抽油桿缺陷檢測及模式識別的研究.pdf

1、抽油桿是有桿抽油設備的重要部件之一,在工作過程中承受循環(huán)拉應力,在安裝和向井下輸送過程中受到?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,若不能及時發(fā)現(xiàn),將會發(fā)生抽油桿在井下斷裂的事故,造成巨大的經(jīng)濟損失。因此,對抽油桿的表面缺陷進行檢測和正確識別,并采取相應的措施,對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,對抽油桿的自動檢測主要集中在裂紋的檢測,但腐蝕、偏磨有時卻是裂紋產(chǎn)生

2、的直接原因,因此及早發(fā)現(xiàn)非裂紋故障并對油桿進行修復,能夠避免裂紋產(chǎn)生,延長油桿使用年限。
　　 本文以研制和開發(fā)適合于現(xiàn)場抽油桿缺陷檢測和識別系統(tǒng)為目標,分別在抽油桿的檢測方法、信號去噪、特征提取和模式識別等方面進行了研究。
　　 在檢測方法上,對能實現(xiàn)自動檢測的無損檢測方法:渦流法和漏磁法進行了實驗室的抽油桿樣桿檢測,檢測結(jié)果表明:漏磁檢測法優(yōu)于渦流檢測法,受影響因素少,檢測精度高。
　　 在信號去噪方法中,提

3、出了采用改進小波閾值函數(shù)去噪的方法對抽油桿缺陷信號進行去噪處理,改進閾值函數(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,同時又能在軟、硬閾值函數(shù)之間進行靈活選擇,通過選取適當?shù)摩林档玫綄嵱糜行У拈撝岛瘮?shù),通過實驗數(shù)據(jù)表明,改進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)的能量來分析信號,使本不明顯的信號頻率

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,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。實驗數(shù)據(jù)分析證明了這種方法的可行性。同時,輔以時域峰峰值特征,形成了混合特征向量,應用基于類內(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,在一定程度上可提高特征分類的有效性。
　　 在模式識別上,比較了BP神經(jīng)網(wǎng)絡、PNN神經(jīng)網(wǎng)絡、1-v-1的支持向量機以及改進的1-v-1支持向量機對抽油桿缺陷識別的效果,

5、其結(jié)果表明,改進的1-v-1支持向量機法識別率高,更適合于現(xiàn)場抽油桿缺陷識別。改進的1-v-1支持向量機是對傳統(tǒng)向量機解決多分類問題的“一對一”模式的改進,使用最直觀,最自然的類隸屬測度-距離,解決了不可分區(qū)域的影響,提高了缺陷識別率。
　　 在上述研究基礎上,開發(fā)了基于小波和改進SVM的抽油桿缺陷檢測和識別系統(tǒng),該系統(tǒng)已成功應用于某采油廠,經(jīng)應用證明,本系統(tǒng)對降低采油生產(chǎn)成本,延長抽油機井檢泵周期具有重要意義。
　　

6、最后,本文針對現(xiàn)場檢測中裂紋缺陷桿檢測精度低的缺點,提出了一種通過拉伸抽油桿使微裂紋張開后的漏磁檢測法。該方法在材料彈性范圍內(nèi),使用液壓裝置拉伸微裂紋來提高漏磁檢測的精度和靈敏度,對帶有0.1mm和0.3mm的人工裂紋45’鋼的實驗樣桿和疲勞裂紋樣桿的檢測結(jié)果表明:不僅能夠保證樣桿的無損檢測,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精度,同時提高漏磁檢測的靈敏度,這為現(xiàn)場抽油桿漏磁檢測裂紋的精度和靈敏度的提高提供了一個有效的