[发明专利]一种基于法兰径向相对位移的螺栓松动监测方法

权利要求书

1.一种基于法兰径向相对位移的螺栓松动监测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在法兰连接处的圆周均匀地布置一组分体式位移传感器；分体式位移传感器由相互分离的限位块和传感器本体组成，限位块和传感器本体通过磁体连接，限位块呈L字型，限位块和传感器本体共同组成框型结构并分别固定于两个相互连接的法兰上，限位块与法兰上远离传感器本体的侧壁之间固定连接有竖垫块；

S2、将位移传感器滑动基体外端与限位块接触面的中心点记为A点，将竖垫块与限位块接触面上边缘的中点记为B点，将在过A点和B点连线、垂直于法兰内圈表面或外圈表面的平面上、并且位于法兰上表面边缘线的点记为A₁点，将过A点、B点和A₁点的平面与法兰内圈表面或外圈表面的交线、且在B点下部与B点在法兰轴向距离等同于A₁点与A点在法兰轴向距离的点标记为B₁点；当法兰受到载荷作用，上法兰和下法兰在径向出现相对位移时，位移传感器所测A点、B点在法兰径向的相对位移近似等同于上法兰A₁点、下法兰B₁点在法兰径向的相对位移；

S3、通过试验或CAE有限元分析的方式确定当螺栓拧紧力矩由100％设计值减小至80％设计值后，在不同种类的主要载荷下，A₁点和B₁点在法兰径向的相对位移值；

S4、当处于法兰实际工作状态时，各分体式位移传感器实时监测法兰在承受各类主要载荷条件下各位移传感器处A₁点和B₁点在法兰径向的相对位移值，数据采集仪收集各分体式位移传感器监测到的数据，并将数据上传至上位机；

S5、在上位机内对比试验或CAE有限元分析场景下以及法兰实际工作条件下的A₁点和B₁点在法兰径向的相对位移值，判断法兰螺栓是否严重松动或断裂。

2.根据权利要求1所述的基于法兰径向相对位移的螺栓松动监测方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下过程：

S3.1、通过试验或CAE有限元分析的方式，先对所有螺栓施加100％拧紧力矩设计值，再将各分体式位移传感器数据置零；

S3.2、将拧紧力矩由100％设计值减小至80％设计值，然后在法兰上依次施加n种法兰在工作过程中受到的主要载荷，n种主要载荷记为工作载荷组{W₁，W₂，……，W_n}，记录在任意第i种主要载荷W_i下任意第m个分体式位移传感器处A₁点和B₁点在法兰径向的相对位移△L_{m_i_80％}，当A₁点相对于B₁点在径向的相对位移指向法兰内侧时，△L_{m_i_80％}取正值；当A₁点相对于B₁点在径向的相对位移指向法兰外侧时，△L_{m_i_80％}取负值。

3.根据权利要求2所述的基于法兰径向相对位移的螺栓松动监测方法，其特征在于：步骤S4具体包括以下过程：

S4.1、在法兰实际工作条件下，对所有法兰螺栓施加100％设计拧紧力矩后，将所有分体式位移传感器数据置零；

S4.2、采集法兰在承受各类主要载荷的条件下，各分体式位移传感器所测A₁点和B₁点在法兰径向的相对位移值，将在法兰受到第i种主要载荷时第m个分体式位移传感器所测A₁点和B₁点在法兰径向的相对位移记为△L_{m_i}，当A₁点相对于B₁点在径向的相对位移指向法兰内侧时，△L_{m_i}取正值；当A₁点相对于B₁点在径向的相对位移指向法兰外侧时，△L_{m_i}取负值。