目前石油的開采中稠油井的比例不斷增加,稠油井一般選擇轉(zhuǎn)速較低的螺桿泵。傳統(tǒng)的潛油電機(jī)由于直徑限制,定子槽數(shù)不宜過多,因此很難通過電磁設(shè)計(jì)增加極數(shù)降低轉(zhuǎn)速,需要配備減速器一起使用,造成采油系統(tǒng)存在可靠性低、系統(tǒng)效率低等問題。采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組的三相永磁同步潛油電機(jī)可以通過合理的電磁設(shè)計(jì)方案達(dá)到多極少槽的目的,在稠油井的開采中得到越來越多的關(guān)注。但是,分?jǐn)?shù)槽大長(zhǎng)徑比低速潛油永磁同步電機(jī)通常采用滑動(dòng)軸承,存在氣隙不均勻的固有缺陷,某些極槽配合組合會(huì)帶來較大的單邊磁拉力,造成低速潛油永磁同步電機(jī)的振動(dòng)加劇和軸承偏磨等問題。本文針對(duì)采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組的低速潛油永磁同步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行了研究,主要工作如下:首先,比較了不同極槽配合方案對(duì)繞組系數(shù)和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響,選擇最佳的極槽配合方案,根據(jù)該極槽配合方案設(shè)計(jì)了一臺(tái)低速潛油永磁同步電機(jī),并通過有限元仿真驗(yàn)證了該電磁設(shè)計(jì)方案的合理性。其次,通過理論分析推導(dǎo)出單邊磁拉力的解析表達(dá)式,分析得出除了轉(zhuǎn)子偏心原因產(chǎn)生單邊磁拉力之外,由極槽配合導(dǎo)致的定子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不對(duì)稱也會(huì)產(chǎn)生單邊磁拉力,本文分別推導(dǎo)了這兩種單邊磁拉力及二者合力的解析表達(dá)... 

【文章來源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：57 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

感應(yīng)電機(jī)潛油螺桿泵采油系統(tǒng)

第1章緒論3速器保護(hù)器，增加了機(jī)械損耗降低了系統(tǒng)的整體效率，另外減速器保護(hù)器還提高了系統(tǒng)的密封成本并且降低了系統(tǒng)的可靠性。而由于永磁電機(jī)可以通過電磁設(shè)計(jì)降低轉(zhuǎn)速?gòu)亩∪p速器，所以最新的研發(fā)方向是永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺桿泵，使用永磁電機(jī)直驅(qū)螺桿泵成套系統(tǒng)安裝示意圖如圖1.3。圖1.3低速潛油永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺桿泵采油系統(tǒng)Fig.1.3Oilextractionsystemofpermanentmagnetmotorforsubscribescrewpump總的來說，選擇低速潛油永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺桿泵有如下優(yōu)勢(shì)：1）三相永磁同步電機(jī)在質(zhì)量方面較同功率的三相異步電機(jī)輕，在運(yùn)行可靠性和效率方面也好于后者。2）我國(guó)是世界上稀土資源最多的國(guó)家[12]。3）低速潛油永磁同步電機(jī)直驅(qū)螺桿泵可以提高油田舉升系統(tǒng)的可靠性。4）省去了減速器及減速器保護(hù)器，減小了其機(jī)械損耗，綜合下來永磁直驅(qū)螺桿泵系統(tǒng)要比普通螺桿泵系統(tǒng)要節(jié)電17%左右[2,13]。5）省去減速器還可以降低成本，提高系統(tǒng)可靠性。6）永磁電機(jī)功率因數(shù)較感應(yīng)電機(jī)要高，采用永磁電機(jī)相較于感應(yīng)電機(jī)降低了對(duì)電力系統(tǒng)的諧波污染[14]。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1潛油電機(jī)國(guó)外研究現(xiàn)狀俄羅斯和美國(guó)對(duì)潛油異步電機(jī)及同步電機(jī)的研究起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟。潛油電機(jī)由A.S.艾路托諾夫首先開發(fā)成功，1926年美國(guó)工程師首次開發(fā)出通過潛油電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵的成套系統(tǒng)，并成功將其應(yīng)用在實(shí)際油田生產(chǎn)中[15]。之后，前蘇聯(lián)先后研制成功了電動(dòng)潛油單螺桿泵，雙螺桿和三螺桿螺桿泵采油系統(tǒng)。螺桿泵的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大，其結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4a單螺桿泵b雙螺桿泵c三螺桿泵圖1.4螺桿泵示意圖Fig.1.4Screwpump目前，隨著稠油井占比不多增多，井下潛油電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)在全球各大油田使用的占比越來越多。潛油螺桿泵技術(shù)已成為與抽油機(jī)技術(shù)、潛油電泵技術(shù)、氣舉技術(shù)是目前油田中最常用到的幾種采油技術(shù)，相比于其他另外三種技術(shù)，潛油螺桿泵技術(shù)在處理黏度與質(zhì)量均遠(yuǎn)高于普通原油的稠油方面更具優(yōu)勢(shì)[16]。井下潛油電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)由于掛泵深度加大，導(dǎo)致供電距離長(zhǎng)，針對(duì)這一問題，美國(guó)ODI公司設(shè)計(jì)的潛油電機(jī)通過電壓等級(jí)來降低供電線路損耗，但由于轉(zhuǎn)速較高需要減速器降速后驅(qū)動(dòng)螺桿泵[17]。隨著變頻調(diào)速技術(shù)及相關(guān)傳感器件的發(fā)展，可以通過時(shí)時(shí)檢測(cè)井下供液量的多少控制電機(jī)的電流，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速及螺桿泵排量，從而使系統(tǒng)性能最優(yōu)化[18]。美國(guó)Reda公司與貝克休斯公司分別研發(fā)了行星齒輪減速器達(dá)和雙行星齒輪減速器[19]。隨著20世紀(jì)80年代磁王釹鐵硼的面世，研究人員將低速潛油電機(jī)的研發(fā)焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到永磁電機(jī)上。俄羅斯是最先研發(fā)和制造三相永磁同步潛油電動(dòng)機(jī)的國(guó)家之一，所生產(chǎn)的產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用[20]。RITEK-ITC公司在2001年首先制造出全球第一臺(tái)低速潛油永磁同步電機(jī)，在轉(zhuǎn)速一樣時(shí)，該電機(jī)的功率密度能達(dá)到傳統(tǒng)潛油電機(jī)的兩倍。同年，該公司還開發(fā)了可直驅(qū)螺桿泵，轉(zhuǎn)速低于500rpm的低速永磁同步潛油電機(jī)。2006年，俄羅斯Borets公司開發(fā)出10極低速潛油永磁同步電機(jī)，可用于對(duì)潛油螺桿泵的直驅(qū)。Novomet公司開發(fā)出低速低速潛油永磁同步電機(jī)，電機(jī)極數(shù)為14極[21]。雖然各公司都對(duì)低速潛油永磁同步電機(jī)進(jìn)行了研究，但是根據(jù)目前各公司官網(wǎng)上的樣本顯示，推出成系列化的低速潛油永磁同步電機(jī)的企業(yè)相對(duì)較少，且大多數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3500263