Способ и устройство снижения дымности и уровня шума в помещениях при работе в них дизельных двигателей

Широкомасштабное использование техники в сельском хозяйстве способствует повышению эффективности и производительности труда, однако оно связано и с отрицательными последствиями, уменьшение влияния которых является одной из главных экологических задач в аграрном секторе.

Подавляющее количество токсичных веществ (ТВ), выделяемых при работе тракторов и автомобилей, поступает в атмосферу с отработавшими газами (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Это приводит к снижению урожайности и продуктивности животноводства, разрушению строительных материалов, повышенным концентрациям вредных веществ в кабинах транспортных средств и помещениях цехов. По зарубежным данным, общий ущерб, вызванный загрязнением воздушной среды в развитых странах составляет десятки миллиардов долларов ежегодно [27,63,85]. Поэтому проблема загрязнения атмосферы приобрела серьезную социальную и политическую значимость.

Анализ состояния проблемы антропогенного и техногенного воздействия транспортного комплекса на окружающую среду позволяет сделать следующий вывод. При существующих тенденциях в развитии транспортного комплекса России (технического уровня тракторов и автомобилей, качества топлив и масел, состоянию работ по контролю и уменьшению вредных выбросов) его негативное воздействие на окружающую среду через 5. 10 лет значительно усилится [15,22,27,44,45,49]. Поэтому очевидна актуальность и необходимость разработки и внедрения эффективных методов и средств для очистки ОГ двигателей с повышенным ресурсом работы, не снижающих топ-ливно-экономических показателей двигателей.

Снижение вредного влияния ОГ улучшает условия труда людей, развитие животных, увеличивает срок службы зданий и сооружений, что в конечном итоге приводит к сокращению потерь рабочего времени, повышению продуктивности животных, снижению эксплуатационных затрат на содержание зданий и сооружений. В сложившейся экономической ситуации в сельском хозяйстве предприятиям очень важно использовать такие разработки, применение которых позволит сократить платежи, себестоимость продукции и тем самым увеличить прибыль.

Дизельные двигатели необходимо рассматривать как наиболее перспективный и распространенный тип ДВС практически во всех отраслях сельского хозяйства. Особую актуальность имеет снижение токсичности и дымности ДВС автотракторной техники, эксплуатирующейся в местах с ограниченным воздухообменном — в шахтах, карьерах, теплицах, фермах и др.

Многочисленными исследованиями [28,77,76,91] установлено, что даже после непродолжительной работы транспортного средства внутри помещения, содержание токсичных составляющих ОГ воздухе рабочей зоны превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК) в несколько раз. Это в свою очередь негативно сказывается на здоровье людей и животных, росте возделываемых культур, а, следовательно, на качестве и количестве производимой продукции.

Существующие способы снижения токсичности автотракторных двигателей в основном заключаются в конструктивных изменениях двигателей с целью воздействия на характер протекания рабочего процесса, применении альтернативных видов топлива и присадок к нему, рециркуляции ОГ, а также в оснащении двигателей нейтрализаторами и сажевыми фильтрами [32,63,85].

Меры, связанные с внесением существенных изменений в конструкции двигателей, а также с применением альтернативных видов топлива, потребуют серьезной перестройки промышленности, сырьевой базы, вложения крупных инвестиций, что в условиях реорганизации российской экономики, вряд ли возможно. Учитывая, что современный уровень развития двигателестрое-ния и существующие конструкции двигателей внутреннего сгорания, без применения специальных устройств по снижению токсичности и дымности ОГ, не обеспечивают выполнение жестких норм Евро III и тем более Евро IV, дальнейшие совершенствование по этому направлению будет малоэффективным. Кроме того, эти меры, снижая токсичность, как правило, ухудшают мощностные и экономические показатели двигателей [31,63,68,85].

