Academic Centre
Projekta nosaukums: Kavitācijas parādību izpēte elektromagnētiskos indukcijas sūkņos ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem drošu darbības parametru definēšanai
Projekta līguma numurs: 1.1.1.2/VIAA/3/19/506
Projekta sadarbības partneri: CERN, Eiropas Kodolpētniecības organizācija
Projekta īstenošanas termiņš: 01.06.2020. - 31.05.2023.
Projekta kopējais finansējums, LU daļa: 133805,88 EUR, LU daļa 5 % – 6690,31 EUR
Projekta mērķis:
Pētniecības pieteikuma mērķis: – izpētīt kavitācijas parādību rašanās mehānismus elektromagnētiskiem indukcijas sūkņiem šķidru metālu pārsūknēšanai ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem un definēt prasības kavitācijas parādību ievērošanai un veidus kā no šīs parādības izvairīties.
Plānots eksperimentāls pētījums elektromagnētisku sūkņu ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem konstruktīvo parametru sasaistei ar to magnētiskās sistēmas un metāla plūsmas ātruma/spiediena parametriem sūkņa kanālā.
Projekta rezultāti
Paredzēts detalizēti izpētīt sūkņa kanālā radušos plūsmu, tās spiediena un ātruma sadalījumus, veikt kavitācijas detektēšanu un noteikt tās rašanās kritērijus. Veikto darbu rezultātā būs iespējams definēt kavitācijas samazināšanas un novēršanas veidus sūkņu konstrukcijā paverot tiem ceļu uz plašākiem un sarežģītākiem pielietojuma veidiem, kas prasa augstu darba drošumu un pilnīgu sapratni par mehānisma ilgmūžību.
Pētījuma rezultātā tiks izpētīti kavitācijas procesa rašanās iemesli elektromagnētiska indukcijas sūkņa ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem, definētas prasības kanāla un magnētiskā rotora kopīgās konstrukcijas aprēķinam un izveidei. Pētījums tiks veikts ar eksperimentālas iekārtas palīdzību, ko paredzēts izstrādāt no LUFI pieejamiem resursiem un veikt eksperimentu sēriju augšminēto rezultātu iegūšanai.
Kavitācija ir negatīva parādība ikviena šķidruma cirkulācijas kontūrā. Kavitācijas parādības šķidru metālu sūkņos ir samērā maz pētītas. Galvenie pētījumi saistās ar sūkņu pielietojumiem kodolreaktoru dzesēšanas kontūros. Tomēr vienotas prasības kavitācijas parādībām nav definētas, kā tas ir klasiskas hidraulikas sūkņu gadījumā. Tāpat nav sastopamas skaidras rekomendācijas un vadlīnijas kavitācijas parādību novēršanai. Tajā pat laikā dažādu atbildīgu iekārtu darbība ir atkarīga no sūkņa radītās šķidrā metāla plūsmas.
Darbā paredzēts detalizēti izpētīt sūkņa kanālā radušos plūsmu, tās spiediena un ātruma sadalījumus, veikt kavitācijas detektēšanu un noteikt tās rašanās kritērijus. Veikto darbu rezultātā būs iespējams definēt kavitācijas samazināšanas un novēršanas veidus sūkņu konstrukcijā paverot tiem ceļu uz plašākiem un sarežģītākiem pielietojuma veidiem, kas prasa augstu darba drošumu un pilnīgu sapratni par mehānisma ilgmūžību
Pētījuma rezultāti tiks aprobēti gan vietējās zinātniskās konferencēs, gan starptautiskos ar pētījuma izstrādi vai rezultātu pielietojumu saistītu jomu vadošos vai specializētos
zinātniskos pasākumos. Tiks sagatavoti 4 zinātniski raksti. Publicitāte tiks nodrošināta arī plašākai sabiedrībai caur populārzinātniskiem rakstiem, ierakstiem Facebook, video ar vizuālo materiālu , piemēram, YouTube.
Laika posmā no 01.06.2020. – 31.08.2020. paveiktais:
Literatūras avotos atrodamo šķidra metāla sistemu kavitācijas piemēru analīze un atbilstošas kavitacijas procesu izpētes metodikas izvēle. Iepriekšējo eksperimentu rezultātu izvērtēšanā. Kavitācijas parādību izpētes iespēju novērtējums izmantojot FI esošas nātrija sūkņu sistēmas. Veikta iepriekšēju eksperimentu sērija, izmantojot jau esošu nātrija kontūru, kura pastāvīgo magnētu sūknis darbojās pie pazemināta ieejas spiediena. Savākti datu pat ieejas/izejas spiediena vērtībām, ražību, temperatūru un sūkņa kanāla vibrācijām. Uzsākta šo datu analīze, lai izvērtētu šīs iekārtas izmantošanu kavitācijas parādību izpētē
Laika posmā no 01.09.2020. – 30.11.2020. paveiktais:
2. Atskaites periodā veikta LUFI nātrija kontūra izvērtēšana pazemināta ieejas spiediena radīšanai sūkņa ieejā. Konstatēts, ka nepieciešams izveidot jaunus līmeņa mērītājus, lai varētu darbināt kontūru ar retinājumu tajā. Paralēli analizēti dati no iepriekšējā eksperimenta rezultātiem kontūrā ar mērķi sasaistīt kavitācijas parametrus dažādos eksperimentos, lai varētu vispārināt kavitācijas parādīšanās apstākļus. Veikta pagarinātu līmeņrāžu izstrāde. Izstrādāta to konstrukcija, noteikti signāla ģenerēšanas/uztveršanas sistēmas konstruktīvie lielumi. Uzsākta to korpusu izgatavošana.
