深海集約型生產裝置多振源的盲分離方法研究

《深海集約型生產裝置多振源的盲分離方法研究》是依託天津大學，由杜尊峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：深海集約型生產裝置多振源的盲分離方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：杜尊峰
• 依託單位：天津大學

項目摘要

走向深水是世界石油工業發展的必然趨勢，FLNG、FDPSO等集約型生產裝置應運而生。在系統振動監測時，感測器所測的信號往往是多個機械之間以及與浮體本身振動信號耦合的結果，目前的方法還不能進行有效的源信號辨別，從而使機械故障診斷的準確性受到很大影響。因此，研究多個振動源混合信號的分離識別方法，對於正確表征機械狀態和有效風險預警，保證深海裝置生產安全至關重要。本項目主要開展深海集約型生產裝置多振源的盲分離方法研究，重點解決欠定情況下多振源的源數估計、非平穩混合振動信號的分離、濾波不確定性等問題，提出基於經驗模態分解和特徵值分解的源數估計方法，開發基於高階統計量的多振源卷積混合盲源分離時域模型及高效能算法，進行多振源盲分離系統實驗研究，從而為盲源分離方法在深海集約型生產裝置故障診斷和降振消噪等方面的套用打下良好的理論基礎。

結題摘要

深海集約型浮式生產裝置（如FLNG、FDPSO等）能夠集鑽井、生產、存儲、裝卸等多種功能於一身，具有獨立靈活開發海上油氣田的能力，大大縮短了油田開採的周期，節約成本，是我國南海開發亟需的一種新型海洋工程結構。然而，眾多設備的密集布置、海洋環境的隨機激勵，使得集約型浮式生產裝置的振動特性複雜，給裝置運行中的振動檢測和故障診斷帶來很大的麻煩。為此，本項目重點解決基於盲源分離技術的多源振動問題，研究源數估計方法、高效能的盲源分離算法，並探索將相關理論套用到海洋工程結構健康監測領域的可行性。首先，調研海上生產裝置可靠性資料庫和相關事故，了解各種由於振動引起的故障問題，從而確定深海集約型生產裝置的振動機理，合理尋找各種振動源並進行激勵機制分析。其次，重點研究獨立分量分析法（ICA），在熟悉ICA數學模型、基本假設、資訊理論與機率論基礎和評價指標等基本理論的基礎上，研究聯合矩陣近似對角化方法（JADE）和快速獨立分量分析方法（FastICA），採用MATLAB編程進行數據模擬仿真，得到了一些有益的結果。最後，鑒於模態參數能夠準確直觀地反映結構系統的動態特性，是一種有效而實用的健康診斷方法。本項目將盲源分離引入到結構動力學分析中，探求一種基於盲源分離的工程結構模態參數識別方法。本項目的研究成果能夠揭示結構的非線性振動特性及損傷規律，為工程結構健康監測及安全評估提供理論基礎和技術支持。