CN208872450U - 便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，包括外罩，外罩的内腔顶部设置有第一电动伸缩杆和控制中心，第一电动伸缩杆的底部设置有超声波探头，外罩的右侧壁设置有上支撑板和下支撑板，上支撑板的底部设置有固定在两组限位块之间的圆柱杆，圆柱杆套接有底部连接有第二电动伸缩杆的滑块，第二电动伸缩杆的底部设置有活塞，活塞的外壁设置有套筒，套筒的左侧壁设置有注射管，下支撑板的顶部右侧设置有基座，基座的左侧壁设置有第三电动伸缩杆，外罩的侧壁底部设置有贯穿外罩的螺纹杆。本实用新型能够把超声波螺栓轴力测量用探头固定在螺栓上，对螺栓的轴力进行实时监控，可以及时发现螺栓轴力的变化，降低危险发生的概率。

Description

便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置

技术领域

本实用新型涉及螺栓轴力测量技术领域，特别涉及便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置。

背景技术

螺栓连接是风力发电机组装配中的重要装配方式，几乎涉及到风力发电机组的所有部件，因此，螺栓的选用和强度校核以及装配质量是风力发电机组可靠性的重要保证。螺栓轴力就是螺栓预紧力，是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力相关。

随着近年来风机装机数量的迅速攀升，发生了多起风机坍塌的事故，部分事故根据分析报告表明是因为连接螺栓失效造成的，很可能是整个塔架法兰盘发生了弯曲变形，情况严重的甚至发生风电机组塔筒倒塌事故，造成严重的经济损失。螺栓预紧力不足，造成螺栓松动，机件或装备运行振动过大，螺栓在长期服役下，剪切断裂，最终造成重大事故的比例较大。究其原因，首先，是螺栓本身质量不过关，设计制造过程中出现问题；其次，就是在安装及维护过程中螺栓预紧力不足，运行过程中振动造成的。设备运行过程中发生螺栓断裂，威胁机组运行，严重者甚至造成风力发电机组倒塌，造成的经济损失与社会负面效应难以估量。

现有的螺栓轴力测量方法中，超声波测量法通过螺栓在拧紧会被拉长的特性，通过未拧紧和拧紧状态下超声波在螺栓中的反射时间差测量轴力，由于超声波测量法可以避免摩擦力因素的影响，精度高、侧量方便、使用便捷等优点，得到了广泛发展。但是传统的超声波对螺栓轴力的测量仅仅用于工作人员的定期检修过程中，难以对风电机组内的螺栓进行实时监控测量，导致在检修期以外的时间段不能实时掌握螺栓轴力，特别是在海上等恶劣环境工作的风电机组，影响螺栓轴力的未知和不确定性因素较多，对螺栓轴力的实时监控可以有效降低危险的发生，为此，我们提出了便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置。

实用新型内容

本实用新型的提供了便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，主要目的在于能够把超声波螺栓轴力测量用探头固定在螺栓上，对螺栓的轴力进行实时监控，可以及时发现螺栓轴力的变化，降低危险发生的概率。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，包括外罩和螺栓，且螺栓位于外罩的内腔底部，所述外罩的内腔顶部设置有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的底部设置有超声波探头，所述外罩的右侧壁设置有上支撑板和下支撑板，所述上支撑板的底部左右两侧均设置有限位块，两组所述限位块之间设置有圆柱杆，所述圆柱杆的外壁套接有滑块，所述滑块的底部设置有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的底部设置有活塞，所述活塞的外壁设置有套筒，所述套筒的右侧壁顶部设置有进液口，所述套筒的左侧壁底部设置有注射管，且注射管的左侧伸入外罩的内腔，所述套筒的底部设置有滚轮，所述下支撑板的顶部开设有移动槽，且滚轮的底部与移动槽的内腔底部相接触，所述下支撑板的顶部右侧设置有基座，所述基座的左侧壁设置有第三电动伸缩杆，且第三电动伸缩杆的左侧与套筒的右侧壁相连接，所述外罩的侧壁底部设置有贯穿外罩的螺纹杆，所述外罩的顶部右侧设置有上下均有接线柱的接线端子，所述外罩的内腔顶部左侧设置有与远程控制终端相连接的控制中心，所述控制中心的输出端与第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和第三电动伸缩杆电性连接；

