CC BY
6УДК 621.22
МИКРОГЭСНИНГ ТАЖРИБАВИЙ УСУЛДА ТАДЦЩ ЭТИШ ВА СУВ ГИЛДИРАГИНИНГ ФОЙДАЛИ ИШ КОЭФФИЦИЕНТИНИ АНЩЛАШ
Турдалиев Вохиджон Махсудович НамМКИ т.ф.д., профессор, vox1n781@mail.ru, +998 97 335 93 39
Х,акимов Уткирбек Акрамович НамМКИ таянч докторанти hakimov.utkirbek1990@mail.ru +998936713933
Уктамов Сардор Махмуджонович ТошДТУ таянч докторанти sardor.oktamov 1991 @gmail.com +998994996637
Рахимбердиев Давронбек Тулкинбой угли Тадкикотчи +998993959494
Аннотация. Ушбу маколада паст босимли окимларга мулжалланган микроГЭС нинг тажрибавий тадкикотлари натижалари келтирилган. Тажрибавий тадкикотларда сув гилдираги валидаги буровчи момент ва унинг айланишлар сонини узгаришларини ифодаловчи осциллограммалар олинган. Осциллограммалар асосида параметрларни богликлик графиклари курилган хдмда тахдил этилган. Шу билан бир каторда сув гилдирагининг фойдали иш коэффициенти аникланган.
Аннотация. В данной статье приведены результаты экспериментальных исследований микроГЭС, рассчитанных на низконапорные течения. В экспериментальных исследованиях были получены осциллограммы, определяющие изменения крутящего момента на валу водяного колеса и числа его оборотов. На основе осциллограмм построены графические зависимости параметров и проанализированы. А также, был определен коэффициент КПД водяного колеса.
Annotation. This article presents the results of experimental studies of microhydroelectric power plants designed for low-pressure flow. In experimental studies, oscillograms were obtained that determine changes in the torque on the shaft of the water wheel and the number of its revolutions. On the basis of the oscillograms, graphic dependences of the parameters are constructed and analyzed. And also, the efficiency coefficient of the water wheel was determined.
Калит сузлар. МикроГЭС, энергия, паст босим, оким, сув, гилдирак, буровчи момент, айланишлар сони, ФИК.
Ключевые слова. МикроГЭС, энергия, низконапор, течения, вода, колесо, крутящий момент, число оборот, КПД.
Keywords. Micro hydroelectric power station, energy, low head, currents, water, wheel, torque, speed, efficiency.
XXI асрга келиб дунё хдмжамиятини тараккий этиши, куплаб сохаларни изчил ривожланиши ва ах,оли сонини купайиб бориши сабабли энергияга булган талаб кундан-кунга ортиб бормокда. Шу сабабли дунёнинг куплаб олим ва мухдндислари ноанъанавий энергия манбаларини топиш ва улардан самарали фойдаланиш устида ишламокдалар. Улар ичида энг эътиборга молик йуллар бу оким сувлар ва шамоллардан, океандаги
сувнинг кутарилиши ва пасайишидан, ундаги тулкинлардан, ер багридаги иссикликдан, куёш нурларидан фойдаланишдир.
Х,озирги вактда электр энергияси турли йуллар билан олинади, лекин энг кенг таркалгани факат учта, аникроги, казиб олинадиган ёкилгидан олиш, (ИЭС) ядро реакциялари (АЭС) ва сув энергиясидан фойдаланиш (ГЭС). Экологик жихатдан хдвфсиз булганлиги сабабли ГЭС ларга булган кизикиш кундан-кун ортиб бормокда[1].
Мавжуд барча кайта тикланувчи энергия манбалари ичида сув энергиясидан фойдаланиш гоят мухим ахдмиятга эга. Дунёда ГЭСлар умумий кувватнинг тах,минан 23% ва электр энергияси ишлаб чикаришнинг эса 21% ни ташкил этади [2].
Юртимизда х,ам "Узбекгидроэнерго" акциядорлик жамиятини ташкил этилши муносабати билан гидроэнергетика сохдсида жиддий усиш намоён булмокда, яъни йирик, урта ва микро гидроэлектростанцияларни лойихдлаштириш, янгиларини куриш ва мавжудларини модернизация килиш ишлари жадал суратларда олиб борилмокда.
Юкорида таъкидлаб утилганидек, гидроэнергетика умумий энергетика тизимининг мух,им кисмидир ва кайта тикланадиган энергия манбаларига тегишлидир. Шу сабабли, х,озирги кунда ушбу сохдсига янги техника ва технологияларни олиб кириш буйича олимлар томонидан кизгин тадкикотлар олиб борилмокда. Шунинг учун гидротурбиналарнинг янги, такомиллашган конструкциялари ГЭСларда жорий этилмокда
[3].
