哈 尔 滨 理 工 大 学
海上深井采油驱动电机设计与运行特性虚拟仿真实验实验记录报告
班级 姓名 学号
日期 指导教师 成绩
实验名称：海上深井采油驱动电机设计与运行特性虚拟仿真实验
一、实验目的
1、掌握海上深井采油生产过程；
2、掌握潜油电动机组装过程；
3、掌握海上深井潜油驱动电机空载和负载工作特性的实验方法；
4、求海上深井潜油驱动电机的损耗；
5、作空载特性曲线：I0、P0、cosj0=f(U0) ；
6、作工作特性曲线P1、I1、n、η、S、cosj1=f(P2) ；
7、测量电机温度，做温度曲线。
二、预习要点
1、海上深井采油过程；
2、潜油电动机的组装；
3、海上深井潜油驱动电机工作特性指哪些特性？
4、工作特性和参数的测定方法；
5、电机温度测量的方法
6、潜油电动机发展趋势及当前难题。
三．实验设备及仪器
实验仪器：海上深井潜油驱动电机设计与运行特性虚拟仿真实验软件。
实验样机数据是以一台18kW、529V潜油电机为实验对象，具体参数如下。
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名称
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参数
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数值
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额定功率(kW)
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PN
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18
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额定相电压(V)
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UNφ
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529
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极对数
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p
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1
|
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定子频率(Hz)
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f1
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50
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并联支路数
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a
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1
|
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定子槽数
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Q1
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18
|
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转子槽数
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Q2
|
16
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铁心长(mm)
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L
|
2040.2
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定子外径（mm）
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D1
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100.4
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定子内径（mm）
|
Di1
|
59.7
|
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转子外径（mm）
|
Di2
|
58.8
|
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转子内径（mm）
|
D2
|
30.2
|
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隔磁段
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nn
|
4
|
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隔磁段宽度(mm)
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bsk
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41.3
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绕组形式
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单层
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四、实验步骤
1.深井采油生产及潜油电动机应用
步骤1、选择“深井采油生产及潜油电动机应用”模块，进行搭建实验，首先学习海上深井采油生产及潜油电动机应用。
步骤2、选取“陆上深井采油生产介绍”模块，认识陆上深井采油场景。
2.潜油电动机认知
步骤3、点击潜油电动机认识，点击三相异步电动机，学习三相异步电动机运行原理和结构。依次点击定子、转子和电机剖面图进行学习。
步骤4、点击“三相异步电动机原理展示”，学习电机运行原理。
步骤5、点击潜油电动机，学习潜油电动机运行原理和结构，依次点击设备元件库中元件，认识潜油电机结构，潜油电机的定子铁心与转子铁心都是分段式的结构，潜油定转子之间由隔磁段和扶正轴承交错连接。电机内部填充了矿物质润滑油潜油，电机的上方有止推轴承，用来支撑转子。
步骤6、点击潜油电动机原理与设计，学习潜油电机设计要点。
步骤7、点击潜油电机组装，认识潜油电机各部件组装方式。
3潜油电动机实验
1).潜油电动机空载实验
步骤8、点击“实验测量电路”，了解该电路及各元件功能。
步骤9、点击“实验样机额定数据”，了解并记下各数据。
步骤10、点击“实验操作”，将实验电机吊入实验井，同时用万用表检查绕组绝缘，并将电缆与电机绕组进行连接。
步骤11、点击“实验方式”开关，将开关旋至“空载”挡位。
步骤12、点击“合闸”按钮，接通实验电源。
步骤13、合闸上电后，电机即运行于额定电压状态；保持电机在额定电压状态运行数分钟，点击“升压”按钮，使电压升至1.1倍额定电压。
步骤14、点击“降压”按钮，进行数据记录并保存，直至电流或功率出现显著增大为止。
步骤15、继续点击“降压”按钮，慢慢将电压降为0V；点击“分闸”按钮，断开实验电源，点击“实验方式”开关，将开关旋至“OFF”位。
2).潜油电动机负载实验
点击“实验测量电路”，了解该电路及各元件功能。点击“实验样机额定数据”，了解并记下各数据。点击“实验操作”，将实验电机吊入实验井。用万用表检查绕组绝缘，将电缆与电机绕组进行连接，此部分内容与空载实验一致。
步骤16、点击“实验方式”开关，将开关旋至“负载”挡位，点击“合闸”按钮，接通实验电源。