Laika posmā no 01.12.2020.–28.02.2021. paveiktais:
3. atskaites periodā turpināta pastāvīgo magnētu sūkņa ar diviem aktīvajiem rotoriem eksperimentu datu apstrāde. Veikta kavitācijas skaitļa vērtību analīze dažādos caurplūdes šķērsgriezumos ar mērķi iegūt datus par kzvitācijas skaitli dažādu sūkņu darbības laikā un sasaistīt to ar caurplūdes samazināšanos.
Tāpat šajā atskaites periodā turpināta līmeņrāžu izgatavošana. Izgatavots makets un pārbaudītas maketa darba spējas, izmantojot cietu elektrovadošu ķermeni, lai varētu novērtēt sagaidāmo mērīšanas precizitāti.
3. atskaites periodā iesniegts raksta "Experimental cavitation investigation of the electromagnetic PbBi pump with rotating permanent magnets. Authors - F. Boix, I. Bucenieks, L. Buligins M. Delonca, L. Goldsteins, T. Stora, K. Kravalis" kopsavilkums pumblicēšanai konferences "Electromagnetic processing of materials 2021". Tiek turpināta raksta izveide. Konference ntiks no 13. līdz 17.06.2021.
Laika posmā no 01.03.2021.–31.05.2021. paveiktais:
4. atskaites periodā pabeigta viena no eksperimentu ar pastāvīgo magnētu sūkņa ar diviem aktīvajiem rotoriem eksperimentu datu apstrāde. Šajā eksperimentā novērojam izteikta sūkņa attīstītās plūsmas pieauguma robeža, kas skaidrojama ar kavitāciju.
Šajā atskaites periodā turpināta zinātniskā raksta "Experimental cavitation investigation of the electromagnetic PbBi pump with rotating permanent magnets. Authors - F. Boix, I. Bucenieks, L. Buligins M. Delonca, L. Goldsteins, T. Stora, K. Kravalis" konferences "Electromagnetic processing of materials 2021" materiāliem izveide. Tiek turpināta raksta izveide. Konference notiks no 13. līdz 17.06.2021.
Tāpat iesniegts pieteikums uzstāties konferencē “1st CERN Baltic Conference (CBC 2021)” ar referātu “A series of experiments for LIEBE loop hydraulic parameter determination” ar autoriem F. Boix, I. Bucenieks, L. Buligins M. Delonca, L. Goldsteins, T. Stora, K. Kravalis. Sagatavots kopsavilkums referāta pieteikumam. Konference notiks n0 28. līdz 30. jūnijam.
Vēl 4. atskaites periodā izstrdāti trīs varianti plānam par mobilitates veikšanu CERN ar detalizētu iespējamo notikumu scenāriju un darbu nories vietas sadalījumu.
Tāpat turpināts darbs pie eksperimentu sērijas sagatavosanas, izmantojot sūkni, kas pārsūknē šķidru nātriju. Veikti sagatavošanas darbi līmeņražu montāžai kontūrā un spiediena pievadīšanas un mērīšanas sistēmas uzstādīšanai.
Laika posmā no 01.06.2021. – 31.08.2021. paveiktais:
5. atskaites periodā izstrādāts plāns PbBi eksperimentālās iekārtas izstrādei kavitācijas izpētei kontūrā ar brīvu virsmu. Izveidota kontūra principiālā shēma, aprēķināti plūsmas pamat parametri, izstrādāta termopāru un sildītāju izvietojuma shēma. Izstrādāts kontūra eksperimentu veikšanas plāns, kavitācijas režīmu noteikšanai. Veikta kontūra plūsmas cauruļu sistēmas elementu modeļu izgatavošana.
Tāpat atskaites periodā veikta PbBi sūkņa eksperimentu sesijas datu apstrāde un interpretācija. Izveidotas līknes saistot kavitācijas skaitli ar sūkņa un kontūra darbības parametriem. Noteikta izteiktas kavitācijas rašanās robeža un izteiktas sakarības ar kontūra parametriem.
5. atskaites periodā notika sagatavošanās pētījuma pašreizējo rezultātu atspoguļošanai zinātniskajā konferencē “1st CERN Baltic Conference (CBC 2021)” ar referātu “LIEBE loop hydraulic parameter determination”. Tika sagatavoti prezentācijas materiāli. Referāta prezentācija pieejama konferences materiālos: indico.cern.ch/event/970609/contributions/4415139/. Referāts tika nolasīts 30.06.2021.
Tāpat sagatavots referāts un tā materiāli zinātniskajai konferencei "Electromagnetic processing of materials 2021", Rīgā no 13.-17. jūnijam, ar referātu "Experimental cavitation investigation of the electromagnetic PbBi pump with rotating permanent magnets". Konferences materiālos publicēts referāta tēzes. Referāts nolasīts 16.06.2021.
Laika posmā no 01.09.2021. – 30.11.2021. paveiktais:
6. atskaites periodā pabeigts eksperimentālās iekārtas pamatparametru analītisks aprēķins un skiču izveidošana. Finalizēta sūkņa parametru izvēle, kopējā sistēmas cauruļvadu izveides principu izvēle, vadoša/nevadoša sūkņa kanāla izmēru definēšana, ieejas trakta tuvināti aprēķini. Izvēlēts cilindrisks pastāvīgo magnētu sūknis ar rotora platumu 100 mm un diametru 250 mm InGaSn eitektikas kontūram. Mērogošanai un salīdzināšanai nolemts izmantot jau eksistējošu nātrija cirkulācijas kontūru ar diviem diskveida pastāvīgo magnētu sūkņiem. Veikts neliels eksperimenta ar Na iekārtu, lai nodefinētu sūkņu parametru robežvērtības un kontūra darbības iespējas pazemināta spiediena apstākļos.
