CN213540630U - 电阻式螺栓断裂监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于螺栓断裂监测技术领域，具体涉及风力发电机组的叶根或塔架螺栓断裂监测系统。本实用新型提供电阻式螺栓断裂监测系统，包括电阻感应模块，信号处理模块。由电阻感应模块监测螺栓状态，感应螺栓是否断裂，传递状态信号给信号处理模块判断分析，由判断单元分析数据结果，由信号处理模块自身通讯单元通过无线收发装置，将信号传递给主控模块并实现报警。通过该监测系统能够精准判断螺栓状态，能有效抵挡螺栓断裂情况下的螺栓掉落，避免断裂螺栓在轮毂内随风轮旋转翻滚，砸伤设备及机组人员避免安全事故的发生，从而保障塔机设备和机组人员的安全，减少风电场的经济损失。

Description

电阻式螺栓断裂监测系统

技术领域

本实用新型属于螺栓断裂监测技术领域，具体涉及电阻式螺栓断裂监测系统。

背景技术

当前，风力发电领域，螺栓连接紧固普遍存在的问题，是众多因素导致的螺栓失效、松动、断裂、脱落等情况，对风机结构、机组设备、运维成本造成不小的影响，给风电场人员生命财产带来很大的危害。目前市场上现有的螺栓断裂监测装置仍然存在缺陷，且安装繁琐，不利于机组人员定检和维护更换：

1、采用在螺栓表面粘接铜箔胶带，通过铜箔胶带断裂的方式，使得电流回路断开，产生一个电信号来检测螺栓断裂，此方法需在每一个待检测的螺栓上粘接铜箔，安装繁琐且粘接处存在老化问题，不利于机组日常运行或人员维护过程中易损坏铜箔从而导致误报警。

2、采用架设电源供电，敷设电流导线，形成闭合回路检测电流通断的方法来监测螺栓断裂的方案，此方案的电源架设和导线的敷设具有一定危险性，电线老化问题产生的短路现象不容忽视，且在每一颗待检测的螺栓上均要固定紧固件，安装不便，不利于后期机组人员对螺栓的日常巡检及更换。

3、通过螺帽、待监测螺栓、探测部件、连接头和变桨控制柜形成一个完整的电回路，主控监测完整的电回路的电信号的一种螺栓断裂监测装置，此装置的缺点在于，探测部件连接处为磁性体，并要求磁性连接的磁力小于或者等于待监测螺栓的重力，在风机轮毂旋转振动高温环境中，不能够保证其自身要求的可靠性，且测点装置结构复杂并带有弹簧等不具有高耐疲劳部件，磁性部件在工业环境下易出现退磁和吸附金属颗粒。

4、采用接近开关传感器的螺栓断裂监测的装置，需通过螺钉安装在风机的轮毂腹板上，且只能监测叶片变桨时经过的螺栓螺母，此装置的缺点在于破坏了轮毂腹板的原有结构强度，监测范围受变桨角度限制，变桨角度范围以外的每颗螺栓都需要一套传感器组件，安装复杂且不利于风机这种大型承重载体，不能有效防止断裂螺栓的坠落掉出损伤机组的其它设备。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了电阻式螺栓断裂监测系统，在风力发电领域，可以准确感知风机叶根或者塔架螺栓的断裂掉落，目的是为了解决目前市场上现有的螺栓断裂监测装置仍然存在缺陷，且安装繁琐，不利于机组人员定检和维护更换的技术问题。

本实用新型提供的电阻式螺栓断裂监测系统，具体技术方案如下：

电阻式螺栓断裂监测系统，包括电阻感应模块、信号处理模块和主控模块，所述信号处理模块分别电连接所述电阻感应模块和主控模块，所述电阻感应模块包括绝缘橡胶管和断线自减装置，所述绝缘橡胶管穿设多个连接件，所述连接件与螺栓连接，所述绝缘橡胶管为中空设置，且所述绝缘橡胶管的内壁上下关于轴线对称敷设有上感应层和下感应层，所述上感应层中沿所述绝缘橡胶管轴向穿设有A导线，所述下感应层中沿所述绝缘橡胶管轴向穿设有B导线，所述A导线的一端、所述B导线的一端均与所述断线自检装置电连接，所述A导线的另一端、所述B导线的一端均与所述信号处理模块连接。所述电阻式感应模块在线路中断、正常、螺栓断裂下感应模块电阻变化导致回路电流变化，从而判断状态，可采用多个继电器组合、电流监测等多种形式判断，优选但不局限于采用继电器，电阻式感应模块将状态信号传输给信号处理模块。

在某些实施方式中，所述信号处理模块包括判断单元和通讯单元，所述判断单元与所述A导线的另一端、所述B导线的一端电连接，所述通讯单元与所述主控模块电连接。判断单元识别电阻感应模块的状态信号，输出线路中断/正常/螺栓断裂三种信号，形式可以是开关量、通讯协议等，并由通讯单元通过无线收发装置发送给主控模块。螺栓断裂后重力脱落导致绝缘橡胶管形变、弯曲、挤压使得感应层触碰都会触发判断单元的报警装置并产生螺栓断裂的信号。通讯单元用于将判断单元产生的数字信号通过无线收发装置传输到主控模块，优选无线设备，不限于WIFI、CAN总线、蓝牙等的通讯形式。

在某些实施方式中，所述通讯单元通过无线收发装置与所述主控模块电连接。

在某些实施方式中，所述信号处理模块电连接有塔机报警器。当有螺栓断裂情况，信号处理模块上的塔机报警器可以进行报警。

在某些实施方式中，所述断线自检装置为千欧欧姆电阻。所述断线自检装置作用在于线路正常且未发生螺栓断裂时产生微弱电流信号，A导线或B导线损坏断路时，判断单元将发出一个导线故障信号。

