本發(fā)明涉及油氣計量，尤其涉及一種基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、刮板流量計是目前廣泛用于我國計量原油類產(chǎn)品的流量計。隨著油田采出液的含水率越來越高，刮板流量計發(fā)生故障的頻率也隨之增加，造成原油交接計量結(jié)果出現(xiàn)偏差。目前通過人工定時巡檢的方法檢查流量計運行狀態(tài)，可能造成突發(fā)故障不及時發(fā)現(xiàn)而影響生產(chǎn)安全。特別是隨著數(shù)字油田的智能化建設(shè)，逐漸提高了儀器儀表智能運維的需要。smith?metertm型通用脈沖發(fā)訊器(upt)可檢測感應(yīng)噪音、發(fā)訊器信號電源損耗、發(fā)訊器故障、發(fā)射電纜故障等引起的脈沖發(fā)射錯誤，保證脈沖輸出的完整性。但該裝置僅能檢測發(fā)訊器自身的脈沖發(fā)射錯誤，不能檢測刮板流量計本體運行狀態(tài)。刮板流量計運行狀態(tài)信號監(jiān)測系統(tǒng)與方法目前在國內(nèi)外所查文獻(xiàn)中未見相同報道，仍屬空白。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以解決以往針對刮板流量計運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測需要依賴人工進(jìn)行巡檢，在刮板流量計出現(xiàn)問題時不能及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致后續(xù)對原油流量計量錯誤的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括：若干個振動傳感器、若干個聲音傳感器、若干個壓力傳感器以及控制單元；

3、確定相鄰兩個所述聲音傳感器之間的第一分布距離以及相鄰兩個所述振動傳感器之間的第二分布距離；

4、將所述若干個聲音傳感器，按第一預(yù)定分布范圍和所述第一分布距離固定在刮板流量計上，將所述若干個振動傳感器，按第二預(yù)定分布范圍和所述第二分布距離固定在所述刮板流量計上；

5、在所述刮板流量計內(nèi)的預(yù)定位置上，安裝有若干個所述壓力傳感器；

6、所述振動傳感器、聲音傳感器以及壓力傳感器分別連接所述控制單元，所述控制單元用于根據(jù)所述振動傳感器、聲音傳感器以及壓力傳感器采集的信號監(jiān)測所述刮板流量計的工作狀態(tài)。

7、優(yōu)選地，所述確定相鄰兩個所述聲音傳感器之間的第一分布距離以及相鄰兩個所述振動傳感器之間的第二分布距離，包括：

8、利用條件熵計算公式，確定相鄰兩個所述聲音傳感器之間的條件熵值為所述第一分布距離；

9、利用條件熵計算公式，確定相鄰兩個所述壓力傳感器之間的條件熵值為所述第二分布距離。

10、優(yōu)選地，所述條件熵計算公式包括：

11、

12、式中：x、y為兩個傳感器，x為傳感器x的時間信號，y為傳感器y的時間信號，p為x、y的聯(lián)合概率密度函數(shù)，p為x、y的條件概率密度函數(shù)，p為y的概率密度函數(shù)，h為條件熵。

13、優(yōu)選地，所述第一預(yù)定分布范圍為所述刮板流量計儀表盤的兩側(cè)。

14、優(yōu)選地，還包括：可調(diào)軌道支架；

15、所述可調(diào)軌道支架可拆卸地固定在所述刮板流量計儀表盤下方，所述可調(diào)軌道支架頂部設(shè)有軌道，所述軌道上設(shè)置有兩個滑動臂，所述兩個滑動臂處于所述儀表盤的兩側(cè)，所述滑動臂能夠沿所述軌道的兩端來回滑動；

