CN116517785B - 用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法，所述叶片通过若干环形阵列设置的螺栓装配在风电机组的轮毂上，所述螺栓两侧均设置有螺栓状态监测系统，所述螺栓状态监测系统包括监测系统和远端控制系统，所述监测系统还包括通断电信号传感器、压力状态传感器、下位机以及第一无线通信模块，所述远端控制系统包括第二无线通信模块、上位机以及控制单元，本发明采用电路通断和压力监控联合的方式对螺栓的断裂状态进行实时监控，通过压力监测能采集螺栓两端细微的压力变化，利用电信号的通断能够判断螺栓是否发生大的位移变化，能够保证在微裂纹的形成以及断裂阶段准确的采集到螺栓的实际工作状态，降低安全事故发生的风险性。
Description
技术领域
本发明涉及风机装备系统技术领域，具体为用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法。
背景技术
现有技术中公开号为“CN114294176A”的一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法，叶片装配在风电机组的轮毂上，叶片通过螺栓与轮毂固定连接，该监测系统包括数据获取单元、数据处理单元、控制单元，数据获取单元与数据控制单元均与数据处理单元电连接。数据获取单元用于获取螺栓的当前状态信号，并将当前状态信号传输至数据处理单元；数据处理单元用于将接收到的当前状态信号进行处理，得到螺栓的通断状态信号，并将通断状态信号传输至控制单元；控制单元用于根据螺栓的通断状态信号生成相应的处置方案。通过此监测系统，能够实时监测叶片螺栓断裂情况，保障机组安全，实现精准定位螺栓断裂的叶片，便于及时精准化维护。
但是上述该用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法在使用过程中仍然存在较为明显的缺陷：上述检测系统通过电信号的通断判断螺栓的断裂情况，但在实际分析中发现，一部分风机螺栓在断裂后仍然保持局部连接状态，进而致使螺旋虽然发生断裂，但电信号仍然处于导通状态，从而导致上述监测系统无法及时有效识别螺栓的实际工作状态，进而可能延误检修时机，造成不可挽回的安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，所述叶片通过若干环形阵列设置的螺栓装配在风电机组的轮毂上，所述螺栓两侧均设置有螺栓状态监测系统，所述螺栓状态监测系统包括监测系统和远端控制系统，所述监测系统还包括通断电信号传感器、压力状态传感器、下位机以及第一无线通信模块，所述远端控制系统包括第二无线通信模块、上位机以及控制单元，其中：
所述通断电信号传感器，用于获取螺栓两侧的电通断状态，并将电通断状态信息传输至下位机；
所述压力状态传感器，用于获取螺栓两侧的压力状态变化值，并将压力状态变化值传输至下位机；
所述下位机，用于接收电通断状态以及压力状态变化值并将前述状态信息进行整合，并将前述状态信息传输至第一无线通信模块；
所述第一无线通信模块，用于将螺栓状态信息向第二无线通信模块进行无线通信传输；
所述上位机，用于接收从第二无线通信模块发送的螺栓状态信息，并将该螺栓状态信息传输至控制单元；
所述控制单元，用于根据所述上位机发送的螺栓状态信息生成相应的处置方案。
优选的，所述通断电信号传感器一一对应式安装在螺栓两侧并向螺栓施加电信号，为了避免轮毂的金属材质对电信号的通断状态造成影响，若干螺栓的侧边均镀设有绝缘镀层，其中通断电信号传感器进行方位及并网信号的标记，其根据方位与对应方位的螺栓一一对应配合，上位机根据下位机发送的通断电信号可快速定位发生故障螺栓的编号及方位信息；
优选的，所述压力状态传感器一一对应式安装在螺栓两侧，并与通断电信号传感器进行组合，当螺栓发生位移时造成两侧的压力状态传感器数值变化，上位机根据该数值变化判断螺栓的通断状态。
优选的，所述监测系统内还设置有供电模块，所述供电模块用以对通断电信号传感器、压力状态传感器、下位机以及第一无线通信模块进行供电。
优选的，所述第一无线通信模块以及第二无线通信模块均采用IEEE802.16、802.11a或IEEE802.11无线通信协议。
优选的，所述上位机内设触发阈值，通过将触发阈值与下位机发送的螺栓状态信息进行比对，若所述压力状态传感器数值与电通断状态信息均处于触发阈值内，则显示螺栓正常工作，反之若压力状态传感器数值与电通断状态信息其一或全部超出触发阈值，则显示螺栓状态异常，上位机用于根据该比对信号选择是否向控制单元发送报警信息。
一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法，采用上项所述的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，包括以下步骤：
