基于CEEMDAN的压裂装备潜在性故障诊断模型.pdf
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1、现代电子技术Modern Electronics TechniqueOct.2023Vol.46 No.202023年10月15日第46卷第20期0 引 言压裂装备1作业流程需要严格控制力学载荷的数值水平,其运行环境必须保持高压力、高转速、高排量的状态,特别是在作用行为不断发生变化的情况下,如果不能精准控制力学负载效果,使压裂装备载荷水平持续增大,则会导致潜在性故障问题。针对压裂装备的潜在性故障问题,采用模糊贝叶斯网络的诊断方法2在融合模糊函数的基础上,测算多维特征指标与不同故障行为之间的关联性,再按照危害性条件对故障进行分级,其诊断指令的生成需借助计算机生成综合评分标准。因此,设备元件的运行
2、能力直接影响诊断结果的准确性。基于 GABP神经网络的诊断方法3通过主分量启发式计算的方式,确定潜在性故障行为与故障指征之间的属性关系;再根据初始权重取值,确定压裂装备在潜在故障情况下的运行能力,从而实现故障行为的初步诊断。由于无法确定额定载荷作用与故障力学载荷结果之间的数值关系,所以上述方法所得诊断结果始终不满足精确诊断的应用需求。CEEMDAN分解方法4的作用效果不会随着模态分量值的改变而出现非精准求解的问题,因此即便是在必要分解信息保持非相关状态的情况下,只要保证模态分量取值结果的规律性,就能够得到相对理想的分解结果。针对压裂装备潜在性故障诊断准确性不高的问题,构建一种基于 CEEMDA
3、N 的新型压裂装备潜在性故障DOI:10.16652/j.issn.1004373x.2023.20.004引用格式:苗俊田,李卓军,刘冬冬,等.基于CEEMDAN的压裂装备潜在性故障诊断模型J.现代电子技术,2023,46(20):1720.基于CEEMDAN的压裂装备潜在性故障诊断模型苗俊田,李卓军,刘冬冬,鹿德台,赵 博(中国石油大学(华东),山东 青岛 266400)摘 要:压裂装备的运行受力学负载作用,易出现潜在性故障。为保证压裂装备稳定运行,构建一种基于 CEEMDAN的压裂装备潜在性故障诊断模型。按照CEEMDAN分解原则求解排列熵参数,确定压裂装备潜在性故障序列分解条件。提取潜
4、在性故障的鲁棒局部均值,定义诊断模型的瞬态特征,并联合其他关联诊断条件完成压裂装备潜在性故障诊断。实验结果表明,应用构建模型后,故障灯亮起时的力学载荷作用仅为 5.7109 N,诊断结果与发生潜在性故障时的压裂装备额定载荷作用条件相同,符合精确诊断的实际应用需求。关键词:压裂装备;潜在性故障诊断;CEEMDAN分解;排列熵指标;序列分解;瞬态特征中图分类号:TN91934;TP391 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2023)20001704A CEEMDANbased potential fault diagnosis model for fracturing equipment
5、 MIAO Juntian,LI Zhuojun,LIU Dongdong,LU Detai,ZHAO Bo(China University of Petroleum,Qingdao 266400,China)Abstract:The operation of fracturing equipment is subjected to mechanical loads,leading to potential failures.In order to ensure the stable operation of fracturing equipment,a CEEMDAN-based pote
6、ntial fault diagnosis model for fracturing equipment is constructed.According to the CEEMDAN decomposition principle,the permutation entropy parameters is sloved and the decomposition conditions for potential fault sequences of fracturing equipment are determined.The robust local mean of potential f
7、aults is extracted,the transient characteristics of the diagnostic model are defined,and the diagnosis of potential faults in fracturing equipment is completed combing with other associated diagnostic conditions.The experimental results show that after applying the model construction,the mechanical
8、load effect when the fault light is on is only 5.7109 N,the diagnostic result is the same as the rated load conditions of the fracturing equipment when a potential fault occurs,which meets the practical application requirements for accurate diagnosis.Keywords:fracturing eqiupment;potential fault dia
9、gnosis;CEEMDAN decomposition;arrange entropy indicators;sequence decomposition;transient characteristics收稿日期:20230426 修回日期:202305311717现代电子技术2023年第46卷诊断模型,并通过对比实验的方式,验证该模型的实用性价值。1 基于CEEMDAN的潜在性故障序列分解潜在性故障是指未表现出来但却会对压裂装备运行能力造成影响的故障,若不能实现对潜在性故障的精准诊断,则会影响压裂装备的实际运行能力。对于压裂装备潜在性故障序列的分解,应按照CEEMDAN分解原则确定排列熵
10、指标的实际取值,再根据求解所得结果定义潜在性故障的序列分解条件,从而实现对压裂装备潜在性故障序列的分解。使用 CEEMDAN 原则分解压裂装备潜在性故障序列,应将故障数据流划分为高、中、低频分量。在分解故障序列的过程中,精准区分三类不同的数据样本对象,可使诊断主机更好地确定潜在性故障行为的表现能力,从而确定排列熵指标的实际取值范围57。故障数据的CEEMDAN分解原则如图1所示。图1 压裂装备故障数据的CEEMDAN分解原则排列熵反映了高、中、低频分量在序列集合中的概率分布水平。相较于其他类型的熵值参数,排列熵计算结果的稳健性更强,且计算流程较为简单,适用于多种不同的力学负载条件。排列熵指标的
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