Ученые выяснили, почему повышенное напряжение усиливает вибрацию погружных электродвигателей в нефтяных скважинах. Исследователи Самарского государственного технического университета и Тольяттинского государственного университета совместно с коллегами из Варны разработали математическую модель, которая помогает подобрать безопасный режим работы с учетом типа двигателя и длины кабеля.
Специалисты изучили причины отказов погружного электрооборудования. Анализ неполадок за 2020–2025 годы показал, что на кабельные линии и электродвигатели пришлось 57% отказов.
В результате моделирования выяснилось, что при напряжении на 15–20% выше нормы двигатель начинает заметно сильнее вибрировать. Магнитное поле притягивает вращающуюся часть двигателя — ротор — к неподвижной части, статору. Из-за этого вал изгибается, а подшипники быстрее изнашиваются. Уровень вибрации может увеличиться на 76–88%, а в отдельных случаях — более чем вдвое.
«Мы привыкли думать, что стабильное напряжение — залог здоровья оборудования. Но наша работа показала, что и стабильное, но завышенное напряжение способно разрушить двигатель изнутри не меньше, чем скачки или перегрузки», — комментирует Владимир Романов, доцент кафедры «Электроснабжение и электротехника» Института машиностроения, химии и энергетики ТГУ.
Чтобы снизить вибрацию, ученые разработали математическую модель, которая помогает рассчитать подходящее напряжение для разных типов двигателей и кабелей. Безопасным исследователи считают диапазон от −10 до +5% от номинального значения.
Предложенный метод не требует замены оборудования. Для снижения нагрузки достаточно скорректировать настройки существующих трансформаторов. Расчеты проверили на стендах и рекомендовали технологию для применения на нефтяных промыслах Поволжья и Западной Сибири.
