[发明专利]超声波风机法兰螺栓轴力监测系统

说明书

本发明属于风电机组安全监测技术领域，涉及一种安装便捷式的超声波风机法兰螺栓轴力监测系统。本系统主要包括探头组、系统控制机箱、计算机信息处理软件系统。本系统所用超声探头通过螺栓紧固的方式紧固于探头连接件上，探头连接件通过螺母紧固于风机法兰螺栓上。本系统控制机箱包括多通道超声波发射电路、多通道超声波接收和放大滤波电路、信号传输电路、网线接口、电源接口等；本系统中计算机信息处理软件系统包括各通道采集模块的开关控制模块、接收及显示模块、轴力计算模块、法兰面各监测螺栓分布模块、报警模块等。本发明结构简单、拆装方便，可实现对整个法兰中各螺栓轴力的实时监测。

技术领域

本发明属于风电机组安全监测技术领域，设计一种基于声弹性原理的安装便捷式超声波风机法兰螺栓轴力监测系统。

背景技术

风力发电是较为成熟的可再生能源技术，越来越受到世界各国的重视。风力发电机的塔筒，叶片，轮毂，机舱等的连接均采用螺栓作为紧固件。因此，螺栓的松动与否将会对整个风机系统的稳定性有很大的影响，严重者可能会导致整个风机的损坏。螺栓的轴力能直接反应螺栓的受力状态，尤其能直接反应螺栓是否松动或断裂。因此，对其风机法兰螺栓轴力的故障诊断及在线监测十分有必要。

基于声弹性原理的超声波测量技术，在螺栓的轴力测量中已有较为广泛应用，无论实验还是实际应用均已较为成熟。因此该方案在风机法兰连接螺栓轴力测量中可以发挥较大的应用价值。

风机螺栓轴力在线监测系统，是集计算机与控制、信号处理与分析、物联网、大数据等先进技术于一体的智能化监测系统。它可以将实时采集的风机螺栓的传感信号传输到远程数据分析中心，对传感信号进行分析，判断风机螺栓实时的受力情况，再依据受力情况进行安全故障的判断。另外，也可以根据螺栓实时受力分析的数据分析，进一步判断风机的叶片载荷以及螺栓的疲劳等。可以全生命周期对螺栓进行监测，对螺栓的受力机理及破坏机理会有更深层次的认识。

在现有风机螺栓超声监测系统中，主要存在以下问题：涂抹液体耦合剂；探头与所测螺栓的连接不方便。以上问题给螺栓超声监测系统的安装及使用带来了极大的不便，本发明提供了一种机械连接的方法，将探头与所测螺栓用机械连接的方式连接起来，安装及拆卸均较为方便。另外，此连接方法将薄橡胶垫夹紧在探头与所测螺栓间作为固体耦合剂，从而省去了要经常涂抹液体耦合剂这一繁琐的工作。综上所述，本发明提供的方法能很好解决以上主要问题。

发明内容

本发明提供了一种基于声弹性原理的安装便捷式超声波风机法兰螺栓轴力监测系统。此系统主要用来解决一般监测系统无法实时监测螺栓轴力、无法方便安装超声探头以及超声探头与螺栓接触面间液体耦合剂的使用不便、发射与接收及滤波电路设计、多通道信号传输与处理、计算机处理软件系统等问题。

本发明采用的技术方案是：

基于声弹性原理的安装便捷式超声波风机法兰螺栓轴力监测系统，该系统主要包括探头组、系统控制机箱、计算机信息处理软件系统。

所述(探头组)所用超声探头外壳为带外螺纹的外壳，外壳的外螺纹有两个薄螺母紧固于探头连接件上；

所述超声探头连接件为一金属薄片折弯成型或塑料模具成型的中心带孔连接件，连接件端头两端均开有直孔，用以螺栓紧固；连接件与所测螺栓之螺丝匹配螺母用螺栓紧固连接；

所述匹配螺母边缘开螺纹孔匹配连接件两端所开直孔；连接件端头开直孔螺栓连接在匹配螺母螺纹孔中；

所述超声探头穿过连接件中心孔，通过探头上两个薄螺母夹紧连接件紧固；

所述连接件通过螺栓与匹配螺母通过螺纹孔用螺栓紧固；

所述超声探头与所测螺栓头接触面间采用橡胶垫作为固体耦合剂；

所述匹配螺母与所测螺栓螺丝匹配，螺旋紧固；