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深水水下生产系统损伤监测及预警技术现状与发展趋势 被引量：1
1
作者 张来斌 武胜男 林蓉 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期1-15,共15页
在全球能源结构转型与能源安全的双重压力下,深水油气资源凭借其丰富的储量和巨大的开发潜力已成为全球能源战略的核心焦点。在复杂的海洋环境和严苛的技术条件下各国通过创新和实践不断推动浅水向深水油气开发的跨越,取得了显著成效。... 在全球能源结构转型与能源安全的双重压力下,深水油气资源凭借其丰富的储量和巨大的开发潜力已成为全球能源战略的核心焦点。在复杂的海洋环境和严苛的技术条件下各国通过创新和实践不断推动浅水向深水油气开发的跨越,取得了显著成效。作为深水开发的关键设施,水下生产系统的安全性直接关系到经济效益与生态保护;然而高压低温环境、强腐蚀性流体及动态载荷等复杂因素显著增加了系统损伤与泄漏的风险;现有监测与预警技术也面临着工况耦合、噪声干扰和精度不足等挑战。系统分析水下生产系统的潜在损伤模式和机制,综述水下油气开采泄漏监/检测、识别与预警技术的最新发展动态,提出在持续提升本质安全、增强高效风险防控与应急响应能力、推动智能化转型及健康管理等方面的研究建议,进一步促进深水水下生产系统智能监测与早期预警技术的发展,助力实现深水油气开采的安全、高效、智能与可控。 展开更多
关键词 水下生产系统 检测与监测技术 损伤分析技术 定位技术 预警技术
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压力容器小口径接管结构损伤涡流热成像检测技术研究
2
作者 郑文培 孙小茹 王梓凯 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期92-102,共11页
压力容器小口径接管焊缝处通常具有复杂的结构,在压力容器运行过程中,焊缝受力复杂,容易造成应力集中,从而产生疲劳裂纹,导致泄漏甚至爆炸事故,小口径接管的结构损伤检测对压力容器安全服役具有重要的意义。涡流热成像技术可远距离检测... 压力容器小口径接管焊缝处通常具有复杂的结构,在压力容器运行过程中,焊缝受力复杂,容易造成应力集中,从而产生疲劳裂纹,导致泄漏甚至爆炸事故,小口径接管的结构损伤检测对压力容器安全服役具有重要的意义。涡流热成像技术可远距离检测大视野范围内的物体,特别适合压力容器小口径接管这类结构复杂的对象。基于涡流热成像技术对压力容器小口径接管进行损伤检测,针对接管尺寸小、结构复杂的特点设计了新型线圈。利用SolidWorks构建小口径接管和线圈模型,采用COMSOL进行电磁-热耦合模拟分析,研究在弧形双线圈的激励下小接管焊缝缺陷周围的温度分布情况以及线圈的适配性。模拟中探究相贯线扫描模式的热像方法,实现缺陷信号在相贯线维度的智能检测,并在一定程度上实现了缺陷长度的定量检测。同时,利用实验模拟进一步验证。结果表明:在弧形双线圈激励下,仿真结果表明缺陷区域与非缺陷区域的温度差最大可达10℃,而在实际测试中约为5℃,均能够有效区分不同尺寸的缺陷。 展开更多
关键词 压力容器小口径接管 涡流热成像检测 激励线圈 焊缝缺陷 定量检测
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ORC发电系统工艺过程预警诊断技术研究与展望
3
作者 王金江 鲁振杰 +2 位作者 安维峥 杨风允 秦小刚 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3137-3152,共16页
有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)作为一种先进的热能转换技术,因其在回收低品位热能、地热能、太阳能等领域的广泛应用而备受关注。近年来,随着自动化与人工智能技术的发展,ORC系统逐渐实现了全流程自动化和智能化的系统转型,... 有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)作为一种先进的热能转换技术,因其在回收低品位热能、地热能、太阳能等领域的广泛应用而备受关注。近年来,随着自动化与人工智能技术的发展,ORC系统逐渐实现了全流程自动化和智能化的系统转型,但针对ORC系统工艺过程预警诊断的研究严重不足。在这一背景下,首先介绍了工艺时序数据的表示方法和特性;其次,探讨了基于解析模型、知识驱动与数据驱动的建模技术在预警诊断中的应用;最后,分析了当前技术应用于ORC系统工艺过程在数据、模型、系统和应用四个层面所面临的挑战,并提出了未来研究方向。旨在促进ORC系统在工业领域的技术进步和工业应用,为实现更安全、高效和智能的能源转换系统提供理论基础和技术支持。 展开更多
