基于支持向量机的海洋平台结构损伤识别方法

基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)提出一种近海导管架平台结构损伤识别方法。该方法利用小波包变换处理平台甲板上的加速度传感器信号得到小波包系数,从而实现特征提取,然后对小波包系数进行降维处理,再将降维后的样本输入SVM进行训练,并利用验证集对训练后的SVM进行验证。将该方法应用于渤海某平台的损伤识别中,结果表明:采用标准差较大的前5个或更多的小波包节点能量占比作为特征参数进行训练,训练后的SVM算法对验证集具有较好的识别效果。     

基于小波包分析与主成分分析的海洋平台损伤识别方法

为满足近海导管架平台实时监测和损伤识别的需求,提出一种基于小波包分析、主成分分析与支持向量机的损伤识别方法。对平台甲板上安装的加速度传感器信号进行小波包变换,得到信号的敏感频带特征;利用敏感频带中的小波包系数进行主成分分析,剔除其中对波高敏感的主体参数,得到对损伤敏感的残差参数;将残差参数输入支持向量机进行训练,实现对损伤信号的识别。将该方法应用于渤海某平台的损伤识别中,结果表明该方法对海洋平台信号的识别具有较高的精度。     

基于小波包和BP神经网络的潜油直驱螺杆泵系统故障诊断

为准确诊断潜油直驱螺杆泵系统故障,提出了一种基于小波包和BP神经网络的螺杆泵系统故障诊断方法。对螺杆泵在不同工况下有功功率进行3层小波包分解,提取小波包特征能量,然后构造小波包特征能量向量,并以该向量作为故障样本对3层BP神经网络进行训练,实现了智能化故障诊断。仿真结果表明:训练的BP网络能很好地诊断潜油直驱螺杆泵系统的故障。     

半潜式海洋生活平台导缆器基座结构疲劳分析

以某半潜式海洋生活平台导缆器基座结构为例,基于DNV GL船级社规范,介绍一种针对低频张力与波频张力产生的组合疲劳损伤的分析方法。以系泊分析结果作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在某一工况条件下应力过程低频(波频)部分的标准差,通过线性换算可得到其他工况应力过程低频(波频)部分的标准差。考虑板厚效应,进一步可确定该工况条件下组合低频与波频应力响应过程的零阶谱矩。基于双斜率S-N曲线疲劳损伤公式,考虑平台使用年限、设计疲劳因子及某一海况发生的概率,分别计算疲劳损伤值D_1和D_2;根据Miner准则可得到设计使用年限内累积的疲劳损伤。基于DNV GL规范,对导缆器基座结构进行疲劳分析校核;该疲劳分析方法同样适用于承受低频和波频载荷的其他浮式海洋结构物系泊系统基座的疲劳分析。     

基于小波包理论的往复泵故障特征提取研究

特征提取是往复泵状态监测及故障诊断的关键环节。小波包变换是时间频率的局部化分析，尤其适合于非平稳信号。应用小波包变换，将往复泵振动信号分解到8个不同的频带，对各频带内的信号进行统计分析，形成包含待诊断部件故障信息的频带能量值作为故障诊断的特征指标。实例中，将小波包变换应用于往复泵泵阀故障分析，提取到了弹簧断裂时的频带能量特征指标，为往复泵故障诊断奠定了可靠的基础。     

海洋石油平台健康监测研究方法与进展

海洋平台结构是海上石油开发的重大基础性设施,所处环境十分复杂恶劣,对其进行有效、可靠、实时的健康监测,确定损伤位置和损伤程度,估计其残余寿命是非常重要的。文章综述了国内外在海洋平台健康监测方面已取得的成果:基于测试固有频率的方法、基于模态的方法、基于频率响应函数的方法、小波变换方法、经验模式分解方法、人工智能方法,介绍了这些方法的原理、应用现状及其进展情况,指出将构件损伤定位技术融于海洋平台体系的检测之中,并结合其他各种相关信息和有效的损伤识别定位方法如局部检测方法,是海洋平台健康监测的研究方向。     