所述超声波探头包括金属外壳，且金属外壳的顶部与第一电动伸缩杆的底部相连接，所述金属外壳的内腔设置有金属内壳，所述金属内壳的底部设置有保护膜，所述保护膜的顶部设置有压电晶片，所述压电晶片的顶部设置有吸收块，且压电晶片和吸收块均位于金属内壳的内腔，所述压电晶片顶部设置有引线，且引线穿过金属内壳与金属外壳与接线端子的下接线柱相连接。

优选的，所述活塞的高度小于进液口顶部与套筒内腔顶部的距离，使活塞移动到套筒内腔的顶部时，活塞位于进液口的上方，方便向套筒中添加耦合剂。

优选的，两组所述限位块相贴近的一面均设置有碰撞传感器，所述碰撞传感器与控制中心的输入端电性连接，使滑块在与限位块上的碰撞传感器接触后，可以通过控制中心让第一电动伸缩杆和第三电动伸缩杆停止工作，从而起到保护装置的作用。

优选的，所述外罩的内腔左侧壁设置有红外线摄像头，且红外线摄像头的高度位置位于螺栓与注射管之间，所述红外线摄像头与控制中心的输出端电性连接，由于装置在使用过程中可能出现光线不足的情况，可以通过红外线摄像头把监控的画面传输到远程控制终端，便于实时观察超声波探头的工作环境。

优选的，所述套筒与下支撑板位于移动槽前后壁接触处设置有卡接块，对套筒在垂直方向上进行限位，在第二电动伸缩杆向上移动时，活塞不会带动套筒向上移动。

优选的，所述套筒的内腔装有液态耦合剂层，耦合剂可以排出超声波探头与螺栓之间的空气，使轴力检测更加准确。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型通过把外罩移动到固定好的螺栓顶部，通过旋转螺纹杆，使螺纹杆与螺栓顶部的螺母侧壁压紧、固定，使整个利用超声波测量螺栓轴力的装置与螺栓固定，通过电动伸缩杆移动超声波探头，即可完成对螺栓轴力的测量，可以实时对螺栓轴力进行监控。

2.本实用新型通过在外罩的侧壁设置有由电动伸缩杆控制移动和挤压的耦合剂储存套筒，可以为超声波测量提供所必需的耦合剂，排出超声波探头与螺栓表面的空气，提高测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型A处的局部放大图；

