CN112576455A - 风电法兰螺栓压力检测防失效装置及其检测方法 - Google Patents

风电法兰螺栓压力检测防失效装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了风电法兰螺栓压力检测防失效装置，包括每个螺栓处的压力传感器、接收压力传感器信号的接收器、处理接收器接收信号的控制器、将控制器指令发出的通信模块、接收通信模块发射信号的工控电脑以及接受工控电脑指令的电磁铁；接收器、控制器、通信模块和工控电脑设置在风力发电机旁；还包括接收通信模块发射信号的远程接收器、处理远程接收器接收信号的远程控制器以及与远程控制器连接的显示装置或报警装置；本发明还公开了相关的检测报警方法。本发明能够在风电法兰出现问题前提前提示警示维修人员去维修，并且能够精确到具体的出问题的螺栓，节约了维修人员的检测时间、维修时间；并且在安装工人安装时还能给予警示。

Description

风电法兰螺栓压力检测防失效装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及风电法兰螺栓压力检测防失效装置及其检测方法。
背景技术
风力发电机其尺寸极大，在工作中会有微小的肉眼看不到的摆动，时间一长其风电法兰上安装孔的螺栓会由于风电塔筒的微小摆动而逐渐变得松动或直接断裂，随着多个螺栓的断裂，风力发电机会出现法兰掉落而导致损坏的情况。目前的预防措施都是靠近风力发动机最近的维修站的工作人员定期去检修，但这样可能会出现法兰在两次检修期间或出现在检修时，不仅不能有效保证风力发电机的正常工作，还带来了一定的安全隐患。申请公布号为CN 105258832 A的专利：一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置和方法，其用于检测法兰联接装置上的螺栓载荷和垫片压紧力。所述检测装置包括：电子传感器，设置在所述螺栓和法兰之间；处理器；显示器。处理器与所述电子传感器和所述显示器连接，用于接收所述电子传感器检测的数据，并根据所述检测的数据计算所述螺栓载荷和所述垫片压紧力，并控制所述显示器显示所述螺栓载荷和所述垫片压紧力，从而能够在紧固螺母时直观的查看螺栓载荷和垫片压紧力，解决了现有技术中的方法确定的螺栓预紧力不一定能得到预计的施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题。但其思路仅限于检测压紧力，而未能起到警示安装工人的作用。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供风电法兰螺栓压力检测防失效装置，能够在风电法兰出现问题时即时提示警示维修人员去维修，并且能够精确到具体的出问题的螺栓，节约了维修人员的检测时间、维修时间；并且能够在多个螺栓断裂时通过电磁吸合的方式防止轮毂与叶片的脱离，给维修人员去现场维修争取了更多的时间。本发明的另一个目的在于，提供风电法兰螺栓检测报警方法，在螺栓断裂时起到第一时间警示的作用。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计风电法兰螺栓压力检测防失效装置，包括设置在风电法兰与螺栓之间的压力传感器、控制器以及将控制器指令发出的通信模块；控制器接收压力传感器信号或接收经处理后的压力传感器信号；控制器、通信模块设置在风力发电机旁；还包括接收通信模块发射信号的远程接收器、处理远程接收器接收信号的远程控制器以及与远程控制器连接的显示装置或报警装置；压力传感器的信号输出端与环形电路板连接，若干个压力传感器的信号输出端在环形电路板上汇聚至信号输出接线端口，信号输出接线端口通过数据线与控制器连接，控制器接收若干个压力传感器输出的压力信号与控制器内设定的阈值进行比较，若某个压力传感器输出的压力信号小于控制器内设定的阈值，控制器将小于设定阈值的压力传感器输出编码通过通信模块发送至远程接收器，远程接收器通过显示器或报警器发出报警信号。