CN108548516A - 一种高强螺栓松动智能监测装置、方法及其发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强螺栓松动智能监测装置，包括角度传感器、数据处理转换模块及主控电脑；角度传感器内部开有与高强螺栓所用螺母配套的六角孔，用于与紧固后的螺母安装配合，测量并输出松动角度模拟量信号；数据处理转换模块用于接收模拟量信号并对其进行处理转换，变成主控电脑可识别的松动角度数据；主控电脑内置有阈值判断模块，用于根据松动角度与预先设定的阈值进行比对，来判断高强螺栓的松动情况，还可进一步给出处理建议。本发明还公开了上述高强螺栓松动智能监测装置中的角度传感器及含有上述监测装置的发电机组及监测使用方法；本发明可实时精准监测拧紧高强螺栓的松动角度，通过角度变化判断其是否松动，结构简单，智能化程度高。

Description

一种高强螺栓松动智能监测装置、方法及其发电机组
技术领域
本发明涉及高强螺栓检测领域，特别是涉及一种高强螺栓松动智能监测装置、方法及其发电机组。
背景技术
高强度螺栓作为连接副常用形式，是连接部件最为主要的紧固件，其紧固后的松动状态会直接关系到连接部件及设备的安全运行，高强螺栓的可靠运行验证及松动状态监测已经变得刻不容缓。
目前国内常见的高强螺栓防松动的检测方法为测量螺栓的预紧力值，通过设备测量的预紧力值与设计要求的预紧力值进行比较从而判断高强螺栓是否松动。如CN203035702 U(一种带有感应输出的高强度螺栓)，通过带有感应输出的高强螺栓输出预紧力值，通过数据采集显示设备显示预紧力值大小。可以随时监测高强螺栓内部预紧力大小，再通过预紧力值判断螺栓是否松动，此类检测方法主要是通过采用在螺栓柱体内预埋应变片或者采用感应垫圈的方式来进行预紧力测量，通常会要求高强螺栓进行特殊定制化，同时会对测量装置的安装距离和位置都有特殊要求，这些要求会造成高强螺栓的成本增加，同时预紧力变化与高强螺栓松动程度的判断对于现场工作人员来讲复杂、可操作性低，智能化水平不高。
行业内也有通过激光采集测试设备进行高强螺栓预紧力的检测，但该设备价格昂贵，同时对现场操作人员水平要求较高，设备的精准度有待提高，行业内并未进行大量使用。
基于目前行业内高强螺栓松动检测装置及方法的现状，如何能设计出一种智能化程度高、能精确检测高强螺栓松动状态的装置及科学的判断方法，是保证连接紧固件处于长期运行不松动状态需亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种结构简单、可实时精准智能监测高强螺栓松动情况的高强螺栓松动智能监测装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高强螺栓松动智能监测装置，包括角度传感器、数据处理转换模块及主控电脑；所述角度传感器内部开有与高强螺栓所用螺母配套的六角孔；用于通过与紧固后高强螺栓配套的螺母进行安装配合，测量并实时输出螺母的松动角度模拟量信号；所述数据处理转换模块用于接收角度传感器反馈的模拟量信号并对其进行处理转换，变成主控电脑可识别的松动角度数据；所述主控电脑内置有阈值判断模块，所述阈值判断模块用于根据数据处理转换模块反馈的松动角度与预先设定的阈值进行比对，来判断高强螺栓的松动情况。
作为本发明进一步地改进，所述主控电脑中还包括判断结果及处理建议显示模块，用于根据阈值判断模块的判断情况显示判断结果并给出处理建议。
进一步地，所述阈值判断模块具体为：当松动角度小于θ1，高强螺栓属于未松动范围；当松动角度位于θ1至θ2之间，高强螺栓属于未松动范围，但需要采取进一步措施；当松动角度大于θ2，高强螺栓已经松动；所述判断结果及处理建议显示模块具体为：当松动角度小于θ1时，界面显示高强螺栓属于未松动范围，正常监测即可；当松动角度位于θ1至θ2之间，界面显示高强螺栓属于未松动范围，但需要调取该高强螺栓左右各2颗高强螺栓松动角度数据进行判断，如其中有1颗高强螺栓松动角度大于θ2，需要立即对高强螺栓进行紧固；当松动角度大于θ2，高强螺栓松动，界面显示螺栓松动报警，需对该高强螺栓立即进行紧固。所述θ1和θ2为结合相关标准和经验后的确定值，且θ1<θ2。
