重型装备装配场景中5G无线通讯残余扭力扳手的应用实践

【资料简介】

一、应用背景与需求分析

重型装备装配领域，如风电发电机组、重型工程机械、大型压力容器等核心部件的螺栓连接装配，直接决定了装备整体的结构强度与运行安全。传统装配过程中，螺栓扭矩控制多依赖人工手持普通扭力扳手作业，不仅数据记录依赖人工填报，存在错填、漏填风险，还无法实时监控螺栓拧紧后的残余扭矩，导致大量预紧力不达标问题在后续检测甚至运行阶段才被发现，极大增加了售后维护成本与安全隐患。

随着5G技术与工业互联网的快速普及，重型装备制造企业对装配过程数字化管控的需求持续提升：一是需要实现扭力数据的实时采集上传，打通装配工位到企业MES系统的数据链路；二是需要对螺栓拧紧后的残余扭矩进行精准检测，替代传统人工抽验模式，实现全螺栓覆盖检测；三是需要满足复杂装配场景下的无线移动作业需求，摆脱有线传输对作业范围的限制。成都精炬达电子科技有限公司针对该场景需求，推出JD-CSC系列5G无线通讯残余扭力扳手，为重型装备装配过程扭矩管控提供了完整解决方案。

 

 

二、JD-CSC系列5G无线残余扭力扳手核心特性

2.1 核心功能设计

JD-CSC系列残余扭力扳手针对重型装备装配场景优化了功能架构，核心特性包括以下几点：

一体化残余扭矩检测功能：区别于普通定扭矩扭力扳手，产品集成高精度扭矩传感器与角度传感器，不仅可以完成螺栓拧紧作业，还可以直接对已装配螺栓的残余扭矩进行在线检测，无需更换专用检测工具，检测精度可达±1%，满足重型装备大扭矩螺栓的检测精度要求。

内置5G工业级通讯模块：搭载国内运营商适配的工业级5G模组，支持SA/NSA双模组网，可直接接入企业5G工业内网，实现扭矩、角度数据的毫秒级实时上传，延迟低于100ms，数据传输可靠性达99.99%，解决了传统蓝牙、WiFi传输在复杂金属装配场景下信号不稳定、传输距离受限的问题。

大扭矩范围覆盖：系列产品覆盖20N·m~3000N·m扭矩范围，可满足重型装备从中小连接件到大型法兰、底座螺栓的装配与检测需求，不同扭矩型号均可定制开口、梅花、套筒等不同工作头，适配不同工位的装配要求。

边缘数据预处理能力：扳手内置嵌入式处理芯片，可对采集的扭矩数据进行初步判定，当扭矩超出预设合格范围时，现场通过声光报警提示作业人员，避免不合格件流入下一道工序，同时减少无效数据上传，降低企业云端服务器压力。

2.2 技术参数指标

参数类别	指标范围	说明
扭矩精度	±1%FS	满足GB/T 15729-2008标准要求
角度精度	±1°	支持扭矩-转角法装配工艺
通讯方式	5G/蓝牙备用	5G信号中断时自动切换蓝牙本地存储，信号恢复后自动补传
存储容量	10万条数据	本地缓存支持离线作业
电池续航	连续作业8小时以上	支持快充，2小时充满
防护等级	IP65	适配装配现场油污、粉尘环境

 

 

 

三、实际应用案例：某风电整机制造企业装配现场改造

3.1 项目背景

国内某大型风电整机制造企业，原有塔筒法兰螺栓装配采用人工定扭矩扳手作业，残余扭矩检测采用人工抽样模式，抽样比例仅为10%，存在以下核心问题：一是抽样检测无法覆盖所有螺栓，投运后曾出现3次因个别螺栓预紧力不足导致的法兰异响问题，运维成本超过200万元；二是扭矩数据人工记录，无法追溯单颗螺栓的装配数据，出现质量问题时无法定位责任环节；三是原有无线扭力产品采用WiFi传输，在塔筒全金属封闭环境下信号衰减严重，数据上传成功率不足85%。

2023年该企业启动装配车间数字化改造项目，选用成都精炬达JD-CSC系列5G无线残余扭力扳手，替代原有工具实现全螺栓扭矩检测与数据联网。

3.2 实施过程

项目实施分为三个阶段：第一阶段完成工位5G信号覆盖改造，在塔筒装配区域部署5G工业网关，实现作业区域信号全覆盖；第二阶段完成JD-CSC扭力扳手与企业MES系统的对接，开发数据接口，实现单颗螺栓对应工位、作业人员、扭矩数据、检测时间的全信息绑定；第三阶段开展作业人员培训，调整装配工艺，将原“人工拧紧-抽样检测”调整为“分步拧紧-全部残余扭矩检测-数据自动上传”的新工艺。

3.3 应用效果

项目落地后6个月的运行数据显示，应用效果达到预期目标：

残余扭矩合格率提升：实现100%全螺栓残余扭矩检测，不合格螺栓现场返工，出厂前残余扭矩合格率从原来的92%提升至99.8%，未再出现出厂后扭矩不合格问题。

数据传输可靠性提升：5G信号在全金属封闭塔筒内的传输稳定性大幅优于原有WiFi，数据上传成功率从原来的83%提升至99.95%，无批量数据丢失问题。

质量管理效率提升：取消人工记录环节，质量部门统计报表生成时间从原来的2天/批次缩短至10分钟/批次，每年节省质量管理人工成本约45万元。

全生命周期追溯能力建立：每一颗螺栓的装配扭矩、残余扭矩数据都存储在企业云端系统，可通过螺栓编号直接查询原始装配数据，为后续运维退役全生命周期管理提供数据支撑。

 