远程接收器、远程控制器可以设置在靠风力发电机最近的维修站内。当多个螺栓断裂时，工控电脑给电磁铁发送启动的指令，这样使得风电法兰带有磁性，将轮毂和叶片仍保持连接的状态(可以采用铁磁性合金制成的风电法兰、轮毂及叶片或也可以在风电法兰上设置若干个圆柱形通孔，通孔内设置带线圈的铁芯，轮毂、叶片上相对位置设置圆柱形通孔，通孔内固定设有铁磁性物质制成的圆柱体，这样通电后就能实现轮毂和叶片仍保持连接的状态)，待维修工人到达现场更换新的螺栓拧上后才断开电磁铁。为实现在螺栓断裂时在远端的维修站内的工作人员能够看到法兰上具体哪个螺栓断裂，优选的技术方案是，显示装置为显示器，远程控制器处理远程接收器接收到的信号后发出指令给显示器。这样需压力传感器配合，每个螺栓处的压力传感器发出的信号不一样，这样控制器根据具体哪个传感器发来的信号发出指令使得显示器显示。这样维修站的工作人员只需观看显示器就知道具体哪个位置的螺栓或哪几个螺栓断裂，拍照后由维修人员再赶去现场维修，不用维修人员到了现场后还要每一个螺栓都检测维修紧固或更换，节约了维修人员的检测时间、维修时间。为实现在螺栓断裂时更好提示在远端的维修站内的工作人员，优选的技术方案为，报警装置为警铃，远程控制器处理远程接收器接收到的信号后发出指令给警铃。也可以配合显示器，警铃报警后维修站内的工作人员立刻查看显示器可以确知哪个螺栓断裂。
进一步的技术方案是，压力传感器输出的信号通过放大器放大后与控制器连接；或压力传感器输出的信号通过接收器接收后与控制器连接；控制器、通信模块设置在风力发电机旁。
进一步的技术方案是，还包括接收通信模块发射信号的工控电脑以及接受工控电脑指令的电磁铁；接收器、放大器及工控电脑设置在风力发电机旁；电磁铁设置在风电法兰上。优选为电磁铁设置在轮毂与叶片间的风电法兰上。
为实现螺栓安装松紧程度的适宜，优选的技术方案为，还包括用于安装工人接收通信模块信号的便携式接收器，当压力传感器传输的压力信号值小于控制器内设定的最小值时控制器发出指令给通信模块，通信模块发送信号给便携式接收器。当拧得不够紧(压力传感器测得的压力小于设定阈值的下限)或过紧(压力传感器测得的压力大于设定阈值的上限)时则控制器给通信模块发出指令信号，通信模块再发送信号给便携式接收器，便携式接收器可以放在安装工人口袋内或别在其衣裤上，这样安装工人便知道其需要重新拧螺栓。这样的设置可以在前期的安装时就尽量避免由于安装时的不合适导致后续风电法兰出现问题。
为便于维修人员在现场维修时明确需更换螺栓的位置，优选的技术方案为，还包括手持显示器，接收器上设置供手持显示器电连接的插座，手持显示器上设置和插座相匹配的插头。这样维修人员赶到现场后，可以通过把手持显示器与接收器相连，这样维修人员在现场通过观看显示器可以得知具体哪个螺栓需要更换，防止因照片不清晰或照片旋转、不慎丢失等意外情况引起的到达现场后无法确知具体哪个或哪几个螺栓断裂的情况。
本发明的另一个目的在于，提供一种使用风电法兰螺栓压力检测防失效装置的检测报警方法，包括如下步骤：
压力传感器将检测到的压力信号实时传输给接收器，接收器将信号传输给控制器，当传来的压力信号值低于控制器内比较器设定的阈值时控制器发出指令给通信模块，通信模块向便携式接收器或远程接收器发送指令以提示安装工人重新拧螺栓或提示最近的维修站工作人员螺栓已断裂。
为实现提示安装工人螺栓拧紧力大小的功能，优选的技术方案为，安装工人在拧紧螺栓的过程中，当压力在设定的阈值之间时，通信模块不再向便携式接收器发射信号。
