CC BY
2QISQA XABARLAR
UDK 621.83.06
PAST BOSIMLI OQIMLARGA MO'LJALLANGAN MIKROGES KONSTRUKSIYALARINING TAHLILI
Xakimov O'tkirbek Akramovich NamMQI, t.f.f.d. (PhD), hakimov.utkirbek1990@mail.ru
O'ktamov Sardor Maxmudjonovich I.Karimov nomidagi Toshkent Davlat Texnika Universiteti tayanch doktoranti,
sardoroktamov1991 @gmail.com
Annotatsiya. Ushbu maqolada past bosimli oqimlarga mo'ljallangan bir qator MikroGES konstruksiyalari ko'rib chiqildi. Konstruksiyalarning ishlash tamoyillari o'rganilib, ularning afzalliklari hamda kamchiliklarini inobatga olgan holda erkin oqayotgan suv energiyasini olishning maqbul usuli keltirilgan.
Аннотaция. В данной статье рассмотрен ряд конструкций МикроГЭС, рассчитанных для низконапорных течений. Изучены принципы работы конструкций и представлен оптимальный способ получения энергии свободно протекающей воды с учетом их преимуществ, а также недостатков.
Annotation. This article examines a number of MicroHPP designs designed for low-pressure flows. The operating principles of the designs are studied, taking into account their advantages and disadvantages, and the optimal method for obtaining free-flowing water energy is presented.
Kalit so'zlar. MikroGES, energiya, past bosim, oqim, suv, g'ildirak, aylanishlar soni,
FIK.
Ключевые слова. МикроГЭС, энергия, нисконапор, течения, вода, колесо, число оборот, КПД.
Keywords. Micro hydroelectric power station, energy, low head, currents, water, wheel, torque, speed, efficiency.
Kirish. XXI asrga kelib dunyo hamjamiyatini taraqqiy etishi, ko'plab soxalarni izchil rivojlanishi va aholi sonini ko'payib borishi sababli energiyaga bo'lgan talab kundan-kunga ortib bormoqda. Shunday ekan energiya taqchilligi nafaqat bizning regionimizda, balki butun dunyoda dolzarb muammoga aylanmoqda [1].
Oqayotgan suv energiyasini olishning eng sodda va arzon usuli mexanik qurilmalardan, ya'ni dvigatellardan foydalanishdir. Oqar suvdan energiya olib-uzatadigan, bizning sharoitlarga mos bo'lgan dvigatellarni oqilona va arzon konstruksiyalarini yaratib ulardan foydalanilsa, mamlakatimizdagi oqar suvlar, kanallar, daryolar bo'ylarida joylashgan aholi, tashkilot va korxonalar hamda fermer xo'jaliklari ancha arzon va uzluksiz ta'minlanadigan elektr energiyasiga ega bo'lishlari shubhasiz [2].
Bugungi kunda past bosimli suv oqimlarida ishlovchi mikroGESlarni ishlab chiqish, tayyorlash, samaradorligini oshirish va ularni amaliyotga joriy etishga katta hissa qo'shayotgan olimlar qatoriga Garald Myuller (Buyuk Britaniya), Danilo Kapekchi, Paolo Kavagnera, Yemanuyele Kuaranta (Italiya), Liye Jasa, Ardiono Priyadi (Indaneziya), Farid Ullax, Adeyel Axmad (Pokiston), R.P.Saini (Xindiston), M.Danny (Kanada), K.F.Kostina, L.P.Mixaylova, A.D.Obozov, S.G.Obuxov P.P.Svit, O.A.Guseva, K.V.Barkov (Rossiya), L.N.Gobadze (Gruziya), V.M. Ivanov, T.Yu. Rodivilina, A.P. Maslov, B.A.Kartanbayev, K.A.Jumadilov, A.A.Zazulskiy (Qirg'iziston), M.M.Muxammadiyev, B.U.Urishev (O'zbekiston) va boshqalarni kiritish mumkin [3].
