CN104675610B

CN104675610B - 耐高温泥浆涡轮发电机

Info

Publication number: CN104675610B
Application number: CN201410466577.1A
Authority: CN
Inventors: 张达; 韩志富; 秦二卫; 白玉新; 胡林
Original assignee: Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Current assignee: Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: CN104675610A

Abstract

本发明公开了一种耐高温泥浆涡轮发电机，包括：泥浆涡轮、磁力耦合传动装置、壳体、电机定子及传动轴；将传动轴的一端设置于磁力耦合传动装置的内孔中，另一端设置于电机定子中，使磁力耦合传动装置在一端泥浆涡轮的带动下，带动传动轴在电机定子中转动，实现发电。通过截留塞及截流盘的使用，可以实现泥浆流量的调节，增大了流量适应范围，提高了泥浆发电机的通用性。通过导流筒的使用，保证了泥浆的流向及稳定性，提高了泥浆涡轮的效率。通过发电机分瓣式铁心新结构的使用，保证了在给定体积内大功率电能的输出。用于井下钻井系统供电，基于井下高温高压的工作环境，具有耐高温能力强的特点。

Description

耐高温泥浆涡轮发电机

技术领域

本发明涉及石油开采及探测领域，尤其涉及一种耐高温泥浆涡轮发电机。

背景技术

随着石油工业的发展，石油钻井对设备要求日益提高，正在进入信息化、智能化、自动化阶段。在复杂地质条件下钻井也对井下随钻测量仪器和井下智能工具提出更高的要求。目前，井下随钻测量仪器和井下智能工具有随钻测量仪、随钻录井仪、旋转导向工具等，为了保证这些仪器和设备连续、可靠地工作，必须要有足够的电能作为保证，目前采用的供电方案主要有锂电池供电和井下泥浆发电机供电。采用锂电池供电，其能量有限，温度要求严格，从而使用成本高。因此，作为井下主流电源的锂电池已难于满足随钻测量仪器、控制工具及深井钻井对电力的需要。

发明内容

鉴于现有技术中存在的情况，根据本发明的一个方面，提供耐高温泥浆涡轮发电机。包括：泥浆涡轮、磁力耦合传动装置、壳体、电机定子及传动轴；所述磁力耦合传动装置包括，内孔，所述泥浆涡轮活动连接于所述壳体的一端，所述电机定子连接于所述壳体的另一端，所述磁力耦合传动装置固定于所述泥浆涡轮的内部，将传动轴的一端设置于所述磁力耦合传动装置的内孔中，另一端设置于所述电机定子中，使所述磁力耦合传动装置在一端泥浆涡轮的带动下，带动传动轴在所述电机定子中转动，实现发电。

在一种优选的实施方式中，还包括，电机壳体，所述电机壳体设置与所述壳体内部，设置于电机定子外部。

在一种优选的实施方式中，还包括，导流筒，所述导流筒与所述泥浆涡轮的末端连接。

在一种优选的实施方式中，还包括，截流盘，所述截流盘装配于所述导流筒的导流面上，与导流筒的外侧固定连接。

在一种优选的实施方式中，还包括，截流塞；所述截流塞密封于所述截流盘的导流孔上。

在一种优选的实施方式中，所述磁力耦合传动装置的末端固定高压密封塞。

在一种优选的实施方式中，还包括，接头，所述接头与所述壳体的一端活动连接。

在一种优选的实施方式中，还包括，下部壳体，所述下部壳体与所述电机壳体的末端固定连接。

在一种优选的实施方式中，还包括，扶正器，所述扶正器设置与所述下部壳体与壳体之间，与所述下部壳体及壳体活动连接。

通过上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明设计的泥浆发电机将整体结构封装为几大部分，通过模块化结构的采用，提高了结构的密封性，同时也便于整体拆卸及维护。通过截留塞及截流盘的使用，可以实现泥浆流量的调节，增大了流量适应范围，提高了泥浆发电机的通用性。通过导流筒的使用，保证了泥浆的流向及稳定性，提高了泥浆涡轮的效率。通过发电机分瓣式铁心新结构的使用，保证了在给定体积内大功率电能的输出。用于井下钻井系统供电，基于井下高温高压的工作环境，具有耐高温能力强的特点。

