一种风力机塔架螺栓松动的报警系统及报警方法与流程

本发明属于螺栓松动实时检测技术领域，尤其涉及一种风力机塔架螺栓松动的报警系统及报警方法。

背景技术：

目前，近年来环境逐渐恶化和化石能源的储量不断减少，全球各国不断对新能源加大重视和发展。风电作为一种技术发展较为成熟的清洁能源，在全球的装机容量也得到了快速的增长。由于风力发电机的工作方式较复杂，风机塔筒承受各种自然风的气动载荷和承受机舱和风轮的重力载荷，所以它的安全性格外重要，一旦出现故障将会造成巨大的损失。法兰和螺栓作为塔筒的主要连接方式，它的安全性格外重要，对于它的监测和数据分析判断出相应的安全等级和预警信号，能及时采取相应的维护措施，以避免造成损失。

因此，需要发明一个能够对风机塔架螺栓松动实时监测的报警装置及系统。但由于在风力机塔架法兰处螺栓数量较多，如何更加有效的监测螺栓松动的数量和位置是当前的一个难题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有技术中，没有通过将磁附在螺栓底端的磁铁与螺栓脱离引起监测电路中的电阻的变化来监测螺栓松动的数量，同时，也没有进行判断松动的位置准确监测。造成维修进程困难。

(2)针对塔架螺栓松动的检修，是周期性检修，并且检修没有针对性，工作量大，费时费力。目前针对螺栓松动的监测技术中，有根据振动信号、应变信号等方式对法兰处螺栓进行监测的，但是由于塔筒处于无规律的振动状态，对于信号干扰的处理和特征的提取存在一定的困难，并且在螺栓重紧后，再次布置恢复性困难。

解决以上问题及缺陷的难度为：由于在风力机塔架法兰处螺栓数量较多，如何更加有效的监测螺栓松动的数量和位置是当前的一个难题。

在螺栓检修完成后，螺栓重新扭紧后，如何能够重新操作简单的对其进行监测。

解决以上问题及缺陷的意义为：通过对该装置和监测系统的研究，能够解决对螺栓松动监测的有效性和准确性有很大的帮助，能够减少事故的发生，对于检修人员能够有目的性更加简单的发现问题位置，再恢复后能够简单的完成重新监测的操作。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种风力机塔架螺栓松动的报警系统及报警方法。

本发明是这样实现的，一种风力机塔架螺栓松动的报警方法，包括：

步骤一，通过将螺栓松动产生的位移量将磁附的磁铁断开，并通过开关的作用将该信号转化为电阻的变化；

步骤二，通过对电阻信号的采集、传输和分析得出螺栓的松动数量和位置。

进一步，所述风力机塔架螺栓松动的报警报警方法进一步包括：

第一步，对螺栓松动的报警装置进行安装；

第二步，通过螺母的松动产生位移变化量，螺母向下顶住绝缘柱，将螺栓底端的磁铁块顶落，带动闭合开关的断开，产生电阻信号的变化；

第三步，通过信号采集模块的采集和信号发射模块的信号处理与发射，信号由信号接收模块进行解码处理和发送到螺栓松动监测系统模块中；

第四步，螺栓松动监测系统对信号进行判断后，对塔架螺栓的安全状态进行评估分类，并调取检修手册中的检修方案，得到松动螺栓的位置和螺栓松动的数量。

进一步，所述第一步中，将螺栓预紧后，磁铁块吸附在螺栓底部，并用绝缘柱安放在螺栓和磁铁块之间，再将连接绳与报警开关中闭合开关进行连接。

进一步，所述第二步中，通过对螺栓进行分组，将同组的开关进行串联并与信号采集模块连接。

进一步，所述第四步后还需进行：将松动的螺栓重新预紧后，将螺栓松动的报警装置重新进行布置安放。

本发明的另一目的在于提供一种实施风力机塔架螺栓松动的报警系统包括：

信号采集模块，用于将分组串联的报警开关中的电阻变化量，转化为电流或电压信号进行采集并传送给信号发射模块；

信号发射模块，用于对信号采集传输的信号进行编码处理和数据的发送；

电源模块，用于对塔架法兰螺栓监测处的信号采集模块和信号发射模块的供电；

信号接收模块，用于对信号发射模块发射的信号进行接收和解码的工作；

螺栓松动监测系统模块，对信号进行分析和处理，判断螺栓松动的数量和大体位置，以及实时的监测。

本发明的另一目的在于提供一种实施风力机塔架螺栓松动的报警装置，包括绝缘柱；所述绝缘柱，用于对螺栓与磁铁之间的位移的传递，螺栓松动产生向下的位移量，对磁铁块产生向下的作用力和位移，将磁铁块与螺栓的分离，磁铁块掉落后带动报警开关断开；

