ГЭСЛАРДАГИ ТУРБИНАЛИ ҚУВУРЛАРДА СУВ-ҲАВО АРАЛАШМАСИНИ ЎЛЧАШ ВА НАЗОРАТ ҚИЛИШ ИНТЕЛЛЕКТУАЛ ДАТЧИГИНИНГ МЕТРОЛОГИК ХАРАКТЕРИСТИКАЛАРИ

Ушбу мақолада ГЭС иншоотларидаги босимли қувурларда сувҳаво аралашмаси ҳосил бўлганда сув ва ҳаво нисбатини ташхислаш тизиминиишлаб чиқиш бўйича назарий ва экспериментал тадқиқотлар натижаларикелтирилган. Қувурларда сув-ҳаво аралашмасини ўлчашда ўта кичик сиғимларниўлчаш датчигидан фойдаланиш самарали, ўлчаш аниқлиги юқори ва нархиарзон бўлган ўлчаш ва назорат қилишнинг интеллектуал тизимининг метрологикхарактеристикалари келтирилган.

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.14675624

ГЭСЛАРДАГИ ТУРБИНАЛИ ҚУВУРЛАРДА СУВ-ҲАВО АРАЛАШМАСИНИ ЎЛЧАШ ВА НАЗОРАТ ҚИЛИШ ИНТЕЛЛЕКТУАЛ ДАТЧИГИНИНГ МЕТРОЛОГИК ХАРАКТЕРИСТИКАЛАРИ

“ТИҚХММИ ” Миллий тадқиқот Яъқубжон ЧЎЛЛИЕВ университети, PhD

“ТИҚХММИ” Миллий тадқиқот Фаррух КЎЧАРОВ университети таянч докторанти

“ТИҚХММИ” Миллий тадқиқот Гулшода МАМАТОВА университети магистранти

Аннотация: Ушбу мақолада ГЭС иншоотларидаги босимли қувурларда сув-ҳаво аралашмаси ҳосил бўлганда сув ва ҳаво нисбатини ташхислаш тизимини ишлаб чиқиш бўйича назарий ва экспериментал тадқиқотлар натижалари келтирилган. Қувурларда сув-ҳаво аралашмасини ўлчашда ўта кичик сиғимларни ўлчаш датчигидан фойдаланиш самарали, ўлчаш аниқлиги юқори ва нархи арзон бўлган ўлчаш ва назорат қилишнинг интеллектуал тизимининг метрологик характеристикалари келтирилган.

Калит сўзлар: хатолик, сув-ҳаво аралашмаси, иммитация.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДАТЧИКА ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ВОДОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ТРУБАХ ТУРБИН ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Якубжон ЧУЛЛИЕВ Национальный исследовательский университет «ТИИИМСХ », PhD

Фаррух КУЧАРОВ Докторант Национального исследо­ вательского университета «ТИИИМСХ» Гулшода МАМАТОВА Магистрант Национального исследова­

Аннотация: В данной статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке системы диагностирования водовоздушного соотношения при образовании водовоздушной смеси в напорных трубах объектов ГЭС. Представлены метрологические харак­

теристики интеллектуальной системы измерения и контроля, обладающей эффективностью, высокой точностью измерения и низкой стоимостью, использующей микроемкостной датчик при измерении водовоздушной смеси в трубах. Ключевые слова: погрешность, водновоздушная смесь, имитация.

METROLOGICAL CHARACTERISTICS OF AN INTELLIGENT SENSOR FOR MEASURING AND MONITORING THE WATER-AIR MIXTURE IN PIPES OF TURBINES OF HYDROELECTRIC POWER PLANTS Yaqubjon CHULLIYEV “TIIAME” National Research University, PhD

Farrukh KUCHAROV Doctoral student of “TIIAME” National Research University Gulshoda MAMATOVA Graduate student of “TIIAME” National Research University Abstract: This article presents the results of theoretical and experimental studies on the development of a system for diagnosing the water-air ratio during the formation of a water-air mixture in pressure pipes of hydroelectric power station facilities. The metrological characteristics of an intelligent measurement and control system with efficiency, high measurement accuracy and low cost, using a microcapacitive sensor when measuring the water-air mixture in pipes, are presented. Keywords: error, water-air mixture, imitation.

