基于声发射的螺栓断裂信号检测方法与流程

本发明涉及一种螺栓断裂信号检测方法，特别是涉及一种基于声发射的风电机组内部螺栓断裂信号检测方法。

背景技术：

近年来，风电机组的装机数量越来越多，随之而暴露的风电机组的问题也越来越多。风电机组属于大型机械设备，对于机械设备来说，螺栓起着至关重要的作用。利用声发射监测装置，对风电机组轮毂、叶片和塔筒螺栓进行监测，可以有效减少风电机组停机次数、及时发现螺栓断裂故障，从而提高了风电机组的生产效率和安全可靠性。然而现有的风电机组的声发射检测装置，由于声发射传感器处于温湿度跨度大、震动强等恶劣工作环境，导致传感器无法准确感知螺栓断裂的声发射信号，及易造成误报警和报警失灵。误报警将给维修人员带来额外的工作量，而报警失灵将有可能产生桨叶掉落、塔筒折断等重大事故。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种步骤简洁、可靠性高、功能丰富、监测结果准确的基于声发射的螺栓断裂信号检测方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法，包括以下步骤：

(1)开始，系统初始化；

(2)监视各路传感器信号是否产生螺栓断裂报警？若有，转步骤(3)；

(3)判断该路传感器信号的同组信号报警寄存器中，报警记录是否为零？若是，转步骤(4)；若否，转步骤(6)；

(4)判断报警信号对应的报警寄存器报警记录是否超阈值？若是，转步骤(5)；若否，转步骤(7)；

(5)输出传感器故障报警信号；

(6)输出螺栓断裂报警信号；

(7)报警信号对应的报警寄存器报警记录值加1，转步骤(2)。

进一步，步骤(4)中所述阈值为3～10。

本发明提供的基于声发射的螺栓断裂信号检测方法，通过在每个检测点设置2个声发射传感器的冗余设计，对两个声发射传感器产生的结果进行联合判证，不仅可以有效减少漏报警、误报警的发生概率，还可以及时发现传感器故障并进行报警，使得检测功能更加丰富、检测结果更加准确。

附图说明

图1是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法所采用的检测装置整体结构示意图；

图2是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法所采用的检测装置主机整体结构示意图；

图3是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法所采用的检测装置前置信号放大器整体结构示意图；

图4是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法所采用的检测装置声发射传感器整体结构示意图；

图5是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法所采用声发射传感器部署位置示意图；

图6是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法的螺栓断裂信号检测流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至6，进一步说明本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法的具体实施方式。本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法不限于以下实施例的描述。

如图1所示，是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法所采用的检测装置整体结构示意，包括主机1、前置信号放大器2和声发射传感器3，所述主机1与前置信号放大器2之间、前置信号放大器2与声发射传感器3之间通过电缆4连接。

如图2所示，是本发明采用的检测装置主机整体结构示意图，所述主机1由第一壳体12、位于第一壳体12前方的操作面板11，以及位于第一壳体12内部并与操作面板11电连接的第一电路结构组成；所述操作面板11上设有用于信号输入的第一端口111、用于显示图像的显示器112、用于输入操作指令的按键113，以及用于指示工作状态的电源指示灯114、故障指示灯115和告警指示灯116。所述操作面板11上设置有16个第一端口111。所述操作面板11上设置有6个按键113，分别用于输入“上”、“下”、“左”、“右”、“确定”和“退出”指令。所述主机1具有16通道声发射信号检测能力，具有声发射信号数据采集、记录分析、逻辑判定、显示报警等功能。

如图3所示，是本发明采用的检测装置前置信号放大器2整体结构示意图，所述前置信号放大器2包括底座22和位于底座22上方的第二壳体21，所述壳体21内部的设有第二电路结构，壳体21的一个侧面23上设有用于信号输入的第二端口24、用于信号输出的第三端口25，以及用于电源输入的电源接口27和电源开关28；所述底座22上还设有用于安装固定的通孔28。所述侧面23上设有4个第二端口24和4个第三端口25。所述前置信号放大器2具有4通道声发射信号放大功能，主要作用是将声发射传感器3采集到的微弱声发射信号进行放大，并远距离传输至主机1的第一端口111。

如图4所示，是本发明采用的检测装置声发射传感器整体结构示意图，所述声发射传感器3包括圆筒状的外壳31，所述外壳31的顶部设有盖子32，侧面设有用于输出所感知信号第四端口34，底部外侧设有磁环33，内部设有压电陶瓷片；所述所述磁环33的底面、压电陶瓷片的底面和外壳31的底面平齐。

如图5所示，是本发明采用的检测装置声发射传感器3部署位置示意图，共设有16个前置信号放大器2，每两个前置信号放大器2为一组，其中风电机组轮毂法兰上安装一组、风电机组3个叶片的根部各安装一组、风电机组4节塔筒的底部固定连接处各安装一组。

同时，在风电机组轮毂内部安装两个前置信号放大器2，用于对安装在风电机组轮毂法兰叶片的根部的8个声发射传感器3采集的信号进行放大，并通过导线传输至主机1；在风电机组塔筒内安装两个前置信号放大器2，用于对安装在风电机组4节塔筒内的8个声发射传感器3采集的信号进行放大，并通过导线传输至主机1。第一端口111与第三端口25、第二端口24与第四端口34之间，优选采用同轴电缆作为电缆4进行连接。

本发明采用的检测装置，具有16路声发射信号在线监测的功能，仅需要一台主机1便可以完成一套风电机组8个重要部位螺栓的断裂监测，可在不对风电机组进行改造的前提下进行安装部署，装置结构简单，自动化程度高。

如图6所示，是本发明一种基于声发射的螺栓断裂信号检测方法的螺栓断裂信号检测流程示意图，包括以下步骤：

(1)启动并系统初始化；

(2)监视各路传感器信号是否产生螺栓断裂报警？若有，转步骤(3)；

(3)判断该路传感器信号的同组信号报警寄存器中，报警记录是否为零？若是，转步骤(4)；若否，转步骤(6)；

(4)判断报警信号对应的报警寄存器报警记录是否超阈值？若是，转步骤(5)；若否，转步骤(7)；所述阈值的优选值为3～10；

(5)输出传感器故障报警信号；

(6)输出螺栓断裂报警信号；

(7)报警信号对应的报警寄存器报警记录值加1，转步骤(2)。

本发明提供的基于声发射的螺栓断裂信号检测方法，通过在每个检测点设置2个声发射传感器的冗余设计，对两个声发射传感器产生的结果进行联合判证，不仅可以有效减少漏报警、误报警的发生概率，还可以及时发现传感器故障并进行报警，使得检测功能更加丰富、检测结果更加准确。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。