ILM-FAN VA INNOVATSIYA
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/si
29
ROSTLANADIGAN ELEKTR YURITMALI NASOS STANSIYASINING
MATEMATIK MODELI
Qurvonboyev Botirjon
Namangan Muhandislik Texnologiyalari Instituti
k.botirjon1995@mail.ruk.botirjon1995@mail.ru
https://doi.org/10.5281/zenodo.14282181
Abstract
. O'z-o'zini tartibga soluvchi elektr yuritmali nasos stantsiyasi-bu nasoslarni
boshqaradigan elektr yuritmali motorlar tizim talablari (masalan, suv oqimi, bosim yoki talab)
asosida avtomatik ravishda sozlanishi mumkin bo'lgan tizim. Ushbu tizimlar odatda suv
ta'minoti tarmoqlarida, sug'orish tizimlarida va sanoat jarayonlarida qo'llaniladi. Ushbu
turdagi nasos stansiyalarining matematik modellarini yaratish va ulardan foydalanishdan
ko’zlanadigan asosiy maqsad bu energiya sarfini kamaytirish bilan birga qatorda ularning
optimal ishlashni taminlash va uzoq muddat samarali foydalanish imkoniyatini yaratishga
qaratiladi.
Kalit so’zlar:
rostlanadigan elektr yuritma, nasos stansiyasi, o’zgaruvchan tezlikli mator,
Scilab dasturi.
MATHEMATICAL MODEL OF A SELF-REGULATING ELECTRIC DRIVE PUMP
STATION
Kurvonboyev Botirjon
Namangan Engineering Technological Institute
k.botirjon1995@mail.ru
Abstract
. A self-regulating electric motor-driven pump station is a system in which
pumps are automatically adjusted based on system requirements (such as water flow, pressure,
or demand). These systems are typically used in water supply networks, irrigation systems, and
industrial processes. The main goal of creating and utilizing mathematical models for such
pump stations is to reduce energy consumption while ensuring optimal performance and
enabling long-term efficient operation.
Key words:
A self-regulating electric drive, pump station, variable speed motor, Scilab
software.
Kirish
Bugungi kundagi ko’plab sarf harajatlarni talab qiluvchi suv taminot tizimidagi
samaradorlikni oshirish va optimallashtirish har bir rivojlanishni o’z oldiga maqsad qilib
qo’ygan davlatlar uchun eng muhim maqsadlardan biri bo’lib kelmoqda va aynan samarali suv
taminot tizimlariga bo’lgan talab tobora oshib bormoqda. Shuningdek, ushbu tizimlardagi
elaktr yuritmalarni energiya bilan taminlash katta hajmdagi energiya istemoliga sabab
bo’luvchi omillardan biri hisoblanadi. Ushbu maqolada nasos stansiyalarida ishlatiluvchi
ko’plab elektr yuritmalarning energetik samadorligini oshirishga qaratilgan usullar,
shuningdek rostlanadigan elektr yuritmalar, dvigatellar foydali ish koeffitsientini oshirish
hamda ularmi ishlash jarayoni uchun foydali bo’lishi mumkin bo’lgan strategiyalarni
rivojlangan boshqarish tizimlari bilan taminlashni optimallashtirish uchun hizmat qiluvchi
matematik modelni sihlab chiqishga etibor qaratilgan.
