摘要
石油井架在拆装、运输与作业过程中极易遭受人为因素以及大风、地震等环境因素的外部作用而产生损伤破坏，它的安全性和可靠性直接影响后续钻采作业能否顺利进行。随着技术的发展，越来越多的专业工程分析软件可以用来诊断石油井架的损伤，但这些软件的使用难度较大，因此，研发一套易用、功能强大的软件系统显得尤为必要。本文针对上述问题，在前人研究的基础上，应用借助于MATLAB软件平台设计实现了一套用于石油井架损伤诊断与安全评估的应用系统。 首先，应用小波包分析处理加速度信号，提取不同损伤工况下的小波包能量特征信息，将能量特征信息建立数据集进行遗传算法优化的神经网络训练，完成信号的特征学习和故障分类，通过仿真模拟数据证明了小波包结合遗传算法优化的神经网络进行损伤诊断的可行性与准确性，为后续系统设计提供理论依据。 其次，应用频域积分法将加速度信号进行积分，可近似获取结构的位移数据进行分析，同时通过应用强度理论来计算石油井架构件的安全性，实现对损伤的石油井架的安全评估，为后续系统设计提供理论基础。 最后，应用MatlabGUI设计石油井架损伤诊断与风载作用下安全评估系统，此系统主要包括数据采集处理、损伤定位识别、安全评估三个部分的内容。通过使用Matlab中已经成熟的NI信号采集工具包，能够同时采集和处理多通道的信号，从而获取损伤识别所需的准确数据。通过结合小波包分析和遗传算法优化的神经网络，可以有效地提取损伤特征，并将其用于损伤定位识别和故障诊断分类。安全评估部分应用位移及强度理论对得到的数据进行安全评估。 以实验室ZJ70型石油井架模型为实验平台，进行风载作用下的实验模拟，利用加速度传感器、应变片、NI数据采集设备及其他器材，结合此系统进行数据采集测试，数据储存、数据滤波等，为后续进行损伤识别定位、安全评估提供准确的数据值，同时通过实验验证系统的可行性与可靠性。
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