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024
QISQA XABARLAR
Metodlar. Erkin oquvchi suvlarda past quvvatli gidroelektrostansiyalar bo'yicha nazariy va amaliy ishlanmalar asoschisi K.F.Kostina 1939-yilda diametri 1,5 m bo'lgan propellerli turbinaning tajriba namunasini "Elektrosila" korxonasi bilan hamkorlikda ishlab chiqqan (1 -rasm) [4, 5].
1-rasm. K.F.Kostinaning "Электросила" korxonasida tayyorlangan konstruksiyasi
Bu konstruksiya daryolar uchun ishlab chiqilgan bo'lib, u suv ustida suzib yurishga moslashtirilgan. Undagi kamchiliklar:
- ekspluatatsiya jarayonining qiyinligi, ya'ni texnika xavfsizlik qoidalarining buzilishi;
- suvda o'sadigan o'tlar va suv oqimidagi keladigan turli xil chiqindilar parraklarga o'ralib qolishi;
- chuqurligi kamida 2 metrdan yuqori, kengligi esa 3 metrdan oshiq bo'lgan suv xavzalari talab etilishidir.
1945-yilda muxandis S.P.Klikov tomonidan erkin oquvchi suvlarda ishlovchi kam quvvatli propellerli kichik GES konstruksiyasi yaratilgan (2-rasm) [6].
2-rasm. S.P.Klikov tomonidan yaratilgan konstruksiya
Bu konstruksiya ham daryolar uchun ishlab chiqilgan bo'lib, u ikki qirg'og'iga va suv ostiga metall troslar yordamida mahkamlanib suv ustiga o'rnatilgan. Unda ham K.F.Kostinaning qurilmasidagi keltirilgan kamchiliklar mavjud. S.P.Klikovning qurilmasining afzalligi suv ustiga troslar yordamida maxkamlanganligidir.
2015-yilda A.I.Kuskov o'zining "Разработка и исследование мобильной гидротурбинной установки для энергообеспечения и водоснабжения сельскохозяйственных объектов" nomli nomzodlik dissertatsiyasida qishloq xo'jaligi obyektlarida suv ta'minoti uchun mobil gidroturbina ishlab chiqqan. Uning ishida past bosimli
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024
QISQA XABARLAR
suv oqimlarida ishlaydigan mikroGESning turli konstruksiyalarini tahlil etilgan (3-rasm) [7].
3-rasm. A.I.Kuskovning qishloq xo'jaligi obyektrlarida suv ta'minoti uchun ishlab chiqqan
mobil gidroturbinasi
Ushbu qurilmada suvning tezligi 0,2 dan 2,2 m/s gacha bo'lgan suv oqimlarida ishlovchi propeller turidagi parrakning bukchaklariga o'zgartirish kiritilib energiya samaradorligi oshirilgan. Lekin ushbu qurilmaning quvvati 500 Vt dan oshmagan.
Bugungi kunda Rossiya olimlari orasida mikroGESlar bo'yicha ilmiy izlanishlar olib borayotgan Ivanov V.M., Yelistratov V.V., Lukutin B.V., Obuxov S.G., Shandarova Y.B. lar asosan o'rta va yuqori bosimli avtonom gidroqurilmalar bo'yicha tadqiqotlarini amalda sinovdan o'tkazgan, albatta bu ilmiy xulosalar bugungi kunda dolzarbdir. Lekin ular nazarda tutayotgan o'rta va yuqori suv bosimlari respublikamizda kam topiladi.
Yevropada past bosimli suv oqimlarida ishlovchi mikroGESlar bo'yicha ilmiy va amaliy ishlar olib borayotgan olimlardan biri Djerald Myuller hisoblanadi. Muallif tomonidan ishlab chiqilgan past bosimli suv oqimlariga mo'ljallangan mikroGESlarning konstruksiyalari o'rganib chiqilgan (4-rasm) [8, 9, 10].
