水电在国民经济中占据着重要地位，水轮发电机组做为水电站核心设备，其运行状态关系着水电站能否安全、经济地运行。以水轮发电机组机械状态在线监测技术为手段，及时、充分地了解和掌握设备的运行状态，是实现机组检修从“计划检修”向“状态检修”发展的前提和基础，有助于水电站实现“无人值班”　(少人值守)的目标，从而提高电站运行、管理的现代化水平。水轮发电机组机械状态在线监测系统的应用存在机械状态监测参数选择不合理、系统功能不全以及与厂级信息管理系统集成不够等问题。
针对水轮发电机组机械状态在线监测系统的应用存在的问题，以混流式水轮发电机组为例，本文完成了水轮发电机组机械状态在线监测系统的监测参数的选择、系统硬件结构等系统总体方案的设计，系统主要监测参数为摆度、振动、压力脉动以及发电机定、转子气隙等，系统采用由传感器单元、数据采集单元、上位机单元组成的分层分布式结构；在系统的硬件总体设计、软件总体设计的基础上，开展了系统硬件集成，完成了各个软件模块开发；　
结合传感器单元的准确度等级、数据采集单元的精度，计算本系统的机械状态监测参数的测量结果的不确定度。对水轮发电机组机械状态在线监测系统在具体水电站的监测数据进行了详细分析，可以得出的主要结论有：1）经过计算，水导、下导摆度监测结果的B类不确定度为33.24μm（相对值为2.2%）上导摆度、振动、压力脉动、气隙监测结果的B类不确定度分别为12.18μm（相对值为0.5%）、14.44μm（相对值为1.4%）、1.4μm（相对值为0.1%）、0.578　mm（相对值为1.4%），测量结果的不确定相对较小，可认为系统的摆度、振动、压力脉动、气隙监测结果可信。2）不同水头下的机组上导、水导摆度在高负荷区（520MW～800MW）的最大值分别为240m、150m，再考虑监测结果的B类不确定度（12.18μm、33.24μm），上导、水导摆度满足标准要求（不大于350m）；3）上机架、下机架、顶盖水平振动在全负荷段最大值分别为88m、22m、56m，再考虑监测结果的B类不确定度（14.44μm），下机架、顶盖水平振动满足标准要求（不大于100m），上机架振动最大值超出标准要求；4）从尾水管压力脉动随负荷变化瀑布图得出尾水管涡带频率为转频的1/4，该测量结果与关于涡带频率的已有研究成果一致。5）通过分析，本文设计的水轮发电机组机械状态在线监测系统可以起到实时监测机组相关机械状态，可以为水轮机发电机安全稳定运行、机组检修提供辅助决策支持。