基于BP 神经网络的潜油电泵.doc

基于BP神经网络的潜油电泵故障诊断研究
赵明洋上海海事大学物流工程学院
控制理论与控制工程专业（学号：201130210092）
摘要：产品故障诊断的知识管理一直是众多学者研究的热点问题。在胜利油田潜油电泵检修原因统计数据的基础上,依据产品故障的表象给出了样本标准值;同时对潜油电泵的故障类型进行了分类和分级,并介绍了利用BP神经网络对潜油电泵进行故障诊断知识处理的过程。
关键词:潜油电泵;故障诊断;BP神经网络
引言
潜油电泵是一种多级离心泵,在油井中潜油电机将机械能传递给潜油泵,潜油泵内的叶轮高速旋转,将原油从井中抽送至地面集油系统,潜油泵作为一种重要的机械采油设备,在国内外油田中得到了广泛的应用和发展[1]。
潜油电泵的使用过程中受到油井温度、含气量、含砂量、腐蚀结垢等工作环境的影响,使其使用寿命及效果受到一定的影响;同时由于影响潜油电泵故障的因素多且复杂,电泵不同部件的故障表现也多种多样,使潜油电泵的故障诊断非常复杂。本文拟采用人工神经网络的方法,对潜油电泵的故障进行合理分类和精确诊断,有效积累产品的故障诊断知识,延长潜油电泵的使用寿命,节约产品维修成本,提高企业经济效益。
1.故障现象样本值的评定标准
为方便人工神经网络的处理,结合胜利油田泵业有限责任公司2002年～2006年电泵检修原因统计数据,根据潜油电泵不同部件故障现象的表象和严重程度,对故障现象样本值给出了评定标准,具体见表1。
表1不同部件故障现象所对应样本值的评定标准
发生故障的部件故障等级（样本值）电机未损坏
(0.0)进井液
(0.3)腐蚀
(0.6)烧坏
(0.9)离心泵未损坏
(0.0)泵盘轴紧
(0.3)盘不动轴
(0.6)泵轴断
(0.9)保护器未损坏
(0.0)进水
(0.3)腐蚀
(0.6)全部损坏
(0.9)分离器未损坏
(0.0)进水
(0.3)腐蚀
(0.6)全部损坏
(0.9)防倒块未损坏
(0.0)进水
(0.3)腐蚀
(0.6)全部损坏
(0.9)油管未损坏
(0.0)漏
(0.9)动力电缆未损坏
(0.0)烧断
(0.9)电机引线未损坏
(0.0)烧断连接包未损坏
(0.0)烧断
2.故障现象的分类和分级
根据笔者对统计数据的分析和整理,将潜油电泵的故障分为电泵故障、井液腐蚀、电缆故障3大类,并依据故障的严重程度分为不同的等级,其中电泵故障分为二级;井液腐蚀分为六级;电缆故障分为四级。
a.电泵故障。
油井结垢、积砂、结蜡或形成其他沉积物,使得叶轮堵塞或受卡,引起卡泵;有腐蚀性物质如砂子与液体一同进入泵内,会大大加快泵的磨损程度伴有离心泵或分离器的腐蚀。因此离心泵故障(包括卡泵和分离器腐蚀)按严重程度分为电泵故障一级和二级。
b.井液腐蚀。
由于潜油电泵的运行环境比较恶劣,井液腐蚀是潜油电泵损坏的主要因素之一,井液腐蚀会使壳体穿孔,造成潜油电泵各部件(包括电机、保护器、管、动力电缆、引线电缆等)的损坏。井液腐蚀可按严重程度分为六级:将只有电机腐蚀的井液腐蚀定为一级;除电机腐蚀外兼有保护器腐蚀定为二级;保护器兼有防倒块腐蚀定为三级;保护器兼有动力电缆腐蚀定为四级;油管腐蚀兼有动力电缆腐蚀定为五级;油管、保护器、引线同时有腐蚀定为六级。
c.电缆故障。
因高温、高压气体、腐蚀和正常老化,或者电流过大,使电缆芯线产生高温,因而造成电缆烧断。按电缆故障严重程度分为:按照连接包烧断与其伴随的其他故障严重程度分为电缆故障一级和二级;动力电缆烧断伴有电机故障定为电缆故障三级;动力电缆烧断同时伴有电机引线烧断定为电缆故障四级。
为便于模型处理,对每个故障等级的表象给出了相应的样本值(见表2)。
表2不同故障分级对应的样本值
部件故障等级电机离心泵保护器分离器防倒块油管动力电缆电机引线连接包电泵故障一级样本值0.00.60.00.60.00.00.00.00.0电泵故障二级样本值0.00.90.00.30.00.00.90.00.0井液腐蚀一级样本值0.60.00.00.00.00.00.00.00.0井液腐蚀二级样本值0.30.00.30.30.00.00.00.00.0井液腐蚀三级样本值0.30..00.60.00.60.00.00.00.0井液腐蚀四级样本值0.00.00.30.00.00.00.90.00.0井液腐蚀五级样本值0.00.30.00.00.00.90.90.00.0井液腐蚀六级样本值0.30.00.30.00.00.90.00.90.0电缆故障一级样本值0.00.30.00.00.00.00.00.00.9电缆故障二级样本值0.00.00.00.00.60.00.00.00.9电缆故障三级样本值0.30.00.00.00.00.00.90.00.0电缆故障四级样本值0.00.00.30.00.00.00.90.90.0
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