进一步地，所述数据处理转换模块为数据处理转换存储模块，同时具有数据存储及导出功能。
进一步地，所述角度传感器为多套，所述多套角度传感器内部的六角孔与不同规格尺寸的螺母匹配，形成系列化六角孔尺寸。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种上述高强螺栓松动智能监测装置中的专用角度传感器，使其结构简单，检测精准方便。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高强螺栓松动智能监测装置中的角度传感器，所述角度传感器包括：内圈、滑动环、外圈、定位指针和接线端口；所述内圈中心开有与高强螺栓所用螺母配套的六角孔，所述内圈通过滑动环与外圈相对转动连接；所述定位指针与内圈相连，所述接线端口与定位指针连接。
作为本发明进一步地改进，所述定位指针一端与内圈相连，另一端凸出于所述外圈且可在外圈中转动。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种可实时精准智能监测高强螺栓松动情况的发电机组。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种发电机组，包括上述的高强螺栓松动智能监测装置。
作为本发明进一步地改进，所述高强螺栓松动智能监测装置中的角度传感器采用上述的专用角度传感器，所述发电机组为风力发电机组或潮流能发电机组。
本发明要解决的第四个技术问题是提供一种发电机组中高强螺栓松动智能监测装置的使用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
将角度传感器与紧固后高强螺栓配套的螺母进行安装配合，紧固后定位指针指向需与螺母的一条六角边棱重合，作为紧固后高强螺栓松动角度的零度位置，然后进行监测。
通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明通过将角度传感器安装在紧固后的高强螺栓配套螺母上，可实时监测高强螺栓松动角度并反馈数据到主控电脑上，通过采用高强螺栓松动角度测量，无需对高强螺栓进行定制化设计，一套监测装置可适用整套发电机组，具有结构简单、成本低、监测效果好的优点。
2、本发明采用了高强螺栓松动的角度测量和判断的方法，增加了电脑主控判断程序及处理建议，尤其是针对当松动角度位于θ1至θ2之间的处理建议，大大提高了高强螺栓松动状态判断方法的合理性及监测装置的智能化程度。
3、本发明中高强螺栓松动智能监测装置中的专用角度传感器，使其结构简单，使用时，定位指针进行零度调整后定位，检测精准方便。
4、通过采用系列化六角孔尺寸，可方便与不同高强螺栓的螺母配套，通用性高、适应性强。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例中高强螺栓松动智能监测装置组成结构示意图；
图2是本发明实施例中高强螺栓松动智能监测装置结构原理框图；
图3是本发明实施例中高强螺栓松动智能监测装置中的专用角度传感器结构示意图；
图4是本发明实施例中高强螺栓松动智能监测装置的应用示意图。
具体实施方式
本实施例提供了一种高强螺栓松动智能监测装置，如图1所示，包括角度传感器1、数据处理转换模块2及主控电脑3；角度传感器1通过数据处理转换模块2连接主控电脑3。其中，角度传感器1内部开有与高强螺栓所用螺母配套的六角孔；用于通过与紧固后高强螺栓配套的螺母进行安装配合，测量并实时输出螺母的松动角度模拟量信号；数据处理转换模块2用于接收角度传感器反馈的模拟量信号并对其进行处理转换，变成主控电脑可识别的松动角度数据；主控电脑3内置有阈值判断模块，所述阈值判断模块用于根据数据处理转换模块反馈的松动角度与预先设定的阈值进行比对，来判断高强螺栓的松动情况。
