一种法兰连接螺栓监测系统及监测方法与流程

1.本发明涉及风电机组法兰连接螺栓监测技术领域，具体涉及一种法兰连接螺栓监测系统及监测方法。


背景技术：

2.风力发电的基本原理是风的动能通过风电机组的风轮机转换成机械能，再带动风电机组的发电机发电转换成电能。由于风电机组在强风扭力等干扰下，容易在风电机组关键部位结合处产生连接螺栓松动现象，导致风电机组不能正常运行。例如，在塔筒与轮毂结合处的连接螺栓发生松动，造成法兰盘出现裂痕；在风轮机的叶片结合处的连接螺栓发生松动，造成叶片脱落。
3.为了防止螺栓预紧力的减少或消失，用力矩扳手检查螺栓的预紧力是定期维护的一项重要内容。运维地处于偏远地带时，螺栓预紧力的定期检查运维策略一般为半年进行一次。这项工作既费时又费力，加之工作人员个人主观和其他客观方面的多因素影响，并不能保证每次及时发现和消除螺栓松动问题，所以有必要对螺栓松动进行在线监测。
4.因在法兰上安装传感器，通过监测法兰状态来监测螺栓松动的技术方案具有原理简单直观、现场安装方便、技术可靠性高等优点，市场上已有厂家开发通过监测法兰变形来监测螺栓松动的监测系统。例如，专利cn202020349014.5公开了一种法兰连接螺栓松动监测系统，专利cn202120961270.4公开了一种基于分体式位移传感器的法兰连接螺栓监测系统，这两个方案通过位移传感器监测法兰间隙或法兰轴向相对位移来监测螺栓松动。但是以上两个方案中均采用电磁感应式位移传感器，当传感器受到冲击、高温作用或经过长期使用后，可能会出现消磁问题，导致监测准确度下降甚至无效。
5.另外近几年风电机组向着大型化方向发展，部分4mw风电机组的叶轮直径已经达到150米以上，叶轮下部与上部风速相差较大，存在明显的风切变影响，且自重较大，当叶轮转角位置不同时，风电机组各法兰所受载荷不同，法兰变形及法兰连接螺栓伸长量也不同。也就是说监测到的不同叶轮转角位置时的各法兰的相对位移也不相同，各法兰的相对位移是动态变化的，现有技术方案无法准确反映出法兰变形随叶轮转角位置变化而变化的情况，影响法兰连接螺栓监测结果的判断。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种法兰连接螺栓监测系统，该法兰连接螺栓监测系统可监测法兰连接螺栓的状态，监测精度高，而且可准确反映法兰变形随叶轮转角位置变化信息，监测更加准确。
7.本发明的技术方案：
8.一种法兰连接螺栓监测系统，包括光纤光栅位移传感器、光纤光栅解调仪、数据采集仪和中央处理器，其中，所述光纤光栅位移传感器与所述光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪与所述数据采集仪连接，所述数据采集仪与所述中央处理器连接，所述光纤光
栅位移传感器至少为两个，且均匀分布在法兰连接处的内圆周或外圆周上，当法兰受到载荷作用时，所述光纤光栅位移传感器输出的波长发生变化，所述光纤光栅解调仪对波长变化进行分析处理，输出对应的相对位移数据，并将相对位移数据经所述数据采集仪传至所述中央处理器，所述中央处理器根据接收到的数据判断法兰连接螺栓是否出现松动。
9.进一步地，所述光纤光栅位移传感器包括相连接的传感器本体和拉杆，所述传感器本体通过垫片固定于下法兰的内/外圆周侧壁上，所述拉杆通过安装支座对应固定于上法兰的内/外圆周侧壁上，通过所述垫片和安装支座使得所述传感器本体和所述拉杆的中心线处于同一直线上；所述传感器本体与垫片之间、所述垫片与所述下法兰之间、所述安装支座与上法兰之间均通过粘接固定。
10.进一步地，所述安装支座为分体式结构，所述安装支座包括有上支座和下支座，所述下支座固定连接于所述上法兰上，所述上支座和下支座通过螺钉连接，所述上支座和下支座之间形成有安装孔，所述拉杆上远离所述传感器本体的一端被固定安装于所述安装孔内。
