基于LSTM的水下電子模塊溫度預測及預警方法*

王瑩瑩 安維崢 喬婷婷 朱春麗 楊旭光 祝鴻山

(1. 中國石油大學(北京) 人工智能學院 北京 102249; 2. 中國石油大學(北京) 安全與海洋工程學院 北京 102249;3. 中海油研究總院有限責任公司 北京 100028)

水下控制模塊(Subsea Control Module,SCM)是復合電液水下控制系統的關鍵設備，可實時監測水下井口和水下生產系統的工作狀況，被稱為水下生產系統的中樞神經系統[1]。水下電子模塊(Subsea Electronic Module,SEM)，主要用于接收水上控制單元的命令，同時將水下監測的數據實時發送給水上控制單元，是SCM數據交換中的核心部件。SEM的機械結構是一個外部抗壓、內部充滿氮氣的密封殼體，其內部安裝有可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)模塊、模擬量輸入模塊、數字量輸入輸出模塊、傳感器、工業以太網交換機等，頂部安裝有電連接器和光纖連接器，用于連接外部傳感器和控制閥的尾部電纜。SEM長期處于密閉環境中，內部PLC在運行時會產生自熱現象，導致SEM內部溫度升高，盡管通過熱傳導、熱對流、熱輻射等手段與介質進行熱交換，會帶走一定的熱量，但因其長期在密閉環境中，加上外部海水溫度基本恒定，溫度散熱到一定程度將會達到平衡，持續密閉溫度產生的熱應力將對 SEM內部傳感器產生較大影響，容易引發SEM出現短路、開路、電氣擊穿、過熱燒毀等問題，從而導致水下控制系統發生失效故障，甚至造成水下生產系統停工從而造成油氣田停產等風險。盡管復合電液水下控制系統本身具備溫度實時監測報警功能，但尚不具備溫度預測預警功能。……