[發明專利]過濾器的失效過濾管確定、保護方法及裝置

有效

• 申請號: 201810561938.9
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108525409B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 劉震;劉龍飛;姬忠禮;欒鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01D46/58
• 分類號: B01D46/58;B01D46/71;B01D46/24;B01D46/44;B01D46/00;G06F17/11
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;孫乳筍

1.一種過濾器的失效過濾管確定方法，其特征在于，所述的方法包括：

步驟1.基于過濾管出口濃度判斷過濾管是否有斷裂失效；

步驟2.利用預先設置的多個高頻動態傳感器采集脈沖反吹過程中過濾器內壁不同位置處的動態壓力數據，其中，所述的動態壓力數據包括：壓力值數據及時間數據，

高頻動態壓力傳感器的探頭與過濾器內壁相平，并且各高頻動態壓力傳感器的探頭均位于同一水平面，

利用濾波器對所述的動態壓力數據進行濾波降噪處理，

根據所述壓力值數據、時間數據確定反吹過程中壓力波到達不同位置處的時間差數據，

根據所述時間差數據利用TDOA算法建立定位仿真模型，

根據所述定位仿真模型生成的仿真結果確定失效過濾管的所在組；

其中，步驟2中包括：

對濾波降噪后的動態壓力進行分析，確定不同位置處測定的動態壓力從起始位置到開始變化的時間差，通過廣義互相關估計時間延遲，確定過濾管斷裂失效所在的組，具體的模型過程建立如下：

a)假定N+1個傳感器分別位于m_i處，脈沖反吹所在組的過濾管位于X處，其中m_i，X∈R³，且X和m_i定義如下：

b)信號到達傳感器m₁和m₂之間的到達時間差表示為：

其中v為脈沖反吹時壓力波的傳播速度，預先根據傳播介質特性測得或計算得到，

c)由步驟b)可以推廣到脈沖反吹所在組的過濾管到任意兩個傳感器之間的時間差，表示為：

其中，T_mn(X)表示的是信號到達傳感器m與傳感器n之間的時間差，D_m和D_n分別為脈沖反吹所在組的過濾管到傳感器m與傳感器n的距離，

其中，脈沖反吹所在組的過濾管到m_n位置處的傳感器n的距離表示為：

其中

d)不同位置處的傳感器之間的TDOA使用相位變換型廣義互相關法對時延進行估計，表述如下：

其中Y_n(e^jωτ)為第n個傳感器接收到動態壓力的短時傅里葉變換，ρ_mn(τ)為傳感器m，n接收信號在延時為τ下的相關系數，

e)求解出ρ_mn(τ)后，TDOA延遲計算如下：進而確定T_mn(X)，

f)確定T_mn(X)后，使用球交叉方法為脈沖反吹所在組的過濾管定位進行求解，

假設第0個傳感器位于坐標系的原點處，即m₀＝[0?0?0]^T，第n個傳感器與脈沖反吹所在組的過濾管到坐標原點的距離可以表示為：

其中R_n為第n個傳感器到坐標原點的距離，R_s為脈沖反吹所在組的過濾管到坐標原點的距離，

g)脈沖反吹所在組的過濾管到第m個傳感器與第n個傳感器的距離差定義為：其中，

不考慮估計誤差，距離差可以表述為：

d_mn＝v·T_mn(X)

h)根據R_s＝D₀可得：其中為基于測量距離差d_n0的估計值，

i)D_n可以由球信號模型獲得：

j)脈沖反吹所在組的過濾管位置X的最小二乘解表述為：聯合獲得一個二次方程式：

化簡可得：

其中：S、d、b的定義如下：

為S的偽逆，定義如下：

上述方程式(1)的正實數的根即為球交叉算法的脈沖反吹所在組的過濾管位置估計結果，由步驟a)-j)，根據信號時延，結合球交叉方法可以定位斷裂的過濾管所在組的位置。

2.如權利要求1所述的過濾器的失效過濾管確定方法，其特征在于，所述的高頻動態壓力傳感器的采樣頻率大于20kHz。