CN114060007B - 基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法及检测装置。方法包括油井电泵预测系统和油井电泵寿命预测方法，油井电泵预测系统包括：泵壳体寿命记录模块、叶轮寿命记录模块、轴承寿命记录模块、工作状态检测模块、流体特性记录模块、管道参数记录模块、轴承运行状态检测模块；预测方法是通过对实验用的油井电泵的工作过程进行监测，同时对油井电泵的运行环境和工作状态等可能会影响其正常运行的因素进行数据收集分析，并基于XGBoost算法建立油井电泵寿命预测模型，根据油井电泵的泵体的物理参数及运行环境和运行状态的数据，对油井电泵的使用寿命进行预测，油井电泵使用寿命的预测效果好，有利于在油井电泵出现问题时及时做出反应，保障石油的正常开采。
Description
技术领域
本发明涉及一种油井电泵寿命预测方法。特别是涉及一种基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法及检测装置。
背景技术
油井电泵是一种用于石油开采的输送油液的泵体，油井电泵在使用时，油井电泵在运行中的运行环境和运行调节，会对油井电泵的使用寿命造成一定的影响，其中油井电泵的工作温度、运行时间、运行转速，会对油井电泵的使用寿命造成一定的不利影响，油井电泵输送介质的种类和介质输送中对油井电泵的作用压力，会在一定程度上对油井电泵中轴件的使用寿命产生负面影响。
油井电泵在运作时如果突然因上述因素造成油井电泵无法运转，可能会造成油田开采的中止，会对油田的开采造成很大的损失，但现有油井电泵的寿命预测方法，无法综合考虑上述可能会造成油井电泵使用寿命结束的因素的情况下，来预测油井电泵的使用寿命，这样无法对油井电泵运行终止时间进行预判，不能及时作出补救措施，可能会影响油田的正常开采过程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，提供一种能够对油井电泵使用寿命进行准确预测，在油井电泵出现问题时能及时作出补救措施的基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法及检测装置。
本发明所采用的技术方案是：为克服现有技术的不足，提供一种基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法及检测装置。其中，基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法，其特征在于，是通过油井电泵预测系统获取数据的油井电泵寿命预测方法，所述的油井电泵预测系统包括：
泵壳体寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因泵壳体受损导致电泵使用寿命结束的数据；
叶轮寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵运行时内部流体的流体物理参数，及运行时间；
轴承寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因轴承和轴件原因导致电泵使用寿命结束的数据；
工作状态检测模块：用于统计：泵壳体寿命记录模块中记录的全部油井电泵在运行时的运行状态参数，叶轮寿命记录模块中记录的全部油井电泵使用寿命结束的数据，以及轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵使用寿命结束的数据；
流体特性记录模块：用于统计叶轮寿命记录模块中记录的全部油井电泵运行时内部流体的流体物理参数；
管道参数记录模块：用于统计泵壳体寿命记录模块中全部油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质；
轴承运行状态检测模块：由轴承磨损度检测单元和轴件偏转度检测单元构成；其中，所述的轴承磨损度检测单元，用于统计轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵的轴承磨损程度和运行时间；轴件偏转度检测单元，用于统计轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵运行时的轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，以及轴件受力参数；
油井电泵寿命预测方法包括如下步骤：
1)选择不同型号、未使用过且能够正常运行的多组油井电泵，用于进行油井电泵使用全过程的监测；
2)所述的油井电泵在使用之前，利用管道参数记录模块对油井电泵内部输送管道的形状、尺寸和材质进行测定和记录，油井电泵在使用时，利用流体特性记录模块对油井电泵输送的流体的流体物理参数进行记录；
3)油井电泵在使用时，利用工作状态检测模块对油井电泵的运行状态参数进行统计，同时利用轴承寿命记录模块对轴承磨损度的变化和轴件偏转度进行测定和记录；
