CN112097706A - 一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统及预警方法 - Google Patents

一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统及预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，包括安装在需要被监测的塔筒法兰的法兰螺栓处的多个接触式位移传感器装置，每个接触式位移传感器装置均通过导线电连接有数据采集及传输传感器模块，数据采集及传输传感器模块通过无线传输的方式连接有远程终端监测系统。本发明的一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，解决了现有技术中存在的劳动强度及运营维护成本较高的问题。本发明还公开了一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法。

Description

一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统及预警方法
技术领域
本发明属于螺栓松动实时监测技术领域，涉及一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，本发明还涉及采用上述一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法。
背景技术
目前，受能源发展改革趋势，全球风电产业高速发展，中国已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场，累计装机量位居全球第一。近年来，风电机组倒塔事故频发，风电机组塔筒，作为整个风电机组的支撑系统，对保障风电机组的安全可靠运行起着举足轻重的作用，但由于制造、安装质量不合格，设备巡检、运行维护检查不到位，导致倒塔事故频频发生，造成了巨大的经济损失。风机在正常运行中时，各连接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中，极易使其松动。为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均被剪切，必须定期对螺栓进行防松检查。现有技术中均为人为定期检查以及维护，劳动强度及运营维护成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，解决了现有技术中存在的劳动强度及运营维护成本较高的问题。
本发明的另一目的是提供一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法。
本发明所采用的技术方案是，一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，包括安装在需要被监测的塔筒法兰的法兰螺栓处的多个接触式位移传感器装置，每个接触式位移传感器装置均通过导线电连接有数据采集及传输传感器模块，数据采集及传输传感器模块通过无线传输的方式连接有远程终端监测系统。
本发明第一种技术方案的特征还在于，
接触式位移传感器装置包括安装架，安装架下端固定有强磁铁，强磁铁吸附在塔筒法兰上表面，安装架上端固定有接触式位移传感器，接触式位移传感器的探针朝下设置且与被监测的法兰螺栓的螺栓螺母的上表面紧密接触，接触式位移传感器通过导线电连接数据采集及传输传感器模块。
远程终端监测系统通过导线电连接有预警显示模块。
预警显示模块包括对应每个被监测的法兰螺栓设置有预警灯以及预警鸣笛，预警灯以及预警鸣笛均通过导线电连接远程终端监测系统。
本发明采用的第二种技术方案是，一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，采用上述一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，具体按照如下步骤实施：
步骤1，安装接触式位移传感器装置，并进行校准；
步骤2，通过多个接触式位移传感器装置的接触式位移传感器测量各个螺栓螺母松动所产生的位移量变化数据并传递给数据采集及传输传感器模块，数据采集及传输传感器模块将螺栓螺母位移变化量数据采集并传输至远程终端监测系统；
步骤3，远程终端监测系统对所采集的位移数据进行计算，将螺母松动位移变化转换为螺母松动角度变化；
步骤4，通过远程终端监测系统分析实时角度变化量与预设松动角度量的对比，当实时角度变化量大于预设松动角度量时，远程终端监测系统控制与该松动法兰螺栓对应的预警灯显示红色以及预警鸣笛发出预警声音。
本发明第二种技术方案的特征还在于，
步骤1具体为：
步骤1.1，将接触式位移传感器装置的强力磁铁吸附在塔筒法兰上表面，并调整位置，使接触式位移传感器的探针与所监测螺栓螺母的上表面紧密接触；
步骤1.2，给数据采集及传输传感器模块通上电源，观察数据采集及传输传感器模块对应各个测点的位移变化量，调整接触式位移传感器的位置，使对应测点的位移量数值s的范围为1mm≤s≤2mm；
步骤1.3，将远程终端监测系统打开，观察远程终端监测系统和数据采集及传输传感器模块的每个测点位移数值变化是否一致，当数值不一致时，手动将远程终端监测系统的数值调至与数据采集及传输传感器模块的数值一致；
步骤1.4，按照步骤1.1-1.3将多个接触式位移传感器装置安装并校准完成，然后将数据采集及传输传感器模块清零，使每个测点的数值都显示为0。
