CC BY
49УДК. 621.43.068 ©Sharopov D.D., Djurayev R.U. 2021 y.
BURG'ILASH ISHLARIDA QO'LLANILADIGAN DIZEL ELEKTR STANTSIYALARINI YURITMASIDAN AJRALADIGAN ISSIQLIKNI UTILIZAТSIYA QILISH EVAZIGA ULARNING SAMARADORLIGINI
OSHIRISH
Sharopov Djurabek Djabbarovich, Navoiy davlat konchilik instituti "Kon elektr mexanikasi" kafedrasi kata o'qituvchisi, Sharopov d.d@mail.ru Djurayev Rustam Umarxanovich, DSc, Navoiy davlat konchilik instituti "Kon elektr mexanikasi" kafedrasi professori, strong0185@mail.ru
Annotatsiya. Burg'ilash uskunalarining ekspluatatsiyasi energiya samaradorligini oshirish, foydali qazilma konlarini qidirish va razvedka qilishning muddatlarini kamaytirish hamda geologik qidiruv ishlarining yoqilg'i energiya sarflarini kamaytirish katta ilmiy va amaliy ahamiyat kasb etadi.
Ushbu maqolada burg'ilash ishlarida qo'llaniladigan dizel elektr stantsiyalarining va kompressor uskunalarining ichki yonuv dvigateli yuritmasidan ajraladigan issiqlik ko'rinishidagi energiya yo'qotilishlarini foydali utilizatsiya qilish hamda yoqilg'i sarflarini kamaytirish yo'llari keltirilgan.
Tayanch iboralari: energiya samaradorlik, dizel elektr stantsiyasi, issiqlik, utilizatsiya, ichki yonuv dvigateli, tutun gazlari, energiya yo'qotilishlar, kompressor, burg'ilash, skvajina.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В БУРЕНИИ ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОТДЕЛЯЮЩЕГОСЯ ОТ ИХ ПРИВОДА
Шаропов Джурабек Джаббарович, старший преподаватель кафедры «Горная электромеханика» Навоийского государственного горного института, Sharopov d.d@mail.ru
Джураев Рустам Умарханович, DSc, профессор кафедры «Горная электромеханика» Навоийского государственного горного института, strong0185@mail.ru
Аннотация. Эксплуатация бурового оборудования имеет большое научное и практическое значение, повышая энергоэффективность, сокращая сроки разведки и освоения месторождений полезных ископаемых, а также снижая высокие энергозатраты на геологоразведку.
В данной статье представлены способы полезной утилизации потерь энергии в виде тепла, которые отделяются от работы двигателя внутреннего сгорания дизельных электродвигателей и компрессорного оборудования, используемого при буровых работах, а также способы снижения расхода топлива. Опорные слова: энергоэффективность, дизельная электростанция, тепло, утилизация, двигатель внутреннего сгорания, выхлопные газы, потери энергии, компрессор, бурение, скважина.
IMPROVING THE EFFICIENCY OF DIESEL POWER PLANTS USED IN DRILLING DUE TO THE UTILIZATION OF HEAT SEPARATED FROM THEIR DRIVE
Sharopov Djurabek Djabbarovich, Senior Lecturer, of the Department of Mining Electromechanics, Navoi State Mining Institute, Sharopov d.d@mail.ru Juraev Rustam Umarkhanovich, DSc, Professor of the Department of Mining Electromechanics, Navoi State Mining Institute, strong0185@mail.ru
Abstract. The operation of drilling equipment is of great scientific and practical importance, increasing energy efficiency, reducing the time of exploration and development of mineral deposits, as well as reducing high energy costs for geological exploration.
This article presents methods of useful utilization of energy losses in the form of heat, which are separated from the operation of the internal combustion engine of diesel electric motors and compressor equipment used in drilling operations, as well as ways to reduce fuel consumption.
Key words: energy efficiency, diesel power plant, heat recovery, internal combustion engine, flue gases, energy losses, compressor, drilling, well.