Поэтому из перечисленных выше мероприятий на сегодняшний день наиболее эффективным и приемлемым, с точки зрения материальных затрат, является установка в выпускной системе двигателя нейтрализаторов ОГ и сажевых фильтров [43,62,85]. За счет избирательного воздействия на отдельные ТВ двигателя, системы по нейтрализации и улавливанию частиц позволяют эффективно очищать ОГ без внесения существенных изменений в конструкцию двигателя. К тому же устройства, устанавливаемые в выпускной системе двигателя, удобно также тем, что они легко могут быть применены на транспортных средствах, уже находящихся в эксплуатации.

Как известно, одним из основных токсичных компонентов выхлопа дизельного двигателя, является сажа, определяющая своим присутствием дым-ность ОГ. Кроме неприятного запаха, частицам сажи свойственно адсорбировать и переносить на своей поверхности и другие ТВ, приносящих большой вред здоровью людей, даже при малых их концентрациях.

Проведенный анализ устройств, направленных на снижение содержания сажи в выхлопе автотракторных дизелей, показал значительные преимущества применения электрических фильтров (ЭФ) [23,30,42,95]. Помимо высокой степенью очистки частиц сажи, ЭФ обладают сравнительно несложной конструкцией и не потребуют больших затрат на их изготовление.

В связи с изложенным целью настоящей диссертационной работы является улучшение условий труда рабочего персонала путем снижения дым-ности ОГ и уровня шума работы мобильного энергетического средства в помещениях ограниченного объема за счет установки в систему выпуска дизельного двигателя ЭФ.

Основные полученные результаты данной работы: — изучено состояние воздушной среды теплиц, в частности степень ее загрязнения ТВ, поступающими от мобильных энергетических средств при выполнении механизированных работ;

— проведен теоретический анализ динамики изменения атмосферы помещения ограниченного объема и воздухообмена при работе естественной вентиляции и установлены интервалы времени достижения ТВ ПДК;

— предложен способ и устройство для снижения дымности ОГ дизельного двигателя, устанавливаемое в систему выпуска трактора;

— представлены основные теоретические зависимости, определяющие процессы зарядки и осаждения сажевых частиц в активных зонах ЭФ и установлены его конструктивные параметры;

— проведен анализ лабораторных и производственных испытаний трактора с модернизированной системой выпуска.

На защиту выносятся:

— способ снижения дымности ОГ путем установки в систему выпуска дизельного двигателя трактора ЭФ;

— конструктивно — технологическая схема устройства, предназначенная для улавливания сажевых частиц в системе выпуска двигателя и снижения уровня шума работы трактора;

— теоретические зависимости, обосновывающие оптимальные конструктивные и электрические параметры эффективной работы ЭФ;

— экспериментальные зависимости, определяющие дымность ОГ и величину общего тока потребления ЭФ, а также эффективные показатели работы двигателя трактора и параметры его ОГ в условиях проведения лабораторных испытаний;

— результаты производственных испытаний и внедрение способа и устройства для снижения дымности ОГ и уровня шума работы дизельного двигателя трактора при выполнении механизированных работ в помещениях ограниченного объема и воздухообмена.

1. Альтман А. В., Крутов А. И., Сабкин A.M. и др. Снижение дымности итоксичности ОГ тракторного дизеля Д-240. «Автомобильнаяпромышленность» № 4,1982. — с. 15−16.

2. Аркуша А. И., Фролов М. И. «Техническая механика». — М.: Высшая школа, 1983.-447 с.

3. Башта Т. М. Гидропривод и гидронневмоавтоматика. — М.: машиностроение, 1972. — 320 с.

4. Беспамятов Г. П., Кротов Ю. А. Предельно — допустимые концентрации химических веш, еств в окружающей среде. Справочник. — Л.: Химия, 1985. -528 с, ил.

5. Вайсман М. Р., Грубиян И. Я. Вентиляционные и пневмо-транспортные установки. — М.: Колос, 1969.

6. Варшавский И. Л. Состояние работ по уменьшению токсичности автомобилей. Сборник трудов ЛаНЭ. -М.: Знание, 1969. — с. 7−23.

7. Варшавский И. Л., Малов Р. В. Как обезвредить ОГ автомобиля. — М.: Транспорт, 1968. — 127 с.

