本文關(guān)鍵詞：基于磁傳動(dòng)技術(shù)的鉆井泥漿渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 泥漿渦輪發(fā)電機(jī) 磁力驅(qū)動(dòng) 有限元 磁場

【摘要】：本文針對(duì)基于磁傳動(dòng)技術(shù)的鉆井泥漿渦輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行了研究,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),達(dá)到通過磁力驅(qū)動(dòng)將渦輪的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)無接觸地傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與泥漿動(dòng)力液完全隔離的目的：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用ANSYS軟件,建立磁場模型,分析對(duì)比了磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)磁力矩及隔離套內(nèi)渦流的影響。主要工作和研究成果可概括為如下幾個(gè)方面：通過對(duì)現(xiàn)有渦輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行對(duì)比,在現(xiàn)有的泥漿發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)上,利用Kalsi密封,結(jié)合補(bǔ)償彈簧,設(shè)計(jì)出新型的補(bǔ)償式動(dòng)密封渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)電機(jī)與鉆井泥漿隔離的功能,使高速軸承潤滑條件得到改善,極大地提高了動(dòng)密封的可靠性,對(duì)發(fā)電機(jī)電機(jī)的選用要求大大降低。利用MATLAB軟件對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的永磁體結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行計(jì)算,在滿足磁力矩并且永磁體用量最小的條件下,計(jì)算出永磁體的結(jié)構(gòu)幾何尺寸及隔離套尺寸。對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行簡化,建立磁感應(yīng)強(qiáng)度微分方程及隔離套內(nèi)渦流密度微分方程,結(jié)合有限元理論基礎(chǔ),利用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析,得到二維磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度、隔離套內(nèi)渦流強(qiáng)度、磁場受力情況；經(jīng)過三維磁場的分析,得到端部有漏磁現(xiàn)象的結(jié)論。利用ANSYS二維靜態(tài)磁場分析,針對(duì)不同的徑向結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行建模并仿真,分析磁轉(zhuǎn)子平均作用半徑、磁極厚度、隔離套厚度、工作氣隙厚度對(duì)磁力矩密度及隔離套內(nèi)渦流強(qiáng)度的影響；利用三維靜態(tài)磁場分析磁極長度對(duì)永磁體組件受力影響。本論文對(duì)鉆井泥漿渦流發(fā)電機(jī)的進(jìn)一步研究具有重要的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：泥漿渦輪發(fā)電機(jī) 磁力驅(qū)動(dòng) 有限元 磁場
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE92;TM31
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 本文研究的背景及意義9-12
• 1.1.1 井下設(shè)備動(dòng)力源介紹9-10
• 1.1.2 磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)介紹10-11
• 1.1.3 本文研究的意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展概況12-13
• 1.2.1 國外研究概況12
• 1.2.2 國內(nèi)研究概況12-13
• 1.3 本文研究的主要工作任務(wù)13-14
• 1.4 題目來源14-15
• 第二章 鉆井泥漿渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)15-42
• 2.1 鉆井泥漿渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理15-18
• 2.1.1 普通渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理15-16
• 2.1.2 軸向磁力驅(qū)動(dòng)泥漿發(fā)電機(jī)16-17
• 2.1.3 圓筒式磁力驅(qū)動(dòng)泥漿發(fā)電機(jī)17-18
• 2.2 補(bǔ)償式動(dòng)密封渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)18-23
• 2.2.1 圓筒式磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19-20
• 2.2.2 Kalsi密封20-21
• 2.2.3 補(bǔ)償式渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)布局及工作原理21-22
• 2.2.4 補(bǔ)償式動(dòng)密封渦輪發(fā)電機(jī)特點(diǎn)22-23
• 2.3 磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)23-34
• 2.3.1 磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)磁路的配置方式24
• 2.3.2 磁力矩計(jì)算24-27
• 2.3.3 工作氣隙設(shè)計(jì)27
• 2.3.4 磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)材料選擇27-29
• 2.3.5 補(bǔ)償彈簧材料29
• 2.3.6 永磁體設(shè)計(jì)29-32
• 2.3.7 隔離套設(shè)計(jì)32-34
• 2.4 發(fā)電機(jī)主要參數(shù)34-41
• 2.4.1 永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)34
• 2.4.2 額定數(shù)據(jù)34-35
• 2.4.3 永磁材料選擇35
• 2.4.4 定子繞組和定子沖片35-37
• 2.4.5 永磁體尺寸37
• 2.4.6 轉(zhuǎn)子尺寸37-38
• 2.4.7 磁路計(jì)算38-40
• 2.4.8 電壓調(diào)整率40-41
• 2.5 小結(jié)41-42
• 第三章 磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)磁場的有限元分析與軟件建模42-58
• 3.1 有限元分析的理論基礎(chǔ)42-46
• 3.1.1 電磁場理論基礎(chǔ)43-44
• 3.1.2 電磁場微分方程44-45
• 3.1.3 電磁場邊界條件45-46
• 3.1.4 有限元計(jì)算方法46
• 3.2 磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)磁場2D有限元分析46-53
• 3.2.1 2D有限元模型的磁場分析47
• 3.2.2 基本假設(shè)47-48
• 3.2.3 2D建模、設(shè)置物理環(huán)境48-49
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分、施加邊界條件49-50
• 3.2.5 2D有限元模型后處理分析50-53
• 3.3 磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)磁場3D有限元分析53-57
• 3.3.1 3D有限元模型的磁場計(jì)算53-54
• 3.3.2 基本假設(shè)54
• 3.3.3 3D建模、設(shè)置物理環(huán)境54-55
• 3.3.4 網(wǎng)格劃分、施加邊界條件55-56
• 3.3.5 3D有限元模型后處理分析56-57
• 3.4 小結(jié)57-58
• 第四章 磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)選58-66
• 4.1 磁轉(zhuǎn)子平均作用半徑與磁極厚度對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響58-59
• 4.2 磁轉(zhuǎn)子平均作用半徑與隔離套厚度對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響59-60
• 4.3 磁轉(zhuǎn)子平均作用半徑與工作氣隙厚度對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響60-62
• 4.4 磁極厚度與隔離套厚度對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響62-63
• 4.5 磁極長度與磁轉(zhuǎn)子平均作用半徑對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響63
• 4.6 有限元仿真值與理論值對(duì)比63-64
• 4.7 小結(jié)64-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的論文72

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本文編號(hào)：786028