Bez tam, gandrīz pilnībā pabeigta eksperimentālās iekārtas komponentu izvēle. Izvēlēts pastāvīgo magnētu sūknis InGaSN kontūram, novērtēta tā kanālu (elektriski vadoša un nevadoša), izgatavošanas tehnoloģija. Izlemts arī lietot kondukcijas plūsmas mērītāju ražības mērījumiem. Noteikti visu plūsmas trakta komponentu raksturojošie izmēri.
Veikta eksperimentālās iekārtas mērsistēmas principiālās shēmas izveide, uzsākta komponentu izvēle akustiskās un vibrāciju reģistrēšana sistēmas kavitācijas noteikšanai. Aptaujāts specializēto kavitācijas mērījumu sistēmu ražotājs Ondatron. Ievērojamās cenas dēļ (15 000 EUR) tiks izmēģināta FI esošo National Instruments, Picotech un RedPitaya mērsistēmu izmntošana vibrācijas/akustisko sensoru signāla nolasīšanai. Sūkņa piedziņas parametru mērījumiem tiks izmanotas FI esošās Mitsubishi invertoru un mērīšanas sistēmu iespējas
Turpināta tehniskās dokumentācijas izstrāde iekārtas izgatavošanai. Izstrādāti rasējumi InGaSN brīvas virsmas tvertnes izgatavošanai un izsākta tās izgatavošana. Uzsākta arī šķidrā metāla trakta izgatavošana šim kontūram. Uzsākta sūkņa kanālu tehniskās dokumentācijas izveide izgatavošanai.
Tāpat pabeigta un iesniegta publikācija "Experimental cavitation investigation of the electromagnetic PbBi pump with rotating permanent magnets. Authors - F. Boix, I. Bucenieks, L. Buligins M. Delonca, L. Goldsteins, T. Stora, K. Kravalis" konferences "Electromagnetic processing of materials 2021" materiāliem, kas tiks publicēti žurnālā “Magnetohydrodynamics” speciālizlaidumā. Publikācija iesniegta 01.10.2021.
Sabiedrības informēšanas pasākums: dalība LU zināšanu agorā ar ziņojumu: “Kavitācijas parādību izpēte elektromagnētiskos sūkņos ar pastāvīgajiem magnētiem” 23.09.2021.
Laika posmā no 01.12.2021.-28.02.2022. paveiktais:
2. aktivitāte
7. atskaites periodā pabeigta tehniskās dokumentācijas izstrāde un paša sūkņa kanāla izgatavošana no nerūsošā tērauda (elektriski vadoša) cilindriskam indukcijas sūknim ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem. Kanāla platums – 90mm, šķidrā metāla slāņa biezums 4mm. Kanālam pievienotas sešas spiediena sensoru pievienošanas vietas + vēl divas ieejas traktā. Plānots sasniegt ražību robežās no 0,5 – 1 l/s un ātrumus sūkņa kanālā ap 2 m/s. Šobrīd ir samontēta kontūra konfigurācija ar brīvās virsmas tvertni. Brīvās virsmas tvertne izveidota no organiskā stikla, lai varētu arī vizuāli novērot kavitācijas norisi sūkņa ieejas traktā. Noslēgts kontūra cirkulācijas trakts (pabeigta trakta izstrādes tehniskā dokumentācija). Izstrādāts kondukcijas plūsmas mērītājs un veikta tā izgatavošana. Kondukcijas plūsmas mērītājs iemontēts LU FI esošajā InGaSn eitektikas kontūrā, lai veiktu tā tarēšanu.
Veikta spiediena sensoru izvēle Na kontūram, kurā tika veikta iepriekšēja diskveida indukcijas sūkņa ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem darba parametru pārbaude. Spiediena sensori ir pasūtīti.
3. aktivitāte.
7. atskaites periodā veikta kondukcijas mērītāja kalibrēšana izmantojot LU FI esošu InGaSn eitektikas kontūru, kurā ir tarēts Venturi plūsmas mērītājs. Izmantojot šo plūsmas mērītāju iegūts kondukcijas plūsmas mērītāja kalibrēšanas koeficients.
4. aktivitāte.
7. atskaites periodā veikta ar Na kontūrā pārbaudītā diskveida indukcijas sūkņa ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem darba parametru analīze. Eksperimentu sērija bija veikta ar pazeminātu ieejas spiedienu. Tika veikti precizējoši plūsmas parametru mērījumi indukcijas sūknim ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem, kas darbojas šķidra metāla cirkulācijas kontūrā, kur tiek uzturēts stabils vakuums. Darbības vide ir šķidrs nātrijs temperatūrā no 170 līdz 260°C. Sūknis, strādājot zemā ieplūdes spiedienā (0,08 bāri), saskarās ar ievērojamu plūsmas ātruma samazināšanos, salīdzinot ar sūkni, kas izmantoja 2 bāru absolūto spiedienu.
Tika konstatētas šādas problēmas: a) Venturi plūsmas mērītāja izplešanās tvertnes ir pārāk īsas, lai tās darbotos vakuumā; b) spiediena sensori darbojas tikai virs atmosfēras spiediena, tāpēc sūkņa ieplūdes spiedienu nav iespējams izmērīt.
Ir pasūtīti spiediena sensori, izbūvētas jaunas izplešanās tvertnes versijas un paredzēta to uzstādīšana pēc eksperimenta ar jauniem spiediena sensoriem.
5. aktivitāte.
7. atskaites periodā saņemti recenzenta komentāri un jautājumi par publikāciju: "Experimental cavitation investigation of the electromagnetic PbBi pump with rotating permanent magnets. Authors - F. Boix, I. Bucenieks, L. Buligins M. Delonca, L. Goldsteins, T. Stora, K. Kravalis" konferences "Electromagnetic processing of materials 2021" materiāliem, kas tiks publicēta žurnālā “Magnetohydrodynamics” speciālizlaidumā. Veikti labojumi un precizējumi publikācijā. Sniegtas atbildes uz recenzenta jautājumiem. Labotā publikācija iesniegta publicēšanai.