ILM-FAN VA INNOVATSIYA
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/si
30
Uslub va materiallar
Bugungi kungacha bo’lgan davrda barcha o’tkazilgan tajribalar va ularning natijalariga
asoslanadigan bo’lsak, suv taminotida muhim o’rinni egallaydigan umumiy nasos
stansiyasining samaradorligi va dvigatellar samaradorligini oshirish maqsadida bir necha
izlanishlar olib borilganligi o’z tasdig’ini topgan. Misol tariqasida ASME (American Society of
Mechanical Engineers) hamda IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) kabilarda
ko’plab izlamishlar aynan nasos stansiyasi va dvigatellar samaradorligini oshirish haqida olib
borilganligi haqida omma etiboriga havola etilgan. Shuningdek, Zhang va boshqalar [1]
tomonidan olib borilgan izlanishlar natijasida stansiyaning umumy quvvati qariyb 20 % gacha
kamaytirish imkoniyati bo’lishini ko’rsatib o’tishgan. Bunga ko’ra o’zgaruvchan tezlikda
ishlaydigan tizimlar umumiy boshqaruv strategiyasi asoslangan holda tizimlashtirilishi zarur
va ular energiya isrofini oldini oladi. Shu jumladan, O’zbekistondagi ko’plab katta nasos
stansiyalarning energiya samaradorligi hisoblash bo’yicha F.Shoazizov [2] tomonidan
malumotlarlar keltirib o’tilgan bo’lib, ulardagi malumotlar hisob ishlari uchun salmoqli o’rin
egallaydi desak mubolag’a bo’lmaydi.
Nasoslarning ishlash prinsipiga ko’ra hajmiy va dinamik nasoslarga bo’linishi [3]
mualliflari tomonidan atroflicha yoritib o’tilgan. Dinamik nasoslarda suyuqlik nasosning kirish
hamda chiqishlari bilan doimiy bog‘langan ish kamerasiga bog’langan bo’lad.Ular Markazdan
qochma, diaganal va o’qli bo’ladi va ishqalanishli - oqimli, suv - havo ko‘targichlar, shnyekli
nasoslarga bo‘linadi. Hajmiy nasoslarda suyuqlik, nasosning kirish va chiqishlariga navbati
bilan ulanadigan ish kamerasidagi hajmni davriy o‘zgartirib turuvchi ish organining ta’sirida
siljiydi. Ishchi organlarining harakati bo‘yicha hajmiy nasoslar qaytma - ilgarilanma va aylanma
(rotorli) nasoslarga ajratiladi. ishchi qismlarning turi bo‘yicha qaytma- ilgarilanma nasoslar
porshyenli, plunjerli diafragmali, pnyevmatik nasoslarga, aylanma (rotorli) nasoslar esa
shyesternyali, vintli va shiberlilarga bo‘linadi.
ILM-FAN VA INNOVATSIYA
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/si
31
1-rasm. Nasoslar tasnifi
Nasos stansiyalarida rostlanmaydigan elektr yuritmalari ustida Sh.Dadaboyev va
E.Grachevalar [4] izlanishlar olib borishadi. Bunda irrigatsiya nasos stantsiyasini ishga
tushirishdagi texnologik jarayonlari tahlili hamda sinxron elektr dvigatelining ishga
tushirishda salbiy ta'sirlarini hisobga olib ish olib borilgan. Shu bilan birgalikda bloklarni ishga
tushirish usulari qiyinchilihlari va yuqori voltda ishlaydigan sinxron elektr dvigatellarining
ishga tushirish rejimlarini ko’rib simulyatsiya natijalari ko’rib chiqilgan. Matematik
hisoblashlar va algaritmlarga asoslangan holda Sedla.M va boshqalar [5] tadqiqodlar natijasida
energiyani tejash uchun uzoq muddat hizmat qilishini ko’zlanib nasoslarni matematik modelini
ishlab chiqishadi. Bunda Lagranj koeffitsiyentlari usuliga asoslangan nazariy yechimni beriladi
va tajribalar o‘tkazildi. Taklif etilgan model nasoslarning aylanish tezligi va klapan
pozitsiyalarining optimal kirish ma’lumotlarini beradi. Natijalar, boshqaruv klapanlari bir
nasosning samaradorligi va ishonchliligini yaxshilashda ayniqsa foydali ekanligini ko‘rsatadi.
