CC BY
19xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 yil 30 noyabr | scientists.uz
YYT 621.31.004.18 НАСОС ЦУРИЛМАЛАРДА ЭНЕРИЯ ТЕЖАШ МАСАЛАЛАРИ А.И.Анарбаев - т.ф.н., доцент А.Н.^оракулов -таянч докторант (УзР ФА Энергетика муаммолари институти) Я.Ш.^аюмов-магистр "Тошкент ирригация ва кишлок хужалигини механизациялаш мухдндислари институти"
миллий тадкикот университети) https://doi. org/10.5281/zenodo.7361975 Аннотация. Мацолада таърифларнинг доимий ошириб борилиши ва энергия самарадорлиги ва энергияни тежашни ошириши талаблари муносабати билан тобора долзарб булиб бораётган энергия тежаш масалалари ёритилган. Насос цурилмаларида энергияни тежаш учун частота билан бошцариладиган насос станцияларининг электр юритмани бошцариш хусусиятлари куриб чицилди. Сувнинг щракати ва электр таъминотининг технологик жараёни томонидан мос равишда созланиши учун тегишли аналитик боглицликлар олинади. Сув цуйиш жараёнларининг физик ибораларини та^лил цилиш энергия тежаш режимларини ва ускуналарнинг самарадорлигини ошириш технологияларини аницлашга имкон беради.
Калит сузлар: насос цурилмаси, частотали-ростлаш бошцаруви, энергия тежаш режимлари.
ВОПРОСЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В НАСОСНЫХ УСТАНОВКАХ Аннотация. В статье представлены вопросы экономии электроэнергии, которые становятся все более актуальными в связи с постоянным повышением тарифов и требованиями повышения энергоэффективности и энергосбережения. Для экономии энергии на насосных установках рассмотрены характеристики частотно-регулируемого управления электроприводом насосных станций. Для адекватной регулировки технологическим процессом перемещения воды и электроснабжением получены соответствующие аналитические зависимости. Анализ физических выражений процессов перекачки воды позволил определить энергосберегающие режимы работы и технологии повышения эффективности работы оборудования.
Ключевые слова: насосная установка, частотно-регулируемое управление, энергосберегающие режимы.
ENERGY SAVING ISSUES IN PUMPING UNITS Abstract. The article presents the issues of energy saving, which are becoming increasingly relevant due to the constant increase in tariffs and the introduction of the demands on energy efficiency and energy conversation. To save energy at pumping units, the characteristics of controlling the electric drive of pumping stations with frequency-controlled control are considered. For adequate adjustment by the technological process of water movement and power supply, corresponding analytical dependencies are obtained. An analysis of the physical expressions of water pumping processes allowed us to determine energy-saving modes of operation and technologies for improving the efficiency of equipment.
Key words: hydro pump, frequency-regulated control, energy saving regimes.
Кириш. Таърифларнинг доимий ошиб бориши хдмда республика сув хужалигида
xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 yil 30 noyabr | scientists.uz
энергия самарадорлиги ва энергия тежаш масалаларининг долзарблиги туфайли электр энергиясини тежаш масалалари кескинлашмокда. Маълумотлардан маълумки, мелиорация харажатларининг салмокли кисмини насос стансияларини ишлатиш харажатлари ташкил этади [1]. Ушбу турдаги урнатишнинг эксплуатация тажрибаси шуни курсатадики, насосли сувнинг х,ар бир кубометрида харажатларнинг 74% электр энергиясига тугри келади [2]. Сугориш насос стансияларининг асосий муаммоларидан бири насос агрегатларини бошкариш тизимларининг коникарсиз х,олатидир [3]. Купинча улар насос стансияларини куришнинг дастлабки даврида яратилганлиги ва х,озирда эскирганлиги сабабли ишламайди ёки самарасиз ишлайди. Шу муносабат билан, насос стансияларида энергияни тежаш буйича мумкин булган чора-тадбирлар масалаларини куриб чикиш истикболлидир [4].