基于振动与声发射信息融合的海洋平台损伤定位方法实验

目前我国海洋平台特别是进入中后期服役阶段海洋平台的安全问题越来越成为制约其正常作业的重要因素。为保证平台服役期间的安全运行,以海洋平台模型为实验对象,通过预制损伤等物理手段模拟平台的不同状态,进行了基于振动与声发射信息融合的结构损伤定位分析实验。①振动定位法实验,经滤波后采用细化FFT法进行信号处理,分析了海洋平台模型完好与损伤状态下信号幅值变化率与损伤位置的对应关系,结果表明：振动法可以在垂直方向上确定损伤位置。②声发射定位法实验,通过确定能量计数的变化与损伤位置之间的对应关系,结果表明：声发射法可以在水平方向上确定损伤位置。③通过对上述两种方法进行信息融合,实现了对海洋平台整体进行损伤定位。④最后通过海洋平台状态监测模型进行了实验验证。结论认为,该损伤定位方法具有较高的可靠度与精确度,可以实现平台损伤的有效定位。     

输油管道超声信号的小波包奇异值分解去噪

采用超声法检测输油管道的内外壁缺陷时,缺陷回波信号中会夹杂扫描系统噪声和背景噪声,特别是在检测微小缺陷时,较低幅值的回波信号更容易淹没在噪声中。针对该问题,提出了一种基于小波包和奇异值分解(SVD)的去噪方法,回波信号进行小波包分解与利用最优小波函数,根据不同频带的能量分布率重新移动高频噪声,然后利用奇异值分解提取的能量分布带。最后,通过奇异熵分析挖掘有效回波信号区域,实现了滤波器的自动滤波功能。实验结果表明:基于小波包和奇异值分解的去噪算法不仅可以去除高频噪声,而且能有效地去除低频噪声,大幅提高了信噪比。     

基于Hilbert-Huang变换的海洋平台结构损伤识别研究

海洋平台在服役期间,由于各种因素的影响会出现不同程度的损伤,这些损伤不断累积,对结构安全造成了极大威胁。利用通用有限元分析软件ANSYS对波流联合作用下的导管架平台模型进行瞬态动力学分析,通过MATLAB编程实现对动力响应信号的Hilbert-Huang变换,得到信号的固有模态函数(IMF)、Hilbert谱和Hilbert边际谱。提出以损伤前后信号Hilbert边际谱置信度作为损伤指标,分析对比不同损伤程度下该损伤指标的有效性,并探讨了采样数据长度和波浪参数对该损伤指标的影响。研究结果可以为后续研究和工程应用提供参考。     

利用纵向小波包变换和横向多项式拟合提高地震信号的信噪比和分辨率

根据地震剖面上不同的频段和时段有不同的信噪比，以及相邻地震道反射波有效成分（除去噪声的有用信号）在波形和能量上具有较强的相关性的特点，本文提出了应用小波包变换和多项式拟合理论消除噪声和提高信号分辨率的方法。该方法的内容是：先将每道地震记录进行小波包分解，形成地震记录分时分频小波包剖面；然后利用共深度点反射波相关的性质用多项式拟合进行信噪分离；再将各个小波包剖面重构为经去噪后的地震剖面。理论记录计算和实际地震剖面的处理结果表明：利用纵向地震道的小波包分解和横向多项式拟合的分时分频处理方法，能够有效地提高剖面的信噪比和分辨率。     

海洋导管架平台碰撞动力分析

利用ANSYS/LS-DYNA程序可以进行结构动力大变形、复杂非线性准静态问题以及接触、碰撞问题的分析。尝试采用ANSYS/LS-DYNA显式方法建立船舶与导管架平台的碰撞动力分析模型,利用自动接触算法,得出了不同情况下碰撞过程中能量转变和平台上层甲板中心动力响应规律,以及碰撞点最大Von mises应力和变形,并验证了所分析结果的准确性。利用本文分析方法可以对海洋工程构件碰撞损伤程度进行预测;本文分析结果可为平台设计和损伤评估提供参考依据。     

