第53卷第3期 2017年6月
工程设计及标准 H
石油化工自动化
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
VoL53,No.3 June,2017
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
辛宏，杨海涛，魏韦，张岩，呼苏娟
（中国石油长庆油田油气工艺研究院低渗透油气藏国家工程实验室，陕西西安710021)
摘要：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：调练的BP网络能很好地诊断潜油直驱螺杆泵系统的故障。
关键词调：故障诊断小波包BP神经网络螺杆泵
中图分类号：TP273
文献标志码：B
文章编号：10077324(2017)03000503
Fault Diagnosis in Direct-drive Progressing Cavity Pump System Based on
Wavelet Packets and BP Neural Network
Xin Hong, Yang Haitao, Wei Wei, Zhang Yan, Hu Sujuan
(National Engineering Laboratory of Low Permeability Oil &.Gas Field,Oil&.Gas
Process Technology Research Institute, Changqing Oilfield
Company PetroChina,Xian, 710021, China)
Abstract: To diagnose fault of direct-drive progressing cavity pump accurately, a new method of fault diagnosis based on wavelet packet and BP neural network is presented, Active powers in different working conditions are decomposed using three-layer wavelet packet. Wavelet packet characteristic energy(WPCE) is extracted. WPCE vectors are constructed. The vector is used as fault samples to train three-layer BP neural network. Intelligent fault diagnosing is realized, The simulation results show the trained BP neural network can diagnose the fault of direct-drive progressing cavity pump well.
Key words: fault diagnosis; wavelet packets; BP neural network; progressing cavity pump
潜油直驱螺杆泵采油技术利用动力电缆将电力传送给井下潜油电机，电机通过柔性联轴器直接驱动螺杆泵转子转动，井液经过螺杆泵增压后，被举升到地面。潜油直驱螺杆泵采油技术解决了有杆泵的杆管偏磨问题，螺杆泵采油系统安全可靠、运行平稳、结构简单、操作方便，具有广泛的应用前景。然而潜油直驱螺杆泵机组部件多且关联性强，再加上复杂多变的地质结构和井况条件，导致使用过程中故障率较高。潜油直驱螺杆泵系统且出现故障，不仅需要花费高昂的作业费和修理费，而且会造成油层工作失调，给油田开发、生产带来严重影响。因此，开展潜油直驱螺杆泵系统的故障诊断研究，具有重要的理论研究价值和工程实践意义。
在螺杆泵系统的故障诊断研究中，主要间题是万方数据
如何确定诊断方法以及故障特征的提取。目前，故障诊断方法已趋向于智能化方向发展，人工神经网络以其并行分布存储、快速识别、非线性映射能力、较强的容错性能等优点在故障诊断系统得到了广泛的应用"。但该方法诊断的准确性在很大程度上依赖于样本的质量，需要大量样本数据的支持。小波包变换将频带进行多层次划分，对小波变换没
稿件收到日期：2017-02-03，修改稿收到日期：2017-02-24。基金项目：长庆姬原油田特低渗透油藏综合利用示范基地（国土资源部：13014-3)。
作者简介：辛宏(1980一)，女，甘肃武威人，2008年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发专业，获硕士学位，现款职于中国石油长庆油田油气工艺研究院，从事采油工艺技术、油田数字化建设、水平井采油技术方面的研究工作，任采油工程师。