16、所述聲音傳感器固定在所述滑動臂上靠近所述儀表盤的一側(cè)。

17、優(yōu)選地，所述第二預(yù)定分布范圍為所述刮板流量計殼體的外部周面。

18、優(yōu)選地，所述預(yù)定位置為所述刮板流量計內(nèi)流體入口和出口位置。

19、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測方法，包括：

20、控制單元分別控制振動傳感器、聲音傳感器和壓力傳感器啟動，并對每個傳感器進(jìn)行延遲測試，確定每個傳感器的延遲時間；

21、根據(jù)所述延遲時間，控制單元控制每個振動傳感器、聲音傳感器和壓力傳感器在同一時間啟動對刮板流量計進(jìn)行對應(yīng)信號采集，并對傳感器采集的信號進(jìn)行壓縮重構(gòu)；

22、控制單元根據(jù)所述壓縮重構(gòu)后的信號，監(jiān)測刮板流量計是否處于異常狀態(tài)。

23、優(yōu)選地，所述控制單元對每個傳感器進(jìn)行延遲測試，確定每個傳感器的延遲時間的方法，包括：

24、控制單元向傳感器發(fā)出采集命令，并獲取第一當(dāng)前時間；

25、當(dāng)控制單元接收到傳感器采集的信號時，控制單元獲取第二當(dāng)前時間；

26、確定所述第二當(dāng)前時間與第一當(dāng)前時間之間的差值的一半，為所述延遲時間。

27、優(yōu)選地，所述控制單元對傳感器采集的信號進(jìn)行壓縮重構(gòu)的方法，包括：

28、控制單元在接收到的所有傳感器采集的信號中，選擇其中一個傳感器采集的信號為主信號，并分析其他傳感器采集的信號與所述主信號之間的相關(guān)性；

29、根據(jù)所述相關(guān)性，構(gòu)建哈達(dá)瑪觀察矩陣；

30、對所述主信號執(zhí)行稀疏變換；

31、將所述哈達(dá)瑪觀察矩陣與所述稀疏變換后的主信號相乘，得到壓縮后的信號；

32、采用最優(yōu)重構(gòu)算法中的新期望極大值算法對壓縮后的信號進(jìn)行重構(gòu)，得到壓縮重構(gòu)后的信號。

33、本發(fā)明至少具有如下有益效果：

34、本發(fā)明提出了基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，通過在刮板流量計上進(jìn)行多個傳感器優(yōu)化布設(shè)，實時采集刮板流量計的不同狀態(tài)信號，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)刮板流量計異常；通過控制傳感器的安裝位置及數(shù)量，提高傳感器檢測效率，節(jié)約傳輸帶寬和使用成本，實現(xiàn)刮板流量計的多狀態(tài)參數(shù)實時監(jiān)測。

技術(shù)特征：

1.一種基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：若干個振動傳感器(2)、若干個聲音傳感器(3)、若干個壓力傳感器(4)以及控制單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述確定相鄰兩個所述聲音傳感器(3)之間的第一分布距離以及相鄰兩個所述振動傳感器(2)之間的第二分布距離，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述條件熵計算公式包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括：可調(diào)軌道支架(6)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：

8.一種基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述控制單元對每個傳感器進(jìn)行延遲測試，確定每個傳感器的延遲時間的方法，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述控制單元對傳感器采集的信號進(jìn)行壓縮重構(gòu)的方法，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及基于多傳感器的刮板流量計分布式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，包括：若干個振動傳感器、聲音傳感器、壓力傳感器以及控制單元；將若干個聲音傳感器，按第一預(yù)定分布范圍和第一分布距離固定在刮板流量計上，將若干個振動傳感器，按第二預(yù)定分布范圍和第二分布距離固定在刮板流量計上；在刮板流量計內(nèi)的預(yù)定位置上，安裝有若干個壓力傳感器；振動傳感器、聲音傳感器以及壓力傳感器分別連接控制單元，控制單元用于根據(jù)振動傳感器、聲音傳感器以及壓力傳感器采集的信號監(jiān)測刮板流量計的工作狀態(tài)。以解決以往針對刮板流量計運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測需要依賴人工進(jìn)行巡檢，在刮板流量計出現(xiàn)問題時不能及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致后續(xù)對原油流量計量錯誤的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：朱安慶,陳慶潤,趙雪峰,劉建發(fā),馮明濤,韓春紅,王秋紅,辛君亮,婁洪亮,孔珊珊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大慶油田有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21