步骤17、合闸上电后，电机即运行于额定电压状态；保持电机在额定电压状态运行不变，点击“加载”按钮，使电流升至1.25倍额定电流。
步骤18、点击“减载”按钮，降低定子电流直至空载，进行数据记录并保存。
步骤19、点击“分闸”按钮，断开实验电源，点击“实验方式”开关，将开关旋至“OFF”位，实验结束。
3).潜油电动机温度实验
步骤 20、点击“测温元件埋入点选择”，观察热电偶埋置位置预期对应测量的电机元件。之后点击“实验测量电路”，了解该电路及各元件功能。然后，点击“实验样机额定数据”，了解并记下各数据。之后，点击“实验操作”，将实验电机吊入实验井。用万用表检查绕组绝缘，将电缆与电机绕组进行连接，这部分内容与空载实验一致。
步骤21、点击“实验方式”开关，将开关旋至“温度”挡位。
步骤22、合闸上电后，电机即运行于额定电压、额定负载状态；保持电机额定运行，在实验期间记录各埋入点的温度变化并保存。
步骤23、点击“分闸”按钮，断开实验电源。
4.潜油电动机技术发展趋势
步骤24、进入潜油电动机技术发展趋势模块。进入模块四后有两个选择分别为“潜油电动机当前仍面临的问题”和潜油电动机技术发展趋势。首先选择“潜油电动机当前仍面临的问题”。依次点击“定子隔磁段对电极参数的影响”模块，“转子扶正轴承中附加损耗的计算”模块, “机械损耗的计算” 模块，“斜槽对潜油电极电磁参数的影响”模块， “温度场的计算”模块和“分节均压的问题”模块。
步骤25、重新选择选项“潜油电动机技术发展趋势”，依次点击“永磁材料的选取”，“永磁体的安装方式”，“永磁体尺寸的设计”，“永磁体温度校核”，“隔磁桥”，“异步起动永磁式潜油电机”，“新型双分数槽绕组低速潜油电机”和“潜油电动机设计”。
步骤26、在“潜油电动机设计”模块的计算单中。可依次点击电机定子电流，功率因数，效率，转差率和转速，得到相应曲线。
步骤27、在“潜油电动机设计”模块的计算单中，除可查看额定数据及主要参数外还可查看定子参数、转子参数以及热计算。在“潜油电动机设计”模块的计算单热计算选项中可选择右下角温升计算，查看转轴、转子铁心、转子绕组、气隙、定子绕组、定子齿部以及定子轭部随功率倍数的增加平均温度的变化情况。
5.考核与提交
步骤28、点击考核与提交，进入考核,了解考核规则，了解完毕后点击“已了解”，进入考核。考核第一部分为“海上深井采油生产过程考核”，按照顺序依次排列海上深井采油生产过程顺序，完成后进入下一部分考核。
步骤29、考核第一部分为“潜油电动机组装”，按照顺序依次排列潜油电动机组装过程顺序，完成后进入下一部分考核。
步骤 30、考核第三部分为“实验操作”，首先需要完成潜油电动机空载，负载和温度中的随机实验。
步骤31、完成潜油电动机实验后，页面自动跳转，进入“知识问答”部分。答题完成后，进行检查，检查无误后点击右下角“提交”，之后点击屏幕中间“确定”，。
完成上述实验内容后，将所记录的数据，根据实验指导书内容，撰写实验报告，完成实验报告后，提交报告，并等待教师批阅。
五、实验操作过程记录
1、“海上深井采油生产”顺序连接过程记录，记录出错次数。
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序号
|
步骤
|
错误次数
|
|
1
|
采油船在海上航行，驶向上油田
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|
|
2
|
潜水驳船工作，安装导管架
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3
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安装管桩
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|
4
|
管桩安装结果检测，调平
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|
5
|
回收浮箱
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|
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6
|
平台的水面以上部分漂浮作业
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|
7
|
安装顶部电缆接受塔
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|
|
8
|
平台的水面以上部分提升准备调试
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|
|
9
|
潜水驳船离开，剩下矗立海上的平台
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|
|
10
|
海上油田钻探采油
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2、“潜油电动机组装”顺序连接过程记录，记录出错次数。
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序号
|
步骤
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错误次数
|
|
1
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轴、转子组装
|
|
|
2
|
定子、外筒组装
|
|
|
3
|
转子、定子组装
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|
|
4
|
电机尾部安装
|
|
|
5
|
电机头部安装
|
|
|
6
|
注油
|
|
3、“潜油电动机”该部分内容由空载实验，负载实验和温度实验随机出现，进行考核，主要记录所有数据，并记录实验数据记录操作失误。
3.1、空载实验
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序号
|
UOC（V）
|
IOL（A）
|
cosj
|
n（r/min）
|
T2（N.m）
|
效率
|
数据记录
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|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
6
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
|
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
9
|
|
|
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|
|
|
|
10
|
|
|
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|
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|
|
11
|
|
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|
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|
|
12
|
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|
|
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3.2、负载实验
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序号
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UOC（V）
|
IOL（A）
|
cosj
|
n（r/min）
|
T2（N.m）
|
效率
|
数据记录
|
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
