一种风电塔筒连接螺栓防松动在线监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及控制与监测设备技术领域，尤其是涉及一种风电塔筒连接螺栓防松动在线监测装置。


背景技术：

2.风电塔筒就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。风电塔筒一般是通过预埋螺栓固定安装在基座上，在风机运行期间，固定风电塔筒的螺母容易发生松动，对风机安全运行造成重大安全隐患，因此需要经常对连接螺栓进行检查。采用人工检查方式耗费人力、工作量大，且不能及时发现螺母松动，因此有必要设计一种在线监测设备来实时监测螺母松动情况。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种风电塔筒连接螺栓防松动在线监测装置，通过柔性传感器采集螺母位移数据，在线监测螺母松动情况。
4.本实用新型提供一种风电塔筒连接螺栓防松动在线监测装置，包括防尘罩，所述防尘罩的中部设有与预埋螺栓配合的中心螺孔，所述防尘罩内固定有柔性传感器。
5.进一步地，所述防尘罩呈圆筒状结构，所述防尘罩包括外侧壁、内侧壁、罩顶和罩底，所述外侧壁、所述内侧壁、所述罩顶和所述罩底共同固定围合形成用于安装所述柔性传感器的空间。
6.进一步地，所述柔性传感器包括压环、柔性压电薄膜和薄膜夹板，所述压环位于所述外侧壁和所述内侧壁之间，所述柔性压电薄膜的顶部与所述压环的顶部连接，所述柔性压电薄膜的底部与所述防尘罩连接，所述薄膜夹板设置在所述柔性压电薄膜的两侧。
7.进一步地，所述压环包括环形本体、顶部护板和底部压板，所述顶部护板固定在所述环形本体的顶部，所述底部压板固定在所述环形本体的底部，所述环形本体位于所述外侧壁和所述内侧壁之间，所述环形本体的底部贯穿所述罩底并与所述底部压板固定连接。
8.进一步地，所述压环采用不锈钢硬质材料制成，所述压环顶部通过所述顶部护板与所述柔性压电薄膜连接，所述压环的底部通过所述底部压板与螺母上表面贴合。
9.进一步地，所述柔性压电薄膜和所述薄膜夹板呈圆环形结构，所述柔性压电薄膜的顶部与所述顶部护板固定连接，所述柔性压电薄膜的底部与所述罩底上表面固定连接，所述柔性压电薄膜的两侧通过所述薄膜夹板进行固定。
10.进一步地，所述顶部护板和所述罩顶的下表面之间设有弹簧，所述罩底底部固定有限位块，所述限位块为硬质材料制成。
11.进一步地，所述防尘罩外侧壁的内径等于或大于所述螺母的外径，所述外侧壁向下延伸出一部分外露于所述罩底形成底部护罩，所述底部护罩上开设有四个定位孔，四个所述定位孔的位置与所述压板安装到位时的高度位置一致，四个所述定位孔沿所述底部护罩的圆周方向均匀布置，所述定位孔内插接连接有定位销。
12.进一步地，所述防尘罩的顶部设有固定阀，所述固定阀包括两个半圆形阀体，两个所述半圆形阀体的底部与所述防尘罩的顶部固定连接，两个所述半圆形阀体的内侧壁与所述预埋螺栓的外壁接触，且在两个所述半圆形阀体的内壁上设有固定阀密封圈，两个所述半圆形阀体之间具有间隙，通过紧固螺栓将两个所述半圆形阀体紧固连接。
13.进一步地，所述防尘罩的外侧还固定有接线盒，所述接线盒内设有两根导线，两根所述导线分别与所述柔性压电薄连接。
14.有益效果：
15.本实用新型通过安装在螺母表面的压环和柔性压电薄膜，可对螺母的振动、受力变化直接进行监测，可准确判断塔筒螺母是否产生松动。本装置具有重量轻、柔韧性好、耐冲击、不易受水和化学药品的污染等优势，使用寿命长。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
17.图1为本实用新型整体结构示意图；
18.图2为本实用新型的俯视图；
19.图3为本实用新型图1中a-a的剖面示意图；