关键词 过程系统 过程控制 有机朗肯循环 预警诊断 神经网络
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基于XGBoost与SHAP分析的可解释性故障诊断方法研究
4
作者 李开平 张凤丽 +1 位作者 黄祖广 王金江 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第6期199-208,共10页
针对现有智能故障诊断方法存在特征输入单一、故障难以提取、模型可解释性较差等问题,提出一种基于XGBoost(extreme gradient boosting)与SHAP(SHapley Additive exPlanations)分析的可解释性故障诊断方法。首先,采用传统信号处理方法... 针对现有智能故障诊断方法存在特征输入单一、故障难以提取、模型可解释性较差等问题,提出一种基于XGBoost(extreme gradient boosting)与SHAP(SHapley Additive exPlanations)分析的可解释性故障诊断方法。首先,采用传统信号处理方法完成多域特征的提取。其次,基于XGBoost集成算法构建故障诊断模型,并根据XGBoost内嵌评估指标对模型进行初步特征解释。最后,运用Tree SHAP方法对诊断模型进行特征解释分析,探究重要特征对轴承故障类别趋势的影响关系,分析特征之间的依赖交互效应,直观、透明地揭示模型的诊断机制。通过实验对比XGBoost与其他传统机器学习方法,本模型在多维评价指标中综合表现更为突出,且具有较强的精确性,故障诊断准确率高达99.62%,具备良好的实际应用价值。 展开更多
关键词 可解释性故障诊断方法 多域特征 XGBoost集成算法 Tree SHAP 特征解释
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极端工况下闸板防喷器剪切失效场景探究
5
作者 李滨 武胜男 张来斌 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第8期3201-3208,共8页
防喷器(blowout preventer,BOP)是关键的井控设备,其中剪切闸板防喷器是防止井喷事故的最后一道防线,其在极端工况下的剪切性能对于钻井作业安全至关重要。以某超级剪切闸板防喷器为研究对象,通过显示动力学模块开展闸板防喷器剪切数值... 防喷器(blowout preventer,BOP)是关键的井控设备,其中剪切闸板防喷器是防止井喷事故的最后一道防线,其在极端工况下的剪切性能对于钻井作业安全至关重要。以某超级剪切闸板防喷器为研究对象,通过显示动力学模块开展闸板防喷器剪切数值分析,将仿真结果与试验及理论计算结果对比,验证了模型的准确性及适用性。为探究极端工况对闸板防喷器剪切能力的影响,开展了高压工况、偏心工况和窜动工况下的钻杆接头剪切性能评估,并运用响应面方法建立了极端工况下的剪切力预测模型。基于极端工况下的剪切力预测模型和闸板防喷器的实际剪切能力,确定了极端工况下的剪切失效场景。结果表明:剪切应力理论值和仿真值的相对误差均小于3%。在剪切过程中,轴向拉压载荷越大越不利于剪切,而一定的偏移距离则有利于剪切。研究成果可以为预防闸板防喷器剪切失效提供技术指导。 展开更多
关键词 防喷器(BOP) 超级剪切 极端工况 剪切力预测 剪切失效场景
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基于混合因果逻辑的智能井控应急风险分析
6
作者 郑文培 宋诗冉 +3 位作者 周涛涛 唐成 魏军会 唐桃 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期58-65,共8页
井口溢流应急响应是井控工作的关键,涉及复杂的人员、程序和装备动态交互,若应急响应不及时,溢流可能演变为井喷,导致灾难性事故。文章提出了一种基于混合因果逻辑的溢流应急响应风险分析方法,该方法以高压采气井口溢流的智能井控系统... 井口溢流应急响应是井控工作的关键,涉及复杂的人员、程序和装备动态交互,若应急响应不及时,溢流可能演变为井喷,导致灾难性事故。文章提出了一种基于混合因果逻辑的溢流应急响应风险分析方法,该方法以高压采气井口溢流的智能井控系统及人员应急响应为研究对象,构建事件序列图模型,通过故障树分析关键事件的失效,并用贝叶斯网络表征各基本事件的动态交互,进行风险分析。分析结果表明,高压采气井口溢流应急响应失效的频率0.00683/(井次·10^(4)m),失效节点是未及时发出停止作业及立即关井警报,其中人员作业的不确定性是造成响应失败的主要原因。使用基于混合因果逻辑的智能井控应急风险分析方法,可以实现对应急流程中多因素的动态交互进行全面量化分析,为井控工作提供指导。 展开更多
