抽油桿缺陷檢測(cè)及模式識(shí)別的研究.pdf

1、抽油桿是有桿抽油設(shè)備的重要部件之一,在工作過(guò)程中承受循環(huán)拉應(yīng)力,在安裝和向井下輸送過(guò)程中受到?jīng)_擊、擠壓等載荷,并且在惡劣的工作條件下,極易產(chǎn)生裂紋、腐蝕等缺陷,若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),將會(huì)發(fā)生抽油桿在井下斷裂的事故,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,對(duì)抽油桿的表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)和正確識(shí)別,并采取相應(yīng)的措施,對(duì)減少抽油桿斷桿和脫桿事故,降低采油成本具有十分重要的意義。
　　 目前,對(duì)抽油桿的自動(dòng)檢測(cè)主要集中在裂紋的檢測(cè),但腐蝕、偏磨有時(shí)卻是裂紋產(chǎn)生

2、的直接原因,因此及早發(fā)現(xiàn)非裂紋故障并對(duì)油桿進(jìn)行修復(fù),能夠避免裂紋產(chǎn)生,延長(zhǎng)油桿使用年限。
　　 本文以研制和開(kāi)發(fā)適合于現(xiàn)場(chǎng)抽油桿缺陷檢測(cè)和識(shí)別系統(tǒng)為目標(biāo),分別在抽油桿的檢測(cè)方法、信號(hào)去噪、特征提取和模式識(shí)別等方面進(jìn)行了研究。
　　 在檢測(cè)方法上,對(duì)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)方法:渦流法和漏磁法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室的抽油桿樣桿檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表明:漏磁檢測(cè)法優(yōu)于渦流檢測(cè)法,受影響因素少,檢測(cè)精度高。
　　 在信號(hào)去噪方法中,提

3、出了采用改進(jìn)小波閾值函數(shù)去噪的方法對(duì)抽油桿缺陷信號(hào)進(jìn)行去噪處理,改進(jìn)閾值函數(shù)可以被看成是硬閾值函數(shù)和軟閾值函數(shù)的線性組合,具有軟閾值函數(shù)的連續(xù)性,同時(shí)又能在軟、硬閾值函數(shù)之間進(jìn)行靈活選擇,通過(guò)選取適當(dāng)?shù)摩林档玫綄?shí)用有效的閾值函數(shù),通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,改進(jìn)閾值去噪方法是有效的。
　　 在特征提取方法上,將小波包能量法運(yùn)用到抽油桿缺陷的特征提取中。小波包能量法利用小波包變換在多層分解后的不同頻帶內(nèi)的能量來(lái)分析信號(hào),使本不明顯的信號(hào)頻率

4、特征在不同分辨率的若干子空間中以顯著的能量變化的形式表現(xiàn)出來(lái),并與系統(tǒng)的正常輸出相比較,提取出反映系統(tǒng)故障的特征信息。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析證明了這種方法的可行性。同時(shí),輔以時(shí)域峰峰值特征,形成了混合特征向量,應(yīng)用基于類內(nèi)類間距離的可分離性判據(jù),證明了混合特征可分離性強(qiáng),在一定程度上可提高特征分類的有效性。
　　 在模式識(shí)別上,比較了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、PNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、1-v-1的支持向量機(jī)以及改進(jìn)的1-v-1支持向量機(jī)對(duì)抽油桿缺陷識(shí)別的效果,

5、其結(jié)果表明,改進(jìn)的1-v-1支持向量機(jī)法識(shí)別率高,更適合于現(xiàn)場(chǎng)抽油桿缺陷識(shí)別。改進(jìn)的1-v-1支持向量機(jī)是對(duì)傳統(tǒng)向量機(jī)解決多分類問(wèn)題的“一對(duì)一”模式的改進(jìn),使用最直觀,最自然的類隸屬測(cè)度-距離,解決了不可分區(qū)域的影響,提高了缺陷識(shí)別率。
　　 在上述研究基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了基于小波和改進(jìn)SVM的抽油桿缺陷檢測(cè)和識(shí)別系統(tǒng),該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某采油廠,經(jīng)應(yīng)用證明,本系統(tǒng)對(duì)降低采油生產(chǎn)成本,延長(zhǎng)抽油機(jī)井檢泵周期具有重要意義。
　　

6、最后,本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中裂紋缺陷桿檢測(cè)精度低的缺點(diǎn),提出了一種通過(guò)拉伸抽油桿使微裂紋張開(kāi)后的漏磁檢測(cè)法。該方法在材料彈性范圍內(nèi),使用液壓裝置拉伸微裂紋來(lái)提高漏磁檢測(cè)的精度和靈敏度,對(duì)帶有0.1mm和0.3mm的人工裂紋45’鋼的實(shí)驗(yàn)樣桿和疲勞裂紋樣桿的檢測(cè)結(jié)果表明:不僅能夠保證樣桿的無(wú)損檢測(cè),而且與常規(guī)方法相比,在相同條件下,可提高微裂紋的檢測(cè)精度,同時(shí)提高漏磁檢測(cè)的靈敏度,這為現(xiàn)場(chǎng)抽油桿漏磁檢測(cè)裂紋的精度和靈敏度的提高提供了一個(gè)有效的