井下涡轮发电机系统特性分析与实验

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1、第4O卷第6期石油钻探技术Vo1．40No．62O12年11月PETR()IEUMDRIILINGTECHNIQUESNOV．。2Ol2●钻采机械doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2012．06．022井下涡轮发电机系统特性分析与实验黄晓凡，林恩怀，干昌明(1．北京市普利门电子科技有限公司，北京100041；2．中国航天科技集团九院13所，北京1O0854)摘要：为了详细了解无线随钻测量仪器中磁耦合器传递扭矩式井下涡轮发电机系统的工作特性，首先分析了其结构及工作原理，基于MATLAB的Simulink仿真环境

2、，给出了井下涡轮发电机系统各组成部分的数学方程，建立了井下涡轮发电机系统的仿真模型。仿真了井下涡轮发电机系统空载和负载2种工作状态下的发电机转速、磁耦合器输出扭矩等各输出量的典型动态响应波形，分析了引起磁耦合器滑脱(失步)的2种情况(钻井液排量超过上限值或者发电机电磁扭矩与阻尼扭矩之和超过给定值)及其预防措施。空载时发电机整流输出电压随钻井液排量变化的实验数据与仿真结果基本吻合，验证了井下涡轮发电机系统仿真模型的正确性。井下涡轮发电机仿真模型为进一步分析磁耦合器传递扭矩式井下涡轮发电机系统的性能提供了很好的平台。关键词：随钻测量涡轮

3、发电机仿真模型动态响应磁耦合器滑脱中图分类号：TE927．6文献标识码：A文章编号：1001—0890(2012)06—0104—006PerformanceAnalysisofDownholeTurbineAlternatorSystemandItsExperimentalVerificationHuangXiaofan，LinEnhuai，GanChangming2(1．BeijingPulimenElectronicScience&TechnologyCo．Ltd．，Beijing，100041，China；2．The13th

4、InstituteofChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation9thAcademy，Beijing，100854，China)Abstract：Togetaclearunderstandingoftheoperatingperformanceofdownholeturbinealternatorsystemthroughmagneticcouplingusedinthemeasurementwhiledrilling(MWD)instrument，itsstructureandope

5、ratingprinciplewereanalyzedfirstly，andthenthemathematicequationofturbinegeneratorwasproposed，asimulationmodeloftheentiresystemwasbuiltbasedonthesimulationenvironmentofSimu—linkinMATLAB．Thesimulationresultsgavethetypicaldynamicresponsewaveformsoftheoutputpa—rameterssuch

6、asRPMofalternator，outputtorqueofmagneticcouplingandSOonintwooperatingmodes(no—loadonalternatorandloadonalternator)ofthesystem，andtwocasesofasynchronousslipinmagneticcoupling(mudflowrateexceedstheupperlimitorthesumofelectromagnetictorqueanddampingtorqueexceedstheratedva

7、lue)andtheirpreventionmeasureswereanalyzed．Theexperimentdatachangeofrecti—fledoutputIX；voltageandmudflowrateinno—loadonalternatorcoincidedbasically，whichprovedthecor—rectnessofthesimulationmode1．Thesimulationmodelprovidesagoodbasisforfurtheranalyzingthedownholeturbineg

8、eneratorsystemthatthroughmagneticcouplingthetorquetransmitted．Keywords：measurementwhiledrilling；turbineelectricgenera