使用时，高强螺栓通过螺母紧固后，在螺母上安装角度传感器，角度传感器的六角孔与螺母外侧壁配合，进行监测。当紧固后的高强螺栓松动时，角度传感器的可检测螺母的转动角度(松动角度)，经转换处理后传给主控电脑，主控电脑进行常规阈值判断得出高强螺栓的松动情况。本实施例通过采用角度传感器采集角度变化数据，无需对高强螺栓进行定制化设计，仅通过简单的监测装置的设置，即可实现实时精准监测高强螺栓松动情况。
配合图2所示，为了提高监测装置的智能化程度，使其成为全智能化装置，在上述实施例的基础上，主控电脑中增加了判断结果及处理建议显示模块，用于根据阈值判断模块的判断情况显示判断结果并给出处理建议；具体地，所述阈值判断模块设置如下：
(a)当松动角度小于θ1，高强螺栓属于未松动范围；
(b)当松动角度位于θ1至θ2之间，高强螺栓属于未松动范围，但需要采取进一步措施；
(c)当松动角度大于θ2，高强螺栓已经松动；
上述判断结果及处理建议显示模块具体为：
(a)当松动角度小于θ1时，界面显示高强螺栓属于未松动范围，正常监测即可；
(b)当松动角度位于θ1至θ2之间，界面显示高强螺栓属于未松动范围，但需要调取该高强螺栓左右各2颗高强螺栓松动角度数据进行判断，如其中有1颗高强螺栓松动角度大于θ2，需要立即对高强螺栓进行紧固；
(c)当松动角度大于θ2，高强螺栓松动，界面显示螺栓松动报警，需对该高强螺栓立即进行紧固。
所述θ1和θ2为结合相关标准和经验后的确定值，且θ1<θ2。
通过在主控电脑中增加非常规的主控判断程序及处理建议，尤其是针对当松动角度位于θ1至θ2之间的处理建议，大大提高了高强螺栓松动状态判断方法的合理性及监测装置的智能化程度。
优选地，可将上述数据处理转换模块设计成数据处理转换存储模块，使其同时具有数据存储功能可后期对数据进行导出处理。
当然，考虑到高强螺栓作为紧固件时，针对同一个设备，如发电机组(潮流能发电机组或风电机组)，其中的高强螺栓就有不同规格，对应地，为了提高监测装置的适应性，可将上述角度传感器为设置为多套(相互之间可根据实际需要进行替换)，多套角度传感器内部的六角孔与不同规格尺寸的螺母匹配，形成系列化六角孔尺寸。
在上述实施例中，角度传感器可采用各种不同原理的能与螺母配套监测其变化角度的传感器。
作为优选地，本实施例中，提供了一种结构简单、监测方便的角度传感器，如图3所示，该角度传感器包括：内圈11、滑动环12、外圈13、定位指针14和接线端口15；内圈11中心开有与高强螺栓所用螺母配套的六角孔111，内圈11通过滑动环12与外圈13相对转动连接进行角度测量；定位指针14与内圈11相连，接线端口15与定位指针14连接，接线端口15再与数据处理转换模块通讯连接。
优选地地，定位指针14一端与内圈11相连，另一端凸出于外圈13且可在外圈13中转动。
下面以海上大型风电机组为例，具体描述一下其配套内置的高强螺栓松动智能监测装置的工作过程。
如图4所示，使用时，将图3所示的角度传感器与紧固后高强螺栓配套的螺母进行安装配合，同时调整角度传感器的定位指针与紧固后螺母的一条六角边棱重合，定义为紧固后高强螺栓松动角度的零度位置。装置连接运行后对高强螺栓松动状态实时监测，当紧固后高强螺栓松动时，角度传感器的内圈随着高强螺栓的螺母松动而转动，而角度传感器的外圈固定不动，通过滑动环的连接，角度传感器的内外圈产生相对角度，转动的角度数据通过接线端口与数据通道相连将数据传到数据处理转换模块中，进一步反馈到主控电脑，主控电脑中安装有预先编制好的高强螺栓松动的判断程序，判断后会显示出判断结果及下一步高强螺栓处理建议。
