自適應(yīng)遺傳算法在潛油電機優(yōu)化設(shè)計中的作用分析

摘? 要：在潛油電機當中應(yīng)用到自適應(yīng)遺傳算法進行優(yōu)化，能夠進一步降低潛油電機運行消耗。從而確保潛油電機在應(yīng)用過程當中能夠呈現(xiàn)出相對更加良好的節(jié)能環(huán)保效果，并促使電機使用壽命得以延長。借助于自適應(yīng)遺傳算法的優(yōu)化應(yīng)用，進一步提升了潛油電機的運行效率，本文將基于實際中優(yōu)化設(shè)計進行研究。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)遺傳算法;潛油電機;優(yōu)化設(shè)計

引言：作為我國當前油田機采設(shè)備中的一種，潛油電機的應(yīng)用其主要是基于電磁核心驅(qū)動運行，在實際應(yīng)用中常常涉及到高溫、高壓以及腐蝕等環(huán)境當中。因此為了能夠有效延長潛油電機使用壽命，并提升其運行效率，盡可能的降低能耗，則需要借助于自適應(yīng)遺傳算法對其進行優(yōu)化設(shè)計，從而形成更加良好的使用效果。

1 潛油電機優(yōu)化設(shè)計中自適應(yīng)遺傳算法的應(yīng)用

1.1潛油電機電磁場模型

潛油電機當中的電磁場結(jié)構(gòu)主要則是以常見的三維渦流電磁場為主，而基于這樣的電磁場，其渦流結(jié)構(gòu)以及非渦流需要應(yīng)用到公式進行描述。在公式當中，μ表示的是磁導(dǎo)率，A則表示為電磁場結(jié)構(gòu)當中的矢量電磁，σ表示為電導(dǎo)率，且傳導(dǎo)狀態(tài)下的電流密度應(yīng)用到J表示?；跐撚碗姍C的電磁場結(jié)構(gòu)來講，實施優(yōu)化設(shè)計，需要借助于非線性規(guī)劃，并結(jié)合多變量條件特征實施處理。則最為有效的方式就是基于自適應(yīng)下的遺傳算法，獲得最優(yōu)計算值。

1.2自適應(yīng)遺傳算法原理

遺傳算法的應(yīng)用能夠借助于問題的空間性，從而映射到編碼空間當中。通過在其中選擇相適應(yīng)的函數(shù)值，借助于變異、交叉等不同的方式獲得基于問題下的解決答案，從而將這一結(jié)果反射回問題空間當中。作為遺傳算法的優(yōu)化方式，自適應(yīng)遺傳算法的應(yīng)用則對編碼空間下的函數(shù)變異算子P以及交叉算子P實施必要的修正，從而能夠有效提升基于自適應(yīng)遺傳算法下的搜索速度，提升個體存在概率精準度。

1.3優(yōu)化設(shè)計流程研究

應(yīng)用自適應(yīng)遺傳算法對潛油電機電磁進行優(yōu)化設(shè)計，首先需要應(yīng)用到一維染色體編碼，染色體初始設(shè)計數(shù)量為100，優(yōu)化設(shè)計最大值為120。應(yīng)用既定比例算子進行計算，其中變異率與交叉率分別為P、P，調(diào)整自適應(yīng)遺傳算法。結(jié)合潛油電機電磁模型公式選擇優(yōu)化變量，設(shè)定潛油電機效率為目標函數(shù)，選擇定子槽高、定子鐵芯以及電壓波動為優(yōu)化變量，設(shè)定基于功率因數(shù)最低值、電流倍數(shù)最大值以及啟動電阻最大值等約束條件，離散化連續(xù)變量，從而獲取最終計算值，保存記錄。

