Исследование возможностей и разработка средств совершенствования серийных погружных вентильных электродвигателей для нефтедобывающих насосов

• Автор: Хоцянов, Иван Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОГРУЖНЫХ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ НАСОСОВ
1.1. Состав регулируемого электропривода установок электроцентробежных и электровинтовых насосов
1.2. Оценка энергетической эффективности вентильных электроприводов погружных нефтедобывающих насосов
1.3. Конструктивные особенности погружных вентильных электродвигателей, применяющихся в составе электропривода нефтедобывающих насосов
1.4. Оценка возможности повышения ресурса и характеристик погружных вентильных электродвигателей за счет совершенствования конструкции и применения новых материалов
1.5. Характеристики узлов вентильного электропривода нефтедобывающих насосов, влияющие на
энергоэффективность
Выводы по главе
2. КОМПЬЮТЕРНАЯ ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПОГРУЖНОГО ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
2.1. Выбор метода анализа электромагнитных и тепловых процессов в погружных вентильных электродвигателях
2.2. Моделирование электромагнитных процессов в погружных вентильных электродвигателях

2.3. Реализация в программе АЛТПТ? модели для расчета электромагнитных процессов в погружном вентильном электродвигателе
2.4. Проверка адекватности разработанной модели электромагнитных процессов
2.5. Моделирование в программе Аттеплового состояния погружного вентильного электродвигателя
2.6. Экспериментальное определение тепловых параметров исследуемой системы и их сравнение с результатами расчета
Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГРУЖНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
3.1. Исследование радиальной силы одностороннего магнитного притяжения для различных конструкций роторов погружных вентильных электродвигателей
3.2. Исследование влияния конструктивных особенностей на реактивный момент
3.3. Учет теплового расширения элементов конструкции
3.4. Исследование перегревов в обмотке
3.5. Исследование влияния параметров обмотки электромеханического преобразователя на КПД
Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОГРУЖНЫХ ВЕНТИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
4.1. Исследование энергетических характеристик погружного
вентильного электропривода при питании от синусоидального и от шестиимпульсного источника питания

4.2. Исследование зависимости КПД погружного вентильного электродвигателя от величины напряжения питания
4.3. Методика определения оптимального напряжения питания погружного вентильного электродвигателя, исходя из условий эксплуатации
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Акт об использовании результатов диссертационной
работы в ОП «ОКБ БН» ЗАО «Новомет-Пермь»
Приложение Б. Акт о практическом использовании результатов
диссертационной работы в ЗАО «АВАНТО»

Конструкции и технологии изготовления статоров ПВЭД и погружных АД, аналогичны и хорошо отработаны. Статор выполняется из трубы, в которую запрессован магнигопровод, набранный из листов электротехнической стали с термостойким покрытием. Обмотка статора однослойная, протяжная, катушечная, выполняется специальным высоковольтным проводом с двойной изоляцией круглого сечения серии ППИ-У. Технологический коэффициент заполнения паза, как правило, не превышает 0,754-0,76. Фазы обмотки соединены по схеме «звезда» в нижней части статора. Общая точка схемы имеет вывод для подсоединения к системе контроля. Обмотка статора ПЭД является одним из важнейших его элементов. От качества ее выполнения, материалов, конструкции и расчета зависят эксплуатационные качества и долговечность двигателя, поэтому обмотки пропитываются либо лаком, либо компаундом. Жаропрочность применяемых лаков составляет 20000 часов при 215 °С и 40000 часов при 205 °С при коэффициенте теплопроводности -0,234-0,28 Вт/м-К. Компаунды имеют более высокую теплопроводность до 0,4 Вт/м-К и жаропрочность 20000 часов при 240 °С [43]. Недостатком электродвигателей с компаундированным статором является более сложная технология капитального ремонта по сравнению с электродвигателями с пропитанной лаком обмоткой статора.
Ротор с постоянными магнитами в ПВЭД выполняется многосекционным. На валу последовательно расположены опорные узлы и пакеты ротора с постоянными магнитами. В зависимости от диаметра ПВЭД длина секции (расстояние между центрами подшипников) находится в пределах 3004-500 мм. На сегодняшний день при изготовлении роторов ПВЭД используют высококоэрцитивные спеченные магниты на основе редкоземельных материалов Ыс1РеВ и БтСо и магниты из магнитотвердого магнитопласта -композитного материала с наполнителем на основе редкоземельных материалов. Магниты из материала Ыс1РеВ имеет предельную рабочую температуру до 240 °С, из 5/лСо - до 380 °С. Магниты из 5/лСо по стоимости и