S001：获取螺栓两侧的电信号以及压力信号；
S002：通过下位机将若干螺栓的状态信息进行整合，并通过第一无线通信模块向控制室内的第二无线通信模块进行发送；
S003：上位机接收到下位机的螺栓状态信息后判断螺栓工作的状态；
S004：控制单元根据上位机对螺栓工作状态的分析形成相应的处置方案。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用电路通断和压力监控联合的方式对螺栓的断裂状态进行实时监控，通过压力监测能采集螺栓两端细微的压力变化，利用电信号的通断能够判断螺栓是否发生大的位移变化，通过二者联合的检测方式，能够保证在微裂纹的形成以及断裂阶段准确的采集到螺栓的实际工作状态，有利于及时发现问题，降低安全事故发生的风险性。
附图说明
图1为本发明的监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统框图；
图2为本发明的监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法流程图；
图3为本发明的监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统逻辑框图；
图4为本发明的监测系统安装结构立体拆卸示意图；
图5为本发明的监测系统安装结构剖视图。
图中：1叶片、2螺栓、3轮毂、4通断电信号传感器、5压力状态传感器、6下位机、7第一无线通信模块、8第二无线通信模块、9上位机、10控制单元、11供电模块、12监测系统、13远端控制系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
在该实施例中，
一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，叶片1通过若干环形阵列设置的螺栓2装配在风电机组的轮毂3上，螺栓2两侧均设置有螺栓状态监测系统，螺栓状态监测系统包括监测系统12和远端控制系统13，监测系统12还包括通断电信号传感器4、压力状态传感器5、下位机6以及第一无线通信模块7，远端控制系统13包括第二无线通信模块8、上位机9以及控制单元10，其中：
通断电信号传感器，用于获取螺栓2两侧的电通断状态，并将电通断状态信息传输至下位机6，进一步的，该通断电信号传感器采用贴片式设置于螺栓2两侧，当螺栓2未发生断裂时，两侧的贴片处于导通状态，反之当螺栓断裂时，两侧的贴片处于短路状态，通过该种方式实现螺栓2状态的监测；
压力状态传感器，用于获取螺栓2两侧的压力状态变化值，并将压力状态变化值传输至下位机6，螺栓2两侧活动抵靠设置有挤压弹簧，挤压弹簧远离螺栓2的另一端抵靠在压力传感器上，当螺栓2断裂发生易位时，螺栓2通过挤压弹簧传递至压力传感器上的压力会发生变化，根据该变化即可判定螺栓2是否发生位移；
下位机，用于接收电通断状态以及压力状态变化值并将前述状态信息进行整合，并将前述状态信息传输至第一无线通信模块7；
第一无线通信模块，用于将螺栓2状态信息向第二无线通信模块8进行无线通信传输；
上位机，用于接收从第二无线通信模块8发送的螺栓状态信息，并将该螺栓状态信息传输至控制单元10；
控制单元，用于根据上位机9发送的螺栓状态信息生成相应的处置方案。
通断电信号传感器4一一对应式安装在螺栓2两侧并向螺栓施加电信号，为了避免轮毂3的金属材质对电信号的通断状态造成影响，若干螺栓2的侧边均镀设有绝缘镀层，其中通断电信号传感器4进行方位及并网信号的标记，其根据方位与对应方位的螺栓2一一对应配合，上位机9根据下位机6发送的通断电信号可快速定位发生故障螺栓2的编号及方位信息；
压力状态传感器5一一对应式安装在螺栓2两侧，并与通断电信号传感器4进行组合，当螺栓2发生位移时造成两侧的压力状态传感器数值变化，上位机9根据该数值变化判断螺栓2的通断状态。
监测系统内还设置有供电模块11，供电模块11用以对通断电信号传感器4、压力状态传感器5、下位机6以及第一无线通信模块7进行供电。
第一无线通信模块7以及第二无线通信模块8均采用IEEE802.16、802.11a或IEEE802.11无线通信协议。
上位机9内设触发阈值，通过将触发阈值与下位机6发送的螺栓状态信息进行比对，若压力状态传感器数值与电通断状态信息均处于触发阈值内，则显示螺栓2正常工作，反之若压力状态传感器数值与电通断状态信息其一或全部超出触发阈值，则显示螺栓2状态异常，上位机9用于根据该比对信号选择是否向控制单元10发送报警信息。
