CC BY
34
13. Макарова Т.Г., Уразаков К.Р., Думлер Е.Б., Вахитова Р.И. Методика определения параметров установки для внутрискважинного дозирования реагента // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 3. С. 64 - 71.
Макарова Татьяна Георгиевна, старший преподаватель, [email protected], Россия, Республика Татарстан, Альметьевск, Альметьевский государственный нефтяной институт,
Уразаков Камил Рахматуллович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Республика Башкортостан, Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет,
Думлер Елена Борисовна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Республика Башкортостан, Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет
MATHEMATICAL SIMULATION OF PARAMETERS OF "UETSN-JET PUMP" SYSTEM T.G. Makarova, K.R. Urazakov, E.B. Dumler
The prevention of asphalt-resin-paraffin deposits during the operation of production wells is an urgent task. The article proposes a method of continuous supply of a reagent to a well using a jet pump. A calculation technique has been developed that allows you to select the design parameters of the jet apparatus based on the UETsN technological mode and the given dose of the reagent that prevents the formation of AFS, based on the mathematical model of the UETsN-jet pump system.
Key words: ECP, jet pump, dosing pump, electric centrifugal pump, dynamic level, tubing,
AFS.
Makarova Tatyana Georgiyevna, senior teacher, [email protected], Russia, Republic of Ta-tarstan, Almetyevsk, Almetyevsk state oil institute,
Urazakov Kamil Rakhmatullovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Republic of Bashkortostan, Ufa, Ufa state oil technical university,
Dumler Elena Borisovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Republic of Bashkortostan, Ufa, Ufa state oil technical university
УДК 621.313.15
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-93-97
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОМЕСТНОЙ РОТОРНОЙ ПАРКОВКИ С МАХОВИЧНЫМ
АККУМУЛЯТОРОМ ЭНЕРГИИ
Л.Р. Абдуллина, А.А. Калистратова
В современном мире остро встает вопрос наличия свободного парковочного пространства. В мегаполисах количество автомобилей часто превышает количество доступных парко-вочных мест. Выходом из сложившейся ситуации может быть использование многоуровневых парковок, которые не только сэкономят площадь, но и смогут защитить автомобили от воздействия внешней среды. В статье рассматривается конструкция многоэтажной роторной парковки, привод которой работает на принципах рекуперации энергии. Предлагаемая конструкция позволяет рациональным образом использовать небольшие свободные территории в городе и делать их эффективными по сравнению с существующими установками за счет снижения потребляемой электроэнергии.
Ключевые слова: Многоэтажные роторные парковки, рекуперация энергии, махович-ные аккумуляторы энергии, гибридные силовые установки, устройство рекуперации энергии.
По данным ГИБДД в 2018 году в Москве количество зарегистрированных машин составляет приблизительно 5,6 миллионов, количество же зарегистрированных парковок в черте города приближается к отметке в 89 тысяч мест. Аналогичную ситуацию можно наблюдать и во многих других городах и регионах России.
Наиболее острой является проблема временного расположения транспортных средств вблизи общественных объектов, таких как офисные здания или крупные торговые центры. Даже несмотря на наличие платных стоянок, автомобили припаркованы бессистемно, препятствуя проезду транспортных средств и движению пешеходов. Неорганизованное размещение автомобилей приводит к ухудшению качества поверхностного слоя атмосферы [1], что отрицательно сказывается на здоровье людей, постоянно проживающих в мегаполисах и рядом с ними [2]. Стоянка автомобилей на улице вдоль проезжей части снижает пропускную способность автомагистрали и приводит к увеличению выбросов углекислого газа в окружающую среду из-за неэкологических режимов работы двигателей.
В связи с этим особую важность получают вопросы создания автомобильных парковок, способных решить актуальную задачу компактного длительного хранения автотранспорта. Одним из методов решения подобной задачи является применение новых многоэтажных автостоянок вместо одноэтажных. Такие автостоянки с наибольшей эффективностью используют земельные участки, защищают автотранспорт от осадков и воздействий температурного режима, а также сокращают вредные воздействия автомобилей на окружающую среду из-за особенностей работы двигателей при пуске в холодное время года, который приводит к многократному увеличению выхлопов углекислого газа. При использовании многоэтажных крытых автостоянок, в которых поддерживается постоянная температура, эти воздействия минимальны. Многоэтажные многоместные автостоянки позволяют разработать и внедрить целый комплекс мероприятий по обеспечению экологической безопасности, по обеспечению сохранности автомобилей от вандализма и продлить срок безаварийной эксплуатации автомобиля.