小波包变换在井眼防碰振动信号处理中的应用

随着海上油气田加密井调整开发技术应用越来越普遍,钻井过程中井眼碰撞的风险也成了一个不容忽视的问题。在采用钻头振动波方法进行丛式井防碰监测时,将小波分析应用于复杂环境下钻头振动信号的特征提取。采用小波包对信号的各频带进行分解,将信号分解成不同尺度域,得到信号在不同频带内的能量分布特性,通过能量大小对比分析,得出了振动特征显著的4个尺度。对特征尺度进行功率谱分析发现,其信号幅值和能量集中在200～300 Hz范围内;当钻头趋近邻井套管时,信号特征分量发生显著变化,为防碰信号处理提供了新的思路。     

导管架平台鲁棒性性能研究

鲁棒性是结构安全需重点关注的问题之一。导管架平台作为进行海上油气资源勘探开发的主要设施,应在设计阶段考虑足够的结构鲁棒性。此文确定了基于Pushover非线性分析原理计算导管架平台结构鲁棒性的方法,明确了导管架平台的结构鲁棒性评估指标,建立了导管架平台结构鲁棒性评估流程。以东海某导管架平台为例,针对不同的结构损伤模式,进一步探讨了结构的冗余度,计算求解结构鲁棒性参数,并通过剩余影响系数（RIF）评估了平台鲁棒性。研究结果表明,腿杆件、水平杆件以及斜杆件三种损伤失效模式中,损伤平台的结构鲁棒性由高到低依次为:水平杆件损伤失效、斜杆件损伤失效及腿杆件损伤失效。RIF可以用来识别结构杆件的重要性,从而为平台结构设计或定期检测提供重要参考。     

基于状态反馈的海洋平台TMD振动控制技术研究

研究了随机波浪栽荷作用下海洋平台的TMD振动控制,建立了TMD-海洋平台振动模型,从TMD能量分析的角度对TMD参数进行了优化设计;同时将状态反馈引入系统,依据结构响应的反馈信息确定控制力．运用极点配置法,选取适当的反馈增益K,从而进一步达到控制结构振动的目的。     

油气爆炸冲击载荷作用下海洋平台结构响应及风险研究

采用大型通用有限元软件MSC/DYTRAN,对歧口QK18-2海洋平台舱室结构内部密闭空间内爆炸载荷作用下变形和破坏的情况进行数值模拟研究,从结构的变形失效和构件能量吸收等方面对海洋平台的典型舱室结构在不同加强方式下的动态响应进行数值仿真计算,并依据TNT当量法对该海洋平台某舱室进行了油气爆炸后的风险计算.     

海洋平台往复式压缩机橇振动分析边界选取的探讨

以某海洋平台往复式压缩机组为例,通过ANSYS软件对比分析往复式压缩机橇不同约束边界条件下振动响应。分析结果表明:在以海洋平台组块腿为边界基准,以海洋平台立柱为边界,其振动分析结果误差较小,且计算量较小,可为海洋平台往复式压缩机橇振动分析边界的选取提供参考。     

水淹层小波包能量特征识别方法

储集层的声波时差和电阻率曲线问徽差形态波形的复杂程度隐含着储集层含油气性的信息。油层水淹程度不同，其小波包能量特征差异较大。无论水淹程度如何，小波包能量均随频率增大呈指数递减；水淹程度越重，小波包能量减小趋势越明显。某些频率成分的能量因水淹类型不同表现出极大差异，水淹层和纯水层能量表现为被吸收削弱，而油层和弱水淹层则表现为能量增强。对于利用传统测井解释理论判别比较困难的“低电阻率油层和高电阻率水淹层（水层）”，基于测井信息的小波包能量特征识别方法有较强的识别能力。图2表1参14