Biroq, parallel nasoslar tizimida, klapanlardagi yopishish yo‘qotishlari tizim samaradorligining
sezilarli darajada pasayishiga olib keldi. Shuning uchun ishlab chiqilgan optimallashtirish
modeli samaradorlik va ishonchlilik o‘rtasida muvozanatni ta’minlaydi, mos keluvchi ish
rejimini taklif etadi.
Shuningdek, J.Viholainen [6] tomonidan Nasos stansiyasini boshqarishni
takomillashtirish uchun ko’plab izlanishlar olib borish natijasida nasos tizimlarini
algaritmlarini ishlab chiqish va ularni takomillashtirish borasida ko’plab izlanishlar olib boradi
va salmoqli natijalarga erishganligini aytish mumkin.
2-rasm. Nasos tizimlarini algaritmlash. Dasturdan foydalanish va natijalar olish
Rostlanuvchan elektr yuritmali nasos stansiyalari energiya samaradorligini oshirish,
tizimni avtomatlashtirish va yaxshilash maqsadida keng qo‘llaniladi. Bu tizimlarning ishlashini
optimal boshqarish uchun ularning matematik modellari kerak bo’ladi. Buni biz CSILab dasturi
(Continuous Systems Simulation Laboratory) yordamida sinab ko’rishimiz mumkin bo’ladi.
Quyida CSILab dasturida ishlash jarayoni ko‘rsatiladi. Modelning har bir elementining
matematik ifodalarini va ular asosida ishlab chiqilgan tenglamalarni misollar orqali ko‘rib
chiqamiz.
Matematik model quyidagi asosiy tenglamalarga tayanadi:
Nasosning ishlashining matematik modeli:
Nasosning ishlashi tezligi va hosil bo‘lgan
bosim o‘rtasidagi bog‘lanishni quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin:
ILM-FAN VA INNOVATSIYA
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/si
32
H=H(Q)
bu yerda: H-nasosning bosimi; Q-oqim tezligi.
Ushbu tenglama batafsil tarzda [7] ning mualliflari tomonidan batafsil yoritib berilgan
bo’lib, nasosning samaradorligini va quvvat sarfini baholashda qo‘llaniladi. Elektr motorining
ishlashining matematik modeli
:
Elektr motorining momenti va quvvatini Patel va boshqalar
tomonidan [8] quyidagi tenglama orqali ifodalash mumkin:
P=M⋅ω
bu yerda: P- quvvat; M- moment; ω- burilish tezligi.
Motorning elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantirish samaradorligini hisoblash
uchun qo’llaniladi.
Elektr energiyasini hisoblash uchun otorning quvvat va samaradorligini
inobatga olgan holda quyidagi tenglama qo‘llaniladi:
E=η⋅P⋅t
bu yerda: E— energiya, η— samaradorlik, t— vaqt.
CSILab dasturida nasos stansiyasining matematik modelini simulyatsiya qilish
:
CSILab
dasturi yordamida nasos stansiyasining matematik modelini simulyatsiya qilish jarayonini
quyidagi bosqichlarga bo‘lish mumkin: Modelni yaratish
:
CSILabda nasos va motorni ajratilgan
bloklar sifatida modelga qo‘shish. Har bir blokning kirish va chiqish parametrlarini aniq
belgilab chiqish kerak bo’ladi. Simulyatsiya uchun parametrlarni tanlash: Nasosning
samaradorligini, oqim tezligini, elektr motorining quvvatini va boshqaruv tizimining
parametrlarini tanlash. Ushbu parametrlar K.Farid va Ghafouri [9] tomonida ishlab chiqilgan
madellash uchun asos sifatida ishlatilgan
3-rasm. Scilab dasturida nasosning oqim tezligi va bosimini ko’rinishi.
Barcha bloklar birlashtirilgandan so‘ng, tizimni ishga tushirish va natijalarni kuzatish mumkin
bo’ladi va uning ishlash jarayonini mukammal tahlil qilish imkoni yaratiladi.