11.进一步地，所述法兰连接螺栓监测系统还包括有叶轮转角位置监测装置，所述叶轮转角位置监测装置连接于所述数据采集仪，并将监测得到的叶轮转角位置信息经所述数据采集仪传至所述中央处理器，所述中央处理器将相对位移数据和叶轮转角位置信息进行匹配，根据不同叶轮转角位置的相对位移数据判断法兰连接螺栓是否出现松动。
12.进一步地，所述叶轮转角位置监测装置包括重力加速度传感器和接近传感器，其中，
13.所述重力加速度传感器安装在轮毂内叶轮旋转中心轴线上，所述重力加速度传感器的中心方向与叶轮旋转中心轴线垂直，且重力加速度传感器的中心方向指向第一叶片的根部位置，所述重力加速度传感器所测加速度值随所述第一叶片位置的不同而变化；
14.所述接近传感器安装固定于机舱底架上，且所述接近传感器正对主轴安装螺栓所在圆设置，主轴安装螺栓随主轴转动，当主轴安装螺栓转到接近传感器下方时，接近传感器发出脉冲信号或高电平信号；
15.所述重力加速度传感器和接近传感器均与所述数据采集仪连接，并分别将监测到的数据经数据采集仪传输给中央处理器，中央处理器存储、分析数据得到所述叶轮转角位置信息。
16.进一步地，所述光纤光栅位移传感器内设有温度传感器，通过温度传感器对温度进行检测，并将温度数据经所述数据采集仪传至所述中央处理器，对温度变化所导致的波长变化进行补偿，消除温度变化的影响。
17.进一步地，轮毂壳体的后端对应三个叶片设置有三组测距装置，每组测距装置均包括有若干个激光测距模块，每组测距装置中的若干个激光测距模块依次对着对应叶片的长度方向排列设置，三组测距装置将各激光测距模块的数据经数据采集仪发送至所述中央处理器，所述中央处理器根据接收的数据计算各叶片的形变，对叶片形变所导致的相对位移数据的变化进行补偿，消除各叶片形变的影响。
18.进一步地，所述接近传感器通过安装支架安装固定于机舱底架上，所述安装支架上还设有第一测距传感器和第二测距传感器，所述第一测距传感器和第二测距传感器正对所述主轴安装螺栓所在圆设置，当主轴安装螺栓转到接近传感器下方时，所述第一测距传
感器测量其与主轴安装螺栓端部的距离，所述第二测距传感器测量其与主轴上的螺栓安装端面的距离。
19.本发明的另一方面，提供一种如以上所述的法兰连接螺栓监测系统的监测方法，用于监测轮毂壳体和机舱底架连接处的法兰连接螺栓以及监测各叶片连接处的法兰连接螺栓，包括以下步骤：
20.s1、在风电机组中轮毂壳体和机舱底架连接处的对应位置安装光纤光栅位移传感器、重力加速度传感器、接近传感器、三组测距装置、第一测距传感器和第二测距传感器，在各叶片连接处的对应位置安装光纤光栅位移传感器，各光纤光栅位移传感器与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪、重力加速度传感器、接近传感器、均与数据采集仪连接，数据采集仪与中央处理器连接；
21.s2、风电机组工作时，中央处理器经数据采集仪分别接收并存储光纤光栅位移传感器、重力加速度传感器、接近传感器、三组测距装置、第一测距传感器和第二测距传感器监测的数据；
22.s3、中央处理器对重力加速度传感器和接近传感器监测的数据进行分析，得到风电机组叶轮转角位置信息；
23.具体地，当重力加速度传感器所在的第一叶片位于叶轮最下端时，重力加速度传感器所测加速度值最大，此时叶轮的转角度数为初始值，对接近传感器进行计数，若一圈主轴安装螺栓共n个，则接近传感器发出前后两个脉冲信号或高电平信号对应的主轴转角为360/n度，即叶轮的转角也为360/n度，根据接近传感器发出的脉冲信号或高电平信号的计数情况，判断得到叶轮转角位置；
24.s4、中央处理器将同一时间点的相对位移数据与叶轮转角位置信息进行匹配，得到相对位移数据随叶轮转角位置变化的实时信息；
