[發明專利]天然氣管道腐蝕缺陷典型特征提取方法

有效

• 申請號: 201910769250.4
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110486630B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 賈文龍;楊帆;吳瑕;李長俊;張員瑞;張皓;李經廷
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02;G06K9/62;G01N27/83
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種天然氣管道腐蝕缺陷典型特征提取方法，屬于油氣管道技術領域。其包括以下步驟：采集含缺陷管道的設計參數和輸送介質信息；采用漏磁檢測器對管道缺陷進行檢測；對腐蝕性缺陷數據作預分類處理；基于最小二乘法和分布假設對預分類數據進行曲線擬合，得到缺陷尺寸變量服從的最優分布類型以及概率密度函數；采用一種基于統計的離群值檢測方法和輪盤賭算法思想改進的聚類算法對缺陷數據進行聚類分析，獲取缺陷典型尺寸、環向分布方位特征值。本發明改善了初始聚類中心選取方式，降低了離群值對聚類分析的不利影響，為從大量檢測數據中提取腐蝕缺陷分布規律、典型尺寸以及環向分布方位特征提供了一套科學、系統的方法。

技術領域

本發明屬于油氣管道技術領域，尤其涉及一種天然氣管道腐蝕缺陷典型特征提取方法。

背景技術

在油氣管道行業，腐蝕是威脅天然氣輸送管道本體安全的主要因素之一，可導致管道表面形成大量的減薄、裂紋等腐蝕缺陷，為油氣管道的安全運行埋下隱患。定期對油氣管道金屬表面進行檢測、評估，并制定合理的修復措施，已成為油氣管道行業應對管道腐蝕威脅、降低腐蝕失效風險的重要技術手段。

金屬管道的缺陷檢測通常會產生大量的檢測數據，包括各種缺陷的類型、尺寸等信息。腐蝕缺陷的尺寸、分布特征是開展管道完整性評價、剩余壽命預測的重要依據。行業內針對缺陷特征的提取技術多集中在檢測器的信號特征處理，缺陷的尺寸、位置信息提取等領域，而缺陷檢測數據的后處理方式卻未引起足夠的重視，導致一些蘊含在檢測數據中的有價值的信息未能有效、全面地識別，這在一定程度上造成了檢測數據資源的浪費，影響了檢測技術的應用效果。由于不同牌號的金屬管道在不同的腐蝕環境作用下形成的缺陷大小、分布特點存在差異，如何將不同管道、不同腐蝕環境下產生的腐蝕數據資源進行整合，并從龐大的檢測數據中高效、合理地挖掘出缺陷典型的尺寸和分布特征，對于提升檢測技術的應用價值和管道安全評價質量尤為重要。但目前公開的文獻中尚缺乏天然氣管道腐蝕缺陷典型尺寸和分布特征的提取方法。

k-means聚類分析方法是一種基于劃分的方法，其思想是按照某個特定標準把數據集分割成k類，并使同類中的數據體現的特征盡可能相似，不同類中的數據體現的特征差異性更為明顯，聚類的結果由k個中心值表示。由于其在處理大量數據時伸縮性強、效率較高，在工業數據處理中應用廣泛，但其對于腐蝕缺陷特征提取而言仍然存在以下缺點：一是該聚類算法采用隨機方式選取初始聚類中心，易導致算法陷入局部最優解，進而影響聚類結果的穩定性和準確性；二是該聚類算法的結果易受腐蝕數據離群值干擾，導致聚類特征值偏離真實的聚類中心，難以反映缺陷特征的典型性。因此，需要對聚類法的初值選取方式進行改進，并降低離群值對聚類結果的不利影響。

發明內容

本發明是為了解決聚類分析易受離群值、初始聚類中心干擾，現有檢測數據處理方法無法高效、合理地提取管道腐蝕缺陷典型特征等問題，而提出一種考慮天然氣管道設計壓力、牌號以及天然氣組成信息，并基于統計的離群值檢測方法和輪盤賭算法思想改進的聚類算法，從大量的檢測數據中提取腐蝕缺陷典型特征的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

上述的一種天然氣管道腐蝕缺陷典型特征提取方法，包括以下步驟：

步驟1，采集含缺陷管道的設計參數和輸送介質信息；

步驟2，采用漏磁檢測器對管道缺陷進行檢測，從檢測數據中篩選腐蝕性缺陷數據；

步驟3，考慮腐蝕缺陷形成的天然氣管道設計壓力、牌號以及天然氣組成信息，對步驟2篩選的腐蝕性缺陷數據作預分類處理；

步驟4，基于最小二乘法和分布假設對步驟3中的預分類數據進行曲線擬合，得到缺陷尺寸變量服從的最優分布類型以及概率密度函數；

步驟5，采用一種基于統計的離群值檢測方法和輪盤賭算法思想改進的聚類算法對缺陷樣本數據進行聚類分析，獲得缺陷的尺寸大小特征、環向分布方位特征值。