Iesniegts referāta kopsavilkums :”Brēķis A., Buligins L., Bucenieks I. , Kravalis K., Mikanovskis O. Electromagnetic pumps with rotating permanent magnets inlet pressure influence on pressure– flow rate curves” konferencei “The 12th pamir International Conference on Fundamental and Applied MHD”.
Laika posmā no 01.03.2022. – 31.05.2022. paveiktais:
8. atskaites periods
2. aktivitāte
8. atskaites periodā pabeigta InGaSn kontūra hidrauliskās sistēmas montāža, veikta šķidrā metāla tvertnes pārbūve (izmantota esoša tvertne, bet tā modificēta šī kontūra vajadzībām). Veikta šķidra InGaSn pārliešana starptvertnē, lai ļautu veikt metāla tīrīšanu un kontūra uzpildes tvertnē iepildītu pēc iespējas tīru InGsSn eitektiku. Turpināta mērīšanas sistēmas izveide. Uzstādīti spiediena sensori, vakuuma mērīšanas spiediena sensors. Veikta mērsistēmas komponentu meklēšana un sistēmas komplektēšana.
Na kontūrā uzstādīti spiediena sensori ar iespēju mērīt spiedienu zem atmosfēras spiediena (0 bar abs.). Veikti darbi kontūra uzpildes uzlabošanai un mērsistēmas pilnīgošanai – precizētas termopāru atrašanās vietas un salabota tvertnes apsilde. Izmainīts plūsmas mērītāju pieslēgums, lai varētu kontūru darbināt arī otrā virzienā. Kontuŗam pievienoti 2 vibrāciju sensori, lai novērtētu kavitācijas procesa rašanās noteikšanas iespējas ar šiem sensoriem.
3. aktivitāte.
Veiktas divas eksperimentu sesijas ar Na cirkulācijas kontūru pēc spiediena sensoru ar iespēju mērīt spiedienu zem atmosfēras spiediena (0 bar abs.) uzstādīšanas. Izmēģināti divi plūsmas cirkulācijas virzieni un dažādas ieplūdes trakta kombinācijas (kad sūknis darbojas viens pats un kad ir ievērojama pretestība ieplūdes traktā – kad vienu sūknis velk šķidro metālu caur otru. Veikti mērījumi pie dažādām sūkņa rotora rotācijas frekvencēm, lai izpētītu sūkņa darbību dažādos ieejas spiedienos. Tāpat arī mainīta kontūra hidrauliskā pretestība, izmantojot kontūrā esošo vārstu ar bezpakāpju caurplūdes šķērsgriezuma maiņas iespējām. Veiktajos mērījumos sasniedza nātrija plūsmas ātrumus līdz 8 m/s un ieejas spiedienus līdz 0,04 bar. Mērījumu sesijā ar plūsmas virzienu “pa labi – pa pulksteni”, kontatēts, ka kavitācija notoek gan pie zemām, gan augstām kontūra hidrauliskās pretestības vērtībām, kas liecina, ka ieejas traktā pretestības pieaugums ir lielakā attālumā pirms sūkņa un kavitācija notiek jau hidraulisko pretestību mainošajā vārstā. Tādēļ tika uzsākti mērījumi arī virzienā “pa kreisi – pret pulksteni”. Tāpat tika uzstādīti divi vibrāciju sensori un izmēģināta to darbība un mērījuum pieraksta sistēma izmantojot National Instruments mērīšanas sistēmu.
4. aktivitāte.
Veikta Na cirkulācijas kontūra eksperimentu datu apstrāde. Aplūkota ieejas spiediena, spiediena krituma plūsmas kontūrā izmaiņas, sūkņa rotācijas frekvences, sūkņa piedziņas jaudas, attīstītā spiediena, temperatūras mērījumu, vibrāciju mērījumu datu apstrāde. Iegūtās sakarības ar plūsmas virzienu “pa labi – pa pulksteni”, liecina par kavitācijas procesu kavitācija notiek jau hidraulisko pretestību mainošajā vārstā pie augstākām hidrauliskās pretestības vērtībām, tāpat kā pie zemākām vērtībām, bet pie lieliem plušmas ātrumiem sūkņa kanālā. Līdzīga datu apstrāde veikta mērījumu sesijai, kas veikta plūsmas virzienā “pa kreisi – pret pulksteni”.
5. aktivitāte.
Publikācija "Experimental cavitation investigation of the electromagnetic PbBi pump with rotating permanent magnets. Authors - F. Boix, I. Bucenieks, L. Buligins M. Delonca, L. Goldsteins, T. Stora, K. Kravalis" publicēta konferences "Electromagnetic processing of materials 2021" materiālos, žurnālā “Magnetohydrodynamics” speciālizlaidumā. http://mhd.sal.lv/Download/download.php?ed=rn&vol=58&nr=1&an=21&p1=195&p2=195
K. Kravalis, F. Boix, I. Bucenieks, L. Buligins, M. Delonca, L. Goldšteins and T. Stora. Experimental cavitation investigation of the electromagnetic PbBi pump with rotating permanent magnets. [ DOI: 10.22364/mhd.58.1-2.21]
Iesniegtais referāts :”Brēķis A., Buligins L., Bucenieks I. , Kravalis K., Mikanovskis O. Electromagnetic pumps with rotating permanent magnets inlet pressure influence on pressure– flow rate curves” konferencei “The 12th pamir International Conference on Fundamental and Applied MHD” pieņemts konferencei un tiks sniegts ziņojums konferencē. Iesniegts tāda pa\sa nosaukum zinātniskais raksts publicēšanai konferences materiālos.
