柔性轴潜油电机的转子动力学研究
发布时间：2021-12-16 12:18
随着经济发展,石油的使用量在逐渐增大,电潜泵成为当今最重要的采油设备。潜油电机是整个机组的核心部分。潜油电机性能决定了整个电潜泵的质量和寿命。潜油电机工作在几百米甚至上千米的油井中,轴承的磨损以及定转子摩擦是造成电机失效的重要因素,这两种因素主要是由电机振动所引起,因此,研究柔性轴潜油电机的转子动力学可了解潜油电机振动失效机理,为潜油电机的设计提供理论支撑。本文研究内容如下:首先,对潜油电机的背景及意义做了介绍,了解潜油电机的结构特点;叙述了潜油电机设计、电磁力寄生影响等研究现状;介绍潜油电机的转子动力学研究方法及应用。根据要求对柔性轴潜油电机进行电磁设计,确定潜油电机的基本结构尺寸,运用Ansoft建立潜油电机二维模型,对设计后的电机进行空载及负载仿真,通过仿真结果验证潜油电机各参数设计的合理性。其次,建立柔性轴潜油电机转子动力学模型,通过解析计算和有限元仿真,计算出潜油电机转子与润滑油的粘滞摩擦损耗,从而得到粘滞摩擦系数及摩擦力。有限元仿真结果能够准确、便捷的计算出摩擦损耗,并通过仿真得到电机的转速以及温度对粘滞摩擦损耗的影响;对电机的电磁力进行分析,运用Ansoft建立潜油电机三...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
潜油电机结构图
6]。gPLgPHH wf0d -（中，dH 为从井口到动液面的垂向深度，m；P0为井口油压，Pa；PW为油井fL 为油管摩阻，m，Lf=（700/305）×4.5=10.3m；g 为重力加速度，m/s2；体密度，kg/m， 0 1 wFw wF= 0.909×1+（1-0.909）×0.8=0含水率，90.9%；w 为水的密度；0 为原油密度。得泵轴输入功率：N QH /8800 中，N 为泵轴输入功率，kW；η为泵效；Q 为排量，额定 1000m3/d。据公式（2.1）和公式（2.2）可计算出泵的扬程为 660m，最大排量时泵 N=113kW，所选用的多级离心泵特性曲线如图 2.1 所示（天津百成油田有限公司）。
a 定子 30 槽 b 转子 28 槽图 2.2 定、转子图Fig. 2.2 The stator and rotor figure绕组的设计于本文研究的两极柔性轴潜油电机，其绕组下线方式大致分为三种：单层链心式、双层叠绕组。层链式绕组下线，是将大小相同的线圈嵌入槽内，嵌线比较困难；双层叠绕方式麻烦，并且材料更多为绝缘材料；单层同心式绕组嵌线方式，由于线圈侧嵌入，使槽两端的绕组方便整形，因此更容易嵌线。上所述：根据潜油电机的结构特点，细长型的定子结构，空间较小，其铁心0mm，内径 110mm。因此柔性轴潜油电机选择嵌线工艺简便的单层同心式嵌如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于齿部磁场分析的大型潜水电机气隙偏心故障研究[J]. 鲍晓华,吕强,王汉丰. 电工技术学报. 2016(08)
[2]人工举升技术现状与发展趋势[J]. 刘合,郝忠献,王连刚,曹刚. 石油学报. 2015(11)
[3]潜油螺杆泵永磁电机的热性能分析[J]. 黄苏融,黄晓进,张琪. 电机与控制应用. 2015(10)
[4]感应电机气隙偏心故障研究综述及展望[J]. 鲍晓华,吕强. 中国电机工程学报. 2013(06)
[5]高速永磁电机机组轴系振动研究[J]. 王天煜,王凤翔,方程. 振动与冲击. 2011(09)
[6]基于逆变器直流侧电流的异步电机转子断条和偏心混合故障诊断[J]. 胡文彪,夏立,向东阳,吴正国. 电机与控制应用. 2010(09)
[7]中国石油资源与经济的可持续发展研究[J]. 铁晓华. 商场现代化. 2010(22)
[8]潜油电机设计方法改进研究[J]. 孟大伟,徐永明,温嘉斌,刘宇蕾,刘成. 石油学报. 2007(03)
[9]基于优化设计的潜油电泵转子极限轴向力计算[J]. 张强,刘巨保,罗敏. 大庆石油学院学报. 2007(01)
[10]井下油水分离采油技术应用及展望[J]. 刘新平,王振波,金有海. 石油机械. 2007(02)
硕士论文
[1]极高温潜油感应电机电磁设计及温升研究[D]. 刘铁法.沈阳工业大学 2017
