一种风电机组螺栓松动监测装置及方法与流程

本发明涉及螺栓松动监测领域，特别是涉及一种风电机组螺栓松动监测装置及方法。

背景技术：

1、风电机组塔筒一般分为三段式结构，每节塔筒直接通过法兰螺栓连接。风力发电机组长期处于恶劣的环境中承受复杂的工况运行，且其作为一个大型装配产品，螺栓连接是各部件之间的主要连接方式。在长期的振动、弯矩等复杂载荷的作用下，各零部件间的连接紧固件会出现不同程度的损伤。螺栓联接后的预紧力值的大小和分散度直接决定着机组的载荷传递和运行安全，若螺栓预紧力未达到规定的大小，伴随风电机组交变载荷的作用，螺栓容易发生松动，增大机组运行的危险性。

2、监测螺栓状态的方式分为超声检测法和转角监测法。超声检测法通过超声波方式直接测量螺栓伸长量，通过前期标定，直接计算当前螺栓预紧力值，做螺栓松动预警；转角监测法通过高精度角度传感器测量螺母松动角度，根据转动角度和螺纹的关系，反推螺栓伸长量变化，得到当前螺栓预紧力值，转角法可感受螺栓的细微松动，在预紧力发生变化时引起的螺栓松动可实时监测。

3、但是，以上方案对测量精度要求较高，需要使用精密的测量仪器，而且法兰盘上的螺栓较多，目前的方案只能监测同一法兰盘上10％～30％的螺栓，如果监测全部的螺栓，成本较高，不适合批量推广。

技术实现思路

1、本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种能够监测法兰上所有螺栓、评估螺栓松动的程度且成本可控的风电机组螺栓松动监测装置及方法。

2、一方面，本发明提出一种风电机组螺栓松动监测装置，包括：

3、低频加速度传感器，其在每节法兰上安装六个；

4、数据采集器，其通过安装支架安装在两层法兰中间位置，用于接收低频加速度传感器信号；

5、交换机，其用于将采集器的信号接入风电场光纤环网；

6、服务器，其用于部署信号分析系统，评估法兰受到的冲击情况，间接评估所处法兰上的螺栓工作状态。

7、优选地，每节法兰具有三个绕中心轴均匀分布的监测点位，每个监测点位安装两个彼此垂直分布的低频加速度传感器。

8、优选地，每个监测点位处，两个低频加速度传感器分别朝向法兰上表面和法兰内周面。

9、优选地，法兰为铸铁材质，法兰处磁吸有强力磁铁，低频加速度传感器可拆卸安装在强力磁铁上。

10、另一方面，本发明提出一种上述风电机组螺栓松动监测装置的监测方法，该监测方法包括以下步骤：

11、s1、设定低频加速度传感器的采样频率为50hz，将每个低频加速度传感器600s的数据打包为一组数据；

12、s2、每组数据分别计算峭度值k、有效值xrms和峰值xp；

13、

14、

15、

16、其中，σ为标准偏差，n为样本容量，xi表示第i个数据，x为平均值；

17、每个监测点位的数据特征组为[峭度值，有效值，峰值]；

18、s3、根据3个月的监测点位的数据特征值组的平均值的1.2倍设定一级阈值，根据平均值的1.5倍设定二级阈值；

19、s4、报警情形分为以下四种：

20、a、单个监测点位的数据特征值组中，有两个及以上的特征值超过一级阈值的情况，判定为报警；

21、b、单个监测点位的数据特征值组中，有一个及以上的特征值超过二级阈值的情况，判定为报警；

22、c、比较同一法兰上3组监测点位的数据特征值组，同一时刻的数据特征值组中，有两个及以上的特征值差值大于3个月的监测点位的数据特征值组的平均值的0.5倍，判定为报警；

23、d、比较同一台风电机组上四个法兰上12组监测点位的数据特征值组，同一时刻的数据特征值组中，有两个及以上的特征值差值大于3个月的监测点位的数据特征值组的平均值的0.5倍，判定为报警；

24、s5、报警信号出现后，服务器上监控界面弹出报警监测点位位置，提醒运维人员对当前法兰上的螺栓进行检修。

25、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

26、本发明能够监测法兰上所有螺栓，评估螺栓松动的程度，且成本可控。低频加速度传感器作为信号采集的标准件，本监测装置针对风电机组塔筒低频振动的特性，通过加速度信号分析法兰上螺栓的工作状态。在报警信号出现后，及时提醒运维人员对当前法兰上的螺栓进行检修。

技术特征：

1.一种风电机组螺栓松动监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风电机组螺栓松动监测装置，其特征在于，每节法兰具有三个绕中心轴均匀分布的监测点位，每个监测点位安装两个彼此垂直分布的低频加速度传感器。

3.根据权利要求2所述的风电机组螺栓松动监测装置，其特征在于，每个监测点位处，两个低频加速度传感器分别朝向法兰上表面和法兰内周面。

4.根据权利要求3所述的风电机组螺栓松动监测装置，其特征在于，法兰为铸铁材质，法兰处磁吸有强力磁铁，低频加速度传感器可拆卸安装在强力磁铁上。

5.一种风电机组螺栓松动监测方法，其特征在于，通过权利要求3所述的风电机组螺栓松动监测装置实施，该监测方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及螺栓松动监测领域，具体为一种风电机组螺栓松动监测装置及方法。其包括：低频加速度传感器，其在每节法兰上安装六个；数据采集器，其通过安装支架安装在两层法兰中间位置，用于接收低频加速度传感器信号；交换机，其用于将采集器的信号接入风电场光纤环网；服务器，其用于部署信号分析系统，评估法兰受到的冲击情况，间接评估所处法兰上的螺栓工作状态。本发明能够监测法兰上所有螺栓、评估螺栓松动的程度且成本可控。技术研发人员：严则峰,吴仕明,张云峰,朱登飞受保护的技术使用者：北京英华达电力电子工程科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18