一、 行业痛点

1.1 行业背景与安全形势

随着国家"双碳"战略的深入推进，风力发电装机容量实现了爆发式增长。然而，风机大型化趋势（更高塔筒、更大叶片、更高单机容量）引发了结构载荷的增加，加之复杂的施工与传统运维环境，致使风电机组事故频发。

风机长期处于高振动

、强腐蚀及极端温差的恶劣工况下，高强度螺栓作为连接叶片、轮毂、塔筒、主轴等核心部件的"关节"，肩负着传递巨大交变载荷、维持结构整体性的重要使命。高强度螺栓连接失效已成为导致灾难性事故的关键诱因。

事故案例：

      整机倒塌                风机叶片脱落             断裂螺栓更换

螺栓松动/断裂导致的后果：

·    断裂螺栓更换（更换断裂的螺栓费用高，风机非正常停机，发电量损失）

·    风机叶片脱落（重大财产损失）

·    整机倒塌（重大财产损失，引发重大安全事故）

1.2 螺栓松动、断裂原因

·     螺栓装配时，扭矩扳手或拉拔器控制的最终预紧力过低和不均，达不到要求，引起异常振动，导致松动或疲劳断裂。

·     风机运行时，交变载荷或位移，导致螺栓松动。

·     风机运维手段对螺栓没针对性和有效性。

·     螺栓微裂纹发现不及时，疲劳断裂。

二、 解决方案：超声轴力监测技术

针对上述痛点，亟需一种能够实时、精准、无损的在线监测技术。长沙飚能科技采用了超声轴力法作为核心技术路线。

2.1 技术对比，优势分析

2.2 产品优势

长沙飚能信息科技有限公司自2018年成立以来，一直深耕超声波螺栓轴力监测技术，是国内领先的高强度螺栓连接可靠性保障研发企业，其技术源自军工、航空领域；能提供基于超声技术的螺栓轴力检测与在线监测一站式解决方案；软、硬件100%国产化，产品性能精准可靠。

螺栓在线监测系统 BTM-W2022

·  行业天花板级智能硬件架构设计

--高性能FPGA+32位双核ARM-A9

·  轴力测量误差不大于±3%

--波形采样频率250MSPS，源自军工雷达的高频内同步技术

·  高可靠性的超声探头耦合技术，确保信号时时在线

--源自航空无损检测的超声探头设计

·  安装调试方便的工程化设计

便携式螺栓轴力测量仪 BTM-C303E 

·  行业天花板级智能硬件架构

·  AI智能回波识别，精度误差不大于±3%

·  1GHz超高采样率

·  业内同时支持压电、电磁超声轴力测试

·  软、硬件已实现100%国产化

三、 应用案例分析

案例一：内蒙古通辽某风电场 —— 叶根螺栓专项监测

· 项目背景： 该风场新装机组频发叶根螺栓松动与断裂，业主急需掌握螺栓受力真实情况。

· 实施情况： 选取 2 台机组，针对受力最大的合模缝部位，非均布选取监测点。共监测 48 颗叶根螺栓（每叶根 8 颗）。

· 监测成果：

  o 自 2021 年底投运以来，系统稳定运行，累计采集数据超 50 万条。

  o 成功捕捉到停机、变桨、大风等工况下的预紧力动态变化特征。

· 价值体现： 为业主优化运维策略（如调整复紧周期）提供了科学依据。截至目前，监测机组未发生因螺栓问题导致的叶片断裂或脱落事故。

图 1：叶根螺栓轴力实时监控变化曲线

案例二：湖南某风电场 —— 叶根及支撑座螺栓监测

· 项目背景： 该风场 70 余台机组中，叶根及发动机支撑座螺栓频发松动，传统巡检难以发现隐患。

· 实施情况： 2022 年底对 2 台风机的叶根及支撑座共计 140 余颗螺栓进行监测。

· 监测成果：

  o 两个月内获取有效数据 30 万条以上。

  o 异常发现： 监测到一台风机支撑座螺栓在复紧力矩仅一个月后，预紧力出现异常下降（如图 2 所示）。

· 现场验证： 运维人员赴现场查验，发现对应位置 3 颗螺栓划线错位，确认为明显松动。

· 处理与效果： 现场复打力矩并重新划线后，系统监测显示预紧力恢复稳定。该案例成功避免了一起潜在的设备故障，验证了系统极高的实用价值。

图 2：螺栓预紧力异常下降趋势图

图3：支撑座螺栓松动现场图

四、 总结

风电机组高强度螺栓的连接可靠性是保障机组安全运行的生命线。超声应力在线监测技术突破了传统人工巡检的局限性，实现了从 “定期维修” 向 “预测性维护” 的转变。

通过精准的数据支撑，该技术能够有效降低风机非计划停机时间，防止恶性倒塌事故，为风电场的安全管理与降本增效提供坚实的技术保障。