永磁直线电机驱动抽油机设计与计算

论文摘要

目前,油田所采用的游梁式抽油机具有结构简单、运行可靠的优点,但它也存在着高能耗、低效率的问题。所以,半个世纪以来,特别是近年来,随着科学技术的发展,油田科技工作者不断地探索研究新的采油设备。针对游梁式抽油机实际使用中存在的问题,本文提出了永磁直线电机驱动抽油机的设计方案。永磁直线电机驱动抽油机采用永磁直线电机驱动,电机动体的直线往复运动只需通过一个定滑轮和柔性传动件就可以转换为驴头悬点的上下往复运动,动体易于获得较低且范围较宽的运动速度,因此取消了原抽油机的四连杆机构和减速箱,使抽油机的整体结构大大简化,大大提高了抽油机的地面效率、机械传动装置的可靠性及运行效率。本文介绍了永磁直线电机的基本结构和工作原理,并详细分析了其磁场特性;分析了电机的控制策略;并根据分析结果决定采用直接推力控制策略来控制本文设计的永磁直线电机;详细分析了直接推力控制方案的基本结构和控制原理;设计了永磁直线电机驱动抽油机的基本结构,分析了其悬点载荷和平衡原理;分析了S.G.吉布思提出的有杆抽油系统的预测模型,并通过计算机编制程序对抽油杆运行状态进行分析计算;据此设计了永磁直线电动机的具体参数,完成了抽油机系统各部分具体结构的设计。用永磁直线电机驱动抽油机解决了游梁式抽油机高能耗、低效率等缺点,具有很大的发展潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 永磁直线电动机的结构及原理
• 1.1 直线电机的发展概况
• 1.2 永磁直线同步电动机的基本结构
• 1.3 永磁直线同步电动机的基本工作原理
• 1.4 永磁直线同步电机的磁场解析
• 1.4.1 初始假设
• 1.4.2 永磁体产生的气隙磁场分量
• 1.4.3 短定子绕组产生的气隙磁场分量
• 1.4.4 数值分析
• 第二章 速度及方向调节装置的研究
• 2.1 控制策略简介
• 2.2 永磁直线电机电磁推力的基本方程式
• 2.2.1 旋转参考坐标系下的直线电机方程
• 2.2.2 混合参考坐标系下的推力数学模型
• 2.3 永磁直线同步电机直接推力控制的基本组成和原理
• 2.3.1 直接推力控制系统的基本结构
• 2.3.2 直接推力控制基本原理
• 2.4 逆变器的数学模型和电压空间矢量
• 第三章 永磁直线电机抽油机的结构及原理
• 3.1 抽油机发展概况极其存在的问题
• 3.1.1 抽油机的发展概况
• 3.1.2 现有抽油机存在的主要问题
• 3.2 永磁直线电机抽油机的结构及原理
• 3.3 永磁直线电机抽油机的性能特点
• 3.4 悬点的运动分析
• 3.5 抽油机平衡理论
• 第四章 永磁直线电机驱动抽油机设计实例
• 4.1 有杆抽油系统的行为预测
• 4.2 永磁直线电机驱动抽油机设计实例
• 4.2.1 永磁直线电机的设计
• 4.2.2 天轮的设计与计算
• 4.2.3 主架结构及参数设计
• 4.2.4 底座部分的设计
• 4.2.5 配重箱的设计
• 4.2.6 安全系统的设计
• 4.3 永磁直线电机抽油机系统的设计过程中需要注意的问题
• 结论
• 发表文章目录
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要