Burg'ilash texnikasi va texnologiyalarini takomillashtirish, burg'ilash uskunalarining energiya samaradorligini oshirish va skvajinalarni burg'ilash xarajatlarini kamaytirish foydali qazilma konlarini qidirish va qazib olishning dolzarb vazifasidir.
Skvajinalarni burg'ilashning samaradorligini oshirish yangi innovatsion va yuqori samarali texnik yechimlarni joriy etishni talab qiladi.
Burg'ilashning energiya sarfi dizel elektr stantsiyalari qurilmalaridan foydalanish tufayli ortadi, chunki uning yuritmasi ishlashi katta energiya yo'qotishlariga asosiy sabab bo'ladi. Yoqilg'ining, taxminan, 30 % foydali quvvatga aylansa, uning 70 % issiqlik shaklida yo'qoladi, shu sababli, yo'qotishlarning aksariyati dizel elektr stantsiyalarining ichki yonuv dvigatellariga to'g'ri keladi [1].
Dizel elektr stantsiyalarining ishini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, energiya yo'qotishlarining katta qismi ichki yonuv dvigateliga tushadi, chunki yongan yoqilg'ining hammasi ham foydali quvvatga aylantirilmaydi. Ichki yonuv dvigatelida yongan yoqilg'idan ajralgan issiqlikning katta qismi dvigatelning sovutish tizimi va tutun gazlari bilan olib ketiladi [2].
Ichki yonuv dvigatelida yoqilg'i yonganda issiqlikning faqat bir qismi foydali ishga aylanadi. Ushbu qism dvigatelning samarali foydali ish koeffitsienti bilan belgilanadi, uning qiymati bir qator omillarga bog'liq va real sharoitda 30-35% dan oshmaydi. Boshqa barcha issiqlik atmosferaga tutun gazlari va dvigatelning sovutish tizimi orqali chiqarilib yuboriladi. Hozirgi vaqtda bu issiqlik foydali ishlatilmaydi va atrof-muhitni zararlagan holda yo'qotiladi.
1- rasmda dizel elektr stantsiyasi dvigatelidagi issiqlik yo'qotishlari diagrammasi keltirilgan [2].
Hozirgi kunda tutun gazlaridan foydalanilmaydigan dvigatelni kamdan-kam uchratish mumkin. Chunki bu iqtisodiy samarasiz mashina hisoblanadi, sababi u bir qator tizimlar yordamida to'liq qayta ishlatilishi mumkin bo'lgan energiyani katta miqdorda atmosferaga chiqarib yuboradi.
Dizel elektr stantsiyasining ichki yonuv dvigatelidan ajraluvchi issiqlikni sanoat va maishiy ob'ektlarni isitishga, issiq suv bilan ta'minlashga, ishlab chiqarishning texnologik ehtiyojlariga foydali ishlatish mumkin.
Dizel elektr stantsiyasining ichki yonuv dvigatelidan ajraluvchi issiqlikni 2-rasmda keltirilgan konstruktiv yechim orqali foydali utilizatsiya qilish mumkin. Bunda dizelb elektr
stantsiyasining ichki yonuv dvigatelidan ajraluvchi issiqlikni bir qismi havoning sovuq haroratlarida burg'ilash suyukligi saqlanadigan zumpfni isitishga, yana bir qismi esa burg'ilash maydonchasini yoki maishiy ob'ektlarni isitishga yo'naltiriladi [3].
1- rasm. Dizel elektr stantsiyasi ichki yonuv dvigatelining issiqlik ko'rinishidagi energiya yo'qotilishlari. 45% - foydali quvvatga aylantirilgan issiqlik, 23% - sovutish tizimidagi yo'qotilishlar, 30% - tutun gazlari bilan yo'qotiladigan issiqlik, 2% - porshenni ishqalanishi tufayli yo'qotiladigan
issiqlik.
