[发明专利]监测电马达系统的内部参数

说明书

发明内容

本发明涉及测量和监测潜水电马达的状态的改进方法和系统。根据本发明的方法和系统采用与在电马达的定子或电枢的结构中所使用的电线整体地绕制的光纤、传感器和/或微电机。

本发明的一个实施例将在遥测技术领域中技术人员所熟悉的光纤和传感器缠绕在电线的周围，然后应用绝缘材料将电线和光纤包裹或涂敷以封装并将光纤连接到导线。因此，光纤和传感器、电机以及一些器件都沿电线的长度纵向地缠绕，然后使其中的两个通过电马达定子槽缠绕以形成定子绕组。然后对该定子采用绝缘，对电线进行上清漆、环氧树脂涂层或在制造马达领域中熟悉的人员所使用的其它的任何绝缘技术处理。此外，本发明通过光学时域反射测量技术和Raman反向散射将光纤用作固有温度监测器可以精密地监测所说的绝缘材料的固化温度。

另一实施例将光纤和与监测相关的器件放置在管中，在电马达的定子中应用电线缠绕该管。

另一个实施例应用绕在电线周围并穿过定子的光纤作为在电马达外部的传感器之间的通信通路。

本发明解决了监测电马达内部参数的问题。例如，它在马达的设计和未来开发方面以及操作控制、安全以及延长马达的寿命以至监测电马达的某些内部参数方面都很有用。本发明还允许沿马达的轴线上沿多个节点以及在马达的不同的径向位置上测量参数。这些参数变量有益于了解在不同的马达结构中的热量上升、热流通、热点以及随后的热分布以及提供马达内部的压力和振动情况和在电系统的实际运行和操作的过程中的定子运动的直接知识。

电马达性能和寿命周期都是本发明所监测的这些内部状态的函数。因此，本发明能够监测在电马达中的这些状态以改善或改变结构设计和运行，然后通过本发明所提供的内部监测进行证实。

这种技术的最直接的应用是开发用于地下的油气井的新型的较高可靠性的且更有效的电马达。

本发明可以用于设计在许多应用场合中需要测量内部参数的电马达。比较有用的是经常监测电马达在运行中的内部振动以检测在该系统中较差的减振、较差的马达转子定位或由启动或运行以及连接到马达的装置(即压缩机、风扇、泵等)所引起的振动。这有助于设计在机械方面和电方面更为有效且可靠的电马达系统。本发明还提供一种通过电马达从该电马达外部进行光通信的方法。

优选实施例的描述

下文参考附图更详细地描述本发明，在附图中：

附图1所示为电马达的横截面示意图，该电马达的定子上具有至少一根电线配备有在该绝缘中的光纤传感器系统的电线。

附图2所示为比附图1更大比例的附图1的光纤传感器系统的导线的横截面示图。

附图3所示为比附图1更大比例的附图1的光纤传感器系统和导线的纵向横截面视图。

参考附图1，所示的电马达具有箭头1所表示的转子和定子2，该定子2包括缠绕的一系列电线3，这样当电流流经电线3时产生使转子1相对于定子2旋转的旋转磁场。如附图2和3所示，至少一根电线3具有电绝缘层4，在该电绝缘层4中嵌入光缆5，该光缆5可以具有适合的微传感器6比如加速计以检测振动和/或光栅比如纤维布拉格(bragg)光栅7，该纤维布拉格光栅7反射波长等于光栅宽度的光而使其它波长的光通过光缆7。可以这样设计光栅7以使反射波长随温度变化，以使光缆5沿电线3的长度形成微型温度计的细长线。同样地，以类似的光栅形成的地震传感器可以形成光学传感器6，根据振动情况的不同该光栅反射不同的波长，因此光缆5是一种能够精确地检测任何过热和/或振动(例如当相关的泵阻塞或无滑润运行时或轴承已经磨损时)的细长的多参数传感器。