贝克休斯利用数据分析和机器学习技术,为油气开采设备开发了预测性维护软件

挑战

开发预测维护系统以减少泵设备成本和停机时间

解决方案

使用MATLAB分析几乎一个数据的数据并创建一个可以在发生之前预测机器故障的神经网络

结果

  • 节省超过1000万美元的预计
  • 开发时间减少了十倍
  • 多种类型的数据易于访问

“MATLAB使我们能够将以前不可读的数据转换为可用格式;自动化过滤,光谱分析和转换多卡车和地区的步骤;最终,实时应用机器学习技术,以预测执行维护的理想时间。“

Gulshan Singh,Baker Hughes

带有正排量泵的卡车。


在需求高峰时期,贝克休斯的工作人员夜以继日地开采石油和天然气储层。在一个井场,多达20辆卡车可能同时工作,用容积泵在高压下将水和沙子的混合物注入钻井深处。这些泵及其内部部件,包括阀门、阀座、密封件和柱塞,都很昂贵,在卡车150万美元的总成本中约占10万美元。

为了监控泵,在发生潜在的灾难性磨损和预测失败之前,Baker Hughes通过Matlab分析泵传感器数据®并应用Matlab机器学习算法。

“我们在使用MATLAB开发我们的泵健康监测系统方面看到了三种优势,”Gulshan Singh说,可靠性校长和团队领先于Baker Hughes钻探服务。“第一是速度;C或任何其他语言的开发将更长时间。第二个是自动化;MATLAB使我们能够自动化大数据集的处理。第三个是MATLAB提供与数据一起使用的各种技术,包括使用人工神经网络的基本统计分析,光谱分析,过滤和预测建模。“

使用正排量泵的井场。

挑战

如果有活跃部位的卡车有泵故障,Baker Hughes必须立即更换卡车以确保连续运行。将备用卡车发送到每个站点的费用,该公司在数百万美元中收入,即如果他们在另一个网站上积极使用,那么这些卡车可能会产生。无法准确地预测阀门和泵需要维护的底层其他成本。频繁的维护浪费努力并在仍然可用时更换零件,而过于频繁的维护风险会损坏修复的泵。

Baker Hughes工程师希望开发一个系统,可以确定机器何时发生故障和需要维护。要开发此系统,该团队需要处理和分析到从安装在现场10辆卡车上的传感器的每秒50,000个样本收集的数据。从这个大型数据集中,他们需要识别在预测失败方面有用的参数。

解决方案

Baker Hughes工程师使用MATLAB开发使用数据分析进行预测维护的泵健康监控软件。

他们将现场收集的温度、压力、振动和其他传感器的数据导入MATLAB。该团队与MathWorks支持工程师一起开发了一个自定义脚本,用于万博1manbetx读取和解析以专有格式存储在二进制文件中的传感器数据。

贝克休斯团队利用MATLAB对输入数据进行分析,以确定数据中哪些信号对设备磨损影响最大。这一步骤包括进行傅里叶变换和频谱分析,以及滤除卡车、泵和流体的大运动,以更好地检测阀门和阀座的较小振动。

为了自动处理几乎一个收集的数据数据,团队将写入他们在一夜之间执行的MATLAB脚本。

工程师发现从压力,振动和定时传感器捕获的数据是对预测机器故障最相关的数据。

与MathWorks支持工程师合作,该团队使用统计和机万博1manbetx器学习工具箱™和深度学习工具箱™评估了几种机器学习技术。这一初步评估表明,神经网络产生了最准确的结果。该团队创建并训练了一个神经网络,利用传感器数据来预测泵的故障。他们使用来自该领域的未用于构建模型的额外数据验证了该模型。

现场测试证实了泵健康监测系统预测泵故障的能力。

面包师休斯的预测维修报警系统,基于MATLAB。

结果

  • 节省超过1000万美元的预计。贝克休斯高级产品经理Thomas Jaeger表示:“仅在一年的时间里,我们就可以在泵内部部件(如阀门、阀座、柱塞和密封件)的维护和更换上投入大量资金。“我们估计,我们在MATLAB中开发的软件将减少总成本30 - 40%——除了在现场减少额外卡车的需求之外。”
  • 开发时间减少十倍。“MATLAB使我们能够执行我们想要的分析和处理,包括机器学习,”辛格说。对于低级语言,你不可能总是找到你需要的库,并在分配的几周时间内完成项目。如果我们必须使用底层语言库来编写自己的代码,以满足MATLAB的所有内置功能,那么完成这个项目可能需要花费一个数量级的时间。”
  • 容易访问多种类型的数据。“MATLAB使得将多种数据组合到一个分析应用程序中变得很容易,”Singh说。“我们甚至能够使用来自专有文件格式的传感器数据。”