【摘要】：在高粘度稠油井的開采中,高速感應(yīng)電機(jī)潛油螺桿泵系統(tǒng)存在效率低下、運(yùn)行安全性低、容易卡頓等缺點(diǎn),嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致電機(jī)損毀甚至整個(gè)潛油系統(tǒng)報(bào)廢。因此,研究輸出穩(wěn)定性高、安全性好、可靠性高的節(jié)能環(huán)保型大功率潛油永磁電機(jī)是采油業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)。本文以提高潛油永磁電機(jī)效率、降低輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、滿足高溫絕緣要求、提升電機(jī)運(yùn)行可靠性為目標(biāo),對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)展開了優(yōu)化研究,設(shè)計(jì)了一種適用于開采復(fù)雜油井的高效潛油永磁電機(jī)。首先,完成了潛油電機(jī)本體設(shè)計(jì)及電機(jī)參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能影響的研究。根據(jù)潛油永磁電機(jī)極槽配合分類,對(duì)比了不同槽口形狀及不同極槽配合方案下的電機(jī)電磁性能指標(biāo),給出了影響氣隙磁密正弦性的電磁參數(shù);基于最優(yōu)極弧系數(shù)法和磁極偏心距,進(jìn)行了轉(zhuǎn)子磁極優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,電機(jī)空載反電勢(shì)、氣隙磁密波形的畸變率被有效降低,提升了電機(jī)性能及輸出穩(wěn)定性。然后,進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下電機(jī)溫度場(chǎng)變化特性的研究�；陔姶艌�(chǎng)理論,計(jì)算了電機(jī)損耗并分析了損耗產(chǎn)生的部位,進(jìn)而利用有限元仿真平臺(tái)建立了三維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)模型,分析了流體速度、絕緣材料對(duì)電機(jī)溫升的影響,給出了絕緣材料的選擇方案與液體流速的限制要求,保障了電機(jī)高溫狀況下的安全運(yùn)行。最后,針對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行模態(tài)分析,研究了轉(zhuǎn)軸固有頻率及相應(yīng)模態(tài)振型,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)軸機(jī)械結(jié)構(gòu);針對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸應(yīng)力場(chǎng)分析了單邊磁拉力對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸撓度的影響。仿真結(jié)果表明這種改進(jìn)型轉(zhuǎn)軸機(jī)械結(jié)構(gòu)能有效提升轉(zhuǎn)軸低階模態(tài)頻率、避免因共振導(dǎo)致電機(jī)定轉(zhuǎn)子摩擦以及降低電機(jī)轉(zhuǎn)軸應(yīng)力形變,達(dá)成電機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)。
【圖文】：

些采油系統(tǒng)失去了長久以來的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的游梁式采油系統(tǒng)主要由動(dòng)力設(shè)備、減速器、曲柄-連桿-游梁機(jī)構(gòu)和輔助裝備四部分組成，如圖 1-1 所示。圖1-1 傳統(tǒng)游梁式采油系統(tǒng)近年來，隨著對(duì)采油方法的深入研究，無桿采油設(shè)備得到了迅速發(fā)展，潛油螺桿泵作為無桿采油設(shè)備的出色代表逐漸得到工程界重視[1]。這種容積式潛油螺桿泵不會(huì)出現(xiàn)被液固混合油堵塞導(dǎo)致運(yùn)行卡頓的現(xiàn)象，并且改善了傳統(tǒng)離心泵容積效率隨原油粘度升高而下降的缺點(diǎn)，可用于高難度原油井開采任務(wù)�？刂乒窠泳�盒井口出油管泄漏閥扶正裝置套管人工井底油管錨傳動(dòng)裝置潛油電機(jī)柔性軸螺桿泵圖1-2 潛油螺桿泵裝置示意圖

a) 樣機(jī)轉(zhuǎn)子剖面圖 b) 樣機(jī)轉(zhuǎn)子節(jié)圖1-3 樣機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)近年來，，大量學(xué)者專注于特殊結(jié)構(gòu)潛油電機(jī)的設(shè)計(jì)與研究。文獻(xiàn)[19]提出了一種新型結(jié)構(gòu)的單元電機(jī)，并指出這種單元組合電機(jī)具有組合度高、設(shè)計(jì)靈
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM351

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2706216