一种无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效检测装置的制作方法

本发明涉及螺栓松动失效的检测，具体为一种无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效检测装置。

背景技术：

1、连接结构广泛存在于现代大型工业设备之中，结构的连接方式主要包括机械连接、胶接连接、缝合连接、z-pin连接和混合连接等，而机械连接中的螺栓连接因结构简单、可靠性高和易于拆卸等优点而被广泛应用能源、电力等行业，如水力发电领域中压力钢管与各主辅阀门的连接、水力发电机组主轴承、机组主轴承等。与其它连接方式相比，螺栓连接的优点在于方便替换，方便维修，连接简便，不需要焊接等，且螺栓连接早已纳入国家标准化体系。因此，在各种机械设备和工业设备中作为标准构件使用，具有生产、设计等所有工程环节的标准的流程，从而极大降低了生产成本，具有极高的性价比。由于同等型号的螺栓可以实现互换和通用，因此螺栓连接具有其他连接方式不具备的简便特性。螺栓除具有的优异性能之外，它还有诸多不足之处。如螺纹采用自旋转结构，具有松动的内在秉性。特别是如水力发电机组类似的一些高速运行或者振动频率高的器械中，螺栓松动情况时有发生，由于螺栓连接处的松动，使得局部极易产生裂纹、疲劳甚至断裂现象等。所以，有针对性地开展水力发电机组螺栓连接结构松动失效具有十分重要的现实意义。

2、螺栓连接处是整个结构最为薄弱的环节，从结构整体性上来说，螺栓连接处降低了结构的整体刚度，极易引起结构固有频率的下降。同时，在实际运行中，螺栓连接结构常受到振动、变载、冲击等动载荷或工作温度发生较大变化，其连接结构的夹紧力和抵制松动的摩擦力会逐渐减小甚至消失，最终导致螺栓连接结构松动失效，影响机械设备的可靠性，甚至引发重大安全事故。

3、通常而言，螺栓连接结构失效包括螺栓断裂，螺纹松动，螺纹滑扣等。就目前而言，对于螺栓松动的内部原因尚存诸多许多科学问题没有解决。如无法准确监测分析螺栓连接处的强度、牢固度等信息，其连接的松紧程度无法长期无源实时监测。特别是，对于一些重要连接结构的螺栓，螺栓松弛、螺栓连接失效、螺栓连接断裂的情况时有发生。所以研究螺栓松动问题对于指导工程实践具有非常重要的实际意义。特别是针对于水力发电机组中重大生产设备的关键位置螺栓连接结构松动失效进行实时在线监测，并研制能满足现场需求、可实时在线监测的无线螺栓连接结构松动失效监测装置，实现水力发电机组关键位置螺栓连接结构松动失效预警、动态监测具有十分重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效检测装置，可以解决现有的问题。

2、为了实现上述目的，本发明是技术方案如下：

3、本发明是通过如下的技术方案来实现：一种无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效检测装置，包括无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效监测节点、rfid阅读天线及控制电路和无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动预警系统；

4、所述无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效监测节点包括设置在锥管进人门各个螺栓上的聚酰胺纤维六角螺母套和聚酰胺纤维六角螺栓基座套；

5、所述聚酰胺纤维六角螺母套包括聚酰胺纤维六角螺母、三个霍尔传感芯片、无源rfid传感芯片和柔性无线射频识别pcb天线；三个所述霍尔传感芯片、无源rfid传感芯片和柔性无线射频识别pcb天线均密封在所述聚酰胺纤维六角螺母内部；

6、所述聚酰胺纤维六角螺栓基座套包括聚酰胺纤维六角螺栓基座和三个旋转辨识矩形磁条；三个所述旋转辨识矩形磁条密封在所述聚酰胺纤维六角螺栓基座内；

7、三个所述旋转辨识矩形磁条与三个所述霍尔传感芯片的位置相适配进行螺栓移动状态的拾取，且所述霍尔传感芯片连接无源rfid传感芯片用于检测旋转移位信号；所述无源rfid传感芯片连接柔性无线射频识别pcb天线，且所述柔性无线射频识别pcb天线连接rfid阅读天线及控制电路；所述rfid阅读天线及控制电路连接无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动预警系统。

8、进一步的，所述聚酰胺纤维六角螺母固定在螺栓固定螺母外侧，且所述聚酰胺纤维六角螺母的内径与所述螺栓固定螺母的外径参数相同；所述聚酰胺纤维六角螺栓基座固定在螺母保护套外侧，所述聚酰胺纤维六角螺栓基座的内径与螺母保护套外径参数相同；所述聚酰胺纤维六角螺母的底端密封固定有柔性无线射频识别pcb天线，所述聚酰胺纤维六角螺母的内壁密封嵌入有无源rfid传感芯片，且所述聚酰胺纤维六角螺母的顶端表面三条边处密封固定有霍尔传感芯片；所述聚酰胺纤维六角螺栓基座的底端表面三条边处密封固定有旋转辨识矩形磁条。

