[发明专利]一种在线监测水轮机关键螺栓预紧力的系统及方法

权利要求书

1.一种在线监测水轮机关键螺栓预紧力的方法，包括：

分别设置第一和第二预设超声波收发器于所述关键螺栓上部和底部；

获得所述第一和第二预设超声波收发器的空间位置；

将所述第一预设超声波收发器的空间位置和所述第二预设超声波收发器的空间位置发送到远程监控端；

远程监控端计算所述第一预设超声波收发器的空间位置和所述第二预设超声波收发器的空间位置之间的差值，并在该差值大于预设阈值时发出警告；

所述远程监控端位于水电站远端；

其特征在于，所述获得所述第一和第二预设超声波收发器的空间位置包括：通过至少三个位于不同高度且位于不同水平位置的定位单元与所述第一预设超声波收发器收发第一频率的超声波信号，使每个定位单元各获得一个上空间距离；以三个位于不同高度且位于不同水平位置的定位单元为球心、以三个上空间距离为半径做球面，确定三个球面的交点为所述第一预设超声波收发器的空间位置；通过至少三个位于不同高度且位于不同水平位置的定位单元与所述第二预设超声波收发器收发不同于第一频率的第二频率的超声波信号，使每个定位单元各获得一个下空间距离；以三个位于不同高度且位于不同水平位置的定位单元为球心、以三个下空间距离为半径做球面，确定三个球面的交点为所述第二预设超声波收发器的空间位置；所述定位单元能够收发超声波信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一个定位单元获得一个上空间距离包括：

定位单元向所述第一预设超声波收发器位置发送第一超声波信号并记录第一信号发送时间；

所述第一预设超声波收发器接收第一超声波信号并记录第一信号接收时间；

所述第一预设超声波收发器向该定位单元发送第二超声波信号并记录第二信号发送时间，所述第二超声波信号为第一超声波信号的响应信号，且所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同；

该定位单元接收第二超声波信号并记录接收第二超声波信号的第二信号接收时间；

根据所述第一信号发送时间和所述第一信号接收时间确定的定位单元与所述第一预设超声波收发器之间的第一距离，以及所述第二信号发送时间和所述第二信号接收时间确定的定位单元与所述第一预设超声波收发器之间的第二距离，计算第一距离和第二距离的和的平均值作为该定位单元与所述预设超声波收发器之间的距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，一个定位单元获得一个下空间距离包括：

定位单元向所述第二预设超声波收发器位置发送第一超声波信号并记录第一信号发送时间；

所述第二预设超声波收发器接收第一超声波信号并记录第一信号接收时间；

所述第二预设超声波收发器向该定位单元发送第二超声波信号并记录第二信号发送时间，所述第二超声波信号为第一超声波信号的响应信号，且所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同；

该定位单元接收第二超声波信号并记录接收第二超声波信号的第二信号接收时间；

根据所述第一信号发送时间和所述第一信号接收时间确定的定位单元与所述第二预设超声波收发器之间的第一距离，以及所述第二信号发送时间和所述第二信号接收时间确定的定位单元与所述第二预设超声波收发器之间的第二距离，计算第一距离和第二距离的和的平均值作为该定位单元与所述预设超声波收发器之间的距离。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当第一接收时间与第一发送时间的差值以及第二接收时间与第二发送时间的差值均小于预设时间阈值、所述三个上空间距离彼此之间的差值小于预设距离差值且所述三个下空间距离彼此之间的差值小于预设距离差值时，确定三个球面的交点为所述预设超声波收发器的空间位置；否则，采用与此三个空间距离有关的定位单元以外的第四定位单元获得第四空间距离，并将此前三个空间距离中较大的两个与该第四空间距离组成新的三个空间距离，再确定是否满足第一接收时间与第一发送时间的差值以及第二接收时间与第二发送时间的差值均小于预设时间阈值，且所述三个空间距离彼此之间的差值小于预设距离差值的条件。

5.一种实现权利要求1-4之一所述的方法的在线监测水轮机关键螺栓预紧力的系统。