[發(fā)明專利]泥漿泵運行狀態(tài)評估方法、監(jiān)控終端和計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)

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• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112101142A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝富強(qiáng);周國憲;賀東臺
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市行健自動化股份有限公司;深圳市鯤鵬智能裝備制造有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 深圳協(xié)成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44458
• 代理人: 章小燕

本發(fā)明公開了一種泥漿泵運行狀態(tài)評估方法、監(jiān)控終端和計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，包含：建立自組織映射網(wǎng)絡(luò)評估模型并通過泥漿泵正常狀態(tài)下的歷史工作數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練；獲取泥漿泵的實時工作數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波降噪，提高信噪比；對濾波降噪后的數(shù)據(jù)提取時域、頻域和時頻域特征，然后再對這些特征數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，得到反映泥漿泵狀態(tài)的主成分矢量；將所述主成分矢量數(shù)據(jù)輸入所述訓(xùn)練完成的自組織映射網(wǎng)絡(luò)評估模型，計算其與最佳匹配單元權(quán)值之間的距離，當(dāng)所述距離偏離正常狀態(tài)時，則判定泥漿泵運行異常，否則判定泥漿泵運行正常。本發(fā)明評估泥漿泵運行狀態(tài)無需泥漿泵的各失效模式下的數(shù)據(jù)，且評估效率更高，評估結(jié)果更準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種泥漿泵運行狀態(tài)評估方法、監(jiān)控終端和計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

在早期的泥漿泵故障診斷中，基于模型的故障診斷方法憑借其在故障機(jī)理闡述及診斷精確度等方面的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，但隨著泥漿泵結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越復(fù)雜，其精確的數(shù)學(xué)模型也越來越難以建立。隨后基于數(shù)據(jù)源驅(qū)動的方法被提出，它無需建立系統(tǒng)的精確模型，僅通過對泥漿泵運行數(shù)據(jù)的處理、分析和挖掘就可以對泥漿泵的運行狀態(tài)進(jìn)行評估。如利用時域統(tǒng)計指標(biāo)提取泵閥組件的故障特征，考察不同狀態(tài)下的統(tǒng)計參數(shù)分布特征與量化規(guī)律，建立設(shè)備故障之間的對應(yīng)關(guān)系，但由于泥漿泵振動信號的非平穩(wěn)性，提取的時域特征通常沒有規(guī)律性，故障信息不易區(qū)分，難以直接應(yīng)用于泥漿泵的狀態(tài)監(jiān)測中。

現(xiàn)代故障診斷最常用的方法是頻譜分析法，主要包括功率譜分析、倒譜與包絡(luò)解調(diào)分析等方法，有諸多研究成果應(yīng)用于泥漿泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。對于微弱的低頻調(diào)制信號來說，頻譜分析能有效提取其中的特征信息，特別適用于泥漿泵這類存在強(qiáng)噪聲和其他振動干擾源的場合。但有效應(yīng)用頻譜分析法的前提是信號的幅值譜或包絡(luò)譜足夠明了清晰。此外，頻譜分析法需要故障的先驗知識，而泥漿泵的有些故障是可推算的，有的則無明確定義，且頻譜分析的頻譜范圍、濾波方法、窗函數(shù)等需要根據(jù)不同工況進(jìn)行設(shè)置，使得頻譜分析法實施起來過于復(fù)雜。

利用振動信號的時域分析、頻域分析和小波變換等處理方法，結(jié)合智能診斷理論來實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的故障診斷和狀態(tài)評估是近年的研究熱點，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、K最近鄰算法、隱馬爾可夫模型等，此類算法主要通過設(shè)備正常與故障狀態(tài)下所采集的運行數(shù)據(jù)之間的偏差來實現(xiàn)。但是，在大多數(shù)環(huán)境下，機(jī)械設(shè)備正常運行的數(shù)據(jù)可以大量地獲取，而故障情況下的數(shù)據(jù)則相對較少，在數(shù)據(jù)樣本不平衡條件下評估模型診斷效果和泛化能力較差、對噪聲較為敏感。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種泥漿泵運行狀態(tài)評估方法、監(jiān)控終端和計算機(jī)可讀存儲介質(zhì),以解決現(xiàn)有泥漿泵運行狀態(tài)評估方法對現(xiàn)場操作人員技術(shù)背景要求高、樣本失衡條件下狀態(tài)評估結(jié)果不夠準(zhǔn)確的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一個方面，提出一種泥漿泵運行狀態(tài)評估方法，應(yīng)用于泥漿泵的監(jiān)控終端，包括以下步驟：

建立自組織映射網(wǎng)絡(luò)評估模型并通過泥漿泵正常狀態(tài)下的歷史工作數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練；

獲取泥漿泵的實時工作數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波降噪，提高信噪比；

對濾波降噪后的數(shù)據(jù)提取時域、頻域和時頻域特征，然后再對這些特征數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，得到反映泥漿泵狀態(tài)的主成分矢量；

將所述主成分矢量數(shù)據(jù)輸入所述訓(xùn)練完成的自組織映射網(wǎng)絡(luò)評估模型，計算其與最佳匹配單元權(quán)值之間的距離，當(dāng)所述距離偏離正常狀態(tài)時，則判定泥漿泵運行異常，否則判定泥漿泵運行正常。

其中，所述工作數(shù)據(jù)包括由振動加速度傳感器、溫度變送器、壓力變送器以及流量計的一個或多個采集的數(shù)據(jù)。

其中，所述時域特征包括對應(yīng)數(shù)據(jù)的峰值、均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、均方根值、波形指標(biāo)、裕度指標(biāo)、脈沖指標(biāo)、峰值因子、峭度、歪度、三次中心距和四次中心距的一項或多項。