ILM-FAN VA INNOVATSIYA
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/si
33
4-rasm. Matorning oqimi
Natijalar va tahlil
CSILab simulyatsiyasi orqali olingan natijalarni tahlil qilish va tizimning energiya
samaradorligini baholash va undagi natijalarni nasosning quvvati, samaradorligi va energiya
sarfini optimallashtirishga yordam berishligini ko’rishimiz mumkin bo’ladi. Agar tizimda
muammolar aniqlansa, bu parametrlarni o‘zgartirish yoki boshqaruv tizimini optimallashtirish
orqali tizimni yaxshilash mumkin. Shuningdek ushbu dastur yordamida nasos tizimini va
qolgan barcha tizim tarkibidagi uskunalarni ham samaradorligi va optimallashtirish ustida turli
tajribalar o’tkazish orqali uning ishlash jarayonini yanada batafsilroq va osonroq tahlil qilish
imkoniyati paydo bo’ladi. Qolaversa ularni foydali jihatlarini aniqlash orqali amaliyotda qollash
samaradorlikni oshirishga hizmat qiladi.
Xulosa
CSILab dasturida elektr yuritmali nasos stansiyasining matematik modelini yaratish va
simulyatsiya qilish tizimlarni optimallashtirishda muhim ahamiyatga ega. Shuningdek ushbu
ILM-FAN VA INNOVATSIYA
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/si
34
dasturda ishlash birmuncha qulay va oson hisoblanadi. Simulyatsiya natijalari tizimning
energiya samaradorligini oshirish, ish rejimlarini yaxshilash va energiya sarfini kamaytirish
uchun yordam beradi. Keltirilgan matematik modellarga asoslanib, CSILab orqali tizimni
samarali boshqarish mumkin. Ushbu turdagi stansiyalarni to’gri ishlashini algaritnlash ularni
uzoq yillar davomida samarali hizmat qilishini taminlaydi desak bo’ladi. Ushbu maqolada biz
matematik modellashda Scilab dasturidan foydalangan bo’lsakda boshqa Matlab/Simuling,
ATAP, Digsilent kabi boshqa ko’plab murakkab dasturlari ushbu amallarni bajarishda bugungi
kunda ushbu tarmoqning rivojiga o’zining salmoqli hissasini qo’shib kelmoqda.
References:
1.
Zhang, H., Liu, Y., & Yang, Z. (2017). "Energy Efficient Control of Pumping Systems Based
on Variable Speed Drive Technology."
Journal of Energy Resources Technology
, 139(6), 061602.
2.
Farrukh
Shaazizov. Accounting for the energy efficiency of the operation of pumping
equipment in the monitoring system of large pumping stations of the Republic of
Uzbekistan.https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341005010
FORM-2023
© T
3.
SH.M. Musayev. Nasoslar va nasos stansiyalari. Darslik.2020
4.
Shakhboz Dadaboyev. Computer Modeling of Pumping Station with Unregulated Electric
Drive, Khujand 735700, Tajikistan. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022001039
5.
Sedla.M. Modeling and Optimization of Multiphase Flow in Pump Station
6.
To cite this article: M Sedlá
et al
2020
J. Phys.: Conf. Ser.
1584
012070
7.
Juha Viholainen. Energy-Efficient Control Strategies For Variable Speed Driven Parallel
Pumping Systems Based On Pump Operation Point Monitoring With Frequency Converters.
8.
Zyubin at al. The Use of Variable Frequency Drives of Centrifugal Pumps atthe Pumping
Station. doi:10.1088/1757-899X/779/1/012008. 2020
9.
Patel, A., et al. (2020). "Motor efficiency improvements in pump systems."
Energy
Conversion and Management.
10.
Farid Khayatzadeh, Jafar Ghafouri. Dynamical Modeling of Frequency Controlled Variable
Speed Parallel Multistage centrifugal pumps
