CN215865139U - 螺栓松动检测机构、风电场塔筒松动的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种螺栓松动检测机构、风电场塔筒松动的监测系统，螺栓松动检测机构用于检测紧固被连接件的紧固螺栓组，所述紧固螺栓组包括穿过被连接件的螺栓、以及螺母，所述螺栓松动检测机构包括固定在螺栓上安装块、以及安装于安装块中的线性位移传感器，所述安装块与螺母之间具有间隙，所述线性位移传感器具有检测头，且检测头与螺母的外侧端面相抵。所述监测系统包括所述螺栓松动检测机构、以及数据处理中心，在连接机构中的多个紧固螺栓组上安装有螺栓松动检测机构，所述螺栓松动检测机构中的线性位移传感器都与数据处理中心信号相连。

Description

螺栓松动检测机构、风电场塔筒松动的监测系统

技术领域

本实用新型涉及机械检测领域，具体涉及一种螺栓松动检测机构、风电场塔筒松动的监测系统。

背景技术

螺栓连接广泛应用于风电场工程领域，螺栓的可靠连接是设备正常运行及工业安全的重要保障。然而在螺栓的长期服役过程中，由于振动、冲击或温度变化等造成螺栓容易发生松动现象，从而导致风电机组产生故障甚至发生安全事故。

风电场的塔筒是有多个筒节段拼接构成，上下相连筒节段一般通过法兰盘和螺栓螺母进行固定连接，筒节段之间的连接松紧情况直接影响到塔筒结构强度，而在风电场中会常年受到风力的影响，螺栓容易发生自然松动现象，从而导致风电机组产生故障甚至发生安全事故，因此需要采用有效方式对风电场塔筒进行螺栓松动监测。

目前已有的监测手段主要是基于超声波法的应力测量理论进行评价螺栓的松动，其主要缺点在于直接测量螺栓预紧力的损失而不是直接进行松动测量，且需要对测值进行温度修正。另外，环境的温度、湿度、洁净度对超声波检测影响较大。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种螺栓松动检测机构、风电场塔筒松动的监测系统，能够方便有效地地对塔筒的筒节段之间的螺栓松紧进行检测，从而监测整个塔筒的松紧情况。

为实现上述目的，本实用新型提供一种螺栓松动检测机构，用于检测紧固被连接件的紧固螺栓组，所述紧固螺栓组包括穿过被连接件的螺栓、以及螺接在螺栓上的螺母，所述螺母内侧端面用于压紧被连接件，所述螺栓松动检测机构包括固定在螺栓上安装块、以及安装于安装块中的线性位移传感器，所述安装块与螺母之间具有间隙，所述线性位移传感器具有检测头，且检测头与螺母的外侧端面相抵。

进一步地，所述线性位移传感器具有多个应变片检测头，且应变片检测头均匀地抵靠在螺母的外侧端面不同位置处。

本实用新型还提供一种风电场塔筒松动的监测系统，用于检测塔筒的多个筒节段之间的松动情况，相邻筒节段之间连接机构包括法兰盘、以及绕法兰盘布置一圈的多个紧固螺栓组，所述紧固螺栓组包括穿过法兰盘的螺栓、以及螺接在螺栓上的螺母，所述监测系统包括上述的螺栓松动检测机构、以及数据处理中心，在连接机构中的多个紧固螺栓组上安装有螺栓松动检测机构，所述螺栓松动检测机构中的线性位移传感器都与数据处理中心信号相连。

进一步地，所述连接机构包括四个主方位紧固螺栓组，且四个主方位紧固螺栓组沿着塔筒周向呈90°间隔环形阵列布置，并且两个相对紧固螺栓组之间的连线沿着塔筒的主风向，在四个主方位紧固螺栓组上都安装有螺栓松动检测机构

进一步地，所述螺栓松动检测机构安装在多个沿着塔筒周向均匀布置的紧固螺栓组上。

进一步地，所述螺栓松动检测机构中的安装块为环形板，所述环形板套装于塔筒，且所述线性位移传感器都安装在环形板内。

进一步地，所述环形板与螺栓螺接固定。

如上所述，本实用新型涉及的螺栓松动检测机构、风电场塔筒松动的监测系统，具有以下有益效果：

螺栓松动检测机构通过设置安装块和线性位移传感器，当紧固螺栓组拧紧时，线性位移传感器的检测头与螺母的外侧端面相抵，此时可将其检测到的数据记为基准值，若紧固螺栓组发生松动，也即螺栓在螺栓上发生相对位移，会朝着位移传感器移动一段距离，并挤压位移传感器的检测头，位移传感器检测数据发生变化，通过线性位移传感器实时检测到数据，将其与基准值对比，即可确定紧固螺栓组是否发生松动，方便实时快捷，检测可靠。监测系统通过在邻筒节段之间连接机构的多个紧固螺栓组上安装螺栓松动检测机构进行检测，通过检测不同位置的紧固螺栓组的松动情况，从而监测筒节段之间的紧固情况，及时确认是否需要进行维护，确保塔筒连接的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的螺栓松动检测机构的结构示意图。