图3为本实用新型下支撑板在垂直方向上的截面图；

图4为本实用新型控制中心的电性连接图。

图中：1-外罩；2-第一电动伸缩杆；3-超声波探头；301-金属外壳；302-金属内壳；303-保护膜；304-压电晶片；305-吸收块；306-引线；4-上支撑板；5-下支撑板；6-限位块；7-圆柱杆；8-滑块；9-第二电动伸缩杆；10-活塞；11-套筒；12-进液口；13-注射管；14-滚轮；15-移动槽；16-基座；17-第三电动伸缩杆；18-螺纹杆；19-接线端子；20-控制中心；21-螺栓；22-碰撞传感器；23-红外线摄像头；24-卡接块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-4所示的便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，包括外罩1和螺栓21，且螺栓21位于外罩1的内腔底部，外罩1的内腔顶部设置有第一电动伸缩杆2，第一电动伸缩杆2的底部设置有超声波探头3，外罩1的右侧壁设置有上支撑板4和下支撑板5，上支撑板4的底部左右两侧均设置有限位块6，两组限位块6相贴近的一面均设置有碰撞传感器22，碰撞传感器22与控制中心20的输入端电性连接，使滑块8在与限位块6上的碰撞传感器22接触后，可以通过控制中心20让第一电动伸缩杆2和第三电动伸缩杆17停止工作，从而起到保护装置的作用，两组限位块6之间设置有圆柱杆7，圆柱杆7的外壁套接有滑块8，滑块8的底部设置有第二电动伸缩杆9，第二电动伸缩杆9的底部设置有活塞10，活塞10的外壁设置有套筒11，套筒11的内腔装有液态耦合剂，耦合剂可以排出超声波探头3与螺栓21之间的空气，使轴力检测更加准确，套筒11的右侧壁顶部设置有进液口12，活塞10的高度小于进液口12顶部与套筒11内腔顶部的距离，使活塞10移动到套筒11内腔的顶部时，活塞10位于进液口12的上方，方便向套筒11中添加耦合剂，套筒11的左侧壁底部设置有注射管13，且注射管13的左侧伸入外罩1的内腔，套筒11的底部设置有滚轮14，下支撑板5的顶部开设有移动槽15，且滚轮14的底部与移动槽15的内腔底部相接触，套筒11与下支撑板5位于移动槽15前后壁接触处设置有卡接块24，对套筒11在垂直方向上进行限位，在第二电动伸缩杆9向上移动时，活塞10不会带动套筒11向上移动，下支撑板5的顶部右侧设置有基座16，基座16的左侧壁设置有第三电动伸缩杆17，且第三电动伸缩杆17的左侧与套筒11的右侧壁相连接，外罩1的侧壁底部设置有贯穿外罩1的螺纹杆18，外罩1的顶部右侧设置有上下均有接线柱的接线端子19，外罩1的内腔顶部左侧设置有与远程控制终端相连接的控制中心20，控制中心20的输出端与第一电动伸缩杆2、第二电动伸缩杆9和第三电动伸缩杆17电性连接，外罩1的内腔左侧壁设置有红外线摄像头23，且红外线摄像头23的高度位置位于螺栓21与注射管13之间，红外线摄像头23与控制中心20的输出端电性连接，由于装置在使用过程中可能出现光线不足的情况，可以通过红外线摄像头23把监控的画面传输到远程控制终端，便于实时观察超声波探头3的工作环境。超声波探头3包括金属外壳301，且金属外壳301的顶部与第一电动伸缩杆2的底部相连接，金属外壳301的内腔设置有金属内壳302，金属内壳302的底部设置有保护膜303，保护膜303的顶部设置有压电晶片304，压电晶片304的顶部设置有吸收块305，且压电晶片304和吸收块305均位于金属内壳302的内腔，压电晶片304顶部设置有引线306，且引线306穿过金属内壳302与金属外壳301与接线端子19的下接线柱相连接。

本实施例的一个具体应用为，本实用新型在对螺栓21的轴力进行实时测量时，首先需要人员到达现场进行准备工作，通过接线端子19连接外部电源和无线通讯装置，为测量装置提供电源，然后把外罩1移动到固定好的螺栓21顶部，通过旋转外置1侧壁上的螺纹杆18，使螺纹杆18向螺栓21一侧移动，直至螺纹杆18与螺栓21顶部的螺母侧壁压紧，使整个测量装置与螺栓21固定，通过控制中心20控制第二电动伸缩杆9向上缩短，直至活塞10移动到进液口12的上方，通过进液口12向套筒11中加入液态的耦合剂，其中耦合剂一般使用甘油，即可完成现场准备工作。其中控制中心20包括无线通讯模块、数据输入和储存模块、信号输入和转换模块、红外线摄像头23控制开关、第一电动伸缩杆2、第二电动伸缩杆9和第三电动伸缩杆17的控制开关。

