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井下发电机涡轮设计、动力模拟与性能试验 被引量：13
1
作者 吕官云 孙峰 +1 位作者 冯进 张先勇 《石油机械》 北大核心 2011年第7期25-29,6,共5页
为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时... 为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时相同转速下实测扭矩小于模拟扭矩,而高于1 000 r/min后相同转速下实测扭矩大于模拟扭矩,但两者相差不大;压降变化趋势基本相同,低转速下模拟压降稍小于实测压降;涡轮空转转速实测值稍高于模拟值。最后指出,一元流理论同计算辅助叶片造型相结合,通过合理调整相关参数满足流道、叶片型线和喉部折转角的检验要求,可以达到理论设计的预期结果。 展开更多
关键词 井下发电机 轴流涡轮 叶栅设计 叶片造型 CFD模拟 性能试验
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气体钻井发电机涡轮设计与性能试验
2
作者 王磊 窦修荣 +2 位作者 滕鑫淼 刘珂 范锦辉 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第6期94-99,共6页
近年,电磁波和微波随钻测量传输技术被应用于气体钻井井眼轨迹的测量与控制,但由于电池供电功率较低,无法满足大于3000 m井深的随钻测控需求,井下发电机技术可有效提高传输功率,只是气体密度低且可压缩,涡轮和导轮构成的常规组件无法驱... 近年,电磁波和微波随钻测量传输技术被应用于气体钻井井眼轨迹的测量与控制,但由于电池供电功率较低,无法满足大于3000 m井深的随钻测控需求,井下发电机技术可有效提高传输功率,只是气体密度低且可压缩,涡轮和导轮构成的常规组件无法驱动井下发电机正常运转。文章在研究了二维流场中涡轮叶片的速度矢量三角形基础上,结合气体钻井工况分析了涡轮的输出转速、扭矩关系,提出借助行星轮机构提高涡轮输出抗扭特性的设计思路,设计出适用于气体钻井的井下发电机驱动涡轮,使发电机在负载改变时依然可维持稳定输出,并运用计算流体动力学软件(CFD)对涡轮进行全三维流场仿真模拟,通过测试装置验证了发电机的输出效果。结果表明:发电机稳态输出功率可达500 W,满足气体钻井随钻测量传输电磁波和微波传输的大功率需求。 展开更多
关键词 气体钻井 井下发电机 涡轮 行星轮机构 抗扭特性
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旋转导向井下发电机涡轮设计及性能测试
3
作者 吉玲 张冠祺 +2 位作者 刘俊英 杨恒灿 胡娜娜 《现代制造技术与装备》 2023年第3期15-18,共4页
为满足井下紧凑的空间和特殊的叶片设计需求,对涡轮发电系统中的关键部件涡轮进行优化和性能预测。涡轮叶片采用一元流理论进行叶栅设计,借助参数化造型建模方法、运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件对井下涡轮进... 为满足井下紧凑的空间和特殊的叶片设计需求,对涡轮发电系统中的关键部件涡轮进行优化和性能预测。涡轮叶片采用一元流理论进行叶栅设计,借助参数化造型建模方法、运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件对井下涡轮进行全三维粘性流场数值分析和性能预测。实验表明涡轮转速范围在2 000~5 000 r·min^(-1),排量范围在600~850 L·min^(-1),功率大于500 W,满足设计要求。 展开更多
关键词 井下发电机 旋转导向 性能预测
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小直径井下发电机涡轮叶片仿真研究 被引量：3
4
作者 衣照秋 《机械研究与应用》 2013年第4期72-74,共3页
采用计算流体动力学分析软件FLUENT对小直径井下涡轮发电机的涡轮叶片叶型进行了流体动力学分析,得到其定转子内部的流场分布。将仿真得到的入口压力与理论计算所得的设计压力降做对比,验证了简化后的二维叶型仿真的可行性。分析结果表... 采用计算流体动力学分析软件FLUENT对小直径井下涡轮发电机的涡轮叶片叶型进行了流体动力学分析,得到其定转子内部的流场分布。将仿真得到的入口压力与理论计算所得的设计压力降做对比,验证了简化后的二维叶型仿真的可行性。分析结果表明,转子叶片吸力面的弯曲程度过大将造成脱流,并且适当增大转子叶片出口角,可减少其尾缘出现涡的可能,提高涡轮叶片的水利效率。根据仿真结果对该叶型进行优化。 展开更多
关键词 涡轮 仿真 流体动力学 井下发电机
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磁力悬浮式井下发电装置的优化设计
5
作者 张勇 高昀驰 +2 位作者 裴金源 魏文浩 孔海群 《石油机械》 北大核心 2022年第6期72-77,共6页
