本實(shí)用新型涉及機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及斷裂檢測裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用在化工、風(fēng)電、冶金等領(lǐng)域中。諸如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用環(huán)境也越來越復(fù)雜。旋轉(zhuǎn)設(shè)備的故障也很可能造成事故和巨大損失。機(jī)械設(shè)備上的零件(例如風(fēng)電設(shè)備上用于固定槳葉與輪轂的螺栓)由于多方面的因素(例如制造缺陷、長期的交變載荷作用或者偶發(fā)性的超出設(shè)計范圍的大載荷)，會出現(xiàn)斷裂脫落或者松動脫落。另外，機(jī)械設(shè)備上的零件通常難于人工監(jiān)測(例如風(fēng)電設(shè)備上螺栓位于離地面較高位置處)。進(jìn)一步，位于機(jī)械設(shè)備上的零件的脫落有可能造成較為嚴(yán)重的后果(例如，風(fēng)電設(shè)備上螺栓脫落而導(dǎo)致的槳葉彎折造成塔筒倒塌)。因此，對多種設(shè)備的零件進(jìn)行智能監(jiān)測是十分重要的。

現(xiàn)有的零件監(jiān)測手段例如是通過聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測。圖1示出了一個聲發(fā)射監(jiān)測零件的系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，監(jiān)測系統(tǒng)包括聲波傳感器、放大器、信號采集處理系統(tǒng)和記錄顯示系統(tǒng)。零件在斷裂的過程中，其所受到的應(yīng)力會在內(nèi)部裂紋的邊界處集中并產(chǎn)生聲波信號。聲波傳感器被配置在零件的表面上，采集聲波信號并轉(zhuǎn)化為電信號。放大器會放大電信號和傳輸?shù)叫盘柌杉幚硐到y(tǒng)。信號采集處理信號對經(jīng)過放大的電信號進(jìn)行處理判斷后，傳輸?shù)接涗浐惋@示系統(tǒng)。

然而，現(xiàn)有的聲發(fā)射技術(shù)容易受到零件周圍其他多種因素(例如，流體泄露、摩擦、撞擊、燃燒等與零件斷裂無關(guān)的因素)的干擾。而這些因素是普遍存在的。顯然，現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)很難準(zhǔn)確檢測零件是否脫落，并且部署成本很高。

因此，缺少一種可靠而穩(wěn)定的檢測零件狀態(tài)的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本實(shí)用新型提供一種檢測零件脫落的技術(shù)方案，有效的解決了上述中至少一個問題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供一種斷裂檢測裝置，包括設(shè)置于待檢測的零件上的支架和設(shè)置于支架上的開關(guān)。開關(guān)具有用于控制觸頭動作的傳動部件。傳動部件抵接于安裝零件的設(shè)備的表面。在零件斷裂時，傳動部件在復(fù)位彈簧作用下復(fù)位并改變觸頭位置以便開關(guān)產(chǎn)生表示零件斷裂的狀態(tài)信號。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測裝置中，零件為螺栓，安裝該零件的設(shè)備為旋轉(zhuǎn)設(shè)備。支架固定在擰緊螺栓的螺母上，傳動部件為推桿。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測裝置中，支架具有帶螺紋的安裝孔，開關(guān)設(shè)置于安裝孔中。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測裝置還包括擰在所述螺栓上的加緊螺帽，其與螺母夾緊支架。支架伸出有至少一個抓緊部件。該至少一個抓緊部件貼靠螺母。

根據(jù)本發(fā)明又一個方面，提供一種斷裂檢測的系統(tǒng)，包括至少一個根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測裝置、信號采集單元和信號處理單元。信號采集單元，與至少一個斷裂檢測裝置的開關(guān)耦接，并采集每個開關(guān)的狀態(tài)信號。信號處理單元，與信號采集單元耦接，并從信號采集單元獲取狀態(tài)信號，并。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測系統(tǒng)中，斷裂檢測裝置中所有行程開關(guān)串聯(lián)至信號采集單元。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測系統(tǒng)還包括觸發(fā)單元。觸發(fā)單元與至少一個斷裂檢測裝置的行程開關(guān)耦接，并在接收到任一個表示零件斷裂的狀態(tài)信號時生成中斷信號。與觸發(fā)單元耦接的信號處理單元在接收到中斷信號時，從信號采集單元獲取每個開關(guān)的狀態(tài)信號，并根據(jù)狀態(tài)信號生成告警消息。