接触式位移传感器的测量范围为10.000mm，精度为0.001mm。
每个螺栓螺母位置编码标记，并将编码位置一一对应远程终端监测系统和数据采集及传输传感器模块。
步骤3中将螺母松动位移变化转换为螺母松动角度变化，具体按照如下公式：
C＝(A/360)×L
其中，C为角度变化量，A为所监测螺栓螺牙间距，L为接触式位移传感器所测量的螺母松动位移变化量。
远程终端监测系统根据不同颜色标识螺栓松动状态，实时角度和预设松动角度的角度差值≤10°时，对应该螺栓编号的预警灯显示绿色；当角度差值＞10°且≤20°时，对应该螺栓编号的预警灯显示黄色；当角度差值＞20°时，对应该螺栓编号的预警灯显示红色，并且对应的预警鸣笛发出预警声音，提示松动预警。
本发明的有益效果是：
本发明的装置易拆装，对设备检修不造成影响；本系统操作简单，易调试；本发明可以远程实时监控螺栓状态，减少人工现场巡查爬塔带来的高强度体力劳动及安全风险；本发明可准确定位螺栓位置，对提供针对性检修起到指导作用；本发明结构简单，维护方便，可重复使用。
附图说明
图1是本发明一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统的结构示意图；
图2是本发明一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统中法兰螺栓的结构示意图；
图3是本发明一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法的预警显示示意图。
图中：1.塔筒法兰，2.法兰螺栓，3.螺栓螺母，4.接触式位移传感器装置，5.强磁铁，6.接触式位移传感器，7.数据采集及传输传感器模块，8.远程终端监测系统，9.预警显示模块；
4-1.安装架；9-1.预警灯，9-2.预警鸣笛。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，其结构如图1所示，如图2所示，包括安装在需要被监测的塔筒法兰1的法兰螺栓2处的多个接触式位移传感器装置4，每个接触式位移传感器装置4均通过导线电连接有数据采集及传输传感器模块7，数据采集及传输传感器模块7通过无线传输的方式连接有远程终端监测系统8。
接触式位移传感器装置4包括安装架4-1，安装架4-1下端固定有强磁铁5，强磁铁5吸附在塔筒法兰1上表面，安装架4-1上端固定有接触式位移传感器6，接触式位移传感器6的探针朝下设置且与被监测的法兰螺栓2的螺栓螺母3的上表面紧密接触，接触式位移传感器6通过导线电连接数据采集及传输传感器模块7。
远程终端监测系统8通过导线电连接有预警显示模块9。
预警显示模块9包括对应每个被监测的法兰螺栓2设置有预警灯9-1以及预警鸣笛9-2，预警灯9-1以及预警鸣笛9-2均通过导线电连接远程终端监测系统8。
本发明一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，采用上述一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，具体按照如下步骤实施：
步骤1，安装接触式位移传感器装置4，并进行校准；
步骤2，通过多个接触式位移传感器装置4的接触式位移传感器6测量各个螺栓螺母3松动所产生的位移量变化数据并传递给数据采集及传输传感器模块7，数据采集及传输传感器模块7将螺栓螺母3位移变化量数据采集并传输至远程终端监测系统8；
步骤3，远程终端监测系统8对所采集的位移数据进行计算，将螺母松动位移变化转换为螺母松动角度变化；
步骤4，通过远程终端监测系统8分析实时角度变化量与预设松动角度量的对比，当实时角度变化量大于预设松动角度量时，远程终端监测系统8控制与该松动法兰螺栓2对应的预警灯9-1显示红色以及预警鸣笛9-2发出预警声音。
步骤1具体为：
步骤1.1，将接触式位移传感器装置4的强力磁铁5吸附在塔筒法兰1上表面，并调整位置，使接触式位移传感器6的探针与所监测螺栓螺母3的上表面紧密接触；
步骤1.2，给数据采集及传输传感器模块7通上电源，观察数据采集及传输传感器模块7对应各个测点的位移变化量，调整接触式位移传感器6的位置，使对应测点的位移量数值s的范围为1mm≤s≤2mm，使传感器探针与所监测螺栓螺母紧密接触，其余部位不得与螺栓、螺母接触；
步骤1.3，将远程终端监测系统8打开，观察远程终端监测系统8和数据采集及传输传感器模块7的每个测点位移数值变化是否一致，当数值不一致时，手动将远程终端监测系统8的数值调至与数据采集及传输传感器模块7的数值一致；
步骤1.4，按照步骤1.1-1.3将多个接触式位移传感器装置4安装并校准完成，然后将数据采集及传输传感器模块7清零，使每个测点的数值都显示为0，即显示为0.000mm和0°。
接触式位移传感器6的测量范围为10.000mm，精度为0.001mm。
每个螺栓螺母3位置编码标记，并将编码位置一一对应远程终端监测系统8和数据采集及传输传感器模块7。
步骤3中将螺母松动位移变化转换为螺母松动角度变化，具体按照如下公式：
C＝A/360×L
其中，C为角度变化量，A为所监测螺栓螺牙间距，L为接触式位移传感器所测量的螺母松动位移变化量。
远程终端监测系统8根据不同颜色标识螺栓松动状态，实时角度和预设松动角度的角度差值≤10°时，对应该螺栓编号的预警灯9-1显示绿色；当角度差值＞10°且≤20°时，对应该螺栓编号的预警灯9-1显示黄色；当角度差值＞20°时，对应该螺栓编号的预警灯9-1显示红色，并且对应的预警鸣笛9-2发出预警声音，提示松动预警。