2- rasm. Dizel elektr stantsiyasining ichki yonuv dvigatelidan ajraluvchi issiqlikni utilzatsiya qilish tizimi. 1- havo utkazgich, 2-gaz-havo issiqlik almashgich, ventilyator, 4-radiator, 5-uch tomonlama kran, 6-ichki yonuv dvigateli, 7-generator, 8-zumpf issiqlik almashtirgichi, 9-zumpf, 10-radiator issiqligi havo oqimini boshqargich, 11-isitgich bloki (TEN), 12-isitiladigan ob'ekt.
Tutun gazlarini issiqlik almashtirgichlar orqali issiqligini olish ichki yonuv dvigatelining tutun gazlari quvurida gazlarning harakatiga qarshilikni oshiradi. Quvurdagi qarshi bosim miqdori cheklangan, chunki bu dvigatel silindrlaridagi ish jarayonlarini yomonlashtiradi va
silindrlarni yangi havo zaryad bilan to'ldirilishini kamaytiradi, dvigatelning samarali quvvatini pasaytiradi [4].
Geologiya va razvedka ishlarini amalga oshirishda umumiy burg'ilash ishlarining 3035% skvajinani siqilgan havo yordamida tozalab burg'ilashga tug'ri keladi. Skvajinalarni
o
siqilgan havo yordamida burg'ilash ishlarida unumdorligi 12 m3/min, bosimi 0,12 mPa bulgan dizel yuritmali kuchma kompressor uskunalari qo'llaniladi.
Burg'ilash ishlarida qo'llaniladigan dizel yuritmali kompressorlarning samaradorligini oshirish uchun uyurmali quvurdan foydalanish mumkin, 3-rasmda uyurmali quvurning konstruktiv tuzilishi keltirilgan [5].
3 - rasm. Uyurmali quvurning konstrukitsiyasi. 1 - quvur; 2 - gayka; 3 - korpus; 4 - ulitka; 5 - sovuq tomonda sovuq havo fraktsiyasi generatori; 6 - gayka; 7 - quvur; 8 - drosselb; 9 - krestovina;
10- qoplama.
4 - rasm. Kompressorning ichki yonuv dvigatelining issiqligini utilizatsiya qilish qurilmasi. 1 -kompressor; 2 - ichki yonuv dvigateli; 3 - radiator; 4 - ventilyator; 5 - issiqlik almashtirgich; 6 -tutun gazlari quvuri; 7 - quvur; 8 - ejektsiyali soplo; 9 - havo yig'gich; 10 - zadvijka;11 va 12 -
uyurmali quvur.
Uyurmali quvur quyidagicha ishlaydi, havoni soplodan oqib chiqqanligi natijasida yuzaga kelgan aylanma uyurmali oqimning ustki qatlami ancha sovib, diafragmaning
teshigi orqali sovuq oqim sifatida chiqib ketadi, bir vaqtning o'zida ichki qatlam qizib, drossel orqali issiq oqim sifatida oqib chiqadi [6,7].
Kompressorning samaradorligini oshirish va uyurmali quvur yordamida havo bilan tozalab burg'ilashda, texnologik jarayonlarni issiqlik bilan ta'minlash xarajatlarini kamaytirish uchun uyurmali quvurning issiq tomonidan chiquvchi va ichki yonuv dvigatelining issiqligini utilizatsiya qilish qurilmasi ishlab chiqilgan (4-rasm). Qurilmaning yangiligi 26.06.2019 yildagi FAP 01311 -sonli O'zbekiston Respublikasida foydali model uchun olingan patent bilan himoyalangan.
Qurilma quyidagicha ishlaydi: kompressor dvigateli ishga tushgandan so'ng, kompressorning (1) havo yig'gichidan (9) siqilgan havo uyurmali quvurlariga (11) va (12) uzatiladi, uyurmali quvurlarda havoning sovuq va issiq harorat oqimlariga ajralishi sodir bo'ladi. Sovuq havo oqimi uyurmali quvurlarda ajratilgandan so'ng skvajinaga yuboriladi, bunda sovutilgan havo skvajina zaboyida harorat tartiblarini normallashtirish imkonini beradi. Ejektsiyali soplo (8) orqali issiq havo oqimi ichki yonuv dvigatelining (2) tutun gazlari quvuridan (6) kelayotgan issiq oqim bilan aralashib issiqlik almashgichga (5) yuboriladi.