Сув окимининг кувватидан фойдаланиб, электр энергиясини ишлаб чикаришда нафакат гидротурбиналар, балки сув гилдираклари х,ам кулланилади. Паст босимли окимларда х,ар кандай турдаги гидротурбиналардан фойдаланиш иктисодий нуктаи назардан мутлако самарасиз, шунинг учун микроГЭСларда сув гилдиракларидан фойдаланишга кизикиш ортиб бормокда [4].
Тах,лиллар асосида паст босимли окимларга мулжалланган гидромашинанинг янги конструкциядаги сув гилдираги ишлаб чикилди. Ишлаб чикилган сув гилдирагининг параметрларини асослаш ва юритмаларнинг рационал конструкцияларини танлаш буйича утказилган назарий тадкикотлар натижаларининг ишончлилигини текшириш учун тажрибавий тадкикотлар утказиш гоят мух,им саналади. Тажрибавий тадкикотлар Наманган вилояти Чуст тумани Хисорак махдлласидан окиб утувчи арикка урнатилган паст босимли окимлар учун мулжалланган микроГЭСда утказилди.
Тажрибавий тадкикотлар утказилган микроГЭСнинг электротензометрик схемаси 1-расмда келтирилган ва у куйидагилардан иборат: Арикдан окаётган сув 1, ГР 21М русумдаги парракли тезлик улчагич (вертушка) 2, паррак 3, етакчи вал 4, подшипниклар 5, 6 ва 10, етакчи юлдузча 7, занжир 8, етакланувчи юлдузча 9, етакланувчи вал 11, генератор 12, тензодатчик 13, токосъёмник 14, магнит 15, электромагнитли датчик 16, Arduino UNO микроконтроллер 17, компьютер 18.
Тажрибавий тадкикотлар арикда окаётган сувнинг тезлиги 1,05 м/с булган х,олда 3 х,ил сув сарфи ва 3 х,ил технологик каршиликларда олиб борилди. Бунда сув сарфи 1 секундда 80 l/s, 100 l/s, 120 l/s. Технологик каршилик сифатида генератор ишлаб чикараётган электр энергияси куввати танлаб олинди ва у 100 W, 300 W, 500 W. Тажриба утказиш шароитида сувнинг тушиш баландлиги 1 m, окимнинг киялик бурчаги 60о этиб урнатилди. Тажрибавий тадкикот натижалари сонли куринишда олиниб, уларнинг узгариш конуниятларини тах,лил килиш учун компьютернинг Exel дастури ёрдамида осциллограммалар курилди (3-4-расмлар).
1-расм. Тажриба стендининг электротензометрик схемаси
Тавсия этилган микроГЭСнинг функционал схемаси 2-расмда келтирилган.
1-сув, 2-тaянч (корпус), 3-cyв Fилдиpaги, 4-cyв Fилдиpaгининг тaшки диcки, 5-пappaк, 6-тутгич, 7-подшипник, 8-eтaкчи вaл, 9-eтaкчи юлдyзчa, Ю^нжир, 11-eтaклaнyвчи
юлдyзчa, 12-гeнepaтop, 13-иcтeмoлчи 2-расм. МикроГЭСнинг функционал схемаси Уpгaнилaëтгaн пapaмeтpлapни тax,лил этишдa вaлнинг 6 мapтaдaн кaм бyлмaгaн aйлaниш дaвpини УРШНИШ eтapличa 6УЛДИ [5].
3-pacмдaги Узшриш кoнyниятлapдaн куришимиз мумкинки, сув Fилдиpaги вaлидaги буровчи мoмeнт тeбpaнмa кoнyниятдa, aйлaнишлap сони эca ceзилмac дapaжaдa Узгapиб тypap экaн. Элeктp э^ргияси иcтeъмoли ортиши билaн буровчи мoмeнтнинг киймaтини ортишини, aйлaнишлap сони кaмaйиб боришини кyзaтиш мумкин.
а-электр энергия сарфи 100 W; б-электр энергия сарфи 300 W; в-электр энергия
сарфи 500 W
3-расм. Сув Fилдирак валидаги буровчи момент ва айланишлар сонини узгариш конуниятлари (сув сарфи 120 l/s)
в
Гидроагрегат иш даврида электр энергияси истемолчиси уланган дастлабки даврида барча х,олларда буровчи моментнинг киймати юкори булиши кузатилди. Ушбу даврни утиш даври деб аташ мумкин.