为实现螺栓断裂时及时报警，优选的技术方案为，风力发电机运行时，当某个螺栓断裂时，其上设置的压力传感器的压力值骤减，低于设定阈值的最小值后控制器给远程接收器发送指令、给工控电脑发送信号，远程接收器将指令发送到远程控制器，远程控制器根据指令给显示装置发送显示的指令或给报警装置发送报警的指令；当N个螺栓断裂，工控电脑接收到N条信号后工控电脑给电磁铁发送启动的指令。这样一旦有螺栓出现断裂，靠风力发电机最近的维修站的工作人员能够第一时间得到消息去往现场更换螺栓，避免更大的损失。而如果断裂的螺栓数量有点多，则工控电脑启动电磁铁，使得轮毂和叶片即使由于法兰上螺栓断裂较多也不会脱落，而仍然处于连接的状态。
为保证轮毂和叶片即使由于法兰上螺栓断裂较多也不会脱落，优选的技术方案为，N的数量大于全部螺栓数量的1/7。
为进一步保证轮毂和叶片即使由于法兰上螺栓断裂较多也不会脱落，优选的技术方案为，N的数量大于全部螺栓数量的1/8。当然，可以根据发电的功率(功率不同法兰尺寸不同)来确定更为合适的N的数量。
本发明的优点和有益效果在于：
1、能够在风电法兰出现问题前提前提示警示维修人员去维修，并且能够精确到具体的出问题的螺栓，节约了维修人员的检测时间、维修时间；
2、在安装工人螺栓时还能给予警示，以防安装工人螺栓未安装紧或安装过紧；
3、在螺栓断裂时在远端的维修站内的工作人员能够看到法兰上具体哪个螺栓断裂；
4、能实现螺栓安装松紧程度的适宜，可以在前期的安装时就尽量避免由于安装时的不合适导致后续风电法兰出现问题；
5、便于维修人员在现场维修时明确需更换螺栓的位置，维修人员在现场通过观看显示器可以得知具体哪个螺栓需要更换，防止因照片不清晰或照片旋转、不慎丢失等意外情况引起的到达现场后无法确知具体哪个或哪几个螺栓断裂的情况。
6、能够在螺栓断裂较多时通过电磁铁使得轮毂和叶片保持连接的状态，给维修人员去现场维修争取了更多的时间，避免在维修人员前往现场途中出现更多螺栓断裂而导致的事故的发生。
附图说明
图1是本发明风电法兰螺栓压力检测防失效装置的结构示意图；
图2是图1中风电法兰放大示意图；
图3是图1中风电法兰与螺栓、电磁铁的分解示意图；
图4是本发明实施例二的结构示意图。
图中：1、风电法兰；2、螺栓；3、压力传感器；4、接收器；5、控制器；6、通信模块；7、远程接收器；8、远程控制器；9、显示器；10、警铃；11、便携式接收器；12、手持显示器；13、插座；14、插头；15、工控电脑；16、电磁铁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1至图3所示(图3仅示出一个螺栓、一个压力传感器和一个电磁铁)，本发明是风电法兰螺栓压力检测防失效装置，包括设置在风电法兰1每个螺栓2处的压力传感器3、接收压力传感器3信号的接收器4、处理接收器4接收信号的控制器5以及将控制器5指令发出的通信模块6；接收通信模块6发射信号的工控电脑15以及接受工控电脑15指令的电磁铁16；接收器4、控制器5、通信模块6和工控电脑15设置在风力发电机旁；电磁铁16设置在轮毂与叶片间的风电法兰1上；还包括接收通信模块6发射信号的远程接收器7、处理远程接收器7接收信号的远程控制器8以及与远程控制器8连接的显示装置。显示装置为显示器9，远程控制器8处理远程接收器7接收到的信号后发出指令给显示器9。还包括用于安装工人接收通信模块6信号的便携式接收器11，当压力传感器3传输的压力信号值小于控制器5内设定的最小值时控制器5发出指令给通信模块6，通信模块6发送信号给便携式接收器11。还包括手持显示器12，接收器4上设置供手持显示器12电连接的插座13，手持显示器12上设置和插座13相匹配的插头14。
使用风电法兰螺栓压力检测防失效装置的检测报警方法，包括如下步骤：
压力传感器3将检测到的压力信号实时传输给接收器4，接收器4将信号传输给控制器5，当传来的压力信号值超出控制器5内比较器设定的阈值时控制器5发出指令给通信模块6，通信模块6向便携式接收器11或远程接收器7发送指令以提示安装工人重新拧螺栓或提示最近的维修站工作人员螺栓已断裂。安装工人在拧紧螺栓2的过程中，当压力在设定的阈值之间时，通信模块6不再向便携式接收器11发射信号。风力发电机运行时，当某个螺栓断裂时，其上设置的压力传感器3的压力值骤减，低于设定阈值的最小值后控制器5给远程接收器7发送指令、给工控电脑15发送信号，远程接收器7将指令发送到远程控制器8，远程控制器8根据指令给显示装置发送显示的指令或给报警装置发送报警的指令。当N个螺栓断裂，工控电脑15接收到N条信号后工控电脑15给电磁铁16发送启动的指令。N的数量大于全部螺栓数量的1/7。