a)
b)
a) katamaran ko'rinishidagi mikroGES, b) burama parrakli mikroGES 4-rasm. Djerald Myullerning past bosimli suv oqimlariga mo'ljallangan mikroGES
konstruksiyalari
Tahlillar shuni ko'satadiki, Djerald Myuller tomonidan ishlab chiqilgan mikroGESning kamchiliklari quyidagilar: 4-a rasmda keltirilgan mikroGES katamaran ko'rinishida bo'lib, suv ustiga mahkamlanadi. Qurilmaning foydali ish koeffitsiyenti 30 % dan ortmaydi. 4-b rasmda keltirilgan burama parrakli mikroGES charxpalagiga suv oqimini to'g'ri yo'naltirish zarur. Bunda suv oqimining yo'nalishi katta ahamiyatga ega bo'ladi. Aks holda qurilma charxpalagi aylanmaydi va yetarli quvvat bermaydi. Har ikkala ko'rinishdagi qurilmalarning elektr quvvati konstruksiyalarining hajmiga nisbatan yetarli darajada emas. Qolaversa, ushbu qurilmalar
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 3-son, 2024
QISQA XABARLAR
tayyorlanishiga ko'ra murakkabligi va tannarxining yuqoriligi jihatidan bizning hududlarda joriy etishga yaxshi samara bermaydi.
Mualliflar Sh.Sh.Shoyokubov, M.Narziyev, I.T.Xodjaxonov, Sh.Shoyoqubova va F.M.Mirzoyevlar tomonidan yozilgan "Tojikiston daryolarida erkin oqimli mikro energetikaning samaradorligi" maqolasida Tojikiston daryolarining oqimlariga mo'ljallangan olti parrakli suv charxpalagi keltirilgan [11]. Qurilmaning kamchiligi uning konstruksiyasida bo'lib, qurilma bir joyga o'rnatilmaydi, aksincha "katamaran"ga o'xshab, suv ustida harakatlanadi.
Indoneziyaning (Hasanuddin University) olimlari L.Sule, I.G.Vardana, R.Soyenoko va S.Vaxudilar "Past bosimli samarador mikrogidroelektrostansiya" bo'yicha tadqiqotlar olib borishgan (5-rasm).
5-rasm. L.Sule, I.G.Vardana, R.Soyenoko, S.Vaxudilar tomonidan yaratilgan suv
charxpalagi
Natijalar. Yuqorida keltirilgan parraklari cho'michsimon joylashgan mikrogidroelektrostansiya bo'yicha olib borilgan dastlabki tadqiqot natijalariga ko'ra, qurilmaning quvvati 60 Vt gacha ekanligi aniqlangan. Bu quvvat iste'molchi uchun juda past quvvat hisoblanadi.
Yuqorida keltirilgan adabiyotlar va axborot manbalarini o'rganib chiqilgandan so'ng regionimiz uchun individual foydalanishga mo'ljallangan 5 kVt gacha elektr energiyasi olish mumkin mobil mikroGESlarning konstruktiv sxemasi ishlab chiqildi.
Mobil mikroGESni konstruktiv sxemasini ishlab chiqishda uning konstruksiyasiga quyidagi talablar qo'yildi:
- Uzatadigan quvvat 2,0 kVtdan kam bo'lmasin. Dvigatel induvidual foydalanishga mo'ljallangan. Bitta xonadonning kundalik ehtiyojlariga kamida 2 kVt elektr energiyasi sarf qilinadi.
- Og'irligi 50 kg dan ortiq bo'lmasin. Shunda ikki kishi uni oqar suvning istalgan joyiga o'rnatish mumkin bo'ladi.
- Gabarit o'lchamlari bo 'yicha xajmi 1 m dan katta bo'lmasligi. Transportga ortish, tashish qulay bo'ladi.
- Konstruksiyasi mumkin qadar sodda bo'lsin. Dvigatelni ekspuatatsiya qilish, ta'mirlash oson bo'ladi. Ishonchliligi ortadi. Uzoq muddat ishlaydi.
- Narxi arzon bo'lsin. Ishlatiladigan detallar turlari va materiallar kamayadi. Tayyorlash va yig'ish texnologiyalari soddalashadi. Har bir xonadon yoki xo'jalik sotib olish imkoniyatiga ega bo'ladi.
