CC BY
13ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ОЗОНАТОРНОЙ СТАНЦИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
СЕЛА ЧИСТОЙ ВОДОЙ
Боканова Алия Абылгазиевна
д.т.н., профессор Инжиниринг Исабеков Жанибек Назарбекович
магистр технических наук Инжиниринг Биузак Нурканат Габитович
магистрант Инжиниринг Евразийский технологический университет, Алматы
Аннотация. В работе рассматривается возможность электроснабжения озонаторной станции, предназначенной для очистки и обеззараживания питьевой воды малых населенных пунктов.
Abstract. The paper considers the possibility of power supply to an ozonator station designed for cleaning and decontamination of drinking water in small settlements.
Ключевые слова: очистка, озонатор, электроснабжение, вода, пункт Key words: cleaning, ozonator, power supply, water, point
Все виды энергии, вырабатываемые с использованием различных видов топлива трансформируются в тепловую и нагревают атмосферу, нагревая атмосферу и создавая новую проблему «теплового загрязнения» воздушного бассейна нашей Планеты. По уровню отрицательного воздействия на окружающую среду оказывает и нефтяная промышленность. Рост добычи нефти, объемов ее переработки и транспортировки сопровождается увеличением количества загрязняющих веществ (ЗВ) в виде отходов, разливов и т.п. При использовании в качестве топлива для ТЭЦ и районных электростанций, увеличиваются выбросы ЗВ в атмосферу. Такое же положение наблюдается и при использовании углей, газа. В этом отношении разработка и использование возобновляемых источников энергии является перспективным. По данным Мировой энергетической конференции (МИРЭК) чистые виды энергии в 2020 году составят 10% от мирового объема энергопотребления. Это возможно при условии ускоренного развития и освоения нетрадиционных энергоносителей, к числу которых относится солнечная энергия [12].
Доля использования альтернативных источников энергии в РК от объема энергопотребления составляет менее 1%. Учитывая необходимость решения экологических проблем, одним из приоритетных направлений развития электроэнергетики станет использование возобновляемых энергетических ресурсов (гидроэнергия, ветровая и солнечная энергия), неиспользуемый потенциал которых в Казахстане весьма значителен.
В Казахстане успешно развивается использование ветряных и солнечных электростанций, в особенности для малых населенных пунктов, которым кроме электроэнергии необходима и чистая вода. В ряде поселков Алматинского района из-за отсутствия питьевой воды, жителям приходится покупать бутилированную, что бьет по карману. Поэтому установка малых озонаторных подстанций и их электроснабжения обретают особую актуальность.
Для решения поставленной задачи применялся комплексный метод исследования, включающий анализ и обобщение состояния изучаемых вопросов, использования классических теоретических положений (численные методы решения алгебраических и дифференциальных уравнений; методы теории планирования эксперимента; теории тепло- и массопереноса), эмпирических, статистических и экспериментальных исследований, а также комплекса лабораторных физико-химических исследований экспериментальных и контрольных образцов.
Питьевая вода по прежнему является проблемой номер один, особенно в местах, не доступных для централизованного водоснабжения.
Авторы предлагают озонаторную подстанцию, включающую модули, разработанные ранее и работающие на коронном или коронно-барьерном разряде. Небольшая разница в конструкции делает предпочтение последним, которые наиболее надежны в эксплуатации. Озонатор на коронно-барьерном разряде выполнен в виде диэлектрической трубки (барьер), на которую спирально намотана коронирующая проволока с шагом спирали большим, чем толщина стенки трубки, а внешний электрод в виде цилиндра расположен соосно внутри трубки, причем озонатор снабжен двухполупериодным выпрямителем тока и камерой для нейтрализации ионов озона, выполненной из двух металлических сеток, подсоединенных к коронирующему электроду. Озонатор состоит из озонирующего элемента, корпуса из диэлектрического материала, двухполупериодного выпрямителя и камеры для нейтрализации ионов озона. Озонирующий элемент содержит диэлектрическую трубку, охватывающую внешний электрод и коронирующую проволоку, которая намотана по спирали на диэлектрическую трубку. Озонирующий элемент закреплен внутри корпуса озонатора держателями из диэлектрического материала. Камера для
нейтрализации ионов озона образуется двумя сетчатыми электродами, находящимися под потенциалом коронирующего электрода [3-5].
