CN220171265U - 一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，包括大功率脉冲源主机、外部供电电源、传输电缆、同步信号发生器及换能器，大功率脉冲源主机通过传输电缆分别与同步信号发生器和换能器相连接，大功率脉冲源主机由恒流高压电源及气路控制系统、电源控制系统、储能电容、放电开关、地震仪触发信号生成模块、保护系统及保护箱体组成，电源控制系统控制恒流高压电源及气路控制系统的运作，恒流高压电源及气路控制系统与储能电容相连接，储能电容与放电开关相连接，其中恒流高压电源及气路控制系统和储能电容均与保护系统相连接。本实用新型可用于陆地、水域等地震勘探以及城市地质勘探领域，可与现有主流地震勘探仪器连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及地震勘探震源装置技术领域，具体为一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统。
背景技术
地震勘探是寻找煤炭、油气和其他矿藏资源的最有效的勘探方法，炸药震源作为主要震源但其破坏性大，火工品使用受限，其他现有震源又无法满足施工要求的区域，很大程度上限制了地震勘探方法的使用。
然而，现有的电火花震源在使用的过程中存在以下的问题：电火花震源设备体积大且质量重，不便于携带，并且存在能效转换率低的问题。为此，需要设计相应的技术方案解决存在的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种充电效率高、传输功率大，能量转换效率高的金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探震源装置，将金属丝电爆炸产生冲击波的技术应用于地震勘探领域，以解决现有技术中存在能量转化效率低的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，包括大功率脉冲源主机、外部供电电源、传输电缆、同步信号发生器及换能器，所述大功率脉冲源主机通过传输电缆分别与同步信号发生器和换能器相连接，所述大功率脉冲源主机由恒流高压电源及气路控制系统、电源控制系统、储能电容、放电开关、地震仪触发信号生成模块、保护系统及保护箱体组成，所述电源控制系统控制恒流高压电源及气路控制系统的运作，所述恒流高压电源及气路控制系统与储能电容相连接，所述储能电容与放电开关相连接，其中所述恒流高压电源及气路控制系统和储能电容均与保护系统相连接，其中，所述传输电缆采用具有大通流传导能力的高压同轴特种电缆，所述放电开关通过传输电缆分别与同步信号发生器和换能器相连接，所述放电开关采用大通流气体开关，所述换能器为金属丝电爆炸换能器
作为上述方案的优选，所述恒流高压电源及气路控制系统中，所述的恒流高压电源为全固态结构，所述的外部供电电源输入的380V交流经过A/D转换成直流电压10kV-30kV，其额定输出功率为10kW，与储能电容的充电电压相匹配，充电速度快，满载情况下10s即可实现电容器储能达到100kJ；所述的气路控制系统用于控制大通流放电开关的充气和放气。
作为上述方案的优选，所述电源控制系统主要用于控制所述的恒流高压电源及气路控制系统。
作为上述方案的优选，所述储能电容采用了储能密度较高的金属化膜电容器作为大电流脉冲功率源的储能元件。
作为上述方案的优选，所述放电开关采用大通流气体开关，无需外部触发源进行触发控制，具有操控简单和放电可靠性高的优点。
作为上述方案的优选，所述保护系统，在设置了紧急停机按钮和大功率接地电阻，当紧急停机按钮启动后，可将储能电容器上的电能量通过接地电阻快速释放，保障设备和人员的安全。
作为上述方案的优选，所述电源控制系统主要是控制恒流高压电源及气路控制系统，通过调整电压、气压等阈值来调节储能和控制放电开关。
作为上述方案的优选，所述传输电缆采用具有大通流传导能力的高压同轴特种电缆。
作为上述方案的优选，所述换能器为一体化短端头换能器，换能器为金属筒体，一端与所述传输电缆连接，一端开口为释能窗口，为金属丝支架。
作为上述方案的优选，所述地震仪器触发信号器，主要是用来生成和调制感应信号的，在所述的储能电容放电时，罗氏线圈在同轴电缆上感应到的电信号，该信号经过调制后，满足地震勘探仪器TB信号要求。触发信号可通过有线或者无线的方式连接地震仪TB信号针脚。
作为上述方案的优选，所述保护箱体为使得整个脉冲功率源的移动和运输更为方便，且能够进一步适应多样的现场作业环境，保护箱体的底层支撑板上焊接有接地端子，当大电流脉冲功率源处于工作状态时，须将该接地端子与接地桩或接地网络连接起来，以保障工作中的接地安全和人员安全。
作为上述方案的优选，当储能电容器充电到设定值，停止充电，气路控制系统控制放电开关工作，储能电容器向冲击波负载输出脉冲大电流，在水中换能器中的金属丝电爆炸产生在水中产生脉冲强冲击波，从而形成地震勘探地震波。
作为上述方案的优选，所述外部供电电源，可选配常用的发电机即可，选用10KVA的供电发电，可跟所述的恒流高压电源相匹配，系统效能达到最佳。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型所设计的金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统具有充电速度快(仅需要10s就可以完成0-100KJ的充电过程)、传输功率大，传输效率高、能效转换率高，使用方便，绿色环保的特点，可用于陆地、水域等地震勘探以及城市地质勘探领域，可与现有主流地震勘探仪器连接。
附图说明
图1为本实用新型的结构框架示意图；
图2为本实用新型脉冲功率驱动源主电路图；
图3为本实用新型所述换能器的结构图；
图4为本实用新型的工作示意图；
图5为本实用新型100KJ储能激发记录示意图。
图中:1、大功率脉冲源主机；2、外部供电电源；3、传输电缆；4、同步信号发生器；5、换能器；6、恒流高压电源及气路控制系统；7、电源控制系统；8、储能电容；9、放电开关；10、地震仪触发信号生成模块；11、保护系统；12、保护箱体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，包括大功率脉冲源主机1、外部供电电源2、传输电缆3、同步信号发生器4及换能器5，大功率脉冲源主机1通过传输电缆3分别与同步信号发生器4和换能器5相连接，大功率脉冲源主机1由恒流高压电源及气路控制系统6、电源控制系统7、储能电容8、放电开关9、地震仪触发信号生成模块10、保护系统11及保护箱体12组成，电源控制系统7控制恒流高压电源及气路控制系统6的运作，恒流高压电源及气路控制系统6与储能电容8相连接，储能电容8与放电开关9相连接，其中恒流高压电源及气路控制系统6和储能电容8均与保护系统11相连接，其中，传输电缆3采用具有大通流传导能力的高压同轴特种电缆，放电开关9通过传输电缆3分别与同步信号发生器4和换能器5相连接，放电开关9采用大通流气体开关，换能器5为金属丝电爆炸换能器5。