Тадкикот методологияси. Центрифугали насослар иш гилдиракнинг айланиш тезлигини узгартириш ёки босим чизигидаги вентилнинг очилиш даражасини узгартириш оркали бошкарилади [5]. Вентилни ёпиш ёки очиш, кувур линиясининг О-И характеристикасининг тиклиги (1-расм) узгартирилади, бу унинг гидравлик каршилигига боглик
О: & С
1-расм. Центрифугали насоснинг иш режимини тартибга солиш:
1 -номинал тезликда насоснинг G-H характеристикаси; 2 - пасайтирилган тезлик билан бир хил; 3-вентил тулик очилганда кувур линиясининг О-И характеристикаси; 4 - вентил очилиш даражасининг пасайиши билан О-И характеристикаси
Дарвозани ёпиш оркали характеристиканинг кескинлиги ошади, А1 насосининг иш нуктаси А2 х,олатига утади, оким О2 кийматига камаяди, насос томонидан ишлаб чикилган босим И2 кийматига ошади ва босим узгаради, дарвоза ортидаги кувур линияси дарвозадаги ДНп босим йукотишлари туфайли И'2 кийматига тушади [6].
xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 yil 30 поуаЬг | scientists.uz
Дарвозанинг очилиш даражасини ошириш оркали кувур линияси хусусиятларининг кескинлиги пасаяди, бу тартибга солиш усули тежамкор деб хисобланади, чунки дарвозадаги кушимча гидравлик каршиликни энгиш учун кушимча энергия талаб килинади. Насос тезлиги узгарганда, насоснинг О-И характеристикасининг позицияси узгаради, тезликни пасайтиради, характеристикани узига параллел равишда пастга силжитади. Бундай холда, иш нуктаси кувур линияси характеристикаси буйлаб харакатланади, кетма-кет А2 позициясини эгаллайди, оким тармокдаги босим ва насос томонидан ишлаб чикилган босим билан бир хил тарзда камаяди.
Насос моторининг куввати (кВт) куйидаги ифода билан аникланади [7]. кЗх ■ Он■(Нс + АН
Р =
(1)
377200■ Лн ■Лэд
бу ерда: Кзах - задира коэффициенти (0н<100 м3/соат, кзах=1,2-1,3; 0н>100 м3/соат, кзах=1,1^1,5); Нс - статик босим (суриш ва тушириш баландликларининг йигиндиси), м сув устуни; АН - кувур линияларида босимнинг йуколиши, м сув устуни; Щн - насоснинг самарадорлиги; Щэд - электр двигателининг самарадорлиги; у - суюклик зичлиги, кг/м2; Он - насос етказиб бериш, м3/ч.
Насос агрегатларида солиштирма кувват сарфи кВтсоат/м3 куйидаги ифода билан аникланади [8]:
0,00272 (Нс + АН)
ауд =■
(2)
Лн Лэд
(2)-ифода ва 1 -расмдан куриниб турибдики, насос агрегатларида энергияни тежашга куйидаги йуллар билан эришиш мумкин: насос агрегатининг (Он,Н) тугри характеристикаларини танлаш; насослар ва электр моторларнинг самарадорлигини ошириш; насосларнинг юкини ошириш ва уларнинг ишини тартибга солишни такомиллаштириш; кувур линияси каршилигини камайтириш; сув истеъмоли ва йукотишларни камайтириш.
Насос станцияларини урганиш шуни курсатадики, айрим лолларда насосларнинг паспорт тавсифлари (Он,Н ) ва сув таъминоти тизимларининг хакикий хусусиятлари уртасида номувофиклик мавжуд [9,10,11].
Насос агрегати хисобланганидан камрок оким тезлиги билан ишлаганда, насос томонидан ишлаб чикилган босим ва маълум микдордаги суюклик (яъни, ортикча насос босими) билан таъминлаш учун зарур булган босим уртасида номувофиклик пайдо булади. 1-расмдан куриниб турибдики, оким пасайганда тармок учун зарур булган босим пасаяди ва насос томонидан ишлаб чикилган босим ортади [12]. Бу босимлар орасидаги фарк
АНп = Нн - Нс;
(3)
Насос ва кувур линиясининг биргаликдаги ишлаши графигидан (1 -расм) куриниб турибдики, АНП киймати канчалик катта булса, насос ва кувур линиясининг характеристикалари канчалик тик булса ва насоснинг хдкикий окими хисобланганига нисбатан паст булади.
