井下随钻测量涡轮发电机设计与工作特性分析

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1、第29卷第6期石油学报Vo1．29No．6ACTAPETROLEISINICANOV．20082008年11月文章编号：0253—2697(2008)06—0907—06井下随钻测量涡轮发电机的设计与工作特性分析沈跃苏义脑。李林。李根生(1中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249；2中国石油大学物理科学与技术学院山东东营2570613中国石油集团钻井工程技术研究院北京100097)摘要：依据经典的二维涡轮设计理论，研究了井下随钻测量涡轮发电机涡轮设计过程中应遵循的原则及约束条件。根据发电机电枢的双反应原理，采用相量法建立了发电机研究模型和内阻

2、数学模型，通过数值分析手段研究了发电机外特性和电压调整率与电枢反应电抗之间的关系。研究结果表明，发电机内阻具有的电流负反馈和功率因数角负反馈特性，在一定程度上改善了电压调整率，并确定出了获得最佳电压调整率时电枢反应电抗的变化区域。根据涡轮发电机实验测量数据，结合发电机电磁特性的理论分析以及涡轮设计理论，计算分析了涡轮的实际工作特性参数。关键词：涡轮发电机；外特性；转矩；电枢反应电抗；电压调整率；有功功率；数值模拟；随钻测量技术中图分类号：TE2424文献标识码：ADesignofdownholeturbinealternatorformeasuremen

3、twhiledrillinganditsperformanceanalysisSHENYue’SUYinao’LILinLIGensheng(1．KeyLaboratoryJ'OrPetroleumEngineering0／theMinistryo／Education，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China；2．Collegeo／PhysicsScienceand7、echnology，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China；3．CNPCDril

4、lingResearchInstitute，Beijing100097，China)Abstract：ThedesignprinciplesandconstraintconditionstOdesigntheturbinewithmeasurementwhiledrilling(MWD)techniquewereproposedonthebasisoftheclassicaltwo—dimensionaldesigntheoryofturbine．Amathematicmodelofalternatorwasbuiltforanalyzingtheele

5、ctromagneticcharacteristicswithvectoranalysismethod．TheinternalimpedancemodelofalternatorwasusedtOanalyzetherelationbetweentheexteriorvoltagecharacteristicsorvoltageregulationrateandthearmaturereactancewithnumericalcal—culation．Theresearchresultsdemonstratedthattheinterna1impedan

6、ceofalternatorhadbothcurrentandpowerfactoranglefeed—backcharacteristics，whichimprovedthevoltageregulationratetoacertainextent．Additionally，anoptimalvariationrangeofthearmaturereactance，inwhichtherewaslessvoltageregulationrate，wasputforward．ThecharacteristicparametersoftheMWDturbi

7、newerecomputedandanalyzedbasedontheexperimentaldataofthedownholeMWDturbinealternator，thetheoreticalanalysisofthealternatorelectromagneticcharacteristicsandturbinedesigntheory．Keywords：turbinealternator；exteriorvoltagecharacteristics；torque；armaturereactance；voltageregulationrate；

8、effectivepower；numerica1simulation；measu