پژوهش – ارایه مدلی برای تعمیرات پیشگویانه تجهیزات درکارخانه های نفتی با تکنیکهای داده …

مدل فیزیکی برای پیش بینی خرابی با استفاده از تشخیص تنزل و فرسایش قطعات و تجهیزات با کمک رفتار آنها توسعه داده می شود.این مدل به وضعیت ساعت کاری هر ماشین ، افزایش دردسترس بودن هر ماشین و کاهش توقفات طولانی کمک خواهد نمود[۱۸].کارایی و راندمان مدل در شکل زیر مشخص شده است:
جدول ۱- ماتریس Confusion
محاسبه این ۳ شاخص نشان از پیش بینی صحیح خرابی و دقت بالای آن خواهد داشت.و این مدل برای مقایسه با مدل ساخته شده بر مبنای داده انباشته شده کاربرد خواهد داشت.
معیار ها و ملاکهای موفقیت در مدل مبتنی بر داده انباشته عبارتند از:
کاربرد مشاهده محلی داده ها
کشف دانش سیستمی با استفاده از روشهای داده کاوی
مدل پیش بینی ارزیابی شده و مورد تایید که دردسترس بودن تجهیرات را افزایش می دهد
برای ساخت مدل مورد نظر حجم زیادی از داده مورد نیاز می باشد که این حجم داده مورد نظر از داده های تاریخی و پیشین که بصورت ساعتی برای تجهیزات بحرانی و اساسی ثبت می شوند جمع آوری شد.
۴-۳-تعیین اهداف داده کاوی
داده کاوی که به عنوان کشف دانش یا داده مشهور است فرآیند آنالیز داده از دیدگاه های متفاوت و خلاصه کردن آن به اطلاعات مفید و قابل استفاده است.داده کاوی یک فرآیند تشخیص ارتباط و کشف الگو در حجم زیاد درون پایگاه داده رابطه ای است[۱۸].
هدف اصلی در این پروژه پیش بینی زمان خرابی و هشدار به کاربر مبنی بر وقوع خرابی با نشان دادن عمر مفید باقیمانده از تجهیزات است.
ملاکهای موفقیت داده کاوی در این پروژه
موفقیت داده کاوی با استفاده از معیارهای زیر ارزیابی می شود:
دقت(Accuracy): نسب نتایج درست در انبوه نتایج
نرخ مثبت درست(True Positive Rate) ، نرخ مثبت نادرست(False Positive Rate) و درصد دقت(Precision)
در جدولی که در زیر آورده شده است هر ستون نشان دهنده تعداد نمونه های در کلاس پیش بینی شده است و در مقابل هر سطر نشان دهنده تعداد نمونه ها در کلاس واقعی است.
جدول ۲- ماتریس Confusion برای سه دسته کلاس
تشریح سه معیار مورد نظر به شکل زیر است:
TP حالتهای مثبت است که به درستی نیز تشخیص داده شده اند
FP حالتهای منفی است که به غلط در دسته درست تشخیص داده شده اند.
Precision نسبت حالتهای مثبت به کلیه نتایج درست می باشد.
محاسبه سه فاکتور بالا در جدول زیر نشان داده شده است ، ضمنا در سطر آخر میانگین همه آنها قرار گرفته است.نرخ TP بالاتر و Precision بالاتر و FP پایین تر نشان دهنده مدل پیش بینی بهتری است[۱۸].
جدول ۳- محاسبه نرخ مثبت صحیح،نرخ مثبت غلط و دقت
۴-۴- شروع مراحل انجام پروژه
۴-۴-۱-انتخاب کارخانه ها و تجهیزات مورد نظر برای پروژه
حال با توجه به نکات عنوان شده راجع به انتخاب واحد مورد نظر و تجهیزات و پارامترهای موثر به چگونگی انتخاب دو کارخانه در شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران پرداخته می شود.برای این منظور یک بازه زمانی ۵ ماهه از ابتدای اردیبهشت سال ۱۳۹۲ تا انتهای شهریور همان سال در نظر گرفته شد.
در انتخاب کارخانه ها و واحدهای مورد نظر علاوه بر بررسی اطلاعات موجود و مرتبط راجع به رخداد خرابی در نرم افزار CMMS با افراد خبره و متخصص در این زمینه مشورت شد.از بین حدود ۳۰ کارخانه مختلف و همچنین بازدید از حدود ۱۰ کارخانه مختلف از نظر نوع کارکرد و همچنین با توجه به دوری مسافت دو کارخانه انتخاب شد.اطلاعات موجود در نرم افزار CMMS شامل موارد دقیق و کاملی از جمله تعداد خرابی در مدت زمان مورد نظر،علل و چگونگی رخداد خرابی ، مدت زمان توقف و کارکرد ردیف ها و خطوط کارخانه و چگونگی برطرف کردن ایراد و راه اندازی دوباره تجهیزات می باشد.با بررسی این اطلاعات و کمک گرفتن از افراد متخصص در زمینه های مکانیک ، برق و ابزار دقیق و با توجه به فصل گرما و فشار وارده به تجهیزات در کارخانه ها در نهایت دو کارخانه انتخاب شد.البته معیار قدیمی بودن این دو کارخانه و تجهیزات آنها نیز فاکتوری بود که باعث می شد احتمال وقوع خرابی در آنها را بیشترنماید.
بعد از انتخاب کارخانه های مورد نظر نوبت به انتخاب تجهیزات بحرانی و اساسی در آنها رسیده است.در هر کارخانه هزاران تجهیز ریز و درشت و ساده و مرکب وجود دارد که هر کدام به نوبه خود تاثیر خاصی روی روند کار کارخانه بجا می گذارند.این تجهیزات از خط ورودی کارخانه شروع می شوند و تا آخرین مکان خط خروجی ادامه دارند.در هر دو کارخانه تجهیزاتی مانند پمپ،کمپرسور هوا،الکتروموتور،فن های خنک کننده،موتور کمپرسور ، دیزل برق ، تلمبه های متفاوت ، کلید های مختلف الکتروکمپرسور،توربین و تجهیزات متفاوت دیگری وجود دارد.که باید از بین این همه تجهیز مهم یکی را برای ادامه پروژه انتخاب نمود.با بررسی های انجام شده و کمک از متخصصین امر توربین که شاید بتوان گفت اساسی ترین و مهم ترین تجهیز هر کارخانه بود انتخاب شد.در هر کارخانه ۳ یا ۴ ردیف قرار دارد که روی هر ردیف یک توربین عظیم تعبیه شده است.یک ردیف توربین خود تجهیز مرکبی است که شامل چهار تجهیز بزرگ توربین ، پاور توربین ، گیربکس و کمپرسور می باشد.توربین های انتخاب شده از دو نوع متفاوت به نام های رولزرویز و سولار می باشند.برای هر توربین حدود ۸۰ پارامتر مختلف در هر ساعت اندازه گیری و ثبت می شود.
اندازه گیری و ثبت برخی از این پارامترها با استفاده از داشب