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Кириш Инсон пайдо бўлгандан буён табиатдаги энергия манбалари бўлмиш қуёш, шамол, сув манбалари ва бошқаларни кузатиб келган. Мамлакатимизда биринчи бўлиб қайта тикланувчи энергия манбаларидан бири бўлган сув энергиясидан фойдаланиш. 1926 йилда Бўзсув гидроэлектр станциясини ишга туширишдан бошланган. Ноанъанавий ва қайта тикланувчи энергия манбаларига қизиқиш ва улардан фойдаланиш, мисли кўрилмаган тусда ўзига хос равишда тобора оммалашиб бормоқда. Масаланинг мураккаблиги шундан иборатки, ГЭС агрегатларининг ишчи ғилдирагидаги босимни ўлчаш ва назорат қилиш қийин масалалардан биридир [16,17]. Бу эса кичик кучланишли автоном электр манбаидан таъминланадиган ҳар хил физик табиатга эга бўлган интеллектуал датчикларни (электр, магнит, механик, гидравлик ва ҳ.к) яратиш ва ишлаб чиқишни тақозо этади. Материаллар ва методлар Ушбу мураккаб масаланинг ечими нейрон занжирлар, сунъий интеллект ва аналог ҳамда ўхшашлик каби назарияларни татбиқ этишнинг ҳар хил физик табиатли интеллектуал датчикларнинг асоси бўлган физик эффектларни умумлаштирадиган энергоинформацион модел назариясини ишлаб чиқишни талаб этади. Кичик габарит ўлчамга эга бўлган, контактсиз ўлчаш ва назорат қилиш интеллектуал датчикларини фаол равишда жорий этиш муҳим [1,2,5]. Ўлчаш диапазони қиймати, калибрлаш коэффициенти ва ҳ.к. параметрларини тўлиқ сақлашда акс эттиради. Аммо амалда эса интеллектуал датчикларнинг чиқиш сигнали ташқи таъсирлар ўзгаришини тўлиқ акс эттира олмайди. Бунинг асосий сабабларидан бири датчик схемаси ёки конструкциясида ёки сигналларнинг чексиз юқори тезликда узатилишига имкон бермайдиган ташқи таъсирлар манбаидан ҳам иборат бўлиши мумкин. Демак, бошқача таърифлаганда, ҳар қандай интеллектуал датчик вақтга боғлиқ бўлган қандайдир параметрларга эга бўлиб, бундай боғлиқликлар динамик характеристика орқали тадқиқ этилади. Агар ишлаб чиқилган интеллектуал датчик конструкцияси чекланган реакция билдириш тезлигига эга бўлса, у ҳолда ташқи таъсирнинг ҳақиқий қийматидан фарқ қиладиган қийматни акс эттириши мумкин. Бу эса интеллектуал датчикнинг динамик хатолиги мавжудлигини кўрсатади. Статик хатоликдан фарқли равишда динамик хатолик ҳар доим вақт билан боғлиқ. Интеллектуал ўлчаш тизими таркибига кирадиган маълум бир динамик хатоликка эга бўлган интеллектуал датчик ташқи таъсирнинг реал қийматини акс эттиришни кечиктириши ёки занжирда тебранма жараён пайдо бўлишига олиб келади [1,3,5,6]. Ишлаб чиқилган интеллектуал датчикнинг ташқи таъсирнинг реал қийматини акс эттириш ҳолатини тадқиқ этиш учун қуйидаги 1-расмда келтирилган экспериментал стенддан фойдаланилди. Ушбу иммитация қилиш стендда сунъий равишда сув – ҳаво аралашмасини ҳосил қилиш, агрегатларнинг айланиш тезлиги ўзгариши, турбинали қувурларда сув сарфининг ўзгариши каби боғлиқликларни тадқиқ этиш имконияти мавжуд [1,2,3,4,5,6,7,8].

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 72 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024

1-расм. Экспериментал стенднинг умумий кўриниши.

