一种螺栓安装工艺性能评估设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及螺栓维护、检测领域，特别是涉及一种适用于风电机组变桨轴承、 偏航轴承的螺栓安装工艺性能评估设备。
【背景技术】
[0002] 根据某风机厂商的质量系统统计数据，近些年风电机组螺栓失效率成上升趋势。 螺栓断裂会造成叶片脱落、风电机组倒塔等问题，此外，螺栓断裂还会造成风电机组内部及 附近零部件的损伤，从而导致风电机组长时间停机，甚至会因此而必须去拆除相关大部件 来进行更换，这些问题会给风电市场带来许多不利影响。目前，连接变桨轴承和轮毂的螺 栓，断裂情况尤为突出，占断裂螺栓总数的80%左右。仅申请人维护的I. 5MW风电机组，出 现变桨轴承螺栓断裂情况的就已累计高达近三百台。部分现场由于螺栓频繁发生断裂引起 业主的不满，严重影响了风电机组的售后回款。
[0003] 风电机组的偏航轴承与底座连接的螺栓、变桨轴承与轮毂连接的螺栓以及变桨轴 承与叶片连接的螺栓均易发生断裂，目前只能由现场维护人员在发现螺栓断裂后按照要求 进行更换，这样的处理方式存在着一定弊端和局限性：
[0004] 1、目前发生螺栓断裂故障后，只是进行简单的更换，一般会根据工艺手册更换断 裂螺栓及其相邻的5颗螺栓，当断裂螺栓数量较多时，会更换整个法兰连接面的螺栓，不但 备件消耗大，而且工作量也大，有时为了取出断丝，还得购买特殊工具和花费更长时间；
[0005] 2、有的项目现场，还存在螺栓越换越断的问题，在更换完螺栓后，新螺栓每隔一年 甚至不足半年即再次发生断裂；
[0006] 3、有的现场在提高螺栓强度等级及施工力矩后，依然发生螺栓断裂故障，甚至损 伤了螺栓孔。
[0007] 由此可见，上述现有的风电机组螺栓更换与维护在方法与使用上，显然存在不便 与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种可对螺栓进行载荷测试，并可根据测试结 果判断螺栓断裂原因、设计改进方案的螺栓安装工艺性能评估设备，实属当前重要研发课 题之一。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种螺栓安装工艺性能评估设备，使其可对 螺栓进行载荷测试，并根据初步测试结果判断螺栓断裂原因、改进螺栓施工方案，从而克服 现有技术的不足。
[0009] 为解决上述技术问题，本实用新型一种螺栓安装工艺性能评估设备，包括信号输 入端模块、信号采集和处理模块以及人机交互模块，其中：所述信号输入端模块包括独立设 置的应变信号输入端、4路标准模拟量输入端以及为应变信号提供激励源输出的电源电路； 所述信号采集和处理模块包括处理芯片，所述电源电路为所述处理芯片供电，所述4路标 准模拟量信号输入端以及应变信号输入端通过模数转换电路与处理芯片连接；所述人机交 互模块包括处理器、通讯接口、操作模块以及显示模块，所述处理芯片的输出端和所述处理 器、通讯接口分别连接，所述操作模块和显示模块均与处理器连接。
[0010] 作为本实用新型的一种改进，所述应变信号输入端的信号经程控放大器调理后， 一路经模数转换电路输入到所述处理芯片，另一路直接与处理芯片交互。
[0011] 所述处理芯片采用FPGA集成电路，所述处理器采用X86处理器，所述通讯接口包 括两个网口及三个USB接口，所述操作模块包括操作按钮和操作指示灯，所述显示模块采 用IXD显示器。
[0012] 所述应变信号为12条。
[0013] 采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：
