Energy analysis of a real suction-pressure unit

• Autorzy: Myszkowski Adam , Staniek Roman , Zielinski Michał

Identyfikatory

DOI

10.2478/mme-2020-0001

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents an energy analysis of a real suction-pressure unit of a high-efficiency radial piston pump. This pump can be used in small hydropower plants, where, together with a variable displacement hydraulic motor, it would form a hydrostatic transmission. The main advantage of this solution is the possibility of a stepless, automatic change of gear ratio during its operation, which allows an increase of the efficiency of power generation in a hydropower plant. Mathematical models of friction and resistance of flow through self-acting and geometrical deformations of chambers and piston under stress field are presented. In addition, mass, volume, and energy balance calculations were computed for the ideal unit and pressure losses were determined. Derived indicator diagrams for each chamber of the ideal suction-pressure unit served to analyze the technical work of occurring processes. The paper also presents the formulation of total efficiency of the unit. Lastly, the experimental procedure is presented, according towhich it is possible to register the most important parameters of the proposed model.

Słowa kluczowe

EN

hydraulics; pump; hydrostatic gear; renewable energy

PL

hydraulika; pompa; przekładnia hydrostatyczna; energia odnawialna

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Mechanics and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 24, nr 1
• Strony: 26--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il. (w tym kolor.), 1 wykr.

Twórcy

autor

Myszkowski Adam

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Pl. M. Sklodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznan, Poland

autor

Staniek Roman

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Pl. M. Sklodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznan, Poland

autor

Zielinski Michał

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Pl. M. Sklodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznan, Poland

Bibliografia

• [1] Punys P., Kvaraciejus A., Dumbrauskas A., Šilinis L., Popa B.: An assessment of micro-hydropower potential at historic watermill, weir, and non-powered dam sites in selected EU countries, Renewable Energy, 133, 1108-1123, 2019.
• [2] Myszkowski A., Możliwości zastosowania multiplikującej przekładni hydrostatycznej o zmiennym przełożeniu w małych elektrowniach wodnych, XIX Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna Cylinder 2009 pt. Badanie, konstrukcja, wytwarzanie i eksploatacja układów hydraulicznych, Szczyrk, 2009.
• [3] Myszkowski A., Multiplikująca przekładnia hydrostatyczna w małych elektrowniach wodnych, Hydraulika i Pneumatyka, 6, 5-9, 2009.
• [4] Quaranta E., Revelli R.: Gravity water wheels as a micro hydropower energy source: A review based on historic data, design methods, eflciencies and modern optimizations, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 97, 414-427, 2018.
• [5] Mahato A.C., Ghoshal S.K., Various power transmission strategies in wind turbine: an overview. International Journal of Dynamics and Control, 7(3), 1149-1156, 2019.
• [6] Jing Tao, Huaiyu Wang, Haohan Liao, Surian Yu., Mechanical design and numerical simulation of digital-displacement radial piston pump for multi-megawatt wind turbine drivetrain. Renewable Energy, 143, 995-1009, 2019.
• [7] Md. Rabiul Islam, Youguang Guo, Jianguo Zhu., A review of offshore wind turbine nacelle: Technical challenges, and research and developmental trends, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 33, 161-176, 2014.
• [8] Gao M., Huang H., Li X., Liu Z., A novel method to quickly acquire the energy eflciency for piston pump. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Transactions of the ASME, 138(10), 101004-101004-9, 2016.
• [9] Hao M., Qi X., Modeling analysis and simulation of hydraulic axial piston pump. AdvancedMaterials Research, 430-432, 1532-1535, 2012.
• [10] Zhang J., Li Y., Zhang D., Xu B., Lv F., Chao Q., A centrifugal force interaction analysis on the piston/cylinder interface leakage of bent-Axis type piston pumps., Proc of. IEEE/CSAA International Conference on Aircraft Utility Systems, Beijing, China, 611-615, 2016.
• [11] Mandal S. K., Dasgupta K., Pan S., Chattopadhyay A., Theoretical and experimental studies on the steady-state performance of low-speed high-torque hydrostatic drives. Part 1:modeling, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 223(11), 2663-2674, 2009.
• [12] Al-Qattan M.J., Al-Juwayhel F., Ball A., Elhaj M., Gu F., Instantaneous angular speed and power for the diagnosis of single-stage, double-acting reciprocating compressor. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 223(1), 95-114, 2009.
• [13] Myszkowski A., Energy analysis of an ideal suction-pressure unit, Archives of Mechanical Technology and Materials, 35, 51-60, 2015.
• [14] Stryczek S., Napęd hydrostatyczny, WNT, Warszawa, 1997.
• [15] Milecki A., Wybrane metody poprawy właściwości liniowych serwonapędów elektrohydraulicznych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1999.
• [16] Myszkowski A., Badanie możliwości uzyskiwania małych prędkości ruchu przez liniową serwojednostkę elektrohydrauliczną z silnikiem skokowym i elektrycznym sprzężeniem zwrotnym, Ph. D. Thesis, Poznan University of Technology, 2003.
• [17] Pizoń A., Elektrohydrauliczne analogowe i cyfrowe układy automatyki, WNT, Warszawa, 1995.
• [18] Dindorf R., Modelowanie i symulacja nieliniowych elementów i układów regulacji napędów płynowych, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2004.
• [19] Palczak E., Dynamika elementów i układów hydraulicznych, Ossolineum, Wrocław, 1999.
• [20] Kollek W., Podstawy projektowania napędów i sterowań hydraulicznych, Wydawnictwa Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2004.
• [21] Osiecki A., Hydrostatyczny napęd Maszyn, WNT,Warszawa, 2004.
• [22] Tomasiak E., Napędy i sterowania hydrauliczne i pneumatyczne, Wydawnictwo Politechniki śląskiej, Gliwice, 2001.
• [23] Balawender A., Analiza energetyczna i metodyka badań silników hydraulicznych wolnoobrotowych, Rozprawa habilitacyjna, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, 1988.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).