Установка отдельного блока солнечных панелей зависит от мощности озонаторной подстанции, что в свою очередь связано с количеством очищенной воды для нужд населения. Для малых поселений в полторы тысячи человек достаточно пятнадцать тысяч кубометров воды в сутки. Для этого необходимо установить озонаторную подстанцию из шести малогабаритных модулей с выходом озона по десять грамм или один - на 61г/час. Однако, учитывая местную специфику, лучше использовать 6х10 параллелных модулей. В этом случае удобно проводить профилактику, замену вышедшего модуля исправным. Предлагаемые озонаторные модули в отличие от зарубежных аналогов малогабаритны, компактны, обладают низкой металлоемкостью, малыми энергозатратами за счет получения коронного или коронно-барьерного разряда с микропроволоки диаметром не более 100 микрон. Микропроволока изготовляется из вольфрама или молибдена, но только в лабораторных образцах, потому что эти материалы диаметром близким к необходимому в Казахстане не изготовляются. На практике мы используем микропроволоку из нихрома [4,5].
Исследуя дорожную карту местности авторы пришли к выводу, что для электроснабжения озонаторной подстанции можно использовать солнечную энергию, так как в южных районах достаточно солнечного света.
Поскольку в предлагаемой установке 6 модулей, каждый из которых потребляет 40 Вт, следовательно, общая потребляемая мощность 240 Вт. В данном случае необходим один фотоэлектрический модуль типа ВМО-245, который обладает следующими характеристиками: номинальная мощность -245 Вт; ток короткого замыкания - 8,7 А; напряжение разомкнутой цепи 37,8 Вт; КПД солнечного элемента -16,8%; Максимальное линейное напряжение - 1000 В. Данный модуль зарубежного производства, стоимость которого в разы превышает отечественные разработки, над которыми работают многие ученые РК. Одна из разработок с концентрирующими элементами конструктивными особенностями которых являются лучеотражающие и лучепоглощающие фокусирующие поверхности устройства, металлический корпус, изготовленный из нержавеющего металла. Пропускная способностьсистемы прозрачных покрытий и их поглощающая способность зависят от угла падения солнечного света на поверхность коллектора. Средний угол падения диффузного излучения можно принять равным 50 градусов [1,6].
С северной части участка одномодульной ФЭС располагается озонаторная подстанция, которая используется для водоснабжения села. Озонаторная подстанция занимает площадь 10 кв.м. ФЭС подсоединяется к высоковольтному трансформатору при помощи двух параллельных 1 кВ линий передачи общей протяженностью 7 метров каждая. Две параллельные линии передачи подсоединены к трансформаторной подстанции, расположенной на участке ФЭС, рядом с распределительной.
Следящая часть ФЭС состоит из 2 приборов слежения, каждый оснащен управляющей электроникой. Главный прибор слежения дополнительно оснащен соответствующей электроникой для слежения за датчиками солнца, снега и ветра, тогда другой контролируется дистанционно с помощью главного прибора слежения. Каждый прибор слежения включает 1 ФЭ панели с установленной мощностью 0,5 кВт максимальной мощности, и однофазный преобразователь 1 кВт максимальной мощности.
Для озонаторной подстанции необходим один преобразователь переменного тока в постоянный, так как на озонирующий элемент подаем заряд одной полярности: положительный или отрицательный. В качестве преобразователя предлагается SMA, отвечающий всем стандартам VDEW -Verbander Elektrizitäts wirtschaft (Ассоциации Немецкой Энергетической промышленности). Преобразователи SMA отличаются высоким уровнем надежности и производительности. Кроме того, преобразователь отвечает требованиям стандартов по предельно допустимым электромагнитным погрешностям и стандартам эксплуатации низковольтных сетей, которые согласованы с европейскими стандартами и утверждены Декларацией ЕС о соответствии [7].
Данная озонаторная подстанция, работающая от солнечных элеменов в Казахстане предлагается впервые. Весь комплекс по предварительным расчетам оценивается в 500 тыс.долларов, который окупится зав течение двух лет.
Список литературы
1. Абдибаттаева М.М. Разработка научно-технических основ использования солнечной энергии при транспортировке нефти и утилизации нефтесодержащих отходов./Автореферат докт.наук -Алматы, 2010. -34 с.