 

四、常见问题问答

Q1：5G无线残余扭力扳手和传统蓝牙扭力扳手相比，在重型装备装配场景有哪些核心优势？

A：核心优势体现在三个方面：第一是传输覆盖能力，重型装备装配多存在大空间、金属遮挡环境，蓝牙传输距离一般不超过10米，且金属遮挡会导致信号中断，5G传输依托基站信号，可覆盖上万平米装配车间，甚至可以直接在已封闭的塔筒内部完成稳定传输；第二是数据并发能力，多个工位同时使用时，蓝牙容易出现信道拥堵，5G工业网络可支持上百台扳手同时在线传输，不会出现数据延迟或丢失；第三是对接企业系统更方便，5G可直接接入企业内网，不需要额外配置多个蓝牙网关，部署成本更低。JD-CSC系列同时保留蓝牙作为备用，在5G信号临时中断时可本地存储，信号恢复后自动补传，兼顾灵活性与可靠性。

Q2：残余扭力扳手的检测原理是什么，和拧紧作业用的扭力扳手精度有区别吗？

A：残余扭矩指的是螺栓拧紧完成并经过一段时间应力释放后，剩余在螺栓内部的预紧力对应的扭矩，残余扭矩检测一般采用“松动法”，JD-CSC系列的检测原理是：在检测时，扳手指向螺栓拧紧方向施加扭矩，当螺栓刚刚发生转动时，记录的扭矩值就是该螺栓的残余扭矩，该检测方法是当前行业常用的准确检测方法。JD-CSC系列的传感器精度和专业扭矩检测设备保持一致，精度为±1%FS，高于普通装配用扭力扳手的±2%~±4%精度，满足检测要求，同时还可以直接承担拧紧作业功能，不需要现场配备两种工具，降低了工具采购成本。

Q3：使用5G通讯是否会产生大量流量费用，企业使用成本高吗？

A：不会，单台扳手每次检测仅上传扭矩值、角度值、时间、编号等少量数据，单台扳手每月产生的流量一般不超过100MB，当前工业5G流量包每月费用仅需几元到十几元，整体流量成本极低，远低于带来的管理成本节约。对于已经部署5G内网的企业，JD-CSC系列可以直接接入企业内网，不需要占用公网流量，进一步降低使用成本。

Q4：可以和企业现有的MES、质量管理系统对接吗，对接难度大吗？

A：JD-CSC系列提供标准的HTTP、MQTT等数据接口协议，开放数据字段格式，成都精炬达电子科技可提供技术支持协助对接，一般情况下1~2天即可完成接口开发调试，对于已经有成熟工业互联网平台的企业，对接难度很低。针对中小批量应用的客户，我们也提供免费的云平台存储服务，客户可以直接通过web端查询导出扭矩数据，不需要自行部署服务器。

Q5：重型装备装配的大扭矩螺栓，JD-CSC系列可以覆盖吗？

A：JD-CSC系列当前最大扭矩覆盖到3000N·m，可以满足绝大多数重型装备螺栓装配检测需求，针对风电塔筒等超过3000N·m的特大扭矩需求，我们可以提供定制化产品开发服务，满足客户的特殊扭矩范围要求。同时产品支持定制不同规格的工作头，适配不同品牌规格的螺栓，适配性很强。

 

 

 

规格选型：

序号NO	产品型号	测量范围	分度值	长度	重量	方榫
	(Model)	（N.m）	（N.m）	（mm）	（KG）	（in）
1	JD-CSC-2	0.2-2	0.001	355	0.35	1/4〞
2	JD-CSC-4	0.5-5	0.001	355	0.35	1/4〞
3	JD-CSC-10	1-10	0.01	355	0.35	3/8〞
4	JD-CSC-20	2-20	0.01	355	0.36	3/8〞
5	JD-CSC-50	5-50	0.01	360	0.75	3/8〞
6	JD-CSC-100	10-100	0.1	415	0.95	1/2〞
7	JD-CSC-200	20-200	0.1	505	1.25	1/2〞
8	JD-CSC-300	30-300	0.1	625	1.5	1/2〞
9	JD-CSC-500	50-500	0.1	780	2.55	3/4〞
10	JD-CSC-800	85-850	0.1	1050	3.9	3/4〞
11	JD-CSC-1000	100-1000	1	1050	4.2	1〞
12	JD-CSC-1500	150-1500	1	1400	6.75	1〞
13	JD-CSC-2000	200-2000	1	1400	8.3	1〞
14	JD-CSC-3000	300-3000	1	1720	8.8	1〞

 

 

五、总结与展望

在重型装备装配数字化转型的趋势下，5G无线通讯残余扭力扳手实现了装配过程扭矩数据的全采集、全上传、可追溯，解决了传统作业模式中残余扭矩检测覆盖率低、数据不可靠、传输不稳定的痛点问题。成都精炬达JD-CSC系列产品经过多个实际场景验证，能够有效提升重型装备装配质量，降低质量管理成本，为企业数字化装配提供可靠的终端支撑。未来随着工业5G网络的进一步普及，残余扭力扳手将进一步集成更多传感器，实现螺栓装配应力、装配环境数据的多维度采集，为重型装备制造质量管控提供更全面的数据支撑。

 

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