專利名稱：泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泥槳渦輪交流發(fā)電機(jī)，屬于發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，是石 油鉆井工程中地下鉆探設(shè)備的輔助設(shè)備，用于為井下隨鉆儀器提供電 源。
背景技術(shù)：
隨著地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、隨鉆測井技術(shù)及閉環(huán)鉆井技術(shù)在油田開發(fā)過程 的普遍應(yīng)用，井下測控儀器系統(tǒng)要求充足的能源供應(yīng)作為保證。目前， 鉆井行業(yè)無線隨鉆測量儀器的供電的技術(shù)方案有1)、采用鋰電池供電， 但完全依靠鋰電池存在較多的缺點(diǎn)，其能量和溫度范圍有限，安全性差， 對環(huán)境造成污染，使用成本高。2)、采用井下泥漿發(fā)電機(jī)供電，它是由 渦輪、轉(zhuǎn)子、定子、驅(qū)動軸、變速器等組成的井下泥漿發(fā)電機(jī)，其傳動 系統(tǒng)采用機(jī)械硬連接、動密封結(jié)構(gòu)，在含砂泥漿的高速沖刷下，旋轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)的使用條件受到很大限制；3)、在上述現(xiàn)有井下泥漿發(fā)電機(jī)技術(shù) 的基礎(chǔ)上改成一種泥漿渦輪發(fā)電機(jī)，它是將機(jī)械硬連接、動密封結(jié)構(gòu)改 為內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子中間加隔離罩連接，成為靜密封結(jié)構(gòu)，專利公開號為 CN1865693A、名稱為井下泥漿發(fā)電機(jī)就是這類結(jié)構(gòu)，克服了機(jī)械硬連 接、動密封結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)，但仍成在如下缺點(diǎn)1、變速箱的存在使制造工藝復(fù)雜，例如為防止泥漿進(jìn)入變速箱，密封就存在工藝難度，在高速泥漿的沖刷下，任何動密封都會牽涉到一 個耐用度的問題，如果不能用磁力耦合器實(shí)現(xiàn)真正的無接觸動力傳遞， 就失去了使用磁力耦合的意義。原有的一些井下發(fā)電機(jī)，總會在變速器 或其他機(jī)械聯(lián)軸部分使用旋轉(zhuǎn)動密封，即使是將動密封部件泡在油中，釆用液壓平衡技術(shù)，密封部位的壽命還是會受到很大影響；在高速含砂 泥漿的沖刷下，動密封的密封部件在連續(xù)工作幾十個小時以后，抑或在
更短的時間內(nèi)可能就會損壞，對整個發(fā)電機(jī)的使用造成不利影響。總之，現(xiàn)有的專利公開號為CN1865693A、名稱為井下泥漿發(fā)電機(jī)， 由于未完全擺脫動密封，增加了故障發(fā)生率，影響設(shè)備壽命，降低了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，同時還增加了設(shè)備的制造和運(yùn)行成本；2、 蝸輪因氣蝕以及因進(jìn)口流態(tài)不良引起的水力振動，壓力不均勻，振動較大，蝸輪的氣蝕和水力性能較差；3、 在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)生任何故障或停泵時，都將造成停電而使儀器 通訊狀態(tài)發(fā)生變化，還會造成運(yùn)行中以及存儲的信息數(shù)據(jù)丟失。發(fā)明內(nèi)容-本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供 一 種泥漿渦輪交流 發(fā)電機(jī)，用于石油鉆井行業(yè)、為無線隨鉆系統(tǒng)供電。所述發(fā)電機(jī)是完全 無接觸的動力傳遞、完全的靜密封，既消除由于機(jī)械偏心所造成的影響， 又實(shí)現(xiàn)零泄露、密封安全可靠、水力振動小、壓力均勻、蝸輪的氣濁和水力性能好、在最大程度上延長發(fā)電機(jī)的使用壽命、工藝性好、成本低 的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)；還有 一 個目的是具有備用電池從而工作穩(wěn)定 可靠，即確保在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)生任何故障或泥漿泵停泵時，儀器運(yùn)行中 以及存儲的信息數(shù)據(jù)不會丟失。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，包括渦輪、渦輪 軸、軸承、磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子、隔離罩、磁力耦合器內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、發(fā)電 機(jī)及外殼，其特征在于外殼的下端內(nèi)孔安裝有支承渦輪軸的軸承，該 軸承為滑動軸承；渦輪軸的下端固定一渦輪，上端固定一磁力耦合器外 磁轉(zhuǎn)子；渦輪的上部有一引導(dǎo)泥漿的導(dǎo)輪；內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位于磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子上部之中，并與發(fā)電機(jī)同軸相連；外磁轉(zhuǎn)子與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間有起 密封作用的隔離罩；所述的外殼上端內(nèi)部空氣腔體中安裝有用于發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或者停泵時備用的高溫電池。在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上具有附加技術(shù)特征的更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其導(dǎo)輪為葉片式導(dǎo)輪，套接在外殼下 端的外部。