CC BY
34МодульVI После этого выполняются операция -манипулятор для измерения колец и ниппелей, манипулятор для покраски БТ. Манипулятор для клеймовки и маркировки, автоматическое извешеевание труб.
Модуль VII Далее операция складирование труб на складе и транспортировка труб.
Однако комплексные работы по автоматизации информационных и технических процессов и применение теории нечетких систем к моделированию и управлению ТП БТ в СНГ и за рубежом не были рассмотрены, что делает настоящее исследование актуальным. Здесь необходим комплексный подход к принятию решений, что требует углубленных исследований и различных подходов. В ней рассмотрен широкий спектр, основан на Soft Computing технологии, прикладных интеллектуальных систем распознавания образов, принятия решений и управления в ТП БТ.
ВЫВОДЫ. Переход на рыночные отношения требует от предприятий увеличения производственной эффективности, повышения конкурентоспособности продукции и услуг, внедрение формы эффективного хозяйствования. Как показал исследование, существующая технология производства бурильных труб, без действа человека не обеспечивает получение требуемый точности размеров и качества труб. Для этого требуется опыт человека и его чувства. Оно осуществляется либо вручную, либо с помощью механизмов на специальных установках. Для производства БТ характерна высокая доля малоквалифицированного ручного труда в агрессивных условиях.
Прежде всего, такие операции, как загрузка и разгрузка технологического оборудования БТ, подача замка ( муфта и ниппель) и установка упора, переход на другие типоразмеры БТ, установка транспортных роликов, включение и отключение некоторых роликов, замена вкладышей для высадки конца БТ, изменения размера спрейера, замена оснастки, переход в другие типоразмеры калибра, переход в другие типоразмеры борштанги для снятия грата и др. Как и в других промышленных отраслях, так и в нефтепромысловом комплексе, это задача является приоритетной .Анализ и исследования требовать теоретических и методологических основ обсуждаемой проблемы на основании применения нечетких систем, а также полученные результаты и данные имеют большое теоретическое и практическое значение.
Список литературы
1.Lee M., Lee S.Y., Park S.H. Neurofuzzy identification model of nonlinear dynamic sistems.Proc / Of the abd Inter.Conf/ on Fuzzy Logic and Neutal Networks. 1992. Vol.1,pp.485-488.
2.Алтунин А.Е., Семухин М.В. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условия. Тюмень: ТГУ ,2000,247 стр.
3.Abdullayev Q.S., Zakaryayeva M.S. Bornlann ölgülarini avtomatik ölgmak ügün qurgu Patent № i 2008 0193 10.12.2008, Baki.
4. Абдуллаев Г.С.Обобщение различной конфигурации резьбовых соединений .бурильных труб. Германия . LAMBERT 2020. ISBN-13. 978-613-9-98648-4; ÍSBN-10. 6139986-486. EAN 978613 9986484.Pulished on 2020-04-29. Монография. 253 с.
5.Абдуллаев Г.С.Устройство для автоматического измерения по шаблону внутреннего диаметра труб. //Автоматизация и современная технология. М.,1999,№10,стр.13-15
6.Алиев Р.А., Церковный А.З.. Мамедова Г.А. Управление производством при нечеткой исходной информации. М; Энергоавтомиздаат .,1991,300стр.
7.Абдуллаев Г.С. Гибкие автоматизированные производства в нечеткой среде. Издательство «Элм», Баку. 2005.163 стр.
УДК.620.9 : 658.011
ГИБРИДИЗАЦИЯ ВЕТРОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Рустамов Насим Тулегенович
Доктор технических наук, Международный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда Ясави,
г. Туркестан Бабахан Шохрух Абдилкасым^лы Магистр-преподаватель,
Международный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда Ясави,
г. Туркестан Кибишов Адылхан Талгатович
Магистр-преподаватель
Международный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда Ясави,
г. Туркестан Орысбаев Санат Асылбещлы Международный казахско-турецкий университет имени Ходжи Ахмеда Ясави,
Магистрант г. Туркестан
Аннотация. В работе рассматривается вопрос повышения эффективности использования энергии ветра на ветровых энергетических установках(ВЭУ). Такое повышение эффективности ВЭУ осуществляется гибридизацией самой установки. Такая гибридизация осуществлена заменой обычных лопастей на магнитные лопасти, и использованием мачта ВЭУ. При вращении магнитных лопастей вырабатывается дополнительная индукционная э.д.с. Установленные солнечные панели на мачтах ВЭУ вырабатывает электричество из солнечной энергии не занимая лишнюю территорию. Преимуществом таких гибридных ВЭУ является в централизации источников энергии. В этом случае появляется возможность работы ВЭУ в одностадийном режиме. Т.е. эту систему можно подключать в общую сеть.
