[發明專利]一種故障診斷模型訓練方法和裝置

有效

• 申請號: 202010155838.3
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111460701B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 蔣愛國;王金江;谷明;李文錦;秦建安;于昊天;冼敏元;張來斌;陳沖;劉拴忠
• 申請（專利權）人: 中海油田服務股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06K9/62;G06N3/12;G06N3/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 解婷婷;栗若木

一種故障診斷模型訓練方法，包括：獲取多條頂驅系統中的傳感器所采集的頂驅系統的狀態特征參數；其中，所述傳感器在所述頂驅系統中的位置根據隨機權重遺傳算法確定；利用冗余屬性投影算法分別消除每條所采集的狀態特征參數中的變工況特征參數；將已消除變工況特征參數后的多條狀態特征參數分別進行融合，獲得多條融合后的狀態特征參數；對多條融合后的狀態特征參數分別標注故障類型，得到訓練數據；采用所述訓練數據對預先建立的故障診斷模型進行訓練。通過本發明的方案，提高了故障診斷的精準度。

技術領域

本文涉及石油鉆井技術，尤指一種故障診斷模型訓練方法和裝置。

背景技術

石油鉆機頂部驅動鉆井裝置(Top Drive Drilling System，頂驅)是二十世紀八十年代出現的一種新型鉆井裝備，該裝備能從井架空間上部直接驅動鉆柱并沿專用導軌向下送進，可完成旋轉鉆進、循環鉆井液、接立根、上卸扣和倒劃眼等多種鉆井操作。頂驅的應用不僅提高了鉆井速度，其最根本的優越性是在起下鉆過程中，動力始終與鉆具連在一起，遇阻、遇卡時可迅速旋轉鉆具，接通泥漿進行劃眼作業，增加鉆井作業的安全性。因此，頂部驅動鉆井系統的出現大大提高了鉆井作業的能力和效率，目前，在海洋鉆井平臺中被廣泛的應用。

頂驅裝置作為半潛式鉆井平臺的關鍵設備，其運轉狀況的好壞直接關系到鉆井平臺作業時效的高低，一旦發生故障，則會癱瘓整個鉆井作業過程，造成嚴重的經濟損失。因此，對于頂驅的狀態監測，并及時的進行故障診斷有利于及時發現和解決頂驅故障，減少由于頂驅故障引起的作業停滯時間，可以提高海洋鉆井平臺的生產效益。

目前，頂驅狀態監測與故障診斷技術主要面臨以下兩個問題：頂驅狀態參數的選取和變工況帶來的影響。首先，由于大量不同型號、不同類別傳感器的布置導致所采集到的頂驅狀態特征參數眾多，極大增加了后續數據處理的難度；如果大范圍減少傳感器的數量，則難以確保采集的狀態特征參數能夠最大限度的描述頂驅的實時運轉情況。其次，在不同的工況條件下(轉速、載荷等不同)，傳感器采集到的狀態特征參數會產生較大的改變，從而影響故障診斷結果的準確性，現有技術的研究中，通常會假設設備運行處于恒定工況條件下，以此得到的結論存在較大的局限性，不能很好的反映真實的情況很難應用到實際的頂驅監測故障檢測中。因此，如何選取能夠盡可能描述頂驅運行狀態的狀態特征參數以及如何消除狀態特征參數中變工況帶來的影響是當下海洋平臺頂驅故障檢測急需解決的問題。

發明內容

本申請提供了一種故障診斷模型訓練方法，可以選取能夠盡可能描述頂驅運行狀態的狀態特征參數以及消除變工況的影響的狀態特征參數，提高頂驅故障診斷的精度。

本申請提供了一種故障診斷模型訓練方法，包括：

獲取多條頂驅系統中的傳感器所采集的頂驅系統的狀態特征參數；其中，所述傳感器在所述頂驅系統中的位置根據隨機權重遺傳算法確定；

利用冗余屬性投影算法分別消除每條所采集的狀態特征參數中的變工況特征參數；

將已消除變工況特征參數后的多條狀態特征參數分別進行融合，獲得多條融合后的狀態特征參數；

對多條融合后的狀態特征參數分別標注故障類型，得到訓練數據；采用所述訓練數據對預先建立的故障診斷模型進行訓練。

一種示例性的實施例中，所述傳感器在所述頂驅系統中的位置根據隨機權重遺傳算法確定的過程，包括：

創建頂驅系統實體模型；

對所述實體模型進行有限元分析，確定有限元模型；

利用所述有限元模型得到所述頂驅系統的多個模態向量；

根據所述多個模態向量采用隨機權重遺傳算法對傳感器初始位置坐標進行調整，確定傳感器最終位置坐標。

一種示例性的實施例中，所述對所述實體模型進行有限元分析，確定有限元模型，包括：