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井下多元测试系统状态监测及其容错技术研究

作　者: 张丙良
导　师: 张铭钧
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 井下测试仪 状态监测 容错技术
分类号: TE937
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 91次
引　用: 1次
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内容摘要


井下多元测试系统，是石油开采中的重要配套设备，用于测量井下温度、压力、泵的出口流量、振动和泄漏电流等环境、工作参数，以实现采油装备运行情况的监测。井下多元测试系统能够完成其使命的前提，是其自身要具有较高的可靠性。然而，由于测试仪工作环境恶劣，其某些薄弱环节，尤其是传感器等，相比工作于常温、常压环境下的系统更容易损坏，且难以修复或更换。因此，对测试仪状态监测和容错的研究具有重要的理论意义和使用价值。作者设计了基于Windows的系统上位数据接收处理软件，概述了其具体的功能特点，并对软件各部分的程序设计作了详尽的说明。采用故障树分析的方法，并引入三角模糊数和中位数的概念，对系统可靠性进行了分析，实现了对难以获得精确的基本事件发生概率的故障树的量化分析和比较，找出了系统理论上的薄弱环节。为了提高系统可靠性，针对和温度参数密切相关的压力传感器，采用数据融合的方法，将温度参数融合进了压力值的计算公式当中。实验验证了该方法可明显提高压力传感器的温度适应性和测量精度。针对最重要的温度传感器，提出了基于双传感器备份冗余，并且结合了基于RBF神经网络时间序列预测理论的传感器状态监测模型，改进了K-均值聚类算法，使之在保证原有精度的前提下，减少了迭代次数，提高了运算速度，有效实现了井下测试传感器的状态监测和容错。针对传感器的故障类型识别，提出了一种根据故障传感器输出特性参数的变化，对故障类型进行分类的新方法。除此之外，本文还针对实际试验当中发现的影响系统可靠性的其余几个重要方面，如调制电阻电容的容错、抗干扰滤波、软件的容错等问题作了分析，并提出了作者的设想和建议。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 概述  10-11
  1.2 井下多元测试系统国内外发展现状  11-12
    1.2.1 国外研究现状  11
    1.2.2 国内研究现状  11-12
    1.2.3 发展趋势及展望  12
  1.3 状态监测及容错技术发展概况  12-17
    1.3.1 状态监测技术发展概况  12-14
    1.3.2 容错控制技术发展概况  14-17
  1.4 课题研究意义、论文的主要工作  17-19
    1.4.1 课题研究的意义  17-18
    1.4.2 论文的主要工作  18-19
第2章 多元测试仪上位数据接收处理软件设计  19-31
  2.1 井下多元测试系统概述  19
  2.2 工作原理概述  19-21
  2.3 上位系统设计  21-30
    2.3.1 控制柜设计  21-22
    2.3.2 井上数据接收处理软件设计  22-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章 系统可靠性分析  31-44
  3.1 可靠性分析的方法  31
  3.2 FT A简介  31-32
  3.3 系统 FTA 建模及其模糊分析  32-42
    3.3.1 系统 FTA 建模  32-36
    3.3.2 系统 FTA 模糊分析  36-42
  3.4 本章小结  42-44
第4章 基于数据融合改善压力传感器的输出特性  44-56
  4.1 压力传感器  44
  4.2 应变电阻式压力传感器的特点  44-45
  4.3 基于数据融合改善压力传感器的输出特性  45-54
    4.3.1 基于数据融合改善压力传感器输出特性的方法  46-47
    4.3.2 实验及分析  47-54
  4.4 本章小结  54-56
第5章 温度传感器的状态监测及容错研究  56-75
  5.1 温度传感器的故障诊断  56-71
    5.1.1 改进的 RBF 时间序列预测  58-66
    5.1.2 基于灰色理论的时间序列预测  66-68
    5.1.3 自相关时间序列预测  68-71
    5.1.4 三种时序预测方法的比较  71
  5.2 传感器的故障识别  71-74
  5.3 本章小结  74-75
第6章 系统其它部分容错技术研究  75-81
  6.1 调制电阻、电容的容错  75
  6.2 高压二极管的容错  75-76
  6.3 下位单片机的容错  76
  6.4 数据采集前向通道的数字滤波  76-77
  6.5 下位电路的监测  77
  6.6 数据传输通道的容错  77-78
  6.7 数据解调前的滤波  78-79
  6.8 高集成度芯片的应用  79
  6.9 数据接收处理软件的容错考虑  79-80
  6.10 本章小结  80-81
结论  81-83
参考文献  83-87
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  87-88
致谢  88

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 油气开采机械设备 > 仪器、仪表与辅助设备
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