Annotation. The paper deals with the issue of increasing the efficiency of wind energy use in wind power plants. This increase in the efficiency of the wind turbine is carried out by hybridization of the plant itself. This hybridization is carried out by replacing conventional blades with magnetic blades, and using a wind turbine mast. When the magnetic blades rotate, an additional induction EMF is generated. Installed solar panels on the wind turbine masts generate electricity from solar energy without occupying an extra territory. The advantage of such hybrid wind turbines is the centralization of energy sources. In this case, it is possible to operate the wind turbine in single-stage mode. This system can be connected to a common grid.
Ключевые слова. магнитная лопасть, ветрогенератор, индукционный ток, солнечная панель, энергетическая установка, ветер, солнце, потребители, одностадийный режим.
Keyword. magnetic blade, wind generator, induction current, solar panel, power plant, wind, sun, consumers, single-stage mode.
Введение.До недавнего времени использование силы ветра относилось к нетрадиционным источникам энергии, хотя человек научился ее применять еще в древние времена, создав паруса и ветряные мельницы. С начала ХХ в. начались целенаправленные научные исследования по созданию эффективного ветрового двигателя. В результате в 1918 г. профессор В. Залевский создал теорию ветряной мельницы, на основе которой были сформулированы требования для ветродвигателя. В дальнейшем общую теорию ветровой установки сформулировал известный российский ученый Н.Е. Жуковский[1]. Однако широкого распространения до середины ХХ в. ветроэнергетические установки не получили, поскольку нефть оставалась достаточно дешевым источником энергии, а капиталовложения в ТЭЦ и ГЭС позволяли получать дешевые энергоносители. Интерес к ветроэнергетике возобновился лишь в 1970-х годах прошлого века после энергетического кризиса и скачка цен на нефть. В США развитием ветроэнергетики стала заниматься компания Westinghouse Electric, которая первой разработала электрогенерирующие установки мощностью 200 кВт серии MOD-OA. Наиболее мощная установка этой серии (3,2 МВт) была установлена на Гавайях[2].
С некоторых пор развитие ветроэнергетики двигается по двум направлениям. В одном из них совершенствуются конструкции мощных ветрогенераторов для электрических станций, которые могли бы встраиваться в централизованные системы электроснабжения наравне с другими источниками энергии [3]. Для этой цели используются установки мощностью от нескольких сотен кВт до нескольких МВт, которые образуют целый парк агрегатов на специально выделенных территориях. В этом случае источник энергии становится одностадийным[4]. Второе направление, это совершенствование конструкции ВЭУ, с целью повышение КПД ветрогенератора за счет эффективного использования силы ветра. Для этого предлагается различные формы лопасти ВЭУ. Как известно, исследования физиков показали, приблизительно 59,3 процента кинетической энергии ветра могут быть преобразованы в электричество с помощью ВЭУ[5].
В работах [5,6] предложен метод повышение эффективности использования кинетику ветра ВЭУ с помощью гибридизацией ветровых установок. Т.е. заменяя лопасти ВЭУ на магнитные лопасти, доказали возможность получит дополнительные индукционные токи[5].
Цель работы. Разработать гибридную ВЭУ, работающая в одностадийном режиме эффективно использующий кинетическую энергию ветра.
Метод решение. Качественно изменяя конструкции лопастей, можно повысить коэффициенты использования энергии ветра на ВЭУ. Ветер — очень большой возобновляемый источник энергии. Его энергию можно использовать почти во всех районах Земли. Получение электроэнергии от ветроэнергетических установок является чрезвычайно выгодной, но вместе с тем технически сложной задачей. Трудность заключается в очень большой рассеянности энергии ветра и в его непостоянстве. Именно это очень мешает повышению эффективности ветроэнергетических устройств.
Существующие конструкции ветрогенераторов пока не могут составить полноценную конкуренцию наиболее эффективным методам производства электроэнергии. Причина этого заключается в невысокой производительности, которая, в конечном счете, является следствием низкого КПД использование энергии ветра на ветрогенераторах.
С другой стороны, тенденция развития электроэнергетики в мире связаны с увеличением не только масштабов производства электроэнергии на традиционных крупных электростанциях, но и доли распределенной генерации на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Системы распределенной генерации — это гибридные системы электроснабжения, объединённые из различных источников энергии, которые построены в непосредственной близости от потребителей и в максимально возможной степени учитывают их индивидуальные с точки зрения мощности и профиля. Рост доли
распределенной генерации в электроэнергетических системах не только имеет положительные стороны, но и создает определенные технические проблемы, связанные с изменениями свойств систем, их возможностями управления в нормальных, аварийных условиях и подключением в общую сеть.
Проблема управления такими системами электроснабжения, для которых характерны значительное территориальное распределения и неоднородность, очень актуально [4]. На рис.1 приведена гибридная система электроснабжения на основе ВЭУ, учитывающая территориальное распределения источников энергии.