Ventilyator (4) radiatorning (3) issiqligini olib, uni issiqlik almashtirgichga yo'naltiradi (5), issiqlik almashtirgich tutun gazlari oqimi harakatiga qarshilik hosil qiladi, bu esa dvigatelning foydali quvvatini kamaytiradi va uning yoqilg'i sarfini oshiradi. Issiqlik almashtirgichni qarshiliklarining zararli ta'sirini kamaytirish uchun (11) va (12) uyurmali quvurlardan yuqori bosimli issiq oqim ejektsiyali soploga (8) beriladi, bunda, soplodan yuqori tezlikda chiqadigan uyurmali quvurning issiq oqimi tutun gazlarini o'zi bilan birga tortib ketadi va ejektsiya holatini yaratadi. Bu esa issiqlik almashtirgich tomonidan tutun gazlari harakatiga qo'rsatiladigan qarshilikni kamaytiradi va dvigatelning foydali quvvatini oshiradi, yoqilg'i sarfini esa kamaytirish imkonini beradi.
Ichki yonuv dvigatelining samaradorligiga tutun gazlari ejektsiyasining ta'sirini aniqlash maqsadida uyurmali quvurdan havo oqimi bilan tutun gazlari ejektsiyasida yoqilg'i sarfi tajribada tadqiq qilindi.
Tajriba ishlarini bajarishda 5-rasmda sxematik ko'rinishi keltirilgan moslamadan foydalanildi.
5 - rasm. Ichki yonuv dvigatelining tutun gazlari ejektsiyasi uning samaradorligiga ta'sirini tadqiq qilishni tajribaviy qurilmasining sxemasi. 1 - ichki yonuv dvigateli; 2 - tarozi; 3 - tutun gazlari quvuri;
4 - kompressor; 5 - uyurmali quvur; 6 - ejektsiyali soplo; 7 - issiqlik almashtirgich; 8 - lampalar bloki; 9 - ventilyatoriti - issiqlik almashtirgichga kiruvchi tutun gazining harorati,, (°C); t2 - issiqlik almashtirgichdan chiquvchi tutun gazining harorati, (°Q; toxn1 - issiqlik almashtirgichga uzatilayotgan sovutuvchi havoning harorati, (°Q; tox^2 - issiqlik almashtirgichdan chiqayotgan havoning harorati, (°C); VBX - issiqlik almashtirgichga uzatilayotgan tutun gazi oqiminig tezligi, (m/s); Voxn - issiqlik
almashtirgichga uzatilayotgan sovutuvchi havo oqimining tezligi, (m/s);
issiq havosi harorati, (°Q.
■ - uyurmali quvurning
Dvigatel va issiqlik almashgich o'rtasidagi tutun gazlari quvurida ejektsiyali soplodan foydalanish dvigatelning yoqilg'i sarfini kamaytirish imkonini berdi.
Tajriba-sinov ishlari generatorining quvvati 2 kVt bo'lgan benzoagregatni qo'llab o'tkazildi. Generatorga yuklama sifatida cho'g'lanma lampalar qo'llanildi. Yuklama 0 Vt dan 1800 Vt gacha, 300 Vt dan oshirib borildi. Uyurmali quvur issiqlik almashtirgichdan oldinda benzoagregatning tutun gazlari quvurida joylashgan ejektsiyali soploda o'rnatildi. Uyurmali quvurga siqilgan havo kompressor orqali berildi.
Tajriba-sinov ishlari ikki bosqichda o'tkazildi. Birinchi bosqich benzoagregatning tutun gazlari quvuriga issiqlik almashtirgichni ulab ejektsiyali soploni qo'llamagan holda o'tkazildi. Ikkinchi bosqichda benzoagregat va issiqlik almashtirgich orasidagi tutun gazlari quvurida ejektsiyali soploni qo'llab o'tkazildi.