Конструкция автостоянки с маховичным устройством рекуперации энергии является перспективной, позволяет решить не только проблему с парковочными местами, но и снизить расходы на электроэнергию за счет рекуперации части затрачиваемой энергии обратно в сеть [3,
4].
Помимо устранения проблемы отсутствия парковочных мест, применение многоэтажных парковок с возможностью использования маховичных аккумуляторов для накопления энергии торможения поддержит положения разумного использования энергоресурсов, принятых правительством в «Основных положениях энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035».
Современные многоуровневые автопарковки, как и автомобили, работают в режимах с частой сменой разгонов и торможений. При таких режимах работы энергопотребление многоуровневых парковок растет, что является основным недостатком таких автопарковок перед привычными одноэтажными [5-7]. В этой связи получают большое распространение гибридные силовые установки, позволяющие снижать потребление энергии за счет ее рекуперации.
Существуют различные принципы работы рекуперирующих устройств: электрические, пневматические, маховичные [8]. Наиболее распространенными являются электрические аккумуляторы из-за удобства их использования. Однако в неблагоприятных температурных условиях ресурс работы электрических аккумуляторов снижается и ухудшаются их энергетические характеристики. Особенно остро проблемы электрических накопителей энергии проявляются в северных странах, где в зимний период механизмы парковки вынуждены длительное время работать при отрицательных температурах. При этом необходимо тратить значительные средства для обеспечения эффективной работы механизмов в таких условиях.
Вариантом повышения эффективности работы устройства рекуперации энергии является применение маховичного аккумулятора в сочетании с обратимой электрической машиной [9, 10]. В таком случае может быть создано устройство, которое не проигрывает электрическому аккумулятору энергии по количеству запасаемой энергии. В маховичном аккумуляторе энергия накапливается и сохраняется в виде кинетической энергии маховика или его перспективного исполнения — супермаховика, а выделяется в виде механической энергии вращения. Таким образом, сохраняется вид энергии без её преобразования, что значительно повышает общий КПД аккумулятора. По сравнению с другими способами хранения энергии, маховичные системы накопления энергии имеют длительный срок службы, обычно более 20 — 25 лет.
Рассмотрим работу роторной автостоянки, схема которой изображена на рис. 1.
Роторная автостоянка согласно рис. 2 приводится в движение тяговым электродвигателем 6 постоянного тока через редуктор 1. Выходной вал редуктора вращает коническую шестерню 14 и сидящее на том же валу коническое зубчатое колесо 3, передавая вращение цилиндрической шестерне 13 и цилиндрическому зубчатому колесу 12, образующим эвольвентное
внешнее зубчатое зацепление. Момент с цилиндрического зубчатого колеса 12 передается закреплённым на том же валу двум ведущим звездочкам 2 цепной передачи, образующей два параллельных потока энергии. Ведомые звездочки 11 цепной передачи получают движение от двух цепей 4, охватывающих ведущие звездочки 2. Ведомые звездочки 11 цепной передачи приводят во вращение цилиндрическое зубчатое колесо 10 привода люлек с размещенными на них автомобилями. Цифрой 15 обозначена электрическая цепь, цифрой 17 - корпус.
В некоторых люльках роторной автостоянки размещаются автомобили для длительного хранения, образуя неуравновешенную массу автомобилей, которая может помогать движению люлек или образовывать силу сопротивления движения [3].
При спуске неуравновешенной массы автомобилей тяговый двигатель 6 работает в режиме генератора, питая электрической энергией обратимую электрическую машину 8 постоянного тока, соединенную с маховиком 9 мультипликатором 5, который работает в режиме двигателя и раскручивает маховик 9, создавая в нём запас кинетической энергии [3,11].
При подъёме неуравновешенной массы автомобилей, размещённых в люльках, тяговый двигатель 6 запитывается через управляющее устройство 7 от сети питания 16 и от дополнительной обратимой электрической машины 8 постоянного тока, которая работает в режиме генератора, снижая скорость вращения маховика 9 и преобразуя его кинетическую энергию в электрическую энергию, которая идет на питание тягового двигателя 6 [12-15].
Управление переключением тягового двигателя постоянного тока 6 и обратимой электрической машиной постоянного тока 8 осуществляется электрическим управляющим устройством 7, подключённым к сети питания 16, в зависимости от направления тока в электрических цепях установки, связывающих тяговый двигатель 6 постоянного тока и обратимую электрическую машину 8 постоянного тока [4].
Подъемник позволяет загружать или разгружать с него одновременно несколько автомобилей. Уровень поддонов совпадает с уровнем подъездного пути. Загрузка автомобиля на поддон осуществляется своим ходом.
Описанная конструкция роторной автостоянки позволяет полностью учитывать социальные, экологические и технические параметры и создавать парковочное пространство, отвечающее требованиям потребителей. Основным достоинством предлагаемого решения является простота системы управления.