8. Варшавский И. Л., Мачульский Ф. Ф. Токсичность дизельной сажи и измерение сажесодержания дизельного выхлопа. Сборник трудов ЛаНЭ. -М.:Знание, 1969.-с. 120−157.

9. Васенин В., Харин О. Если двигатель дымит. «Сельский механизатор», 2004, № 1. — с. 6−8.

10. Веденяпин Г. В. Обш-ая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. — М.: Колос, 1973. — 187 с.

11. Воробьев-Обухов А. Евро с большой буквы. «За рулем», 2005, № 8. — с. 200−206.

12. Временная типовая методика определения экономической эффективности, осуш, ествляемой природоохранными мероприятиями, иоценки экономического уш-ерба, причиняемого народному хозяйствузагрязнением окружающей среды. — М.: Экономика, 1986.163.

13. Временные гигиенические нормативы содержания некоторых химических элементов в основных пищевых продуктах. № 2450−81. — М.:Минздрав, 1982.

14. Герасимов А. Д., Голубчик Ф., Кульчицкий Р. И. и др. Трактор Т-25 (устройство и эксплуатация). — Л.: Колос, 1972. — 175 с.

15. Гзовский М. В. В воздухе пахнет угрозой. «За рулем», 2003, № 6- с. 150−152.

16. Гордыня Н. П. Загрязнение атмосферы сажей. — К.: Здоровье, 1982.

17. ГОСТ 12.1.005−88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

18. ГОСТ 12.1.050−86. Методы измерения шума на рабочих местах.

19. ГОСТ 17.2.2.02. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности ОГ дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных мащин.

20. ГОСТ 17.2.2.05. Атмосфера. Нормы и методы определения выбросов вредных веществ с ОГ дизелей, тракторов и самоходныхсельскохозяйственных машин.

21. Григорьев М. А., Нокровский Г. Н. Автомобильные и тракторные центрифуги. М.: Г. Н.-ТИМ Л, 1961.

22. Гутаревич Ю. Ф. Охрана окружающей среды от загрязнения выбросов двигателей. — К.: Урожай, 1989. — 224 с.

23. Тэнэсеску Ф., Крамарюк Р. Электростатика в технике. / Hep. с рум. — М.: Энергия, 1980. — 296 с, ил.

24. Двигатели внутреннего сгорания. Дымность ОГ. Нормы и методы определения. — М.: ИНК, 2005.

25. Дробот В. В., Косицкий Н. В. Борьба с загрязнением окружающей среды на автомобильном транспорте. — Киев: Техника, 1979. — 215 с.

26. Дьяков А. Б., Игнатьев Ю. В. Коншин Е.Н. и др. Экологическая безопасность транспортных потоков. — М.: Транспорт, 1989. — 128 с.

27. Дюкова Е. Экологическая безопасность — направление стратегическое. «Автомобильный транспорт», 1999, № 4. — с. 40−42.164.

28. Ерохин А. В. Технология и система удаления из помещений отработавших газов двигателей внутреннего сгорания трактора с эжекторнымустройством для снижения их температуры. Диссертация кандидататехнических наук. Р.: РГСХА, 2004.

29. Жегалин О. И., Лупачев П. Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. — М.: Транспорт, 1985. — 120 с.

30. Звонов В. А. и др. Новый сажевый фильтр. «Автомобильная промышленность», 1992, JVb 2. — с. 22−23.

31. Звонов В. А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. — М.: Машиностроение, 1973.-200 с.

32. Звонов В. А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. — М.: Машиностроение, 1981. — 160 с.

33. Зотов Б. И., Курдюмов В. И. Безопасность жизнедеятельности на производстве. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 2003. — 432 с, ил.

34. Измеритель дымности отработавших газов МЕТА-01МП. Микропроцессорный. Руководство по эксплуатации. Методика проверки.

35. Измеритель шума и вибрации. B11IB-003-M2. Паспорт 5Ф2.745.027ПС.

36. Катаев В. М., Попов В. А. и др. Справочник по пластическим массам. Изд. 2-е, пер. и доп. В двух томах, т. 1. — М.: Химия, 1975.