Claims (10)

1.一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，其特征在于，包括安装在需要被监测的塔筒法兰(1)的法兰螺栓(2)处的多个接触式位移传感器装置(4)，每个所述接触式位移传感器装置(4)均通过导线电连接有数据采集及传输传感器模块(7)，所述数据采集及传输传感器模块(7)通过无线传输的方式连接有远程终端监测系统(8)。
2.根据权利要求1所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，其特征在于，所述接触式位移传感器装置(4)包括安装架(4-1)，所述安装架(4-1)下端固定有强磁铁(5)，所述强磁铁(5)吸附在所述塔筒法兰(1)上表面，所述安装架(4-1)上端固定有接触式位移传感器(6)，所述接触式位移传感器(6)的探针朝下设置且与被监测的法兰螺栓(2)的螺栓螺母(3)的上表面紧密接触，所述接触式位移传感器(6)通过导线电连接所述数据采集及传输传感器模块(7)。
3.根据权利要求2所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，其特征在于，所述远程终端监测系统(8)通过导线电连接有预警显示模块(9)。
4.根据权利要求3所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，其特征在于，所述预警显示模块(9)包括对应每个被监测的所述法兰螺栓(2)设置有预警灯(9-1)以及预警鸣笛(9-2)，所述预警灯(9-1)以及预警鸣笛(9-2)均通过导线电连接所述远程终端监测系统(8)。
5.一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，其特征在于，采用权利要求4所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动实时监测系统，具体按照如下步骤实施：
步骤1，安装接触式位移传感器装置(4)，并进行校准；
步骤2，通过多个接触式位移传感器装置(4)的接触式位移传感器(6)测量各个螺栓螺母(3)松动所产生的位移量变化数据并传递给数据采集及传输传感器模块(7)，数据采集及传输传感器模块(7)将螺栓螺母(3)位移变化量数据采集并传输至远程终端监测系统(8)；
步骤3，远程终端监测系统(8)对所采集的位移数据进行计算，将螺母松动位移变化转换为螺母松动角度变化；
步骤4，通过远程终端监测系统(8)分析实时角度变化量与预设松动角度量的对比，当实时角度变化量大于预设松动角度量时，远程终端监测系统(8)控制与该松动法兰螺栓(2)对应的预警灯(9-1)显示红色以及预警鸣笛(9-2)发出预警声音。
6.根据权利要求5所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
步骤1.1，将接触式位移传感器装置(4)的强力磁铁(5)吸附在塔筒法兰(1)上表面，并调整位置，使接触式位移传感器(6)的探针与所监测螺栓螺母(3)的上表面紧密接触；
步骤1.2，给所述数据采集及传输传感器模块(7)通上电源，观察数据采集及传输传感器模块(7)对应各个测点的位移变化量，调整接触式位移传感器(6)的位置，使对应测点的位移量数值s的范围为1mm≤s≤2mm；
步骤1.3，将远程终端监测系统(8)打开，观察远程终端监测系统(8)和数据采集及传输传感器模块(7)的每个测点位移数值变化是否一致，当数值不一致时，手动将远程终端监测系统(8)的数值调至与数据采集及传输传感器模块(7)的数值一致；
步骤1.4，按照步骤1.1-1.3将多个接触式位移传感器装置(4)安装并校准完成，然后将数据采集及传输传感器模块(7)清零，使每个测点的数值都显示为0。
7.根据权利要求6所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，其特征在于，所述接触式位移传感器(6)的测量范围为10.000mm，精度为0.001mm。
8.根据权利要求6所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，其特征在于，每个所述螺栓螺母(3)位置编码标记，并将编码位置一一对应远程终端监测系统(8)和数据采集及传输传感器模块(7)。
9.根据权利要求6所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，其特征在于，所述步骤3中将螺母松动位移变化转换为螺母松动角度变化，具体按照如下公式：
C＝(A/360)×L
其中，C为角度变化量，A为所监测螺栓螺牙间距，L为接触式位移传感器所测量的螺母松动位移变化量。
10.根据权利要求6所述的一种风电塔筒法兰螺栓松动的预警方法，其特征在于，所述远程终端监测系统(8)根据不同颜色标识螺栓松动状态，实时角度和预设松动角度的角度差值≤10°时，对应该螺栓编号的预警灯(9-1)显示绿色；当角度差值＞10°且≤20°时，对应该螺栓编号的预警灯(9-1)显示黄色；当角度差值＞20°时，对应该螺栓编号的预警灯(9-1)显示红色，并且对应的预警鸣笛(9-2)发出预警声音，提示松动预警。
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