潛油電泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

　潛油電泵系統(tǒng)由七大部分組成：潛油電機(jī)、保護(hù)器、油氣分離器、潛油電泵、動(dòng)力電纜、控制柜和接線盒。與其配套使用的還有小扁電纜護(hù)罩、電纜卡子、單流閥、泄油閥等。下面為每個(gè)部分的作用簡(jiǎn)介：

　a. 潛油電機(jī)組中使用的電機(jī)為三相鼠籠式異步電機(jī)，潛油電機(jī)工作電壓一般為400-2600V，電流一般為30-120A。電機(jī)功率與電機(jī)長(zhǎng)度成正比，但每節(jié)的電機(jī)長(zhǎng)度不大于10m，電機(jī)可以串聯(lián)使用。

　b. 保護(hù)器主要是保護(hù)潛油電機(jī)，阻止井液進(jìn)入潛油電機(jī)，避免燒毀潛油電機(jī);

　c. 油氣分離器對(duì)于含氣的電泵井，井液在進(jìn)入潛油電泵之前，要先通過(guò)油氣分離器進(jìn)行qi、液分離，以減少氣體對(duì)潛油泵工作性能的影響;

　d. 潛油電泵是一種多級(jí)離心泵，當(dāng)機(jī)組被啟動(dòng)后，潛油電機(jī)帶動(dòng)潛油電泵軸及軸上葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將油液抽送至地面;

　e. 動(dòng)力電纜是一種用特殊材料絕緣并密封，外加鋼帶鎧裝的潛油動(dòng)力電纜，其功能是將地面的電能輸送到井下的潛油電機(jī);

　f. 控制柜用于潛油電泵的啟動(dòng)和停機(jī)，以及運(yùn)行中的一系列控制;

　g. 接線盒的作用是連接控制柜到井口之間的潛油電泵動(dòng)力電纜，以排除電纜中的氣體，防止油井中的氣體進(jìn)入控制柜，發(fā)生火災(zāi)，所以每口油井電泵都必須安裝接線盒。

潛油電泵機(jī)組工作環(huán)境溫度較高，一般高于90℃，考慮到電機(jī)溫升，則處于電機(jī)中心部位的磁鋼退磁就無(wú)法避免。因?yàn)橐话阌来挪牧铣浯藕?，隨溫度的升高，其剩磁總會(huì)下降，一待溫度恢復(fù)以后，會(huì)回升，但是不能完全復(fù)原，如圖為磁性材料退磁示性曲線，為不可逆損失，為可逆損失。3爆扎性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第3部分：增安型“e”（GB3836。潛油電機(jī)永磁體由于熱退磁，不可逆損失太大，選用的磁性材料在實(shí)際中往往達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期要求，由于尺寸限制，一般又不便靠增大永磁體用量來(lái)補(bǔ)償，故給設(shè)計(jì)制造永磁潛油電機(jī)及這種電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)障礙。另外電機(jī)中始終有部分井液通過(guò)密封保護(hù)器泄漏進(jìn)入。其中的酸、堿物質(zhì)也會(huì)嚴(yán)重影響磁性能，使電機(jī)不能工作在正常狀態(tài)而縮短工作壽命。

通過(guò)以上分析可知永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)較一般電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)及異步電動(dòng)機(jī)有更多的不確定因素要綜合考慮，難度在某些方面更高，要求也更高。落實(shí)到永磁潛油電機(jī)有許多具體問(wèn)題還要通過(guò)深入分析、試驗(yàn)來(lái)解決。

為降低研制成本，我們采用現(xiàn)在應(yīng)用普遍的三相異步潛油電機(jī)的定子片（18槽）及星形聯(lián)結(jié)的單層同心式繞組，工藝過(guò)程也較為成熟，氣隙在原0.5mm基礎(chǔ)上加大到0.6mm，只是由于尺寸的限制及以上降低成本的考慮，未采用星形聯(lián)結(jié)雙層短距繞組形式，從理論上講，繞組中電動(dòng)勢(shì)諧波及環(huán)流沒(méi)有得到有效的控制。潛油電泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理潛油電泵系統(tǒng)由七大部分組成：潛油電機(jī)、保護(hù)器、油氣分離器、潛油電泵、動(dòng)力電纜、控制柜和接線盒。

同樣由于徑向尺寸的限制，不便開(kāi)矩形深槽，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條仍采用圓形導(dǎo)條，不過(guò)原潛油電機(jī)轉(zhuǎn)子閉口槽形作成半閉口，以盡量提高異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子按以上方案設(shè)計(jì)后存在隔磁磁橋變短，漏磁加大，永磁體嵌入以后不易開(kāi)設(shè)合理的空氣隙以作隔磁及散熱之用。

采用內(nèi)置式永磁體的磁路，避免了永磁體在電機(jī)過(guò)載沖擊時(shí)的退磁，且能實(shí)現(xiàn)用起動(dòng)繞組作異步自起動(dòng)的功能。天津奧特泵業(yè)有限責(zé)任公司講述潛油電泵的缺點(diǎn)潛油電泵的缺點(diǎn)1）潛油電泵下入深度受電機(jī)額定功率的限制，套管尺寸和井底高溫時(shí)潛油電泵的下入深度受到限制。不利的是磁路變得更加復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不便作準(zhǔn)確計(jì)算，其中，漏磁系數(shù)及計(jì)算極弧系數(shù)等重要設(shè)計(jì)參數(shù)均不能作較好的測(cè)算，估計(jì)的誤差比較大。磁鋼插入以后粘附定位也很麻煩。

我們采用了廉價(jià)的釹鐵錋稀土永磁材料電泳涂覆防腐漆層，成本很低，也防止了磁鋼的化學(xué)退磁。但是該種材料的熱穩(wěn)定性不是很理想（其完全退磁居里溫度僅300~400℃）。故采用熱穩(wěn)定性、磁性能更好的材料是值得考慮的（如用YX-24型磁鋼）。

有必要分析求解潛油永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁場(chǎng)模型，進(jìn)行必要的數(shù)值模擬，對(duì)電機(jī)性能作更好的把握與預(yù)測(cè)，經(jīng)過(guò)對(duì)（單轉(zhuǎn)子節(jié)、兩極）原理樣機(jī)的試驗(yàn)井運(yùn)行測(cè)試，電機(jī)基本性能達(dá)到要求。