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