所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其導(dǎo)輪與外殼下端是固定套接。 所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其導(dǎo)輪葉片為3 — 6片。 所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其導(dǎo)輪葉片為5片。所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其高溫電池為高溫鋰離子電池，電壓為36—56V，容量為220—300Ah。所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其高溫電池電壓為48V，容量為240Ah。 所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其外殼上端內(nèi)部空氣腔體中安裝有整流調(diào)制器和電控制器；所述整流調(diào)制器包括調(diào)制電路，電控制器包括控制電路。本發(fā)明所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)的技術(shù)效果是1、 動力傳遞實(shí)現(xiàn)無接觸傳遞，整個發(fā)電機(jī)運(yùn)動部件沒有動密封， 磁力耦合器實(shí)現(xiàn)了動密封向靜密封的轉(zhuǎn)化，極大地延長了發(fā)電機(jī)的使用 壽命；2、 由于使用泥漿導(dǎo)輪，從而1)、保證進(jìn)口流體一泥漿的均勻和 穩(wěn)定性及流速和流向，將進(jìn)口和出口的都變成軸向力，減少沖擊，并可 以扶正儀器，提高發(fā)電機(jī)效率，在高轉(zhuǎn)速下減少慣性力的影響；2)、利 用前置導(dǎo)輪消除或減輕渦輪氣濁以及因進(jìn)口流態(tài)不良引起的水力振動， 裝上導(dǎo)輪后，渦輪進(jìn)口的壓力變均勻，振動減小，渦輪的氣濁和水力性 能有了綜合改善，發(fā)電機(jī)工作也更為可靠；3、 采用了備用高溫電池，即用連續(xù)不間斷電源供電，保證在停泵 時電源供應(yīng)不中斷。隨鉆儀器及地質(zhì)導(dǎo)向儀器，在井下工作時必須保證 電源不能中斷，否則，儀器通訊狀態(tài)的變化以及存儲等信息都會丟失， 而在鉆井過程中，在起下鉆以及出現(xiàn)井下事故時必須停泵，因此必須給 發(fā)電機(jī)內(nèi)部配備小容量井下高溫電池，在開泵后，控制電路負(fù)責(zé)將電源 供應(yīng)切換到發(fā)電機(jī)上；4、 進(jìn)一步的技術(shù)效果在于整流調(diào)制器為整流調(diào)壓電路，是將發(fā) 電機(jī)輸出的變化的交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電輸出；電控制器包括控制 電路，控制對象包括發(fā)電機(jī)與地面系統(tǒng)的通訊控制及發(fā)電機(jī)機(jī)械部分與
電子線路段的通訊接口，以及井下高溫電池與發(fā)電機(jī)電源的切換。


圖i為本發(fā)明的一種泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖； 圖2為圖1中導(dǎo)輪處的橫斷面A—A剖示放大圖； 圖3為導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)簡圖。圖中相應(yīng)圖號的構(gòu)件名稱為 l一渦輪，2—渦輪軸，3—導(dǎo)輪， 3，一導(dǎo)輪葉片，4一軸承，5—磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子，6—隔離罩，7—磁 力耦合器內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，8—發(fā)電機(jī)，9一外殼，IO—整流調(diào)制器，ll一高溫 電池，，12—電控制器，13—空氣腔體，14一泥漿流道，15—鉆鋌。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn) 一 步說明如下如圖1、 2、 3所示，是泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)的一個實(shí)施例它有一個渦輪1、渦輪軸2、軸承4、磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子5、隔離罩6、磁力 耦合器內(nèi)磁轉(zhuǎn)子7、發(fā)電機(jī)8及外殼9;所述外殼9的下端內(nèi)孔安裝有 支承渦輪軸2的軸承4，該軸承4為滑動軸承；渦輪軸2的下端固定一 渦輪l,上端固定一磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子5;渦輪l的上部有一引導(dǎo)泥 漿的導(dǎo)輪3;內(nèi)磁轉(zhuǎn)子7位于磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子5上部之中，并與發(fā) 電機(jī)8同軸相連；外磁轉(zhuǎn)子5與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子7之間有起密封作用的隔離罩 6;所述的外殼9上端內(nèi)部空氣腔體13中安裝有用于發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或 者停泵時備用的高溫電池11;所述的導(dǎo)輪3為葉片式導(dǎo)輪，固定套接 在外殼9下端的外部；導(dǎo)輪3其葉片為3—6片，本實(shí)施例如圖2所示 葉片為5片，選為3片葉片或6片葉片是另外的實(shí)施例；所述的高溫電 池ll為高溫鋰離子電池，電壓為36—56V，容量為220—300Ah，本實(shí) 施例選為電壓為48V，容量為240Ah;電壓也可以為36V，還可以選為 56V,并與電器相匹配，容量根據(jù)需要選定；外殼9上端內(nèi)部空氣腔體 13中安裝有整流調(diào)制器10和電控制器12;所述整流調(diào)制器10包括調(diào)
