜电阻片、第一接触点接入电信号时，所述信号处理单元能够根据电信号的变化计算接入电路中第一碳膜电阻片的弧长L1，再通过弧长L1计算出螺母松动的角度α；
所述第二套件包括第二圆柱形转动壳体和嵌套在其外侧的第二圆柱形固定壳体，所述第二圆柱形转动壳体内部根据风机塔筒螺栓的螺帽预制有相应规格的空腔，当所述螺帽松动时，所述第二圆柱形转动壳体能够跟随螺帽转动，所述第二圆柱形固定壳体的内壁镶嵌有第二碳膜电阻片，所述第二圆柱形转动壳体外壁安装有若干第二导电金属定位顶珠，所述第二圆柱形固定壳体的内壁设有与第二导电金属定位顶珠配合的环形定位孔，其中一个所述第二导电金属定位顶珠作为电信号的第二接触点与导线连接，所述第二碳膜电阻片、第二导电金属定位顶珠与信号处理单元连接形成导电回路。


2.根据权利要求1所述的风电机组塔筒螺栓松动监测装置，其特征在于：当所述第二碳膜电阻片、第二接触点接入电信号时，所述信号处理单元能够根据电信号的变化计算接入电路中第二碳膜电阻片的弧长L2，再通过弧长L2计算出螺帽松动的角度β；
所述信号处理单元根据根据L1、L2计算螺栓的松动角度n°，
L1＝(U1*S1)/(I1*ρ1)，其中U1为第一碳膜电阻片接入电路部分两端电压，I1为通过第一碳膜电阻片的电流，S1为第一碳膜电阻片的横截面积，ρ1为第一碳膜电阻片的电阻率；
L2＝(U2*S2)/(I2*ρ2)，其中U2为第二碳膜电阻片接入电路部分两端电压，I2为通过第二碳膜电阻片的电流，S2为第二碳膜电阻片的横截面积，ρ2为第二碳膜电阻片的电阻率；
n...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建军，
申请(专利权)人：赤峰华源新力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15