可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測系統(tǒng)中，至少一個斷裂檢測裝置呈環(huán)形布置在風(fēng)電設(shè)備的槳葉根部。

根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān)測零件脫落的技術(shù)方案，可以同時采集多個零件的狀態(tài)，并在零件脫落時可以準(zhǔn)確定位已脫落的零件的位置、時間和數(shù)量。這里，根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān)測零件脫落的裝置，可以快捷和穩(wěn)定地部署在待監(jiān)測的設(shè)備上，并能及時對零件脫落事件進(jìn)行準(zhǔn)確通知，從而避免零件脫落后長時間不處理帶來的損失。另外，根據(jù)本實(shí)用新型的監(jiān)測零件脫落的裝置可以響應(yīng)于觸發(fā)單元提供的指示信號而進(jìn)行信號采集，能夠節(jié)省資源消耗和功率消耗，從而可以極大調(diào)高監(jiān)測裝置(尤其是被配置為電池供電的裝置)的性能。

附圖說明

為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來描述某些說明性方面，這些方面指示了可以實(shí)踐本文所公開的原理的各種方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。遍及本公開，相同的附圖標(biāo)記通常指代相同的部件或元素。

圖1示出了一個聲發(fā)射監(jiān)測零件的系統(tǒng)示意圖；

圖2A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的斷裂檢測裝置200的主視圖；

圖2B示出了圖2A中斷裂檢測裝置200的俯視圖；

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一些實(shí)施例的斷裂檢測系統(tǒng)300的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一些實(shí)施例的斷裂檢測系統(tǒng)400的示意圖；以及

圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一些實(shí)施例的斷裂檢測系統(tǒng)500的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

本實(shí)用新型提出了一種斷裂檢測裝置，以對各種零件的狀態(tài)(斷裂或脫落)進(jìn)行檢測。這里，零件可以是各種旋轉(zhuǎn)設(shè)備上安裝的元件或部件。例如，風(fēng)電設(shè)備中用于固定槳葉和輪轂的螺栓等，但不限于此。通常，各種設(shè)備上的零件會受到多種可能因素(例如，制造缺陷、長期的交變載荷作用或者偶發(fā)性的超出設(shè)計范圍的大載荷等)的影響。因此，各種設(shè)備上的零件在跟隨設(shè)備運(yùn)動(例如螺栓的轉(zhuǎn)動或者振動)或受到其他外力時會發(fā)生斷裂脫落或者松動脫落等脫離原本位置的情況。下面以圖2A和2B中安裝于螺栓上的斷裂檢測裝置200為例，對根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測裝置進(jìn)行示例性說明。

圖2A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的斷裂檢測裝置200的主視圖，圖2B示出了圖2A中斷裂檢測裝置200的俯視圖。

如圖2A和2B所示，斷裂檢測裝置200包括支架210和開關(guān)220。支架210設(shè)置在待檢測的零件上。例如，支架210設(shè)置在擰緊螺栓的螺母上，但不限于此。開關(guān)220設(shè)置在支架210上。開關(guān)220例如具有用于控制觸頭動作的傳動部件。這里，傳動部件可以各種控制觸頭動作的公知結(jié)構(gòu)。圖2A中示出的傳動部件為推桿221。推桿221處于被壓縮狀態(tài)。推桿221的外端抵接于安裝螺栓的設(shè)備的表面。這里，設(shè)備的表面例如是風(fēng)電設(shè)備槳葉的根部處。另外，傳動部件例如也可以是擺桿等公知結(jié)構(gòu)，這里不再贅述。在螺栓斷裂時，推桿221在復(fù)位彈簧作用下復(fù)位(即從壓縮狀態(tài)到伸長狀態(tài))。這樣，推桿221的動作可以改變觸頭的位置，使得開關(guān)220產(chǎn)生表示零件斷裂的狀態(tài)信號。

需要說明的是，本實(shí)用新型的開關(guān)220例如是行程開關(guān)。但不限于此，諸如霍爾開關(guān)、接近開關(guān)或輕觸開關(guān)等開關(guān)都可以應(yīng)用在本實(shí)用新型中。相應(yīng)的，開關(guān)與待檢測零件的安裝方式也可以進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，但這些都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

