石油井架智能诊断与安全评估系统开发

发布时间：2017-05-20 03:00

  本文关键词：石油井架智能诊断与安全评估系统开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石油,号称“工业血液”,在当代的国民工业及生活中占据着不可替代的地位。一个国家的石油消耗量也业已成为衡量一个国家经济水平的重要指标。石油井架是石油开采过程中的重要设备,也是石油钻机系统的关键承载设备,它的安全性能直接影响到了钻井作业及后续采油作业能否顺利的进行。因此,石油井架的损伤诊断与评估对石油产业工作至关重要。考虑到目前对石油井架进行损伤诊断及安全评估时,多是应用专业的工程分析软件,复杂、应用难度大、对非专业人士的界面友好度低,且在应用之前准备工作多,极为费时。因此,针对石油井架开发专门的诊断与评估软件是十分必要的。应用VB.NET程序设计语言开发石油井架智能诊断与安全评估系统,对确定的井架模型进行分析及数据提取,对未知损伤进行诊断及评估,保障石油井架在正常工况作业下安全性能。石油井架智能诊断与安全评估系统主要包含ANSYS参数化建模、基于BP神经网络的智能诊断与安全评估三个部分的内容。ANSYS参数化建模部分通过输入模型参数,应用系统编写成命令流文件,然后应用ANSYS进行参数化建模并进行计算与分析,得到损伤识别所需要的数据。智能诊断部分应用ANSYS计算得到的结果数据训练网络,识别模拟数据,得到损伤结果。安全评估部分应用强度理论以及参数化建模与智能诊断部分得到的数据对损伤后的井架进行评估,得到损伤井架的安全评估结果。石油井架智能诊断与安全评估系统可较为良好的完成损伤诊断与评估的目标。
【关键词】：石油井架 参数化建模 智能诊断 安全评估 二次开发
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE923
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 课题研究的目的及意义11-12
• 1.3 石油井架损伤诊断及安全研究现状12-14
• 1.3.1 损伤研究12-13
• 1.3.2 基于强度的安全研究13-14
• 1.4 程序开发在石油井架安全中的应用14
• 1.5 课题的研究内容14-16
• 第2章 基于APDL语言的参数化建模16-33
• 2.1 参数化建模16-18
• 2.1.1 参数化思想16-17
• 2.1.2 参数化建模的基本流程17
• 2.1.3 APDL语言17-18
• 2.2 井架模型的简化18
• 2.3 ZJ70型石油井架实验室模型简介18-19
• 2.4 几何模型的参数化建模19-21
• 2.4.1 关键点模型的建立20
• 2.4.2 线模型的建立20-21
• 2.5 有限元模型的参数化建模21-24
• 2.5.1 模型的材料属性21-22
• 2.5.2 定义单元类型22-23
• 2.5.3 网格化分23-24
• 2.6 井架静力学分析参数化建模24-27
• 2.6.1 静力学分析概述24
• 2.6.2 静力学分析基本原理24-26
• 2.6.3 载荷加载及约束条件26
• 2.6.4 分析结果26-27
• 2.7 井架模态分析参数化建模27-30
• 2.7.1 模态分析概述27-28
• 2.7.2 模态分析的理论基础28
• 2.7.3 模态参数28-29
• 2.7.4 井架模型的模态分析29-30
• 2.8 损伤井架的参数化建模30-32
• 2.8.1 损伤井架的静力学分析参数化建模31-32
• 2.8.2 损伤井架的模态分析参数化建模32
• 2.9 本章小结32-33
• 第3章 基于神经网络的损伤智能诊断33-44
• 3.1 神经网络概述33-35
• 3.1.1 神经元模型33-34
• 3.1.2 激活函数类型34-35
• 3.1.3 神经网络的优点35
• 3.2 神经网络的网络结构类型35-36
• 3.3 神经网络的学习36-37
• 3.3.1 五类基本的学习算法36-37
• 3.3.2 两种学习方式37
• 3.4 BP神经网络37-38
• 3.5 BP神经网络的基本原理38
• 3.6 智能诊断的识别方法38-43
• 3.6.1 模态参数识别38-39
• 3.6.2 基于频率的损伤识别方法39
• 3.6.3 智能诊断实例39-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 基于强度理论的安全评估方法44-48
• 4.1 强度分析方法44
• 4.2 基于强度的石油井架安全评估44-45
• 4.3 确定校核的相关参数45-46
• 4.3.1 许用拉应力45
• 4.3.2 许用压应力45
• 4.3.3 许用弯曲应力45-46
• 4.4 ZJ70前立柱12号单元许用应力46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 软件的设计与开发48-62
• 5.1 软件设计及开发方法48-49
• 5.1.1 程序设计语言VB.NET48-49
• 5.1.2 设计方法的选用49
• 5.2 系统框架设计49
• 5.3 系统模块及界面设计49-54
• 5.3.1 建模模块50-51
• 5.3.2 分析模块51-53
• 5.3.3 诊断模块53-54
• 5.3.4 评估模块54
• 5.4 系统数据传输设计54-57
• 5.4.1 系统传输设计选择54-55
• 5.4.2 文本文件的访问与关闭55-56
• 5.4.3 文本文件的输入与读取56
• 5.4.4 文件及文件夹的相关操作56-57
• 5.5 应用实例57-61
• 5.6 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果66-67
• 致谢67

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