CN211954195U - 一种法兰螺栓松动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种法兰螺栓松动监测装置，包括直线位移传感器、定滑轮以及牵引绳，直线位移传感器和定滑轮均固定于法兰上，且定滑轮位于直线位移传感器中探头的正下方，所述牵引绳的一端连接于直线位移传感器的探头的端部，牵引绳的另一端经过定滑轮导向后，将法兰连接处的所有螺栓或部分螺栓进行串联并拉紧，当螺栓发生松动或断裂时导致牵引绳的拉力产生变化从而带动直线位移传感器的探头发生位移。所述法兰螺栓松动监测装置具有测量精度高、测量稳定误差小的优点，以及及时准确的对法兰连接螺栓发生严重松动或者断裂进行预警的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于法兰连接螺栓松动监测的监测装置，尤其涉及一种及时准确的对法兰连接螺栓发生严重松动或者断裂进行预警的监测装置。
背景技术
法兰连接是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接，法兰连接结构在目前工业领域中极其常见，发挥着十分重要的作用。法兰连接结构中的螺栓在交变载荷作用下，承受拉、压循环作用。在拉、压交变载荷作用下，螺纹发生塑性变形而导致松弛，将导致螺栓预紧力减小。预紧力过小会造成连接的不可靠，工作时产生振动松弛、泄露、结构滑移等现象，从而影响机器正常工作；如果螺栓紧固的预紧力过大，导致螺栓在载荷作用下极易断裂，从而削弱了连接节点的承载力，严重时可能诱发结构失稳。因此为了防止螺栓预紧力的减少或消失，用力矩扳手检查螺栓的预紧力是定期维护的一项重要内容。运维地处偏远地带时，螺栓预紧力的定期检查运维策略一般为半年进行一次。这项工作既费时又费力，加之工作人员个人主观和客观方面的多因素影响，并不能保证每次及时发现和消除螺栓松动问题，所以有必要对螺栓松动进行在线监测。
目前监测螺栓松动通常有以下三种方法：第一种方法是基于垫片式力传感器的测量方法，把一个特制的力传感器像垫片一样套在螺栓上，传感器的压力即为螺栓的轴向力，该方法需要根据空间和螺栓尺寸特制传感器，过程较繁琐，成本较高；第二种方法是超声波法，该方法根据超声波时间与速度，计算螺栓伸长量，依据螺栓的轴向刚度计算螺栓的轴向力，该方法需要再螺栓头安装特定传感器；第三种方法是根据通过摄像技术，监测螺栓连接副的螺母是否发生跟转，如果发生跟转，则发生了松动。前两种方法需要对每一颗螺栓的预紧力进行监测，需要对每一根螺栓进行处理或采用，工艺复杂，成本高昂；第三种方法，为实现对法兰连接所有螺栓的监测，通常需安装至少两个以上高精度摄像头，对安装环境有较高要求，成本高。
发明内容
本实用新型提供了一种法兰螺栓松动监测装置，解决了背景技术中的不足，所述法兰螺栓松动监测装置具有测量精度高、测量稳定误差小的优点，以及及时准确的对法兰连接螺栓发生严重松动或者断裂进行预警的效果。
实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：
一种法兰螺栓松动监测装置，包括直线位移传感器、定滑轮以及牵引绳，直线位移传感器和定滑轮均固定于法兰上，且定滑轮位于直线位移传感器中探头的正下方，所述牵引绳的一端连接于直线位移传感器的探头的端部，牵引绳的另一端经过定滑轮导向后，将法兰连接处的所有螺栓或部分螺栓进行串联并拉紧，当螺栓发生松动或断裂时导致牵引绳的拉力产生变化从而带动直线位移传感器的探头发生位移。
所述牵引绳串联在螺栓的任何部位或者螺栓的附着物上，串联的方式为穿孔、缠绕或用外物固定。