制電路，電控制器12包括控制電路。本發(fā)明泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)的工作過程是發(fā)電機(jī)8輸出交流電經(jīng) 過整流調(diào)制器10轉(zhuǎn)換為直流電。發(fā)電機(jī)8工作時，泥漿經(jīng)由導(dǎo)輪3順 流后，沖刷渦輪1帶動渦輪軸2旋轉(zhuǎn)，渦輪軸2帶動磁力耦合器外磁轉(zhuǎn) 子5旋轉(zhuǎn)，通過磁力耦合作用，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到磁力耦合器內(nèi)磁轉(zhuǎn)子 7，實(shí)現(xiàn)無接觸傳遞動力，磁力耦合器內(nèi)磁轉(zhuǎn)子7驅(qū)動發(fā)電機(jī)8轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)，從而切割磁力線發(fā)電。電流輸出到整流調(diào)制器10的整流調(diào)壓回路， 經(jīng)過處理后，輸出穩(wěn)定電壓通過電控制器12給井下儀器系統(tǒng)提供電源； 在停泵期間或者發(fā)電機(jī)不能正常工作時，備用高溫電池11給井下儀器 供電。本發(fā)明保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，包括渦輪(1)、渦輪軸(2)、軸承(4)、磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子(5)、隔離罩(6)、磁力耦合器內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(7)、發(fā)電機(jī)(8)及外殼(9)，其特征在于外殼(9)的下端內(nèi)孔安裝有支承渦輪軸(2)的軸承(4)，該軸承為滑動軸承；渦輪軸(2)的下端固定一渦輪(1)，上端固定一磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子(5)；渦輪(1)的上部有一引導(dǎo)泥漿的導(dǎo)輪(3)；內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(7)位于磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子(5)上部之中，并與發(fā)電機(jī)(8)同軸相連；外磁轉(zhuǎn)子(5)與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(7)之間有起密封作用的隔離罩(6)；所述的外殼(9)上端內(nèi)部空氣腔體(13)中安裝有用于發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或者停泵時備用的高溫電池(11)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所 述的導(dǎo)輪(3)為葉片式導(dǎo)輪，套接在外殼(9)下端的外部。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其特征在于 所述的導(dǎo)輪(3)與外殼(9)下端是固定套接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其特征在于 所述的導(dǎo)輪(3)其葉片為3—6片。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所 述的導(dǎo)輪(3)其葉片為5片。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所 述的高溫電池(11)為高溫鋰離子電池，電壓為36—56V，容量為220 —300Ah。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所 述的高溫電池(11)電壓為48V，容量為240Ah。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所 述的外殼(9)上端內(nèi)部空氣腔體(13)中安裝有整流調(diào)制器(10)和 電控制器(12);所述整流調(diào)制器(10)包括調(diào)制電路，電控制器(12) 包括控制電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)，用于為井下隨鉆儀器提供電源。它包括渦輪、渦輪軸、滑動軸承、磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子、隔離罩、磁力耦合器內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)及外殼；渦輪的上部有一引導(dǎo)泥漿的導(dǎo)輪；內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位于磁力耦合器外磁轉(zhuǎn)子上部之中，并與發(fā)電機(jī)同軸相連；外磁轉(zhuǎn)子與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間有隔離罩；所述的外殼上端內(nèi)部空氣腔體中安裝有用于發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或者停泵時備用的高溫電池。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是完全無接觸的動力傳遞、完全的靜密封，密封安全可靠、水力振動小、壓力均勻、蝸輪的水力性能好、具有備用電池，從而工作穩(wěn)定可靠、發(fā)電機(jī)的使用壽命長、工藝性好、成本低的泥漿渦輪交流發(fā)電機(jī)。
文檔編號H02K7/18GK101126366SQ20071005267
公開日2008年2月20日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者徐海濤, 徐秀杰, 軍 覃, 高小明, 龔子華 申請人:武漢海闊科技有限公司