一种磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置的制作方法

本发明涉及螺栓状态监测领域，特别涉及一种磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置。

背景技术：

螺栓是最常用的紧固件，螺栓连接的质量，对机械结构的状态、寿命有着重要影响。风力发电机属于大型结构，各级塔筒、叶片均由数目众多的高强度螺栓连接。风力发电机运行工况复杂，螺栓长期受交变载荷等复杂外力作用，容易出现松动。螺栓松动严重的时候，会导致螺栓断裂，继而引发倒塔等恶性事故。风力发电机组一般位于比较偏远的位置，传统的定期巡检无法及时发现螺栓松动问题。考虑到风力发电机组的复杂工况、以及定期巡检补力矩需要，风力发电机组螺栓松动在线监测需要满足远程监测、预警、抗电磁干扰、方便拆装等功能。

已有的一种对螺栓松动进行监测的装置，如中国发明专利cn108680191a，包括倒置的外筒、内筒，所述内筒设置在所述外筒内，所述外筒和所述内筒顶部中心均设置有旋转角度传感器，所述外筒设置在待监控螺栓连接端上，所述第一螺杆和螺帽连接端设置在所述外筒内，所述外筒底部与所述连接件上部贴合固定，所述内筒与所述螺帽上端贴合固定，所述第一螺杆顶部竖直设置有轴杆，所述轴杆上端与所述外筒固定，所述旋转角度传感器与模拟输入采集模块连接，所述模拟输入采集模块与计算机连接。该螺栓松动监测装置具有构造简单，性能稳定，可靠性强，安装便利，能实时的监测螺栓松动情况，对螺栓的松动监测达到了预期的效果。

该装置的不足之处为：该装置采用内外筒设计，使用了2个旋转角度传感器，结构较复杂，成本较高；另外该装置内筒与螺帽上端贴合固定，拆装不方便，不适合风电机组等需要定期拆装的场合。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服已有技术的不足，设计出一种磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置。该装置由上盖、适配器、角度传感器组成，结构简单，适用多种型号螺栓，其内部采用一颗带有高精度塑料电位器和强磁吸盘的角度传感器，塑料电位器可不受强磁影响，既方便拆装又不影响测量精度，可以满足风电机组螺栓状态监测的需要。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，所述磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置包括：上盖、适配器、角度传感器；

其中，所述上盖与适配器连接；

所述适配器与所述角度传感器连接；

所述角度传感器包括电位器、强磁吸盘；

所述电位器壳体与适配器连接；

所述强磁吸盘与电位器转轴固定连接。

优选地，还包括控制电路板、环形指示灯，所述控制电路板安装在所述上盖内，所述环形指示灯嵌入安装在所述上盖的环形安装槽内。

优选地，所述上盖为圆柱形壳体，上盖端面上有安装孔，实现与所述控制电路板、所述适配器的连接，上盖端面有环形安装槽，实现与环形指示灯的嵌套连接，上盖侧面有散热槽，实现电路板散热。

优选地，所述适配器为圆柱形壳体，适配器内圈与螺母外尺寸适配，实现适配器与螺母的同步转动。进一步地，所述适配器侧壁开有空槽，实现降低与螺母的接触面积，减小轴向摩擦阻力；所述适配器端面有安装孔，实现与所述角度传感器的连接。

优选地，所述角度传感器包括：塑料电位器、强磁吸盘。进一步地，所述强磁吸盘与所述塑料电位器转轴固定连接，实现所述强磁吸盘与所述塑料电位器转轴同步转动，使用时所述强磁吸盘紧密吸附在螺杆上，实现与螺杆的同步转动。

优选地，所述控制电路板安装在所述上盖内，采用单片机控制实现角度传感器电位的高精度测量、阈值判断、远程通信、本地指示灯控制。

优选地，所述环形指示灯安装在所述上盖环形安装槽内，具有3色显示功能，受所述控制电路板控制，实现不同状态的彩灯指示。

本发明的有益效果是：

(1)结构简单、成本低廉；

(2)采用塑料电位器测量螺母与螺杆的相对转角，精度高，抗电磁干扰。

(3)采用强磁吸盘，实现测量时与螺杆紧密同步，同时易于拆卸、安装。

(4)采用单片机控制，实现高精度角度测量、阈值判断、远程通信、本地指示灯报警等功能，并方便扩展和组网测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置平面结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置各部件示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置的上盖示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置的适配器示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置的角度传感器示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置安装于螺栓上的示意图。

附图编号：

1-上盖，2-适配器，3-角度传感器，4-控制电路板，5-环形指示灯，6-散热槽，7-环形指示灯安装槽，8-上盖端面，9-空槽，10-适配器端面，11-适配器内圈，12-塑料电位器，13-强磁吸盘，14-塑料电位器转轴，15-塑料电位器壳体，16-螺栓在线监测装置，17-螺母，18-螺杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置。

图1、图2是根据本发明一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置的结构示意图。

如图1所示，根据本发明一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓在线监测装置，包括：上盖1、适配器2、角度传感器3、控制电路板4、环形指示灯5共五部分。

结合图3所示，上盖1为圆柱形壳体，包含散热槽6、环形指示灯安装槽7、上盖端面8。其中，散热槽6实现电路元件的通风散热，环形指示灯安装槽7实现环形指示灯5的嵌入连接，控制电路板4安装于上盖1内连接于上盖端面8，上盖端面8有沉头孔，通过螺钉实现与适配器2的连接。

结合图4、图2、图6所示，适配器2为圆柱形壳体，包含空槽9，适配器端面10，适配器内圈11。其中，适配器内圈11为六边形，实现与六边形螺母的适配安装，适配器2侧壁开有空槽9，实现降低重量的同时，减少与螺母的摩擦阻力，适配器端面10有安装孔，实现与角度传感器3的固定连接。

在一些实施例中，适配器内圈11形状和尺寸可根据螺母形状和尺寸进行适配性设计，实现与不同规格螺母的适配安装。

结合图5所示，角度传感器3包括：塑料电位器12，强磁吸盘13。其中，强磁吸盘13与塑料电位器转轴14固定连接，塑料电位器壳体15与适配器2固定连接。

结合图6所示，根据本发明一个实施例的磁吸式风力发电机组螺栓松动在线监测装置通过强磁吸盘13连接于螺杆，适配器2通过适配器内圈11套接螺母，实现对螺杆、螺母相对转角的测量，同时易于拆装。

作为一个示例，本实施例的工作原理如下：

(1)如果将本实施例的强磁吸盘13吸附于螺杆18上，适配器2套接在螺母17上，本实施例的工作原理，如图2、图6所示，叙述如下：

当螺母17与螺杆18出现相对转动时，吸附于螺杆18上的强磁吸盘13与螺杆同步运动，带动塑料电位器转轴13与螺杆18同步转动，适配器2套接螺母17上，与螺母17同步转动，同时，塑料电位器外壳15与适配器2固定连接，实现塑料电位器外壳15与螺母17的同步转动，于是，螺母17与螺杆18的相对转角转化为塑料电位器12的电阻变化。控制电路板3提供电压，将塑料电位器12的电阻变化转为电压信号传给控制电路板上的单片机，控制电路板上的单片机处理采集的电压信号，根据内部设置的阈值，控制环形指示灯5显示不同的颜色，同时，控制电路板的串口、以太网接口可与计算机实现远程连接，传递螺栓状态信息。

当需要拆卸磁吸式风力发电机组螺栓松动在线监测装置时，可以人工拔下所述监测装置，方便快捷。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。