CN107402104A - 液压扳手作业自动检查系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压扳手作业自动检查系统及方法，应用于风电行业螺栓拧紧和螺栓维护检查工作，通过每次螺栓拧紧或者检查时候都会记录螺栓拧紧完成时候的力矩值和螺栓转动角度值，实现过程质量控制和长期大数据分析。而且本发明通过工艺配方预设，自动调压，自动判定螺栓拧紧来实现整体防呆功能，避免了人员犯错导致的螺栓超力矩，欠力矩和漏螺栓情况；通过液压系统的本身的全生命周期管理来避免液压工具故障停机维修时间，保证工具的稳定运行。

Description

液压扳手作业自动检查系统及方法

技术领域

本发明涉及一种品质控制技术，特别涉及一种液压扳手作业自动检查系统及方法。

背景技术

目前，风力发电机组在现场安装时，大部件安装都是依靠大量不同规格的高强螺栓来固定连接。作为高强螺栓紧固工具，液压扳手在安装中广泛应用。在现场安装中，对液压扳手紧固都有严格的工艺要求，液压扳手由液压泵提供动力，液压泵输出口一般接压力表，便于施工过程中，操作人员监控。安装后，产品经过抽检方式判断产品是否合格。但由于人为原因，风机制造、安装、维护力矩过程中存在高强螺栓超力矩、欠力矩现象，直接形成了产品质量的隐患。高强螺栓的品质保证和安装到位对风力发电机组产品质量十分重要，但如果安装全程监测，又带了大量的成本，并影响生产进度。

发明内容

本发明是针对高强螺栓安装是否到位对风力发电机组品质影响的问题，提出了一种液压扳手作业自动检查系统及方法，高强螺栓力矩作业过程可追溯； 力矩作业状态可视化；力矩作业过程系统防呆；工具状态异常自动报警；工具全生命周期管理。

本发明的技术方案为：一种液压扳手作业自动检查系统，液压泵给扳手头提供动力，扳手头对高强螺栓进行紧固，包括角度传感器、压力传感器、上位机、PLC控制器及伺服电机，上位机内配置带力矩值的工艺配方表，上位机根据每个扳手头校验报告里的公式把力矩值转换成对应的压力值，上位机输出压力值送PLC控制器，PLC将压力值转换为伺服电机驱动电信号送出，伺服电机驱动液压泵工作，液压泵出口压力传感器采集压力信号反馈回PLC，PLC根据反馈压力信号与输出压力值对应的压力值进行比较，调整输出给伺服电机，自动调节液压泵的压力；扳手头上安装有角度传感器，角度传感器实时记录角度送PLC。

一种液压扳手作业自动检查方法，具体包括如下步骤：

1）上位机接收液压扳手作业指令，根据机型对应扳手校验报告，给出扭矩值转换成压力值的公式，将压力值送PLC，PLC将压力值转换为位置信号到伺服电机，伺服电机根据PLC指令驱动液压泵工作；

2）液压泵出口压力传感器采集压力信号反馈回PLC，PLC将反馈压力与上位机给定标准压力进行对比，将差值再次输出到伺服电机，调整伺服电机位置 ，以此形成闭合控制，使液压泵输出设定的压力，压力调整过程中如有超出压力允许范围时，报警停止工作，等待工作人员处理；

3）液压扳手上角度传感器实时采集角度信号到PLC，PLC累加角度值，同时计算角度变化率，根据螺栓角度变化率接近0时，采集此时的压力达到预定压力，同时扳手头没有触碰底端电磁限位开关，判定螺栓拧紧，PLC实时的压力值和累加的角度值上传给上位机，完成螺栓装配，并将数据上传，工位所有螺栓拧紧完成后自动导出工位螺栓报表；

4）液压扳手作业完成，上位机将工作时间、工作过程压力信号及角度变化率数据处理，将工艺配方表中易损零部件工作时间和工作次数更新，当零部件寿命达到预定寿命的预警值时，提示更换零部件，当零部件寿命达到预定寿命的终止值时，报警同时限制启动软件正常工作，直到更换后重新工作。

本发明的有益效果在于：本发明液压扳手作业自动检查系统及方法，自动监测液压扳手紧固螺栓时的压力，过程与结果数据保存，异常预警保证每个作业高质量完成，累计数据进行寿命评定，提前预防潜在隐患。系统可实现液压扳手作业的百分百合格。

附图说明

图1为本发明液压扳手作业自动检查系统结构示意框图。

具体实施方式

如图1所示本发明液压扳手作业自动检查系统结构示意框图，上位机内配置有工艺配方表，根据风机类型由工艺配方表给出螺栓紧固时所需的力矩值，并更具扳手头的校验报告公式将扭矩值转换成压力值送PLC控制器，PLC将压力值转换为伺服电机驱动电信号送出，伺服电机驱动液压泵工作，液压泵出口增加压力传感器，压力传感器采集压力信号反馈回PLC，PLC与输出的力矩值对应的压力值进行比较，调整输出给伺服电机，自动调节液压泵的压力，保证液压泵给扳手头所需压力值，形成闭合控制；在扳手头上增加了角度传感器，通过角度传感器来实时记录角度，角度传感器采集的信号送PLC，PLC通过记录角度和计算角度变化率及对应的压力值自动判断螺栓拧紧。

