[發明專利]一種雙渦輪井下大功率發電機

有效

• 申請號: 201010616378.6
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102080570A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 何保生;石巖峰;李漢興;趙國臣;靳勇;潘光瑋;吳光武;石峻峰;武廣璦;文敏
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;中天啟明石油技術有限公司
• 主分類號: E21F17/06
• 分類號: E21F17/06;F03B13/02;H02K3/04;H02K1/27
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種大功率渦輪發電機，特別是關于一種給井下隨鉆儀器供電的雙渦輪井下大功率發電機。

背景技術

近年來，隨著石油鉆井技術的不斷進步，隨鉆測量和井下導向控制技術有了很大進步，隨鉆測量和導向控制功能越來越強，應用于井下的各種工程、地質參數傳感器以及導向控制部件也越來越多，如LWD、MWD、旋轉導向和垂直鉆井系統等。

對于長時間工作的隨鉆測量儀器和井下控制工具，其功能越強，傳感器和控制執行機構使用得越多，就意味著對電能的需求越大。在井深幾千米，空間狹小的條件下，以及隨鉆儀器和導向控制部件的封閉結構的制約，通過外部電機供電是不可能的。

目前使用的為井下設備提供動力的方法有兩種：一種是依靠傳統的鋰電池給井下儀器和部件供電，但是該電池在高溫、高壓的環境下也已經難以滿足給儀器、部件長時間、連續、穩定供電的需求。另外一種是井下隨鉆渦輪發電機，利用鉆井液的動能，通過轉子轉動切割磁力線發電，達到轉化能量的目的。但是目前使用的渦輪發電機存在很多問題，如機械結構復雜，性能不穩定，功率過小，使用壽命短等；同樣難以滿足給儀器長時間供電的需求。

所以研究開發可在井下長時間工作并輸出大功率電能的電源十分重要。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種本發明的目的是提供一種結構簡單、性能可靠、端口電壓整流后輸出48V、功率可達到500W左右的雙渦輪井下大功率發電機。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種雙渦輪井下大功率發電機，位于空心鉆桿的內部，包括一定子總成及轉子磁鐵組件，其特征在于：在所述轉子磁鐵組件的上、下兩端分別連接一上渦輪組件和下渦輪組件，所述上渦輪組件和下渦輪組件的葉片旋向一致。

所述定子總成包括一定子軸，從定子軸的底部向內開設有軸向孔，在定子軸上端，固定一矽鋼片組件，矽鋼片組件包括矽鋼架，矽鋼架內部裝有線圈，線圈兩端分別壓蓋一線圈上端蓋和線圈下端蓋，矽鋼片組件最外層為一外套，矽鋼片組件與所述軸向孔之間設置有引線通道。

所述定子軸的下端連接一五芯插座，所述五芯插座一端連接從線圈引出的線纜，另一端連接整流電路的輸入端。

所述線圈兩端設置有絕緣內套和絕緣錐型外墊，在兩個絕緣錐型外墊的外端壓蓋所述線圈上端蓋和線圈下端蓋。

所述轉子磁鐵組件固定在所述矽鋼片組件的外側，所述轉子磁鐵組件包括磁鐵骨架、磁鐵、電機外殼，磁鐵骨架固定在電機外殼上，磁鐵安裝在磁鐵骨架內。

所述電機外殼與所述上渦輪組件及下渦輪組件連接，所述電機外殼與所述矽鋼片組件外套之間留有潤滑油通道。

所述線圈上端蓋封堵在定子軸的上端，在線圈上端蓋的外側，通過軸承組件連接所述上渦輪組件，所述軸承組件包括滾動軸承、滑動軸承、軸承隔片和軸承擋圈。

所述上渦輪組件包括一帶有葉片的上渦輪體，自所述上渦輪體的頂部中心向下開設有潤滑油注油孔，在孔中，從下向上依次設置有彈簧、鋼球、注油閥螺絲、絲堵。

所述下渦輪組件套設在所述定子總成上、轉子磁鐵組件的下方，包括帶有葉片的下渦輪體，所述下渦輪體與所述轉子磁鐵組件連接，所述下渦輪體內側與定子總成之間從上到下依次設置有軸承、油封骨架、活塞、彈簧、彈簧底座、封堵。

所述軸承、油封骨架、活塞、彈簧與定子總成之間夾設一滑套。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：本發明采用兩組渦輪組件固定在轉子磁鐵組件的兩端，當泥漿液在空心鉆桿中流過時，從渦輪組件向下流動，沖擊葉片轉動，從而帶動磁鐵轉動，與定子軸上固定的發電線圈發生相對運動，切割磁力線產生電流，從而起到了發電的作用。本發明采用兩組渦輪組件，一是裝置旋轉時上、下平衡，穩定；二是能夠產生較大的轉矩，從而產生較大的電流，通過整流后，電路輸出48V左右的直流電壓，功率可達到500W左右。本發明結構簡單，性能可靠，從而實現了大功率發電的設計目的。

附圖說明

圖1是本發明整體結構示意圖；

圖2是定子總成示意圖；

圖3是轉子磁鐵組件示意圖；

圖4是上渦輪組件示意圖；

圖5是下渦輪組件示意圖。