Laika posmā no 1.06.2022. līdz 31.08.2022. paveiktais:
9. atskaites periods
2. aktivitāte
9. atskaites periodā Na kontūrā uzstādīts akustiskais sensors. Pagaidām tas uzstādīts pārbaudes režīmā ar kontaktu ar kanāla sienu, nevis ar šķidro metālu.
Iepriekšējās eksperimentu sesijas laikā ar pazeminātu darba spiedienu notika avārija, kuras rezultātā notika nātrija iekļūšana vakuuma/gāzes sistēmas daļā virs izplešanās tvertnēm. Tika veikta trakta tīrīšana no nātrija, spiediena sensoru, līmeņrāžu tīrīšana. Mērsistēmai pievienots digitāls skaņas ierakstītājs ar virzien mikrofonu. Veikta mikrofona/ierakstītāja darbības pārbaude eksperimenta vajadzībām. Tāpat veikta vibrāciju sensoru pārvietošana.
3. aktivitāte.
Veiktas sešas eksperimentu sesijas ar Na kontūrā esošo diskveida indukcijas sūkni ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem. Eksperimentu sērija bija veikta pie vairākām sākotnējā virsspiedien vērtībām, lai pārbaudītu sūkņa darbību pie dažādām ieejas spiediena vērtībām. Sākotnējās virsspiediena vērtības bija sekojošas: 0,2; 0,5; 1.0; 1,5; 2.0; 2.5; 3.0 bar. Tas ļāva pārbaudīt sūkni pie ieejas spiedieniem no 0,07 līdz 2,85 bar. Iegūti dati par sūkņa attīstīto spiedienu, ražību, attīstīto spiediena starpību, ieejas spiedienu, vibrāciju spektrs sūkņa ieejā un skanas mērījumi sūkņa kanāla izejā. Mērījumu sesijas ar pazeminātu sākuma spiedienu tika veiktas ar īpašu uzmanību, lai neatkārtotos avārijas situācija ar Na ieplūšanu vakuuma/gāzes sistēmā. Mērījumi tika veikti pie dažādām kontūra hidrauliskās pretestības vērtībām.
Eksperimentu sesijas laikā tika konstatēts, ka viennozīmīgāk interpretējami būtu dati par viena sūkņa darbības parametriem, tāpēc no mērījumu veikšanas kontūra konfigurācijā, kad viens sūknis velk šķidrumu caur otru tika nolemts atteikties.
4. aktivitāte.
9. atskaites periodā veikta mērījumu datu apstrāde diskveida sūkņa darbībai ar šķidru nātriju pie dažādiem ieejas spiedieniem. Aplūkota ieejas spiediena, spiediena krituma plūsmas kontūrā izmaiņas, sūkņa rotācijas frekvences, sūkņa piedziņas jaudas, attīstītā spiediena, temperatūras mērījumu, vibrāciju mērījumu datu apstrāde. Papildus ierakstīts arī akustiskais spektrs sūkņa izejā un sākta tā salīdzināšana ar vibrāciju sensoru datiem. Iegūtās sakarības kontūra darbībai plūsmas virzienā “pa kreisi – pret pulksteni” un secināts, ka nav lietderīgi turpināt izpēti plūsmas ceļam “viens sūknis velk šķidrumu caur otru”, jo mērījumu datus būs vieglāk interpretēt, ja netiks radīta papildus pretestība sūkņa ieejā, bet mainot sākotnējo virsspiedienu varēs aplūkot pietiekami plašu ieejas spiedienu apgabalu.
5. aktivitāte.
Piedalījos konferencē "The 12th PAMIR International Conference on Fundamental and
Applied MHD", kur sniedzu ziņojumu "ELECTROMAGNETIC PUMPS WITH ROTATING PERMANENT MAGNETS INLET PRESSURE INFLUENCE ON PRESSURE-FLOW RATE CURVES".
Iesniegta publikācija:”Brēķis A., Buligins L., Bucenieks I. , Kravalis K., Mikanovskis O. Electromagnetic pumps with rotating permanent magnets inlet pressure influence on pressure– flow rate curves” izskatīsanai tas publicēšanai konferences “The 12th pamir International Conference on Fundamental and Applied MHD”materiālu krajumā. Publikācija pieņemta publicēšanai.
Iesniegts publikācijas kopsavilkums:”Buligins L., Bucenieks I., Lacis A., Kravalis K., Mikanovskis O. Electromagnetic induction pump with rotating permanent magnets cavitation process influence on pressure – flow rate curves. ”konferencei 33rd DAAAM Virtual Symposium on Intelligent Manufacturing & Automation, kas notiks Vīnē, Austrijā 2022. gada 27-28. Oktobrī.
10. atskaites periodā - laika posmā no 2022.09.01. līdz 2022.11.30. paveiktais:
2. aktivitāte
10. atskaites uzsākta eksperimenta sagatavošana ar cilindrisku nātrija sūkni ar ražību 50 l/s. Veikta kontūra mērsistēmu darbības pārbaude, veikta sūkņa spiedienu mērošo spiediena devēju nomaiņa. Izveidoti mērījumu veikšanas punkti sūkņa kanāla vibrāciju un akustiskā spektra mērīšanai.
Turpināta virtuālā mobilitāte. Notikušas sarunas par mērsistēmas uzlabošanu 2022.09.27. un 2022.11.25.
