游梁式抽油機用節(jié)能電機工作性能的有限元計算及分析.pdf

1、游梁式抽油機是我國原油開采的主要設(shè)備，但抽油機用驅(qū)動電機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)抽油機的載荷特性，采用優(yōu)化設(shè)計的抽油機用節(jié)能電機在控制器的作用下，通過對油田負(fù)載情況的檢測，自動切換電機的功率檔，使電機的輸出特性與負(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)能電機的設(shè)計方案，分析了基于反時滯后算法設(shè)計的節(jié)能控制器的工作原理及節(jié)能電機斷相保護電路的組成與實現(xiàn)。其次對實驗測得的節(jié)能電

2、機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩以及在不同負(fù)荷下的各測試參數(shù)與普通Y系列電機在相同功率點進行對比，節(jié)能電機起動電流低于普通Y系列電機而起動轉(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。再次根據(jù)有限元計算方法，給出了抽油機用節(jié)能電機的求解域，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機的二維電磁場的數(shù)學(xué)模型，給出了正弦時變場單元分析過程和離散格式以及最終的總體合成方程。把正弦電磁場計算的起動轉(zhuǎn)矩、起動電流值以及

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)矩的計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行了對比，驗證了節(jié)能電動機的電磁場數(shù)值計算結(jié)果滿足實際工程精度的要求。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，可直接計算出節(jié)能電機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩，計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)的比較驗證了該方法的可靠性。 經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的抽油機用節(jié)能電機體積小、重量輕、耗材少，不僅具有良好的起動性能，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。