Босимнинг ошиши туфайли йиллик электр энергиясининг йуколиши куйидагича булади [13], кВтсоат:
xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 yil 30 noyabr | scientists.uz
АЖ =
к„
■у
-АНп ■ Тй
/-> у г\ Г\ П й /1 Н1 ' (4)
36720■ ^н ' Лэд 1=1
бу ерда: Тй- АНП га ортикча босим билан насоснинг йиллик иш вакти
Агар насос узгарувчан босим ва босим [14] билан ишлаётган булса, у х,олда:
АЖ = ■
к ■ у
зах /
■АНш-Тт1;
(5)
367200- т1н -Чэд ,=1
бу ерда: Gнi- /-м вакт оралигидаги босим, АНт - ¡-м вакт оралигида ортикча босим
Ти- /-интервалнинг йиллик давомийлиги; п-босим узгариши оралиги сони.
Насосларнинг ишлашини тартибга солиш. Амалда узгармайдиган (доимий) сув таъминоти режимлари мавжуд эмас. Насослар сув истеъмол килиш режимларига караб узгарувчан режимда ишлайди (2-расм).
2-расм. Сув таъминоти станциясининг 2-кутарилишидан кунлик сув таъминоти [4]
Шунинг учун насосларнинг иш режимларини тугри узгартириш, яъни.окилона тартибга солиш, электр энергиясини сезиларли даражада тежашни таъминлайди [15]. Насосларнинг ишлаш режимини тартибга солиш босим ёки кабул килувчи вентил билан амалга оширилиши мумкин; параллел ишлайдиган насослар сонини узгартириш; электр моторининг айланиш тезлигини узгартириш.
Частота айлантирувчининг куввати куйидаги ифода билан аникланади
Рч.а=(1,1-1,2)Рн. (6)
Айлантирувчрни жорий килишда йиллик электр энергиясини тежаш куйидагилар билан белгиланади
АЖ =
Н - Н "
чик урн
у о -Т
/ J н п
(7)
367 ■ 1н 1эд г=1
бу ерда: Нчиц- насоснинг чикишидаги босим, м сув устуни; Нурн - кувурда клапан оркасида урнатилган босимнинг киймати, м сув устуни.
Насосларнинг самарадорлигини ошириш. Эскирган насосларни юкори самарадорлик билан янгиларига алмаштириш электр энергиясини тежашга имкон беради [16]:
xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 уП 30 поуаЬг | 8о1епй818.и2
Н 1
А Ж = 0,00272---■ Тт,; (8)
Л эд Лн.н Л н.ст
Кувур линияларининг царшилигини пасайтириш. Сув таъминоти учун электр энергиясининг солиштирма истеъмоли ошишининг сабаблари кувур линияси конфигурациясининг нотугрилиги, оким кескин бурилишлар, тикилиб колган ассимиляция мосламалари ва бошкалардир. Ушбу сабабларни бартараф этиш кувур каршилигининг пасайишига ва электр энергияси истеъмолининг пасайишига олиб келади
[17].
Тугри участкада кувур линиясидаги босимнинг йуколиши тенгдир[18] АН = 0,083 ^ Ь • О2/ё5, (9)
АН = 0,083 • / О2 /ё4, (10)
бу ерда: X -сувнинг кувур деворларига ишкаланиш коеффициенти (X =0,02-0,03); Ь -кувур линиясининг узунлиги, м; О -хакикий истеъмол, м3/с; ё -кувур диаметри, м; /- махаллий каршилик коеффициенти: клапанлар учун./=0,5; 90° тирсак учун./=0,3; назорат валфи учун /=5,0.
^увурлар ва арматураларнинг окадиган уланишлари оркали сув окиши тугридан-тугри электр йукотишларига олиб келади, бу йукотишларнинг кийматлари куйидаги усуллар билан аникланади. [19]:
• агар таксимлаш тармоги участкасининг бошида ва охирида оким улчагичлар мавжуд булса, йукотишлар участканинг бошида ва охирида хисобот даври учун улчанган сув окимлари уртасидаги фарк билан аникланади.;
• катта ички хажмли кенг тармок билан сув йукотишлари барча истеъмолчиларни тармокдан узиб, аник оким улчагич билан аникланиши мумкин.
Улчанган сув йукотишлари маълум бир насос станциясини сув билан таъминлаш учун хакикий узига хос энергия сарфига купайтирилиши керак, натижада олинган киймат сув таъминоти тармогининг ёмон холатидан келиб чиккан энергия йукотишларига тенгдир.