Uzlabošanas aktivitāšu ietvaros analizēta esošā vibrāciju pieraksta sistēma. Konstatēts, ka šobrīd visas sistēmas - akustiskās emisijas, vibrāciju un skaņas spektra ieraksta – darbojas katra ar atsevišķu datu ieraksta programmu un mērīšanas sistēmu. Nav iespējama laika sinhronizācija šo sistēmu starpā. Tāpat nevar veikt sinhronizāciju ar sūkņa parametru mērīšanas sistēmu. Šobrīd, ņemot vērā rekomendācijas tiek veidota jauna mērījumu pieraksta programma, kas atļautu savākt visus datus vienā mērsistēmā. Tiek izvērtēti veidi kā lietot esošās National Instruments (NI) mērkartes (NI 9205), lai veiktu mērījumu pierakstu ar pietiekamu diskretizācijas ātrumu, lai varētu korekti ierakstīt parametrus, kas ļauj spriest par kavitācijas procesu sūkņa kanālā. Tāpat tiek meklēti veidi kā sinhronizēt NI mērīšanas sistēmu ar Physical Acoustics (PA) akustisko emisiju mērīšanas sistēmu. Paralēli tiek testēta PA sistēma, lai novērtētu ievades signāla transmisiju un uztveri. Tiek veidota ātrā pieraksta programma sūkņa spiediena, vibrācijas sensoru un skaņas pieraksta veikšanai. Izstrādāts plāns mērsistēmas uzlabošanai šķidra metāla indukcijas līmeņrādim, kas mēra metāla līmeņa izmaiņas venturi plūsmas mērītājam pievienotajos izplešanās traukos. Izstrādāts komponentu saraksts līmeņrāža mērsistēmas uzlabošanai.
3. aktivitāte.
Veikta viena eksperimentu sesija ar Na kontūrā esošo diskveida indukcijas sūkni ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem. Eksperimentu sērija bija veikta pie vairākām sākotnējā virsspiedien vērtībām, 0,1; 0,5 un 0,75 bar. Iegūti dati par sūkņa attīstīto spiedienu, ražību, attīstīto spiediena starpību, ieejas spiedienu, vibrāciju spektrs sūkņa ieejā un skanas mērījumi sūkņa kanāla izejā. Mērījumi tika veikti pie dažādām kontūra hidrauliskās pretestības vērtībām. Veikts diskveida sūkņa spiediena pulsāciju pieraksta izmēģinājums.
4. aktivitāte.
10. atskaites periodā turpināta mērījumu datu apstrāde diskveida sūkņa darbībai ar šķidru nātriju pie dažādiem ieejas spiedieniem. Aplūkota ieejas spiediena, spiediena krituma plūsmas kontūrā izmaiņas, sūkņa rotācijas frekvences, sūkņa piedziņas jaudas, attīstītā spiediena, temperatūras mērījumu, vibrāciju mērījumu datu apstrāde. Veikta ierakstītā akustiskā spektra analīze, meklējot kopīgās un atšķirīgās frekvences sūkņa darbībai bez un ar kavitāciju. Uzsākta akustisko mērījumu rezultātu salīdzināšana ar vibrāciju sensoru datiem. Konstatēts, ka mērījumus pie dažādām kontūra hidrauliskās pretestības vērtībām nav nepieciešams veikt izmantojot tik lielu mērījumu punktu skaitu. Atrasta korelācija starp vibrāciju senoru mērījumiem un skaņas ieraksta datiem.
5. aktivitāte.
Piedalījos konferencē "The 12th PAMIR International Conference on Fundamental and Applied MHD", kur sniedzu ziņojumu "ELECTROMAGNETIC PUMPS WITH ROTATING PERMANENT MAGNETS INLET PRESSURE INFLUENCE ON PRESSURE-FLOW RATE CURVES".
Iesniegta publikācija:”Brēķis A., Buligins L., Bucenieks I. , Kravalis K., Mikanovskis O. Electromagnetic pumps with rotating permanent magnets inlet pressure influence on pressure– flow rate curves” izskatīsanai tas publicēšanai konferences “The 12th pamir International Conference on Fundamental and Applied MHD”materiālu krajumā. Publikācija pieņemta publicēšanai.
Iesniegts publikācijas kopsavilkums:”Buligins L., Bucenieks I., Lacis A., Kravalis K., Mikanovskis O. Electromagnetic induction pump with rotating permanent magnets cavitation process influence on pressure – flow rate curves. ”konferencei 33rd DAAAM Virtual Symposium on Intelligent Manufacturing & Automation, kas notiks Vīnē, Austrijā 2022. gada 27-28. Oktobrī.
Piedalījos konferencē RTU 63. starptautiskās konferences sekcija "Mašīnbūves tehnoloģija un siltumtehnika" ar referātu: Buligins Leonids, Bucenieks Imants, Lācis Arturs, Kravalis Kalvis, Mikanovskis Oskars. Elektromagnētiska indukcijas sūkņa ar pastāvīgiem rotējošiem magnētiem kavitācijas procesa ietekmes izpēte uz sūkņa izejas parametriem. Iesniedzu tēzes pirms konferences referāta izvērtēšanai. 13.10.2022. (ceturtdiena), no plkst.12.00. Sekcijas programmu lūdzu sk. pielikumā.
Piedalījos konferencē 33rd DAAAM Virtual Symposium on Intelligent Manufacturing & Automation, kas organizēts Vīnē, Austrijā 27. – 28. oktobrī ar referātu: Buligins Leonids, Bucenieks Imants, Lācis Arturs, Kravalis Kalvis, Mikanovskis Oskars Electromagnetic Induction Pump With Rotating Permanent Magnets Cavitation Process Influence on Pressure – Flow-Rate Curves.
Sagatavota un iesniegta publikācija konferences materiāliem: Buligins L., Bucenieks I., Lacis A., Kravalis K. & Mikanovskis O. (2022). Electromagnetic Induction Pump With Rotating Permanent Magnets Cavitation Process Influence on Pressure – Flow-Rate Curves, Proceedings of the 33rd DAAAM International Symposium, pp.xxxx-xxxx, K. Kravalis (Ed.), Published by DAAAM International, ISBN 978-3-902734-xx-x, ISSN 1726-9679, Vienna, Austria. DOI: 10.2507/33rd.daaam.proceedings.xxx.
