科创中国
水电站螺栓状态智能感知关键技术
发布时间: 2023-07-21
基本信息
合作方式：
技术咨询
成果类型：
发明专利,新技术
行业领域：
高端装备制造产业,智能制造装备产业
成果介绍
目前，国内外已经存在普通级别超声波螺栓应力测试设备，但部分存在检测系统在采样频率上较低，数据传输相对较慢，工作温度适应的环境温度范围窄，无法保证复杂环境的使用条件；检测精度仍有待提高等不足。不利于对电站运行状态进行全方位监测和分析，无法实现高效预警与风险的及时处置。
电站自动化系统包括监控系统、振摆在线监测系统、保信系统等多项核心业务系统，网络相对独立，部分系统之间没有通信网络连接。电站内没有统一的数据平台对各系统数据进行整合并输出，可用性较低，开放性不足，可扩展性和灵活性较差，对数据分析带来一定程度不便，不利于对电站运行状态进行全方位监测和分析。通过设计开发便携式螺栓预紧力检测装置（在役螺栓预紧力检测仪）和在线监测装置和平台，在满足网络安全防护要求的前提下，通过在现场建立机房及通信盘柜，完成数据中心平台建设，实现监控系统、振摆在线监测系统、保信系统等系统的数据整合显示，展现实时和历史数据、图形、文件等各种信息，具备丰富的扩展接口，满足实时综合监视、报表应用、能够兼容其他数据中心系统的一体化数据中心。
成果亮点
该项目通过设计开发便携式螺栓预紧力检测装置（在役螺栓预紧力检测仪）和在线监测装置和平台，在满足网络安全防护要求的前提下，通过在现场建立机房及通信盘柜，完成溪洛渡电站数据中心平台建设，实现监控系统、振摆在线监测系统、保信系统等系统的数据整合显示，展现实时和历史数据、图形、文件等各种信息，具备丰富的扩展接口，满足实时综合监视、报表应用、能够兼容其他数据中心系统的一体化数据中心。实现对机组顶盖/座环、蜗壳、锥管进人门、定子拉紧螺杆等关键部位螺栓的预紧力实时监测，建立数据采集和实时分析系统，监视螺栓工作状态，实现螺栓松动预警。
该项目主要技术指标如下：
采样频率：1GSPs；
内存：1TB；
显示：1920×1080像素，***英寸；
工作温度：-10～+50 ℃；
数据传输：VGA,LAN,USB ***；
硬件声时分辨率：1ns；
检测精度：***%。
团队介绍
本项目承担单位有材料研究队伍120人，其中中国科学院院士1人、长江学者2人、国家杰出青年基金获得者3人、教育部新世纪人才12人，获得与材料相关的国家自然科学二等奖一项，省部级奖励十余项。承担了国家“973”计划、“863”计划、“国家科技支撑计划”、“铁道部重点研究项目”在内的数十项重点研究项目。本项目历时2年，针对水电站机组，完成了具有自主知识产权的水电站螺栓状态智能感知关键技术研究的相关工作，发明并研制了一种电站机组关键部件螺栓轴力的智能检测及在线监测系统。
成果资料
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”四川科技服务团 (四川省科学技术协会) 评价时间：2023-07-31
苟国庆
西南交通大学
焊接实验室主任
综合评价
该项目发明了超声螺栓预紧力实时估计方法、超声同步测量螺栓轴向力和剪切力的方法，构建了一套预紧力测量影响因素控制策略，解决了关键部位螺栓预紧力在线监测的难题，实现了现场应用；基于FPGA技术开发了超声波发射、接收及高速数据采集板卡，实现了螺栓预紧力数据的准确高速采集；将时延估计和插值算法在频域结合优化，开发了频域补零互相关时延估计算法，提升了运算速度，实现了实时采集。
总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。
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