-- 客戶面臨的挑戰(zhàn) --

某風(fēng)力發(fā)電項目4MW風(fēng)電機組葉根螺栓頻繁斷裂問題亟待解決（螺栓疲勞斷裂情況見圖1）。機組長期受困于葉根高應(yīng)力區(qū)螺栓的異常疲勞失效，雖已嘗試多種監(jiān)測手段并更換為TTG圓螺母（取得部分改善效果），但始終未能根治疲勞斷裂頑疾。頻發(fā)的螺栓疲勞失效不僅顯著推高維護成本，更嚴(yán)重威脅機組運行安全。為此，亟需部署一套具備實時在線監(jiān)測功能的螺栓軸力監(jiān)測系統(tǒng)，通過動態(tài)捕捉螺栓受力異常點，實現(xiàn)安全隱患的源頭治理。

圖 1 葉根螺栓疲勞斷裂

-- 創(chuàng)新突破-在線軸力實時監(jiān)測系統(tǒng) --

針對葉根螺栓斷裂難題，項目最終引入上海應(yīng)譜科技有限公司研發(fā)的智能螺栓在線軸力監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以"軸力動態(tài)感知+AI異常診斷"為核心，突破原使用的各種監(jiān)測技術(shù)的局限，實現(xiàn)對螺栓受力狀態(tài)的全天候數(shù)字化監(jiān)控。

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智能螺栓監(jiān)測方案

螺栓智能傳感器

上海應(yīng)譜科技的智能螺栓由測量螺栓伸長量的傳感器和螺栓組成。傳感器的關(guān)鍵部件-測量桿嵌入在螺栓內(nèi)部的盲孔中。當(dāng)螺栓受到預(yù)緊力作用時，會發(fā)生軸向伸長，帶動內(nèi)置測量桿產(chǎn)生相對于螺栓頭部的微小位移。微型傳感元件會實時捕捉該位移變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至智能螺栓監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)通過分析這些數(shù)據(jù)，持續(xù)追蹤螺栓軸力的動態(tài)變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常波動，立即觸發(fā)預(yù)警機制。

圖 2 智能螺栓和傳感器工作原理圖

實時監(jiān)測與智能部署

? 高頻數(shù)據(jù)采集傳感器以每秒4次的頻率自動采集螺栓軸力數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)捕捉瞬態(tài)載荷波動，確保不遺漏任何異常信號。

? 科學(xué)布點方案應(yīng)譜科技為每個風(fēng)機葉片量身定制安裝方案：（安裝位置見圖3，現(xiàn)場實景見圖4）。

高應(yīng)力區(qū)：部署7-10根智能螺栓，重點監(jiān)測易損部位。

低應(yīng)力區(qū)：安裝1-2根作為參考基準(zhǔn)。

? 遠程可視化監(jiān)控安裝完成后，螺栓軸力數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時可視化。客戶可通過遠程平臺隨時查看高應(yīng)力區(qū)螺栓的受力特征，及時掌握設(shè)備運行狀態(tài)。

圖 3 智能螺栓安裝分布示意圖

圖 4 現(xiàn)場安裝了智能螺栓

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實時軸力監(jiān)測：發(fā)現(xiàn)問題與解決方案

異常數(shù)據(jù)揭示隱患

系統(tǒng)監(jiān)測顯示：在相同工況下，三個葉片的葉根螺栓動載荷存在顯著差異。

葉片B高應(yīng)力區(qū)螺栓動載荷（見圖5）高達葉片A的兩倍。

這一異常數(shù)據(jù)與現(xiàn)場記錄的葉片B螺栓頻繁斷裂現(xiàn)象高度吻合。

圖 5 葉片B高應(yīng)力區(qū)螺栓動載荷比葉片A高出一倍以上

根本原因分析

基于應(yīng)譜科技的軸力數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場數(shù)據(jù)對比，專家團隊判斷：葉片B法蘭變形導(dǎo)致間隙過大，這是引發(fā)螺栓動載荷異常的根本原因。

專業(yè)建議

立即對法蘭面進行全面檢查。

通過加裝墊片調(diào)整法蘭間隙。

持續(xù)監(jiān)測軸力變化，驗證調(diào)整效果。

-- 現(xiàn)場實施與效果驗證 --

改造措施

按建議加裝定制墊片（見圖6）。

圖 6 加裝墊片記錄

顯著成效

螺栓動載荷顯著降低（見圖7），載荷值回歸安全范圍，徹底解決螺栓頻繁斷裂問題。

圖 7 加裝墊片前后的螺栓動載荷對比

-- 案例啟示：智能監(jiān)測重塑風(fēng)電運維 --

技術(shù)價值

• 實時預(yù)警：精準(zhǔn)捕捉螺栓受力異常。

• 數(shù)據(jù)驅(qū)動：為設(shè)備可靠性提供科學(xué)依據(jù)。

• 智能診斷：快速定位問題根源。

行業(yè)意義

• 開創(chuàng)風(fēng)電運維智能化新模式。

• 為行業(yè)提供可復(fù)制解決方案。

• 推動風(fēng)電設(shè)備可靠性升級。