在某些实施方式中，所述连接件与所述螺栓通过螺纹配合连接。

在某些实施方式中，所述主控模块为升压站主控服务器，所述主控模块还连接有升压报警器。当有螺栓断裂情况，升压报警器可以进行报警。

在某些实施方式中，所述主控模块为上位机。信号处理模块可以将信号反馈给上位机。

本实用新型具有以下有益效果：1、解决了监测电回路信号方法的危险性，本实用新型采用电阻式的监测方法，无电路短路安全隐患；

2、解决了安装和后期机组人员对螺栓的日常巡检及更换繁琐的问题；

3、监测精准，本实用新型广泛应用于监测螺栓断裂情况，并提供多处多样的报警装置，从而准确引导机组人员及时发现；

4、能有效抵挡螺栓断裂情况下的螺栓掉落，避免断裂螺栓在轮毂内随风轮旋转翻滚，砸伤设备及机组人员避免安全事故的发生，从而保障塔机设备和机组人员的安全；

5、一圈螺栓只需配备一组监测单元，节约用工成本及经济开支，有效提高机组人员的巡检效率，避免不必要的经济开支。

附图说明

图1为本实用新型提供的电阻式螺栓断裂监测系统示意图；

图2为本实用新型叶根螺栓电阻式感应模块安装示意图；

图3为本实用新型电阻式感应模块局部位置示意图；

图4为本实用新型电阻式感应模块绝缘橡胶管剖面图；

图5为本实用新型螺栓连接件剖视图；

图6为本实用新型风力机电阻式螺栓断裂监测系统拓扑图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1-6，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型提供的电阻式螺栓断裂监测系统，具体技术方案如下：

如图1所示，信号处理模块分别电连接电阻感应模块和主控模块，电阻感应模块将感应到的信号传递给信号处理模块，信号处理模块再将信息反馈给主控模块。如图2-4所示，电阻式感应模块的绝缘橡胶管2依次穿过连接件11，连接件11与每个螺栓连接，绝缘橡胶管2依次穿过连接件11形成环形监测工装，电阻感应模块的绝缘橡胶管2内部上下敷设上感应层41和下感应层42，感应层41和下感应层42由导电材料制备。A导线51、B导线52分别穿过上感应层41和下感应层42连接断线自检装置3(千欧欧姆电阻)，A导线51、B导线52，由电阻率小的导线制备，优选银线，不限于其它铜导线。A导线51、B导线52的另一端连接信号处理模块6中的判断单元，信号处理模块6安装在叶根盖板处；信号处理模块6集成判断单元和通讯单元，能够触发塔报警器7和通过无线接收装置8反馈信号，反馈信号传递到升压站主控服务器10并触发升压站报警器9。如图5所示，连接件11内有与螺杆末端配合的公制粗牙螺纹12。正常状态下，绝缘橡胶管2内壁敷设的上感应层41和下感应层42不相互接触，因此设置在贯穿上感应层41的A导线51和贯穿下感应层42的B导线52亦不互相接触，信号处理模块6只能监测到断线自检装置3(千欧欧姆电阻)的标准电阻；当A导线51、B导线52磨损断路状态下，信号处理模块6监测不到断线自检装置3(千欧欧姆电阻)的内部电阻，发送线路故障信号并触发塔机报警器7；当叶根螺栓断裂后重力脱落导致绝缘橡胶管2形变、弯曲、挤压使得上感应层41和下感应层42触碰，使信号处理模块6中的判断单元获取螺栓断裂的信号，将信号反馈给升压站主控服务器10并触发升压警报器9。如图6所示，为风场机组监测拓扑示意，每组电阻感应模块和信号处理模块，应用于单只叶根螺栓或塔架螺栓的监测，整个风场所有监测目标都组网形成编制，使其升压站的主控模块的反馈信息方位及状态清晰明确。

上述仅本实用新型较佳可行实施例，并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的技术人员，在本实用新型的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，包括电阻感应模块、信号处理模块和主控模块，所述信号处理模块分别电连接所述电阻感应模块和主控模块，所述电阻感应模块包括绝缘橡胶管和断线自监装置，所述绝缘橡胶管穿设多个连接件，所述连接件与螺栓连接，所述绝缘橡胶管为中空设置，且所述绝缘橡胶管的内壁上下关于轴线对称敷设有上感应层和下感应层，所述上感应层中沿所述绝缘橡胶管轴向穿设有A导线，所述下感应层中沿所述绝缘橡胶管轴向穿设有B导线，所述A导线的一端、所述B导线的一端均与所述断线自检装置电连接，所述A导线的另一端、所述B导线的一端均与所述信号处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括判断单元和通讯单元，所述判断单元与所述A导线的另一端、所述B导线的一端电连接，所述通讯单元与所述主控模块电连接。

3.根据权利要求2所述的电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，所述通讯单元通过无线收发装置与所述主控模块电连接。

4.根据权利要求1所述的电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，所述信号处理模块电连接有塔机报警器。

5.根据权利要求1所述的电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，所述断线自检装置为千欧欧姆电阻。

6.根据权利要求1所述的电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，所述连接件与所述螺栓通过螺纹配合连接。

7.根据权利要求1所述的电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，所述主控模块为升压站主控服务器，所述主控模块还连接有升压报警器。

8.根据权利要求1所述的电阻式螺栓断裂监测系统，其特征在于，所述主控模块为上位机。

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