Тажрибаларда сув сарфи 120 l/s булган х,олда электр энергияси истеъмоли 100 W булганда, сув гилдираги валидаги буровчи моментнинг уртача киймати 35,2 Nm ва айланишлар сонининг уртача киймати 47 r/min булар экан (3 а-расм). Электр энергияси истеъмоли 300 W булганда сув гилдираги валидаги буровчи моментнинг уртача киймати 120 Nm ва айланишлар сонининг уртача киймати 43 r/min булишини 3 б-расмдаги осциоллограммадан куриш мумкин. Электр энергияси истеъмоли 500 W булганда эса, сув гилдираги валидаги буровчи моментнинг уртача киймати 200 Nm ва айланишлар сонининг уртача киймати 40 r/min булар экан (3 в-расм).
4-расмдаги осциоллограммалардан куриш мумкинки, электр энергияси истеъмоли 300 W булиб, сув сарфи 80 l/s, 100 l/s, 120 l/s булганда сув гилдираги валидаги буровчи моментнинг уртача кийматлари мос равишда 139 Nm, 130 Nm, 120 Nm, айланишлар сонининг уртача киймати эса мос равишда 38 r/min, 41 r/min, 43 r/min булар экан.
б
а-сув сарфи 80 1/б; б- сув сарфи 100 1/б; в- сув сарфи 120 1/б 4-расм. Сув сарфига мос равишда сув Fилдираги валидаги буровчи момент ва айланишлар сонини узгариш конуниятлари (электр истеъмоли 300 W)
Юкоридаги осциллограммалар тахлили асосида сув гилдираги валидаги буровчи момент ва айланишлар сонини электр энергияси истеъмоли кувватига богликдик графиги курилди (5-расм). Ушбу графиклардан куринадики, электр энергияси истеъмоли куввати ортиб борган сари, сув гилдираги валидаги буровчи момент хам эгри чизикли конуниятда ортиб, айланишлар сони эса эгри чизикди конуниятда камайиб боради.
5-расм. Сув Fилдираги валидаги буровчи момент ва айланишлар сонини электр энергияси истеъмоли кувватига боFликлик графиги
в
6-расмдан куринадики, сув сарфини ортиб бориши билан сув гилдираги валидаги буровчи момент тебраниш оралиги камайиб боради. Масалан, сув сарфи 80 1^, буровчи момент Мсг=139 Nm булганда АМсг=14,5 Nm, сув сарфи 100 1^, буровчи момент Мс.г=130 Nm булганда АМс.г.=11,2 Nm, сув сарфи 120 l/s, буровчи момент Мс.г.=120 Кш булганда АМсг=9,8 Nm булади. Ракамлар шуни курсатмокдаки, буровчи момент киймати катталашган сари унинг тебраниш оралиги хам эгри чизикли конуниятда ортиб борар экан.
Л XI -, Ыт 20 -
15 -
10 -
5 -
0 -I-,-,-►
80 100 120 £?, 1/й
6-расм. Сув сарфини сув Fилдираги валидаги буровчи момент тебранишига
боFликлик• графиги
7-расмдан куринадики, каршилик ортган сари буровчи моментнинг тебраниш камрови х,ам ортиб борар экан. Масалан, электр энергияси истеъмоли 100 W булганда сув гилдираги валидаги буровчи моментнинг уртача киймати Мсг=35 Nm, унинг тебраниш камрови эса АМс.г=4,4 Nm булар экан. Электр энергиясини истеъмоли 300 W ва 500 W га орттирилганда сув гилдираги валидаги буровчи моментнинг уртача кийматлари х,ам мос равишда 120 Nm ва 200 Nm га ортиб, уларнинг тебраниш камровлари х,ам мос равишда 10,5 N111 ва 20,2 N111 ни ташкил этар экан.
АМс.г., N111 , 25 -
20 ■
15 ■ 10 ■
о
о 50 100 150 200 .;/ . \;1]
7-расм. Каршилик моментини сув Fилдираги валидаги буровчи момент тебранишга боFликлик графиги
Утказилган тажрибавий тадкикотларни тахлили асосида тавсия этилган сув гилдирагининг самарадорлигини белгилаб берувчи катталик саналган ФИК ни аниклаймиз. Маълумки, паст босимларга мулжалланган микроГЭС сув гилдираги, занжирли узатма ва генератордан ташкил топган. МикроГЭС узатиш механизмида очик занжирли узатма кулланилганлиги сабабли [6,7] га кура унинг ФИК пз=0,95, ишлаб чикарувчи корхонанинг маълумотларига кура генераторнинг ФИК пг=0,55 ^ 0,6 ни ташкил этади. Тажрибаларда шу кузатилдики, сув сарфи 80 булганда истеъмолчи сифатида кулланилган 500 W ли ёритиш чироги ёркин ёнмади. Лекин, сув сарфи 100 га оширилганда ёритиш чироги ёркин ёнгани кузатилди. Шундан келиб чикиб, сув гилдирагининг ФИК ни назарий жихатдан аниклаймиз.