Саноат корхоналарида куп микдорда сув турли технологик бирликларни совутиш учун ишлатилади. Ушбу максадлар учун сув ёпик циклда кайта-кайта ишлатилиши мумкин. ^айта ишланган сув таъминотини жорий этиш бирламчи сув сарфини 2 баробарга кискартириш ва энергияни 15-20% тежаш имконини беради. [20].
Электр курилмаларини совутиш тизимларини такомиллаштириш, шунингдек совутиш учун сув етказиб беришни автоматик бошкариш схемаларини куллаш оркали сув сарфини ва шунга мос равишда электр энергиясини истеъмол килишни камайтириш мумкин.
Хулосалар
Юкоридаги тартибга солиш усулларини тахлил килиш куйидагиларни курсатади: -сув окимининг пасайиши билан валф билан тартибга солишда насоснинг самарадорлиги пасаяди ва босим кийматлари ортади. Шунинг учун, сув окимининг пасайиши билан электр энергиясининг солиштирма истеъмоли тез усиб боради;
-параллел ишлайдиган насослар сонини узгартириш оркали тартибга солишда двигател ва насоснинг самарадорлиги узгаришсиз колади. Тармокларда оким тезлиги ва йукотишларнинг камайиши туфайли босим пасаяди, бу эса электр энергиясининг узига хос энергия сарфини пасайишига олиб келади;
xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 yil 30 noyabr | scientists.uz
-насос тезлигини узгартириш оркали тартибга солишда насос ва электр моторининг самарадорлиги амалда окимнинг пасайиши билан камаймайди, лекин босим камаяди. Шундай килиб, узига хос энергия сарфи камаяди.
Частотани тартибга солиш частота айланувчилари ёрдамида амалга оширилади. У куйидагиларга имкон беради: сув истеъмоли хджми узгарганда керакли сув босимини автоматик равишда ушлаб туриш; сув истеъмоли пайтида, шунингдек, тармокдаги кучланишнинг пасайиши пайтида ортикча юкларни бартараф этиш х,исобига электр двигателлари ва насосларнинг ишлаш муддатини 2-3 баробар ошириш; ортикча босим йуклиги сабабли кувурларнинг хизмат килиш муддатини ошириш; ортикча босим йукотишларини камайтириш оркали сув сарфини камайтириш (сув таъминоти тизимларида х,ар бир ортикча атмосфера катта кочкинлар туфайли кушимча 7^9% сув йукотишларини келтириб чикаради); насосларнинг узлуксиз ишлаши х,исобига сув таъминоти тизимларининг ишлаши учун мех,нат харажатларини камайтириш, шунингдек, захира насосни улаш учун буйрук сигналини яратиш ва жараённи бошкариш тизимидан бошкарувни автоматлаштиришдан фойдаланиш билан автоматик учириш.
Частотани тартибга солишдан фойдаланишнинг йиллик иктисодий самараси учта компонентдан иборат [21] насос агрегатлари самарадорлигини ошириш оркали электр йукотишларини камайтириш самараси; таъминот тизимларида босимни баркарорлаштириш оркали сув сарфини камайтириш таъсири; электр ва механик асбоб-ускуналарнинг хизмат курсатиш муддати ва капитал таъмирлаш муддатларини ошириш таъсири, учириш клапанларини сотиб олиш, урнатиш ва саклаш харажатлари.
Насос агрегатларининг частотали бошкариладиган электр юритмасини бошкариш алгоритми билан ишлатиш уларнинг электр энергиясини истеъмол килишни 30^40% га камайтиришга имкон беради.[13].
REFERENCES
1. Тимофеев Е. В., Эрк А. Ф., Размук В. А. Применение частотных регуляторов в составе оборудования для водоснабжения объектов АПК // Молодой ученый. Москва. 2017. №11. С. 178-183.
2. Э.К.Кан, Н.М.Икрамов,Г.С.Теплова. Энергоэффективные эксплуатационные режимы средних и малых ирригационных насосных станций с центробежными насосами типа «Д». IRRIGATSIYA va MELIORATSIYA. Maxsus son 2019. Toshkent. Bb.47-51.