25.s5、中央处理器对不同叶轮转角位置的相对位移数据进行分析处理，判断各法兰连接螺栓是否出现松动；
26.具体地，将分析处理后的相对位移数据与已有的通过试验或仿真得到的相同叶轮转角位置的相对位移数据进行比较，当两个相对位移数据的差值达到安全阈值时，说明已出现螺栓松动问题，此时中央处理器在可检测精度下根据第一测距传感器和第二测距传感器的差值对螺栓松动位置进行提示。
27.进一步地，所述步骤s5中，中央处理器对不同叶轮转角位置的相对位移数据进行分析处理，具体包括：
28.s51、对轮毂壳体和机舱底架连接处的光纤光栅位移传感器的相对位移数据进行分析处理，得到：
29.d(θ)＝dc(θ)-d
t-d
x
30.其中，d(θ)为分析处理后的轮毂壳体和机舱底架连接处的光纤光栅位移传感器在不同叶轮转角下的相对位移数据，dc(θ)为轮毂壳体和机舱底架连接处的光纤光栅位移传感器在不同叶轮转角下监测的相对位移数据，d
t
为温度引起的位移变化量，d
x
为三个叶片的整体形变导致的位移变化量，θ为叶轮转角；
31.s52、对各叶片连接处的光纤光栅位移传感器的相对位移数据进行分析处理，得到：
32.d(θ)＝dc(θ)-d
t-d
x-d
l
33.d
′
(θ)＝d
′c(θ)-d
′
t-d
′
x-d
l
34.d
″
(θ)＝d
″c(θ)-d
″
t-d
″
x-d
l
35.其中，d(θ)、d
′
(θ)和d
″
(θ)分别为分析处理后的第一叶片连接处、第二叶片连接处、第三叶片连接处的光纤光栅位移传感器的相对位移数据，dc(θ)、d
′c(θ)、d
″c(θ)分别为第一叶片连接处、第二叶片连接处、第三叶片连接处的光纤光栅位移传感器在不同叶轮转角下监测的相对位移数据，d
t
、d
′
t
、d
″
t
为分别为第一叶片连接处、第二叶片连接处、第三叶片连接处的温度引起的位移变化量，d
x
、d
′
x
、d
″
x
分别为第一叶片形变、第二叶片形变、第三叶片形变导致的位移变化量，d
l
为转速不同导致的位移变化量。
36.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
37.1、本发明通过光纤光栅位移传感器的布置，可以对风电机组上各法兰(如轮毂壳体和机舱底架连接处以及各叶片连接处)的变形(法兰连接处出现相对位移)进行监测，从而对各法兰连接螺栓的状态进行监测，光纤光栅位移传感器监测精度高、长期应用可靠性高，而且不存在磁性衰减导致的监测精度下降问题。
38.2、本发明所采用的光纤光栅位移传感器的拉杆的远离传感器本体的一端通过上支座、下支座和螺栓固定，不仅安装方便，而且通过调整上支座、下支座在拉杆上的位置，可快速调整下支座的下表面与传感器本体处垫片的上表面间的距离，可适应不同监测距离的应用场所。
39.3、本发明通过设置叶轮转角位置监测装置对叶轮转角位置信息进行监测，再通过中央处理器将同一时间的法兰变形量(相对位移数据)与叶轮转角位置信息进行匹配，从而准确反映法兰变形随叶轮转角位置变化信息，避免后期的法兰形变监测中，将由于叶轮转角位置不同而导致的法兰载荷(形变)计算到法兰连接螺栓形变量中，影响法兰连接螺栓监测结果的判断。
40.4、本发明的叶轮转角位置监测装置包括重力加速度传感器和接近传感器，通过重力加速度传感器和接近传感器的布置，可以对风电机组叶轮转角位置信息进行监测，监测原理简单，可靠性高，误差小。
41.5、本发明将监测的法兰相对位移数据进行分析处理后与已有的通过试验或仿真的相同叶轮转角位置的法兰相对位移数据进行比较，判断螺栓松动问题，消除了叶轮转角位置对法兰相对位移数据的影响，法兰连接螺栓监测精度高，螺栓使用寿命长。
附图说明
42.图1为本发明中光纤光栅位移传感器在对应法兰连接处的安装俯视图；