进一步改进地，如图1所示：恒流高压电源及气路控制系统6包括恒流高压电源和气路控制系统，的恒流高压电源为全固态结构，将供电电源输入的380V交流经过A/D转换成直流电压10kV-30kV，其额定输出功率为10kW，与储能电容8的充电电压相匹配，的气路控制系统用于控制放电开关9的充气和放气。
进一步改进地，如图1所示：储能电容8采用了额定电压35kV的金属化膜电容器作为大电流脉冲功率源的储能元件。
进一步改进地，如图1所示：保护系统11内设置了紧急停机按钮和大功率接地电阻。
进一步改进地，如图1所示：换能器5为一体化短端头换能器5，换能器5为金属筒体，换能器5一端与传输电缆3连接且另一端开口为释能窗口。
进一步改进地，如图1所示：地震仪触发信号生成模块10用来生成和调制感应信号。
进一步改进地，如图1所示：保护箱体12的底层支撑板上焊接有接地端子，接地端子与接地桩、接地网络相连接。
具体地，外部供电电源2选用常规的380V的供电电源。
在使用时：本实用新型首先根据作业要求选择合适参数(材质、直径、长度)的金属丝，将金属丝安装在换能器5金属丝支架上，下到作业要求的孔内，使金属丝淹没在水中，然后，选择与之相匹配的储能值和充电电压，在电源控制系统7人接交互界面设定施工所需要的储能电容8充电电压和与之对应的放电开关9气路控制参数，控制恒流高压电源对储能电容8按设定的制进行充电，电压达到设定值后停止充电，气路控制系统控制放电开关9放电，储能电容8储存的能量通过传输电缆3传送到输出脉冲大电流换能器5，储能电容8向换能器5输出脉冲大电流，金属丝电爆炸在水中产生脉冲强冲击波，从而形成地震勘探地震波，同时地震仪触发信号生成模块10在储能电容8放电瞬间感应调制生成触发信号，地震仪接收到触发信号开始采集，与本实用新型实现触发同步。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：包括大功率脉冲源主机(1)、外部供电电源(2)、传输电缆(3)、同步信号发生器(4)及换能器(5)，所述大功率脉冲源主机(1)通过传输电缆(3)分别与同步信号发生器(4)和换能器(5)相连接，所述大功率脉冲源主机(1)由恒流高压电源及气路控制系统(6)、电源控制系统(7)、储能电容(8)、放电开关(9)、地震仪触发信号生成模块(10)、保护系统(11)及保护箱体(12)组成，所述电源控制系统(7)控制恒流高压电源及气路控制系统(6)的运作，所述恒流高压电源及气路控制系统(6)与储能电容(8)相连接，所述储能电容(8)与放电开关(9)相连接，其中所述恒流高压电源及气路控制系统(6)和储能电容(8)均与保护系统(11)相连接，其中，所述传输电缆(3)采用具有大通流传导能力的高压同轴特种电缆，所述放电开关(9)通过传输电缆(3)分别与同步信号发生器(4)和换能器(5)相连接，所述放电开关(9)采用大通流气体开关，所述换能器(5)为金属丝电爆炸换能器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：所述恒流高压电源及气路控制系统(6)包括恒流高压电源和气路控制系统，所述的恒流高压电源为全固态结构，将供电电源输入的380V交流经过A/D转换成直流电压10kV-30kV，其额定输出功率为10kW，与所述储能电容(8)的充电电压相匹配，所述的气路控制系统用于控制放电开关(9)的充气和放气。
3.根据权利要求2所述的一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：所述储能电容(8)采用了额定电压35kV的金属化膜电容器作为大电流脉冲功率源的储能元件。
4.根据权利要求1所述的一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：所述保护系统(11)内设置了紧急停机按钮和大功率接地电阻。
5.根据权利要求1所述的一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：所述换能器(5)为一体化短端头换能器(5)，所述换能器(5)为金属筒体，所述换能器(5)一端与所述传输电缆(3)连接且另一端开口为释能窗口。
6.根据权利要求1所述的一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：所述地震仪触发信号生成模块(10)用来生成和调制感应信号。
7.根据权利要求1所述的一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：所述保护箱体(12)的底层支撑板上焊接有接地端子，所述接地端子与接地桩、接地网络相连接。
8.根据权利要求1所述的一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统，其特征在于：所述外部供电电源(2)选用常规的380V的供电电源。
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| CN202321055524.1U CN220171265U (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统 |
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| CN202321055524.1U CN220171265U (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 一种金属丝电爆炸可控冲击波地震勘探用震源系统 |
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| CN (1) | CN220171265U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117607948A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种波形可控震源及地质体超前探测装置、方法及系统 |
-
2023
- 2023-05-06 CN CN202321055524.1U patent/CN220171265U/zh active Active
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