一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置的制作方法

本发明涉及螺栓监测，尤其涉及一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置。

背景技术：

1、顶盖螺栓是水轮机顶盖与座环的重要连接件，关系到整个机组的安全稳定。各关键部件螺栓要承受拉力、压力、剪切力、扭转力及摩擦力等外力的综合作用，会发生缓慢的、连续的塑性变形，在螺栓齿根部位容易形成应力集中，产生疲劳裂纹，这些疲劳裂纹一旦产生便会在受压循环应力和介质腐蚀作用下迅速扩展，容易直接或者间接造成重大损失，或者事故。螺栓故障诊断与预测系统，能够实时在线监测所有顶盖螺栓预紧力的变化情况，同时判定潜在缺陷螺栓的分布区域，继而针对性地实时在线监测螺栓内部缺陷情况，实现故障螺栓的准确定位，在此基础上，结合大数据技术实现顶盖螺栓受力预测分析、故障诊断、健康评估等功能，保证顶盖螺栓不会出现严重的松动、断裂现象，避免机组重大事故的发生。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置，可以实现顶盖螺栓轴力的在线监测。为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：

2、一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置，包括：套装在顶盖螺栓上的无线光学螺栓垫圈传感器和安装于水车室衬壁上的无线接收采集单元；

3、所述无线光学螺栓垫圈传感器包括顶盖螺栓垫圈本体和集成模块壳体，所述顶盖螺栓垫圈本体沿径向设有孔道，所述孔道与所述顶盖螺栓垫圈本体内侧的环形槽相通，所述环形槽内安装有功能光纤，所述孔道外侧安装有引线管，所述顶盖螺栓垫圈本体通过所述引线管与所述集成模块壳体相连，所述集成模块壳体内安装有用于光信息传输和解码的微型光纤解调模块、用于将光信号转成数字信号的微型光电转换模块、用于信号无线传输的微型无线通讯模块以及微型供电模块，所述功能光纤自所述孔道和所述引线管引出后与所述微型光纤解调模块相连，所述微型光纤解调模块输出端与所述微型光电转换模块相连，所述微型光电转换模块与所述微型无线通讯模块连接，所述微型供电模块输出端分别与所述微型光纤解调模块、所述微型光电转换模块、所述微型无线通讯模块相连；

4、所述无线接收采集单元包括安装于水车室衬壁上的端子箱柜体，所述端子箱柜体内安装有无线接收模块和电源模块，所述无线接收模块的输出端与信号放大模块的输入端相连，所述信号放大模块的输出端与信号转换模块的输入端连接，所述信号转换模块输出端与嵌入式工控机连接，所述嵌入式工控机与安装于所述端子箱柜体前面板上的显示屏相连，所述电源模块为所述无线接收模块、所述信号放大模块、所述信号转换模块、所述嵌入式工控机及所述显示屏供电。

5、所述微型供电模块为微型充供电模块。

6、所述功能光纤通过粘合的方式安装在所述环形槽中。

7、本发明有如下有益效果：

8、1、设计了垫圈式传感器，垫圈本体即是传感器本体，减少了额外增加传感器的安装的繁琐过程，不改变顶盖螺栓结构，安装调整工艺简单方便，具有很好的应用前景；

9、2、采用功能光纤作为光学敏感元件，有效提高了系统的抗电磁干扰能力；

10、3、采用无线通讯方式设计了监测系统架构，采用无线通讯，减少了部署线缆的环节，可以有效提高监测系统安装进度，并减少了对于线缆的维护与防护工作；

11、4、通过无线光学螺栓垫圈传感器与无线接收采集单元的组合应用实现了顶盖螺栓轴力数据的在线监测，并完成了在显示屏上展示。

技术特征：

1.一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置，其特征在于，包括：套装在顶盖螺栓（3）上的无线光学螺栓垫圈传感器（1）和安装于水车室衬壁上的无线接收采集单元（2）；

2.根据权利要求1所述的一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置，其特征在于：所述微型供电模块（17）为微型充供电模块。

3.根据权利要求1所述的一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置，其特征在于：所述功能光纤（13）通过粘合的方式安装在所述环形槽（11b）中。

技术总结
本发明提供了一种顶盖螺栓智能光学无线监测装置，包括：套装在顶盖螺栓上的无线光学螺栓垫圈传感器和安装于水车室衬壁上的无线接收采集单元；工作时无线光学螺栓垫圈传感器下表面贴合在顶盖上，无线光学螺栓垫圈传感器上表面被锁紧螺母压紧。顶盖螺栓松动在线监测通过上述无线监测方案，还可以避免因布置线缆时间过长过复杂而延长机组检修或者安装时间，采用无线垫圈式光学传感器可以抗强电磁干扰并不改变螺柱本体结构。实现顶盖螺栓轴力的在线监测的同时，还可以通过部分螺栓轴力利用反演算法得到全部螺栓工作状态，进而对螺栓故障进行判断。

技术研发人员：胡德昌,蔡伟,胡军,田恒双,梁彬,孙永鑫,王润鹏,孙佳成
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15