專利名稱：螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監(jiān)測裝置，特別是關于一種用于監(jiān)控緊固在機電設備上的螺栓(或螺母，以下統(tǒng)稱螺栓)狀態(tài)的監(jiān)測裝置。
背景技術：
伴隨著科學技術突飛猛進地發(fā)展，國內(nèi)外的水電站裝機容量有不斷增加的趨勢， 且單機容量也不斷增加。單機容量的增加，可大大降低工程造價，降低成本，但也可能因相對剛度的降低而造成穩(wěn)定性降低，誘發(fā)事故，甚至可能因此而造成更嚴重的破壞。比如2009 年8月17日，俄羅斯薩彥舒申斯克水電站發(fā)生嚴重事故，事后俄羅斯政府組織的事故調(diào)查認為“由動態(tài)載荷引發(fā)的螺栓破壞導致水輪機頂蓋和水力發(fā)電機組引水通道的密封被撕裂?！币l(fā)事故的2號水輪發(fā)電機組水輪機頂蓋的49個緊固螺栓由于劇烈振動而斷裂，進而造成頂蓋撕裂。在高壓水的作用下，水輪機的頂蓋、十字形機架連同發(fā)電機的轉子開始向上運動，并進而將密封撕裂，將頂蓋、轉子等抬出機坑，高壓水迅速充滿水輪機機坑和廠房。在此之前，三峽水電廠也曾有巡視職工無意中發(fā)現(xiàn)水輪機蝸殼進人門壓緊螺栓松動并及時報警，從而避免了水淹廠房重大事故的發(fā)生。所有這些都證明，螺栓和螺母雖小，只要其安裝位置重要，螺栓(或螺母)的松脫可能會產(chǎn)生非常嚴重而惡劣的影響，小部件也會闖大禍。 因此，對安裝在重要位置又有可能因為振動及其它原因而造成松脫的螺栓，非常有必要進行監(jiān)測。但是，由于過去對螺栓松脫危害性的認識不夠深刻，一直缺乏有效的監(jiān)測手段。目前有二種可能的監(jiān)測方式最容易想到的是定期或不定期的巡檢，其缺點是成本高，對巡檢人責任心、工作態(tài)度等依賴比較大，且難以避免突發(fā)性事件的發(fā)生；另外一種是在螺栓、螺栓安裝位置設置監(jiān)控鏡頭，將視頻信號引入中控室進行監(jiān)視，其缺點是螺栓松脫后中控室未必能看清，且對監(jiān)視人員過于依賴。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)控和預測報警的螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置。實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案一種螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置，它包括一呈環(huán)柱體的彈性墊圈，彈性墊圈的下部徑向開設一貫穿環(huán)柱體的通槽，使彈性墊圈下部形成兩個弧形支腿；通槽的槽口頂部設置有壓力應變片；與通槽平行，彈性墊圈的上部兩側具有兩段弧形凹缺，使彈性墊圈上部形成兩個與弧形支腿呈90°的弧形凸臺；壓力應變片通過導線連接一信號放大器，信號放大器通過數(shù)據(jù)線連接一數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置通過數(shù)據(jù)線連接原有的計算機監(jiān)控設備。所述彈性墊圈上部凸臺的寬度小于下部通槽的槽口寬度。所述通槽的兩個槽口中僅有一個頂部中心設置有一壓力應變片。所述通槽的兩個槽口頂部中心均設置有一壓力應變片。[0009]本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型由于采用彈性墊圈及貼在其懸空部分下表面的壓力應變片和信號放大器等監(jiān)測裝置，實現(xiàn)自動監(jiān)測螺栓緊固狀態(tài)，提前進行預測報警，從而減少了監(jiān)控判斷時人為因素的影響及對人的素質(zhì)等因素的依賴，并節(jié)省了人力成本。2、本實用新型由于采用彈性好的鋼材加工墊圈和性能穩(wěn)定、壽命長的壓力應變片，使測量信號強而穩(wěn)定，從而具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，用戶可以放心的使用。3、本實用新型由于使用的彈性墊圈、壓力應變片及輔助的儀器、設備均無特殊要求，且測試設備較少，因此制造成本較低，使用安裝方便。4、本實用新型可以用于水電站、火電站和其它包含壓力容器且需用螺栓緊固的生產(chǎn)和科研領域，具有廣泛的應用前景。

圖1是本實用新型組成示意圖圖2是本實用新型裝有壓力應變片的彈性墊圈的立面投影圖圖3是圖2的俯視圖
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型包括一呈環(huán)柱體的彈性墊圈1，在彈性墊圈1的下部徑向開設有一貫穿環(huán)柱體的通槽2，使彈性墊圈1下部形成兩個弧形支腿3，在兩個弧形支腿3之間的通槽2的兩個槽口頂部中心各設置有一壓力應變片4 ；壓力應變片4也可以是兩個槽口只貼一片或兩個槽口各貼兩片或更多。在彈性墊圈1的上部兩側與通槽2平行切除兩段弧形柱體，使彈性墊圈1上部形成兩個與弧形支腿呈90°的弧形凸臺5。同時， 凸臺5的寬度小于兩個弧形支腿3之間的寬度，使凸臺5兩側、支腿3上方形成比凸臺5低的懸空部分6，以使彈性墊圈1承受壓力時其懸空部分6能夠有較大的變形。壓力應變片4 通過導線連接一信號放大器7，信號放大器7通過數(shù)據(jù)線連接一數(shù)據(jù)采集裝置8，數(shù)據(jù)采集裝置8采集經(jīng)信號放大器放大后的信號后，將信號傳輸給原有的計算機監(jiān)控設備9。上述實施例中，彈性墊圈1可以采用彈性好的鋼材制成。