Вероятностная модель надежности погружных электродвигателей скважинных насосных агрегатов при добыче урана методом скважинного подземного выщелачивания

Abstract

Актуальность. Погружной электродвигатель является наиболее уязвимым узлом электроцентробежного насосного агрегата, используемого при добыче урана методом скважинного подземного выщелачивания. Точность расчета потребности в новых электродвигателях напрямую влияет на рентабельность производства. Цель. Разработка вероятностной модели надежности погружного электродвигателя, обеспечивающей расчет вероятности его отказа на предстоящий период времени, и позволяющей с достаточной точностью оценить количество двигателей, необходимых для замены отказавших. Методы. Статистические методы, анализ выживаемости, проверка статистических гипотез. Результаты и выводы. Проведено исследование трех вероятностных моделей надежности для электродвигателей погружных насосов, используемых при добыче урана методом скважинного подземного выщелачивания. Для каждой модели определены оценки максимального правдоподобия ее параметров и проведена проверка ее адекватности на основе непараметрических критериев согласия. Несмотря на то, что результаты проверки не позволили исключить ни одну из рассматриваемых моделей, в качестве вероятностной модели надежности была выбрана модель, основанная на смеси двух распределений Вейбулла, которая продемонстрировала более высокую согласованность с реальными данными по сравнению с другими моделями. При этом анализ компонентов смеси распределений показал наличие группы электродвигателей, имеющих нехарактерно низкое значение наработки до отказа по сравнению со средним значением, рассчитанным для всей совокупности исследуемого оборудования, и позволил оценить долю таких двигателей, составившую 8 % от общего количества. Возможными причинами, объясняющими подобную неоднородность данных, по мнению авторов, являются скрытые производственные дефекты или более тяжелые условия эксплуатации, в которых функционирует некоторая часть погружных электродвигателей

Relevance. A submersible electric motor is the most vulnerable component of an electric centrifugal pumping unit used in in-situ leaching uranium mining. The accuracy of calculating the need for new electric motors directly affects the profitability of the uranium production. Aim. Development of a probabilistic reliability model for a submersible electric motor that provides the calculation of its failure probability for the upcoming period of time and allows estimating with sufficient accuracy the number of motors required to replace the failed ones. Methods. Statistical methods, survival analysis, statistical hypothesis testing. Results and conclusions. The authors conducted a study of three probabilistic reliability models for electric motors of submersible well pumping units used in in-situ leaching uranium mining. As a result of the study, the maximum likelihood estimates of model parameters were determined for each model; the adequacy of the models under study was checked based on nonparametric goodness-of-fit tests. Despite the fact that the test results did not allow excluding any of the considered models, a model based on a mixture of two Weibull distributions was selected as a probabilistic reliability model demonstrating higher consistency with real data, compared to the other models. At the same time, the analysis of the components of the mixture distribution indicated the presence of a group of electric motors with an uncharacteristically low timeto-failure value compared to the average value calculated for the entire set of equipment under study, and made it possible to estimate the share of such motors, which amounted to 8% of the total population. Possible reasons explaining such heterogeneity of data, according to the authors, are hidden manufacturing defects or more severe operating conditions in which some submersible electric motors operate