游梁式抽油機(jī)用節(jié)能電機(jī)工作性能的有限元計(jì)算及分析.pdf

1、游梁式抽油機(jī)是我國原油開采的主要設(shè)備，但抽油機(jī)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的大馬拉小車的問題比較嚴(yán)重，導(dǎo)致采油系統(tǒng)的效率比較低。根據(jù)抽油機(jī)的載荷特性，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的抽油機(jī)用節(jié)能電機(jī)在控制器的作用下，通過對油田負(fù)載情況的檢測，自動(dòng)切換電機(jī)的功率檔，使電機(jī)的輸出特性與負(fù)載始終處于最佳的匹配狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能的目的。 該文首先介紹了節(jié)能電機(jī)的設(shè)計(jì)方案，分析了基于反時(shí)滯后算法設(shè)計(jì)的節(jié)能控制器的工作原理及節(jié)能電機(jī)斷相保護(hù)電路的組成與實(shí)現(xiàn)。其次對實(shí)驗(yàn)測得的節(jié)能電

2、機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩以及在不同負(fù)荷下的各測試參數(shù)與普通Y系列電機(jī)在相同功率點(diǎn)進(jìn)行對比，節(jié)能電機(jī)起動(dòng)電流低于普通Y系列電機(jī)而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與其持平，并且在低恒定負(fù)荷區(qū)的功率因數(shù)曲線及效率曲線優(yōu)于普通Y系列電機(jī)。再次根據(jù)有限元計(jì)算方法，給出了抽油機(jī)用節(jié)能電機(jī)的求解域，邊界條件和假設(shè)條件。利用電磁場理論和變分法建立電動(dòng)機(jī)的二維電磁場的數(shù)學(xué)模型，給出了正弦時(shí)變場單元分析過程和離散格式以及最終的總體合成方程。把正弦電磁場計(jì)算的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流值以及

3、不同恒定負(fù)載下效率、功率因數(shù)、輸入電流及輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了節(jié)能電動(dòng)機(jī)的電磁場數(shù)值計(jì)算結(jié)果滿足實(shí)際工程精度的要求。最后論文建立了考慮轉(zhuǎn)子斜槽結(jié)構(gòu)的多截面有限元模型，以端電壓為輸入量，可直接計(jì)算出節(jié)能電機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)的比較驗(yàn)證了該方法的可靠性。 經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的抽油機(jī)用節(jié)能電機(jī)體積小、重量輕、耗材少，不僅具有良好的起動(dòng)性能，而且在低負(fù)荷區(qū)節(jié)能明顯，在油田有廣泛的應(yīng)用前景。