Экспериментал тадқиқот натижалари Тадқиқотлар олиб бориш жараёнида диаметри 25 мм бўлган қувурдаги ҳаво-сув нисбати К турли қийматларга эга бўлганда интеллектуал датчикнинг жавоб бериш вақти t қийматини аниқлаймиз. Бунинг учун эса қуйидаги ифодалардан фойдаланамиз.

t = R1 ⋅ Ñ = R1 [ ] π ⋅ ( R + a) ⋅ ε 0 ⋅ k ⋅ ε h + ε s (1 − k ) ⋅ l (1) d + 2( R + a) ⋅ sin ϕ

Ушбу ифодадан фойдаланиб, қуйидаги графикларни ҳосил қиламиз.

2-расм. Сиғимнинг вақтга боғлиқлик (Сх) графиги.

Графиклардан маълумки, босимли қувурларда сув-ҳаво аралашмаси коэффициенти k=10% ни ташкил этса, ишчи ғилдиракка келаётган сув сарфининг 12%га камайишини кўрсатади [18].

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

Махсус ясалган кучайтиргичлар ёрдамида босимли ёки сув келиш қувуридаги сиғим ўзгариши тадқиқотлари олиб борилди. Экспериментал тадқиқотлар асосида ушбу ўлчаш усулининг нисбий хатолиги ҳисобланди ва унинг графиги қуйидаги 3-расмда келтирилган.

3-расм. Сиғимни ўлчашда (Сх) ҳосил бўлган нисбий хатолик графиги.

Графикдан маълумки, ўлчанаётган сиғим диапазони 10пФ дан 100пФ гача бўлганда максимум нисбий хатолик 1.5% ни ташкил этди [16,17,18]. Кичик сиғимларни ўлчашда юқори рухсат этилган қиймат ва чизиқлилик даражаси юқори бўлган яна бир усул мавжуд. Юқорида келтирилган 1-расмдаги схема асосида экспериментал тадқиқотлар ўтказилди. Қувурдаги ҳаво пуфакчаларининг умумий ҳажмга нисбатан фоиз ҳисобида кўриниши [18].

4-расм. Сиғимнинг ҳаво ҳажмига боғлиқлик графиги Экспериментал иш учун пластмасса идиш ичидаги ҳарорат Т = 23 ± 0,50 C; сув зичлиги ρ = 995 кг / м3 (мувозанат гидрометри), ёпишқоқлиги µ =

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 74 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024

0,900 • 103 кг /(м / с) ва сирт таранглиги σ = 72.80* 103Н / м. Махсус ясалган кучайтиргичлар ёрдамида махсус идишдан сув олувчи қувурдаги сиғим ўзгариши тадқиқотлари ҳам олиб борилган [1,4,7,10,11,12,18].

Хулоса Сув-ҳаво аралашмаси ёки ҳаво пуфакчалари ҳажмини ва унга тенг келадиган радиусни аниқлаш учун иккита ўлчов усули баҳоланди. Ушбу мақолада сунъий равишда сув-ҳаво аралашмасини ҳосил қилиш махсус идишдан сўрувчи ва босимли қувурларда сув сарфи, ўзгариши ҳамда нисбий хатоликлар ва сиғимнинг ҳаво ҳажми билан боғлиқлик метрологик характеристикаларининг турли усуллари кўриб чиқилди. ГЭС агрегатларида ҳосил бўладиган ҳаво пуфакчалари туфайли маълум юзада сув-ҳаво нисбатдан фойдаланиб, сувда ҳосил бўладиган жуда кичик сув-ҳаво аралашмасини ўлчаш уни олдиндан ташхислаш имкониятини яратади.

