Парадокс нефтяных насосов разгадали учёные

Доцент Тольяттинского госуниверситета рассказал, как предотвратить внеплановые остановки скважин, из-за которых компании Поволжья теряют миллионы. 

Новые и отремонтированные погружные электродвигатели (ПЭД) оказались чувствительнее к повышению напряжения, чем двигатели с большим пробегом. Учёные выяснили, почему так происходит, а также нашли способ продлить срок службы оборудования.

Учёные Высшего военно-морского училища им. Николы Вапцарова, (Варна, Болгария), Самарского государственного технического университета и Тольяттинского госуниверситета изучают эту проблему давно и разработали ряд полезных решений. Недавно специалисты предложили метод защиты ПЭД от электрического резонанса, который разрушает изоляцию кабелей и приводит к коротким замыканиям. 

Как показал анализ аварийности за 2020–2025 годы, 57 % отказов приходится на погружное электрооборудование – двигатели и кабельные линии. Выяснилось, что насосы выводит из строя вибрация, а не износ деталей. 

Ученые провели серию стендовых испытаний на двигателях разных типов и установили точную причину разрушительной вибрации. Выяснилось, что когда питающее напряжение поднимается выше номинала на 15–20 %, уровень продольных колебаний корпуса двигателя увеличивается сразу на 76–88 %. Происходит это из-за силы одностороннего магнитного притяжения.

- Наша работа показала, что стабильное, но завышенное напряжение способно разрушить двигатель изнутри не меньше, чем скачки или перегрузки, - рассказал один из авторов исследования, доцент кафедры «Электроснабжение и электротехника» института машиностроения, химии и энергетики ТГУ Владимир Романов.

Учёные разработали математические модели, которые позволяют рассчитать оптимальное напряжение для каждого типоразмера двигателя и конкретной длины кабеля. Безопасный коридор составляет от –10% до +5% от номинала. Выход за пределы этого диапазона запускает ускоренный износ. Внедрение методики не требует замены оборудования – достаточно правильно настроить существующие трансформаторы. 

– Наша разработка способна избавить нефтяников от проблемы, с которой они сталкиваются каждый день, – подчеркнул Владимир Романов. 

Статья с результатами исследования опубликована в научном журнале «Электричество».