- Ishlash muddati kamida 5 yilni, o'z qiymatini koplash muddati 6 oyni tashkil qilsin.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024
QISQA XABARLAR
Ushbu gidroagregati bor xar bir xonadon yoki xo'jalik 4-5 yil mobaynida deyarli tekin elektr energiyasiga ega bo'ladi. Xarajat esa, faqat generator sotib olishni va dvigatelni bir yilda bir-ikki marotaba ta'mirlab turishni (podshipniklar va zanjirli uzatmani almashtirish) tashkil qiladi xolos. Ushbu talablarni qanoatlantiradigan qilib quyidagi mikroGESning konstruktiv sxemasi ishlab chiqildi (6-rasm).
MikroGES prizma ko'rinishidagi karkas 1 va uning oyoqlaridan 2, uchta 3,4,5 valdan, ularga bikr o'rnatilgan 6,7,8 ishchi parraklardan, yulduzchalardan 9,10,11,12, zanjirlardan 14,15, generator yoki boshqa qurilma ulanadigan quvvat olish validan 13 va maydonchadan tashkil topgan. Ishchi vallar 3,4,5 va quvvat olish vali 13 karkasga podshipniklar vositasida o'rnatilgan. O'rtadagi valda uchta, qolgan vallarda to'rtadan ishchi parraklar bor.
MikroGES dvigateli quyidagi tartibda ishlaydi. Dvigatel old tomoni bilan, oqayotgan suvga perpendikulyar holda botirib qo'yiladi va karkas oyoqlari suv tubiga maxkamlanadi. Zanjirli yuritma o'rnatilgan tomon, dvigatelning orqa tomoni hisoblanadi. Ishchi parraklar ham oqimga perpendikulyar xolatda bo'ladi. Ishchi vallar oqim yo'nalishiga parallel joylashadi. Karkas yuqorisida joylashgan quvvat olish vali va generator uchun maydoncha suvdan tashqarida qoladi. Suv oqimi parraklarga ta'sir etadi. Parrakning har bir qanoti vallarga ko'ndalang bo'lgan tekislikka nisbatan ma'lum burchak ostida (30o..60o) joylashganligi uchun, parraklar oqim ta'sirida aylana boshlaydi. Ular, vallarga qo'zg'almas qilib o'rnatilganligi uchun, o'zi bilan birga vallarni ham aylantiradi. Vallar harakati zanjirli uzatmalar orqali bir-biriga qo'shilib, quvvat olish valiga uzatiladi.
a) b)
6-rasm. MikroGESning konstruktiv sxemasi
Munozara. Yulduzchalar 10,11 qo'shaloq yulduzchalardir. Barcha yulduzchalarni o'lchamlari bir xil, shuningdek barcha ishchi g'ildiraklar, ularning qanotlarining o'lchamlari va shakllari bir xil bo'lganligi uchun ular sinxron tarzda aylanadi. Parraklarni sinxron aylanishi, ular orasidan o'tayotgan suv oqimini tartibli harakatlanishiga omil bo'ladi. Parraklar shakli bir xil bo'lganligi sababli barcha parraklar va o'z navbatida barcha vallar bir tomonga qarab (masalan, soat strelkasiga teskari) aylanadi.
Zanjirli uzatmaning II variantida esa o'rtadagi val va parraklar boshqa tomonga aylanadi. Ikki chetdagi val soat strelkasiga teskari aylansa, o'rtadagi val soat strelkasi bo'yicha aylanadi, ya'ni parraklar bir-biriga qarab aylanadi. Buni ta'minlash uchun, o'rtadagi parraklar chetdagi parraklarni ko'zgudagi aksidek qilib tayyorlanadi. Shuningdek, zanjirli yuritmada yulduzchalar o'zaro bitta zanjir orqali bog'lanadi (7-rasm). Zanjirli uzatma ishonchli ishlashi uchun o'rtadagi val bir oz yuqoriroqqa (10-15sm) o'rnatiladi hamda taranglash yulduzchasi 18 orqali taranglab turiladi. Parraklarni bir-biriga qarab aylanishi oqar suv tezligini ortishiga, bu esa o'z navbatida quvvatni oshirishga sabab bo'ladi.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024
QISQA XABARLAR
I variant II variant
7-rasm. MikroGESning zanjirli yuritmasi
Mobil mikroGESning ish unumi yuqori bo'lgan yana bir konstruktiv sxemasi ishlab chiqildi (8-rasm).
