[發明專利]一種輸油泵工況自適應狀態預警系統及方法

有效

• 申請號: 201710651507.7
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107403279B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王金江;鄭贏豪;王柯博;張來斌;段禮祥;葉倫寬;陳怡玥
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;劉飛

1.一種輸油泵工況自適應狀態預警方法，其特征在于，包括：

在線采集反映輸油泵運行工況與劣化狀態的特征參數，并將所述特征參數進行降噪處理；所述特征參數包括多個工況特征參數及多個劣化狀態表征參數；

對降噪處理后的多個劣化狀態表征參數進行相關分析，獲得所述多個劣化狀態表征參數之間的相關系數矩陣；

根據所述相關系數矩陣及所述多個工況特征參數將所述輸油泵運行工況劃分成多個工況子空間實現工況辨識，并從所述輸油泵的歷史運行數據中確定每個工況子空間下的劣化狀態表征信號；

對每個工況子空間下的劣化狀態表征信號進行特征提取與融合，對應獲得每個工況子空間下的劣化評價指標；

根據每個工況子空間下的劣化評價指標，實時預測所述輸油泵在每個工況子空間下的劣化狀態值；

將每個工況子空間下的劣化狀態值與對應報警閾值進行比較，如果預測出的劣化狀態值超出對應報警閾值，則輸出相應的預警信息，并估算設備剩余服役壽命；其中，所述對降噪處理后的多個劣化狀態表征參數進行相關分析，獲得所述多個劣化狀態表征參數之間的相關系數矩陣，包括：

根據公式r_i,t＝log(y_i,t/y_i,t-1)確定每個降噪處理后的劣化狀態表征參數的變化率；

根據公式確定任意兩個劣化狀態表征參數之間的相關系數，并基于所述相關系數構建相關系數矩陣；

其中，r_i,t為劣化狀態表征參數i在t時刻的變化率，y_i,t為劣化狀態表征參數i在t時刻的值，y_i,t-1為劣化狀態表征參數i在t-1時刻的值；c_ij為任意兩個劣化狀態表征參數i和j之間的相關系數，r_j,t為劣化狀態表征參數j在t時刻的變化率，T為總采樣時長；

所述根據所述相關系數矩陣及所述多個工況特征參數將所述輸油泵運行工況劃分成多個工況子空間，包括：

根據所述多個工況特征參數構建工況特征集；

基于密度峰值的聚類方法對所述工況特征集下的劣化狀態表征參數之間的相關系數矩陣進行聚類分析，從而得到所述輸油泵的多個工況子空間實現工況辨識。

2.如權利要求1所述的輸油泵工況自適應狀態預警方法，其特征在于，所述對每個工況子空間下的劣化狀態表征信號進行特征提取與融合，對應獲得每個工況子空間下的劣化評價指標，包括：

對每個工況子空間下的劣化狀態表征信號進行歸一化處理；

對歸一化處理后每個工況子空間下的劣化狀態表征信號進行特征提取，對應獲得每個工況子空間下的劣化特征矩陣；

利用特征融合方法對每個工況子空間下的劣化特征矩陣進行降維，對應獲得每個工況子空間下的劣化評價指標。

3.如權利要求1所述的輸油泵工況自適應狀態預警方法，其特征在于，所述根據每個工況子空間下的劣化評價指標，實時預測所述輸油泵在每個工況子空間下的劣化狀態值，包括：

根據所述輸油泵的歷史運行信息確定所述輸油泵的初始狀態分布函數，并從所述初始狀態分布函數中隨機抽取多個權值相等的狀態粒子及其權值；

根據輸油泵狀態退化方程x_k＝f(x_k-1,u_k-1)初步預測每個工況子空間下的劣化狀態值；其中，x_k為k時刻的劣化狀態值，x_k-1為k-1時刻的劣化狀態值，u_k-1為k-1時刻的狀態噪聲；

根據公式更新每個工況子空間下狀態粒子的權值；其中，為k時刻第i個狀態粒子的權值，為k-1時刻第i個狀態粒子的權值，為k時刻第i個狀態粒子，z_k為k時刻獲得的劣化評價指標，為根據z_k所得到的似然函數；

根據公式將更新后每個工況子空間下狀態粒子的權值進行歸一化處理，并在歸一化處理后對每個工況子空間下狀態粒子及其權值進行重采樣，得到新的狀態粒子及其權值；其中，為歸一化后k時刻第i個狀態粒子的權值；

根據公式更新每個工況子空間下的劣化狀態值；其中，為更新后k時刻的劣化狀態值，為重采樣后k時刻的狀態粒子，為重采樣后k時刻的狀態粒子的權值，N為狀態粒子的數量。