可選地，支架210具有帶螺紋的安裝孔(圖2A中未示出)。開關(guān)220可調(diào)節(jié)的設(shè)置在安裝孔中。這樣，開關(guān)220相對于安裝螺栓的設(shè)備的位置可調(diào)節(jié)。另外，裝置200還可以包括夾緊螺帽230。夾緊螺帽230擰在螺栓上，并且與螺母一起夾緊支架210。另外，支架210還可以具有至少1個(圖2中示出為5個，但不限于此)抓緊部件211。每個抓緊部件可以貼靠在螺母的一個面上。抓緊部件211使得支架210不會隨意繞螺栓轉(zhuǎn)動。

上述的斷裂檢測裝置可以檢測一個零件是否脫落。另外，本實(shí)用新型還提供一種斷裂檢測系統(tǒng)，可以同時對多個零件的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一些實(shí)施例的斷裂檢測系統(tǒng)300的示意圖。

如圖3所示，系統(tǒng)300包括系統(tǒng)300包括斷裂檢測裝置310-1、310-2和310-3，信號采集單元320和信號處理單元330。圖中3示出了3個斷裂檢測裝置，但不限于此。

3個斷裂檢測裝置串聯(lián)，并聯(lián)接至信號采集單元320。這樣，在任一個斷裂檢測裝置生成表示螺栓斷裂的狀態(tài)信號時，信號采集單元320可以獲取該狀態(tài)信號，并將其傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧?30。信號處理單元330可以根據(jù)狀態(tài)信號生成告警消息。這里，信號采集單元320獲取信號的方式例如是定時采集或者響應(yīng)于中斷信號采集。信號采集單元320和信號處理單元330例如可以實(shí)現(xiàn)為單片機(jī)，但不限于此。

圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一些實(shí)施例的斷裂檢測系統(tǒng)400的示意圖。

如圖4所示，系統(tǒng)400包括多個斷裂檢測裝置410-1、410-2、…、410-N，信號采集單元420和信號處理單元430。

信號采集單元420具有并行的多路信號輸入端。每路信號輸入端連接到一個斷裂檢測裝置并采集這個斷裂檢測裝置的開關(guān)的狀態(tài)信號。這里，信號采集單元420例如可以是寄存單元。寄存單元是數(shù)字邏輯器件所組成的用于暫存多路輸入端信號的器件。例如寄存單元為移位寄存器，但不限于此。在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例中，移位寄存器的串行輸出端與信號處理單元430(例如單片機(jī))的一個數(shù)據(jù)輸入口連接。

信號處理單元430可以獲取多個開關(guān)的狀態(tài)信號。信號處理單元430可以根據(jù)狀態(tài)信號的序列(例如一個二進(jìn)制序列)，定位每個被監(jiān)測的零件是否脫落。對于零件脫落的定位信息和時間信息，信號處理單元430可以選擇傳輸?shù)皆O(shè)備監(jiān)測服務(wù)器(圖中未示出)，以便該服務(wù)器對零件脫落進(jìn)行準(zhǔn)確告警通知?？蛇x地，信號處理單元430可以是無線低功耗設(shè)備，可以被方便地布置在多種工況環(huán)境復(fù)雜(例如，不易長距離布線)的設(shè)備上。

如上所述，根據(jù)本實(shí)用新型的斷裂檢測系統(tǒng)400可以對多個零件進(jìn)行監(jiān)控，并在零件脫落時可以準(zhǔn)確定位已脫落的零件的位置和數(shù)量。這里，斷裂檢測系統(tǒng)400能夠方便和穩(wěn)定的部署在待監(jiān)測的設(shè)備上，可以及時對零件脫落事件進(jìn)行通知，從而避免零件脫落后長時間不處理帶來的損失。

