Влияние среднего дебита на надежность погружных электродвигателей скважинных насосных агрегатов при добыче урана методом скважинного подземного выщелачивания

Abstract

Актуальность. Надёжность скважинных насосных агрегатов, используемых для добычи урана методом скважинного подземного выщелачивания, в значительной мере определяется работоспособностью погружных электродвигателей. Работа погружного электродвигателя в режимах, отличающихся от номинального, снижает ожидаемый срок службы оборудования. Уточнение вероятностной модели надёжности электродвигателя с учётом его нагрузки, определяемой через средний дебит скважины, приводит к повышению точности расчёта потребности в новых электродвигателях и напрямую влияет на рентабельность производства. Цель. Уточнение вероятностной модели надёжности погружного электродвигателя путём определения зависимости её параметров и значения средней наработки до отказа от значения среднего дебита. Методы. Статистические методы, анализ выживаемости, проверка статистических гипотез. Результаты и выводы. Для полученной ранее вероятностной модели надёжности погружного электродвигателя, основанной на смеси двух распределений Вейбулла, определены значения её параметров для групп электродвигателей, работающих с различной нагрузкой. Определены зависимости пяти параметров модели надёжности от значения среднего дебита в виде кусочно‑линейных аппроксимаций; их адекватность подтверждена с использованием непараметрических критериев согласия. На основе уточнённой вероятностной модели надёжности получена зависимость ожидаемой наработки до отказа погружного электродвигателя от среднего дебита скважины. Показано, что работа электродвигателя с дебитами, существенно отличающимися от номинальных, приводит к заметному снижению значения средней наработки до отказа. Полученная уточнённая вероятностная модель надёжности может быть использована в информационно-управляющих системах добычного комплекса для формирования прогноза срока службы погружных электродвигателей, а также для расчета потребности в электродвигателях, необходимых для замены вышедших из строя в горизонте планирования

Relevance. The reliability of borehole pumping units used for uranium in-situ leaching mining is largely determined by the performance of submersible electric motors. Operating a submersible electric motor in modes other than its nominal value reduces the expected service life of the equipment. Refining the probabilistic reliability model of electric motor, taking into account its load determined by the average well flow rate, leads to increased accuracy in calculating the need for new electric motors and directly impacts production profitability. Methods. Statistical methods, survival analysis, statistical hypothesis testing. Results and conclusions. For a previously obtained probabilistic reliability model of a submersible electric motor based on a mixture of two Weibull distributions, the parameter values were determined for groups of electric motors operating under different loads. The dependences of five reliability model parameters on the average flow rate were determined as piecewise linear approximations; their adequacy was confirmed using nonparametric goodness-of-fit tests. Based on the refined probabilistic reliability model, the dependence of the expected mean time to failure of a submersible electric motor on the average well flow rate was obtained. It was shown that operating an electric motor with flow rates significantly different from the nominal ones leads to a noticeable decrease in the mean time to failure. The resulting refined probabilistic reliability model can be used in information and control systems of a production complex to forecast the service life of submersible electric motors, as well as to calculate the need for electric motors required to replace failed ones over the planning horizon