[发明专利]螺栓安装工艺性能评估方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及螺栓维护、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方法及设备。

背景技术

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1.5MW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。

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：

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；

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；

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。

综上所述，目前对于螺栓断裂问题，大家只针对于螺栓个体的材质质量、螺栓强度等级等因素来分析螺栓断裂原因，没有将注意力放到整个法兰面整体去考虑螺栓的受力，忽略了螺栓连接是包含螺栓、螺栓连接体在内的一个整体。

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方法及设备,实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种螺栓安装工艺性能评估方法及设备，使其可对螺栓进行载荷测试，并根据初步测试结果判断断裂原因，设计新的安装工艺，然后对新的安装工艺进行再测试，不断修正安装工艺，从而克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种螺栓安装工艺性能评估方法，其特征在于包括以下步骤：A.确定法兰面上各螺栓的紧固顺序；B.紧固螺栓的同时，在法兰面与连接螺栓之间安装垫圈压力传感器，螺栓紧固完成后，通过垫圈压力传感器测量得到法兰圆周端面上的螺栓预紧力的分布；C.给螺栓施加一定的工作载荷，测试机组运行过程中不同工作载荷下的螺栓实时总拉力F₀,得出F₀的波动区间F₀₁-F₀₂，并计算螺栓的实时应力幅值σ_a，所述其中d_C为该螺栓的直径；D.将所有螺栓的实时应力幅值σ_a与其标准应力幅值进行比较，当所述实时应力幅值大于标准应力幅值时，得出被连接件端面出现缝隙的结论，并返回步骤A确定新的螺栓紧固顺序，否则确定当前螺栓紧固顺序为最优的螺栓紧固顺序。

作为本发明的一种改进，所述步骤B、C之间还包括以下步骤：将检测到的该螺栓的预紧力与其标准预紧力进行比较，当所述预紧力不等于标准预紧力时，判断螺栓是否没有按要求涂抹固体润滑膏、润滑膏及螺栓的质量是否有问题、设定的预紧力矩值T是否符合标准，并返回步骤B重新按照步骤A确定的顺序根据所述判断纠正工艺并紧固各螺栓。

所述垫圈压力传感器为电阻式垫圈压力传感器、压电式垫圈压力传感器或电容式垫圈压力传感器，所述垫圈压力传感器设有8颗贴片。

此外，本发明还提供了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：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。