一种机翼型叶片冲击式涡轮设计与试验研究

【引言】在复杂地质条件下钻探深井、超深井、水平井、多分支井时要保证设计井眼轨道的合理性，必须借助井下随钻测量和控制仪器。这些仪器和工具工作时需要电能，并且对电能的需求量越来越高，连续、可靠地向井下测量仪器和工具提供所需电能非常重要［1］。目前，井下随钻测量和控制仪器的供电方式有蓄电池供电和井下发电机供电，其中后者己逐步成为标准配置［2－3］。井下发电机供电系统由永磁发电机和涡轮马达两部分组成，涡轮马达有螺旋叶片涡轮和机翼型叶片涡轮两种结构。螺旋叶片涡轮便于加工，但水力效率低、压耗大; 机翼型叶片涡轮水力效率高、压耗较低，但加工成本较高。机翼型叶片涡轮一般由定子和转子组成，转子压耗大小直接影响永磁发电机推力轴承的工作寿命，冲击式机翼型叶片涡轮的转子压耗非常小，有利于提高推力轴承的工作寿命。因此，从提高水力效率和推力轴承的工作寿命来看，井下涡轮发电机选择冲击式机翼型叶片涡轮，可避免因井下发电机轴承磨损而起钻，对长时间连续、可靠地井下供电具有重要意义。