关键词 溢流 井口控制 应急响应 混合因果逻辑 风险分析
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基于自适应模拟退火算法的非标法兰垫圈自动化设计 被引量：1
7
作者 武胜男 刘天浩 张来斌 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期160-168,共9页
法兰连接是石油天然气钻采井控装备中常见且至关重要的连接形式,不仅实现了设备间的稳固连接,还为内部介质与外部环境的隔离提供了必要的密封保障,其连接的可靠性在很大程度上依赖于密封垫圈的性能表现。基于参数化建模设计,结合重要抽... 法兰连接是石油天然气钻采井控装备中常见且至关重要的连接形式,不仅实现了设备间的稳固连接,还为内部介质与外部环境的隔离提供了必要的密封保障,其连接的可靠性在很大程度上依赖于密封垫圈的性能表现。基于参数化建模设计,结合重要抽样方法、有限元仿真及随机搜索算法,系统分析不同结构垫圈的性能响应空间分布特性,并提出一种高效的垫圈自动化设计方法。结果表明:垫圈的性能响应空间呈现出高度碎片化且非线性的分布特征,难以归纳出明确的规律;通过自动化设计优化后的垫圈,满足密封性能要求,其强度相比原设计提升了21.56%。 展开更多
关键词 井控装备 法兰垫圈 结构设计 密封性能 自动化设计 优化算法
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海洋平台泄漏火灾风险概率修正方法研究
8
作者 吴彬彬 王金江 +1 位作者 周伟 董嘉杰 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第8期54-62,共9页
为解决我国海洋平台风险概率评估中存在的国外数据本土化不足及现有修正方法未考虑海洋场景下的高风险环境与风险耦合影响的问题,提出1种多风险因素耦合的海洋平台泄漏火灾风险概率修正方法;基于多因素耦合风险分析,系统分析导致泄漏事... 为解决我国海洋平台风险概率评估中存在的国外数据本土化不足及现有修正方法未考虑海洋场景下的高风险环境与风险耦合影响的问题,提出1种多风险因素耦合的海洋平台泄漏火灾风险概率修正方法;基于多因素耦合风险分析,系统分析导致泄漏事件的诸多风险因素;将多风险因素按照安全综合管理4要素解耦,得到风险概率修正需要考虑的4个维度,为风险概率计算奠定基础;以平台管道泄漏火灾过程为例验证该方法的可行性,将多因素耦合的修正方法应用至平台的风险概率计算中。研究结果表明:本文方法能够在平台历史失效数据缺失的情况下有效评估特定场景下的风险概率。研究结果可为海洋平台的安全管理提供更准确的决策参考。 展开更多
关键词 海洋平台 风险概率计算 多因素耦合 风险分析 泄漏火灾
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数字孪生驱动的换热器结垢监测与厚度量化研究
9
作者 张凤丽 李伟 +1 位作者 田琨 王金江 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第8期10-18,共9页
现有管式换热器结垢监测过度依赖历史运行工况,在波动与变工况下,现有工况与历史工况监测数据偏差大,难以准确感知结垢厚度,容易出现误报、漏报的问题。故开展了数字孪生驱动的管式换热器结垢监测与厚度量化研究。首先,构建高精度高保... 现有管式换热器结垢监测过度依赖历史运行工况,在波动与变工况下,现有工况与历史工况监测数据偏差大,难以准确感知结垢厚度,容易出现误报、漏报的问题。故开展了数字孪生驱动的管式换热器结垢监测与厚度量化研究。首先,构建高精度高保真的管式换热器有限元仿真模型,通过几何建模、非结构化四面体网格划分及合理仿真假设,获取运行过程中全部节点的物理信息数据。其次,利用本征正交分解(POD)提取关键低维模态,结合径向基函数(RBF)插值增强参数泛化能力,提出基于数据驱动的POD-RBF降阶方法;建立自适应采样布局优化方法,减少计算量的同时保证精度,生成多组训练数据,构建可实时预测运行状态的数字孪生模型,并通过卡尔曼滤波动态校正模型误差,提升实时预测精度。最后,基于传热系数公式推导结垢判断及厚度量化模型,通过对比实体与孪生体的总传热系数、进出口温度等参数判断结垢,利用污垢热阻与厚度的关联公式实现量化。试验验证采用透明壳体换热器,以饱和硫酸钙溶液为冷流体,通过监测进出口压力、流量、温度参数,测得健康工况下数字孪生体与实际运行误差在1%以内,结垢工况下结垢监测率为100%,结垢厚度感知误差为5%~25%,实现了变工况下的结垢监测与厚度量化。 展开更多
关键词 数字孪生 结垢监测 故障量化 变工况
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