在对安装有测量装置的螺栓21进行轴力实时测量作业时，通过远程控制终端向控制中心20发送指令，打开红外线摄像头23，对螺栓21的上表面进行监控，向左伸长第三电动伸缩杆17，使套筒11跟随着滚轮14在下支撑板5上的移动槽15中移动，带动滑块8在圆柱杆7上移动，直至注射管13的左侧出液端移动到超声波探头3的正下方位置，第三电动伸缩杆17停止工作，其中在滑块8与左侧限位块6上的碰撞感应器22接触，信号通过输入模块传输到控制中心20处理后，通过控制中心20的控制开关控制第三电动伸缩杆17停止工作，保护装置，再使第二电动伸缩杆9向下伸长，通过活塞10把套筒11中的耦合剂由注射管13挤压到螺栓21的上表面，使螺栓21的上表面涂有合适量的耦合剂，向右缩短第三电动伸缩杆17，直到滑块8与右侧限位块6上的碰撞感应器22接触，信号通过输入模块传输到控制中心20处理后，通过控制中心20的控制开关控制第三电动伸缩杆17停止工作，然后向下伸长第一电动伸缩杆2，使超声波探头3底部的保护膜303与螺栓21上的耦合剂接触后，第一电动伸缩杆2停止工作。通过现有技术的超声波轴力测量原理，根据螺栓21在拧紧过程中会被拉长，导致螺栓21在未拧和拧紧两种状态下超声波在其内部的反射所需的时间不同，从而测出螺栓轴力。其压电晶片304可以发出并吸收超声波，吸收块305可以吸收杂质声波。只要做到及时添加耦合剂，就可以随时对螺栓21的轴力进行测量，方便实用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，包括外罩(1)和螺栓(21)，且螺栓(21)位于外罩(1)的内腔底部，其特征在于：所述外罩(1)的内腔顶部设置有第一电动伸缩杆(2)，所述第一电动伸缩杆(2)的底部设置有超声波探头(3)，所述外罩(1)的右侧壁设置有上支撑板(4)和下支撑板(5)，所述上支撑板(4)的底部左右两侧均设置有限位块(6)，两组所述限位块(6)之间设置有圆柱杆(7)，所述圆柱杆(7)的外壁套接有滑块(8)，所述滑块(8)的底部设置有第二电动伸缩杆(9)，所述第二电动伸缩杆(9)的底部设置有活塞(10)，所述活塞(10)的外壁设置有套筒(11)，所述套筒(11)的右侧壁顶部设置有进液口(12)，所述套筒(11)的左侧壁底部设置有注射管(13)，且注射管(13)的左侧伸入外罩(1)的内腔，所述套筒(11)的底部设置有滚轮(14)，所述下支撑板(5)的顶部开设有移动槽(15)，且滚轮(14)的底部与移动槽(15)的内腔底部相接触，所述下支撑板(5)的顶部右侧设置有基座(16)，所述基座(16)的左侧壁设置有第三电动伸缩杆(17)，且第三电动伸缩杆(17)的左侧与套筒(11)的右侧壁相连接，所述外罩(1)的侧壁底部设置有贯穿外罩(1)的螺纹杆(18)，所述外罩(1)的顶部右侧设置有上下均有接线柱的接线端子(19)，所述外罩(1)的内腔顶部左侧设置有与远程控制终端相连接的控制中心(20)，所述控制中心(20)的输出端与第一电动伸缩杆(2)、第二电动伸缩杆(9)和第三电动伸缩杆(17)电性连接；

所述超声波探头(3)包括金属外壳(301)，且金属外壳(301)的顶部与第一电动伸缩杆(2)的底部相连接，所述金属外壳(301)的内腔设置有金属内壳(302)，所述金属内壳(302)的底部设置有保护膜(303)，所述保护膜(303)的顶部设置有压电晶片(304)，所述压电晶片(304)的顶部设置有吸收块(305)，且压电晶片(304)和吸收块(305)均位于金属内壳(302)的内腔，所述压电晶片(304)顶部设置有引线(306)，且引线(306)穿过金属内壳(302)与金属外壳(301)与接线端子(19)的下接线柱相连接。

2.根据权利要求1所述的便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，其特征在于：所述活塞(10)的高度小于进液口(12)顶部与套筒(11)内腔顶部的距离。

3.根据权利要求1所述的便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，其特征在于：两组所述限位块(6)相贴近的一面均设置有碰撞传感器(22)，所述碰撞传感器(22)与控制中心(20)的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，其特征在于：所述外罩(1)的内腔左侧壁设置有红外线摄像头(23)，且红外线摄像头(23)的高度位置位于螺栓(21)与注射管(13)之间，所述红外线摄像头(23)与控制中心(20)的输出端电性连接。

5.根据权利要求1所述的便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，其特征在于：所述套筒(11)与下支撑板(5)位于移动槽(15)前后壁接触处设置有卡接块(24)。

6.根据权利要求1所述的便于使用的风电机组螺栓轴力测量装置，其特征在于：所述套筒(11)的内腔装有液态耦合剂层。