客户需求

风力发电机由于工况复杂，受风力变化和发电机运行等振动导致叶片和塔筒高强度紧固螺栓松动，进一步导致叶片和塔筒振动速度和幅度增加，从而导致螺栓松动加速，形成一种恶性循环。如果不及时维护，会使风力发电机系统寿命缩短，轻则造成停机，重则造成事故。因此需要及时了解叶片和塔筒高强度紧固螺栓的松动状态并及时维护。

风力发电机作业现场通常在近海和偏僻的山区，现场维护困难，费时费力，甚至需要停机维护，导致维护代价不菲。

方案概述

螺栓松动监测传感器和系统能够远程及时获得螺栓的断裂、预紧力、松动状态和松动趋势，并发出预警和报警，预测需要维护的时间，无需维护人员现场检查。整个系统无连线，安装方便。传感器微瓦级功耗，在电池供电的情况下能够续航10年，免维护。能够大大降低维护成本，延长发电机系统的寿命，减少停机时间，防止安全事故。

系统架构

• 螺栓旋出角度监测方案

利用安装在螺栓上的非侵入式传感器，实时或间隔性地获取传感信号，结合先进的信号处理技术与智能分析算法，测量螺栓的松动旋出角度(已申请专利)。从而快速、准确地判定螺栓的松动状态和趋势，预测需要维护的时间。

螺栓松动传感器角度误差小于2°(1/180圈)。

旋出角度检测是在螺栓紧固状态开始检测螺栓松动后旋出的角度。

输出总的旋出角度和旋出角度趋势曲线；

第一步，以螺栓紧固状态开始的角度为基准，通过软件可以置位；

第二步，间隔性的检测角度，和基准角度比较，计算出松动旋出角度；

第三步，在服务器端实现对螺栓松动趋势、松动点分布图、实时棒图的展示，客户可自由设定松动报警值。

• 螺栓伸长量监测方案

通过测量螺栓的伸长量，监测螺栓的断裂、预紧力和松动状态，从而快速、准确地判定螺栓的状态。

利用安装在螺栓上的非侵入式超声波传感器，结合先进的信号处理技术和温度补偿算法，精确测量螺栓的长度，根据初始长度计算出螺栓的伸长量。

螺栓伸长量传感器的测量精度，达到螺栓长度的万分之一，比如200mm长度的螺栓，测量精度是0.02mm。

断裂监测：

超声测量螺栓的长度，在螺栓断裂的情况下，超声信号在断裂的位置返回，测量到螺栓长度和实际长度不相符，判断是否出现断裂。

预紧力监测：

第一步，紧固螺栓之前，安装传感器，测量并获得螺栓的初始无拉伸力长度；

第二步，紧固过程当中，测量螺栓长度，与初始无拉伸力长度比较，获得螺栓伸长量；

第三步，软件通过螺栓伸长量和公式计算出螺栓的预紧力，预紧力达到要求时给与提示；

第四步，在服务器端实现对螺栓预紧力趋势、分布图、实时棒图的展示，客户可自由设定预紧力报警值。

松动监测：

当前预紧力小于紧固时的预紧力。

• 螺栓监测系统

螺栓监测系统通过无线网络传输数据，并具有超低功耗、安装简单、免维护等特点，适用于恶劣环境。无线螺栓伸长量传感器或者松动角度传感器通过无线网络传输数据到网关，网关通过无线/有线网络上报数据到云端。

• 无线传输特点：

•  2.4G无线自动组网传感网络

•  超低功耗，节点功耗微瓦级，正常使用情况下，采集一次电池可以续航10年，采集间隔可以设置修改；

•  无线传输距离（无遮挡）：室外100米，室内70米

•  网关支持：有线以太网，或4G（可定制）；

• 云监控平台:

云监控平台集成了专业的螺栓松动监测模块，可实现对传感器的远程控制，计算螺栓松动趋势，显示数据，设置报警等完善的功能。

特点与优势:

•        弹性扩容：自适应弹性伸缩扩展，支持千万级并发连接。

•        便捷易用：简便的数据获取、可视化显示、易用的数据报表和用户操作界面。

•        灵活部署：公有/私有/混合云部署、Docker容器化部署

•        开放兼容：基于标准协议API接口，支持二次开发与第三方系统对接

风力发电机螺栓监测

通过螺栓松动监测系统，监测风力发电机叶片和塔筒的螺栓。安装使用工业级强力树脂胶粘接，可以抗30g以上的振动。伸长量可选择增加螺纹辅助紧固，抗侵蚀，耐候，适应恶劣的环境。

• 旋出角度监测：

• 伸长量监测：

• 无线通信方案:

风机顶部叶片和轴承螺栓上的传感器无线连接到三个路由器RXG-RYR08100（每个叶片对应一个，安装在轮毂里面），三个路由器与轮毂和机舱之间的螺栓也都无线连接到轮毂里面的网关。

每节塔筒的路由器连接其周围一圈螺栓的传感器。各个路由器之间组成链式网络，无线接力传输数据，最终到达安装于塔顶机舱的网关。

轮毂的网关通过以太网线连接到一个安装在轮毂网关附近的AP，机舱的网关通过以太网线连接到一个安装在机舱网关附近的AP，轮毂AP和机舱AP无线连接通信。

最后数据通过机舱AP有线连接到机舱内部的以太网。