基于时间反演技术的钢塔筒法兰节点螺栓松动监测研究

摘要

随着我国风电装机容量的连年提高，风电规模常年位居世界第一，对风电支撑塔架的健康运营提出了更高的要求。针对钢塔筒法兰节点内部的连接螺栓具有隐蔽性且松动微小不易察觉等问题，提出了基于时间反演技术的钢塔筒法兰节点螺栓松动监测方法。通过理论推导建立应力波聚焦信号峰值与法兰节点螺栓预紧力之间的相关关系，为所提方法提供理论依据；设计并制作一个缩尺风电钢塔筒法兰节点模型，通过对法兰节点处螺栓施加不同的扭矩以模拟螺栓不同的松动状态。在高斯脉冲信号的激励下，将一个压电陶瓷传感器(Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramics,简称PZT)粘贴于螺栓帽，作为驱动器产生应力波，将另一个PZT片粘贴于法兰板，作为传感器接收应力波，以应力波聚焦信号峰值作为螺栓松动监测指标，根据监测指标变化实现对节点内部螺栓的监测。为了验证方法的可重复性，随机选取3根螺栓进行步骤一致的重复性试验；为了进一步验证方法的抗噪性，通过金属棒摩擦钢塔筒模拟监测噪声，进行抗噪性试验。模型试验结果表明，所提方法具有良好的有效性、可重复性和抗噪性，以期为风电支撑塔架结构的钢塔筒法兰节点健康监测研究提供一种新思路。

关键词

健康监测 / 螺栓松动监测 / 时间反演技术 / 钢塔筒法兰节点 / 压电陶瓷片