43.图2为本发明中光纤光栅位移传感器的结构示意图；
44.图3为本发明中光纤光栅位移传感器在对应法兰连接处的安装正视图；
45.图4为本发明中光纤光栅位移传感器在对应法兰连接处的安装侧视剖面图；
46.图5为本发明中上支座的结构示意图；
47.图6为本发明中下支座的结构示意图；
48.图7为本发明中重力加速度传感器和测距装置在轮毂处的安装立体示意图；
49.图8为本发明中重力加速度传感器在轮毂处的安装正视图；
50.图9为本发明中安装支架的结构示意图；
51.图10为本发明中接近传感器、第一测距传感器和第二测距传感器与支架的连接示意图；
52.图11为本发明中接近传感器在机舱底架上的安装俯视图；
53.图12为本发明中接近传感器在机舱底架上的安装侧视剖面图；
54.图中：1-光纤光栅位移传感器，11-传感器本体，12-拉杆；2-法兰，21-上法兰，22-下法兰，23-法兰连接螺栓；3-垫片；4-安装支座，41-上支座，42-下支座，43-安装孔；5-重力加速度传感器；6-接近传感器；7-安装支架，71-固定座，72-第一固定孔，73-第二固定孔，74-第三固定孔；8测距装置；91第一测距传感器，92第二测距传感器；
55.100-叶轮旋转中心轴线，200-重力加速度传感器的中心方向，300-第一叶片，400-第二叶片，500-第三叶片，600-机舱底架，700-主轴，800-主轴安装螺栓。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
57.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
58.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
59.本实施例提供一种基于光纤光栅位移传感器1的法兰连接螺栓监测系统，包括若干个光纤光栅位移传感器1、光纤光栅解调仪(图中未示出)、数据采集仪(图中未示出)和中央处理器(图中未示出),其中，光纤光栅位移传感器1与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与数据采集仪连接，数据采集仪与中央处理器连接，进行数据传输。
60.光纤光栅位移传感器1至少为两个，且均匀分布在法兰连接处的内圆周或外圆周上，如图1所示，本实施例中光纤光栅位移传感器1在各法兰连接处的内圆周上分别均匀分布设置有四个，即在轮毂壳体和机舱底架600的法兰连接处的内圆周均匀分布有四个，在三个叶片的法兰连接处的内圆周分别均匀分布有四个。
61.具体地，每个光纤光栅位移传感器1包括相连接的传感器本体11和拉杆12，如图2-6所示，传感器本体11通过垫片3固定于下法兰22的内圆周侧壁上，传感器本体11与垫片3之间、垫片3与下法兰22之间均通过粘接固定。拉杆12通过安装支座4对应固定于上法兰21的内圆周侧壁上，安装支座4与上法兰21之间均通过粘接固定。进一步地，安装支座4为分体式结构，包括有上支座41和下支座42，下支座42粘接固定连接于上法兰21的内圆周侧壁上，上支座41和下支座42通过螺钉连接，且上支座41和下支座42之间形成有安装孔43，拉杆12上
远离传感器本体11的一端被固定安装于安装孔43内，通过设置垫片3和安装支座4使得传感器本体11和拉杆12的中心线处于同一直线上。
