【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、運行安全性低、容易卡頓等缺點,嚴(yán)重時將導(dǎo)致電機(jī)損毀甚至整個潛油系統(tǒng)報廢。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。本文以提高潛油永磁電機(jī)效率、降低輸出轉(zhuǎn)矩波動、滿足高溫絕緣要求、提升電機(jī)運行可靠性為目標(biāo),對電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)展開了優(yōu)化研究,設(shè)計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)計及電機(jī)參數(shù)變化對電機(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。仿真結(jié)果表明,電機(jī)空載反電勢、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)運行工況下電機(jī)溫度場變化特性的研究�；陔姶艌隼碚�,計算了電機(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建立了三維穩(wěn)態(tài)溫度場模型,分析了流體速度、絕緣材料對電機(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行。最后,針對電機(jī)轉(zhuǎn)軸動力學(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)計了一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)軸機(jī)械結(jié)構(gòu);針對電機(jī)轉(zhuǎn)軸應(yīng)力場分析了單邊磁拉力對電機(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)各項指標(biāo)。
【圖文】：

些采油系統(tǒng)失去了長久以來的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的游梁式采油系統(tǒng)主要由動力設(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出現(xiàn)被液固混合油堵塞導(dǎo)致運行卡頓的現(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，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)計靈
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM351

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2706216