本實用新型的工作原理是當采用裝有本實用新型的螺栓10將被緊固部件11壓緊固定在固定部件12上時，首先應通過擰緊螺栓10的方式施加一預緊力，位于螺栓10和被緊固部件11之間的彈性墊圈1會受到來自螺栓10的壓力，當壓力達到一定值時，位于彈性墊圈1通槽2的槽口頂部的兩個壓力應變片4會因受壓而發(fā)生拉伸變形，從而產(chǎn)生相應的電信號，該信號經(jīng)過信號放大器7放大后，由數(shù)據(jù)采集裝置8采集并傳送給原有的計算機監(jiān)控設備9。當螺栓11施加給彈性墊圈1的壓力降低時，上述壓力應變片4也會隨之減少拉伸變形，從而使相應的電信號產(chǎn)生變化，該信號變化經(jīng)過信號放大器7放大后、由數(shù)據(jù)采集裝置8采集并傳送給原有的計算機監(jiān)控設備9，從而能夠為在計算機監(jiān)控設備9中設置報警或其它保護措施提供相應的依據(jù)。使用本實用新型時，包括以下步驟1)將裝有本實用新型彈性墊圈的螺栓旋設在被緊固件上；2)讀取并記錄彈性墊圈在被壓緊前計算機監(jiān)控設備顯示的數(shù)據(jù)信號值；3)在擰緊螺栓的過程中，按照預置的擰緊圈數(shù)間隔讀取并記錄計算機監(jiān)控設備顯示的數(shù)據(jù)信號值，建立擰緊圈數(shù)和數(shù)據(jù)信號值之間的關系，直至螺栓被完全擰緊；4)密封容器(壓力容器、水輪機流道等)加壓，讀取并記錄密封容器加壓至工作壓力后計算機監(jiān)控設備顯示的數(shù)據(jù)信號值；5)根據(jù)步驟幻 4)所獲取的數(shù)據(jù)信號值，確定一數(shù)據(jù)信號值作為采取報警措施所對應的報警閾值，并預置在計算機監(jiān)控設備中；6)在監(jiān)測過程中，計算機監(jiān)控設備定期控制數(shù)據(jù)采集裝置采集新的數(shù)據(jù)信號值， 并將其與預設的報警閾值進行比較如果數(shù)據(jù)信號值小于報警閾值，計算機監(jiān)控設備發(fā)出警報。上述實施例中，確定報警閾值的方式，包括以下兩種1)將螺栓被完全擰緊后計算機監(jiān)控設備顯示的數(shù)據(jù)信號值的0. 8 0. 9倍作為采取報警措施所對應的報警閾值；2)將密封容器內(nèi)部壓力達到工作壓力后計算機監(jiān)控設備顯示的數(shù)據(jù)信號值的 0. 8 0. 9倍作為采取報警措施所對應的報警閾值。其中第二種報警閾值容易導致誤報。上述實施例中，當使用螺栓緊固密封容器時，最好使用專用的扭矩扳手按原有的設備要求預緊力擰緊螺栓；且在螺栓被完全擰緊后，密封容器進行加壓，必須確保當其內(nèi)部壓力達到工作壓力時不會有流體泄漏或壓力下降的現(xiàn)象發(fā)生。上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，如連接可以是螺栓或螺栓和螺母配合使用，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。
權利要求1.一種螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于它包括一呈環(huán)柱體的彈性墊圈，所述彈性墊圈的下部徑向開設一貫穿環(huán)柱體的通槽，使所述彈性墊圈下部形成兩個弧形支腿；所述通槽的槽口頂部設置有壓力應變片；與所述通槽平行，所述彈性墊圈的上部兩側具有兩段弧形凹缺，使所述彈性墊圈上部形成兩個與弧形支腿呈90°的弧形凸臺；所述壓力應變片通過導線連接一信號放大器，所述信號放大器通過數(shù)據(jù)線連接一數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置通過數(shù)據(jù)線連接原有的計算機監(jiān)控設備。
2.如權利要求1所述的一種螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于所述彈性墊圈上部凸臺的寬度小于下部通槽的槽口寬度。
3.如權利要求1或2所述的一種螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于所述通槽的兩個槽口中僅有一個頂部中心設置有一壓力應變片。
4.如權利要求1或2所述的一種螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于所述通槽的兩個槽口頂部中心均設置有一壓力應變片。
專利摘要本實用新型涉及一種螺栓緊固狀態(tài)監(jiān)測裝置，它包括一呈環(huán)柱體的彈性墊圈，彈性墊圈的下部徑向開設一貫穿環(huán)柱體的通槽，使彈性墊圈下部形成兩個弧形支腿；通槽的槽口頂部設置有壓力應變片；與通槽平行，彈性墊圈的上部兩側具有兩段弧形凹缺，使所述彈性墊圈上部形成兩個與弧形支腿呈90°的弧形凸臺；壓力應變片通過導線連接一信號放大器，信號放大器通過數(shù)據(jù)線連接一數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置通過數(shù)據(jù)線連接原有的計算機監(jiān)控設備，計算機監(jiān)控設備將定期采集的數(shù)據(jù)信號值與預設的報警閾值進行比較，從而判斷是否采取報警措施。本實用新型具有成本低、運行安全以及基本不需人為參與的優(yōu)點，可以廣泛地應用于水電站等包含壓力容器且需螺栓緊固的生產(chǎn)和科研領域。
文檔編號G01L1/04GK202166494SQ201120283199
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2011年8月5日
發(fā)明者唐擁軍, 廖翠林, 徐洪泉, 李鐵友, 潘羅平, 王萬鵬, 瞿軍, 穆恩良, 陸力 申請人:中國水利水電科學研究院機電所, 北京中水科水電科技開發(fā)有限公司