9、进一步的，所述旋转辨识矩形磁条靠近所述霍尔传感芯片时，所述无源rfid传感芯片输出高电平，记为“1”；

10、所述旋转辨识矩形磁条远离所述霍尔传感芯片时，所述无源rfid传感芯片输出低电平，记为“0”。

11、进一步的，所述无源rfid传感芯片的检测进人门螺栓松动的状态为：

12、状态1：螺栓固定螺母未出现松动，所述无源rfid传感芯片的检测状态为“010”状态；

13、状态2：螺栓固定螺母顺时针松动，所述无源rfid传感芯片的检测状态为“110”表示轻度松动，所述无源rfid传感芯片的检测状态为“100”表示较严重松动；所述无源rfid传感芯片的检测状态为“000”表示严重松动；

14、状态3：螺栓固定螺母逆时针松动，所述无源rfid传感芯片的检测状态为“011”表示轻度松动，所述无源rfid传感芯片的检测状态为“001”表示较严重松动；所述无源rfid传感芯片的检测状态为“000”表示严重松动。

15、进一步的，所述柔性无线射频识别pcb天线采用对称结构；所述柔性无线射频识别pcb天线包括右短路带铜箔片、右辐射铜箔片、左弯折偶极子铜箔片、右弯折偶极子铜箔片、介质基板、左短路带铜箔片和左辐射铜箔片；所述左短路带铜箔片、左辐射铜箔片、左弯折偶极子铜箔片依次连接，且均设于介质基板侧部；所述右短路带铜箔片、右辐射铜箔片、右弯折偶极子铜箔片依次连接，且均设于介质基板侧部。

16、进一步的，所述柔性无线射频识别pcb天线包括mhz柔性rfid柔性无线射频识别pcb天线；所述介质基板采用的材质为聚酰亚胺或聚酰胺；所述无源rfid传感芯片)采用rocky100；所述霍尔传感芯片采用sm351lt磁阻式全极性霍尔传感芯片。

17、进一步的，所述rfid阅读天线及控制电路包括超高频rfid一体式读写器和rfid读写器控制电路，所述超高频rfid一体式读写器连接所述柔性无线射频识别pcb天线。

18、进一步的，所述螺母保护套套在螺杆的顶端，所述螺杆的底端固定有进人门螺栓；所述进人门螺栓的顶端设有进人门本体，所述进人门本体的顶端设有进人门盖板；所述进人门本体、所述进人门盖板内贯穿螺杆，且所述螺杆螺母连接螺栓固定螺母；所述螺栓固定螺母设于所述进人门盖板的顶端。

19、进一步的，所述无源水轮发电机组锥管进人门螺栓包括m39型螺母，所述左辐射铜箔片和右辐射铜箔片的宽度为2mm；所述左弯折偶极子铜箔片、所述右弯折偶极子铜箔片的宽度为1mm；所述右短路带铜箔片、所述左短路带铜箔片的宽度为2.7mm，长度为8.5mm。

20、进一步的，所述柔性无线射频识别pcb天线读取的最大理论距离为3.9米。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

22、本发明提供的一种无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效检测装置，主要由聚酰胺纤维六角螺母套、聚酰胺纤维六角螺栓基座套两部分构成，聚酰胺纤维六角螺母套实现螺栓松动移动状态检测；采用旋转辨识矩形磁条与磁阻式全极性霍尔传感芯片组合方式实现螺栓松动移动状态拾取，旋转辨识矩形磁条与磁阻式全极性霍尔传感芯片分别内嵌在聚酰胺纤维六角螺栓基座套、聚酰胺纤维六角螺母套内，螺栓松动移动时将导致螺栓松动识别状态发生改变，通过辨识螺栓松动识别状态实现螺栓松动失效鉴别，并通过无线的方式进行数据的通信；能够对螺栓松动移位进行检测，本发明以水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效监测为目的，研制无源水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效rfid监测装置，实现水轮发电机组锥管进人门螺栓松动失效监测与预警，能有效改变目前无法实现水力发电机组无源螺栓连接结构松动失效实时动态监测的现状；本发明在实现无源无线螺栓松动失效检测的同时，还可在不改变原螺栓、螺母位置状态前提下快速实现装置的便捷安装与维护，因此本发明能够实现实时测量，提升了检测精度，并提高了检测结果的可靠性，并对实现螺栓松动失效检测向数字化、自动化、网络化、智能化的变革具有重大意义。

23、另外本发明的该装置采用全密封结构、具有耐湿热性好，绝缘性能好，使用温度范围宽、安装便捷、维护方便等优点。