图2为塔筒的结构示意图。

图3为本实用新型的监测系统中位移传感器的布置示意图，。

元件标号说明

1 被连接件

2 紧固螺栓组

21 螺栓

22 螺母

23 垫片

3 安装块

4 位移传感器

5 塔筒

51 筒节段

6 法兰盘

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

参见图1，本实用新型提供了一种螺栓松动检测机构，用于检测紧固被连接件1的紧固螺栓组2，紧固螺栓组2包括穿过被连接件1的螺栓21、以及螺接在螺栓21上的螺母22，螺母22内侧端面用于压紧被连接件1，紧固螺栓组2通常还配有垫片23。本实用新型的螺栓松动检测机构包括固定在螺栓21上安装块3、以及安装于安装块3中的线性位移传感器4，其中安装块3优选螺接在螺栓21上，安装块3与螺母22之间具有间隙，线性位移传感器4具有检测头，且检测头与螺母22的外侧端面相抵。

在本实施例中，优选地，线性位移传感器4为应变式传感器，并具有多个应变片检测头，且应变片检测头均匀地抵靠在螺母22的外侧端面不同位置处，所检测到的位移数据取四个应变片检测头检测数据的平均值，从而能够更准确的测量位移量。

本实用新型的螺栓松动检测机构，使用时，当紧固螺栓组2拧紧时，线性位移传感器4的检测头与螺母22的外侧端面相抵，此时可将其检测到的数据记为基准值，若紧固螺栓组2发生松动，也即螺栓21在螺栓21上发生相对位移，会朝着位移传感器4移动一段距离，安装块3与螺母22之间的间隙为螺母22位移提供空间，螺母22挤压位移传感器4的检测头，位移传感器4检测数据发生变化，以此通过线性位移传感器4实时检测到数据，将其与基准值对比，即可确定紧固螺栓组2是否发生松动，方便快捷，检测可靠。

本实用新型还提供了一种风电场塔筒松动的监测系统，用于检测塔筒5的多个筒节段51之间的松动情况，塔筒5可以为海上风电场的塔筒5，也可以为陆上风电场的塔筒5，参见图2，塔筒5由多个筒节段51构成，相邻筒节段51之间连接机构包括法兰盘6、以及绕法兰盘6布置一圈的多个紧固螺栓组2，法兰盘6为被连接件1，紧固螺栓组2包括穿过法兰盘6的螺栓21、以及螺接在螺栓21上的螺母22，螺母22拧紧时通过内侧端面压紧法兰盘6，本实用新型的监测系统包括上述的螺栓松动检测机构、以及数据处理中心，在连接机构中的多个紧固螺栓组2上安装有螺栓松动检测机构，螺栓松动检测机构中的线性位移传感器4都与数据处理中心信号相连，将所检测到位移数据传输到数据处理中心进行监测和计算。对于海上风电场的塔筒5，数据处理中心设置在岸上，线性位移传感器4通过电缆与数据处理中心相连。

相邻筒节段51之间连接机构中，参见图3，多个紧固螺栓组2在法兰盘6上沿着塔筒5周向均匀布置，并且连接机构包括四个主方位紧固螺栓组2，这四个主方位紧固螺栓组2沿着塔筒5周向呈90°间隔环形阵列布置，并且两个相对紧固螺栓组2之间的连线沿着塔筒5的主风向，另外两个相对紧固螺栓组2之间的连线则垂直于主风向，在本实施例中，优选地，在这四个主方位紧固螺栓组2上都安装有螺栓松动检测机构，来检测四个主方位紧固螺栓组2的松动情况，能够更好地反应筒节段51之间的连接紧固情况。除了在四个主方位紧固螺栓组2上安装有螺栓松动检测机构外，可还在其他位置的紧固螺栓组2上安装螺栓松动检测机构，并且优选地，这些安装有螺栓松动检测机构的紧固螺栓组2是均匀分布的，也即，螺栓松动检测机构所监测的紧固螺栓21，是沿着塔筒5周向均匀分布的，从而能够更好的反应筒节段51之间的连接紧固情况。