4)当油井电泵使用寿命结束时，利用工作状态检测模块和管道参数记录模块统计因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的运行状态参数，记为数据组P1，利用工作状态检测模块和流体特性记录模块统计因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的数据和因叶轮受损导致电泵使用寿命结束电泵的运行时间，记为数据组P2，利用工作状态检测模块和轴承磨损度检测单元以及轴件偏转度检测单元统计因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的数据和因轴承和轴件原因导致电泵使用寿命结束的运行时间，记为数据组P3；
5)对数据组P1、数据组P2和数据组P3统一记为数据组P；
6)分别统计同一型号的因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命记为数据组H1；分别统计同一型号的因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的平均使用寿命记为数据组H2；分别统计同一型号的因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的平均使用寿命记为数据组H3；
7)利用加权平均法对数据组H1、数据组H2和数据组H3进行处理，得到油井电泵的使用寿命数据组H；
8)以数据组P为输入、以油井电泵的使用寿命数据组H为输出目标，对XGBoost算法进行模拟训练，得到基于XGBoost算法的预测目标方程式，所述的预测目标方程式由两部分构成，具体如下：
式中，为损失函数，损失函数为数据组P中影响油井电泵使用寿命的因素的积累函数，/>为正则化项，其中，/>
其中，L(φ)为影响油井电泵使用寿命因素的数据，为预测输出，为油井电泵的使用寿命数据组H，yi为label值，fk为第k树模型,即表示将油井电泵的运行过程分为k个过程，T为树叶子节点数，表示影响油井电泵使用寿命的影响因素，w为叶子权重值，表示影响油井电泵使用寿命的因素的比重，γ为叶子树惩罚正则项,表示在油井电泵使用过程中对该油井电泵使用寿命影响忽略的因素，包括油井电泵运行时输入电流的微变化、灰尘颗粒对油井电泵的影响，λ为叶子权重惩罚正则项,表示忽略的因素对油井电泵使用寿命影响的比重，在该模型中λ为0；
9)对油井电泵的使用寿命进行预测，将油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质、输送的流体物理参数、运行状态参数，以及轴承的磨损程度和磨损时间，以及轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，轴件受力参数作为输入值，输入到预测目标函数中，预测目标函数的输出目标即为预测的油井电泵的使用寿命。
本发明的油井电泵寿命预测方法的轴承检测装置，包括有机架，所述机架内相对称的两侧面上相对应地旋转连接有第一支撑轴和第二支撑轴，所述第一支撑轴远离机架的一端固定连接第一支撑环，所述第二支撑轴远离机架的一端固定连接第二支撑环，所述第一支撑轴上能够旋转地连接有驱动齿轮组，所述驱动齿轮组固定连接有棘轮组，所述棘轮组还固定连接所述第一支撑轴，从而使驱动齿轮组通过棘轮组驱动第一支撑轴旋转，所述第一支撑环和第二支撑环之间连接有用于夹持被检测轴承的转环，所述驱动齿轮组的下部设置有与所述转环相连用于驱动转环水平旋转的传动齿轮，所述传动齿轮与所述驱动齿轮组通过连接轴相互固定连接。
本发明的基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法及检测装置，能够对油井电泵使用寿命进行准确预测，在油井电泵出现问题时能及时作出补救措施。具体具有以下有益效果：
1、本发明的方法，通过对实验用的油井电泵的工作过程进行监测，同时对油井电泵的运行环境和工作状态等可能会影响其正常运行的因素进行数据收集分析，并基于XGBoost算法建立油井电泵寿命预测目标函数，可根据油井电泵的泵体的物理参数以及运行环境和运行状态的数据，对油井电泵的使用寿命进行预测，油井电泵使用寿命的预测效果好，有利于在油井油井电泵出现问题时及时做出反应，保障石油的正常开采。
2、本发明的方法，通过支撑环与转环的设计，可利用转环带动轴承进行水平转动调节操作，驱动齿轮与棘轮组的配合使用，可对转环进行上下转动调节，便于对轴承件进行免拆卸翻面转动调节，有利于对轴承的上下表面进行检测。
附图说明
图1是本发明基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法的流程图；
图2是本发明中轴承检测装置的结构示意图；
图3是本发明中轴承检测装置俯视的结构示意图；
图4是图3中的内部结构示意图；
图5是轴承检测装置中棘轮组的结构示意图；
图6是轴承检测装置中转环的结构示意图。
图中
1：机架 2：第一支撑轴
3：第二支撑轴 4：第一支撑环
5：第二支撑环 6：驱动齿轮组
6.1：垂直锥齿轮 6.2：水平锥齿轮
7：棘轮组 7.1：棘轮盘
7.2：棘爪盘 8：转环
8.1：环体 8.2：外齿圈
8.3：轴承 8.4：夹持件
9：传动齿轮
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的基于丝杠和直线导轨的竖直方向波浪浮标检测装置及方法做出详细说明。
本发明的基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法，是通过油井电泵预测系统获取数据的油井电泵寿命预测方法，所述的油井电泵预测系统包括：
