CN107314895B - 一种风电结构螺柱的旋转检测装置及检测方法 - Google Patents

一种风电结构螺柱的旋转检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种风电结构螺柱的旋转检测装置，包括机架(1)、夹持装置(2)、旋转平台(3)、驱动装置(4)、控制***(5)、牵引绳(6)、重力拉伸装置(7)、轴力传感器(8)，扭力传感器(9)，角位移传感器(10)和显示器(11)，其中，夹持装置(2)固定在机架(1)上，旋转平台(3)具有多个换向装置(3‑1)，牵引绳(6)的一端连接风电螺栓未被夹持的一端，另一端依次绕过多个换向装置(3‑1)，重力拉伸装置(7)悬挂在牵引绳(6)绕过最后一个换向装置(3‑1)的一端，将测量的数据传输并绘制代表旋转能力的旋转‑拉力曲线。还提供了相应的检测方法，填补了国内对于风电结构螺柱的旋转性的检测空白。

Description

一种风电结构螺柱的旋转检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及螺柱的检测领域，特别是一种风电结构螺柱的旋转检测装置及检测方法。
背景技术
结构螺柱通常是用于摩擦连接各类工程结构上，结构螺柱出了必须满足全部机械性能和化学成分要求外，还必须实现对功能性的要求，即预载荷的控制，预载荷的合理稳定并有效控制，直接关系到结构件的安装效果和使用寿命。
上世纪在借鉴美国、日本等发达国家先进技术、标准和国际标准后，我国制定了结构螺柱的技术规范并开始生产结构螺柱，这就是GB/T1228-1231《钢结构用高强度大六角头螺栓连接副》和GB/T3632《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》，规格从M12-M30，表面为本色，经磷化、皂化工艺后达到润滑要求，实现了预载荷的控制，同时为了防止螺柱预载荷的离散性，规定了扭矩数的标准偏差。
不同于上述结构螺柱，用于风电场装备的结构螺柱大多处于恶劣的服役条件下，因此对螺柱耐腐蚀性的要求非常高，可以有两种选材方式，一种是耐风化钢，这种材料相对资源少、成本高，第二种是碳钢或者合金钢，这种材料必须辅助很好的防腐措施，才能适应风电厂的使用。目前大多采用的防腐处理是热镀锌或达克罗，然而热镀锌的镀层非常厚，并且表面相对粗糙，螺柱的旋合性实际上会受到干扰。
通常在螺柱制造方交付使用前不会对镀锌的风电结构螺栓进行旋转能力测试，这样就会产生很大的安全隐患，对于不经润滑或润滑不足的螺柱，在未达到规定转角时，螺母和螺柱便咬住了或螺牙被咬坏。风电装备用的结构螺柱，无论是叶电用螺柱或是塔筒用螺柱，一般规格较大，尤其是塔筒螺柱，受力大，承重要求高，必须保证其质量、保证设备的安全运行，因此，有必要设计一套风电结构螺柱的旋转检测装置和检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电结构螺柱的旋转检测装置，包括机架、夹持装置、旋转平台、驱动装置、控制***、牵引绳、重力拉伸装置、轴力传感器，扭力传感器，角位移传感器和显示器，其中，所述夹持装置固定在所述机架上，用于夹持风电螺柱的一端，所述旋转平台具有多个换向装置，多个换向装置与所述旋转平台的旋转中心线等间距相隔离，所述牵引绳的一端连接所述风电螺栓未被夹持的一端，所述牵引绳的另一端依次绕过多个换向装置，所述重力拉伸装置悬挂在所述牵引绳绕过最后一个换向装置的一端，根据测试要求调整所述重力拉伸装置的中心与所述旋转平台的旋转中心的对中性，所述轴力传感器，扭力传感器以及角位移传感器与所述风电结构螺栓连接，将测量的数据传输到所述测试设备的控制***进行控制信号出发，并绘制代表旋转能力的旋转-拉力曲线。
优选的，所述检测装置测量的数据包括螺柱所受的轴向拉力、螺柱和螺母之间的相对旋转角度、旋转螺母的扭矩以及螺柱的延伸长度。
优选的，所述检测装置的测力误差≤±2％。
优选的，所述检测装置的重复性误差≤±1％。
优选的，所述检测装置的旋转角度测量误差≤±1°。
优选的，所述检测装置的扭矩实际误差≤±1％。
优选的，所述检测装置的螺柱的延伸长度测量误差±1/100mm。
优选的，所述检测装置的驱动装置采用液压驱动装置。
优选的，所述换向装置为滑轮，所述滑轮具有滑轮座。
本发明的目的还通过一种风电结构螺柱的旋转检测方法实现，包括如下步骤：(1)安装被测风电结构螺柱，轴力传感器，扭力传感器以及角位移传感器；(2)根据功能型测试要求，通过检测设备的控制***绘制代表旋转能力的旋转-拉力曲线；(3)在旋转拉力曲线中分别记录螺柱所受拉力第一次达到规定的最大值，最大值的90％，最大值的70％时，螺母旋转的角度；(4)记录旋转-拉力测试后，螺柱、螺母发生咬死以及螺纹破坏后的瞬态拉力，扭力以及轴力；(5)进行预载荷试验，记录拉力-扭矩曲线，从而测量获得扭矩系数、标准偏差和变异系数以及控制润滑条件的稳定性。
