螺栓式预紧力测量传感器技术介绍及案例分享

螺栓式预紧力测量传感器技术介绍及案例分享

深圳立创工控-吕云飞

螺栓预紧力是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。

螺栓预紧力的测量为生产安全、设备运维等提供可靠的依据，预紧力传感器及警示螺栓可直接将螺栓所收到的拉伸或压缩力直接输出，测量更精准，数据更可靠，同时我们可以根据不同工况提供不同形式的螺栓预警力测量方案。在汽车制造、重工、航海航空、航天、军工、风电矿产、生产及研究机构等多个领域广泛应用。以下将介绍螺栓式预紧力传感器、环形预紧力传感器和警示螺栓三种螺栓预紧力测量方式。

? 螺栓式预紧力测量传感器

螺栓式预紧力传感器将传感器置于螺栓内部，此种方式将传感器与螺栓融入一体，使测量方式更为直接简单，数据精确度极高，传感器的使用也及其方便。

? 环形预紧力测量传感器

环形测力传感器又称为垫圈式传感器、法兰式传感器，此传感器较螺栓式在测量方式上具有更多的优势，使其在预紧力测量上应用更广泛。

应用说明:

? 螺栓式预紧力测量传感器应用案例 —— 风电行业应用

应用场景:紧固力设计值的验证、监测风叶紧固度

验证：

风机在设计定型时，风叶是通过紧固螺栓进行固定的，而紧固螺栓的选型需要预紧力作为重要的选型技术参数来支持选型。此时使用螺栓式预紧力传感器进行测试，则可得到实际预紧力。

    监测：

    风电叶片在风力带动下运转,在运转的过程中会产生振动效应。振动的环境下螺栓产生松动是难以避免的,当螺栓松动可能会引发事故的时候，螺栓松动的提前发现变得尤为重要。（风电风叶预紧力的监测方案在样机的试运行过程中被广泛应用）

? 环形式预紧力测量传感器应用案例

环形式预紧力传感器在一般情况下是可取代螺栓式预紧力传感器的，环形式这一优势使其应用更为广泛。以下我们将介绍环形式别与螺栓式的一个应用案例。

应用环境：

当前的产品组装自动化程度、人工效率要求越来越高，螺栓枪已成为装配线上的必备工具。在使用螺栓枪时我们必须考虑螺栓枪产生的预紧力对产品造成的损伤，特别是外示件的外观损伤。

解决方案：

将环形式预紧力传感器做成带有内螺纹的检测工装，在产品设计论证时就可通过紧固螺栓配备的螺栓枪获得所需承受的最大预紧力，以避免产品在装配时受到损伤。因螺栓枪在长期使用过程中会出现预紧力波动，进而造成产品装配紧固不足或紧固过载，此工装可对螺栓枪进行定期的检测，以保证螺栓枪预紧力的输出正常。

? 钢结构预紧力测量传感器应用案例

高强度螺栓连接方式在钢结构的连接中应用越来越广泛，桥梁、高架、轨道交通 、游乐设施等等。在钢结构进行螺栓连接时，只能通过计算得到理论预紧力，而实际预紧力则需要通过测试与监测来获得。螺栓式传感器与环形式传感器都能很好的解决这一预紧力的获取。

螺栓式：将螺栓式传感器替换原有螺栓即可，美国Strainsert.

环形式：将环形传感器作为螺栓垫圈使用即可，意大利GICAM.

在高危环境中,多采用螺栓式的传感器,如:核电、钢铁车间、高空作业结构、钢结构轨道通车实验等。

? 石化行业预紧力测量传感器应用案例(美国Strainsert)

石化行业的原材料及成品绝大部分是液态与气态，原料与成品的易燃性、易爆性是石化行业最突出的两大高危特性，关键部件的紧固预紧力是至关重要的，螺栓式的传感器在此得到极其广泛的应用。

管道处螺栓紧固：

罐体处螺栓紧固：

螺栓式预紧力传感器的应用在大型部件以及管道关键连接处得以实时监控预紧力的变化，集成在预警系统里，在尚未发生泄漏与位置偏移时提前发出预警，能够及时避免事故的发生。(美国Strainsert)