泵壳体寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因泵壳体受损导致电泵使用寿命结束的数据；所述泵壳体寿命记录模块所记录的数据，包括：每个油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质，每个油井电泵的运行状态参数包括运行的温度、运行转速和运行时间。
叶轮寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵运行时内部流体的流体物理参数，及运行时间；所述叶轮寿命记录模块所记录的流体物理参数包括：流体的PH值、粘度和比重。
轴承寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因轴承和轴件原因导致电泵使用寿命结束的数据；所述的轴承寿命记录模块所记录的数据，包括：油井电泵中轴承的磨损程度和磨损时间，以及轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，轴件受力参数包括吸入应力、径向力和管道应力对轴件表面带动作用力。
工作状态检测模块：用于统计：泵壳体寿命记录模块中记录的全部油井电泵在运行时的运行状态参数，叶轮寿命记录模块中记录的全部油井电泵使用寿命结束的数据，以及轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵使用寿命结束的数据；
流体特性记录模块：用于统计叶轮寿命记录模块中记录的全部油井电泵运行时内部流体的流体物理参数；
管道参数记录模块：用于统计泵壳体寿命记录模块中全部油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质；
轴承运行状态检测模块：由轴承磨损度检测单元和轴件偏转度检测单元构成；其中，所述的轴承磨损度检测单元，用于统计轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵的轴承磨损程度和运行时间；轴件偏转度检测单元，用于统计轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵运行时的轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，以及轴件受力参数；
如图1所示，本发明的基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法，具体包括如下步骤：
1)选择不同型号、未使用过且能够正常运行的多组油井电泵，用于进行油井电泵使用全过程的监测；
2)所述的油井电泵在使用之前，利用管道参数记录模块对油井电泵内部输送管道的形状、尺寸和材质进行测定和记录，油井电泵在使用时，利用流体特性记录模块对油井电泵输送的流体的流体物理参数进行记录；
3)油井电泵在使用时，利用工作状态检测模块对油井电泵的运行状态参数进行统计，同时利用轴承寿命记录模块对轴承磨损度的变化和轴件偏转度进行测定和记录；
4)当油井电泵使用寿命结束时，利用工作状态检测模块和管道参数记录模块统计因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的运行状态参数，记为数据组P1，利用工作状态检测模块和流体特性记录模块统计因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的数据和因叶轮受损导致电泵使用寿命结束电泵的运行时间，记为数据组P2，利用工作状态检测模块和轴承磨损度检测单元以及轴件偏转度检测单元统计因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的数据和因轴承和轴件原因导致电泵使用寿命结束的运行时间，记为数据组P3；
5)对数据组P1、数据组P2和数据组P3统一记为数据组P；
6)分别统计同一型号的因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命记为数据组H1；分别统计同一型号的因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的平均使用寿命记为数据组H2；分别统计同一型号的因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的平均使用寿命记为数据组H3；
7)利用加权平均法对数据组H1、数据组H2和数据组H3进行处理，得到油井电泵的使用寿命数据组H；其中，
利用加权平均法对数据组H1进行处理，是将数据组H1中全部因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命相加求合，然后再除以数据组H1中的全部油井电泵的数量，得到因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的第一平均使用寿命；
利用加权平均法对数据组H2进行处理，是将数据组H2中全部因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命相加求合，然后再除以数据组H2中的全部油井电泵的数量，得到因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的第二平均使用寿命；
