高强度螺栓连接副是作紧固连接使用且应用极为广泛的一类机械零件。在铁路桥梁,航空航天,轨道交通,汽车制造,船舶制造,风电核电,水利建设等各行业中是应用最广泛的螺栓连接副,而螺栓连接副的相对位移状态直接关系行业中设施设备的安全运行,一旦螺栓连接副脱落而失效,其带来的后果无法估量。
螺栓连接副在长期载荷的作用下,会发生塑性变形,使螺栓连接副产生相对位移或螺栓载荷衰减,会导致螺栓连接副失效,目前关于对螺栓连接副的检测方法有检测预紧力的变化、压电垫圈等。这些方法的确能检测到螺栓连接副的预紧力的变化,但是检测预紧力方案成本较高,无法批量应用。由于螺栓连接副在工业环境中使用量巨大,受施工工艺,施工环境,以及长期载荷变化的影响,螺栓连接副是否发生相对位移变化或载荷衰减很难精确的掌握,还需要靠人工定期进行巡检的方式加以保障,这既增加事故发生概率,也增加了大量的人工成本,特别是偏远地区的设施,往往检测周期过长,这无形中增加了安全风险,如果在螺栓连接副在服役过程中全面被监测,运维人员能够全部掌握紧固件的历史状态和松动时间,判断螺栓连接副松动真实性,那么不但可以避免安全事故的发生,也能使维护人员更有针对性的实施有效的维护措施,从而消除事故隐患,降低事故风险,也极大的降低人工维护成本。
沈阳智航智能系统公司的螺栓松动在线监测技术方案通过其自研的螺栓松动监测产品可对螺栓的松动进行在线监测,方案特点为,低成本,可复用,施工方便,可应用于新建设施,亦可应用于在役设施,不破环螺栓原有形态。
解决方案中,螺栓松动传感器有两种形态,垫圈型和位移型,垫圈型松动传感器其产品尺寸与现有弹性垫圈尺寸基本一致,通过螺栓的预紧力衰减传导到传感器敏感原件,从而产生告警,再通过无线或有线方式传输至采集器,该产品可适用于M10-M40螺栓,其产品图及现场图如下所示:
位移型螺栓松动传感器采用胶粘方式与螺母固定,其主要监测螺母或螺栓的相对位移变化值,并通过无线方式传输至采集器,采集器可通过多种协议传输至上位机,并由上位机判断是否松动并产生告警。该产品可适用于M16-M130型号的螺栓,该产品采用无线通讯方式为低功耗 Lora,内置低功耗微处理器 MCU,具备自动休眠, 可长期低功耗工作,内置能量型锂电池,最长使用寿命 2 年(低频度监测场合), 可选配太阳供电版本,可延续使用年限至5年,满足户外智能物联网的使用场景需求。该产品典型网络如下图: