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线形电机汲取泵隐含的情况和应对方式
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-09-28

  直线马达抽油泵存在的问题2005201,在大庆油田进行的直线电机抽油泵的现场试验比较成功,运转至今,产液量为9t/d,产油量为2t/d.与同类型普通抽油泵相比,节电4111%,泵效提高6511%,系统效率提高9.3%。变频电动机是变频器驱动的电动机的统称。随着变频调速技术的快速发展,各种高压变频器不断出现, 在电厂厂用电等方面发挥着巨大的节 能作用。电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。
  由此看来,直线电机抽油泵在节能、增效等方面还是比较明显的。尽管直线电机抽油泵在试验中获得了成功,将数控系统移植到直线电机抽油泵中兼有利弊,从调研情况来看,直线电机抽油泵系统与柱塞泵结构(Structure)a)地面控制(control)系统与井况的矛盾抽油泵长期工作于井下,井底系统结构应尽量简单、耐用、可靠,将监测装置置于抽油泵以下,由于井底环境(environment)相对恶劣,一方面监测部件容易受损,信号损失相对较大,控制精度(精确度)降低;另一方面,泵挂深度同时受到制约。从而形成智能(intelligence)控制和耐受性要求的矛盾。
  b)电机的工作方式与同容量旋转电机相比,直线电机的效率和功率因数要低,尤其在低速时比较明显,采用电机动子直接推动柱塞工作,电机输出功率、出力要求相对较大,假设泵挂深度达到1500~2000m,电机功率就要高达30kW,出力要求大于19kN,因此,电机动子的承载方式不甚合理。
  c)电机的结构与泵的结构限制方案(plan)中采用的电机结构与柱塞泵结合使用,泵挂深度受到限制。
  计算分析(Analyse)表明,直线电机的推力与电机的体积、质量(Mass)成正比,泵挂深度过大,直线电机的长度、质量增加,以相同泵径的柱塞泵为例,下泵深度超过1000m,直线电机长度就要达到9~12m,而且冲程、冲次受到限制,实际在试验中泵挂深度均在600~1000m之间,直线电机的长度在6~9m左右。增大电压(voltage)可以提高电机推力,但达到磁饱和时再增加电压,推力增加不明显,随着电流的增加,电机温度(temperature)升高,容易烧损电机。因此,电机的结构应当适当改进,同时根据电机的工作特点合理设计抽油泵的结构。
  e)电机的保护措施尚待完善直线电机特别是直线感应电动机的起动推力受电压的影响较大,需要采取相关措施保证电源(power supply)的稳定(说明:稳固安定;没有变动)或改变电机的有关特性来减少或消除这种影响。
  f)直线电机耐温要求、密封(seal)性能以及散热性能的相互关系泵挂深度达到3000m时,直线电机的耐温等级就要达到H级或更高,电缆和电机绝缘(insulated)效果要求同时提高,密封耐压大于20MPa.目前的技术条件已经能够解决电机本身的散热与密封问题,控制系统能够满足对井下液位、压力等参数(parameter)的实时监控,但上述电机工作方式不利于散热,同时采用直线电机直接驱动柱塞工作,会加剧动子对定子的损伤,降低使用寿命(lifetime)。试验表明,对系统影响最大的是柱塞泵的泵效问题,柱塞泵的泵阀直接关系到系统的工作性能优劣,密封失效、气堵使系统工作效率降低或者根本就不出油。
  g)其他方面的问题潜油电机与抽油泵中存在的问题,在直线电机抽油泵中也同时存在。潜油电机的地面监测与控制问题、线路损失、抽油泵中的泵阀失效以及偏磨问题的解决有助于直线电机抽油泵类似问题的解决。相比之下,潜油电泵和其他抽油泵的研究相对成熟,直线电机抽油泵的研发应当借助目前较为成熟的实用技术。由于其兼具潜油电泵和普通抽油泵的优势,从理论上讲,直线电机抽油泵的泵挂深度完全可以达到6000m,甚至更高。