20.图4为本实用新型防尘罩和压环的结构示意图；
21.图5为本实用新型使用时的结构示意图。
22.附图标记说明：
23.1-防尘罩，101-外侧壁，102-内侧壁，103-罩顶，104-罩底，105-底部护罩，2-预埋螺栓，3-压环，301-环形本体，302-顶部护板，303-底部压板， 4-柔性压电薄膜，5-薄膜夹板，6-螺母，7-弹簧，8-定位销，9-限位块，10
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固定阀，11-半圆形阀体，12-固定阀密封圈，13-紧固螺栓，14-接线盒，15
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柔性护罩。
具体实施方式
24.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、 "长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或
者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.实施例1
28.如图1-5所示：
29.一种风电塔筒连接螺栓防松动在线监测装置，包括防尘罩1，防尘罩1 呈圆筒状结构，防尘罩1由外侧壁101、内侧壁102、罩顶103和罩底104 组成，外侧壁101、内侧壁102、罩顶103和罩底104共同固定围合形成用于安装柔性传感器的空间，防尘罩1的内侧壁102内侧设有与预埋螺栓2 配合的内螺纹，通过该内螺纹可以将防尘罩1螺纹连接在预埋螺栓2上，防尘罩1主要用于设备的固定，并能起到防尘效果。
30.柔性传感器包括压环3、柔性压电薄膜4和薄膜夹板5，压环3整体呈圆环状结构，本实施例中，压环3包括环形本体301、顶部护板302和底部压板303，顶部护板302固定在环形本体301的顶部，底部压板303固定在环形本体301的底部，环形本体301整体位于防尘罩1的外侧壁301和内侧壁302之间，环形本体301的底部贯穿罩底104并与底部压板303固定连接，使用时压环3的底部压板303固定在螺母6的上表面。
31.本实施例的压环3采用不锈钢硬质材料制成，压环3顶部通过顶部护板302与柔性压电薄膜4连接，另一端通过底部压板303与螺母6上表面贴合，是测量位移与角位移的主要部件。
32.柔性压电薄膜4和薄膜夹板5也呈圆环形结构，柔性压电薄膜4的顶部与顶部护板302固定连接，柔性压电薄膜4的底部与罩底104上表面固定连接，柔性压电薄膜4的两侧通过薄膜夹板5进行固定。薄膜夹板5用于固定柔性压电薄膜4并给一定的夹紧力防止柔性压电薄膜4松弛。
33.在顶部护板302和罩顶103的下表面之间还设有弹簧7，通过弹簧7对安装于螺母6上的压环3提供一定的预压力，使得设备安装后压环在工作状态下保持稳定。
34.本实施例中，防尘罩1的外侧壁101的内径等于或大于螺母6的外径，而且外侧壁101向下延伸出一部分外露于罩底一部分形成底部护罩105，底部护罩105的下部连接有柔性护罩15，柔性护罩15可包覆在螺母6的外侧，避免外界雨水灰尘等进入螺母6与压环3之间。
35.在底部护罩105上开设有四个定位孔，四个定位孔的位置与压板3安装到位时的高度位置一致，四个定位孔沿底部护罩105的圆周方向均匀布置。本实施例还包括定位销8，定位销8的数量为四个，使用时，四个定位销8均匀分布在四周，将定位销8插入到底部护罩105上的定位孔内，可以起到在安装设备时，对压环3起到保护作用，避免超限安装损坏压环。具体的，当通过防尘罩1的中心螺孔套设在预埋螺栓2上，旋转防尘罩1 使防尘罩通过内螺纹沿预埋螺栓2向下移动时，当压环3接触到螺母6上表面时，此时压环3的上部对弹簧7进行压缩，弹簧7对压环3提供一定的预压力，此时，压环3已经安装到位，不能再继续向下移动，通过设置定位销8，在防尘罩1与预埋螺栓2连接时，当防尘罩1拧紧到定位销8与螺母6上表面接触时会受到定位销的限制，防尘罩1不能再继续向下拧，此时由于压环3已经向上挤压弹
