Моделирование влияния примесей песка в скважинной воде на ресурс упорного подшипника погружного электродвигателя
Modeling the effect of sand impurities in well water on the recource of the thrust bearing of the submersible electric motor

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

погружной электродвигатель, упорный подшипник, ресурс, примеси песка в воде, submersible electric motor, thrust bearing, resource, sand impurities in the water

АННОТАЦИЯ

Авторы: Буторин Владимир Андреевич, Гусейнов Руслан Тофикович, Царев Игорь Борисович

Актуальным вопросом является надежность прогружных электродвигателей в условиях сельского водоснабжения, которые широко используются в электронасосных установках. Вторая по распространенности причина отказа погружных электродвигателей после отказа обмотки – это выход из строя упорного подшипникового узла. Вместе с тем вопросы долговечности упорного подшипника изучены недостаточно. Для моделирования статистических характеристик ресурса упорного подшипника погружных электродвигателей необходимо знать вероятностные характеристики эксплуатационных факторов, которые носят случайный характер. Одним из значимых эксплуатационных факторов, влияющих на ресурс, является содержание в воде артезианских скважин песка, который приводит к истиранию упорного подшипника. Данные, предоставленные ФБУ «Территориальный фонд геологической информации по Уральскому федеральному округу», позволили рассчитать среднее значение и построить гистограмму для содержания песка в воде для 287 артезианских скважин, расположенных на территории Челябинской области. Исходя из вида гистограммы сделано предположение, что содержание песка удовлетворительно описывается законом Релея. Согласие этого предположения и статистических данных, проверялось по критерию согласия Пирсона и для уровня значимости α = 0,05 подтвердилось. Оператор, позволяющий получать выборку из закона распределения Релея, в математическом пакете MathCAD отсутствует. В статье предложен способ обойти эту трудность с помощью метода обратного преобразования, на основании которого можно получить выборку из распределения, которое описывается нужным нам законом, если есть генератор выборки из непрерывного равномерного распределения в интервале от 0 до 1. Предложен способ, как опираясь на полученное ранее аналитическое выражение для ресурса упорного подшипникового узла погружных электродвигателей, найти статистические характеристики ресурса, если известны статистические характеристики эксплуатационных факторов, включая распределение песка в артезианских скважинах.

Abstract:

NAME: Modeling the effect of sand impurities in well water on the recource of the thrust bearing of the submersible electric motor
AUTOR: Butorin Vladimir Andreevich, Guseinov Ruslan Tofikovich, Tsarev Igor Borisovich

A burning issue is the reliability of submersible electric motors in rural water supply conditions, which are widely used in electric pump plants. The second most common cause of failure of submersible motors after winding failure is failure of the thrust bearing assembly. At the same time, the issues of durability of the thrust bearing have not been sufficiently studied. To simulate the statistical life characteristics of the thrust bearing of submersible motors, it is necessary to know the probabilistic characteristics of operational factors, which are random in nature. One of the significant operational factors affecting the resource is the content of sand in the water of artesian wells, which leads to abrasion of the thrust bearing. The data provided by the FBI (Federal Budgetary Institution) “Territorial Fund of Geological Information in the Ural Federal District” made it possible to calculate the average value and build a histogram for the content of sand in water for 287 artesian wells located in the Chelyabinsk region. Based on the type of histogram, it is assumed that the content of sand is satisfactorily described by Rayleigh’s law. The agreement of this assumption and statistical data was tested by Pearson’s consent criterion and confirmed for the significance level of α = 0.05. There is no operator to sample from the Rayleigh distribution law in the MathCAD mathematical package. The article proposes a way to circumvent this difficulty with the inverse transformation method, on the basis of which it is possible to obtain a sample from the distribution that is described by the law we need, if there is a sample generator from a continuous uniform distribution in the range from 0 to 1. The method is proposed, as based on the previously obtained analytical expression for the recource of the thrust bearing assembly of submersible electric motors, to find statistical characteristics of the recource if statistical characteristics of operational factors are known, including the distribution of sand in artesian wells.