62.当法兰2受到载荷作用(法兰变形)时，导致垫片3的上表面与下支座42的下表面之间产生相对位移(应变)，从而导致光纤光栅位移传感器1输出的波长发生变化，光纤光栅解调仪通过线缆与光纤光栅位移传感器1连接，对接收到的光纤光栅位移传感器1传输来的波长变化进行分析后，可确定波长信息及光纤光栅位移传感器1的传感器本体11与拉杆12之间的相对位移数据(法兰相对位移数据)，光纤光栅解调仪将数据发送给数据采集仪，最终由数据采集仪通过有线或无线的方式将数据传输给中央处理器进行处理。当风电机组处于工作状态时，安装在法兰2上的各光纤光栅位移传感器1及光纤光栅解调仪可实时监测垫片3上表面与下支座42下表面之间的相对位移变化，中央处理器对相对位移变化数据进行存储、分析，根据已有的通过试验或cae分析得到的在一定风速下光纤光栅位移传感器1的相对位移变化数据与螺栓松动程度之间的对应信息，当发现相对位移值达到一定值时，说明已出现螺栓松动问题。
63.为了消除叶轮转角位置对法兰连接螺栓监测判断的影响，本实施例提供的监测系统还包括叶轮转角位置监测装置，具体地，如图7-8所示，叶轮转角位置监测装置包括重力加速度传感器5和接近传感器6，其中，重力加速度传感器5安装在轮毂内叶轮旋转中心轴线100上，重力加速度传感器的中心方向200与叶轮旋转中心轴线100垂直，且重力加速度传感器的中心方向200指向第一叶片300的根部位置，重力加速度传感器5所测加速度值随第一叶片300位置的不同而变化，当第一叶片300位于叶轮最下端时，重力加速度传感器5所测加速度值最大，可准确监测到第一叶片300位于叶轮最下端的时间点。进一步地，接近传感器6通过安装支架7安装固定于机舱底架600上，支架结构如图9-10所示，支架上设置有固定座71和第一固定孔72，支架的一端(固定座71)通过粘接固定于机舱底架600上，支架的另一端(第一固定孔72)延伸至主轴安装螺栓800所在圆的上方，接近传感器6固定安装于第一固定孔72上，如图11所示，接近传感器6正对主轴安装螺栓800所在圆设置，主轴安装螺栓800随主轴700转动，当主轴安装螺栓800转到接近传感器6下方时，接近传感器6发出脉冲信号或高电平信号。
64.重力加速度传感器5和接近传感器6均与数据采集仪连接，并分别将监测到的数据经数据采集仪传输给中央处理器，中央处理器存储、分析数据得到叶轮转角位置信息，中央处理器将相对位移数据和叶轮转角位置信息进行匹配，可准确反映法兰变形随叶轮转角位置变化而变化的信息，根据实际监测的不同叶轮转角位置的相对位移数据与已有的通过试验或cae仿真分析得到的在一定风速下、相同叶轮转角位置时的相对位移数据来判断各法兰连接螺栓是否出现松动。
65.在对现有的风电机组模型进行试验或仿真时，一般是在特定温度、特定风速等环境下进行，叶片的形状也保持稳定；而风电机组在实际工作时，温度、风速均会发生变化，叶片也会发生变形，因此实际监测的相对位移数据和已有的数据相比较时，虽然可以在相同叶片转角位置进行数据比较来消除叶片转角位置造成的影响，但是其他如温度、风速和叶片形变等也会对各光纤光栅位移传感器1的相对位移数据造成影响。因此有必要对监测的相对位移数据进行分析处理，以将监测的相对位移数据换算成和已有的相对位移数据所在的相同的环境下的数据后再进行比较。
66.对此，本实施例在每个光纤光栅位移传感器1内均设有温度传感器，通过温度传感器对温度进行检测，并将温度数据经数据采集仪传至中央处理器，对温度变化所导致的波长变化进行补偿，消除温度变化的影响。
67.进一步地，如图7所示，本实施例在轮毂壳体的后端对应三个叶片设置有三组测距装置8，每组测距装置8均包括有若干个激光测距模块，每组测距装置8中的若干个激光测距模块依次对着对应叶片的长度方向排列设置，三组测距装置8将各激光测距模块的数据经数据采集仪发送至中央处理器，中央处理器根据接收的数据计算各叶片的形变，对叶片形变所导致的相对位移数据的变化进行补偿，消除叶片形变的影响。