利用加权平均法对数据组H3进行处理，是将数据组H3中全部因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命相加求合，然后再除以数据组H3中的全部油井电泵的数量，得到因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的第三平均使用寿命；
将所述的第一平均使用寿命、第二平均使用寿命和第三平均使用寿命，共同构成油井电泵的使用寿命数据组H。
8)以数据组P为输入、以油井电泵的使用寿命数据组H为输出目标，对XGBoost算法进行模拟训练，得到基于XGBoost算法的预测目标方程式，所述的预测目标方程式由两部分构成，具体如下：
式中，为损失函数，损失函数为数据组P中影响油井电泵使用寿命的因素的积累函数，/>为正则化项，其中，/>
其中，L(φ)为影响油井电泵使用寿命因素的数据，为预测输出，为油井电泵的使用寿命数据组H，yi为label值，fk为第k树模型,即表示将油井电泵的运行过程分为k个过程，在每个过程中均会出现影响油井电泵使用寿命的因素，T为树叶子节点数，表示影响油井电泵使用寿命的影响因素，w为叶子权重值，表示影响油井电泵使用寿命的因素的比重，γ为叶子树惩罚正则项,表示在油井电泵使用过程中对该油井电泵使用寿命影响忽略的因素，包括油井电泵运行时输入电流的微变化、灰尘颗粒对油井电泵的影响，λ为叶子权重惩罚正则项，表示忽略的因素对油井电泵使用寿命影响的比重，在该模型中λ为0；
9)对油井电泵的使用寿命进行预测，将油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质、输送的流体物理参数、运行状态参数，以及轴承的磨损程度和磨损时间，以及轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，轴件受力参数作为输入值，输入到预测目标函数中，预测目标函数的输出目标即为预测的油井电泵的使用寿命。
本发明的方法中，在进行油井电泵使用全过程监测的过程中，油井电泵出现问题时，不能进行人为维修。
如图2、图3、图4所示，本发明的用于油井电泵寿命预测方法的轴承检测装置，包括有机架1，所述机架1内相对称的两侧面上相对应地旋转连接有第一支撑轴2和第二支撑轴3，所述的第一支撑轴2和第二支撑轴3是通过轴承与所述机架1旋转连接。所述第一支撑轴2远离机架1的一端固定连接第一支撑环4，所述第二支撑轴3远离机架1的一端固定连接第二支撑环5，所述第一支撑轴2上能够旋转地连接有驱动齿轮组6，所述驱动齿轮组6固定连接有棘轮组7，所述棘轮组7还固定连接所述第一支撑轴2，从而使驱动齿轮组6通过棘轮组7驱动第一支撑轴2旋转，所述第一支撑环4和第二支撑环5之间连接有用于加持被检测轴承的转环8，所述驱动齿轮组6的下部设置有与所述转环8相连用于驱动转环8水平旋转的传动齿轮9，所述传动齿轮9与所述驱动齿轮组6通过连接轴相互固定连接。
第一支撑轴2和第二支撑轴3，用于对第一支撑环4和第二支撑环5进行支撑，同时可带动第一支撑环4和第二支撑环5转动，第一支撑环4和第二支撑环5的内部转动连接转环8，用于对转环8进行支撑，达到对轴承进行转动调节的作用。
如图2、图4、图5所示，所述的驱动齿轮组6是由垂直锥齿轮6.1和水平锥齿轮6.2相互啮合构成，所述垂直锥齿轮6.1通过轴套旋转地连接在所述第一支撑轴2上，所述水平锥齿轮6.2与所述传动齿轮9通过连接轴相互固定连接，所述棘轮组7的棘轮盘7.1与所述第一支撑轴2固定连接，所述棘轮组7的棘爪盘7.2的外周与所述垂直锥齿轮6.1的轴套固定连接。
如图3、图4、图6所示，所述的转环8包括有环体8.1，所述环体8.1下部的外周形成有一圈外齿圈8.2，所述的外齿圈8.2与所述的传动齿轮9为啮合连接，所述环体8.1中部的外周设置有一圈轴承8.3，所述轴承8.3的内周面与所述环体8.1为固定连接，所述轴承8.3的外周面与所述第一支撑环4和第二支撑环5的内侧面为固定连接，所述环体8.1的内周连接有2个以上用于夹持被检测轴承的夹持件8.4。
转环8的内表面设置的夹持件8.4，用于将轴承固定在转环8中，机架1的内部设置的驱动齿轮组6与传动齿轮9同轴，带动传动齿轮9转动，同时驱动齿轮组6通过与棘轮组7配合，带动第一支撑轴2转动，通过第一支撑环4带动转环8转动。
在使用时，将被检测轴承放置在转环8的内部，利用夹持件8.4将被检测轴承固定在转环8的内部，通过相关驱动设备使驱动齿轮组6转动，驱动齿轮组6通过与传动齿轮9同轴的水平锥齿轮6.2，带动传动齿轮9转动，传动齿轮9通过与转环8表面的齿圈啮合，带动转环8转动，转环8通过夹紧机构41带动被检测轴承一起转动，以此可对被检测轴承内部轴件进行检测。
当利用相关驱动设备使驱动齿轮组6反向转动时，此时驱动齿轮组6会通过棘轮组7内部棘轮盘与棘爪盘的啮合，带动第一支撑轴2一起转动，第一支撑轴2带动第一支撑环4转动，此时，第二支撑轴3和第二支撑环5转动，第一支撑环4和第二支撑环5通过转环8带动被检测轴承一起转动，以此即可对被检测轴承进行转动调节，便于对被检测轴承的上下表面进行检测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法，其特征在于，是通过油井电泵预测系统获取数据的油井电泵寿命预测方法，所述的油井电泵预测系统包括：