Saņemti recenzenta jautājumi un komentāri. Veiktas nepieciešamās korekcijas publikācijā, iesniegtas atbildes uz recenzenta jautājumiem. Iesniegta labotā publikācija.
30.09.2022. LU Akadēmiskajā centrā Torņakalnā piedalījos pasākumā “Zinātnieku nakts 2022” ar stenda referātu “Kavitācija elektromagnētiskos sūkņos” aktivitātes “Komunikācijas un sabiedrības iesaiste” ietvaros”.
11. atskaites periodā - laika posmā no 2022.12.01. līdz 2023.02.28. paveiktais:
2. aktivitāte
11. atskaites periodā pabeigta eksperimenta sagatavošana ar cilindrisku nātrija sūkni ar ražību 50 l/s. Veikta vienā no eksperimentu sesijām konstatēto mērījumu trokšņu novēršanas kontūra mērsistēmu darbības pārbaudē, kas iespaidoja vibrāciju sensoru mērījumu signālu.
Turpināta virtuālā mobilitāte.
Tās ietvaros uzlabota mērīšanas/datu savākšanas sistēma. Izveidotās divas datu pieraksta sistēmas ir savā starpā sinhronizētas un iespējams katram mērījumu punktam novērtēt mērījumu laiku. Vienā sistēmā savienotas, vibrāciju un skaņas spektra ieraksta, spiediena un sūkņa rotora rotācijas ātruma mērīšanas sistēmas.
3. aktivitāte.
Veikta piecas eksperimentu sesija ar Na kontūrā esošo diskveida indukcijas sūkni ar rotējošiem pastāvīgajiem magnētiem. Eksperimentu sērija bija veikta pie vairākām sākotnējā virsspiediena vērtībām, 0,1; 0,3; 0.6; 0.8; 1.1; 1.5 un 1,75 bar. Iegūti dati par sūkņa attīstīto spiedienu, ražību, attīstīto spiediena starpību, ieejas spiedienu, parērēto elektrisko jaudu, vibrāciju spektru sūkņa ieejā un izejā un skaņas mērījumu spektru sūkņa kanāla centra daļā. Veikts cilindriskā sūkņa spiediena pulsāciju pieraksts. Veikti sūkņa rotora inerces mērījumi ar un bez šķidrā metāla sūkņa kanālā.
4. aktivitāte.
11. atskaites periodā veikta mērījumu datu apstrāde cilindriska sūkņa darbībai ar šķidru nātriju pie dažādiem ieejas spiedieniem. Aplūkota ieejas spiediena, spiediena krituma plūsmas kontūrā izmaiņas, sūkņa rotācijas frekvences, sūkņa piedziņas jaudas, attīstītā spiediena, temperatūras mērījumu, vibrāciju mērījumu datu apstrāde. Veikta ierakstītā vibrāciju un spiediena sensoru spektra analīze, meklējot kopīgās un atšķirīgās frekvences sūkņa darbībai režīmos bez un ar kavitāciju. Atrasta korelācija starp spiediena sensoru mērījumiem un vibrāciju sensoru datiem. Šī brīža secinājums ir, ka diemžēl spiediena pulsāciju mērījumu dati nebūs izmantojami, kontūra vibrāciju ietekmes dēļ, kas ievērojami mazina spiediena sensoru ātrā pieraksta datu ticamību.
Turpināta virtuālā mobilitāte.
Tās ietvaros uzlabota mērījumu datu apstrāde, to daļeji automatizējot. Tas ļauj apstrādāt datus un atrast to skaitliskās sakarības, tomēr vēl būtu nepieciešams uzlabot datu salīdzināšanas metodiku, kas ļautu efektīvi (automatizēti) salīdzināt savā starpā spiediena, vibrāciju un akustisko sensoru datus.
5. aktivitāte.
Publicēta konferencē RTU 63. starptautiskās konferences sekcijā "Mašīnbūves tehnoloģija un siltumtehnika" iesniegtā referāta tēzes: Buligins Leonids, Bucenieks Imants, Lācis Arturs, Kravalis Kalvis, Mikanovskis Oskars. Elektromagnētiska indukcijas sūkņa ar pastāvīgiem rotējošiem magnētiem kavitācijas procesa ietekmes izpēte uz sūkņa izejas parametriem. RTU 63. starptautiskās zinātniskās konferences sekcija "Mašīnbūves tehnoloģija un siltumtehnika" - RTU E-books
Publicēts taksts konferences materiālu krājumā: : Buligins, L[eonids]; Bucenieks, I[mants]; Lacic, A[rturs]; Kravalis, K[alvis] & Mikanovskis, O[skars] (2022). Electromagnetic Induction Pump With Rotating Permanent Magnets Cavitation Process Influence on Pressure – Flow-Rate Curves, Proceedings of the 33rd DAAAM International Symposium, pp.0254-0261, B. Katalinic (Ed.), Published by DAAAM International, ISBN 978-3-902734-36-5, ISSN 1726-9679, Vienna, Austria DOI: 10.2507/33rd.daaam.proceedings.035 - 33rd DAAAM International Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation
Saņemti recenzenta jautājumi un komentāri. Veiktas nepieciešamās korekcijas publikācijā, iesniegtas atbildes uz recenzenta jautājumiem. Iesniegta labotā publikācija.
Publikācijai :”Brēķis A., Buligins L., Bucenieks I. , Kravalis K., Mikanovskis O. Electromagnetic pumps with rotating permanent magnets inlet pressure influence on pressure– flow rate curves” izskatīsanai tas publicēšanai konferences “The 12th pamir International Conference on Fundamental and Applied MHD” publicēšanai žurnālā MAGNETOHYDRODYNAMICS. saņemta korekcijas versija autora caurskatīšanai un iespējamo kļūdu labošanai. Veikta caurskatīšana, koriģētas neprecizitātes, iesniegtas žurnāla redakcijai.
