Том 336 № 10 (2025)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2025/10/5376

Оценка влияния потерь в стали статора на энергетические показатели погружного электродвигателя при стохастической процедуре сборки послеремонтного погружного электродвигателя

Актуальность. По ХМАО-Югре имеется более 89 тысяч единиц общего эксплуатационного фонда нефтяных скважин. Это позволяет стабильно добывать около 41 % российской нефти. В настоящий период значительная часть эксплуатируемых нефтяных месторождений находится в категории трудноизвлекаемых. Это составляет более 70 % от общего объема фонда скважин. Из них большая часть действующего добывающего фонда в качестве инструмента нефтедобычи использует установку электроцентробежного насоса с асинхронным погружным электродвигателем. Технологические вызовы в настоящий период требуют решения задач реновации имеющегося фонда нефтяных скважин. Одна из таких задач – увеличение наработки на отказ послеремонтных погружных электродвигателей. Поскольку в настоящее время после ремонта погружного электродвигателя его показатель наработки на отказ, как правило, снижается. В свою очередь, одна из основных вариативных компонент, послеремонтного погружного электродвигателя, а именно пакеты ротора с короткозамкнутой обмоткой, обладает значительной дисперсией их электромагнитных свойств. Объяснение этому факту лежит в особенностях технологий изготовления и обслуживания при ремонте пакета ротора. Также известно, что после ремонта существуют значительные вариации величины магнитной индукции в зубцово-пазовой зоне активной части статора и ротора. Указанные выше обстоятельства позволяют предложить следующую гипотезу. Гипотеза исследования состоит в том, что в операционной партии пакетов ротора с короткозамкнутой обмоткой их электромагнитные параметры обладают значительной дисперсией. Взаимодействие и взаимовлияние таких пакетов ротора в сборке послеремонтного погружного электродвигателя между собой и с активной частью статора приводят к высокой вероятности формирования в магнитопроводе статора участков с локальным аномально высоким выделением энергии вихревых токов и энергии перемагничивания. Соответственно формируются участки с локальным аномально высоким выделением тепловой энергии в стали статора. Появление в стали статора областей, с указанными выше свойствами, приводит к ускоренной деградации прилегающих локальных участков изоляции обмотки статора. Указанное явление создает предпосылки к возникновению «пожара в стали» статора. Это, в свою очередь, становится предпосылкой для отказа всего погружного электродвигателя. Цель. Оценить влияние вариаций электромагнитных параметров пакетов ротора в сочетании с вариациями параметров цепи намагничивания на значения интегральных и локальных энергетических показателей погружного электродвигателя. Методы. Системный анализ, статистический анализ, теория электрических машин, теория многодвигательных электроприводов, методы планирования эксперимента, методы идентификации параметров электроприводов. Результаты и выводы. Предложена математическая модель асинхронного погружного электродвигателя как совокупности взаимодействующих и взаимовлияющих математических моделей элементарных электрических машин в рамках теории многодвигательного электропривода. Дано определение понятия элементарная электрическая машина. Показана вероятность появления вдоль расточки статора участков с локальным аномально высоким выделением энергии вихревых токов и энергии перемагничивания с последующим преобразованием в тепловую энергию. Определены условия появления этого эффекта. Показана принципиальная рассогласованность диапазонов локальных тепловыделений в активной части погружного электродвигателя и интегральных диапазонов, регистрируемых внешними устройствами, что приводит к ошибочному прогнозу состояний изоляции обмоток статора и «железа» статора и ротора.  

Ключевые слова:

асинхронный послеремонтный погружной электродвигатель, описательная статистика, методы идентификации систем, прогноз состояния изоляции обмоток статора, пожар в стали магнитопровода, элементарная электрическая машина, пакет ротора

Авторы:

Владимир Захарович Ковалев

Александр Савельевич Глазырин

Ольга Владимировна Архипова

Эмиль Ильшатович Хусаинов

Владимир Анатольевич Копырин

Евгений Игоревич Попов

Рустам Нуриманович Хамитов

Александр Александрович Филипас

Семен Семенович Попов

Евгений Владимирович Боловин

Евгения Александровна Беляускене

Скачать pdf

Для оптимальной работы сайта журнала и оптимизации его дизайна мы используем куки-файлы, а также сервис для сбора и статистического анализа данных о посещении Вами страниц сайта (Яндекс Метрика). Продолжая использовать сайт, Вы соглашаетесь на использование куки-файлов и указанного сервиса.