所述直线位移传感器为电位器式位移传感器、电感式位移传感器、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、电磁式位移传感器中的一种。
所述直线位移传感器为电磁式位移传感器，其壳体内设置有PCB组件、导杆、探头和高精密磁铁，导杆和PCB组件固定于壳体内；探头的内端套在导杆上并能够沿导杆滑动，探头的外端由壳体内伸出，探头的外端与牵引绳连接，高精密磁铁固定于探头上并随探头同步移动；所述PCB组件中设置有用于捕获因高精密磁铁移动而产生的磁场变化信号的高精度电磁感应芯片，上述高精密磁铁平行于高精度电磁感应芯片安装并贴合在对应的高精度电磁感应芯片表面，PCB组件中还设置有将捕获的磁场变化信号经过数据处理为位移信号并将位移信号发送至上位机的单片机。
探头的内端为套设在导杆上的滑块，所述导杆的两端均套设有限位弹簧，限位弹簧位于滑块的左右两侧并限制滑块在自由状态下处于导杆上的中间位置。
与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案有以下优点：1、本实用新型牵引绳的另一端经过定滑轮导向后，将法兰连接处的所有螺栓或部分螺栓进行串联并拉紧，牵引绳对探头的拉力为定值，当法兰连接螺栓有一个或多个同时发生严重松动或者断裂时，松动螺栓对于牵引绳的拉力会发生急剧变化，进而牵引绳对探头的拉力会发生变化，表现为探头的相对位移发生较大的变化。此时后台监测系统会监测到具体发生螺栓松动或者螺栓断裂的风机位置以及具体到风机的法兰面，以便人员及时、准确的赶往对应法兰面，目视查找问题螺栓进行修护。2、本实用新型中的直线位移传感器采用电磁式位移传感器，其内部设计有高精度电磁感应芯片和高精密磁铁，高精密磁铁平行于高精度电磁感应芯片安装，并贴合在芯片表面，高精密磁铁周围的磁场强度是稳定不变的，当螺栓发生松动或断裂时，高精密磁铁相对高精度电磁感应芯片同步移动，高精密电磁感应芯片周围的磁场就会发生线性变化，从而输出对应磁场强度变化的电信号到单片机内，经过单片机运算将电信号转换为位移信号，并输出对应的位移信号到上位机，来实现位移的测量，精度可达0.5μm，可保持微米级精度持续监测产品的高精度相对位移。
附图说明
图1为本实用新型提供的法兰螺栓松动监测装置的安装示意图；
图2为本实用新型提供的法兰螺栓松动监测装置中牵引绳的示意图；
图3为本实用新型提供的直线位移传感器的外部结构示意图；
图4为本实用新型提供的直线位移传感器的内部结构示意图；
图中：1-壳体，2-PCB组件，3-探头，4-高精密磁铁，5-限位弹簧，6-导杆，7-后盖板，11-橡胶护套，12-密封橡胶，13-底板，14-上法兰，15-下法兰，16-定滑轮，17-牵引绳，18-螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细具体的说明，但是本实用新型的保护范围并不局限于以下实施例。
本实施例中提供的法兰螺栓松动监测装置，包括直线位移传感器、定滑轮16以及牵引绳17，直线位移传感器和定滑轮均固定于法兰上，具体的，直线位移传感器安装在上法兰14上，定滑轮安装在下法兰15上，且定滑轮位于直线位移传感器中探头的正下方，如图1所示。所述牵引绳的一端连接于直线位移传感器的探头的端部，牵引绳的另一端经过定滑轮导向后，将法兰连接处的所有螺栓18进行串联并拉紧，在本实施例中牵引绳在螺栓的尾部穿孔串联。当螺栓发生松动或断裂时导致牵引绳的拉力产生变化从而带动直线位移传感器的探头发生位移。牵引绳的结构如图2所示，牵引绳的另一端经过定滑轮导向后，将法兰连接处的所有螺栓进行串联并预紧，牵引绳对探头的拉力为定值，当法兰连接螺栓有一个或多个同时发生严重松动或者断裂时，松动螺栓对于牵引绳的拉力会发生急剧变化，进而牵引绳对探头的拉力会发生变化，表现为探头的相对位移发生较大的变化。此时后台监测系统会监测到具体发生螺栓松动或者螺栓断裂的风机位置以及具体到风机的法兰面，以便人员及时、准确的赶往对应法兰面，目视查找问题螺栓进行修护。
