在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测装置及其方法与流程

本发明涉及检测设备领域，尤其涉及在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测装置及其方法。

背景技术：

风力发电机在工作过程中，由于发电机本身的振动及在风力下整个风力发电设备的振动导致有螺栓螺母松动，且风力发电机组安装分布分散，且在顶部的部分难以通过人工进行检测，如果螺栓螺母松动不能及时发现，将造成事故。目前是根据经验，定时对整个机组进行手工锁紧。而不同的工况对螺栓螺母松动的时间不同，采样定时紧固，这样不管螺栓螺母是否有松动，都要紧固，费时费力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测装置及其方法。

本发明采用的技术方案是：

在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测装置，其包括由z字型金属架和驱动板，驱动板上设有单片机和压电驱动器，z字型金属架由三片金属片组成，z字型金属架的底边金属片下方设有底座螺母，底座螺母安装于待测螺栓的后端，z字型金属架的底边金属片上设有第一压电陶瓷，底边金属片和第一压电陶瓷构成振动采集组件，第一压电陶瓷与单片机连接，z字型金属架的中部金属片以一定压力紧贴待测螺母后端设置，z字型金属架的上边金属片上设有第二压电陶瓷，第二压电陶瓷连接压电驱动器，上边金属片、第二压电陶瓷和压电驱动器构成激振器组件，单片机用于检测装置的震动驱动、振动数据采集以及发送松动警示。

进一步地，所述驱动板安装固定于发电机上并等待检测螺栓螺母松紧的。

进一步地，第一压电陶瓷依次通过电压放大电路和a/d转换器后连接单片机。

进一步地，单片机连接有电源件，电源件为设置在外侧的太阳能电池。

进一步地，单片机通过有线或无线的方式与远端的警示设备连接。

在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测方法，其包括以下步骤：

步骤1，将z字型金属架首次安装在未松动的螺栓螺母上时，驱动板驱动检测装置并立即采集振动数据，将采集到振动数据保存作为标准数据；振动数据包括振动频率及振幅；

步骤2，每隔一个间隔时间后，驱动板驱动检测装置再次振动并再采集一次振动数据，由于中部金属片与被检测螺母以一定的角度和压力靠在一起，如果螺母松动后会导致螺母与金属片的接触位置及压力改变。

步骤3，将再采集的振动数据与标准数据作比较；

当再采集的振动数据的振幅或频率数据超过标准数据的1/3时，单片机发出警示提醒维护人员紧固；

否则执行步骤2。

进一步地，步骤1中z字型金属架安装在待测螺栓螺母的后端，并用扭力扳手施加力矩并拧紧；

进一步地，步骤1中施加力矩的大小为k*w*h/l，其中w为中部金属片的宽度，h为中部金属片的厚度，l为中部金属片的长度，k为拧紧系数，k的取值范围5~10，具体地k取值为10。

进一步地，步骤1或步骤2中振动数据采集的步骤为：

步骤s1，压电驱动器以大于20khz的固定频率正弦波驱动第二压电陶瓷，使得激振器组件持续振动30秒，带动振动采集组件振动；

步骤s2，振动采集组件的第一压电陶瓷作为传感器将振动转换为电压输出，并通过带电压放大电路和a/d转换器输出至单片机，再由单片机采集振动幅度和振动频率；

步骤s3，单片机保持采集到的振动幅度和振动频率数据。

进一步地，步骤s1中固定频率为40khz。

进一步地，步骤2中的间隔时间为6小时。

本发明采用以上技术方案，将z字型金属架安装于待测螺栓螺母上，在需要检测时通过压电驱动器驱动第二压电陶瓷带动z字型金属架振动，再由底边金属片和第一压电陶瓷构成振动采集组件采集振动数据。由于中部金属片与被检测螺母以一定的角度和压力靠在一起，如果螺母松动后会导致螺母与金属片的接触位置及压力改变，从而导致松动时的振动数据与拧紧时的振动数据不同。通过将在线检测采集的振动数据与拧紧时的标准数据作比较，进而判断螺栓螺母是否松动，并在发现松动时向维护人员发出警示。本发明可在螺栓螺母松动时自动报警，避免了对没有松动的机组无效紧固。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测装置的结构示意图；