8-rasm. MikroGESning konstruktiv sxemasi
Ushbu konstruksiyada ishchi vallar sonini to'rttaga yetkazilgan. Ishchi vallar harakatini uzatish uchun ikkita zanjirli uzatmadan foydalanilgan (9-rasm). Ishchi vallarda joylashgan yulduzchaning diametri quvvat olish validagi yulduzchalar diametridan qariyib ikki barobar katta.
9-rasm. Harakatlarni qo'shish va uzatish uchun zanjirli uzatmaning sxemasi
Bir tomonga aylanuvchi vallar harakati zanjirli uzatma vositasida, bir-biriga qarab aylanuvchi juft vallar harakati esa dvigatel korpusi yuqorisidagi maydonchada joylashgan bir juft tishli g'ildiraklar vositasida qo'shiladi. Zanjirlarni taranglash uchun korpusga ikkita yulduzcha
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024
https://mextex.uz/
QISQA XABARLAR
o'rnatilgan. Aylanuvchi detallarning barchasi dumalash podshipniklariga o'tqazilgan. Barcha yulduzchalar bir tekislikda joylashgan.
Xulosa. Ishchi organlar turlarini tanlashda yuqoridagi ko'rib chiqilgan mikroGESlar bo'yicha tadqiqotlar tahliliga asoslanib, mualliflar tomonidan past bosimli suv oqimlarida va tabiiy suv oqimlarida foydalanishga mo'ljallangan mikroGESning konstruktiv sxemasi ishlab chiqildi. Ularning ishlash tamoyili o'rganilib, erkin oqayotgan suv energiyasini olishning maqbul usuli tanlandi. Ishlab chiqilgan konstruksiyani mualliflik huquqi Intellektual mulk agentligining foydali model patenti bilan himoyalandi (Oquvchi muhit energiyasini uzatuvchi qurilma. № FAP 2535).
ADABIYOTLAR
1. Turdaliev V.M., Hakimov O'.A. Past bosimli oqimlarga mo'ljallangan gidroagregat yuritmalarining ratsonal konstruktsiyalarini tanlash // FarPI ilmiy-texnik jurnali. - Farg'ona, 2022. - №5. - B. 218-222.
2. Turdaliev V.M., Hakimov O'.A., O'ktamov S.M., Raximberdiev D.T. MikroGESning tajribaviy usulda tadqiq etish va suv g'ildiragining foydali ish koeffitsientini aniqlash // Mexanika va texnologiya ilmiy jurnali. - Namangan, 2022. - №3. - B. 38-46.
3. Turdaliyev V.M., Xakimov O'.A. Past bosimli oqimlarga mo'ljallangan mikrogesning dinamik va matematik modellarini tuzish // Mexanika va texnologiya ilmiy jurnali. - Namangan, 2024. - №1. - B. 17-22.
4. Глебова И.А. История электротехники // РАН, Издательство МЭИ. 1999. с.524.
5. Кажинский Б.Б. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности // Государственное энергетическое издательство, Москва. 1950 с.76.
6. Кажинский Б.Б. Простейшая гидроэлектростанция// Издательство ДОСАРМ. Москва. 1950. 57 с.
7. Кусков А.И. Разработка и исследование мобильной гидротурбинной установки для энергообеспечения и водоснабжения сельскохозяйственных объектов // Кандидатская диссертация. Москва. 2015. с.115.
8. Muller G.& Kauppert K. Old water mills - Britain's new source of energy? // Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Civil Engineering, 2002, 150, No. 4, 178-186.
9. Müller G., Kauppert K. Performance characteristics of water wheels / IAHR Journ. Hydr. Res., Vol. 42, 2004, No. 5.
10. Müller G., Wolter С. The breast s hot water wheel: design and model tests / Proc. ICE Eng. Sustain ability , Vol. 157, Issue E S4, 2004, 203 - 212.
11. Шоёкубов Ш.Ш., Нарзиев М., Ходжахонов ИТ., Шоёкубов Ш., Мирзоев Ф.М. Эффективность свободно поточной микро энергетики в реках Таджикистана / Таджикский технический университет им. академика М.С.Осими №3 (148), 2012 г.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 3-son, 2024
