[发明专利]一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统及方法，包括成像采集单元，成像采集单元与成像分析单元对接，成像分析单元与损伤数据分析单元对接，成像采集单元用于采集叶根螺栓数据，进行螺栓成像，并将采集的螺栓成像数据发送到成像分析单元中，成像分析单元用于接收成像采集单元发送的螺纹成像数据，做出螺纹损伤情况的分析，本发明涉及风电机组监测技术领域。该基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统及方法，集成螺栓数据采集系统、螺栓损伤数据分析、螺栓故障诊断和处理的系统性体系结构，实现螺栓损伤的数据收集与分析，从而制定相关的螺栓施工工艺、运行维护操作规范，以减少运维工作量及运维次数。

技术领域

本发明涉及风电机组监测技术领域，具体为一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统及方法。

背景技术

风电发电机组中最主要的固定连接方式就是螺栓连接，成千上万螺栓的质量将直接影响风力发电机组运行的安全性及可靠性，由于风电螺栓规格种类多，数量庞大，因此，选择一种快速有效的螺栓在役质量检测方法是保障风力发电机组安全运行的重要手段。

关于针对风电机组叶根螺栓的松动、断裂问题，目前市场上没有成熟可靠、易批量化实施的解决方案，因此研究叶根螺栓松动的机理，开发低成本高可靠的叶根螺栓损伤监测系统，建立规范的叶根螺栓运维标准具有极其重要的意义，为此，特提供一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统及方法，通过螺栓成像和叶根螺栓轴力的监测，通过建立螺栓故障监测、诊断和处理的运维操作规范，以减少运维工作量及运维次数，降低运维成本，提高机组可靠性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统及方法，解决了上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于电磁超声与3D相控阵的螺栓监测系统，包括成像采集单元，所述成像采集单元与成像分析单元对接，所述成像分析单元与损伤数据分析单元对接，所述成像采集单元用于采集叶根螺栓数据，进行螺栓成像，并将采集的螺栓成像数据发送到成像分析单元中，所述成像分析单元用于接收成像采集单元发送的螺纹成像数据，做出螺纹损伤情况的分析，并将分析数据传输到损伤数据分析单元中，所述损伤数据分析单元分别与螺栓轴力监测单元、监测报警单元和故障诊断处理单元对接，所述螺栓轴力监测单元用于通过电磁超声波技术实现螺栓轴力大小监测，实现预紧力数值读取，并将轴力和预紧力数据传输到损伤数据分析单元中，所述监测报警单元用于监测两个螺栓法兰的相对位移，并采集叶片的频率变化，并基于相对位移数值进行预警，将相对位移数据发送到损伤数据分析单元中，所述损伤数据分析单元接收到成像分析单元、螺栓轴力监测单元和监测报警单元发送的数据后，进行数据集成，用于分析对应数据之间的相关性，并将数据之间的相关性发送到故障诊断处理单元中，用于搭建故障模型和诊断模型。

本发明进一步设置为：所述成像采集单元具体包括全聚焦成像检测模块和孔径成像模块；

所述全聚焦成像检测模块用于自定义目标检测区域的位置和大小，实现对于螺栓的实时全聚焦成像检测；

所述孔径成像模块采用原始全矩阵FMC的对角线数据，用于实现螺栓的合成孔SAFT成像。

本发明进一步设置为：所述成像分析单元具体包括缺陷重构模块、检测集成模块、定位定量分析模块和离线分析模块；

所述缺陷重构模块通过内置多种特殊缺陷的全聚焦重构模型，实现图像化重构螺栓内部各种异型缺陷的真实形状，用于确定螺栓的缺陷情况；

所述检测集成模块集成线阵、面阵、DLA双线阵及DMA双面阵探头，用于支持线阵、面阵、DLA双线阵及DMA双面阵探头实现材料的3D实时全聚焦成像检测；

所述定位定量分析模块用于根据缺陷重构模块实现螺栓缺陷的具体定位，并生成报表格式的检测报告；