采用该风电结构螺柱的旋转检测装置和检测方法，填补了风电结构螺柱的旋转性检测的国内空白，提高了制造方在交付使用前对旋转能力的检测能力，从而提高了风电结构螺柱的使用寿命和安全性。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
图1为根据本发明实施例的非接触式手持落锤弯沉仪的沉陷值检测装置结构示意图。
图2为根据本发明实施例的非接触式手持落锤弯沉仪的沉陷值检测方法流程图。
具体实施方式
参见附图1，一种风电结构螺柱的旋转检测装置，包括机架1、夹持装置2、旋转平台3、驱动装置4、控制***5、牵引绳6、重力拉伸装置7、轴力传感器8，扭力传感器9，角位移传感器10和显示器11，其中，所述夹持装置2固定在机架1上，用于夹持风电螺柱的一端，旋转平台3具有多个换向装置3-1，多个换向装置3-1与旋转平台9的旋转中心线等间距相隔离，牵引绳6的一端连接风电螺栓未被夹持的一端，牵引绳6的另一端依次绕过多个换向装置3-1，重力拉伸装置7悬挂在牵引绳6绕过最后一个换向装置3-1的一端，根据测试要求调整重力拉伸装置7的中心与旋转平台3的旋转中心的对中性，轴力传感器8，扭力传感器9以及角位移传感器10与风电结构螺栓连接，将测量的数据传输到测试设备的控制***5进行控制信号出发，并绘制代表旋转能力的旋转-拉力曲线。在生产实践中发现，不经润滑或润滑不足地螺柱是完全通不过此项实验的，，实验要求会针对风电螺柱进行调整，但是原理是一致的，因此检测装置测量的数据均包括螺柱所受的轴向拉力、螺柱和螺母之间的相对旋转角度、旋转螺母的扭矩以及螺柱的延伸长度。这是根据技术手段的不断提高以及对风电结构螺柱安装要求的严格控制提出的实验设备及技术参数的要求。根据实验原理，要求检测设备具有足够的刚度，并且提出如下技术指标：检测装置的测力误差≤±2％，检测装置的重复性误差≤±1％，检测装置的旋转角度测量误差≤±1o，检测装置的扭矩实际误差≤±1％，检测装置的螺柱的延伸长度测量误差±1/100mm，检测装置的驱动装置4采用液压驱动装置或者其他用于机械旋转检测的驱动装置，只要能够达到上述精度即可。换向装置3-1为滑轮，滑轮具有滑轮座。
参见图2，一种风电结构螺柱的旋转检测方法，包括如下步骤：(1)安装被测风电结构螺柱，轴力传感器，扭力传感器以及角位移传感器；(2)根据功能型测试要求，通过检测设备的控制***绘制代表旋转能力的旋转-拉力曲线；(3)在旋转拉力曲线中分别记录螺柱所受拉力第一次达到规定的最大值，最大值的90％，最大值的70％时，螺母旋转的角度；(4)记录旋转-拉力测试后，螺柱、螺母发生咬死以及螺纹破坏后的瞬态拉力，扭力以及轴力；(5)进行预载荷试验，记录拉力-扭矩曲线，从而测量获得扭矩系数、标准偏差和变异系数以及控制润滑条件的稳定性。
将螺柱所受拉力第一次达到规定的最大值Fmax，最大值的90％，最大值的70％时，螺母旋转的角度分别记录为θ2i，θ1i，θpi。那么试验符合性规定为：当螺母支承面和螺柱支承面总的夹持长度在直径的2倍之下，则旋转角度在90度和180度之间；当螺母支承面和螺柱支承面总的夹持长度在直径的2倍和6倍之间，则旋转角度在120度和210度之间；当螺母支承面和螺柱支承面总的夹持长度在直径的6倍和10倍之间，则旋转角度在150度和240度之间。
当旋转-拉力测试后，螺柱、螺母应不咬死，螺纹不破坏，能通过此项实验的螺柱证明其润滑条件良好，其后需要进一步进行预载荷试验，即拉力-扭矩试验，从而测得扭矩系数、标准偏差和变异系数、控制润滑条件的稳定性。通过电脑作图把实验过程的全部数据都精确采集，为风电结构螺柱生产、安装提供数据支撑。除了规定预载荷求扭矩的方法之外，还可以通过规定扭矩求得预载荷，在施工现场，后一种方法更为直接有效，当然，控制预载荷施工的方法还有很多，如预载荷垫圈，可以更方便简单，但是垫圈的成本较高。
采用该风电结构螺柱的旋转检测装置和检测方法，填补了风电结构螺柱的旋转性检测的国内空白，提高了制造方在交付使用前对旋转能力的检测能力，从而提高了风电结构螺柱的使用寿命和安全性。
虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述，但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。

