【技术实现步骤摘要】
本申请属于工业装备状态在线监测领域，具体涉及一种工业装备法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法。
技术介绍
1、现阶段，针对工业装备连接螺栓的应力监测，常使用应变片、力传感器、超声波应力测试仪等手段。超声波监测螺栓状态具有无损、安装方便、可检测断了的优点，其测量方法是基于材料的声弹性理论，即依据被测对象中超声波传播速度与应力之间存在的固有关系，将这种特性转为数字信号表征的力学定量检测手段。
2、对于工业装备的螺栓应力监测及故障诊断，一台超声波应力检测仪仅能对一颗螺栓进行检测，对于大型装备而言，各个部件常使用一圈螺栓进行紧固连接，一圈螺栓数量为数十至数百颗，若对一圈所有的螺栓都进行状态监测，其监测成本极其高昂，工程施工难度巨大。所以，抽检一圈螺栓中的部分螺栓的应力，用软件算法估计整圈螺栓的应力分布，是一种低成本的螺栓状态监测工程解决方案。
3、李欢【li,sz.,li,h.,zhou,xh.et al.damage detection of flange bolts inwind turbine towers using dynamic strain responses.j civil struct healthmonit 13,67–81(2023).】等人提出一种法兰螺栓失效诊断方法，首先通过等效静力法将塔筒法兰螺栓动应变计算出来，利用螺栓松动与法兰附近动应变间的关联，提出均方根差比指标，将螺栓松动前后测点应变变化程度量化，从而实现对测点检测范围内松动螺栓的定位与松动程度判断。
4、李欢等人提出
技术实现思路
1、为了克服现有的技术存在的上述问题，现在提出一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，旨在通过抽样监测一圈螺栓中部分螺栓的应力，计算整圈螺栓的应力状态，并评估整圈螺栓的松动、断裂故障，以低成本的硬件监测+软件算法实现法兰连接螺栓的整体状态评估。
2、为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：
3、一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，包括如下步骤：
4、步骤s01：获取抽检螺栓应力动态测量数据；
5、步骤s02：诊断抽检螺栓松动；
6、步骤s03：计算整圈螺栓应力分布；
7、步骤s04：诊断整圈螺栓松动；
8、步骤s05：修正整圈螺栓应力分布；
9、步骤s06：整圈螺栓应力输出和松动报警。
10、进一步地，步骤s01中，对整圈螺栓进行编号，并建立参考坐标系，整圈螺栓的数量与抽检螺栓的个数之比不大于4。
11、再进一步地，在步骤s01中，通过超声波应力监测仪器获取监测螺栓一段时间的应力数据，每个螺栓监测数据数量为x；以时间[t1,t2,…,ti,…,tx]为索引，将法兰盘螺栓总个数n、整圈所有螺栓的初始预紧力fb、n个监测通道所对应的螺栓编号nb、ti时刻采集到的螺栓应力值输入并存储为数据集ⅰ，ti表示第i次采集所对应的时间，tx表示第x次采集所对应的时间。
12、更进一步地，当n＝36，n＝12时：
13、fb＝[f1′ f2′ … f3′6]，f1′表示1号螺栓的初始预紧力，f3′6表示第36个螺栓的初始预紧力，其余同理；
14、nb＝[b1 b2 … b12]，b1(b1＝2)表示第1个通道对应法兰盘上的螺栓编号为2号，b2(b2＝5)表示第2个通道对应法兰盘上的螺栓编号为5号，…，b12(b12＝35)表示第12个通道对应法兰盘上的螺栓编号为35号；
15、表示ti时刻采集到的第1个通道的应力，表示ti时刻采集到的第2个通道的应力，其余同理。
16、数据集i格式为：
17、
18、进一步地，在步骤s02中，读取数据集ⅰ数据，判断该时刻各通道对应螺栓是否松动，判断依据为通道数据螺栓应力值是否小于初始预紧力的预设百分比k；若是，则判定该通道所在螺栓松动，将此刻该通道数据剔除，记录对应螺栓编号至na并生成报警文本txt1，同时将剔除松动螺栓数据后的数据集ⅰ存储为数据集ⅱ。
19、以t1时刻为例，若此时通道2(对应的螺栓编号为b2，即5号)数据异常，则剔除中的取代为null，此时：
20、na＝[5]
21、
22、报警文本为：
23、txt1＝{通道数据异常，异常通道编号为：2号，对应螺栓编号为：5号}
24、数据集ⅱ的结构：
25、
26、进一步地，在步骤s03中，读取数据集ⅱ最新数据，计算出非通道螺栓应力，得到整圈螺栓组应力初步估计值，以时间坐标连续存储为数据集ⅲ。
27、再进一步地，非通道螺栓应力计算方法如下：
28、为计算出p号通道与p+1号通道之间非通道螺栓的应力，首先提取出p-1号、p号、p+1号、p+2号四个相邻通道螺栓应力数据为一组，由于通道呈圆周分布，因此当通道编号小于1或大于16(实际通道数)时，则自动进位。例如，当出现通道编号为0时则表示通道16，当通道编号为17时则表示通道1，将其代入公式(1)求出p号与p+1号通道螺栓之间法兰单元等效分配外载荷
29、
30、公式(1)中：
31、
32、
33、
34、