簧7，弹簧7对压环3也有了一定的预压力。
36.为了进一步提高对压环3的保护，避免使用过程中，螺母6松动过度位于对压环造成损坏，本实施例在防尘罩1的罩底104固定有限位块9，限位块9为硬质材料制成，其具有一定的高度，限位块9与螺母6上表面之间的距离等于压环3允许的最大上浮位移。这样通过设置限位块9，可以避免螺母6松动后，工作人员如不能及时处理，螺母6继续向上位移造成将压环3压坏的情况发生。
37.本实施例还在防尘罩1的顶部设有固定阀10，固定阀10包括两个半圆形阀体11，两个半圆形阀体11的底部与防尘罩1的顶部固定连接，两个半圆形阀体11的内侧壁与预埋螺栓2的外壁接触，且在两个半圆形阀体11 的内壁上设有固定阀密封圈12，两个半圆形阀体10之间具有一定的间隙，通过紧固螺栓13将两个半圆形阀体11紧固连接，可以对固定阀密封圈12 进行压紧，通过设置固定阀10，在设备安装就位后将固定阀10拧紧，可以防止防尘1罩与预埋螺栓2之间发生松脱，并能通过固定阀密封圈12对防尘罩1顶部进行密封。安装过程中最后，固定阀10拧紧后拔出定位销8，并用柔性材料覆盖定位孔即可。
38.本实施例在防尘罩1的外侧还固定有接线盒14，接线盒14内设有两根导线，两根导线分别与柔性压电薄连接，两根导线另一端与外接的数据选择器连接，通过信号采集站集中发至信号放大模块后放大信号，通过专业的数据分析系统进行分析处理，最后通过电厂监控系统显示，有数据异常时提醒报警。
39.本实用新型将压环3和柔性压电薄膜4制作成柔性传感器，利用压环3 的底部压板303与位于最上端的螺母6上表面接触，如螺母6的松动，则螺母6松动产生的位移带动压环3发生形变，压环3顶部的顶部护板302 带动柔性压电薄膜4发生形变，柔性压电薄膜4形变产生电信号，该电信号与数据选择器连接，将采集的信号接入服务器进行分析。由于塔筒连接螺栓正常运行时传感器数据为有规律的曲线，如螺母6发生松动时螺母6 会传递给压环3一定的位移量和一定的角转动量，压环会3带动柔性压电薄膜4发生形变，从而导致传感器数据会出现较大变化，由此实现塔筒连接螺母早期松动在线监测和预警。
40.本实用新型所使用的柔性压电薄膜为现有技术，是市场上常见的定型产品，可以进行购买使用，其具体结构在此不再赘述。柔性压电薄膜是一种新型高分子压电材料，柔软、质轻、高柔韧度薄膜，兼具氟树脂和通用树脂的特性，柔性压电薄膜与微电子技术结合，能制成压电及超声、触控等多种高性能传感器。可以根据需要制成各种不同形状、厚度的元件。
41.本实用新型使用时，塔筒与预埋螺栓之间一般会采用两个螺母锁紧，本装置将防尘罩通过中心螺孔旋紧并安装在外露的预埋螺栓上，使压环紧紧压贴在最上面的螺母表面，压环通过上部连接柔性压电薄膜，通过柔压环带动柔性压电薄膜产生的形变来监测螺母是否松动。正常情况下，螺母无松动时柔性压电薄膜不会产生任何电压波动。当塔筒连接螺母松动或者变形时，对应的压环产生位移及转角的带动下拉紧柔性压电薄膜，对应的监测设备会提示较强的电压波动，并出现预警信号，具体数据可以根据压电薄膜厂家与风电现场数据进行初步正定。
42.本实用新型通过安装在螺母表面的压环和柔性压电薄膜，可对螺母的振动、受力变化直接进行监测，可准确判断塔筒螺母是否产生松动，本装置具有重量轻、柔韧性好、耐冲击、不易受水和化学药品的污染等优势，使用寿命长。
43.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。