68.进一步地，本实施例在安装支架7上还设有第二安装孔73和第三安装孔74来分别安装第一测距传感器91和第二测距传感器92，第一测距传感器91和第二测距传感器92正对主轴安装螺栓800所在圆设置，第一测距传感器91靠近接近传感器6设置，两者之间距离小于螺栓端部长度，第二测距传感器92靠近第一测距传感器91设置，且第二测距传感器92与接近传感器6的距离大于螺栓端部长度，当主轴安装螺栓800转到接近传感器6下方时，第一测距传感器91测量其与主轴安装螺栓800端部的距离，第二测距传感器92测量其与主轴700上的螺栓安装端面的距离。
69.本发明还提供了上述法兰连接螺栓监测系统的监测方法，用于监测轮毂壳体和机舱底架600连接处的法兰连接螺栓以及监测各叶片连接处的法兰连接螺栓，包括以下步骤：
70.s1、在风电机组中轮毂壳体和机舱底架600连接处(法兰连接处)的对应位置安装光纤光栅位移传感器1、重力加速度传感器5、接近传感器6、三组测距装置8、第一测距传感器91和第二测距传感器92；在各叶片连接处(法兰连接处)的对应位置安装光纤光栅位移传感器1；这些光纤光栅位移传感器1均与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪、重力加速度传感器5、接近传感器6均与数据采集仪连接，数据采集仪与中央处理器连接；
71.s2、风电机组工作时，中央处理器经数据采集仪分别接收并存储光纤光栅位移传感器1(光纤光栅解调仪)、重力加速度传感器5、接近传感器6、三组测距装置8、第一测距传感器91和第二测距传感器92监测的数据；
72.s3、中央处理器对重力加速度传感器5和接近传感器6监测的数据进行分析，得到风电机组叶轮转角位置信息；
73.具体地，风电机组工作时，安装在叶轮轮毂内的重力加速度传感器5所测加速度值随第一叶片300位置的不同而变化，当重力加速度传感器5所在的第一叶片300位于叶轮最下端时，重力加速度传感器5所测加速度值最大，可准确监测到第一叶片300位于叶轮最下端的时间点，此时叶轮的转角度数为初始值零位；接着对接近传感器6进行计数，若一圈主轴安装螺栓800共n个，则接近传感器6发出前后两个脉冲信号或高电平信号对应的主轴转角为360/n度，即叶轮的转角也为360/n度，根据接近传感器6发出的脉冲信号或高电平信号的计数情况，判断得到叶轮转角位置；
74.s4、中央处理器将同一时间点的相对位移数据、叶轮转角位置信息进行匹配，得到相对位移数据随叶轮转角位置变化的实时信息，即法兰2受到载荷作用(法兰变形)随叶轮转角位置变化信息。
75.s5、中央处理器对不同叶轮转角位置的相对位移数据进行分析处理，判断法兰连接螺栓23是否出现松动；
76.其中，中央处理器对不同叶轮转角位置的相对位移数据进行分析处理，具体包括：
77.s51、对轮毂壳体和机舱底架600连接处的光纤光栅位移传感器1的相对位移数据进行分析处理，得到：
78.d(θ)＝dc(θ)-d
t-d
x
79.其中，d(θ)为分析处理后的轮毂壳体和机舱底架600连接处的光纤光栅位移传感器1在不同叶轮转角下的相对位移数据；dc(θ)为轮毂壳体和机舱底架600连接处的光纤光栅位移传感器1在不同叶轮转角下监测的相对位移数据，通过各光纤光栅位移传感器实际测量得到；d
t
为轮毂壳体和机舱底架600连接处因温度引起的位移变化量，即各温度传感器实测温度与已有数据的温度的差值引起的位移变化量；d
x
为三个叶片的整体形变导致的位移变化量，通过各测距装置测得的多个距离可得到各叶片上多个被测点的斜率，结合各叶片的形状计算整体形变导致的位移变化量，或者预先通过仿真形成该整体的位移变化量与多个被测点斜率的数据表，根据当前多个被测点的斜率数据查表获取该整体的位移变化量；θ为叶轮转角；
80.s52、对各叶片连接处的光纤光栅位移传感器1的相对位移数据进行分析处理，得到：
81.d(θ)＝dc(θ)-d
t-d
x-d
l
82.d
′
(θ)＝d
