本发明公开了水轮机顶盖螺栓预紧力故障预警方法，通过获取当前时刻的水轮机顶盖螺栓的各待测试子预紧力信号的时域特征值，利用主成分分析法对时域特征值进行融合处理，得到目标特征值，进一步将目标特征值输入至目标长短时记忆网络，得到当前时刻的下一时刻的预测特征值，从而根据预测特征值和预警控制限进行故障预警，生成水轮机顶盖螺栓的故障预警信号；故障预警信号用于表征水轮机顶盖螺栓在当前时刻的下一时刻存在故障风险。由于LSTM网络处理待测试子预紧力信号中的时序信息，使得得到的预测特征值能够更好的表征水轮机顶盖螺栓在当前时刻的下一时刻的状态信息，基于预测特征值和进行故障预警，提高了水轮机组运行的安全性。