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维修技术
线形电机取油泵的工作原理及主要工艺技术。
内容简介:现有直线电机采油泵用直线电机驱动柱塞泵工作,泵挂深度受到限制,泵效提高不明显。新型直线电机采油泵利用直线电机直接驱动井下泵阀工作,省去了链条、钢丝绳、传送带、齿条丝杠和蜗轮螺杆等传动装置,克服了传统采油机械传动件复杂、效率低、精度差等缺点,具有结构简单、效率高、运行可靠的优点。
  工作原理a)线形电机取油泵在采油过程电源接通,直线电机动子带动柱塞在直线电机定子的作用下作往复运动。当直线电机动子向下运动时,柱塞做下冲程运动,波纹管在负压作用下拉伸,单向进油阀打开,单向出油阀关闭,金属薄膜向下弯曲、容积腔增大将油管中的原油吸入缸体内;当直线电机动子向上运动时,柱塞做上冲程运动,波纹管压缩,单向进油阀关闭,单向出油阀打开,金属薄膜向上弯曲,容积腔减小将油管中的原油举升到井口。 
  b)系统保护突然断电、加载或直线电机动子出现速度波动时,轴向载荷通过拉杆分别传递给预紧弹簧、内锥、外锥、双向动压轴承、储液腔中的氟油和轴向动压波纹管,平衡轴向压力,保护电机正常工作。 
  内锥、外锥同时具有对正功能,使直线电机的定子与动子气隙保持恒定,并避免二者发生偏磨。拉杆为管状结构,与原油相通,拉杆与直线电机外壁加工成连通结构,以提高散热性能。 
  泵挂深度增加,直线电机推力过大,泵体自重和轴向作用力增加,均需将外管底部开通,并在大端盖上增设胀紧结构,平衡轴向振动冲击。c)隔膜泵的工作原理隔膜泵相当于单作用柱塞泵,隔膜泵的工作参数完全取决于柱塞泵的结构和运动参数。隔膜是一种隔离元件,随着柱塞的往复运动,由于隔膜和柱塞间工作液的位移使隔膜也产生上下往复运动。除吸入阀和排出阀外,其他零件在干净的润滑油中工作,不和被输送油液直接接触,所以隔膜泵能在开发条件极其复杂的油井中有效工作。 
  等效阻值与功率损耗定子铁心的每相每极的初级匝数为N1p,当沿铁心长度范围中心区域PS的绕组和边端区域绕组结构相同时,可求出换算到初级的每相电阻值Re=3E21Pe+Pce=18K(p+E)2l2FN21ps2+BRf=18K(p+E)2l2FN21ps(1-s)(s2+B)2R1=18K(p+E)2l2FN21p2s2-s+B(s2+B)2(1)式中,Re为边端效应消耗功率的等效电阻初级换算值,8;Rf为边端作用有效部分功率等效电阻初级换算值,8;R1为边端作用无效部分功率等效电阻初级换算值,8;Pe为进入边端的边端效应消耗功率,kW;Pce为离开边端的边端效应消耗功率,kW;E1为初级感应电动势,V;p为极对数;E=0120.4;lF为初级铁心叠片厚度,m;K=ESlF$/KrQr,Kr为横向边端效应系数;Qr为次级电导率8cm,$为次级导体厚度,m;B=3/E2P2;s为转差率,且s=(vs-v)/vs;波磁场的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上的同步速度vs=2fS,m/s;f为电机工作频率,Hz;v为次级移动速度,m/s;S为极距,m. 
  直线电机的参数确定根据上述分析,由式可以确定如下数据:Qr=1.69@10-88m,Qcr=014225@10-58,lcF=011884m,l=111m,A=010207mm2,气隙为3mm,g=01004mm,G=144,S=0106m,vs=6m/s,F=1000N,N=88182匝,p=6,且电压为380V、660V,变频率050Hz,15%持续率推力1000N;直流电流515A;选用12个绕组串联,星形接法。则该串联圆筒形直线电机的外形尺寸为3000mm@110mm@6mm. 
  结论现有直线电机采油泵用直线电机驱动柱塞泵工作,泵挂深度受到限制,泵效提高不明显。新型直线电机采油泵利用直线电机直接驱动井下泵阀工作,省去了链条、钢丝绳、传送带、齿条丝杠和蜗轮螺杆等传动装置,克服了传统采油机械传动件复杂、效率低、精度差等缺点,具有结构简单、效率高、运行可靠的优点。在结构设计中,根据设备的特点以及井下工作环境的特殊要求,综合考虑了直线电机结构、井下泵的结构、电机保护措施、密封和泄漏等方面的要求,将直线电机与隔膜泵合理配套设计,弥补了现有直线电机采油泵泵挂深度较低、结构设计不完善的不足。
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