基于有限元熱分析的潛油螺桿泵伺服系統(tǒng)井下驅(qū)動器研究.pdf

1、開發(fā)節(jié)能高效的采油設(shè)備一直都是石油工業(yè)中一個重要研究課題。潛油螺桿泵采油技術(shù)因其適用于多種井況、效率高和能耗低等優(yōu)點從其它人工舉升技術(shù)中脫穎而出，具有廣闊發(fā)展前景。以一種節(jié)能高效、控制精度和智能化水平高的直驅(qū)式潛油螺桿泵伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵部件—井下驅(qū)動器為研究對象，針對其高溫高壓的惡劣工作環(huán)境，本文主要對井下驅(qū)動器進行設(shè)計和研究，使其具有較好散熱性能，這對提高整個系統(tǒng)的壽命和可靠性具有重要的意義。
　　針對系統(tǒng)整體要求和井下惡劣工況，

2、對井下驅(qū)動器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)合非磁性材料磁導(dǎo)率低的特性，設(shè)計了一種專用磁電式編碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)永磁同步潛油電機角位移檢測。通過設(shè)計高壓穿線密封組件，實現(xiàn)了井下驅(qū)動器與電機之間電纜的密封導(dǎo)通。通過對比分析井下驅(qū)動器的不同散熱方案，確定了散熱片的結(jié)構(gòu)。同時分析了可能影響井下驅(qū)動器散熱性能的散熱片結(jié)構(gòu)參數(shù)，以散熱片最大換熱面積為優(yōu)化目標(biāo)對其進行了優(yōu)化。
　　通過簡化井下驅(qū)動器各處連接和內(nèi)部硬件電路，得出了井下驅(qū)動器簡化模型。以實際熱阻為依

3、據(jù)，結(jié)合ANSYS熱分析提出了一種建立IPM物理模型的方法，從而完善了井下驅(qū)動器的簡化模型。對有限空間自然對流控制方程式進行了推導(dǎo)，并建立了井下驅(qū)動器簡化模型的三維溫度場分析數(shù)學(xué)模型。利用ANSYS/FLOTRAN模塊對簡化模型的溫度場等進行了求解，并分析散熱片不同換熱面積、結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱源位置等對井下驅(qū)動器散熱性能的影響，從而確定了散熱性能較優(yōu)的井下驅(qū)動器結(jié)構(gòu)。
　　利用一種伺服控制柜搭建了實驗平臺，測量 IPM四個角附近的溫度值