Рис. 1. Гибридная одностадийная система электроснабжения на базе ВЭУ
Ниже рассмотрим эффективность работы этой системы. Как известно, обычно вопрос целесообразности установки упирается в среднюю скорость ветра по региону. Начиная с 4-6 м/с установка ветрогенератора считается целесообразной, а при 9-12 м/с он работает с максимальным КПД.
Если известна средняя скорость ветра, то манипулируя величинами диаметра винта или его площади, можно вывести подходящую мощность установки, которая необходима. С другой стороны ВЭУ с магнитными лопастями — это установка, которая позволяет компенсировать потери энергии в роторе, а также дает возможность для выработки дополнительной электрической энергии. Допустим, что скорость ветра колеблется от 3 до 15 м/с, учитывая этот фактор в разрабатываемой установке с появлением ветра будет вырабатываться дополнительная электрическая энергия на медной сетке ограждаемая лопасти, в виде индукционного тока. В этом случае мы наблюдаем очень интересный эффект[6]. Эффект магнитной левитации. Магнитная левитация - кардинальное уменьшение эффектов трения, звукового шума, вибрации и потери энергии. Магнитные материалы и системы способны притягивать или отталкивать друг друга с силой, зависящей от магнитного поля и поверхности магнита[7]. При этом магнитное давление магнитного поля созданного магнитными лопастями подсчитывается по формуле:
Р -
г маг —
2Цо
где Рмаг - сила на единицу площади поверхности в Паскалях, В - магнитная индукция поля в Теслах, до = 4лх10-7 Н А-2 - магнитная проницаемость вакуума. Как показан в [7] этот эффект предназначен для устойчивой работы ротора.
1.В предлагаемой гибридной системе вырабатываемая электрическая мощность солнечной панели оценивается отдельно. Эту мощность можно использовать для синхронизации общей вырабатываемой мощности системы. Тогда появляется возможность гибридную ВЭУ использовать в одностадийном режиме. Это можно осуществить заменой в системе, аккумуляторую батарею на регулируемую АКБ(рис.З).
2.Алгоритма расчета вырабатываемый электрической мощности солнечной панели (рис.2) проводится следующим образом.
Допустим максимальная мощность солнечной панели с габаритом: 1,2х0,67=0,84 м2 равно 110 Вт.
Берем площадь 8=10 м2. Для этой площади понадобится количество панелей: N = ^^ = 10 м _ = 12 штук.
г 50дн 0,84 м2 ^
Теперь рассчитаем сколько электрической мощности вырабатывает эти солнечные панели. Так как суммарная мощность панели равно 110х12 = 1320 Вт.
Расчет коэффициента солнечной инсоляций, т.е., количества пикочасов расчитывается следующим образом
2
Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м2
широта 43.1 янв фев р мар т апр май июн ь июл ь авг сент окт ноя б дек год
Горизонтальн ая панель 72.7 93.2 130. 0 135, 1 143. 9 129. 2 124. 3 124. 8 119. 1 94.3 64.6 57.8 1289. 5
Вертикальная панель 177. 0 166. 0 139. 2 90.2 74. 9 64.4 66.9 79.0 105. 2 126. 8 127. 7 147. 1 1364. 2
Наклон панели - 50.0° 169. 0 171. 8 173. 0 138. 1 121. 1 109. 6 109. 1 121. 7 144. 1 147. 5 130. 3 139. 5 1681. 3
Вращение вокруг полярной оси 194. 9 211. 1 227. 0 189. 3 178. 9 150. 6 142. 8 164. 3 194. 2 184. 0 151. 9 157. 6 2146. 7
Например для расчета коэффициента пикочасов, устанавливаем солнечные панели под углом 50.0 градусов, на широте 43,1 градус. Разделяем годовое значение суммарной солнечной радиации на количество дней в году, получаем среднее суммарное значение за день. Полученное значение разделяем 1000, и получим условное время, в течении которого солнце светит как бы с интенсивностью 1000 Вт/м2.
1) 1681кВт*ч/м2 / 365 = 4,6 кВт*ч/м2;
„, . , кВтчас Вт кВт час м2
2) 4,6—4--т 1000— = 4,65—4---й 4,6 час
м2 м2 м2 кВт
С учетом того что солнечные часы в сутки равны 4,6, рассчитаем вырабатываемую электроэнергию за сутки: 1320x4,6 -6072 Вт*час. Если мы установим эти панели на мачтах ВЭУ, тогда эта мощность вырабатывается примерно на площади 1м2. Тем самым повышается эффективность гибридной ВЭУ.
Как известно, для обеспечения высокоэнергетической эффективности автономной системы электропитания энергия, генерируемая источником первичной энергии, должна быть непосредственно доведена до потребителя [8,9].
