[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

本申請提供了一種輸油泵工況自適應狀態預警系統及方法，該方法包括：在線采集反映輸油泵運行工況與劣化狀態的特征參數，特征參數包括工況特征參數及劣化狀態表征參數；對各劣化狀態表征參數作相關分析，獲得各劣化狀態表征參數間的相關系數；根據相關系數及工況特征參數將輸油泵運行工況分成多個工況子空間，從輸油泵歷史運行數據中確定各工況子空間的劣化狀態表征信號，并對其作特征提取與融合，獲得各工況子空間下的劣化評價指標；根據各工況子空間下的劣化評價指標實時預測輸油泵在各工況子空間下的劣化狀態值，并將其與對應報警閾值作比較，若劣化狀態值超出報警閾值，則輸出相應報警信息。本申請可在多變運行工況下準確預測輸油泵劣化狀態。

技術領域

本申請涉及管道輸油關鍵設備智能診斷技術領域，尤其是涉及一種輸油泵工況自適應狀態預警系統及方法。

背景技術

隨著國民經濟的發展，管線運輸已經在現代工業中占有了越來越重要的地位。輸油泵作為管道輸油的關鍵設備，是保證管線運輸正常運行的重要因素。然而，輸油泵輸送介質多變，運行工況復雜，這不僅加劇了其狀態退化，而且增加了狀態預測的不確定性。一旦輸油泵部件發生故障，可能引起整個管線運輸系統的癱瘓，給企業帶來巨大的經濟損失，甚至造成災難性的環境污染和惡劣的社會影響。因此開展對輸油泵劣化狀態的預測預警具有十分重要的意義。

目前輸油泵劣化狀態的預測預警技術主要面臨以下兩個問題：運行工況的自動辨識和劣化狀態的自適應預測。

首先，受輸送介質、運行工況以及環境因素等的影響，輸油泵的運行工況具有復雜性和多變性的特點，且工況參數(如輸送介質、流量和壓力等)的變化必然導致輸油泵狀態表征參數(如振動、溫度等響應信號)演變的不確定性。在以往眾多的研究中，人們多注重輸油泵狀態表征參數隨時間的變化，很少考慮這些表征參數之間的相互聯系，以及這些聯系與設備運行工況、劣化狀態之間的關系。這使得狀態表征參數內部的關聯信息沒有得到充分的挖掘與利用，因而很難實現輸油泵運行工況的自動辨識。

其次，一種性能良好的預測預警方法在對輸油泵劣化趨勢進行估計時，往往需要跟蹤工況信息的變化并設置合理的報警閾值。然而，現存的預測預警方法并沒有或者很少考慮運行工況對輸油泵狀態演化的影響，那么傳統的根據單一固定閾值進行劣化狀態監測的方法也就不能滿足輸油泵劣化狀態預測預警的要求。因而，如何根據運行工況自適應預測設備劣化狀態和調整報警閾值，從而實現設備狀態的準確預警也是當下輸油泵劣化狀態預測預警技術急需解決的另一個問題。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種輸油泵工況自適應狀態預警系統及方法，以克服現有技術在運行工況復雜多變條件下難以準確預測輸油泵劣化狀態的缺陷。

為達到上述目的，一方面，本申請實施例提供了一種輸油泵工況自適應狀態預警方法，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。