CN110567631A - 一种罐体螺栓无线监测与测量装置 - Google Patents

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李庆展
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    • G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明属于机械设备领域，特别涉及罐体螺栓无线监测与测量装置。本装置采用无线传感器测量，本装置包括垫片、无线应力传感器、应变数据采集传输传感器、应变数据采集设备与预紧力计算设备；用于采集罐体在不同时间段工作状态下的螺栓预紧变化数据，通过采集的应力变化数据上传到预紧力计算设备中计算相应的预紧力变化，分析螺栓预紧状态，进而判断罐体安全与否。

Description

一种罐体螺栓无线监测与测量装置
技术领域
本发明属于机械设备领域，特别涉及一种罐体螺栓无线监测与测量装置。
背景技术
各类罐体中使用罐体螺栓联接是不可避免的，以搪瓷拼装罐为例，整个罐体上由成千上万个罐体螺栓与搪瓷钢板拼接而成，虽然在拼接过程中严格按照施工扭矩进行，但是在长时间的使用过程中，若监管不利，罐体螺栓预紧力降低，罐体将会产生安全问题，并且目前罐体普遍偏高偏大，为了解决该问题，发明一种罐体螺栓无线监测与测量装置。
发明内容
本发明提供了一种罐体螺栓无线监测与测量装置，本发明采用无线传感器测量的方法解决罐体偏高偏大的问题，同时可以监测罐体的螺栓预紧力，保证罐体安全。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种罐体螺栓无线监测与测量装置，包括：罐体螺栓、罐体螺母、无线传感器、应变数据采集传输传感器和预紧力计算设备，罐体螺栓依次贯穿第一罐体壁、第二罐体壁、无线传感器并与罐体螺母连接；其中，无线传感器用于采集罐体螺栓的受力状态并无线传输至应变数据采集传输传感器；应变数据采集传输传感器，接收无线传感器无线传输的数据，并将所接收的数据传输给预紧力计算设备；预紧力计算设备用于接收来自应变数据采集传输传感器的数据，根据所接收的数据，获得不同时间段内的预紧力计算结果，并将不同时间段内的预紧力计算结果进行比较，确定预紧力变化状态。
进一步地，预紧力计算设备还用于显示表征预紧力变化状态的变化曲线，并根据变化曲线，确定罐体螺栓是否处于安全状态。
进一步地，无线传感器包括：应变套筒与无线应变传感器；其中，罐体螺栓还贯穿应变套筒，且应变套筒位于第二罐体壁与罐体螺母之间；无线应变传感器设置于应变套筒的外壁，无线应变传感器用于检测罐体螺栓的受力状态并无线传输至应变数据采集传输传感器。
进一步地，无线应变传感器的数量为多个，多个无线应变传感器沿着应变套筒的周向均匀分布。
进一步地，该装置还包括：
第一垫片，罐体螺栓还贯穿第一垫片，第一垫片夹设于第二罐体壁与应变套筒之间；
第二垫片，罐体螺栓还贯穿第二垫片，第二垫片夹设于应变套筒与罐体螺母之间。
进一步地，应变套筒的强度达到至少10.9级的螺栓强度；应变套筒的外径不超过第一垫片和第二垫片的外径，应变套筒的内径与第一垫片和第二垫片的内径相同。
进一步地，无线传感器与应变数据采集传输传感器之间的距离，以及无线数据采集传输传感器与预紧力计算设备之间的距离均不超过10米。
工作中，将无线传感器置于两垫片间，拧上螺栓，施加预紧力，无线传感器承压变形，应变数据采集传输传感器采集相应的数据，发送至设备端形成曲线，便于监测。本发明的有益效果是：本装置实现实时监测螺栓预紧状态的目的，及时发现在工作过程中罐体螺栓的危险点，及时解决补救，同时采用无线传感器避免了传统监测系统导线过长过多的弊端，适用于大型罐体的监测。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明提供的罐体螺栓无线监测与测量装置的结构示意图；
图2为本发明提供的罐体螺栓无线监测与测量装置的又一结构示意图；
图3为本发明提供的罐体螺栓无线监测与测量装置中无线传感的结构简图。
图中，100为无线传感器预紧受力、200为数据采集传输、300为数据处理；400为第一罐体壁、500为第二罐体壁、600为第一垫片、700为无线传感器、800为第一垫片、900为应变数据采集传输传感器；701为应变套筒、702为无线应变传感器。
具体实施方式
下面结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整的描述，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动性创造前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供的罐体螺栓无线监测与测量装置的工作模块具体包括三部分，分别为：无线传感器预紧受力100、数据采集传输200、数据处理300。
如图2所示，本发明实施例提供的罐体螺栓无线监测与测量装置包括：罐体螺栓、罐体螺母、无线传感器700、应变数据采集传输传感器900和预紧力计算设备，罐体螺栓依次贯穿第一罐体壁400、第二罐体壁500、无线传感器700并与罐体螺母连接；其中，无线传感器700用于采集罐体螺栓的受力状态并无线传输至应变数据采集传输传感器900；应变数据采集传输传感器900接收无线传感器无线传输的数据，并将所接收的数据传输给预紧力计算设备；预紧力计算设备用于接收来自应变数据采集传输传感器的数据，根据所接收的数据，获得不同时间段内的预紧力计算结果，并将不同时间段内的预紧力计算结果进行比较，确定预紧力变化状态。
