一、 行業(yè)背景

目前水輪機核心部件關(guān)鍵重要螺栓的設(shè)計和分析主要存在以下問題：

（1）只單獨對螺栓受靜載荷作用下的強度進(jìn)行校核，沒有考慮運行過程中交變載荷作用在連接件上對螺栓所受應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生的影響；

（2）評估指標(biāo)單一，直接監(jiān)測螺栓振動值，以振動值作為評判能否安全運行的依據(jù)，不能準(zhǔn)確反映狀態(tài)；

（3）無有效手段對水輪機核心部件關(guān)鍵重要螺栓進(jìn)行在線監(jiān)測與評估，無法全面反映這些螺栓動態(tài)特性。

成都國科自動化，依托現(xiàn)有先進(jìn)的智能傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等技術(shù)，開展水電站關(guān)鍵重要螺栓在線監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)性的研究，成功研發(fā)了一套水電站關(guān)鍵螺栓在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，本系統(tǒng)可實現(xiàn)全面掌握鍵重要螺栓的預(yù)緊和工作狀態(tài)，消除螺栓預(yù)緊力監(jiān)測盲點，保證水電站機組關(guān)鍵重要螺栓的安全可靠，進(jìn)一步防范螺栓松動、斷裂及水淹廠房等重大風(fēng)險。

二、系統(tǒng)概述

國科GKLS1300系列水電站關(guān)鍵螺栓在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，是通過對重要螺栓的松動、斷裂等進(jìn)行在線智能監(jiān)測，并對故障進(jìn)行診斷分析、報警及儲存，以便于工作人員及時采取措施，避免重大事故的發(fā)生。

本系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、水電站重要部分關(guān)鍵螺栓受力監(jiān)測、松斷監(jiān)測；鋼結(jié)構(gòu)、橋梁等重要關(guān)鍵受力部件螺栓遠(yuǎn)程監(jiān)測；法蘭面螺栓裝配工藝螺栓軸力監(jiān)測。可全面掌握關(guān)鍵重要螺栓的預(yù)緊和工作狀態(tài)，保證關(guān)鍵重要螺栓的安全可靠，進(jìn)一步防范螺栓松動、斷裂等導(dǎo)致的重大事故的發(fā)生。

三、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水電站關(guān)鍵螺栓在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要由：超聲應(yīng)力測量模塊、通道切換器、電力載波模塊、貼片式超聲傳感器（、磁吸觸頭、磁吸式溫度傳感器、開關(guān)電源（24vDC）、交流電源（220vAC）、網(wǎng)絡(luò)交換機、局域網(wǎng)服務(wù)器、軟件系統(tǒng)、現(xiàn)場控制柜及各類線纜組成。

其中：核心為主機，每個主機只有一個測量通道。為了實現(xiàn)通道擴展和接線便利，引入通道切換器，每個通道切換器包含了10路超聲傳感器接入通路和10路高精度溫度采集通道。主機、通道切換器、OFC和開關(guān)電源安裝在現(xiàn)場電控柜；局域網(wǎng)服務(wù)器布控在主控室，局域網(wǎng)服務(wù)器上安裝軟件系統(tǒng)。在每個被測螺栓上安裝有貼片式超聲傳感器。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，水電站關(guān)鍵螺栓在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)將與這些先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)更加智能化、自動化的監(jiān)測和預(yù)警。通過大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對螺栓緊固狀態(tài)的更加準(zhǔn)確和全面的預(yù)測和評估，為電站的安全運行提供更加有力的保障。