图2为本发明在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测装置的安装示意图。

具体实施方式

如图1或2所示，本发明公开了在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测装置，其包括由z字型金属架1和驱动板2，驱动板2上设有单片机和压电驱动器，z字型金属架1由三片金属片组成，z字型金属架1的底边金属片3下方设有底座螺母4，底座螺母4安装于待测螺栓5的后端，z字型金属架1的底边金属片3上设有第一压电陶瓷6，底边金属片3和第一压电陶瓷6构成振动采集组件，第一压电陶瓷6与单片机连接，z字型金属架1的中部金属片7以一定压力紧贴待测螺母8后端设置，z字型金属架1的上边金属片9上设有第二压电陶瓷10，第二压电陶瓷10连接压电驱动器，上边金属片9、第二压电陶瓷10和压电驱动器构成激振器组件。

具体地，底座螺母4安装在需要检测螺母8的后端，底边金属片3的长为8mm、宽为5mm、厚为2mm，第一压电陶瓷6长4mm、宽5mm、厚1mm。中部金属片7长15mm、宽5mm、厚2mm。在底座螺母4安装到位后，中部金属片7与被检测的螺母8后端以一定的角度和压力靠在一起。上边金属片9长10mm、宽5mm、厚2mm。第二压电陶瓷10长5mm、宽4mm、厚1mm。第一压电陶瓷6通过信号线11与单片机连接，第二压电陶瓷10通过信号线11连接压电驱动器。

进一步地，驱动板2安装固定于电机设备上。

进一步地，第一压电陶瓷6依次通过电压放大电路和a/d转换器后连接单片机。

进一步地，单片机连接有电源件，电源件为设置在外侧的太阳能电池。

进一步地，单片机通过有线或无线的方式与远端的警示设备连接。

在线检测发电机螺栓螺母松紧度的检测方法，其包括以下步骤：

步骤1，将z字型金属架1首次安装在未松动的螺栓螺母上时，驱动板2驱动检测装置并立即采集振动数据，将采集到振动数据保存作为标准数据；振动数据包括振动频率及振幅；

具体地，步骤1中z字型金属架1安装在待测螺栓5螺母的后端，并用扭力扳手施加力矩并拧紧；施加力矩的大小为k*w*h/l，其中w为中部金属片7的宽度，h为中部金属片7的厚度，l为中部金属片7的长度，k为拧紧系数，k的取值范围5~10，具体地k取值为10。

步骤2，每隔一个间隔时间后，具体的间隔时间为6小时；驱动板2驱动检测装置再次振动并再采集一次振动数据，由于中部金属片7与被检测螺母以一定的角度和压力靠在一起，如果螺母松动后会导致螺母与金属片的接触位置及压力改变。

步骤3，将再采集的振动数据与标准数据作比较；

当再采集的振动数据的振幅或频率数据超过标准数据的1/3时，单片机发出警示提醒维护人员紧固；

否则执行步骤2。

进一步地，步骤1或步骤2中振动数据采集的步骤为：

步骤s1，压电驱动器以大于20khz的固定频率正弦波驱动第二压电陶瓷10，使得激振器组件持续振动30秒，带动振动采集组件振动。

具体地，步骤s1中固定频率为40khz。

步骤s2，振动采集组件的第一压电陶瓷6作为传感器将振动转换为电压输出，并通过带电压放大电路和a/d转换器输出至单片机，再由单片机采集振动幅度和振动频率。

具体地，在激振器组件振动时，振动采集组件也同时工作，当振动通过中部金属板传递倒下部金属板时，下部金属板也振动，这时在其上的压电陶瓷作为传感器，将振动转换为电压输出，通过带电压放大和a/d转换的单片机采集振动幅度和频率。

步骤s3，单片机保持采集到的振动幅度和振动频率数据。

本发明采用以上技术方案，将z字型金属架1安装于待测螺栓5螺母上，在需要检测时通过压电驱动器驱动第二压电陶瓷10带动z字型金属架1振动，再由底边金属片3和第一压电陶瓷6构成振动采集组件采集振动数据。由于中部金属片7与被检测螺母以一定的角度和压力靠在一起，如果螺母松动后会导致螺母与金属片的接触位置及压力改变，从而导致松动时的振动数据与拧紧时的振动数据不同。通过将在线检测采集的振动数据与拧紧时的标准数据作比较，进而判断螺栓螺母是否松动，并在发现松动时向维护人员发出警示。本发明可在螺栓螺母松动时自动报警，避免了对没有松动的机组无效紧固。