Выводы:
1) Существенный недостаток существующих парковок - высокое потребление энергии во время повседневной работы автостоянок. Этот недостаток может быть уменьшен применением устройств рекуперации энергии. Наиболее эффективным является описанное устройство с использованием маховичного аккумулятора.
2) Высокий спрос на компактные, недорогие системы хранения автомобилей формирует интерес к вопросам обеспечения граждан простыми по конструкции, технологичными и экономичными многоэтажными автостоянками.
3) Для повышения как энергетической эффективности работы устройства рекуперации энергии, так и экономической эффективности всей системы многоэтажной парковки, необходимо подбирать маховик, способный обеспечить максимум запасаемой энергии.
Список литературы
1. Цыплакова Е.Г. Анализ экологической ситуации в местах автостоянок и парковки автотранспорта в Санкт-Петербурге // Записки Горного института. 2014. С. 144 - 147.
2. Борошка Ян, Марасова Д., Федорко Г. Влияние транспорта на окружающую среду и новая экологически чистая технология // ГИАБ. 2002. №8. С. 107 - 112.
3. Garrett Corporation. Flywheel assisted electro-mechanical drive system. United States Patent 4423794 A, 18.11.1984.
4. Garrett Corporation. Flywheel drive system having a split electromechanical transmission. United States Patent 4233858 A, 18.11.1980.
5. Барбашов Н.Н., Улучшение механических характеристик механизмов маховичных аккумуляторов энергии, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук // Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. Москва, 2013. 16 с.
6. Леонов И.В. Теория механизмов и машин. М.: Издательство Высшее образование, 2009. 319 с.
7. Zhu, Tianjun & Wu, Y & Li, Bin & Zong, Changfu & Li, J. (2017). Simulation Research on the Start-stop System of Hybrid Electric Vehicle. Journal of Advances in Vehicle Engineering. 3. 5564.
8. Гулиа Н.В. Инерционные аккумуляторы. М.: Наука. 1973. 240 с.
9. Гулиа Н. В. Накопители энергии. М.: Наука, 1980. 150 с.
10. Гулиа Н.В., Давыдов В.В., Бабин В.А., Лаврентьев А.И. Механическая гибридная силовая установка. Автомобильная промышленность. 2010. № 8. С. 10-11.
11. Abdullina L., Barbashov N., Leonov I. (2019) Analysis of Possibilities to Reduce Energy Consumption of Elevator Systems. In: Radionov A., Kravchenko O., Guzeev V., Rozhdestvenskiy Y. (eds) Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2018. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95630-5 18
12. А.с. 1794856 СССР, МКИ В 66 С 7/16 Устройство для торможения подъемно-транспортных средств /М.Н. Хальфин, В.Д. Ерейский, А.В. Осердников. Заявл. 16.05.91 //Б.И. 1993. № 6.
13. А.с. 1437604 СССР, МКИ F 16 H 33/02 Рекуператор механической энергии / Н.Д. Юдовский, А.Е. Гринувайт. Заявл. 21.01.87 //Б.И. 1988. № 27.
14. Chai, Patrick. (2015). Design and Optimization of a Flywheel Based Kinetic Energy Recover System.
15. EERA JP Energy Storage Mechanical Storage Sub-Program, Kinetic Energy Storage Based On Flywheels: Basic Concepts, State Of The Art And Analysis Of Applications, Technical Report, March 2013.
Абдуллина Лейла Реналевна, магистр, инженер, [email protected], Россия, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана,
Калистратова Алина Александровна, бакалавр, [email protected], Россия, Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана
DESIGN OF A MULTI-SPACE ROTARY PARKING LOT WITH A FLYWHEEL ENERGY STORAGE
L.R. Abdullina, A.A. Kalistratova
In the modern world, the question of the availability offree parking space is acute. In metropolitan areas, the number of cars often exceeds the number of available parking spaces. The way out of this situation can be the use of multi-level parking lots, which will not only save space, but also be able to protect cars from the effects of the external environment. The article considers the design of a multistorey rotary parking, the drive of which operates on the principles of energy recovery. The proposed design makes it possible to rationally use small free areas in the city and make them efficient in comparison with existing installations by reducing the consumption of electricity.
Key words: Multi-storey rotary car parks, energy recovery, flywheel energy accumulators, hybrid power plants, energy recovery device.
Abdullina Leyla Renalevna, master, engineer, [email protected], Russia, Moscow, Bau-man Moscow State Technical University,
Kalistratova Alina Alexandrovna, bachelor, [email protected], Russia, Moscow, Bauman Moscow State Technical University
