风力发电机组造价昂贵，且使用环境恶劣,工况复杂，在运行过程中，长期受振动、扭转、剪切等各种载荷的综合作用，各部件及部件间的连接紧固件会出现不同程度的损伤。各部位螺栓尤其是叶根螺栓时常发生螺栓紧固降低甚至螺栓断裂等故障。若故障发现不及时，会引发风电机组发生设备事故，造成巨大的经济损失，严重的会连带发生人身伤害事故。据统计，每年都会出现因螺栓松动、断裂等原因引发的倒塔、叶片脱落等严重设备事故。

风力发电机作业现场通常在近海和偏僻的山区，现场维护困难，费时费力，甚至需要停机维护，导致维护代价不菲。

因此，能够远程实时获得螺栓的健康状态显得尤为重要。随着技术的发展，目前风电螺栓的在线健康监测有了一定程度的发展，前期通过试装试用，相关技术路线已经获得用户认可，一些新建风场已经把螺栓在线健康监测系统作为一个标准配置。

风电螺栓的在线健康监测技术路线：

超声波方法：

该方法是当前行业主流的技术路线，也是监测螺栓轴力最精准的技术。

在螺栓一端的端面安装超声螺栓监测传感器或探头，发射和接收超声波信号，利用超声波在另一个端面反射的原理测量超声飞行时间。

超声法

森瑟科技螺栓监测传感器

螺栓在轴向拉力下会伸长，相应超声飞行时间变长，在螺栓的弹性工作区域，螺栓伸长量和螺栓轴向拉力成线性关系；同时在不同轴向应力下，超声信号的波速也相应变化，两者也是线性关系。其综合表现为超声飞行时间变化量和螺栓轴力变化量成线性关系。通过标定，可以获得超声飞行时间变化量和螺栓轴力变化量之间的相关系数。在监测时，测量到超声飞行时间，减去螺栓的初始轴力状态时的超声飞行时间，获得超声飞行时间差，并计算出螺栓轴力的变化量。再根据螺栓的初始轴力计算出螺栓当前的轴力。超声波的波速随温度变化而变化，必须要作温度补偿。

如果螺栓出现断裂情况，超声信号会在断裂的位置返回，测量到的螺栓长度和实际长度不相符，可判断螺栓是否出现断裂和断裂位置。

森瑟科技D401超声波螺栓监测传感器：D401（含信号调节器）位置测量系统可直接输出金属被测物两个平行 表面之间的距离及变化量。该传感方案可以同时测量多个通道（螺栓） 的位移值，并通过信号调节器输出对应的数字信号，信号采集方便，接 口标准易用。该装置的特别适合应用于风机塔筒以及叶片螺栓的尺寸 及形变测量。该超声波位移传感器系统提供了最先进的性能，包括出色 的线性范围、精度和温度补偿方案。所有的D401传感器参数一致性好， 并支持探头、扩展电缆和信号调节器的互换性，不需要特别匹配或校准 各个组件。D401位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能 力强、安装方便、响应速度快，常被用于对大型金属结构的螺栓、传动 轴、轨道等部件进行长期实时监测，从而分析出结构的受力情况和失效 趋势，有效地对设备进行预测性维修。

D401超声波螺栓监测传感器特点： 

高分辨率信号 

卓越的长期稳定性 

抗振性强 

体积紧凑 

重量较轻 

宽操作温度 

可靠封装 

耐腐蚀设计 

应用： 大型螺接钢结构、 风机法兰螺栓监测 、铁索拉力监测 、叶浆法兰螺栓监测 、轴力监测 、膨胀差异检测 、金属零件检验