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|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
6
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
|
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
9
|
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
11
|
|
|
|
|
|
|
|
12
|
|
|
|
|
|
|
3.3。温度实验
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电机功率：18kW
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负载情况：额定负载
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数据记录
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|
温度测试结果
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时间(min)
|
测温点1温度（℃）
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测温点2温度（℃）
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测温点3温度（℃）
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| |
|
|
|
| |
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| |
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| |
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六、考核过程记录
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客观题考核统计
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题号
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题干
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参考答 案
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提交答 案
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是否正确
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正确题数统计
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1
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|
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|
2
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|
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|
3
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|
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4
|
|
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|
|
5
|
|
|
|
|
|
6
|
|
|
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
8
|
|
|
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|
|
9
|
|
|
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
11
|
|
|
|
|
|
12
|
|
|
|
|
|
13
|
|
|
|
|
|
14
|
|
|
|
|
|
15
|
|
|
|
|
|
16
|
|
|
|
|
|
17
|
|
|
|
|
|
18
|
|
|
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|
19
|
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20
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附件、评分标准
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序号
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评价依据
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实验报告
[100分]
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海上深井采油生产
[20分]
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共10小步，分别为：采油船在海上航行，驶向上油田；潜水驳船工作，安装导管架；安装管桩；管桩安装结果检测，调平；回收浮箱；平台的水面以上部分漂浮作业；安装顶部电缆接受塔；平台的水面以上部分提升准备调试；潜水驳船离开，剩下矗立海上的平台；海上油田钻探采油。随机出现海上深井采油生产流程，学生按照顺序点击，正确，才能进入下一步，若点错，提示错误，扣1分，满分20分，扣满为止。
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潜油电动机组装
[15分]
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共6小步，分别为：轴，转子组装(两节)；定子。外简组装；转子。定子组装；电机尾部安装；申机头部安装；注油。随机出现潜油电动机组装流程，学生按照顺序点击，正确，才能进入下一步，若点错，提示错误，扣1分，满分15分，扣满为止。
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潜油电动机随机试验
[25分]
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随机出现一实验，按步骤操作，全对记满分，但在保存时还应该对数据进行一定判断，错误进行提示，且不可以保存进行下一步（但是错误数据可以暂存一下，不能回去看数据，所有数据都得重填），正确就可以保存进行下一步。
1.数据是否记录完整，若没.记录完整进行提示“.数据记录不完整”，且不能保存进行下一步。提示一次扣2分；
2.数据是否正确.，对所有填写数据进行区间判定，若错误进行提示哪个数据有问题，提示错误一次扣2分，且不可以保存进行下一步
2.1每列数据应在我们最大值与最小值之间，
2.2空载实验，负载实验，温度实验每列数据趋势需要满足，并进行判定。
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知识问答
[40分]
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知识问答 共20道题，每题2分，答错0分，答对2分。
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