В период чрезмерной генерации энергия должна храниться системой накопления(ток поступающий из солнечного панели и индукционный ток). Если есть нехватка энергии, генерируемой основным источником, накопленная энергия из вторичных источников должна доставляться потребителю, покрывая существующую нехватку. В этом и заключается суть одностадийности системы. Регулируемые аккумуляторы обеспечивает дностадийность гибридной ВЭУ (рис.3).
ручной поворот на ветер
Рис.2. Электрическая схема одностадийная гибридная ВЭУ
В предлагаемой системе вопрос синхронизации токов получаемых из трех источников энергии является очень важным[10,11]. Чтобы выработать максимально нужную энергию мы должны
синхронизировать генераторный ток, ток солнечной панели и индукционного тока. При этом мы должны соблюдать баланс в распределении тока по аккумулятору. Для этого мы используем диодный мост, чтобы минимизировать скачок тока, а также для выпрямления общего тока. После этого направляем собранную и стабилизированную энергию в регулируемую аккумуляторную систему для зарядки. Согласовать зарядную мощность батареи аккумуляторов с избытком мощности ветрогенераторной системы позволяет регулирование количества аккумуляторных батарей, а, следовательно, и ёмкости батареи с помощью соответствующего управляющего устройства(рис.3).
Аккумуляторы
Рис.3 Регулируемые аккумуляторы
После зарядки батареи мы используем инвертор, чтобы повысить исходное напряжение до 220 В, а также изменяем постоянный ток на синусоидальный переменный ток. Дальше выработанный ток распределяем по потребителям. Такая ВЭУ показан на рис. 2.
Выводы. Чтобы повысить эффективность использования энергии ветра предложенная гибридная система электроснабжения на базе ВЭУ, как показали наши расчеты, имеет практический характер. Самый главный такая система может работать на одностадийном режиме, не меняя основу конструкции ВЭУ. С другой стороны предложенной системой можно получать дополнительную электрическую энергию не занимая дополнительные площади. Это тоже не маловажный фактор при использовании нетрадиционных источников энергий[12]. Техническая реализация такой системы не является трудным.
З.Чтобы повысить долговечность и эффективность устройства использующий энергию ветра мы разработали ВЭУ с магнитными лопастями и на мачтах ВЭУ сконструировали солнечные панели. С другой стороны предложенной системой можно продлить срок работы ветрогенератора, а также можно получать дополнительную электрическую энергию. Это индукционный ток и ток из солнечных панелей.
Литература
1. Безруких П.П. Ветроэнергетика. (Справочное и методическое пособие). М.: - ИД «Энергия». 2010.
2.Асланян Г., Симонов В., Тюрин Ю., Шпильрайн Э. Новые источники и методы преобразования энергии. Опыт сотрудничества стран членов СЭВ. - Москва, - 1981г. 117с.
3.Рустамов Н.Т. О создании гибридных энергетических систем, использующих возобновляемые источники энергии (ВИЭ) // Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан. - 2014. - № 4 (54). - С. 114-116.
4.Арифжанов А.Ш., Захидов Р.А. Схемотехнические решения
подключпения автономных источников энергетики на базе возобновляемых источников энергии в обшую распределительную сеть. - Ташкент, жур. Проблемы информатики и Энергетики. № 6, 2017, с.47-58.
5.Семёночкина И. О. , Саразов А.В. Перспективы в развитии возобновляемых источников энергии // Успехи современного естествознания. - 2012. - №6. - С. 193-194.
6.Рустамов Н.Т., Мейрбеков А.Т., Мейрбеков Б.К. Ветрогенератор с магнитными лопастями. Патент РК на изобретение № 33214 от 17.10.2018.
7.Рустамов Н.Т.,Мейрбеков А.Т., Шапалов Ш.К. Ветрогенератор с магнитной левитацией. Патент РК на изобретение № 33375 от 08.01.2019.
8.Zayas J. et al. Enabling wind power nationwide // US Department of Energy. - 2015. - 43 s.
9. Б абахан Ш.А., Н. Т. Рустамов Н. Т., Кибишов А. Ветроустановки с магнитными лопастями // -М. Молодой ученый. — № 21 (311), — 2020, с.469-474.
10. Рустамов Н.Т., Куатбеков Б.Н. Магнит калакшалары бар жел энергетикальщ кондыргы. Монография. - Туркестан. 2018 ж.-101 б. ISBN 978-601-243-934-2
11.Саликеева С. Н., Галеева Ф. Т. Обзор методов получения альтернативной энергии // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - Т. 15. - № 8. - С. 57-59.
12.Перминов Э. М. О стратегии развития энергетики // Энергетик. - 2008. - № 9. - С. 19-25.