Claims (10)

1.一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：包括机架(1)、夹持装置(2)、旋转平台(3)、驱动装置(4)、控制***(5)、牵引绳(6)、重力拉伸装置(7)、轴力传感器(8)、扭力传感器(9)、角位移传感器(10)和显示器(11)，其中，所述夹持装置(2)固定在所述机架(1)上，用于夹持风电结构螺柱的一端，所述旋转平台(3)具有多个换向装置(3-1)，多个换向装置(3-1)与所述旋转平台(3)的旋转中心线等间距相隔离，所述牵引绳(6)的一端连接所述风电结构螺柱未被夹持的一端，所述牵引绳(6)的另一端依次绕过多个换向装置(3-1)，所述重力拉伸装置(7)悬挂在所述牵引绳(6)绕过最后一个换向装置(3-1)的一端，根据测试要求调整所述重力拉伸装置(7)的中心与所述旋转平台(3)的旋转中心的对中性，所述轴力传感器(8)、扭力传感器(9)以及角位移传感器(10)与所述风电结构螺栓连接，将测量的数据传输到所述检测装置的控制***(5)进行控制信号触发，并绘制代表旋转能力的旋转-拉力曲线。
2.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述检测装置测量的数据包括风电结构螺柱所受的轴向拉力、风电结构螺柱和螺母之间的相对旋转角度、旋转螺母的扭矩以及风电结构螺柱的延伸长度。
3.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述检测装置的测力误差≤±2％。
4.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述检测装置的重复性误差≤±1％。
5.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述检测装置的旋转角度测量误差≤±1°。
6.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述检测装置的扭矩实际误差≤±1％。
7.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述检测装置的风电结构螺柱的延伸长度测量误差
8.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述检测装置的驱动装置采用液压驱动装置。
9.根据权利要求1所述的一种风电结构螺柱的旋转检测装置，其特征在于：所述换向装置(3-1)为滑轮，所述滑轮具有滑轮座。
10.一种使用权利要求1-9任一所述的风电结构螺柱的旋转检测装置进行的风电结构螺柱的旋转检测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)安装被测风电结构螺柱、轴力传感器(8)、扭力传感器(9)以及角位移传感器(10)；(2)根据功能性测试要求，通过检测装置的控制***(5)绘制代表旋转能力的旋转-拉力曲线；(3)在旋转-拉力曲线中分别记录风电结构螺柱所受拉力第一次达到规定的最大值、最大值的90％、最大值的70％时，螺母旋转的角度；(4)记录旋转-拉力测试后，风电结构螺柱、螺母发生咬死以及螺纹破坏后的瞬态拉力、扭力以及轴力；(5)进行预载荷试验，记录拉力-扭矩曲线，从而测量获得扭矩系数、标准偏差和变异系数以及控制润滑条件的稳定性。
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