3. Дидыч В.А. Пути энергосбережения в насосных установках системы мелиорации и орошения. Научный журнал Куб ГАУ, №69(05), Краснодар, 2011. С.14-39.
4. Шепелев А.Е., Штанько А.С. Требования к основным положениям нормативных документов в области эксплуатации мелиоративных насосных станций. Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(05), Москва. 2012 г. С. 34-37
5. Kanzumba Kusakana Hybrid DG-PV with groundwater pumped hydro storage for sustainable energy supply in arid areas Journal of Energy Storage,Volume 18, August 2018,
Pp. 84-89
6. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках. Производственно-практическое издание. -Москва: Энергоатомиздат, 2006. 360 с.
xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 yil 30 noyabr | scientists.uz
7.Ajit Kumar, K. Dasgupta, Jayanta Das. Achieving constant speed of a hydrostatic drive using controlled operation of the pump and enhancing its energy efficiency ISA Transactions, Volume 90, July 2019, Pp. 189-201
8. Козлов М., Чистяков А. Эффективность внедрения систем с частотно регулируемыми электроприводами. Современные технологии автоматизации. Москва. 2001. № 1., С. 76-82.
9. Данфосс. Совершенное решение для водоснабжения и водоотведения и ирригации. Издание PEMMSC 2011.07. Брошюра VLT® AQUA Drive. Копенгаген. 32 c
10. Данфосс. Совершенное решение для водоснабжения и водоотведения и ирригации. Издание PEMMSC 2011.07. Брошюра VLT® AQUA Drive. Копенгаген. 32 c.
11. Shafiqur Rehman, Luai M. Al-Hadhrami, Md. Mahbub Alam. Pumped hydro energy storage system: A technological review. Renewable and Sustainable Energy Reviews Volume 44,April 2015, Pp. 586-598
12. Николаев В.Г. Энергосберегающие методы управления режимами работы насосных установок систем водоснабжения и водоотведения: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. Москва, 2010, 48 с.
13. Копытов Ю.В., Чуланов Б.А. Экономия электроэнергии в промышленности: Справочник. Москва: Энергоатомиздат, 1982. 112 с.
14. Сиволов Г.Е., Кармалов А.И., Ивансон П.Б., Исхаков Ю.Б. Многоуровневая автоматизированная система управления технологическими процессами водоснабжения и водоотведения . Водоснабжение и санитарная техника. Москва.2011. № 9. С.11-14.
15. Камалов Т.С., Шавазов А.А., Сайфуллаева Л.И. Вопросы пуска и регулирование производительности насосного агрегата насосных станций систем машинного орошения. Энергосбережение и Водоподготовка №3 (119), 2019 С.51-54
16. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода. Минтопэнерго. Москва. 1997. 28 с.
17. Шакарян. Ю. Г. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода./ Москва: АО ВНИИЭ, МЭИ, 1997. С.19-22
18. Гоппе Г.Г. Методы и технические средства энерго- и ресурсосберегающего управления турбомеханизмами: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. -Иркутск, 2009, 36 с.
19. Байбаков С.А., Субботина Е.А., Филатов К.В., Нагдасев В.М., Желнов А.Ю. Частотно-регулируемый привод. Регулирование центробежных насосов и методы регулирования отпуска тепла в тепловых сетях. Журнал "Новости теплоснабжения" №12 (160), Москва, 2013 г. С.23-26.
20. Максимов С. В. Методика оценки эффективности применения частотных регуляторов в составе оборудования гидросооружений. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. ИАЭП. С-Пб, 2010. № 82. С.87-96
21. Эрк А. Ф., Максимов С. В. Методика оценки эффективности применения частотных регуляторов в составе оборудования гидросооружений. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. ИАЭП. — С-Пб, 2010. № 82. С.87-96
xalqaro ilmiy-amaliy anjumani
2022 yil 30 поуаЬг | scientists.uz
Анарбаев Анвар Изатуллаевич - т.ф.н., доцент (УзР ФА Энергетика муаммолари институти)
^оракулов Аслиддин Нуриддинович - таянч докторант (УзР ФА Энергетика муаммолари институти)
^аюмов Яшин Шеробод ^ли - магистр ("Тошкент ирригация ва кишлок хужалигини механизациялаш мухдндислари института" миллий тадкикот университети)