进一步地，预紧力计算设备还用于显示表征预紧力变化状态的变化曲线，并根据变化曲线，确定罐体螺栓是否处于安全状态。
进一步地，如图3所示，无线传感器包括：应变套筒701与无线应变传感器702；其中，罐体螺栓还贯穿应变套筒701，且应变套筒701位于第二罐体壁600与罐体螺母之间；无线应变传感器702设置于应变套筒701的外壁，无线应变传感器700用于检测罐体螺栓的受力状态并无线传输至应变数据采集传输传感器900。
进一步地，无线应变传感器702的数量为多个，多个无线应变传感器702沿着应变套筒701的周向均匀分布。
进一步地，该装置还包括：
第一垫片600，罐体螺栓还贯穿第一垫片600，第一垫片600夹设于第二罐体壁500与应变套筒701之间；
第二垫片800，罐体螺栓还贯穿第二垫片800，第二垫片800夹设于应变套筒701与罐体螺母之间。
进一步地，应变套筒701的强度达到至少10.9级的螺栓强度；应变套筒701的外径不超过第一垫片600和第二垫片800的外径，应变套筒701的内径与第一垫片600和第二垫片800的内径相同。
进一步地，无线传感器700与应变数据采集传输传感器900之间的距离，以及无线数据采集传输传感器900与预紧力计算设备之间的距离均不超过10米。
具体地，无线传感器700与应变数据采集传输传感器900之间的距离可以为5米、7米、8米或者10米，无线数据采集传输传感器900与预紧力计算设备之间的距离可以为5米、7米、8米或者10米，在此不再一一列举。需要指出的是，无线传感器700与应变数据采集传输传感器900之间的距离，以及无线数据采集传输传感器900与预紧力计算设备之间的距离可以相同，也可以不同。
本实施例中，无线传感器700与应变数据采集传输传感器900之间的距离，以及无线数据采集传输传感器900与预紧力计算设备之间的距离均不超过10米，也就是说，数据发送端和数据接收端之间的距离不至于过远，这样能够保证数据的可靠传输。
进一步，无线传感器700是整个发明专利的主体，应变套筒701需满足强度要求，至少达到10.9级螺栓强度，表面需要打磨，保持平整，断面面积为A。
安装过程中，将无线应变传感器700置于两垫片间插入螺栓施加预紧力，此时可测出预紧力，在罐体工作过程中，螺栓预紧力会发生变化，同时无线传感器也会产生应变变化ε1、ε2，传于应变数据采集传输传感器上，则应变变化ε＝(ε1+ε2)/2。
通过预紧力计算设备，通过预紧力变化为ΔF＝E*ε*A，其中，E为弹性模量，ε为应变变化，A为无线传感器端面面积，通过在该设备上形成实时的变化曲线来观察螺栓预紧力的实时变化，监测罐体的安全状态。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限定于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种罐体螺栓无线监测与测量装置，其特征在于，包括：罐体螺栓、罐体螺母、无线传感器、应变数据采集传输传感器和预紧力计算设备，罐体螺栓依次贯穿第一罐体壁、第二罐体壁、无线传感器并与罐体螺母连接；其中，无线传感器用于采集罐体螺栓的受力状态并无线传输至应变数据采集传输传感器；应变数据采集传输传感器，接收无线传感器无线传输的数据，并将所接收的数据传输给预紧力计算设备；预紧力计算设备用于接收来自应变数据采集传输传感器的数据，根据所接收的数据，获得不同时间段内的预紧力计算结果，并将不同时间段内的预紧力计算结果进行比较，确定预紧力变化状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，预紧力计算设备还用于显示表征预紧力变化状态的变化曲线，并根据变化曲线，确定罐体螺栓是否处于安全状态。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，无线传感器包括：应变套筒与无线应变传感器；其中，罐体螺栓还贯穿应变套筒，且应变套筒位于第二罐体壁与罐体螺母之间；无线应变传感器设置于应变套筒的外壁，无线应变传感器用于检测罐体螺栓的受力状态并无线传输至应变数据采集传输传感器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，无线应变传感器的数量为多个，多个无线应变传感器沿着应变套筒的周向均匀分布。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：
第一垫片，罐体螺栓还贯穿第一垫片，第一垫片夹设于第二罐体壁与应变套筒之间；
第二垫片，罐体螺栓还贯穿第二垫片，第二垫片夹设于应变套筒与罐体螺母之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，应变套筒的强度达到至少10.9级的螺栓强度；应变套筒的外径不超过第一垫片和第二垫片的外径，应变套筒的内径与第一垫片和第二垫片的内径相同。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，无线传感器与应变数据采集传输传感器之间的距离，以及无线数据采集传输传感器与预紧力计算设备之间的距离均不超过10米。
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