專利名稱：監測電馬達系統的內部參數的制作方法

發明內容
本發明涉及測量和監測潛水電馬達的狀態的改進方法和系統。根據本發明的方法和系統采用與在電馬達的定子或電樞的結構中所使用的電線整體地繞制的光纖、傳感器和/或微電機。
本發明的一個實施例將在遙測技術領域中技術人員所熟悉的光纖和傳感器纏繞在電線的周圍，然后應用絕緣材料將電線和光纖包裹或涂敷以封裝并將光纖連接到導線。因此，光纖和傳感器、電機以及一些器件都沿電線的長度縱向地纏繞，然后使其中的兩個通過電馬達定子槽纏繞以形成定子繞組。然后對該定子采用絕緣，對電線進行上清漆、環氧樹脂涂層或在制造馬達領域中熟悉的人員所使用的其它的任何絕緣技術處理。此外，本發明通過光學時域反射測量技術和Raman反向散射將光纖用作固有溫度監測器可以精密地監測所說的絕緣材料的固化溫度。
另一實施例將光纖和與監測相關的器件放置在管中，在電馬達的定子中應用電線纏繞該管。
另一個實施例應用繞在電線周圍并穿過定子的光纖作為在電馬達外部的傳感器之間的通信通路。
本發明解決了監測電馬達內部參數的問題。例如，它在馬達的設計和未來開發方面以及操作控制、安全以及延長馬達的壽命以至監測電馬達的某些內部參數方面都很有用。本發明還允許沿馬達的軸線上沿多個節點以及在馬達的不同的徑向位置上測量參數。這些參數變量有益于了解在不同的馬達結構中的熱量上升、熱流通、熱點以及隨后的熱分布以及提供馬達內部的壓力和振動情況和在電系統的實際運行和操作的過程中的定子運動的直接知識。
電馬達性能和壽命周期都是本發明所監測的這些內部狀態的函數。因此，本發明能夠監測在電馬達中的這些狀態以改善或改變結構設計和運行，然后通過本發明所提供的內部監測進行證實。
這種技術的最直接的應用是開發用于地下的油氣井的新型的較高可靠性的且更有效的電馬達。
本發明可以用于設計在許多應用場合中需要測量內部參數的電馬達。比較有用的是經常監測電馬達在運行中的內部振動以檢測在該系統中較差的減振、較差的馬達轉子定位或由啟動或運行以及連接到馬達的裝置(即壓縮機、風扇、泵等)所引起的振動。這有助于設計在機械方面和電方面更為有效且可靠的電馬達系統。本發明還提供一種通過電馬達從該電馬達外部進行光通信的方法。
優選實施例的描述下文參考附圖更詳細地描述本發明，在附圖中附

圖1所示為電馬達的橫截面示意圖，該電馬達的定子上具有至少一根電線配備有在該絕緣中的光纖傳感器系統的電線。
附圖2所示為比附圖1更大比例的附圖1的光纖傳感器系統的導線的橫截面示圖。
附圖3所示為比附圖1更大比例的附圖1的光纖傳感器系統和導線的縱向橫截面視圖。
參考附圖1，所示的電馬達具有箭頭1所表示的轉子和定子2，該定子2包括纏繞的一系列電線3，這樣當電流流經電線3時產生使轉子1相對于定子2旋轉的旋轉磁場。如附圖2和3所示，至少一根電線3具有電絕緣層4，在該電絕緣層4中嵌入光纜5，該光纜5可以具有適合的微傳感器6比如加速計以檢測振動和/或光柵比如纖維布拉格(bragg)光柵7，該纖維布拉格光柵7反射波長等于光柵寬度的光而使其它波長的光通過光纜7。可以這樣設計光柵7以使反射波長隨溫度變化，以使光纜5沿電線3的長度形成微型溫度計的細長線。同樣地，以類似的光柵形成的地震傳感器可以形成光學傳感器6，根據振動情況的不同該光柵反射不同的波長，因此光纜5是一種能夠精確地檢測任何過熱和/或振動(例如當相關的泵阻塞或無滑潤運行時或軸承已經磨損時)的細長的多參數傳感器。
權利要求
1.一種測量和監測電馬達系統的方法，所說的方法包括提供具有從定子和電樞中所選擇的至少一個部件的馬達系統，所說的至少一個部件連接到至少一根電線；將至少一個數據測量裝置與所說的至少一根電線相結合；應用所說的至少一個數據測量裝置采集數據；以及將所說的采集的數據傳輸到數據采集站。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所說的采集數據的裝置纏繞在所說的電線上。
3.根據權利要求2所述的方法，其中通過應用絕緣材料覆蓋或涂敷電線和該采集數據的裝置來封裝所說的采集數據的裝置并將它連接到所說的電線。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所說的采集數據的裝置是從光纖、傳感器、微電機及其組合中選擇的。
5.一種測量和監測電馬達系統的方法，所說的方法包括提供具有從定子和電樞中所選擇的至少一個部件的馬達系統，所說的至少一個部件連接到至少一根電線；提供至少一個數據測量裝置；將所說的至少一個數據測量裝置與所說的至少一個馬達部件相連接；應用所說的至少一個數據測量裝置采集數據；以及將所說的采集的數據傳輸到數據采集站。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所說的采集數據的裝置包含在管內。
7.根據前述任一權利要求所述的方法，其中該馬達是用于抽井中的碳氫化合物流體的井下潛水電泵的電馬達。
8.在權利要求4中所使用的系統，該系統包括帶有物理參數傳感器的光纜，該傳感器嵌入在包圍在馬達繞組的至少一根電線周圍的電絕緣涂層中。
全文摘要
在電馬達中測量和監測數據比如溫度和振動的方法和系統包括嵌入在馬達繞組的至少一根電線(3)的電絕緣(4)中的光纜(5),該光纜由此形成了細長的溫度計和/或振動傳感器。
文檔編號H02K3/32GK1344433SQ00805364
公開日2002年4月10日 申請日期2000年3月23日 優先權日1999年3月24日
發明者戴維·R·史密斯 申請人:國際殼牌研究有限公司