2 優(yōu)化設(shè)計案例

選擇潛油電機中的多個結(jié)構(gòu)對象設(shè)定基于優(yōu)化設(shè)計下的變量范圍，包括功率因數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)等。其中以力神泵業(yè)集團中的某潛油電機為例，借助于自適應(yīng)遺傳算法進行優(yōu)化設(shè)計，其初始電壓則設(shè)定為924V，轉(zhuǎn)子數(shù)量為6節(jié)，功率為10kV。設(shè)定潛油電機效率為目標優(yōu)化函數(shù)，實施優(yōu)化后的實際參數(shù)等經(jīng)過數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出明顯的提升效果。通過參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，基于應(yīng)用到自適應(yīng)遺傳算法下的潛油電機優(yōu)化具有顯著應(yīng)用效率，能夠進一步提升電機應(yīng)用效率，從而達到更加良好的適應(yīng)性高效運轉(zhuǎn)目標。

3 優(yōu)化作用驗證

為了能夠?qū)撚碗姍C借助于自適應(yīng)遺傳算法優(yōu)化設(shè)計下的實際效果進行驗證，從而總結(jié)實際優(yōu)化作用，則需要按照應(yīng)用自適應(yīng)遺傳算法優(yōu)化完成的潛油電機電磁運轉(zhuǎn)方案重新制造一臺實驗樣機。對實驗樣機進行組合加工之后按照嚴格的潛油電泵機組運行實驗方法進行室內(nèi)測試。

正式實施實驗，需要對潛油電機的相序進行測試，隨后檢測潛油電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)速率。堵住轉(zhuǎn)子停止旋轉(zhuǎn)之后，再次進行實驗。堵住潛油電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)后的通電時間不能夠超過10s，否則將會損壞潛油電機。并根據(jù)轉(zhuǎn)子停滯時的功率測試參數(shù)對潛油電機啟動下的電流倍數(shù)、轉(zhuǎn)矩倍數(shù)進行計算，應(yīng)用到圓圖法進行記錄?；跍y功機下的潛油電機實驗樣機實施負載模擬實驗，在開始實驗后，對負載運行1h之后的潛油電機運行功率因數(shù)、效率、轉(zhuǎn)速值以及定子電流等進行檢測記錄。實驗結(jié)束后，對潛油電機優(yōu)化完成后的耐壓程度進行測試，要求最終的實驗結(jié)果需要能夠滿足在10kV/2.5mm運行條件下保持1min不被擊穿。

結(jié)合實驗所得的實際數(shù)據(jù)參數(shù)，對比自適應(yīng)遺傳算法下的優(yōu)化計算參數(shù)，誤差百分比如表1所示。

結(jié)合實驗參數(shù)以及理論計算參數(shù)，發(fā)現(xiàn)其中兩者的實際誤差均能夠控制在1%之內(nèi)，則進一步證明了基于自適應(yīng)遺傳算法下的潛油電機優(yōu)化設(shè)計理論具有較高精準度。在經(jīng)過實際優(yōu)化設(shè)計后，潛油電機的運行效率與運行功率都能夠得到顯著提升，不僅能夠有效降低以往在油田工程中的運行能耗，同時也能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的井下作業(yè)環(huán)境。優(yōu)化電機運行效果，呈現(xiàn)出更加良好的適應(yīng)性，并有效延長了使用壽命，體現(xiàn)出明顯經(jīng)濟型特征。為我國的潛油電機應(yīng)用提供助力，并對油田機采電泵機組的國際市場競爭優(yōu)勢做出貢獻。

結(jié)束語：結(jié)合自適應(yīng)遺傳算法對潛油電機電磁結(jié)構(gòu)實施優(yōu)化，從而結(jié)合實際案例以及實驗參數(shù)等，進一步證明了基于對電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性，為潛油電機在油田工程當中的高質(zhì)量應(yīng)用提供了重要理論研究依據(jù)。

參考文獻：

[1]李丹. 基于遺傳算法的自適應(yīng)學習路徑探究[J]. 電腦編程技巧與維護，2022，（03）：50-51+89.

[2]楊世忠，李善偉，孫崇國. 前饋補償和自適應(yīng)遺傳算法的空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化[J]. 計算機仿真，2022，39（03）：454-458+494.

作者簡介：朱智平（1979年7月—），男，漢族，浙江義烏人，本科學歷，高級工程師，研究方向：電機優(yōu)化設(shè)計及制造。