本实施例中所述直线位移传感器为电磁式位移传感器，其结构如图3和图4所示，所述壳体1内设置有PCB组件2、导杆6、探头3和高精密磁铁4，导杆和PCB组件固定于壳体内；探头的内端套在导杆上并能够沿导杆滑动，探头的外端由壳体内伸出，探头的外端设置有牵引绳，高精密磁铁固定于探头上并随探头同步移动；探头的内端为套设在导杆上的滑块，所述导杆的两端均套设有限位弹簧5，限位弹簧位于滑块的左右两侧并限制滑块在自由状态下处于导杆上的中间位置。
所述PCB组件中设置有用于捕获因高精密磁铁移动而产生的磁场变化信号的高精度电磁感应芯片，上述高精密磁铁平行于高精度电磁感应芯片安装并贴合在对应的高精度电磁感应芯片表面，PCB组件中还设置有将捕获的磁场变化信号经过数据处理为位移信号并将位移信号发送至上位机的单片机。高精密磁铁周围的磁场强度是稳定不变的，当螺栓发生松动或断裂时，高精密磁铁相对高精度电磁感应芯片同步移动，高精密电磁感应芯片周围的磁场就会发生线性变化，从而输出对应磁场强度变化的电信号到单片机内，经过单片机运算将电信号转换为位移信号，并输出对应的位移信号到上位机，来实现位移的测量，精度可达0.5μm，可保持微米级精度持续监测产品的高精度相对位移。
所述壳体1为分体式结构，包括主体部分和底板13以及后盖板7。本实施例中在主体部分与底板13之间设置有密封橡胶12，在探头与主体部分的活动连接位置处均设置有橡胶护套11，使产品整体设计满足IP67的防护需求，更能适应各种使用环境。
Claims (5)
1.一种法兰螺栓松动监测装置，其特征在于：包括直线位移传感器、定滑轮以及牵引绳，直线位移传感器和定滑轮均固定于法兰上，且定滑轮位于直线位移传感器中探头的正下方，所述牵引绳的一端连接于直线位移传感器的探头的端部，牵引绳的另一端经过定滑轮导向后，将法兰连接处的所有螺栓或部分螺栓进行串联并拉紧，当螺栓发生松动或断裂时导致牵引绳的拉力产生变化从而带动直线位移传感器的探头发生位移。
2.根据权利要求1所述的法兰螺栓松动监测装置，其特征在于：所述牵引绳串联在螺栓的任何部位或者螺栓的附着物上，串联的方式为穿孔、缠绕或用外物固定。
3.根据权利要求1所述的法兰螺栓松动监测装置，其特征在于：所述直线位移传感器为电位器式位移传感器、电感式位移传感器、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、电磁式位移传感器中的一种。
4.根据权利要求3所述的法兰螺栓松动监测装置，其特征在于：所述直线位移传感器为电磁式位移传感器，其壳体内设置有PCB组件、导杆、探头和高精密磁铁，导杆和PCB组件固定于壳体内；探头的内端套在导杆上并能够沿导杆滑动，探头的外端由壳体内伸出，探头的外端与牵引绳连接，高精密磁铁固定于探头上并随探头同步移动；所述PCB组件中设置有用于捕获因高精密磁铁移动而产生的磁场变化信号的高精度电磁感应芯片，上述高精密磁铁平行于高精度电磁感应芯片安装并贴合在对应的高精度电磁感应芯片表面，PCB组件中还设置有将捕获的磁场变化信号经过数据处理为位移信号并将位移信号发送至上位机的单片机。
5.根据权利要求4所述的法兰螺栓松动监测装置，其特征在于：探头的内端为套设在导杆上的滑块，所述导杆的两端均套设有限位弹簧，限位弹簧位于滑块的左右两侧并限制滑块在自由状态下处于导杆上的中间位置。
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