实施例二：
与实施例一的不同在于，如图4所示(图4未示出手持显示器和便携式接收器)，与远程控制器8连接的为报警装置。报警装置为警铃10，远程控制器8处理远程接收器7接收到的信号后发出指令给警铃10。N的数量大于全部螺栓数量的1/8。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.风电法兰螺栓压力检测防失效装置，其特征在于，包括设置在风电法兰与螺栓之间的压力传感器、控制器以及将控制器指令发出的通信模块；控制器接收压力传感器信号或接收经处理后的压力传感器信号；还包括接收通信模块发射信号的远程接收器、处理远程接收器接收信号的远程控制器以及与远程控制器连接的显示器或报警器；压力传感器的信号输出端与环形电路板连接，若干个压力传感器的信号输出端在环形电路板上汇聚至信号输出接线端口，信号输出接线端口通过数据线与控制器连接，控制器接收若干个压力传感器输出的压力信号与控制器内设定的阈值进行比较，若某个压力传感器输出的压力信号小于控制器内设定的阈值，控制器将小于设定阈值的压力传感器输出编码通过通信模块发送至远程接收器，远程接收器通过显示器或报警器发出报警信号。
2.如权利要求1所述的风电法兰螺栓压力检测防失效装置，其特征在于，压力传感器输出的信号通过放大器放大后与控制器连接；或压力传感器输出的信号通过接收器接收后与控制器连接；控制器、通信模块设置在风力发电机旁。
3.如权利要求2所述的风电法兰螺栓压力检测防失效装置，其特征在于，还包括接收通信模块发射信号的工控电脑以及接受工控电脑指令的电磁铁；接收器、放大器及工控电脑设置在风力发电机旁；电磁铁设置在风电法兰上。
4.如权利要求2或3所述的风电法兰螺栓压力检测防失效装置，其特征在于，还包括用于安装工人接收通信模块信号的便携式接收器，当压力传感器传输的压力信号值小于控制器内设定的最小值时控制器发出指令给通信模块，通信模块发送信号给便携式接收器。
5.如权利要求4所述的风电法兰螺栓压力检测防失效装置，其特征在于，还包括手持显示器，接收器上设置供手持显示器电连接的插座，手持显示器上设置和插座相匹配的插头。
6.使用如权利要求4所述的风电法兰螺栓压力检测防失效装置的检测报警方法，其特征在于，包括如下步骤：
压力传感器将检测到的压力信号实时传输给接收器，接收器将信号传输给控制器，当传来的压力信号值低于控制器内比较器设定的阈值时控制器发出指令给通信模块，通信模块向便携式接收器或远程接收器发送指令以提示安装工人重新拧螺栓或提示最近的维修站工作人员螺栓已断裂。
7.如权利要求6所述的检测报警方法，其特征在于，安装工人在紧固螺栓的过程中，当压力在设定的阈值之间时，通信模块不再向便携式接收器发射信号。
8.如权利要求6所述的检测报警方法，其特征在于，风力发电机运行时，当某个螺栓断裂时，其上设置的压力传感器的压力值骤减，低于设定阈值的最小值后控制器给远程接收器发送指令、给工控电脑发送信号，远程接收器将指令发送到远程控制器，远程控制器根据指令给显示装置发送显示的指令或给报警装置发送报警的指令；当N个螺栓断裂，工控电脑接收到N条信号后工控电脑给电磁铁发送启动的指令。
9.如权利要求8所述的检测报警方法，其特征在于，所述N的数量大于全部螺栓数量的1/7。
10.如权利要求8所述的检测报警方法，其特征在于，所述N的数量大于全部螺栓数量的1/8。
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