[0014] 1、本实用新型可有效检测螺栓的预紧力、风电机组运行过程中螺栓的工作载荷变 化、螺栓的总拉力化趋势等物理量，从而分析造成螺栓疲劳断裂的疲劳源及应力幅度变化 过大的原因，并依此来判断螺栓紧固工艺的可行性、推算螺栓连接的扭矩系数、快速找出螺 栓失效的根本原因，测试结果可作为后续进行工艺、设计等改进的依据，从而利于根本上解 决螺栓的疲劳断裂问题，达到避免螺栓断裂和延长螺栓寿命的目的；
[0015] 2、对本实用新型检测结果进行分析改进，可有效降低螺栓失效引起的故障次数和 停机时间，降低因螺栓断裂造成诸如倒塔、变桨柜损坏、滑环损坏等次生危害的风险，提升 风电机组使用螺栓的可靠性，提升产品的市场竞争力；
[0016] 3、本实用新型作为新开发的测试系统，截止目前尚未发现同类可替代产品，可以 开展相关的螺栓检测业务，以拓展风机售后服务业务，提高风电机组的运维价值。
【附图说明】
[0017] 上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手 段，以下结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0018] 图1是本实用新型螺栓安装工艺性能评估设备的组成示意图。
[0019] 图2是本实用新型中的传感器贴片分布示意图。
[0020] 图3是本实用新型中的传感器的电路分布示意图。
[0021] 图4是利用本实用新型的一种螺栓载荷测试方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0022] 引起螺栓断裂的原因很多，不同机型及不同位置的螺栓断裂特性是不一样的，必 须要弄清楚其断裂的根本原因，再以正确的施工工艺来更换断裂的螺栓，才能实现对螺栓 的合理维护。
[0023] 请具体参阅1所示，一种应用所述方法的螺栓安装工艺性能评估设备，包括信号 输入端模块、信号采集和处理模块以及人机交互模块，其中：信号输入端模块包括独立设置 的应变信号输入端、4路标准模拟量输入端以及为应变信号提供激励源输出的电源电路； 信号采集和处理模块包括处理芯片，电源电路为所述处理芯片供电，4路标准模拟量信号输 入端以及应变信号输入端通过模数转换电路与处理芯片连接；人机交互模块包括处理器、 通讯接口、操作模块以及显示模块，处理芯片的输出端和处理器、通讯接口分别连接，操作 模块和显示模块均与处理器连接。
[0024] 进一步具体来讲，应变信号输入端的信号经程控放大器调理后，一路经模数转换 电路输入到所述处理芯片，另一路直接与处理芯片交互。
[0025] 处理芯片采用FPGA集成电路，处理器采用X86架构，通讯接口包括两个网口及三 个USB接口，操作模块包括操作按钮和操作指示灯，显示模块采用IXD显示器。
[0026] 本螺栓安装工艺性能评估设备具有对12路应变信号的螺栓载荷进行在线采集、 存储及分析的功能，本螺栓安装工艺性能评估设备接入4路标准模拟量信号的目的是为了 能够接入风电机组运行参数，并结合风电机组运行参数，通过计算判断出螺栓当前受力是 否正常。根据采集得到的螺栓载荷数据，从不同位置的螺栓工作载荷大小来判断法兰面整 体受力情况，从而得出法兰面是否受力平衡的结论并给出处理方案。
[0027] 请具体参阅图2-3所示，新的垫圈压力传感器为柱式传感器，其输出为
，其中，μ是泊松比，k是应变计灵敏度系数，为1.3，E是弹性模 量，D是筒式应变区外径，d是筒式应变区内径，为0。图4中Rm是弹模补偿电阻，Rs是灵 敏度补偿电阻，Rot是温度补偿电阻，Ro是零点补偿电阻，Rp是标准化补偿电阻。本垫圈压 力传感器以直径M36mm为例，量程达到了 76T，相对现有此类传感器量程5T~20T有了显著 的提高。所述垫圈压力传感器可涉及M20~M46所有型号。
[0028] 请具体参阅图4所示，应用本实用新型上述螺栓安装工艺性能设备进行评估的方 法包括以下步骤：
[0029] A.确