©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

Учёные разгадали парадокс нефтяных насосов

Новые и отремонтированные погружные электродвигатели (ПЭД) оказались чувствительнее к повышению напряжения, чем двигатели с большим пробегом. Из-за этого в них быстрее растёт разрушительная вибрация, которая приводит к авариям и многомиллионным убыткам. Учёные России и Болгарии выяснили, почему так происходит, и нашли способ продлить срок службы оборудования.

Нефтяные компании Поволжья теряют миллионы рублей из-за внеплановых остановок скважин. Учёные Высшего военно-морского училища им. Николы Вапцарова, (Варна, Болгария), Самарского государственного технического университета и Тольяттинского госуниверситета эту проблему давно изучают и уже разработали ряд полезных решений. Совсем недавно специалисты предложили метод защиты ПЭД от электрического резонанса – он разрушал изоляцию кабелей и приводил к коротким замыканиям.

Однако анализ аварийности за 2020–2025 годы показал: более половины всех отказов (57%) по-прежнему приходится на погружное электрооборудование – кабельные линии и двигатели. Выяснилось, что насосы выводит из строя невидимая вибрация, возникающая при обычной стабильной работе, а вовсе не износ деталей. Особенно уязвимыми оказались новые и только что отремонтированные ПЭД: они ломаются в первые же недели, в то время как двигатели с длительным сроком эксплуатации продолжают работать.

Исследователи провели серию стендовых испытаний на двигателях разных типов и установили точную причину разрушительной вибрации. Когда питающее напряжение поднимается выше номинала на 15–20%, уровень продольных колебаний корпуса двигателя растёт сразу на 76–88% (а иногда и более чем вдвое). Это происходит из-за силы одностороннего магнитного притяжения: чем выше напряжение, тем сильнее магнитное поле притягивает ротор к статору, изгибает вал и разрушает подшипники.

– Мы привыкли думать, что стабильное напряжение – залог здоровья оборудования, – поясняет один из авторов исследования, доцент кафедры «Электроснабжение и электротехника» института машиностроения, химии и энергетики ТГУ Владимир Романов. – Но наша работа показала, что и стабильное, но завышенное напряжение способно разрушить двигатель изнутри не меньше, чем скачки или перегрузки.

Учёные разработали математические модели и номограммы (инженерные калькуляторы), которые позволяют для каждого типоразмера двигателя и конкретной длины кабеля рассчитать оптимальное напряжение. Вместо шаблонных настроек у промысловиков теперь есть безопасный коридор: от –10% до +5% от номинала. Выход за пределы этого диапазона запускает ускоренный износ.

– Например, для ПЭД 90-123 номинальное напряжение – 1950 В. Инженеры, чтобы не потерять мощность на длинном кабеле (1300 м), часто задают на трансформаторе 2130 В. Но наш расчёт показывает: на двигатель приходит уже 2145 В – почти на 10% больше. Уровень вибрации при этом подскакивает в 1,5–2 раза, и подшипники изнашиваются не за год, а за несколько месяцев, – отмечает Владимир Романов. – А если в нашу формулу инженер подставит тип двигателя, длину кабеля и температуру скважины, модель выдаст точное напряжение для трансформатора, и вместо опасных 2145 В двигатель получит рекомендованные 1950–2048 В, при которых вибрация минимальна.

Внедрение методики не требует замены оборудования – достаточно правильно настроить существующие трансформаторы.

– Наша разработка способна избавить нефтяников от проблемы, с которой они сталкиваются каждый день, – подводит итог Владимир Романов. – По сути, это готовая инструкция, как не убивать двигатели собственными руками и экономить миллионы рублей при нулевых затратах на переоснащение.

Разработанные номограммы уже прошли апробацию на стендах и рекомендованы для использования на промыслах Поволжья и Западной Сибири.

Статья с результатами исследования опубликована в научном журнале «Электричество». Это российский рецензируемый научный журнал, посвящённый исследованиям по электротехнике и электроэнергетике.

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


Учёные нашли способ уберечь сайты от «падений»

Специалисты из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) разработали математические модели, которые позволяют предвидеть моменты пиковых нагрузок на интернет-ресурсах и автоматически предотвращать сбои.


Защита, которая сама себя лечит

Учёные Тольяттинского государственного университета улучшили защитные покрытия для магниевых сплавов, получаемые с помощью микродугового оксидирования. Теперь керамический слой, создаваемый на поверхности деталей, кратно повышает коррозионную и износостойкость и может «самовосстанавливаться» в агрессивных средах.


Физик из ТГУ предсказал необычные свойства квантовых вихрей

Профессор Тольяттинского государственного университета Сергей Талалов представил математическую модель поведения квантового вихревого кольца вблизи твёрдой стенки. Работа продолжает цикл его исследований по квантовым вихрям и квантовой турбулентности и приближает к пониманию того, как возникает турбулентность и сверхтекучесть на микроуровне.


В ТГУ создали лабораторию биорезорбируемых сплавов

Научно-исследовательский институт прогрессивных технологий Тольяттинского государственного университета (НИИПТ ТГУ) пополнился новым подразделением. Лаборатория биорезорбируемых сплавов начала работу после победы в конкурсе Министерства науки и высшего образования РФ.


ТГУ прошёл инспекцию Росздравнадзора

В Тольяттинском государственном университете завершилась инспекция производства в соответствии с требованиями к внедрению, поддержанию и оценке системы менеджмента качества (СМК) медицинских изделий. Биорезорбируемые магниевые имплантаты и полуфабрикаты для них выпускают в технопарке ТГУ с соблюдением всех требований нормативной документации.


В 74 года в третий раз стал студентом

1 октября в России отмечают День пожилого человека. В Тольяттинском государственном университете сейчас обучаются порядка 30 студентов в возрасте от 60 до 74 лет, которые осваивают новые профессии и повышают квалификацию. Один из них – москвич Михаил Ефремов.


Учёные научились «читать» историю обработки деталей по их поверхности

Специалисты Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Национального исследовательского университета (НИУ) «МИЭТ» предложили метод, позволяющий по микрорельефу поверхности детали точно определять технологический маршрут её изготовления. Разработка помогает инженерам выявлять скрытые технологические отклонения, невидимые для стандартных измерительных приборов, и предотвращать преждевременные поломки ответственных узлов в авиации и машиностроении.