在本实施例中，参见图3，作为优选设计，螺栓松动检测机构中的安装块3为环形板，环形板套装于塔筒5，环形板与法兰盘6同轴布置，并且环形板与螺栓21螺接固定，所有线性位移传感器4都安装在环形板上，也即用于监测一个连接机构的所有线性位移传感器4共用一个环形板，方便现场安装。

本实用新型还提供了一种风电场塔筒松动的监测方法，采用上述的监测系统进行，包括以下步骤：

S1、在塔筒5相邻筒节段51之间的连接机构上安装好监测系统，其中线性传感器数量为n个(n≥2)，分别检测n个紧固螺栓组2，优选地，n至少为4；在紧固螺栓组2拧紧状态下，收集其中的n个线性传感器的数据，并分别设定为基准值为N_0-1、N_0-2、N_0-3……N_0-n。

S2、设定位移传感器4的数据采集频率，定时收集各个位移传感器4的数据，将在时间t时采集到的n个线性传感器的数据分别记为M_t-1、M_t-2、M_t-3……M_t-n，并分别将其与基准值N_0-1、N_0-2、N_0-3……N_0-n进行对比，通过差值X_n＝M_t-n-N_0-n来判断该线性传感器所监测的紧固螺栓组2是否发生松动，当差值Xn＜0时，则说明发生松动。优选地，同时还计算出螺栓21的松动圈数Q＝X_n/P，其中P为螺栓21的螺距。

S3、根据n个线性传感器所监测的紧固螺栓组2的松动情况，判断筒节段51之间的连接松动情况，例如，当相邻筒节段51之间的连接机构中的紧固螺栓组2松动超过多少数量、或者超过多少比例时，则说明筒节段51之间已发生松动，需要进行维护了。

由上可知，本实用新型风电场塔筒松动的监测系统，能够方便有效地的对塔筒5的筒节点之间的紧固螺栓组2进行松紧检测，及时方向松动螺栓21，并根据检测情况，判断塔筒5的松动情况，及时确认是否需要进行维护，从而确保塔筒5的安全性。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种螺栓松动检测机构，用于检测紧固被连接件(1)的紧固螺栓组(2)，所述紧固螺栓组(2)包括穿过被连接件(1)的螺栓(21)、以及螺接在螺栓(21)上的螺母(22)，所述螺母(22)内侧端面用于压紧被连接件(1)，其特征在于：所述螺栓松动检测机构包括固定在螺栓(21)上安装块(3)、以及安装于安装块(3)中的线性位移传感器(4)，所述安装块(3)与螺母(22)之间具有间隙，所述线性位移传感器(4)具有检测头，且检测头与螺母(22)的外侧端面相抵。

2.根据权利要求1所述的螺栓松动检测机构，其特征在于：所述线性位移传感器(4)具有多个应变片检测头，且应变片检测头均匀地抵靠在螺母(22)的外侧端面不同位置处。

3.一种风电场塔筒松动的监测系统，用于检测塔筒(5)的多个筒节段(51)之间的松动情况，相邻筒节段(51)之间连接机构包括法兰盘(6)、以及绕法兰盘(6)布置一圈的多个紧固螺栓组(2)，所述紧固螺栓组(2)包括穿过法兰盘(6)的螺栓(21)、以及螺接在螺栓(21)上的螺母(22)，其特征在于：所述监测系统包括如权利要求1或2所述的螺栓松动检测机构、以及数据处理中心，在连接机构中的多个紧固螺栓组(2)上安装有螺栓松动检测机构，所述螺栓松动检测机构中的线性位移传感器(4)都与数据处理中心信号相连。

4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：所述连接机构包括四个主方位紧固螺栓组(2)，且四个主方位紧固螺栓组(2)沿着塔筒(5)周向呈90°间隔环形阵列布置，并且两个相对紧固螺栓组(2)之间的连线沿着塔筒(5)的主风向，在四个主方位紧固螺栓组(2)上都安装有螺栓松动检测机构。

5.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：所述螺栓松动检测机构安装在多个沿着塔筒(5)周向均匀布置的紧固螺栓组(2)上。

6.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：所述螺栓松动检测机构中的安装块(3)为环形板，所述环形板套装于塔筒(5)，且所述线性位移传感器(4)都安装在环形板内。

7.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于：所述环形板与螺栓(21)螺接固定。

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