Фойдаланилган манбалар: 1. Baratov R., Chulliyev Y., Bon T., Abdullayev M. Smart system for cavitation cause measurement and control in irrigation pump// 2023 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 1142 012011DOI 10.1088/1755- 1315/1142/1/012011 2. Baratov R., Bon T., Chulliyev Y., Shoyimov Yu., Abdullayev M. Modeling and simulation of water levels control in open canals using Simulink// IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 939(2021) 012028 IOP Publishing, DOI 10.1088/1755-1315/939/1/012028 3. Baratov R.J., Chulliyev Ya.E., Ruziyev S. 2021 Smart system for water level and flow measurement and control in open canals, E3S Web of Conferences 264, 04082. DOI:10.1051/e3sconf/202126404082 4. Баратов Р.Ж., Чўллиев Я.Э. Моделирование контроля уровня воды в аванкамере насосных станций с помощью Simulink // Научно-технический журнал «Узбекгидроэнергетика». Ташкент, 2021, №3(11). – С.76-79. (Ўзбекистон Республикаси ОАК Раёсатининг қарори 30.09.2020г., №286/8). 5. Баратов Р.Ж., Чўллиев Я.Э., Бегматов М., Кўчаров Ф. Гидроэнeргeтика объектларида фойдаланиладиган айланувчи мeханизмлар қувватини ўлчаш усуллари // “Ўзбекгидроэнергетика журнали” II (18) июль 2023й. 28-32 б. 6. Баратов Р.Ж., Чўллиев Я.Э. Кавитация жараёнини ўлчаш ва назорат қилишнинг интеллектуал тизими. Монография. – Тошкент, 2023 й. 7. Gapparov A.U., Chulliev Ya.E., Niyozov J.X. Sxemasi keltirilgan elektr zanjirning dasturiy ta’minotini C++ Dasturlash tilida ishlab chiqish // “Agrosanoat tarmoqlarida elektr energiyasidan foydalanish samaradorligini oshirish muammolari” mavzusidagi xalqaro ilmiy-amaliy anjumani materiallari. – Toshkent, 2018, 781-783 betlar.

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

8. R. Balasubramanian, S. Bradshaw, and E. Sabini, “Influence of impeller leading edge profiles on cavitation and suction performance,” in Proceedings of the 27th International Pump Users Symposium, pp. 1–11, Houston, Tex, USA, September 2011. 9. S. Christopher and S. Kumaraswamy, “Identification of critical net positive suction head from noise and vibration in a radial flow pump for different leading edge profiles of the vane,” Journal of Fluids Engineering, vol.135, no. 12,ArticleID121301, 2013. 10. T.Rus, M.Dular, B. Sirok, M. Ho cevar, and I. Kern, “An investigation of the relationship between acoustic emission, vibration, noise, and cavitation structures on a Kaplan turbine,” Journal of Fluids Engineering, vol.129, no. 9, pp. 1112–1122, 2007. 11. M.ˇ Cudina and J. Prezelj, “Detection of cavitation in operation of kinetic pumps. Use of discrete frequency tone in audible spectra,”Applied Acoustics, vol. 70, no. 4, pp. 540–546, 2009. 12. Ning Zhang, Minguan Yang, Bo Gao, and Zhong Li. Vibration Characteristics Induced by Cavitation in a Centrifugal Pump with Slope Volute. Hindawi Publishing Corporation Shock and Vibration Volume 2015, Article ID 294980, 10 pages http://dx.doi.org/10.1155/2015/294980. 13. T. Minggao, W. Yong, L. Houlin, W. Xianfang, and W. Kai, “Effects of number of blades on flow induced vibration and noise of centrifugal pumps,”Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, vol.30, no. 2, pp.131–135, 2012. 14. Kotb, A. Cavitation detection in variable speed pump by analyzing the acoustic and vibration spectrums / A. Kotb, A.M. Abdulaziz // Engineering, 2015. – 7. - рp.706-716. 15. Лепешкин А.В. Гидравлика и гидропневмопривод. Гидравлические машины и гидропневмопривод: учебник / А.В. Лепешкин, А.А. Михайлин, А.А. Шейпак. — 6-е изд., перераб. и доп. — Москва: ИНФРА-М, 2017. — 446 с. 16. Полуэктов Д.А. Численное моделирование кавитационных явлений в центробежном насосе / Д.А. Полуэктов, В.О. Ломакин, Е.В. Краева // Вестник машиностроения, 2016. - №2. - С. 3-5. 17. Хангильдин Т.В. Повышение эффективности работы насосноэнергетических агрегатов на основе разработки сильфонных компенсаторов: Дисс. канд. техн. наук: 25.00.19 / Хангильдин Тагир Вадимович. – Уфа, 2004. 18. Чўллиев Я.Э. Насос станциялари бошқарув тизимлари учун кавитацияни ўлчаш ва назорат қилишнинг интеллектуал датчиги. Автореферати. – 2023, 43 б.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 76 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024