可選地，信號處理單元430可以定時從信號采集單元420獲取狀態(tài)信號。但不限于此，在又一個實(shí)施例中，斷裂檢測系統(tǒng)400還可以包括觸發(fā)單元440。觸發(fā)單元440與每個斷裂檢測裝置的行程開關(guān)耦接。觸發(fā)單元440適于在多個開關(guān)中任一個進(jìn)入表示零件斷裂的狀態(tài)時，向信號處理單元430發(fā)送指示信號，以便信號處理單元430可以根據(jù)該指示信號獲取信號采集單元420所采集的狀態(tài)信號。在根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例中，觸發(fā)單元440包括多個線與邏輯模塊(未示出)。多個線與邏輯模塊的輸出端并聯(lián)到信號處理單元430。線與邏輯模塊的信號輸入端分別連接到信號采集單元420的一個信號輸入端。這樣，觸發(fā)單元440可以及時判斷是否有行程開關(guān)發(fā)生狀態(tài)改變，并通過指示信號通知信號處理單元430。在此基礎(chǔ)上，信號處理單元430可以在沒有指示信號時進(jìn)入休眠狀態(tài)(或者執(zhí)行其他操作)，并由指示信號(對于信號處理單元430而言，可以稱為中斷信號)喚醒并執(zhí)行中斷操作。這里，所執(zhí)行的中斷操作是獲取信號采集單元420所采集的狀態(tài)信號。顯然，由于觸發(fā)單元440可以提供指示信號，信號處理單元430可以極大節(jié)省資源消耗和功率消耗，可以極大調(diào)高裝置400(尤其被配置為電池供電)的性能。應(yīng)注意，線與邏輯模塊可以由集電極開路門(OC門)或三態(tài)門(TS門)來實(shí)現(xiàn)，但不限于此。

圖5示出了將根據(jù)本實(shí)用新型一些實(shí)施例的斷裂檢測系統(tǒng)500的示意圖。如圖5所示，系統(tǒng)500被配置在風(fēng)電設(shè)備上，可以監(jiān)測槳葉與輪轂連接處的多個螺栓。多個螺栓510可以呈環(huán)形陣列分布，通?？偭枯^多(圖中示出了部分螺栓)。這里，系統(tǒng)500可以被配置為每個斷裂檢測裝置對應(yīng)一個螺栓。信號采集單元520-1、520-2(520-1和520-2串行級聯(lián))可以采集多個斷裂檢測裝置的狀態(tài)信號(例如，閉合信號代表其對應(yīng)螺栓未脫落，斷開信號代表其對應(yīng)的螺栓已脫落)。進(jìn)一步，信號處理單元530可以獲取多個螺栓對應(yīng)的狀態(tài)信號的序列，從而定位已脫落的螺栓。信號處理單元530還可以將定位信息上傳到設(shè)備監(jiān)控服務(wù)器(也可以稱之為上位機(jī)，圖中未示出)。設(shè)備監(jiān)測服務(wù)器可以進(jìn)行通知告警。例如，設(shè)備監(jiān)測服務(wù)器可以通知控制風(fēng)電設(shè)備的可編程邏輯控制器件(PLC)來關(guān)閉風(fēng)電設(shè)備以便工作人員維修設(shè)備。又例如，信號處理單元530在確定已脫落的螺栓數(shù)量超過閾值(例如，已脫落的螺栓數(shù)量超過15個，但不限于此)，信號處理單元530可以直接指示PLC停機(jī)，以避免重大故障的出現(xiàn)。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個實(shí)用新型方面中的一個或多個，在上面對本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的描述中，本實(shí)用新型的各個特征有時被一起分組到單個實(shí)施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本實(shí)用新型要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，實(shí)用新型方面在于少于前面公開的單個實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個權(quán)利要求本身都作為本實(shí)用新型的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本文所公開的示例中的設(shè)備的模塊或單元或組件可以布置在如該實(shí)施例中所描述的設(shè)備中，或者可替換地可以定位在與該示例中的設(shè)備不同的一個或多個設(shè)備中。前述示例中的模塊可以組合為一個模塊或者此外可以分成多個子模塊。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們設(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個或多個設(shè)備中?？梢园褜?shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

此外，所述實(shí)施例中的一些在此被描述成可以由計算機(jī)系統(tǒng)的處理器或者由執(zhí)行所述功能的其它裝置實(shí)施的方法或方法元素的組合。因此，具有用于實(shí)施所述方法或方法元素的必要指令的處理器形成用于實(shí)施該方法或方法元素的裝置。此外，裝置實(shí)施例的在此所述的元素是如下裝置的例子：該裝置用于實(shí)施由為了實(shí)施該實(shí)用新型的目的的元素所執(zhí)行的功能。

如在此所使用的那樣，除非另行規(guī)定，使用序數(shù)詞“第一”、“第二”、“第三”等等來描述普通對象僅僅表示涉及類似對象的不同實(shí)例，并且并不意圖暗示這樣被描述的對象必須具有時間上、空間上、排序方面或者以任意其它方式的給定順序。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本實(shí)用新型的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本實(shí)用新型的范圍，對本實(shí)用新型所做的公開是說明性的，而非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求書限定。