風力發電機組造價昂貴，且使用環境惡劣,工況復雜，在運行過程中，長期受振動、扭轉、剪切等各種載荷的綜合作用，各部件及部件間的連接緊固件會出現不同程度的損傷。各部位螺栓尤其是葉根螺栓時常發生螺栓緊固降低甚至螺栓斷裂等故障。若故障發現不及時，會引發風電機組發生設備事故，造成巨大的經濟損失，嚴重的會連帶發生人身傷害事故。據統計，每年都會出現因螺栓松動、斷裂等原因引發的倒塔、葉片脫落等嚴重設備事故。

風力發電機作業現場通常在近海和偏僻的山區，現場維護困難，費時費力，甚至需要停機維護，導致維護代價不菲。

因此，能夠遠程實時獲得螺栓的健康狀態顯得尤為重要。隨著技術的發展，目前風電螺栓的在線健康監測有了一定程度的發展，前期通過試裝試用，相關技術路線已經獲得用戶認可，一些新建風場已經把螺栓在線健康監測系統作為一個標準配置。

風電螺栓的在線健康監測技術路線：

超聲波方法：

該方法是當前行業主流的技術路線，也是監測螺栓軸力準的技術。

在螺栓一端的端面安裝超聲螺栓監測傳感器或探頭，發射和接收超聲波信號，利用超聲波在另一個端面反射的原理測量超聲飛行時間。

超聲法

森瑟科技螺栓監測傳感器

螺栓在軸向拉力下會伸長，相應超聲飛行時間變長，在螺栓的彈性工作區域，螺栓伸長量和螺栓軸向拉力成線性關系；同時在不同軸向應力下，超聲信號的波速也相應變化，兩者也是線性關系。其綜合表現為超聲飛行時間變化量和螺栓軸力變化量成線性關系。通過標定，可以獲得超聲飛行時間變化量和螺栓軸力變化量之間的相關系數。在監測時，測量到超聲飛行時間，減去螺栓的初始軸力狀態時的超聲飛行時間，獲得超聲飛行時間差，并計算出螺栓軸力的變化量。再根據螺栓的初始軸力計算出螺栓當前的軸力。超聲波的波速隨溫度變化而變化，必須要作溫度補償。

如果螺栓出現斷裂情況，超聲信號會在斷裂的位置返回，測量到的螺栓長度和實際長度不相符，可判斷螺栓是否出現斷裂和斷裂位置。

森瑟科技D401超聲波螺栓監測傳感器：D401（含信號調節器）位置測量系統可直接輸出金屬被測物兩個平行表面之間的距離及變化量。該傳感方案可以同時測量多個通道（螺栓）的位移值，并通過信號調節器輸出對應的數字信號，信號采集方便，接口標準易用。該裝置的特別適合應用于風機塔筒以及葉片螺栓的尺寸及形變測量。該超聲波位移傳感器系統提供了的性能，包括出色的線性范圍、精度和溫度補償方案。所有的D401傳感器參數一致性好，并支持探頭、擴展電纜和信號調節器的互換性，不需要特別匹配或校準各個組件。D401位移傳感器長期工作可靠性好、靈敏度高、抗干擾能力強、安裝方便、響應速度快，常被用于對大型金屬結構的螺栓、傳動軸、軌道等部件進行長期實時監測，從而分析出結構的受力情況和失效趨勢，有效地對設備進行預測性維修。

D401超聲波螺栓監測傳感器特點：

高分辨率信號

的長期穩定性

抗振性強

體積緊湊

重量較輕

寬操作溫度

可靠封裝

耐腐蝕設計

應用： 大型螺接鋼結構、 風機法蘭螺栓監測 、鐵索拉力監測 、葉漿法蘭螺栓監測 、軸力監測 、膨脹差異檢測 、金屬零件檢驗