泵壳体寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因泵壳体受损导致电泵使用寿命结束的数据；
叶轮寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵运行时内部流体的流体物理参数，及运行时间；
轴承寿命记录模块：用于分别记录每个油井电泵因轴承和轴件原因导致电泵使用寿命结束的数据；
工作状态检测模块：用于统计：泵壳体寿命记录模块中记录的全部油井电泵在运行时的运行状态参数，叶轮寿命记录模块中记录的全部油井电泵使用寿命结束的数据，以及轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵使用寿命结束的数据；
流体特性记录模块：用于统计叶轮寿命记录模块中记录的全部油井电泵运行时内部流体的流体物理参数；
管道参数记录模块：用于统计泵壳体寿命记录模块中全部油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质；
轴承运行状态检测模块：由轴承磨损度检测单元和轴件偏转度检测单元构成；其中，所述的轴承磨损度检测单元，用于统计轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵的轴承磨损程度和运行时间；轴件偏转度检测单元，用于统计轴承寿命记录模块中记录的全部油井电泵运行时的轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，以及轴件受力参数；
油井电泵寿命预测方法包括如下步骤：
1)选择不同型号、未使用过且能够正常运行的多组油井电泵，用于进行油井电泵使用全过程的监测；
2)所述的油井电泵在使用之前，利用管道参数记录模块对油井电泵内部输送管道的形状、尺寸和材质进行测定和记录，油井电泵在使用时，利用流体特性记录模块对油井电泵输送的流体的流体物理参数进行记录；
3)油井电泵在使用时，利用工作状态检测模块对油井电泵的运行状态参数进行统计，同时利用轴承寿命记录模块对轴承磨损度的变化和轴件偏转度进行测定和记录；
4)当油井电泵使用寿命结束时，利用工作状态检测模块和管道参数记录模块统计因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的运行状态参数，记为数据组P1，利用工作状态检测模块和流体特性记录模块统计因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的数据和因叶轮受损导致电泵使用寿命结束电泵的运行时间，记为数据组P2，利用工作状态检测模块和轴承磨损度检测单元以及轴件偏转度检测单元统计因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的数据和因轴承和轴件原因导致电泵使用寿命结束的运行时间，记为数据组P3；
5)对数据组P1、数据组P2和数据组P3统一记为数据组P；
6)分别统计同一型号的因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命记为数据组H1；分别统计同一型号的因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的平均使用寿命记为数据组H2；分别统计同一型号的因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的使用寿命，并进行均化处理，将均化处理后的不同型号的因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的平均使用寿命记为数据组H3；
7)利用加权平均法对数据组H1、数据组H2和数据组H3进行处理，得到油井电泵的使用寿命数据组H；
8)以数据组P为输入、以油井电泵的使用寿命数据组H为输出目标，对XGBoost算法进行模拟训练，得到基于XGBoost算法的预测目标方程式，所述的预测目标方程式由两部分构成，具体如下：
式中，为损失函数，损失函数为数据组P中影响油井电泵使用寿命的因素的积累函数，/>为正则化项，其中，/>
其中，L(φ)为影响油井电泵使用寿命因素的数据，为预测输出，为油井电泵的使用寿命数据组H，yi为label值，fk为第k树模型,即表示将油井电泵的运行过程分为k个过程，T为树叶子节点数，表示影响油井电泵使用寿命的影响因素，w为叶子权重值，表示影响油井电泵使用寿命的因素的比重，γ为叶子树惩罚正则项,表示在油井电泵使用过程中对该油井电泵使用寿命影响忽略的因素，包括油井电泵运行时输入电流的微变化、灰尘颗粒对油井电泵的影响，λ为叶子权重惩罚正则项,表示忽略的因素对油井电泵使用寿命影响的比重，在该模型中λ为0；
9)对油井电泵的使用寿命进行预测，将油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质、输送的流体物理参数、运行状态参数，以及轴承的磨损程度和磨损时间，以及轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，轴件受力参数作为输入值，输入到预测目标函数中，预测目标函数的输出目标即为预测的油井电泵的使用寿命。