为解决井下工具长期运行的供电问题,设计了一种小型磁力悬浮式井下发电装置,通过磁力悬浮结构实现叶轮单元的无接触扶正,避免了摩擦带来的启动和效率问题。考虑到结构参数与工作参数对装置发电能力的影响,采用正交设计试验法对该装置进... 为解决井下工具长期运行的供电问题,设计了一种小型磁力悬浮式井下发电装置,通过磁力悬浮结构实现叶轮单元的无接触扶正,避免了摩擦带来的启动和效率问题。考虑到结构参数与工作参数对装置发电能力的影响,采用正交设计试验法对该装置进行了组合优化设计,对不同组合参数的装置进行模拟仿真。研究结果表明:发电功率影响因素的重要程度依次为入口速度、扭转力矩、叶片角度、叶片数和叶片高度;在10 m^(3)/d流量工况下,内径34 mm的磁力悬浮式井下发电装置的最优结构为叶轮叶片数16,叶片高3 mm,叶片角度45°;在10 m^(3)/d流量工况下,随着扭转力矩的增大,发电功率呈现先增加后减小的变化趋势,最优扭转力矩为0.003 N·m^(3)优化后的磁力悬浮式井下发电装置试验功率可达0.332 W,使用36 min可充满容量为1200 mAh的5 V锂电池,充电完成后可为工作电流不高于20 mA的用电工具持续供电60 min以上。研究结果可为解决井下工具供电问题提供参考。 展开更多
关键词 井下发电装置 磁悬浮式 优化设计 正交试验 数值模拟
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井下涡轮发电机轴系减振阻尼器设计与分析
6
作者 姚本春 张仕民 +3 位作者 谈建平 张金泽 田朕 范进朝 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期186-193,共8页
提出一种新型阻尼器以减小基础激励下发电机的轴承力,该阻尼器由周向油膜的挤压效应与端面节流流道的节流效应协同产生阻尼,端面节流流道采用特斯拉阀结构,具有一定单向导通性,既可产生正向阻尼,又可减小油液反流阻力,缓解油膜空化问题... 提出一种新型阻尼器以减小基础激励下发电机的轴承力,该阻尼器由周向油膜的挤压效应与端面节流流道的节流效应协同产生阻尼,端面节流流道采用特斯拉阀结构,具有一定单向导通性,既可产生正向阻尼,又可减小油液反流阻力,缓解油膜空化问题;采用内置密封储油腔,整体结构紧凑。对阻尼器结构进行设计,采用数值方法研究阻尼特性及减振性能。结果表明:阻尼系数总体上具有一定非线性,但在低速低频区具有良好的线性度;阻尼器显著减小基础摆动产生的惯性载荷,与未安装阻尼器的对照组相比,径向轴承力下降至53.51%,支撑刚性下降至0.038倍,轴系径向振动位移和速度增长至14.63倍,但二者之积仍小于1,说明支撑刚性下降导致的轴系振动位移增长趋势被抑制,轴系得以有效减振。 展开更多
关键词 阻尼器 特斯拉阀 单向导通性 减振 井下涡轮发电机
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液动周向扭矩冲击发生器内部流场数值分析 被引量：1
7
作者 闵超 周思柱 +1 位作者 李美求 李嘉文 《石油机械》 北大核心 2018年第1期1-6,共6页
液动周向扭矩冲击发生器(简称扭冲器)用于解决较深硬质地层中的钻头"卡-滑"问题,其内部流场分布及压降直接关系到扭冲器的工作性能。为此,根据扭冲器的结构及工作原理,建立了扭冲器在不同工况下的流道模型,使用CFD流体分析软... 液动周向扭矩冲击发生器(简称扭冲器)用于解决较深硬质地层中的钻头"卡-滑"问题,其内部流场分布及压降直接关系到扭冲器的工作性能。为此,根据扭冲器的结构及工作原理,建立了扭冲器在不同工况下的流道模型,使用CFD流体分析软件,模拟其内部瞬态流场和压力分布情况,并将仿真结果与理论分析结果进行对比。仿真结果表明:扭冲器出入口压降与入口速度呈线性关系,其工作状态稳定;撞击锤的运动由其两侧压差驱动,且能在各流道的配合下进行周向循环运动,保证了扭冲器运动的连续性;扭冲器出口压力和流速均稳定,验证了结构设计方案的可行性及实用性。所得结论为液动周向扭矩冲击发生器的设计及性能优化提供了参考依据。 展开更多
关键词 井下工具 钻具 扭矩冲击发生器 冲击锤 启动器 流体仿真
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具有井下自发电及自传感功能的随钻测量新方法研究——以用于振动测量的井下摩擦纳米发电机为例 被引量：1
8
作者 吴川 杨朔 +3 位作者 樊辰星 周清 文国军 刘彬 《钻探工程》 2021年第4期47-53,共7页
现有随钻测量系统的供电方式均有各自的适用条件,因此有必要探索新型的井下供电方式作为对现有方式的补充,或联合现有供电方式共同使用。摩擦纳米发电机源于接触起电及静电感应现象(即生活中常见的静电),具有发电机和传感器的双重功能... 现有随钻测量系统的供电方式均有各自的适用条件,因此有必要探索新型的井下供电方式作为对现有方式的补充,或联合现有供电方式共同使用。摩擦纳米发电机源于接触起电及静电感应现象(即生活中常见的静电),具有发电机和传感器的双重功能。基于此,本文将摩擦纳米发电机原理引入地质勘探领域,提出了一种可用于井下自供电(也叫自发电)及自传感的随钻测量新方法,并以自供电式井下振动传感器的研制为例对该方法进行阐述,同时通过大量的试验验证了传感器的高信噪比及良好的发电特性,且进一步通过280℃范围内的高温测试表明了基于该方法具有研制超高温井下传感器及超高温井下实时发电机的优势。还指出了下一步的重点研究方向及其解决途径。 展开更多
关键词 随钻测量系统 自传感功能 自供电 摩擦纳米发电机 振动传感器 超高温井下传感器 超高温井下发电机
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