2. Бутузова А.С. Движущие силы и лучшие мировые практики применения возобновляемых источников энергии. -Кемерово: Бенефициар, 2018. -С. 15-18./Сб. статей по результатам ХХХП Межд.науч.конф.: Современная экономика.
3. Боканова А.А. Устройство для озонной обработки воды.//Тр. Межд.научной конф. «Научный потенциал мира -2007». -Прага: Education and Science, 2007. -С.34-39.
4. Боканова А.А., Матаев У.М., Есенгабылова Н.Ж., Курпенов Б.К. Повышение эффективности очистки питьевых и сточных вод. -С.-Петербург: Глобус, 2020. -№3. -Технические науки. - С.35-39.
5. A. Bokanova, A. Abdurahmanov, A. Abishova, K. Tleumuratova. Giteria of comparative estimation of ozonizers// Science and education in XXI century». - Montana,USA. 2014 - P.6-7.
6. Королевич Н.Г., Оганесов И.А. Повышение эффективности использования нетрадиционных энергетических ресурсов на сельских территориях Республики Беларусь. -Алматы: 1здешстер, нэтижелер/исследования и результаты, 2017. -№2 (74). -С.264-273.
7. http://kursiv.kz/
УДК 621.891
ИЗНОС ДВИГАТЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ОБКАТКИ
Королев А.Е.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Технические системы в АПК» Государственный аграрный университет Северного Зауралья,
г. Тюмень, Россия
Аннотация. В статье рассматриваются закономерности изнашивания двигателей при ремонте и в эксплуатации. Диагностирование по параметрам моторного масла имеет высокую информативность и оперативность, дает возможность контроля и прогнозирования технического состояния двигателя, а также обеспечивает надёжное функционирование всех его систем. Проведены производственные и эксплуатационные испытания дизелей ЯМЗ-238НБ. Для изучения элементного состава масла использован спектральный анализ. Показана динамика изнашивания двигателей по времени их испытания. Установлено влияние концентрации механических примесей в масле и литровой мощности двигателей на исследуемый процесс. Выявлена продолжительность стабилизации мощности механических потерь в процессе работы дизелей.
Abstract. The article is considered the laws of engine wear during repair and in exploitative. Diagnosing on the parameters of motor oil is highly informative and promptness, allows you to monitor and predict the technical condition of the engine, and also ensures the reliable functioning of all him systems. Have been carried out manufacturing and exploitative tests of the diesels YaMZ-238NB. To study the elemental composition of the motor oil was used spectral analysis. Dynamics of engines wear by time of their testing is shown. The influence of the concentration of mechanical impurities in oil and the liter power of engines on the investigated process was established. The duration of stabilization of the power of mechanical losses during the operation of diesels was revealed.
Ключевые слова: двигатель, ремонт, обкатка технологическая и эксплуатационная, износ, стабилизация параметров
Keywords: engine, repair, running-in technological and exploitative, wear, stabilization of parameters
Введение. Картерное масло обеспечивает не только надёжное функционирование всех систем двигателя [1], но и является достаточно информативным диагностическим параметром их технического состояния [2]. По изменению качественных и количественных характеристик моторного масла можно судить о термодинамических, химических и трибологических процессах, происходящих в двигателе [3]. На изучении элементного состава масла основан спектральный анализ [4]. Работоспособность двигателей закладывается в процессе их ремонта, а реализуется в эксплуатационных условиях. Раскрытие связей между факторами, формирующими уровень технического состояния двигателей, является основой формирования их эксплуатационной годности [5].
Методика исследования. Эксперименты проводились на ремонтном предприятии и в эксплуатационных условиях по 15 тракторным дизелям ЯМЗ-238НБ. Двигатели обкатывались в соответствии с техническими требованиями, на каждом этапе наблюдения отбирались пробы картерного масла с последующим их спектральным анализом, а также замерялись технические параметры. Обработка опытных данных выполнялась корреляционным методом.
Результаты исследования. Характер изнашивания двигателей показан на рис. 1.
г/т 80 ■
60 -
40 ■
20 ■
0 •
0 Ь 20 40 60 80 1,м
Рис. 1. Изменение износа двигателей ЯМЗ-238НБ
