Объектом исследования является автономный скважинный генератор
беспазового типа
Цель работы – выполнить расчет автономного скважинного генератора
для забойной телеметрической системы
В процессе исследования проводились электромагнитный расчет,
выполнена специальная, технологическая и экономическая части, а также глава,
посвященная вопросам безопасности жизнедеятельности.
В результате исследования было выяснено, что расход материалов и
трудоемкость при изготовлении машины должны быть наименьшими, а при
эксплуатации машина должна обладать наилучшими показателями.
Основные конструктивные, технологические и техникоэксплуатационные характеристики: Номинальная мощность Р =300Вт.,
номинальное напряжение U= 24 В; частота вращения n=3000об/мин;
Рекомендован для использования в системе питания забойной
телеметрической системы
Область применения: Автономный скважинный генератор применяется
в системе инклинометрической буровой.
Анализ экономических показателей говорит о том, что производство
генераторов в объеме 2000 штук в год обеспечивает достаточное повышение
выручки от реализации продукции над затратами по производству.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе
Microsoft Word2007 на белой бумаге формата А4.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, когда научно-технический прогресс требует
повсеместной автоматизации производственных процессов, необходимо
создавать электрические машины с характеристиками, которые будут
удовлетворять требованиям различных отраслей промышленности и
эксплуатироваться в различных условиях. Создание электрической машины
включает в себя следующие мероприятия:
1. Проектирование
2. Изготовление
3. Испытание
В автономных установках наибольшее применение нашли синхронные
генераторы. В настоящее время на замену синхронным генераторам
переменного тока с электромагнитным возбуждением, приходят
магнитоэлектрические генераторы. В этих машинах роль индуктора выполняет
постоянный магнит. Успехи в разработке новых материалов постоянных
магнитов с большой удельной магнитной энергией постоянно расширяют
диапазон мощностей, в котором по массогабаритным и эксплуатационным
характеристикам они стали конкурентоспособными по отношению к
генераторам с электромагнитным возбуждением. Магниты получают на основе
сплавов редкоземельных металлов, таких как неодим и самарий. Существует
большое количество смесей и сплавов с использованием этих элементов, но
наиболее часто используются сплавы Nd-Fe-B и Sm-Co.
Неодимовый или как их еще называют редкоземельный магнит из
неодима NdFeB — это мощный постоянный из сплава неодим (Nd) — железо
(Fe) — бор (B). Основные достоинства данного сплава:
1. Высокая стабильность и стойкость к размагничиванию
2. Относительно низкая коррозионная стойкость
3. Относительно высокая стойкость к механическим воздействиям
4. Рабочая температура до 180°С3
5. Высокие значения коэрцитивных сил по индукции и
намагниченности
В связи с особенностями характеристик редкоземельных магнитов, в
большинстве случаев наилучшие массогабаритные показатели и других
выходных параметров удается получить при использовании беспазовых
статоров.
В данном дипломном проекте рассматриваются задачи проектирования
автономного скважинного генератора для забойной телеметрической системы
беспазового типа с постоянными магнитами на основе Nd-Fe-B, к которому
предъявляются жесткие требования по габаритным размерам. Принцип работы
генератора – преобразование энергии промывочной жидкости в электрическую
и питания электроэнергией автономных скважинных геофизических и
навигационных приборов в процессе бурения.
В данной дипломной работе был спроектирован синхронный
магнитоэлектрический генератор с постоянными редкоземельными магнитами
на основе неодима Nd-Fe-B.
В ходе электромагнитного расчёта была решена задача, поставленная
ранее, а именно получить генератор при заданных параметрах:
1. Мощность – 300 Вт.
2. Частота вращения – 3000 об./мин.
3. Общая длинна генератора не более 300 мм.
4.Наружный диаметр статора не более 54 мм.
5. Число пар полюсов 2р=2
6. Температура в скважине при забое 140°С
Длина активной части была выбрана lc 0.150 м. С учетом температур, в
которых будет работать данный генератор, были выбраны магниты класса Г с
коэрцитивной силой Нс= 680 кА/м.
При заданных параметрах был получен генератор с КПД 91% . Расчет
был подтвержден экспериментально, с использованием программы ELCUT и
величина индукции в ярме не превысила значения в 1,7 Тл.
Получение значение при тепловом расчете 1 42.7 0 C показывает, что
класс изоляции F(155оС) для данной машины был выбран верно.
В ходе механического расчета был спроектирован вал для генератора,
общая длинна которого не превышает 300 мм. Самым нагруженным сечением
является сечение 3.4 107
прC Па , что не превышает предела текучести ст45.
При диаметре шейки вала d2=9мм., были выбран подшипники легкой серии
1000089.
Разработан технологический процесс сборки синхронного генератора,
проанализированы исходные данные, оценена технологичность конструкции.
Составлена схема сборки синхронного генератора и его маршрутная карта
устанавливающая последовательность и содержание операций. Выбрано
оборудование, а также произведен расчет норм времени и количества11
оборудования. Построен график загрузки оборудования. Разработанный
технологический процесс соответствует нормам и техническому заданию.
В разделе «Социальная ответственность» проведён анализ опасных и
вредных факторов, возникающих в процессе сборки генератора. Рассмотрены
вопросы техники безопасности, производственной санитарии, пожарной
безопасности. Проведён расчёт освещения светильниками ПВЛ с мощностью
лампы 2х40Вт для участка.
Спроектированный синхронный генератор с постоянными магнитами
удовлетворяет требованиям, определённым заданием и готов для производства.