综上所述，本发明可实时精准监测拧紧高强螺栓的松动角度，通过角度变化智能判断其是否松动，结构简单，数据输出精度高，测试数据传输显示在主控中，通过程序判断螺栓松动状态给出处理建议，判断方法科学，智能化程度高、可行性高，适于推广应用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高强螺栓松动智能监测装置，其特征在于，包括角度传感器、数据处理转换模块及主控电脑；
所述角度传感器内部开有与高强螺栓所用螺母配套的六角孔；用于通过与紧固后高强螺栓配套的螺母进行安装配合，测量并实时输出螺母的松动角度模拟量信号；
所述数据处理转换模块用于接收角度传感器反馈的模拟量信号并对其进行处理转换，变成主控电脑可识别的松动角度数据；
所述主控电脑内置有阈值判断模块，所述阈值判断模块用于根据数据处理转换模块反馈的松动角度与预先设定的阈值进行比对，来判断高强螺栓的松动情况。
2.根据权利要求1所述的高强螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述主控电脑中还包括判断结果及处理建议显示模块，用于根据阈值判断模块的判断情况显示判断结果并给出处理建议。
3.根据权利要求2所述的高强螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述阈值判断模块具体为：
当松动角度小于θ1，高强螺栓属于未松动范围；
当松动角度位于θ1至θ2之间，高强螺栓属于未松动范围，但需要采取进一步措施；
当松动角度大于θ2，高强螺栓已经松动；
所述判断结果及处理建议显示模块具体为：
当松动角度小于θ1时，界面显示高强螺栓属于未松动范围，正常监测即可；
当松动角度位于θ1至θ2之间，界面显示高强螺栓属于未松动范围，但需要调取该高强螺栓左右各2颗高强螺栓松动角度数据进行判断，如其中有1颗高强螺栓松动角度大于θ2，需要立即对高强螺栓进行紧固；
当松动角度大于θ2，高强螺栓松动，界面显示螺栓松动报警，需对该高强螺栓立即进行紧固。
所述θ1和θ2为结合相关标准和经验后的确定值，且θ1<θ2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高强螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述数据处理转换模块为数据处理转换存储模块，同时具有数据存储及导出功能。
5.根据权利要求1-3任一项所述的高强螺栓松动智能监测装置，其特征在于，所述角度传感器为多套，所述多套角度传感器内部的六角孔与不同规格尺寸的螺母匹配，形成系列化六角孔尺寸。
6.一种权利要求1-5任一项所述的高强螺栓松动智能监测装置中的角度传感器，其特征在于，所述角度传感器包括：内圈、滑动环、外圈、定位指针和接线端口；
所述内圈中心开有与高强螺栓所用螺母配套的六角孔，所述内圈通过滑动环与外圈相对转动连接；
所述定位指针与内圈相连，所述接线端口与定位指针连接。
7.根据权利要求6所述的高强螺栓松动智能监测装置中的角度传感器，其特征在于，所述定位指针一端与内圈相连，另一端凸出于所述外圈且可在外圈中转动。
8.一种发电机组，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的高强螺栓松动智能监测装置。
9.根据权利要求8所述的发电机组，其特征在于，所述高强螺栓松动智能监测装置中的角度传感器采用权利要求6或7所述的角度传感器，所述发电机组为风力发电机组或潮流能发电机组。
10.一种权利要求9所述的发电机组中高强螺栓松动智能监测装置的使用方法，其特征在于，将角度传感器与紧固后高强螺栓配套的螺母进行安装配合，紧固后定位指针指向需与螺母的一条六角边棱重合，作为紧固后高强螺栓松动角度的零度位置，然后进行监测。
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