35、其中，c1与c2分别为螺栓与法兰单元相对刚度，fz、mx、my分别为螺栓平面上受到的轴向力、x轴的倾覆力矩、y轴的倾覆力矩，r为螺栓中心与法兰圆心距离，bp表示通道p对应的螺栓编号，n为螺栓总个数,θk为k号螺栓的中心与法兰圆心所在直线同x轴的夹角(x轴为始边，顺时针为正)，其余同理，s为螺栓螺杆横截面积，f′为螺栓初始预紧力，表示bp号螺栓的中心与法兰圆心所在直线同x轴的夹角。
36、将求出的等效分配外载荷代入公式(2)，求出p号通道与p+1号通道之间非通道螺栓的应力数据，其中，j为p号与p+1号通道之间非通道螺栓的编号，σj表示j号螺栓的应力数据：
37、
38、j＝bp+1,bp+2,…,bp+1-2,bp+1-1 公式(2)
39、σj表示j号螺栓的应力数据，j为p号与p+1号通道之间非通道螺栓的编号，θk表示k号螺栓的中心与法兰圆心所在直线同x轴的夹角，θj表示j号螺栓的中心与法兰圆心所在直线同x轴的夹角。
40、提取下一组相邻四个通道螺栓应力数据σp、σp+1、σp+2、σp+3，通过公式(1)与公式(2)求出p+1号通道与p+2号通道之间非通道螺栓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤S01中，通过超声波应力监测仪器获取监测螺栓一段时间的应力数据，每个螺栓监测数据数量为x；以时间[t1,t2,…,ti,…,tx]为索引，将法兰盘螺栓总个数n、整圈所有螺栓的初始预紧力FB、N个监测通道所对应的螺栓编号NB、ti时刻采集到的螺栓应力值输入并存储为数据集Ⅰ，ti表示第i次采集所对应的时间，tx表示第x次采集所对应的时间；
3.根据权利要求2所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤S02中，读取数据集Ⅰ数据，判断该时刻各通道对应螺栓是否松动，判断依据为通道数据螺栓应力值是否小于初始预紧力的预设百分比k；若是，则判定该通道所在螺栓松动，将此刻该通道数据剔除，记录对应螺栓编号至NA并生成报警文本txt1，同时将剔除松动螺栓数据后的数据集Ⅰ存储为数据集Ⅱ；
4.根据权利要求3所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤S03中，读取数据集Ⅱ最新
5.根据权利要求4所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，非通道螺栓应力计算方法如下：
6.根据权利要求5所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，数据集Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各自存储数据量行数x达到设定值xmax时，三个数据集的设定值相同，存入最新时间数据的同时剔出最早时间数据。
7.根据权利要求5所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤S04中，当数据集Ⅲ存储估算值数据数量行数x达到设定值ndetection时，进行历史数据分析，根据螺栓松动检测方法对螺栓组应力初步估算值进行分析，判断是否存在螺栓松动，ndetection表示一个阈值，当存储了足够多时刻的数据时，即x大于该阈值，便可进行以下操作：
8.根据权利要求7所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤S05中：
9.根据权利要求8所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，修正模型的具体过程为：
10.根据权利要求9所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤S06中：
...【技术特征摘要】
1.一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤s01中，通过超声波应力监测仪器获取监测螺栓一段时间的应力数据，每个螺栓监测数据数量为x；以时间[t1,t2,…,ti,…,tx]为索引，将法兰盘螺栓总个数n、整圈所有螺栓的初始预紧力fb、n个监测通道所对应的螺栓编号nb、ti时刻采集到的螺栓应力值输入并存储为数据集ⅰ，ti表示第i次采集所对应的时间，tx表示第x次采集所对应的时间；
3.根据权利要求2所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤s02中，读取数据集ⅰ数据，判断该时刻各通道对应螺栓是否松动，判断依据为通道数据螺栓应力值是否小于初始预紧力的预设百分比k；若是，则判定该通道所在螺栓松动，将此刻该通道数据剔除，记录对应螺栓编号至na并生成报警文本txt1，同时将剔除松动螺栓数据后的数据集ⅰ存储为数据集ⅱ；
4.根据权利要求3所述的一种法兰螺栓应力评估与状态诊断报警方法，其特征在于，在步骤s03中，读取数据集ⅱ最新数据，计算出非通道螺栓应力，得到整圈螺栓组应力初步估计值...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭波，明仕林，王立闻，李严，曹毅，周兴，蔡学长，田大庆，
申请(专利权)人：东方电气集团科学技术研究院有限公司，
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。