一种风电机组螺栓松动检测方法、系统、介质及设备与流程

本发明主要涉及风电，具体涉及一种风电机组螺栓松动检测方法、系统、介质和设备。

背景技术：

1、螺栓因具有较大的刚度、较高的疲劳强度及安装维修方便等优点,广泛应用于兆瓦级大型风电机组中。在风电机组各部件的连接中，螺栓连接的占比超过了90％，螺栓连接的重要性可见一斑，而关键部位所用的高强螺栓在风电机组的使用中更是重中之重，因为它的可靠性会影响到机组的安全性，维护不到位甚至有倒塔的风险。随着风电机组装机数量的急剧增加，多年的累计装机量更是庞大，故螺栓连接的维护对于风机的可靠性及安全性已显得尤为重要。但是目前行业内对于螺栓的定检都是基于经验值，并没有定量的数据或者标准作为依据，这对于螺栓的使用和维护是远远不够的。因此，高强螺栓的维护对风电整机的使用甚至风电机组的安全运行都有极其重要的价值。

2、现有定检技术中，检验螺栓是否松动都是基于行业的经验，有些厂家用15度作为螺栓松动的一个定检标准，有些厂家则用20度作为其检验的依据，但是这些标准都没有一个理论的计算依据。随着市场对机组成本要求的不断提高，机组设计重量越来越轻，结构件厚度越来越薄，这也导致了螺栓长度越来越短，但是螺栓太短对于螺栓的使用是不利的，在施加一样的预紧力的情况下，螺栓越短，螺栓的伸长量越小，对应的施工过程中螺母的旋转角度也越小，进而导致在螺母松动角度一样的情况下，长度短的螺栓损失的预紧力就更大。因此，如果以一个固定的角度值去判断螺栓是否松动是不准确的甚至是错误的。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种理论成熟、计算简单且结果精准的风电机组螺栓松动检测方法、系统、介质和设备。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种风电机组螺栓松动检测方法，包括步骤：

4、1)在施加目标预紧力的情况下，计算不同长径比下螺栓的伸长量；

5、2)基于不同长径比下螺栓的伸长量和螺距，得到螺母施工中的旋转角度；

6、3)基于螺母施工中的旋转角度，得到螺栓预紧力降低到设计要求范围外时螺母的最小旋转角度；

7、4)检测风电机组螺母的实际旋转角度，并将实际旋转角度与最小旋转角度相比；如实际旋转角度大于或等于所述最小旋转角度，则判断风电机组螺栓松动。

8、优选地，在步骤1)中，螺栓的伸长量δl计算过程为：

9、

10、其中f为螺栓的目标预紧力，e为螺栓材料的弹性模量，s为螺栓截面积，l为连接长度。

11、优选地，在步骤2)中，旋转角度α的计算过程为：

12、

13、其中p为螺栓的螺距。

14、优选地，在步骤3)中，螺母的最小旋转角度δα的计算过程为：

15、δα＝c*α

16、其中c为系数。

17、优选地，所述系数c的得到过程为：目标预紧力＝(最大预紧力+最小预紧力)/2，采用液压扳手紧固时，最大预紧力/最小预紧力＝m，故最小预紧力＝(2/(m+1))*目标预紧力；考虑到液压工具有n％的偏差，则系数c＝1-(2/(m+1))-n％。

18、优选地，所述系数c的取值范围为0.1～0.2。

19、优选地，所述系数c的取值为0.14。

20、本发明还公开了一种风电机组螺栓松动检测系统，包括：

21、第一模块，用于在施加目标预紧力的情况下，计算不同长径比下螺栓的伸长量；

22、第二模块，用于基于不同长径比下螺栓的伸长量和螺距，得到螺母施工中的旋转角度；

23、第三模块，用于基于螺母施工中的旋转角度，得到螺栓预紧力降低到设计要求范围外时螺母的最小旋转角度；

24、第四模块，用于检测风电机组螺母的实际旋转角度，并将实际旋转角度与最小旋转角度相比；如实际旋转角度大于或等于所述最小旋转角度，则判断风电机组螺栓松动。

25、本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的风电机组螺栓松动检测方法的步骤。

26、本发明还公开了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的风电机组螺栓松动检测方法的步骤。

27、与现有技术相比，本发明的优点在于：

28、本发明采用理论分析的方式计算出不同长径比螺栓在目标预紧力下的伸长量以及螺母的旋转角度，再基于螺栓松动的临界值，最终得到不同长径比下螺栓预紧力降低到设计要求范围内时螺母的最小旋转角度；然后通过螺母实际旋转角度与最小旋转角度的比对，得到螺栓是否松动，其理论成熟、计算简单且结果准确，适用于不同规格类型的螺栓松动检测，对于风电机组高强螺栓定检维护和可靠使用具有重大价值。

技术特征：

1.一种风电机组螺栓松动检测方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的风电机组螺栓松动检测方法，其特征在于，在步骤1)中，螺栓(1)的伸长量δl计算过程为：

3.根据权利要求2所述的风电机组螺栓松动检测方法，其特征在于，在步骤2)中，旋转角度α的计算过程为：

4.根据权利要求3所述的风电机组螺栓松动检测方法，其特征在于，在步骤3)中，螺母(2)的最小旋转角度δα的计算过程为：

5.根据权利要求4所述的风电机组螺栓松动检测方法，其特征在于，所述系数c的得到过程为：目标预紧力＝(最大预紧力+最小预紧力)/2，采用液压扳手紧固时，最大预紧力/最小预紧力＝m，故最小预紧力＝(2/(m+1))*目标预紧力；考虑到液压工具有n％的偏差，则系数c＝1-(2/(m+1))-n％。

6.根据权利要求5所述的风电机组螺栓松动检测方法，其特征在于，所述系数c的取值范围为0.1～0.2。

7.根据权利要求6所述的风电机组螺栓松动检测方法，其特征在于，所述系数c的取值为0.14。

8.一种风电机组螺栓松动检测系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1～7中任意一项所述的风电机组螺栓松动检测方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1～7中任意一项所述的风电机组螺栓松动检测方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种风电机组螺栓松动检测方法、系统、介质及设备，此方法包括步骤：1)在施加目标预紧力的情况下，计算不同长径比下螺栓的伸长量；2)基于不同长径比下螺栓的伸长量和螺距，得到螺母施工中的旋转角度；3)基于螺母施工中的旋转角度，得到螺栓预紧力降低到设计要求范围外时螺母的最小旋转角度；4)检测风电机组螺母的实际旋转角度，并将实际旋转角度与最小旋转角度相比；如实际旋转角度大于或等于所述最小旋转角度，则判断风电机组螺栓松动。本发明具有理论成熟、计算简单且结果精准等优点。

技术研发人员：王靛,李秀珍,李润旭
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11