6- rasmda ichki yonuv dvigateli yoqilg'i sarfi qiymatining dvigatel yuklamasiga bog'liqligi grafigi keltirilgan.
Dvigatelga yuklama N, Vatt
без эжекционного сопла Ж с эжекционным соплом 6 - rasm. Ichki yonuv dvigateli yoqilg'isi sarfining dvigatel yuklamasiga bog'liqligi grafigi
Bajarilgan tadqiqot ishlari ichki yonuv dvigateli yoqilg'i sarfi qiymatining dvigatelb yuklamasiga bog'liqligini aniqlash imkonini berdi.Tajriba-sinov jarayonida ejektsiyali soplodan foydalanish, ichki yonuv dvigatelining yoqilg'i sarfini kamaytirishi kuzatildi. Yoqilg'ining tejalish qiymati dvigatelga yuklama ortishi bilan ortib boradi.
Utkazilgan tadqiqot natijalariga asoslanib quyidagi xulosalarni keltirish mumkin:
- Dizel elektr stantsiyalari va kompressor uskunalarining yuritmasining ichki yonuv dvigatellaridagi issiqlik kurinishidagi energiya yo'qotilishlar miqdori 50-55 % gacha yetadi;
-Burg'ilash ishlarida qo'llaniladigan dizelb elektr stantsiyalari va kompressor uskunalari yuritmasining ichki yonuv dvigatelini issiqligini utilizatsiya qilish qurilmasi qo'llanilishi, tutun gazlarining issiqligidan unumli foydalanish imkonini beradi, hamda issiqlik ta'minoti uchun sarflanadigan xarajatlarni kamaytirib uskunaning foydali ish koeffitsientini 30-40% gacha oshiriradi;
- Tajriba-sinov tadqiqotlari natijalari shuni ko'rsatadiki, ejektsiyali soplodan foydalanish ichki yonuv dvigatelining yoqilg'i sarfini o'rtacha 10% ga kamaytirish imkonini beradi.
Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati
1. Джураев Р.У., Меркулов М.В. О возможности применения вихревых труб при бурении геологоразведочных скважин // Известия Вузов. Геология и разведка. Москва. 2013. №3. С.76-78.
2. Джураев Р.У., Меркулов М.В. Нормализация температурного режима скважин при бурении с продувкой воздухом // -Навоий, «А. Навоий», 2016.
3. Головин С.В. Повышение эффективности разведочного бурения путем оптимизации теплоутилизационных систем автономных энергетических комплексов // Дисс. ...канд. техн. наук. - Москва, 2016. - 174 с.
4. Джураев Р.У., Меркулов М.В.Утилизация теплоты ДВС привода компрессора и избытков воздуха при бурении геологоразведочных скважин с продувкой воздухом. // Горный информационно-аналитический бюллетень - ГИАБ, №7. Москва. 2016 г. С 186192.
5. Джураев Р.У., Меркулов М. В., Косьянов В. А., Лимитовский А. М. Повышение эффективности породоразрушающего инструмента при бурении скважин с продувкой воздухом на основе использования вихревой трубы. // Горный журнал. - Изд. «Руда и металлы». - Москва, 2020. - №12. С. 71-73. DOI: 10.17580/gzh.2020.12.16
6. Merkulov M.V., Djuraev R.U., Leontyeva O.B., Makarova G.Y., Tarasova Y.B. Simulition of thermal power on bottomhole on the bases of experimental studies of drilling tool operation // International Journal of Emerging Trends in Engineering Research. Volume 8, No.8, 2020. - pp. 4383-4389.
7. Меркулов М.В. Косьянов В.А. Теплотехника и теплоснабжение геологоразведочных работ: Учебное пособие. - Волгоград, Ин-фолио, 2009. - 272 с.
