[发明专利]一种针对紧固螺栓的风机塔筒在线监测系统和监测方法

说明书

本发明公开了一种针对紧固螺栓的风机塔筒在线监测系统和监测方法，包括塔筒螺栓监测传感器、传感器数据传输单元和数据中端，所述塔筒螺栓监测传感器设置在风机塔筒筒节间螺栓连接处，所述传感器数据传输单元包括信号接收电路、信号处理放大电路、无线单元、电池和主控芯片，所述信号接收电路与传感器输出端连接，所述信号接收电路输出通过信号处理放大电路传输给主控芯片；所述主控芯片与数据中端无线通信连接，所述数据中端与服务器通信连接。在线监测系统通过收集各个螺栓的应力数据，然后结合历史数据以及相关算法，预警螺栓的健康状况，描绘出塔筒的晃动轨迹，便于维护人员更好的掌握风机塔筒的情况。

技术领域

本发明涉及风机塔筒监控领域，尤其涉及一种针对紧固螺栓的风机塔筒在线监测系统和监测方法。

背景技术

随着风力发电的大力推广，风力发电设备的应用规模日益增大，风机功率越来越大，风机也是越树越高，几十米、甚至上百米。那么，风机塔筒的牢靠性显得尤为重要。近些年也出了不少风机折断的案例。风力发电设备主要包括叶片、轮毂、发电机、塔筒、基础结构等。其中叶片和轮毂形成风轮,风轮受风力作用而旋转,带动发电机机头转动从而产生电能。塔筒用于将风轮和发电机架设在风能资源较为丰富的空旷地带。基础结构通常是由钢筋混凝土形成的结构，用于连接地面和塔筒底部,以便于将塔筒牢牢竖立、固定在地面上。

运行时,由于阵风变化、风机负荷变化、机组频繁并网脱网、机组紧急停机、循环负载积累等原因，会导致风力发电设备的塔筒产生严重的晃动现象,由于基础法兰筒与塔筒通过高强度螺栓连接,因此基础法兰简也会随着塔简的晃动而晃动,导致基础法兰简对周围用于固定的混凝土结构产生相应的挤压、磨损。随着风力发电设备的运行时间不断增加,挤压、磨损现象会越来越严重,从而导致基础法兰筒会与周围用于固定的混凝土结构之间产生一定的缝隙。当雨季来临时,雨水会流入缝隙内，与磨损的混凝土形成了具有研磨作用的水泥浆液。随着塔筒不断晃动，塔筒之间的紧固螺栓松动或者断裂,失去原有的固定性能,这时风力发电设备便会存在倾斜倒塔的危险。

对于风机塔筒紧固螺栓的监控，传统的做法是采用人工巡检，定期复检，以及备用螺栓，即同一个位置，直接使用两颗螺栓，以降低事故风险。对于人工定期巡检，大多是依据巡检工人的经验，并且，定期巡检的时间间隔也是一大困难，设的太密，人力成本翻倍，因为每一台风机都需要工人攀爬上去；设的太稀，又不能及时发现问题。而备份螺栓是风机塔筒必备的方案，同样面临着，一旦一颗螺栓断裂或者松动后，另一颗螺栓受力陡增，跟着断裂的风险大增。

发明内容

本发明是为了克服现有监测方法难以准确反映出风机塔筒紧固螺栓承受的的挤压力拉力状况，从而难以对风机塔筒紧固螺栓固定性能进行监测，以及监测无数量较大的问题，提供一种针对紧固螺栓应力监测掌握风机塔筒情况的风机塔筒在线监测系统和监测方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种针对紧固螺栓的风机塔筒在线监测系统，其特征是，包括塔筒螺栓监测传感器、传感器数据传输单元和数据中端，所述塔筒螺栓监测传感器设置在风机塔筒筒节间螺栓连接处，所述传感器数据传输单元包括信号接收电路、信号处理放大电路、无线单元、电池和主控芯片，所述信号接收电路与传感器输出端连接，所述信号接收电路输出通过信号处理放大电路传输给主控芯片；所述无线单元一端与主控芯片相连，另一端与无线天线相连，无线单元使主控芯片具有无线通信能力，所述电池为传感器及传感器数据传输单元供电，所述主控芯片与数据中端无线通信连接，所述数据中端与服务器通信连接。塔筒螺栓为一个主螺栓一个备用螺栓形成一组螺栓对，螺栓对等弧设置塔筒螺栓监测传感器收集被测螺栓的受力数据，然后通过传感器数据传输单元将塔筒螺栓监测传感器检测数据经过电路调理、滤波、放大、以及AD采样，转成数字量。然后MCU根据用户设定的参数、协议，通过无线方式，定时将数据发送到数据中端，数据中端采用网线或者光纤将数据上传至服务器，上传至服务器的数据可调并通过诊断分析算法进行处理诊断，判断紧固螺栓的健康状况。