Сув гилдирагининг ФИК ни куйидагича ифодалаш мумкин
N
l=N^, (1)
N
eye
бунда Ncr. - сув гилдираги валининг куввати, W; NcyB - арикда окаётган сувнинг куввати, W.
Арикда окаётган сувнинг кувватини куйидагича аниклаймиз
Neye = QcgM , (2)
бунда Qc- сувнинг хажмий сарфи, m/s; g - эркин тушиш тезланиши, m/s ; Ак - сувнинг тушиш баландлиги, m.
Арикдан окаётган сувнинг кувватини аниклаш учун (2) ифодани сонли ечимини амалга оширамиз. Бунда параметрларнинг куйидаги кийматлари танлаб олинди: Q^lOO l/s; g=9,8 m/s2; Ah=1 m.
Сонли ечим натижасига кура арикда окаётган сувнинг куввати 980 W ни ташкил этар экан.
Сув гилдирагининг кувватини эса тажрибавий тадкикотларда олинган натижаларга асосланиб куйидаги ифодадан аниклаш мумкин
Ne. г = Мс. А г., (3)
бунда, Мсг- сув гилдираги валидаги буровчи момент, Nm; юсг- сув гилдирагининг бурчак тезлиги, s-1.
Тажрибавий тадкикотларда сув сарфи 100 l/s, электр энергияси истеъмоли 500 W булганда сув гилдираги валининг буровчи моменти 200 Nm, айланишлар сони 40 r/min ташкил этди. Демак, сув гилдирагининг кувватини аниклашдан олдин унинг бурчак тезлигини аниклаб олиш лозим. Сув гилдирагининг бурчак тезлигини куйидагича аниклаймиз
т
(4)
с. г.
30'
бунда, n - сув гилдирагининг айланишлар сони, r/min.
(4) ифодани инобатга олиб, (3) ифодани куйидагича кайта ёзамиз
,г , , т
Сув гилдирагининг кувватини аниклаш учун (5) ифодани сонли ечимини амалга оширамиз. Сонли ечим натижасига кура сув гилдирагининг куввати 837,3 W ни ташкил этар экан.
Юкоридаги утказилган тадкикотларга асосланиб, сув гилдирагининг ФИК ни (1) ифодадан хисоблаймиз. Унга кура сув гилдирагининг ФИК 0,85 ни ташкил этар экан.
Хулоса. Тажрибавий тадкикотлар натижасида таклиф этилган сув гилдираги валидаги буровчи момент ва айланишлар сонининг турли шароитларда, яъни сув сарфи 80 l/s, 100 l/s, 120 l/s ва электр энергияси истеъмоли 100 W, 300 W, 500 W булган х,оллардаги узгариш конуниятлари олинди. ^онуниятлардан куринадики, электр энергияси истеъмоли куввати ортиб борган сари, сув гилдираги валидаги буровчи момент хам эгри чизикли конуниятда ортиб, айланишлар сони эса эгри чизикли конуниятда камайиб бориши
аникланди. Шу билан бирга, каршилик ортган сари буровчи моментнинг тебраниш камрови хам ортиб борар экан. Тадкик этилган паст босимли окимларга мулжалланган микроГЭСлар учун ишлаб чикилган сув гилдирагининг ФИК 0,85 ни ташкил этиши тажрибавий тадкикотларда аникланди.
АДАБИЁТЛАР
1. Котеленко С.В., Красников Д.В. Перспективы развития приливных электростанций // Известия ТулГУ. Технические науки, 2019. - № 11. - С. 201-204.
2. Щур В.А. Повышение энергоотдачи гидротурбинного оборудования действующих ГЭС при их реконструкции. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2015. - 175 с.
3. ИОТ-2015-4-8. "Мобил микроГЭС ва насос учун сув двигателларининг самарали конструкцияларини яратиш" мавзусидаги инновацион лойиха хисоботи. - Наманган, 2016. - 144 б.
4. Юренков В.Н., Иванов Г.О., Клейн Г.О., и др. Методика расчёта обтекания лопасти водяного колеса // Вестник АлтГТУ им. И.И.Ползунова, 2006. - №2. - С. 143-150.
5. ^осимов А.А. Тишли тасмали узатма конструкцияси ва хисоблаш усулларини такомиллаштириш. Тех. фан. буйича фалс. докт. дисс. автореф. - Наманган, 2020. - 44 б.
6. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкович Г.М., Козинцов В.П. Курсовое проектирование деталей машин / Учеб. Пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов. - Москва. Машиностроение, 1988. -416 с.
7. Мухамедов, Ж., Турдалиев, В. М., Косимов, А. А., & Кучкоров, С. К. (2017). РАСЧЕТ МОЩНОСТИ КОМБИНИРОВАННОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ПОСЕВА МЕЛЬКОСЕМЕННЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР. Вестник Науки и Творчества, (3 (15)), 93-98.