所述磁铁块，用于对螺栓松动位移变化的传递，磁铁块与螺栓底端吸附，通过连接绳与报警开关连接；

所述连接绳，用于磁铁块与开关的连接，将下落的磁铁块的力传递给报警开关使报警开关断开；

所述报警开关，安装在上下法兰下部，由电阻和开关并联连接组成，螺栓松动产生的位移量将磁铁块顶落，再将电阻短路的开关断开，产生电路中电阻的变化量。

本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行所述风力机塔架螺栓松动的报警方法。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述风力机塔架螺栓松动的报警方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明通过松动产生的上下位移变化，在绝缘柱力的作用下，将磁附在螺栓底端的磁铁螺栓脱离，磁铁的掉落通过连接绳的作用将闭合的开关断开，通过监测电路中的电阻的变化监测螺栓松动的数量，另外将螺栓进行分组，从而判断松动的位置，缩小监测范围，能更加准确和有针对性行的检修。

本发明可以对螺栓松动的数量和位置进行判断，对塔架的状态监测系统的开发和完善有很大的帮助作用，并在实际应用中也有这重复使用、结构简单和造价低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的风力机塔架螺栓松动的报警方法流程图。

图2是本发明实施例提供的报警装置的布置安装示意图。

图中：1、螺栓；2、上下法兰；3、绝缘柱；4、报警开关；5、连接绳；6、磁铁块。

图3是本发明实施例提供的报警开关原理示意图。

图4是本发明实施例提供的螺栓编号及信号采集模块连接示意图。

图5是本发明实施例提供的风力机塔架螺栓松动的报警系统示意图。

图中：7、信号采集模块；8、信号发射模块；9、电源模块；10、信号接收模块；11、螺栓松动监测系统模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，没有通过将磁附在螺栓底端的磁铁与螺栓脱离引起监测电路中的电阻的变化来监测螺栓松动的数量，同时，也没有进行判断松动的位置准确监测。造成维修进程困难。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种风力机塔架螺栓松动的报警系统及报警方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的风力机塔架螺栓松动的报警报警方法包括：

s101，首先对螺栓松动的报警装置进行安装，如图2所示，将螺栓预紧后，磁铁块吸附在螺栓底部，并用绝缘柱安放在螺栓和磁铁块之间，再将连接绳与报警开关中闭合开关进行连接。

s102，通过螺栓松动产生位移变化量，将螺栓底端的磁铁块顶落，带动闭合开关的断开，报警开关的电路原理图如图3所示，从而产生电阻信号的变化，另外通过对螺栓进行分组，将同组的开关进行串联并与信号采集模块连接，如图4所示。

s103，通过信号采集模块的采集和信号发射模块的信号处理与发射，信号由信号接收模块进行解码处理和发送到螺栓松动的监测系统中。各个模块的连接图如图5所示。

s104，螺栓松动监测系统对信号进行判断后，对塔架螺栓的安全状态进行评估分类，并调取检修手册中的检修方案，得到具体检修的位置和螺栓松动的数量。

s105，将松动的螺栓重新预紧后，将报警装置如图2所示重新进行布置安放。

如图2所示，本发明提供风力机塔架螺栓松动的报警装置包括螺栓1、上下法兰2、绝缘柱3、报警开关4、连接绳5、磁铁块6。

所述的绝缘柱3，主要负责对螺栓与磁铁之间的位移的传递，当螺栓1松动产生向下的位移量，绝缘柱3会对磁铁块6产生向下的作用力和位移，将磁铁块6与螺栓的分离，由于位移间隙的增大磁力会小于磁铁块的重力，磁铁块6掉落，带动报警开关4的断开。

所述磁铁块6，是用于对螺栓松动位移变化的传递，磁铁块与螺栓底端吸附，通过连接绳与报警开关4连接。

所述连接绳5，只要用于磁铁块与开关的连接，将下落的磁铁块的力传递给报警开关4使之断开。

所述报警开关4，安装在上下法兰2下部，主要是有电阻和开关并联连接而成，螺栓1松动产生的位移量将磁铁块顶落，再将电阻短路的开关断开，从而产生电路中电阻的变化量。所述上下法兰2安装在螺栓1与绝缘柱3之间。

在本发明中，图3是本发明实施例提供的报警开关原理。

在本发明中，图4是本发明实施例提供的螺栓编号及信号采集模块连接示意图。

在本发明中，图5是本发明实施例提供的风力机塔架螺栓松动的报警系统包括信号采集模块7、信号发射模块8、电源模块9、信号接收模块10和螺栓监测系统模块11。

所述信号采集模块7，主要用于将分组串联的报警开关中的电阻变化量，转化为电流或电压信号进行采集并传送给信号发射模块。

所述信号发射模块8，主要用于对信号采集传输的信号进行编码处理和数据的发送。

所述电源模块9，主要用于对塔架法兰螺栓监测处的信号采集模块和信号发射模块的供电。

所述信号接收模块10，主要用于对信号发射模块发射的信号进行接收和解码的工作。

所述螺栓松动监测系统模块11，主要是对信号进行分析和处理，判断螺栓松动的数量和大体位置，以及实时的监测功能。

在本发明中，所述的螺栓松动报警装置应用中，包括以下步骤：

首先将螺栓按规范扭紧，将磁铁块吸附在螺栓的底端，在螺栓和磁铁块之间放置绝缘柱，将报警开关中的开关进行闭合，并用连接绳与磁铁块进行连接，然后将分组好的螺栓的报警开关串联到信号采集模块中，将信号模块与信号发生模块连接，并用电源模块给两模块供电。最后将信号接收模块与螺栓松动监测模块进行连接调试。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。