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.

وردها و نشان دهنده های دیجیتالی و مکانیکی موجود در اتاق کنترل است و برخی دیگر توسط اپراتورها و با حضور در محیط فیزیکی کارخانه و مشاهده لحظه ای نشانگرهای مختلف تجهیزات انجام می شود.این پارامترها شامل دور، فشار ، حرارت ، لرزش ، سطح روغن ، جریان ، ولتاژ و آمپر می باشند.
۴-۴-۲-شناخت داده
این بخش به درک بیشتر و نزدیکی بهتر به داده کمک می کند و شامل توصیف و اکتشاف داده می باشد.همانطور که قبلا ذکر شد دو نوع داده مورد استفاده قرار گرفته است، یکی داده مربوط به شرایط تجهیزات که شامل وضعیت و سلامت آنها می باشد و دیگری داده مربوط به خرابی و نوع عملیات انجام شده در هنگام وقوع خرابی می باشد.
داده وضعیت
تا زمانی که تجیزات مشغول به کار وفعالیت هستند داده های مربوط به پارامترهای وضعیت که بطور مستقیم و غیر مستقیم روی کارکرد تجهیز اثر دارند ثبت می شوند.داده ها درون پایگاه داده ثبت می شوند تا برای استفاده در آینده مورد بررسی قرار گیرند.
برای این پروژه دو نوع توربین متفاوت در دو کارخانه نفتی با شرایط و منطقه جغرافیای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.
در نتیجه دو مجموعه داده برای این دو توربین استخراج شده است. مجموعه داده های متعلق به این دو نوع توربین مختلف در دو کارخانه نفتی متفاوت هستند که داده های آنها مربوط به مدت زمان بهار و تابستان سال ۱۳۹۲ می باشد.
برای هر نوع توربین در هر یک ساعت از شبانه روز حدود ۶۰ تا ۸۰ پارامتر مختلف ثبت و نگهداری می شود.که هر مجموعه داده در ۵ ماه از بهار و تابستان حدود ۳۵۰۰ رکورد خواهد داشت.برای هر توربین داده های مربوط به منطقه ، بخش ، کارخانه و ردیف مورد نظر نیز ثبت شده است.