一种井下摄像仪的后置涡轮设计方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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：
[0006] 确定比转数ns、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；
[0007] 根据所述比转数ns确定轮毂比i以及叶片数Z ;
[0008] 根据所述轮毂比d确定轮毂外径d h;
[0009] 利用所述轮毂外径dh确定涡轮的直径；其中，涡轮的直径包括：截面I的直径Di、 截面II的直径Dn、截面III的直径Dm、截面IV的直径、截面V的直径Dv ;
[0010] 利用所述涡轮的直径确定涡轮各截面对应的轴面速度;
[0011] 对涡轮各截面对应的轴面速度^"/进行校正；
[0012] 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vu2;
[0013] 根据所述圆周分量vu2、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
[0014] 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 ;
[0015] 根据所述叶片数Z选定涡轮截面的叶栅稠密度；
[0016] 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1;
[0017] 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以及选定的气蚀系数A确定栅中翼型的升力系数 Cy，并对升力系数C y进行修正；
[0018] 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 ；
[0019] 利用涡轮翼型的厚度h、叶片弦长1和修正后的升力系数(；获得冲角A a ;
[0020] 根据冲角A a和涡轮截面的初始安放角获得涡轮截面的最终安放角0;
[0021] 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1、冲角A a、 最终安放角0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。
[0022] 优选地，所述确定比转数ns的步骤包括：
[0023] 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;
[0024] 利用扬程H、流体流量Q、电机转数n确定比转数ns。
[0025] 优选地，所述根据所述轮毂比d确定轮毂外径d步骤具体包括：
[0026]利用所述轮毂比d和最大外径D获得轮毂外径dh。
[0027] 优选地，所述圆周速度U的确定方法包括：
[0028] 利用祸轮的最大外径D和电机转数n确定圆周速度u。
[0029] 优选地，所述对涡轮各截面对应的轴面速度Vni'进行校正的步骤包括：
[0030] 确定涡轮各截面的叶片排挤系数也；
[0031] 利用叶片排挤系数也对涡轮各截面对应的轴面速度？"/进行校正。
[0032] 为实现上述目的，本发明还提供了一种井下摄像仪的后置涡轮设计系统，包括：
[0033] 初始化单元，用于确定比转数ns、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；
[0034] 轮毂比和叶片数确定单元，用于根据所述比转数ns确定轮毂比i以及叶片数Z;
[0035] 轮毂外径确定单元，用于根据所述轮毂比d确定轮毂外径dh;
[0036] 涡轮直径确定单元，用于利用所述轮毂外径4确定涡轮直径；其中，所述涡轮直径 包括：截面I的直径Di、截面II的直径Dn、截面III的直径Dm、截面IV的直径、截面V 的直径Dv;
[0037] 轴面速度确定单元，用于利用所述涡轮的直径确定涡轮各截面对应的轴面速度 v/，并对涡轮各截面对应的轴面速度vn'进行校正；
[0038] 圆周分量确定单元，用于根据所述圆周速度u确定祸轮截面的绝对速度的圆周分 量 vu2;
[0039] 初始安放角确定单元，用于根据所述圆周分量vu2、圆周速度u、和校正后的祸轮各 截面对应的轴面速度确定涡轮截面的初始安放角0;
[0040] 叶栅间距确定单元，用于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;
[0041] 叶栅稠密度确定单元，用于根据所述叶片数Z选定涡轮截面的叶栅稠密度；
[0042] 叶片弦长确定单元，用于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1 ;
[0043]升力系数确定单元，用于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、涡轮截面的安放角以及选定的气蚀系数A确定 栅中翼型的升力系数cy，并对升力系数cy进行修正；
[0044] 涡轮截面厚度确定单元，用于涡轮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;
[0045] 冲角确定单元，用于利用涡轮翼型的厚度h、叶片弦长1和修正后的升力系数(；获 得冲角Aa;
[0046] 最终安放角确定单元，用于根据冲角Aa和涡轮截面的初始安放角0 "获得涡轮 截面的最终安放角0 ;
[0047] 绘图单元，用于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1、冲角Aa、最终安放角P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。
[0048] 优选地，所述初始化单元包括：
[0049] 参数确定模块，用于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;
[0050] 比转数确定模块，用于利用扬程H、流体流量Q、电机转数n确定比转数ns。
[0051] 优选地，所述轮毂外径确定单元进一步用于利用所述轮毂比i和最大外径D获得 轮毂外径dh。
[0052] 优选地，所述初始化单元还包括：圆周速度获得模块；
[0053] 圆周速度获得模块，用于利用涡轮的最大外径D和电机转数n确定圆周速度u。
[0054] 优选地，所述轴面速度确定单元包括：
[0055] 叶片排挤系数确定模块，用于确