井下外磁转子式涡轮发电机设计与试验研究

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1、第43卷第6期石油钻探技术Vo1．43No．62015年11月PETROLEUMDRILLINGTECHNIQUESNOV．，2015●钻采机械doi：10．11911／syztjs．201506021井下外磁转子式涡轮发电机设计与试验研究陈威(1．中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛266580；2．中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营257O17)摘要：为了满足自动垂直钻井系统涡轮发电机寿命及功率需求，采用理论计算方法和仿真分析方法确定井下外磁转子式涡轮发电机电气参数，建立仿真分析模型，进行电磁场、场路耦合以及温度场分析，对发电机电磁特性、损耗以及温度变

2、化进行数值模拟。理论计算和数值模拟结果袁明，发电机输出功率达到设计额定功率800W，在额定转速下的最大功率输出时定子稳态温升23℃。利用现场试验对理论计算与仿真数据以及发电机寿命进行验证，试验结果为额定转速下最大输出功率1000W，稳态定子温升2O．5℃，仿真与试验数据基本吻合，发电机运行320h后仍能正常工作。研究表明。井下外磁转子式涡轮发电机功率输出性能达到设计目标，可以为井下各类仪器设备用电源提供技术保障。关键词：自动垂直钻井系统井下涡轮发电机电磁场温度场中图分类号：TE924文献标志码：A文章编号：1001—0890(2015)06—0114—06DesignandExper

3、imentalResearchontheDownholeTurbineGeneratorwithanOuterMagneticRotorChen、Vei，0(1．CollegeofPipelineandCivilEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)，Qingdao，Shandong，266580，China；2．DrillingTechnologyResearchInstitute，SinopecShengli0fieldServiceCorporation，Dongying，Shandong，257017，China)Abs

4、tract：Adesignandexperimentalresearchondownholeoutermagneticrotorturbinealternatorwasproposedtofulfillthelifeandpowerrequirementsoftheturbinealternatorintheverticaldrillingsystem．Theelectricalparametersofthealternatorweredesignedbytheoreticalandsimulationmethods，asimula—tionmodelwasbuilttocarryo

5、utelectromagneticfield，field—circuitcouplingandthermalfieldsimulation，theelectromagneticcharacteristics，lOSSandtemperatureincrementsdataweregainedbysimulation．Thea—nalysisresultshowedthatthepoweroutputthealternatorreacheddesigntargets(800W)。andthemaximumstablestatetempretureinerementsatmaximump

6、oweroutputwere23℃．Thenafieldexperimentwascarriedouttoverifythetheoretica1calculationandsimulation．Duringtheexperiment，thestablemaxi—mumpoweroutputreached1000W．stablestatetempretureinerementswere2O．5oC，after320hfieldex—periment，thealternatorworkednormally．Theresearchandexperimentshowsthattheperf

7、ormanceofdownholeoutermagneticrotorturbinealternatorreachesdesigntargets，anditmightbeasolutiontopow—errequirementsofverticaldrillingsystemandotherdownholeinstruments．Keywords：automaticverticaldrillingsystem；downholeturbinealternat