本发明涉及螺栓轴力在线监测，具体为一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统。
背景技术：
1、风电机组中的高强螺栓断裂是一个严重的问题，可能会影响到整个风电机组的安全运行，以下是一些可能导致高强度螺栓断裂的原因：
2、疲劳断裂：这是高强度螺栓最常见的失效形式之一。在反复的弯曲拉应力作用下，螺栓会首先在微观尺度上产生裂纹，随着裂纹扩展至临界尺寸，最终导致螺栓断裂。
3、脆性断裂：在某些情况下，高强度螺栓可能会因为材料缺陷或者超载等原因发生没有明显塑性变形的突然断裂，称为脆性断裂。
4、变形脱扣：由于安装不当或者机械作用导致的螺栓变形，可能会造成螺栓的脱扣现象，进而影响到整体结构的稳定性。
5、腐蚀：螺栓表面的腐蚀也会降低其承载能力，导致提前断裂。虽然有些断口表面可能会有锈蚀痕迹，但是断口本身通常比较洁净，呈金属断裂后的银灰色。
6、交变载荷：风电机组在运转时会产生振动，使得连接部件的螺栓承受交变载荷，这种长期的循环载荷会导致螺栓发生疲劳断裂。
7、螺栓松动：如果螺栓在使用过程中发生松动，那么其承载力就会转移到其他螺栓上，增加了其他螺栓的负荷，可能会导致连锁反应，造成多个螺栓的断裂。
8、设计和材料问题：螺栓的设计不合理或者材料选择不当也可能导致其在正常使用中无法承受预期内的载荷而断裂。
9、安装和维护不当：安装过程中的失误或者维护不当都可能导致螺栓过早地断裂。
10、风电机组中的高强螺栓断裂是一个严重的问题，由于没有及时准确的监测到风力发电高强螺栓的轴力变化并进行预警，导致风电机组在运行时会存在安全性不足的问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，具备通过数据采集模块采集螺栓轴力数据ttzl、螺栓长度数据lscd以及螺栓温度数据lswd，并通过485菊花链总线，机舱到轮毂无线链路，经过塔筒主机连接到塔底，通过串口转以太网网关接入风场网络，将数据传输至数据分析模块进行计算，数据分析模块基于上述数值计算螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl、螺栓温度变化量lsbh以及螺栓修正温度lsxw，预警模块将数据分析模块传输的螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl以及螺栓温度变化量lsbh与内置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz进行对应比较，判断异常并进行告警，数据显示模块将预警模块传输的异常信息集中显示在可视化屏幕上，通过在线监测螺栓的轴力变化，报告螺栓存在的异常信息显示到可视化屏幕上，由维护人员及时对螺栓出现的异常情况进行维修，提高了风电机组在运行时的安全性等优点，解决了上述问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，包括数据采集模块、数据分析模块、预警模块以及数据显示模块；
5、所述数据采集模块通过超声单波采集螺栓轴力数据ttzl、螺栓长度数据lscd以及螺栓温度数据lswd，并通过485菊花链总线，机舱到轮毂无线链路，经过塔筒主机连接到塔底，通过串口转以太网网关接入风场网络，将数据传输至数据分析模块进行计算；
6、所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓轴力数据ttzl，通过公式计算螺栓轴力相对变化量zlbh；
7、所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓长度数据lscd，通过公式计算螺栓相对伸长量lsdl；
8、所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓温度数据lswd，通过公式计算螺栓温度变化量lsbh，并通过温度修正系数wdxs，计算螺栓修正温度lsxw；
9、所述数据分析模块通过网络将上述计算所得螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl以及螺栓温度变化量lsbh传输至预警模块；
10、所述预警模块内部设置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz，所述预警模块将数据分析模块传输的螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl以及螺栓温度变化量lsbh与内置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz进行对应比较，判断异常并进行告警，并将异常信息通过网络传输至数据显示模块；
11、所述数据显示模块将预警模块传输的异常信息集中显示在可视化屏幕上。
12、优选的，所述数据采集模块通过超声单波将采集的螺栓轴力数据编入数据集，该数据集合为{ttzln-19，ttzln-18，ttzln-17，...，ttzln}。
13、优选的，所述数据采集模块通过超声单波将采集的螺栓轴力数据编入数据集，该数据集合为{ttzln-19，ttzln-18，ttzln-17，...，ttzln}。
14、优选的，所述数据采集模块通过超声单波将采集的螺栓温度数据编入数据集，该数据集合为{lswdn-19，lswdn-18，lswdn-17，...，lswdn}。
15、优选的，所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓轴力数据ttzl，通过公式计算螺栓轴力相对变化量zlbh，计算公式如下：
16、
17、公式中，zlbh表示螺栓轴力相对变化量，ttzln表示当n＝1时取螺栓轴力数据集合中第一个轴力数据为初始计算值，以第20个螺栓轴力数据为截止计算位置，表示螺栓轴力数据集合中所有数据的平均值。
18、优选的，所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓长度数据lscd，通过公式计算螺栓相对伸长量lsdl，计算公式如下：