2.根据权利要求1所述的一种基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法，其特征在于，所述泵壳体寿命记录模块所记录的数据，包括：每个油井电泵内部管道的形状和尺寸参数以及管道的材质，每个油井电泵的运行状态参数包括运行的温度、运行转速和运行时间；所述叶轮寿命记录模块所记录的流体物理参数包括：流体的PH值、粘度和比重；所述的轴承寿命记录模块所记录的数据，包括：油井电泵中轴承的磨损程度和磨损时间，以及轴件的偏转角度和偏转到该角度的运行时间，轴件受力参数包括吸入应力、径向力和管道应力对轴件表面带动作用力。
3.根据权利要求1所述的一种基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法，其特征在于，步骤7)中：
利用加权平均法对数据组H1进行处理，是将数据组H1中全部因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命相加求合，然后再除以数据组H1中的全部油井电泵的数量，得到因泵壳体受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的第一平均使用寿命；
利用加权平均法对数据组H2进行处理，是将数据组H2中全部因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命相加求合，然后再除以数据组H2中的全部油井电泵的数量，得到因叶轮受损导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的第二平均使用寿命；
利用加权平均法对数据组H3进行处理，是将数据组H3中全部因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的使用寿命相加求合，然后再除以数据组H3中的全部油井电泵的数量，得到因轴承和轴件原因导致油井电泵使用寿命结束的油井电泵的第三平均使用寿命；
将所述的第一平均使用寿命、第二平均使用寿命和第三平均使用寿命，共同构成油井电泵的使用寿命数据组H。
4.根据权利要求1所述的一种基于XGBoost的油井电泵寿命预测方法，其特征在于，在进行油井电泵使用全过程监测的过程中，油井电泵出现问题时，不能进行人为维修。
5.一种用于权利要求1所述的油井电泵寿命预测方法的轴承检测装置，其特征在于，包括有机架(1)，所述机架(1)内相对称的两侧面上相对应地旋转连接有第一支撑轴(2)和第二支撑轴(3)，所述第一支撑轴(2)远离机架(1)的一端固定连接第一支撑环(4)，所述第二支撑轴(3)远离机架(1)的一端固定连接第二支撑环(5)，所述第一支撑轴(2)上能够旋转地连接有驱动齿轮组(6)，所述驱动齿轮组(6)固定连接有棘轮组(7)，所述棘轮组(7)还固定连接所述第一支撑轴(2)，从而使驱动齿轮组(6)通过棘轮组(7)驱动第一支撑轴(2)旋转，所述第一支撑环(4)和第二支撑环(5)之间连接有用于夹持被检测轴承的转环(8)，所述驱动齿轮组(6)的下部设置有与所述转环(8)相连用于驱动转环(8)水平旋转的传动齿轮(9)，所述传动齿轮(9)与所述驱动齿轮组(6)通过连接轴相互固定连接。
6.根据权利要求5所述的轴承检测装置，其特征在于，所述的驱动齿轮组(6)是由垂直锥齿轮(6.1)和水平锥齿轮(6.2)相互啮合构成，所述垂直锥齿轮(6.1)通过轴套旋转地连接在所述第一支撑轴(2)上，所述水平锥齿轮(6.2)与所述传动齿轮(9)通过连接轴相互固定连接，所述棘轮组(7)的棘轮盘(7.1)与所述第一支撑轴(2)固定连接，所述棘轮组(7)的棘爪盘(7.2)的外周与所述垂直锥齿轮(6.1)的轴套固定连接。
7.根据权利要求5所述的轴承检测装置，其特征在于，所述的转环(8)包括有环体(8.1)，所述环体(8.1)下部的外周形成有一圈外齿圈(8.2)，所述的外齿圈(8.2)与所述的传动齿轮(9)为啮合连接，所述环体(8.1)中部的外周设置有一圈轴承(8.3)，所述轴承(8.3)的内周面与所述环体(8.1)为固定连接，所述轴承(8.3)的外周面与所述第一支撑环(4)和第二支撑环(5)的内侧面为固定连接，所述环体(8.1)的内周连接有2个以上用于夹持被检测轴承的夹持件(8.4)。
8.根据权利要求5所述的轴承检测装置，其特征在于，所述的第一支撑轴(2)和第二支撑轴(3)是通过轴承与所述机架(1)旋转连接。
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| WO2015153621A1 (en) * | 2014-04-03 | 2015-10-08 | Schlumberger Canada Limited | State estimation and run life prediction for pumping system |
| CN106442291A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-22 | 中国石油大学(华东) | 一种基于bp神经网络的腐蚀疲劳寿命预测方法及应用 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 电潜泵运行寿命的影响因素及对策;张思勤;;电子制作(24);全文 * |
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