一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法，采用上项的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，包括以下步骤：
S001：获取螺栓两侧的电信号以及压力信号；
S002：通过下位机将若干螺栓的状态信息进行整合，并通过第一无线通信模块向控制室内的第二无线通信模块进行发送；
S003：上位机接收到下位机的螺栓状态信息后判断螺栓工作的状态；
S004：控制单元根据上位机对螺栓工作状态的分析形成相应的处置方案。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，所述叶片(1)通过若干环形阵列设置的螺栓(2)装配在风电机组的轮毂(3)上，其特征在于：所述螺栓(2)两侧均设置有螺栓状态监测系统，所述螺栓状态监测系统包括监测系统(12)和远端控制系统(13)，所述监测系统(12)还包括通断电信号传感器(4)、压力状态传感器(5)、下位机(6)以及第一无线通信模块(7)，所述远端控制系统(13)包括第二无线通信模块(8)、上位机(9)以及控制单元(10)，其中：
所述通断电信号传感器，用于获取螺栓(2)两侧的电通断状态，并将电通断状态信息传输至下位机(6)；
所述压力状态传感器，用于获取螺栓(2)两侧的压力状态变化值，并将压力状态变化值传输至下位机(6)；
所述下位机，用于接收电通断状态以及压力状态变化值并将前述状态信息进行整合，并将前述状态信息传输至第一无线通信模块(7)；
所述第一无线通信模块，用于将螺栓(2)状态信息向第二无线通信模块(8)进行无线通信传输；
所述上位机，用于接收从第二无线通信模块(8)发送的螺栓状态信息，并将该螺栓状态信息传输至控制单元(10)；
所述控制单元，用于根据所述上位机(9)发送的螺栓状态信息生成相应的处置方案。
2.根据权利要求1所述的一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，其特征在于：所述通断电信号传感器(4)一一对应式安装在螺栓(2)两侧并向螺栓施加电信号，为了避免轮毂(3)的金属材质对电信号的通断状态造成影响，若干螺栓(2)的侧边均镀设有绝缘镀层，其中通断电信号传感器(4)进行方位及并网信号的标记，其根据方位与对应方位的螺栓(2)一一对应配合，上位机(9)根据下位机(6)发送的通断电信号可快速定位发生故障螺栓(2)的编号及方位信息。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，其特征在于：所述压力状态传感器(5)一一对应式安装在螺栓(2)两侧，并与通断电信号传感器(4)进行组合，当螺栓(2)发生位移时造成两侧的压力状态传感器数值变化，上位机(9)根据该数值变化判断螺栓(2)的通断状态。
4.根据权利要求3所述的一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，其特征在于：所述监测系统内还设置有供电模块(11)，所述供电模块(11)用以对通断电信号传感器(4)、压力状态传感器(5)、下位机(6)以及第一无线通信模块(7)进行供电。
5.根据权利要求1所述的一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，其特征在于：所述第一无线通信模块(7)以及第二无线通信模块(8)均采用IEEE802.16、802.11a或IEEE802.11无线通信协议。
6.根据权利要求1所述的一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，其特征在于：所述上位机(9)内设触发阈值，通过将触发阈值与下位机(6)发送的螺栓状态信息进行比对，若所述压力状态传感器数值与电通断状态信息均处于触发阈值内，则显示螺栓(2)正常工作，反之若压力状态传感器数值与电通断状态信息其一或全部超出触发阈值，则显示螺栓(2)状态异常，上位机(9)用于根据该比对信号选择是否向控制单元(10)发送报警信息。
7.一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法，采用权利要求1-6任意一项所述的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，其特征在于，包括以下步骤：
S001：获取螺栓两侧的电信号以及压力信号；
S002：通过下位机将若干螺栓的状态信息进行整合，并通过第一无线通信模块向控制室内的第二无线通信模块进行发送；
S003：上位机接收到下位机的螺栓状态信息后判断螺栓工作的状态；
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