19、
20、公式中，lsdl表示螺栓相对伸长量，lscdn表示当n＝1时取螺栓长度数据集合中第一个螺栓长度数据为初始计算值，以第20个螺栓长度数据为截止计算位置，表示螺栓长度数据集合中所有数据的平均值。
21、优选的，所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓温度数据lswd，通过公式计算螺栓温度变化量lsbh，计算公式如下：
22、lsbh＝lswd20-lswd1
23、公式中，lsbh表示螺栓温度变化量，lswd20表示采集的螺栓温度数据集合的第20个螺栓温度数据，即当前螺栓温度，lswd1表示采集的螺栓温度数据集合的第1个螺栓温度数据，即初始螺栓温度。
24、优选的，所述数据分析模块通过温度修正系数wdxs，计算螺栓修正温度lsxw，计算公式如下：
25、
26、公式中，lsxw表示螺栓修正温度，lscd表示螺栓温度数据，wdxs表示温度修正系数，该温度系数为系统设置的值。
27、优选的，所述预警模块内部设置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz，所述预警模块将数据分析模块传输的螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl以及螺栓温度变化量lsbh与内置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz进行对应比较，比较方式如下：
28、当螺栓轴力相对变化量zlbh大于螺栓轴力变化阈值zlyz时，显示螺栓轴力异常；
29、当螺栓相对伸长量lsdl大于螺栓伸长量变化阈值lsyz时，显示螺栓长度异常；
30、当螺栓温度变化量lsbh大于螺栓温度变化阈值lwyz时，显示螺栓温度异常。
31、优选的，所述数据显示模块接收数据预警模块传输的异常信息，将对应异常信息通过无线网络进行集中显示到可视化屏幕上。
32、与现有技术相比，本发明提供了一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，具备以下有益效果：
33、本发明通过数据采集模块采集螺栓轴力数据ttzl、螺栓长度数据lscd以及螺栓温度数据lswd，并通过485菊花链总线，机舱到轮毂无线链路，经过塔筒主机连接到塔底，通过串口转以太网网关接入风场网络，将数据传输至数据分析模块进行计算，数据分析模块基于上述数值计算螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl、螺栓温度变化量lsbh以及螺栓修正温度lsxw，预警模块将数据分析模块传输的螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl以及螺栓温度变化量lsbh与内置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz进行对应比较，判断异常并进行告警，数据显示模块将预警模块传输的异常信息集中显示在可视化屏幕上，通过在线监测螺栓的轴力变化，报告螺栓存在的异常信息显示到可视化屏幕上，由维护人员及时对螺栓出现的异常情况进行维修，提高了风电机组在运行时的安全性。
1.一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据分析模块、预警模块以及数据显示模块；
2.根据权利要求1所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据采集模块通过超声单波将采集的螺栓轴力数据编入数据集，该数据集合为{ttzln-19,ttzln-18,ttzln-17,...,ttzln}。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据采集模块通过超声单波将采集的螺栓长度数据编入数据集，该数据集合为{lscdn-19,lscdn-18,lscdn-17,...,lscdn}。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据采集模块通过超声单波将采集的螺栓温度数据编入数据集，该数据集合为{lswdn-19,lswdn-18,lswdn-17,...,lswdn}。
5.根据权利要求4所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓轴力数据ttzl，通过公式计算螺栓轴力相对变化量zlbh，计算公式如下：
6.根据权利要求5所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓长度数据lscd，通过公式计算螺栓相对伸长量lsdl，计算公式如下：
7.根据权利要求6所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据分析模块根据数据采集模块传输的螺栓温度数据lswd，通过公式计算螺栓温度变化量lsbh，计算公式如下：
8.根据权利要求7所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据分析模块通过温度修正系数wdxs，计算螺栓修正温度lsxw，计算公式如下：
9.根据权利要求8所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述预警模块内部设置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz，所述预警模块将数据分析模块传输的螺栓轴力相对变化量zlbh、螺栓相对伸长量lsdl以及螺栓温度变化量lsbh与内置螺栓轴力变化阈值zlyz、螺栓伸长量变化阈值lsyz以及螺栓温度变化阈值lwyz进行对应比较，比较方式如下：
10.根据权利要求9所述的一种风力发电高强螺栓在线轴力监测系统，其特征在于：所述数据显示模块接收数据预警模块传输的异常信息，将对应异常信息通过无线网络进行集中显示到可视化屏幕上。