  直线电机抽油泵的改进结构系统整体结构与工作原理(Maxim)改进后的直线电机抽油泵同样由电源、地面控制部分和井下部分组成,井下部分主要由直线电机、往复式抽油泵、保护器3部分构成。按照装配顺序,其剖视图与外形如,主要包括法兰盘、端盖、外箍、定子、动子、滑动轴承、换向器、压线螺母、引线压线装置、固定限位器、外管接头、拉杆、环形阀、外管、柱塞、缸套、游动阀、接箍、固定阀、筛管、防砂帽等。
  法兰盘通过螺栓与端盖相连,端盖封装在外箍,外箍与端盖通过沉头螺钉连接,定子安装在外箍内,动子两端装有滑动轴承和固定限位器。动力引线和传感器引线铠装贴附在油管上,并穿过法兰盘引线压线装置,动力引线与直线电机绕组端相连,换向器通过压线螺母封装在端盖内。动子的往复运动由变频(frequency conversion)器等地面控制端直接控制,换向器起复位校正功能,兼起复位校正与往复运动控制功能。固定限位器起超程保护和静态限位作用,动子行程的调整可以通过改变固定限位器的位置(position )实现。
  当油井地面接通三相交流电源,控制端发出实行信号时,动子带动拉杆运动,当拉杆向上运动时,柱塞作上冲程运动,固定阀打开,游动阀关闭,柱塞将油管中的原油举升到井口;当拉杆向下运动时,柱塞作下冲程运动,固定阀关闭,游动阀打开,柱塞将原油排至柱塞的上面。
  两者最大的区别是直线电机为圆筒形中空结构,同时附有霍尔感应器绕组;控制系统仅需监测电机运行速度和位置,极限位置由硬限位完成控制系统的初始化,电机的制造(zhì zào)成本(Cost)虽然略微增加,但省去了附加监测元件及设施(shè shī),运行相对可靠;往复泵的结构也有了一定变化;在抽汲原油时,是通过动子带动拉杆将原油反方向积压输送至出油口的;同时,在电机的保护上采取了相应的措施,以降低循环载荷、轴向载荷对动子、电机定子的冲击。
  直线电机的选择与设计直线永磁同步电机在推力、速度、定位精度、效率等方面比直线感应电动机优异。强磁材料的价格会进一步降低,而且励磁磁场(定义:传递实物间磁力作用的场)无需绕组和绝缘,不会发生短路(电流不经用电器、直接连电源两极)或开路现象以及磁场运行干扰;同时无励磁绕组不需要电刷和滑环,磁场占据的空间(Space)可以大幅度减小,有利于减小井下电动机的尺寸,降低电动机的损耗,因此作为井下动力是比较合理的。
  交流式直线感应电动机效率低、损耗大、功率因素低。兼顾井底空间有限以及出力要求,可以将直线电机设计为动磁式或动铁式结构,同步式直线电机控制精度相对较高,复合(recombination)励磁直线电机有利于提高电机推力,但制造相对复杂。直线电机的动子可以采用圆柱铁芯或空芯钢管,如。采用何种类型的电机主要受泵挂深度、抽油泵的结构等因素限制。改进的直线电机抽油泵泵挂设计深度为2500m,采用如的结构,同时在电机定子上附加了霍尔传感器绕组。
  算例直线电机采油泵在机组工作环境温度不高于120℃,泵挂深度在1500~2500m,油井套管直径不小于  结论现有直线电机抽油泵一般用于对电机出力或功率要求较小的场合,直线电机用于井下采油是可行的,方案比将电机置于地面抽汲原油更加经济。然而,就目前国内外的研究情况分析,部分企业利用直线电机对现有抽油泵进行改造,由于泵挂深度受到限制,效果不太理想,主要应从以下几个方面进一步研究完善:1)直线电机采油泵在结构设计中应当主要考虑电机结构的可靠性、密封、散热以及电机保护和防砂等问题,通过适当结构改进,可以达到预定的效果。
  2)直线电机用于井下采油,关键的问题在于油井内径空间尺寸狭小,且内壁倾斜,能否正常工作,取决于整体方案的设计。
  3)直线电机直接驱动井下泵阀采油要求电机功率相对较大,或电机动子出力较大,否则难以将原油举升至地面。用直线电机直接驱动井下泵阀采油的方案不是很合理,对此有关方面已经作了尝试,采用复合运动驱动方案并不能够从根源上解决问题。
  4)深井、超深井经常使用高密度(单位:g/cm3或kg/m3)钻井液会对油层产生高压差。由于高温的复杂作用使深井钻井液的井下高温性能及热稳定性(The stability of)变得十分复杂,因此,必须考虑井下温度的影响。
  5)直线电机长时间工作于高温高压环境,动力难以传送,散热条件差,密封失效、腐蚀(释义:指腐烂、消失、侵蚀等)等问题需要做专门结构和专用的耐温处理。
  
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