電機是潛油螺桿泵采油系統(tǒng)中的最重要的動力源,也是采油系統(tǒng)性能的關鍵。通常傳統(tǒng)潛油螺桿泵由螺桿泵、柔性軸、保護器、潛油電機、控制器、齒輪減速器和井下傳感器順次連接組成,導致了整個機組傳動鏈較長,機構復雜使故障點增加、制造和檢修的操作復雜,成本增加。同時由于潛油電機多節(jié)電動機串聯(lián)連接,導致整體電機和泵長度過長,體積過大,在定向井,水平井中沒有良好通過率和適應性。所以設計一款螺桿泵和電機屬于內外結構的小體積的高效率、低速永磁電機(一體化潛油螺桿泵)有重要研究意義。本文所設計一體化潛油螺桿泵裝置的工作原理為:首先螺桿轉子、定子整體嵌入電機的轉子內部,電機的轉子套在螺桿泵定子外并與之固定,在當定子通電后,磁引力拉動轉子旋轉,同時螺桿泵定子襯套隨電機轉子旋轉,螺桿泵轉子相對轉動,在螺桿泵襯套中伴隨著密封腔的形成、推進、消失到再次形成,完成石油舉升到地面。本文利用電機經(jīng)驗設計法設計出一體化潛油螺桿泵永磁同步電機的定子鐵芯、轉子鐵芯以及線圈的設計的電磁本體設計以及電機軸、機殼、端蓋設計以及軸承選型等結構設計;應用Ansoft電磁分析軟件對中空轉子永磁同步電機進行瞬態(tài)仿真模擬,通過仿真模型,得到其磁力線分布,磁密云圖,磁密度矢量分布圖,同時通過改變電流,氣隙,永磁體寬度的大小來觀察電機特性,并進行結構優(yōu)化;隨后利用Ansys對一體化潛油螺桿泵永磁電機的三維模型進行溫度場有限元分析,得到繞組,機殼,定轉子,永磁體,潤滑油以及整體的溫度場分布。計算過程中將充分考慮一體化潛油螺桿泵內部潤滑油與永磁電機中空部分井液的充分熱量交換進行溫度場計算分析。同時充分考慮不同井溫、不同負載的對一體化潛油螺桿泵永磁電機的各部分溫度影響規(guī)律。
【學位單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE933.3
【部分圖文】：

意義采年限的增長和采油技術的不斷提現(xiàn)有的抽油機和潛油電泵帶來了較維修費用較高、效率低下同時對于低高粘度、高含砂及高氣油比井，且具優(yōu)點[3]。螺桿泵通過驅動方式可分為油螺桿泵不僅沒有地驅螺桿泵易造節(jié)能、揚程大，排量大適應稠油井、桿泵的井下機組結構由螺桿泵、柔井下傳感器依次連接組成[7]，這種過，并且這種傳動鏈過長的結構導致機直接驅動的井下機組[8]。同時由潛長，體積過大，在定向井，水平井中組示意圖如下圖 1.1 所示。

潛油螺桿泵永磁同步電動機結構設計計一體化潛油螺桿泵永磁同步潛油電動機的結構最大特點就是螺桿泵襯套固定，隨著電機轉子運動，螺桿泵襯套所在定子隨之子的相對運動完成油液舉升。為防止電機掃膛發(fā)生，所以單節(jié)電樣可以減輕軸向的轉子重量同時保證其中間的間隙；電機端蓋和軸承，兩節(jié)轉子連接處添加扶正軸承，這樣不僅讓電機震動和定轉子的偏心運動引起故障。油螺桿泵永磁同步電機在井下為豎立放置，電機內腔裝滿了高度到潤滑止推軸承的作用。當電機旋轉時，會使得內部的潤滑油著電機軸的空心區(qū)域通過軸預留的空隙流到扶正軸承上，扶正軸的間隙流到繞組的端部，進而流回電機軸的空心區(qū)域，實現(xiàn)閉環(huán)考慮到井液與電機的熱交換還考慮到潤滑油在一定程度上也會油把電機轉子的熱量以及軸承的熱量通過潤滑油的流動帶到電殼進行散熱。一體化潛油螺桿泵永磁同步電機結構示意圖如圖

一體化潛油螺桿泵永磁同步電機結構示意圖如圖 2.2 所示。圖 2.2 一體化潛油螺桿泵永磁同步電機結構示意圖2.3.1 一體化潛油螺桿泵永磁同步電機總體結構方案如圖 2.3 所示，一體化潛油螺桿泵永磁同步電機結構主要由上接頭、轉子、電機外殼、定子隔磁段、定子、止推軸承、扶正軸承等主要部分組成。本設計的主要特點是電機軸做成空心分段構成轉子節(jié)，永磁體裝配方式選擇表貼式，與對應的定子段構成單節(jié)電機，每節(jié)電機連接處有扶正軸承連接。

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本文編號：2817401