′c(θ)-d
′
t-d
′
x-d
l
83.d
″
(θ)＝d
″c(θ)-d
″
t-d
″
x-d
l
84.其中，d(θ)、d
′
(θ)和d
″
(θ)分别为分析处理后的第一叶片连接处、第二叶片连接处、第三叶片连接处的光纤光栅位移传感器1的相对位移数据；dc(θ)、d
′c(θ)、d
″c(θ)分别为第一叶片连接处、第二叶片连接处、第三叶片连接处的光纤光栅位移传感器1在不同叶轮转角下监测的相对位移数据，通过各光纤光栅位移传感器实际测量得到；d
t
、d
′
t
、d
″
t
为分别为第一叶片连接处、第二叶片连接处、第三叶片连接处的温度引起的位移变化量，即各温度传感器实测温度与已有数据的温度的差值引起的位移变化量；d
x
、d
′
x
、d
″
x
分别为第一叶片形变、第二叶片形变、第三叶片形变导致的位移变化量，通过各测距装置测得的多个距离可得到各叶片上多个被测点的斜率，结合各叶片的形状计算位移变化量，或者预先通过仿真形成位移变化量与多个被测点斜率的数据表，根据当前多个被测点的斜率数据查表获取位移变化量；d
l
为转速不同导致的位移变化量，即，将因当前转速和已有数据所在转速不同导致离心力不同而产生的位移变化量，转速可根据接近传感器两次信号间隔时间和两相邻主轴安装螺栓所在圆的弧长得到。分别对每个叶片连接处按上述公式计算以对每个叶片的法兰连接处进行监测判断。
85.接着，将分析处理后的相对位移数据与已有的通过试验或仿真得到的相同叶轮转角位置的相对位移数据进行比较，当两个相对位移数据的差值达到安全阈值时，说明已出现螺栓松动问题，提示工作人员进行检修。
86.传统的法兰连接螺栓检测系统中，不同叶轮转角位置的已有的用于比较的相对位移数据为同一值，由于风切变和自重等原因，实测的相对位移数据允许在该同一值的上下波动的范围较大，也就是符合要求的数据区间的范围较大，这样才能保证在任意转角位置时的相对位移数据均符合要求，才不会错判，造成监测判断的精度很低。本实施例通过采用精度高的光纤光栅位移传感器，配合转角位置监测装置，可监测不同叶片转角位置的相对
位移数据，然后和已有的相同叶片转角位置的相对位移数据比较，监测的每个转角位置的相对位移数据的允许波动范围可以设置的很小，准确度很高。
87.在新螺栓刚安装完成时，风电机组的工作环境和已有数据所对应的环境不同，无法判断螺栓安装后的情况是否与设计值有偏差，例如光纤光栅位移传感器的监测得到的相对位移数据虽然在允许范围内，但是受到了温度或叶片形变等影响而导致测得的数据偏小，排除这些影响后的数据实际上已经超出允许范围。因此，本实施例通过考虑温度、风速和叶片形变等因素，将风电机组在当前实际工作环境下的数据分析处理转换成和已有数据所对应的相同环境下的数据，从而可防止由于这些因素导致的位移变化量而造成误判，在新安装时若发现与设计值不符时可以立刻对螺栓进行更换，可以提升螺栓的使用寿命。
88.在风电机组的后续工作过程中，继续对各法兰连接处进行监测，并且将后续工作时的第一测距传感器91和第二测距传感器92的差值与初始运行时记录的差值进行比较，可在分析处理后的相对位移数据超限时，对螺栓松动的大致位置进行提示，如对某个螺栓检测时，第一测距传感器91和第二测距传感器92的差值大于初始运行时记录的差值，则对该螺栓的位置进行显示，便于提高检修效率，需要说明的是，由于测距传感器的检测精度略低于光纤光栅位移传感器1的检测精度，因此仅在测距传感器的可检测精度下实现。
89.由上述内容可知，本实施例提供的一种法兰连接螺栓监测系统，可监测法兰连接螺栓的状态，监测精度高，而且可准确反映法兰变形随叶轮转角位置变化信息，监测更加准确。
90.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。