Частина енергії, яка споживається електродвигуном свердловинного насоса, перетворюється в тепло. Частина цього тепла поглинається двигуном для підвищення власної температури, частина – розсіюється у воду. Через певний проміжок часу двигун досягає сталої температури і весь надлишок генерованого тепла випромінюється у воду (електродвигун досягає термічно стабільного стану). Ефективне відведення надлишку тепла і, відповідно, утримання термічно стабільного стану двигуна в межах низких температур передбачає організацію примусової конвекції, що для свердловинного насоса забезпечується виключно набігаючим потоком води. Якщо швидкість потоку охолодження недостатня, температура електродвигуна буде збільшуватись і тепловий баланс буде стабілізуватися за значно вищих температур. Незалежно від класу теплостійкості ізоляції обмоток збільшення температури обмоток на 10 градусів скорочує строк служби ізоляції орієнтовно в 2 рази.
Мінімальна і рекомендована лінійна швидкість потоку охолодження для електродвигунів свердловинних насосів визначена виробниками в технічній документації. Якщо мінімальний потік охолодження не може бути забезпечений, застосовуйте додатковий кожух охолодження, що згенерує достатній потік і дозволить утримати електродвигун насоса в межах низької температури.
Розрахунок мінімальної швидкості потоку насоса.
Формула розрахунку мінімальної швидкості потоку охолодження двигуна:
Qох min (м3/г) = ΔD (м2) х Vmin (м/г), де
Qох min – мінімальна обємна швидкість потоку води для охолодження двигуна, м3/г;
ΔD – площа перерізу умовного каналу потоку охолодження (різниця між площею поперечного перерізу обсадної труби та площею поперечного перерізу двигуна насоса), м2;
Vmin – мінімально допустима лінійна швидкість потоку охолодження для двигуна, м/с.
Приклад 1.
Діаметр обсадної труби свердловини – 300мм.
Свердловинний насос Pedrollo 4SR 6/17-S, укомплектований двигуном Pedrollo 4 PD/3 з діаметром 96 мм.
Мінімальна лінійна швидкість потоку охолодження двигуна, визначена виробником в технічній документації – 8 см/с.
Розрахунок мінімальної обємної швидкості потоку охолодження.
Двигун насоса діаметром 96мм має площу перетину = 0,0072 м2;
Обсадна труба діаметром 300мм має площу перетину = 0,0706 м2;
Різниця площі (відкритий канал обсадної труби для руху потоку води) ΔD = 0,0706 м2-0,0072 м2 = 0,0634 м2.
Мінімальна лінійна швидкість потоку = 8 см/с (0,08м х 3600) або 288 (0,08м х 3600) метрів на годину.
Розрахунок мінімальної обємної швидкості потоку охолодження за формулою:
Qох min (м3/г) = ΔD (м2) х Vmin (м/г) = 0,0706м2 х 288 м/г = 20,3 м3/г.
Висновок.
Ефективна продуктивність насоса Pedrollo 4SR 6/17-S складає 6 м3/г (максимальна – 9 м3/г). Відповідно, за будь-яких умов, двигун насоса Pedrollo 4SR 6/17-S в обсадній трубі діаметром 300мм не може отримати достатнє охолодження і потребує встановлення додаткового кожуху охолодження.
