[發明專利]一種聯軸螺栓的實時應力監測系統及安全系數檢測方法

有效

• 申請號: 202010122015.0
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111323158B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張猛;郭靖;杜芝鵬
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24;G05B19/042
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

本發明涉及聯軸螺栓的應力監測領域，公開了一種聯軸螺栓的實時應力監測系統及安全系數檢測方法，監測系統主要包括設置于連軸螺栓本體上的應力傳感單元，以及設置于水輪機護蓋內側或外側的信號采樣單元、供電裝置和數據處理單元；基于前述監測系統，通過上位計算機對數據處理單元寫入邏輯控制程序，使數據處理單元具有對接收到的信號進行計算、判斷和分析的能力，再通過上位計算機對數據處理單元進行訪問。本技術方案可實現水輪發電機組轉動部件上螺栓的軸向應力和水輪機軸向水推力的實時監測，同時可對轉動聯接系統可靠性和聯接螺栓的疲勞壽命進行定期評估，為電站的安全運行、科學檢修和故障診斷提供定量和定性的科學依據。

技術領域

本發明涉及聯軸螺栓的應力監測領域，尤其涉及一種聯軸螺栓的實時應力監測系統及安全系數檢測方法。

背景技術

螺栓、螺柱等緊固件已廣泛應用于鐵路、橋梁、水力發電、風電、核電、交通運輸和航空航天等領域，由于其工作環境復雜多樣，通常需要經受較大的沖擊載荷、溫度變化以及腐蝕等不利因素，這些不利因素容易造螺栓松動或斷裂等聯接失效問題，因此，提早發現固定件的缺陷，獲取螺栓實時工作應力，對保障設備的安全運行、提高設備壽命等都有重要的意義。

緊固件聯接的有效性非常重要，其工作時的應力狀態能夠反映出它們是否處于正常的工作情況。目前，現有技術中的緊固件實時應力監測多應用于固定部件，即緊固件處于靜止狀態，對于像水輪機發電機組轉動部件上的緊固件，機組運行時，該類緊固件處于旋轉狀態，無法通過現有應力檢測方法對緊固件應力進行實時監測。如公開號為CN106990007A，公開日為2017年7月28日，名稱為“材料殘余應力與表面硬度關系測試方法及裝置”的發明專利文獻，公開了一種材料殘余應力與表面硬度關系測試方法及裝置，該裝置的底座上從左往右依次安裝有電動機、減速器、彈性連軸器、試樣殘余應力測試裝置，試樣殘余應力測試裝置包括安裝在底座上的左軸承座、右軸承座和絲杠，絲杠的一端通過左滾動軸承與左軸承座相連，并通過彈性連軸器與減速器的右側輸出軸相連；另一端通過右滾動軸承與右軸承座相連，絲杠上裝配絲杠螺母及螺母支架，螺母支架右側安裝壓力傳感器，壓力傳感器右側通過夾具螺母安裝有左試樣夾具。前述技術方案可以實現一定溫度下，通過改變殘余應力加載量，得到殘余應力和硬度的關系；也可以實現一定殘余應力加載量，通過改變溫度，得到殘余應力和硬度的關系；但其實施起來是有條件的，需要控制溫度，不能實時監測。而水輪發電機組的聯軸螺栓等緊固件的工作狀態對整個機組的安全穩定運行至關重要，若聯軸緊固件預緊不足、預緊過大或預緊不均勻，都可能導致聯接可靠性降低、緊固件疲勞破壞和降低軸系穩定性，甚至誘發機組異常振動，影響機組正常的經濟、安全、穩定運行，降低設備壽命，因此，對水輪發電機組的聯軸螺栓等緊固件實行在線監測與實時安全評估是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種聯軸螺栓的實時應力監測系統及安全系數檢測方法，可實現水輪發電機組轉動部件上緊固件的軸向應力、水輪機軸向水推力的實時監測，同時可對轉動聯接系統可靠性和緊固件的疲勞壽命和預計更換期進行評估，為機組軸系振擺偏大及異常振動等故障提供輔助判斷依據，為電站的安全運行、科學檢修和故障診斷提供定量和定性的科學依據。

本發明的目的具體通過以下技術方案實現：

一種聯軸螺栓的實時應力監測系統，包括水輪發電機組，所述水輪發電機組包括連軸螺栓本體和水輪機護蓋，其特征在于：還包括供電單元、應力傳感單元、信號采樣單元、數據處理單元和上位計算機；

供電單元：其中包含有鋰電池或者蓄電池，用于為監測系統中的應力傳感單元、信號采樣單元以及數據處理單元提供獨立的電源，即使水輪發電機組停止運行的過程中，監測系統也能正常工作；