附图说明

图1为本发明一种实施方式中耐高温泥浆涡轮发电机的第一部分结构示意图；

图2为本发明一种实施方式中耐高温泥浆涡轮发电机的第二部分结构示意图；

图3为本发明一种实施方式中耐高温泥浆涡轮发电机的第三部分结构示意图；

图4为本发明一种实施方式中耐高温泥浆涡轮发电机的第四部分结构示意图；

图5为本发明一种实施方式中，耐高温泥浆涡轮发电机的截流盘结构示意图；

图6为本发明一种实施方式中，耐高温泥浆涡轮发电机的截流塞结构示意图；

图7为本发明一种实施方式中，耐高温泥浆涡轮发电机的导流筒截面图；

图8为本发明一种实施方式中，耐高温泥浆涡轮发电机的扶正器截面图。

附图标记

1-接头；2-高压密封塞；3-截流塞；4-截流盘；5-密封圈；6-导流筒；7-泥浆涡轮；8-磁力耦合传动装置；9-壳体；10-电机壳体；11-电机定子；12-传动轴；13-下部壳体；14-扶正器；15-备紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1～4为本发明的一种实施例中耐高温泥浆发电机结构示意图，其组成包括接头、高压密封塞、截流塞、截流盘、密封圈、导流筒、泥浆涡轮、壳体、磁力耦合传动装置、电机、下部壳体、扶正器。

截流塞三维图见图6，采用耐磨性硬质合金材料，其大圆面采用过盈配合压入截流盘孔内，在大圆面和小圆面间有一凹槽，拆卸时可使用工装拽出。截流盘三维图见图5，也采用耐磨性硬质合金材料，有六个均匀分布的通孔，供泥浆流过。同时端面有六个均匀分布的大孔，深度与截流塞大圆面相等，以便其压入。截流盘与导流筒通过螺纹连接，有键槽可与外部结构连接，同时其端面两个盲孔供安装和拆卸使用。截流塞和截流盘共同组成了泥浆流量控制部分，根据不同的泥浆流量，通过改变截流塞的数目控制通流面积。这种方式保证截流盘不变，只需更换截流塞，操作方便易行，实现了泥浆流量控制的目的，使得泥浆发电机可适应大范围变化的泥浆流量。

导流筒见图7，与壳体及导流盘均采用螺纹连接，其内部导流片采用曲线形设计，保证流入泥浆在同一方向最大面积地稳定冲刷涡轮，提高了泥浆涡轮效率。

发电机分瓣铁心置于电机壳体内，其采用分瓣式铁心结构，保证在有限体积内大功率电能的稳定输出，同时该结构大幅提高了电机效率，减少电机损耗和温升，提高了电机在高温环境工作的适应能力。考虑到井下工况，其材料均采用高等级耐高温材料，同时为了有效散热，传动轴采用空心结构，可有效将电机工作中产生的热量散发，通过以上措施保证电机在高温高压环境下正常工作。

扶正器见图8，置于泥浆发电机下端，与壳体通过螺纹连接，与下部壳体通过伸出键连接，防止泥浆发电机心部轴向窜动，也起心部的整体支撑扶正作用。

工作原理如下：泥浆经截流塞截流后，沿截流盘通孔流入导流筒，经顺流后冲击泥浆涡轮，带动磁力耦合装置转动，从而带动传动轴转动，使得发电机旋转，产生的交流电经过整流后，以直流形式输出，实现系统供电。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims

1.耐高温泥浆涡轮发电机，其特征在于，包括：泥浆涡轮、磁力耦合传动装置、壳体、电机定子及传动轴；所述磁力耦合传动装置包括，内孔，所述泥浆涡轮活动连接于所述壳体的一端，所述电机定子连接于所述壳体的另一端，所述磁力耦合传动装置固定于所述泥浆涡轮的内部，将传动轴的一端设置于所述磁力耦合传动装置的内孔中，另一端设置于所述电机定子中，使所述磁力耦合传动装置在一端泥浆涡轮的带动下，带动传动轴在所述电机定子中转动，实现发电；

还包括，导流筒，所述导流筒与所述泥浆涡轮的末端连接；截流盘，所述截流盘装配于所述导流筒的导流面上，与导流筒的外侧固定连接；截流塞，所述截流塞密封于所述截流盘的导流孔上。

2.根据权利要求1所述的耐高温泥浆涡轮发电机，其特征在于，还包括，电机壳体，所述电机壳体设置于所述壳体内部，设置于电机定子外部。

3.根据权利要求1所述的耐高温泥浆涡轮发电机，其特征在于，所述磁力耦合传动装置的末端固定高压密封塞。

4.根据权利要求1所述的耐高温泥浆涡轮发电机，其特征在于，还包括，接头，所述接头与所述壳体的一端活动连接。

5.根据权利要求2所述的耐高温泥浆涡轮发电机，其特征在于，还包括，下部壳体，所述下部壳体与所述电机壳体的末端固定连接。

6.根据权利要求5所述的耐高温泥浆涡轮发电机，其特征在于，还包括，扶正器，所述扶正器设置于所述下部壳体与壳体之间，与所述下部壳体及壳体活动连接。