为了保证精度：通过增加压力传感器来采集压力值和设置压力值对比，伺服电机实现了闭合环的控制压力，以确保压力值；压力控制自动化，采用高精度压力传感器，避免视觉调整机械指针误差；系统根据机型对应扳手校验报告，给出了扭矩值的公式，并与配置好的工艺配方表给出的值经过对比矫正，以确保力矩的准确性；如果压力调整结束，在工作过程中异常情况发生变化，应及时报警，以确保输出压力不稳定的人员不知道情况的情况。

实现防呆设计：工艺配方在使用前配置好，可以通过伺服电机和压力反馈完成自动调压； 在螺栓紧固时候，通过扳手头上的角度变化率和压力值大小来判断螺栓是否拧紧；螺栓的角度值由设备自动提取并和工艺要求关联；设计完整的生命周期管理，并提醒更换工具根据使用的数量来磨损备件。

系统中除了使用中对螺栓在使用中的角度值进行记录，还对液压扳手本身进行全生命周期进行管理。扳手和泵有密封圈和关键部件都有理论次数寿命，根据每工作一次记录各个部件工作一次，当达到理论值90%进行预警提醒需要更换，当达到100%时候，则报警无法启动软件正常工作，直到更换部件后重新赋0值当前次数，这样达到预防维修，避免关键部件突然失效造成工具使用安全风险。

为了保证系统的安全使用，系统在进入时设定用户登陆密码，对于系统配置导入与参数调整修改均有授权密码，防止系统应人为因素导致工作不正常。

机型工艺配置预先设定在上位机里，人员现场避免了现场计算压力，有效防止人员调压错误。调压实现自动化，根据工艺配方里的压力数据，自动调压校准压力值，实现自动调压，避免了人员视觉调压产生较大的误差。螺栓拧紧自动判定螺栓拧紧完成，通过扳手头的角度传感器反馈角度变法率来自动判定螺栓是否拧紧，避免了目视看套筒转动来判定螺栓是否拧紧。

上位机预设了工艺配方，并根据工艺要求设定了螺栓数据误差范围报警，当发生螺栓欠力矩或者超力矩时候，系统自动报警，并自动记录报警信息。上位机可以每个工位工作结束后自动出该工位的所有打的螺栓数据信息报表，并每台工作结束后，出具此台每个工位执行情况报表，避免了每次回来需要手动记录信息，提高了工作效率。上位机有液压扳手全生命周期管理系统，每当工作一次，各个部件记录寿命一次，当零部件寿命达到预定寿命的90%时候预警，提示要更换零部件，达到提前预防性维修。

Claims (2)

1.一种液压扳手作业自动检查系统，液压泵给扳手头提供动力，扳手头对高强螺栓进行紧固，其特征在于，包括角度传感器、压力传感器、上位机、PLC控制器及伺服电机，上位机内配置带力矩值的工艺配方表，上位机根据每个扳手头校验报告里的公式把力矩值转换成对应的压力值，上位机输出压力值送PLC控制器，PLC将压力值转换为伺服电机驱动电信号送出，伺服电机驱动液压泵工作，液压泵出口压力传感器采集压力信号反馈回PLC，PLC根据反馈压力信号与输出压力值对应的压力值进行比较，调整输出给伺服电机，自动调节液压泵的压力；扳手头上安装有角度传感器，角度传感器实时记录角度送PLC。

2.一种液压扳手作业自动检查方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）上位机接收液压扳手作业指令，根据机型对应扳手校验报告，给出扭矩值转换成压力值的公式，将压力值送PLC，PLC将压力值转换为位置信号到伺服电机，伺服电机根据PLC指令驱动液压泵工作；

2）液压泵出口压力传感器采集压力信号反馈回PLC，PLC将反馈压力与上位机给定标准压力进行对比，将差值再次输出到伺服电机，调整伺服电机位置 ，以此形成闭合控制，使液压泵输出设定的压力，压力调整过程中如有超出压力允许范围时，报警停止工作，等待工作人员处理；

3）液压扳手上角度传感器实时采集角度信号到PLC，PLC累加角度值，同时计算角度变化率，根据螺栓角度变化率接近0时，采集此时的压力达到预定压力，同时扳手头没有触碰底端电磁限位开关，判定螺栓拧紧，PLC实时的压力值和累加的角度值上传给上位机，完成螺栓装配，并将数据上传，工位所有螺栓拧紧完成后自动导出工位螺栓报表；

4）液压扳手作业完成，上位机将工作时间、工作过程压力信号及角度变化率数据处理，将工艺配方表中易损零部件工作时间和工作次数更新，当零部件寿命达到预定寿命的预警值时，提示更换零部件，当零部件寿命达到预定寿命的终止值时，报警同时限制启动软件正常工作，直到更换后重新工作。