Sagatavots publikācijas “Brēķis A.., Buligins L., Bucenieks I., Goldšteins L., Kravalis K., Lācis A., Mikanovskis O., Jēkabsons N. Investigation of inlet-outlet pressure pulsations in permanent magnets electromagnetic pump. Publikācija tiek sagatavota publicešanai žurnālā “Fusion Engineering and Design” sagataves dokuments, kas aizsūtīts konsultantam un līdzautoriem caurskatīšanai.
12. atskaites periodā - laika posmā no 2023.03.01. līdz 2023.05.31. paveiktais:
2. aktivitāte
12. atskaites periodā pabeigta eksperimenta sagatavošana ar InGaSn kontūru ar brīvu virsmu.
Turpināta virtuālā mobilitāte. Tās ietvaros klātienes mobilitātē CERN no 2023.04.20 līdz 2023.04.29. pabeigts veikt sekojošus uzdevumus:
- Precizēta mērsistēmas izveides shēma un komponentu pievienošanas veids.
- Tika apspriesta bezkontakta līmenrāžu pielietošanas stratēģija.
- Veikta izstrādātās mērīšanas sistēmas analīze.
- Veikta datu savākšanas sistēmas sensoru mērījumu ticamības pārbaude.
3. aktivitāte.
Veikta eksperimentu sesija ar InGaSn kontūru ar brīvu virsmu pie dažādām sākuma spiediena vērtībām – 0,1; 0,5; 1,0; 1,5 un 2.0 bar abs. Savākti eksperimenta mērījumu dati.
4. aktivitāte.
12. atskaites periodā turpināta mērījumu datu apstrāde cilindriska sūkņa darbībai ar šķidru nātriju pie dažādiem ieejas spiedieniem. Turpināta ierakstītā vibrāciju un spiediena sensoru spektra analīze, meklējot kopīgās un atšķirīgās frekvences sūkņa darbībai režīmos bez un ar kavitāciju. Veikta vibrāciju sensoru jaudas spektra blīvuma analīze dažādos frekvenču grozos. Veikti aprēķini dažādu iespējamo kontūra un sūkņa vibrācijas frekvenču noteikšanai.
Turpināta virtuālā mobilitāte. Tās ietvaros klātienes mobilitātē CERN no 2023.04.20 līdz 2023.04.29. pabeigts veikt sekojošus uzdevumu:
- Izvērtēti esošie mērījumu rezultāti un izstrādāta darbības shēma kontūra un sūkņa darbības parametru uzlabošanai un raksturīgo kavitācijas pazīmju atpazīšanai mērījumu rezultātos.
5. aktivitāte.
Publicēta publikācija: A. Brēķis, L. Buligins, I. Bucenieks, K. Kravalis, A. Lācis, O. Mikanovskis. MHD pump with rotating permanent magnets: inlet pressure influence on P-Q curvesMagnetohydrodynamics 58, No. 4, 475-482, 2022.
Žurnālam Fusion engineering and design iesniegta publikācija K. Kravalis, A. Brekis, L. Buligins, I. Bucenieks, L. Goldsteins, A. Lacis, N. Jēkabsons, O. Mikanovskis. Electromagnetic Pump with Rotating Permanent Magnets Operation at Low Inlet Pressures. Publikācija rezenzēta un saņemti recenzenta komentāri. Veikti labojumi un publikācija iesniegta atkārtotao caurskatīšanai. Tās iesniegtais teksts pieejams šeit: K. Kravalis, A. Brekis, L. Buligins, I. Bucenieks, L. Goldsteins, A. Lacis, N. Jēkabsons, O. Mikanovskis. Electromagnetic Pump with Rotating Permanent Magnets Operation at Low Inlet Pressures.
2023. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=4415175 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4415175.
Žurnālam Fusion engineering and design iesniegta publikācija: K. Kravalis, A. Brekis, L. Buligins, I. Bucenieks, L. Goldsteins, A. Lacis, N. Jēkabsons, O. Mikanovskis. Electromagnetic pump with rotating permanent magnets cavitation process detection and description.
Žurnālam “Journal of Fusion Energy” iesniegta publikācija: Buligins L , Bucenieks I , Grants I , Kaldre I , Kravalis K , Mikanovskis O. MHD Flow in Simple Cubic Periodic Array Geometry.
Žurnālam Fusion engineering and design iesniegta publikācija: Brēķis, A.; Platacis, E.; Krastiņš, I.; Buligins, L.; García-Rosales, C.; Polo, B.P.; Echeberria, J.; Kravalis, K.; Mikanovskis, O.; Romančuks, A. Hydrodynamics and Electrical Insulation of Pbli Flow with Sic Flow Channel Inserts in a Strong Magnetic Field.
YouTube publicēts video: Kavitācija sūkņos - Ieskats kavitācijas procesa rašanās iemeslos hidroiekārtu sūkņos. https://youtu.be/mgFm3DzXM-I
YouTube publicēts video: Sūkņi šķidriem metāliem, metālu veidi. https://youtu.be/wf5IVRb8J-4
YouTube publicēts video: Sūkņi šķidriem metāliem, to veidi un cirkulācijas kontūri. https://youtu.be/3kfslsgbTLk
YouTube publicēts video: Kavitācijas procesi sūkņos šķidriem metāliem. https://youtu.be/uaPekft4XI0
Veikta kompetences pilnveidošana - iegūtas LZP eksperta tiesības Inženierzinātnes un tehnoloģijas-Mašīnbūve un mehānika nozarē Inženierzinātņu un tehnoloģiju ekspertu komisijā.