[发明专利]一种井下摄像仪的后置涡轮设计方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油测井技术领域，特别涉及一种井下摄像仪的后置涡轮设计方法及系统。

背景技术

井下摄像仪是一种应用可见光摄像机查看油、气、水井的测试仪器，通过该仪器可以直接观测被测井的套管破损、套管错断、井下落物、射孔质量、注水见效方向等情况。而可见光摄像仪在油、气、水井中应用的最大问题就是油污、杂质的沾污问题。

根据现有可见光摄像仪存在的不足之处，发明人发明了后置涡轮防沾污的测试仪器，方法是在可见光电视外加装集流筒，集流筒与可见光电视之间形成环空通路，在可见光电视后部加装一个涡轮，在电机的带动下用涡轮吸入流体后沿环空通路喷向仪器前端，。其中涡轮是整个仪器原理的核心部件，需要进行特殊设计。现有的涡轮均不具备防沾污的功能，无法满足实际的需要。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提出一种井下摄像仪的后置涡轮设计方法及系统，设计出的涡轮使其能够满足后置涡轮井下摄像仪防沾污原理和功能的需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种井下摄像仪的后置涡轮设计方法，包括：

确定比转数n_s、圆周速度u、涡轮各截面对应的叶片最大厚度以及涡轮翼型；

根据所述比转数n_s确定轮毂比d以及叶片数Z；

根据所述轮毂比d确定轮毂外径d_h；

利用所述轮毂外径d_h确定涡轮的直径；其中，涡轮的直径包括：截面Ⅰ的直径D_Ⅰ、截面Ⅱ的直径D_Ⅱ、截面III的直径D_Ⅲ、截面Ⅳ的直径D_Ⅳ、截面Ⅴ的直径D_Ⅴ；

利用所述涡轮的直径确定涡轮各截面对应的轴面速度v_m′；

对涡轮各截面对应的轴面速度v_m′进行校正；

根据所述圆周速度u确定涡轮截面的绝对速度的圆周分量v_u2；

根据所述圆周分量v_u2、圆周速度u、和校正后的涡轮各截面对应的轴面速度确定涡轮截面的安放角β_∞；

根据涡轮的直径和叶片数Z确定涡轮各截面对应的叶栅间距t；

根据所述叶片数Z选定涡轮截面的叶栅稠密度；

根据涡轮各截面对应的叶栅间距t以及涡轮截面的叶栅稠密度确定涡轮各截面对应的叶片弦长l；

根据校正后的涡轮各截面对应的轴面速度、圆周速度u、涡轮截面的绝对速度的圆周分量v_u2、涡轮截面的初始安放角β_∞以及选定的气蚀系数λ确定栅中翼型的升力系数C_y，并对升力系数C_y进行修正；

根据所述涡轮翼型以及涡轮各截面对应的叶片弦长确定涡轮各截面对应的厚度h；

利用涡轮翼型的厚度h、叶片弦长l和修正后的升力系数C_y获得冲角△α；

根据冲角△α和涡轮截面的初始安放角β_∞获得涡轮截面的最终安放角β；

根据涡轮各截面对应的叶片最大厚度、涡轮翼型的厚度h、叶片弦长l、冲角△α、最终安放角β获得涡轮各截面表面处的立体坐标，利用涡轮各截面表面处的立体坐标绘制涡轮的三维图形。

优选地，所述确定比转数n_s的步骤包括：

根据仪器结构设计给出涡轮喷射清水的扬程H，当达到防污效果时所需的流体流量Q，根据电气设计给出电机在工况下输出的电机转数n，根据仪器结构设计允许涡轮的最大外径D；

利用扬程H、流体流量Q、电机转数n确定比转数n_s。

优选地，所述根据所述轮毂比d确定轮毂外径d_h的步骤具体包括：

利用所述轮毂比d和最大外径D获得轮毂外径d_h。

优选地，所述圆周速度u的确定方法包括：

利用涡轮的最大外径D和电机转数n确定圆周速度u。

优选地，所述对涡轮各截面对应的轴面速度v_m′进行校正的步骤包括：

确定涡轮各截面的叶片排挤系数ψ；

利用叶片排挤系数ψ对涡轮各截面对应的轴面速度v_m′进行校正。