[2]基于流固耦合方法的充油潜水电机性能分析[D]. 李龙彪.沈阳工业大学 2013
[3]高速电机转子系统动力学特性分析[D]. 徐爱杰.哈尔滨工业大学 2012
[4]潜油电机转子三维稳态温度场的分析与计算[D]. 刘瑜.哈尔滨理工大学 2009
[5]利用有限元进行转子系统的动力学分析[D]. 孙红岩.西安建筑科技大学 2008
[6]潜油螺杆泵专用稀土永磁同步电动机研究[D]. 梁丙雪.沈阳工业大学 2008
[7]潜油电机端部磁场的分析与参数计算[D]. 张瑞良.哈尔滨理工大学 2006
本文编号：3538123
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
潜油电机结构图
6]。gPLgPHH wf0d -（中，dH 为从井口到动液面的垂向深度，m；P0为井口油压，Pa；PW为油井fL 为油管摩阻，m，Lf=（700/305）×4.5=10.3m；g 为重力加速度，m/s2；体密度，kg/m， 0 1 wFw wF= 0.909×1+（1-0.909）×0.8=0含水率，90.9%；w 为水的密度；0 为原油密度。得泵轴输入功率：N QH /8800 中，N 为泵轴输入功率，kW；η为泵效；Q 为排量，额定 1000m3/d。据公式（2.1）和公式（2.2）可计算出泵的扬程为 660m，最大排量时泵 N=113kW，所选用的多级离心泵特性曲线如图 2.1 所示（天津百成油田有限公司）。
a 定子 30 槽 b 转子 28 槽图 2.2 定、转子图Fig. 2.2 The stator and rotor figure绕组的设计于本文研究的两极柔性轴潜油电机，其绕组下线方式大致分为三种：单层链心式、双层叠绕组。层链式绕组下线，是将大小相同的线圈嵌入槽内，嵌线比较困难；双层叠绕方式麻烦，并且材料更多为绝缘材料；单层同心式绕组嵌线方式，由于线圈侧嵌入，使槽两端的绕组方便整形，因此更容易嵌线。上所述：根据潜油电机的结构特点，细长型的定子结构，空间较小，其铁心0mm，内径 110mm。因此柔性轴潜油电机选择嵌线工艺简便的单层同心式嵌如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于齿部磁场分析的大型潜水电机气隙偏心故障研究[J]. 鲍晓华,吕强,王汉丰. 电工技术学报. 2016(08)
[2]人工举升技术现状与发展趋势[J]. 刘合,郝忠献,王连刚,曹刚. 石油学报. 2015(11)
[3]潜油螺杆泵永磁电机的热性能分析[J]. 黄苏融,黄晓进,张琪. 电机与控制应用. 2015(10)
[4]感应电机气隙偏心故障研究综述及展望[J]. 鲍晓华,吕强. 中国电机工程学报. 2013(06)
[5]高速永磁电机机组轴系振动研究[J]. 王天煜,王凤翔,方程. 振动与冲击. 2011(09)
[6]基于逆变器直流侧电流的异步电机转子断条和偏心混合故障诊断[J]. 胡文彪,夏立,向东阳,吴正国. 电机与控制应用. 2010(09)
[7]中国石油资源与经济的可持续发展研究[J]. 铁晓华. 商场现代化. 2010(22)
[8]潜油电机设计方法改进研究[J]. 孟大伟,徐永明,温嘉斌,刘宇蕾,刘成. 石油学报. 2007(03)
[9]基于优化设计的潜油电泵转子极限轴向力计算[J]. 张强,刘巨保,罗敏. 大庆石油学院学报. 2007(01)
[10]井下油水分离采油技术应用及展望[J]. 刘新平,王振波,金有海. 石油机械. 2007(02)
硕士论文
[1]极高温潜油感应电机电磁设计及温升研究[D]. 刘铁法.沈阳工业大学 2017
[2]基于流固耦合方法的充油潜水电机性能分析[D]. 李龙彪.沈阳工业大学 2013
[3]高速电机转子系统动力学特性分析[D]. 徐爱杰.哈尔滨工业大学 2012
[4]潜油电机转子三维稳态温度场的分析与计算[D]. 刘瑜.哈尔滨理工大学 2009
[5]利用有限元进行转子系统的动力学分析[D]. 孙红岩.西安建筑科技大学 2008
[6]潜油螺杆泵专用稀土永磁同步电动机研究[D]. 梁丙雪.沈阳工业大学 2008
[7]潜油电机端部磁场的分析与参数计算[D]. 张瑞良.哈尔滨理工大学 2006
本文编号：3538123
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