37. Катаев В. М., Попов В. А. и др. Справочник по пластическим массам. Изд. 2-е, пер. и доп. В двух томах, т. 2. — М.: Химия, 1975.

38. Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия. — М.: Колос, 1996. — 367 с, ил.

39. Клейменов Э. В. Электрофизические методы переработки с/х продукции. — Р.: РГСХА, 2003. — с. 32−38.

40. Количественный химический анализ атмосферного воздуха и выбросов в атмосферу: ПНДФ 13.1:2:3.27−99. М, 1999.

41. Кононенко В. Д. Совершенствование пылеулавливающих аппаратов в промышленности технического углерода. Тематический обзор. — М, 1985.

42. Крайнык И. В., Асатрян Р. С. На пути к экологически чистому автобусу: сажевые фильтры. «Автомобильная промышленность», 1994, Я" 5. — с. 31−33.

43. Куров Б. А. Токсичность автомобилей. Оценка и перспективы снижения. «Автомобильная промышленность», 1992, JNT" 2. — с. 8−10.

44. Кутенев В. Ф. Концепция создания экологически чистого автомобиля. «Автомобильная промышленность», 1992, № 2. — с. 3−6.

45. Кутенев В. Ф. Технические и экономические аспекты выбора противотоксичных мероприятий для двигателей. «Автомобильнаяпромышленность», 1980. JST" 3. — с. 1−2.

46. Кутенев В. Ф., Каменев В. Ф. Вредные выбросы автомобильных двигателей: нормирование и методы измерений. — М.: МГТУ-МАМИ, 1999. -67 с.

47. Либеров И. Е., Орлов Л. Я., Умеров В. М. Токсичность выхлопа. Совершенствование эксплуатационных качеств тракторов, автомобилей идвигателей. — Г.: 1977. — с. 25−28.

48. Лиханов В. А. Сгорание и сажеобразование в цилиндре газодизеля. — К.: НИИСХ Северо-востока, 2000. — 104 с, ил.

49. Лунин Е. В., Чуклов B.C. Тракторы и автомобили. Учебное пособие. — Р.: РГСХА, 2004. — 45 с.

50. Макаров А. А., Маркелова А. И. Методы анализа ОГ двигателей. X.: Предпринт.-78, ИП Маш АН УССР, 1978. — 27 с.

51. Максимов В. А., Воробьев И. В. и др. Нормативное обеспечение экологической безопасности автомобилей в эксплуатации. М.: МАДИ-ТУ, 2001.-120 с.

52. Максимов В. А., Сарбаев В. И. и др. Нормативное обеспечение экологической безопасности автомобильного транспорта. — М.: МАДИ-ГТУ, 2004.-235 с. 166.

53. Малов Г. В., Ерохов В. И., Щетина В. А., Беляев B.C. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. — М.: Транспорт, 1982. — 200 с.

54. Мачульский Ф. Ф. Дисперсность и структура дизельной сажи. Доклады участников симпозиума. — М., 1971. — с. 206−219.

55. Мачульский Ф. Ф. Улавливание сажи при помощи фильтров. Доклады участников симпозиума. М., 1971.-е. 389−394.

56. Мельников СВ., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование экспериментов в исследовании с/х процессов. -Л.: Колос, 1980. — 168 с.

57. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. — М.: НИИАТ, 1993. 2 1 с .

58. Методические рекомендации по установлению ПДК химических веществ в почве. — М.: Минздрав, 1976.

59. Методические указания по расчету выбросов вредных веществ автомобильным транспортом. — М.: Гидрометеоиздат, 1985. — 22 с.

60. Многокомпонентный газоанализатор концентрации оксида углерода, диоксида углерода, углеводородов, кислорода и окислов азота. «Автотест61. C0-C02-CH-N0x-^-T». Микропроцессорный. Руководство по эксплуатации.

62. Морозов А. «Евро-Окно» второго поколения. «За рулем», 2006, N2 6. — с. 152−153.

63. Морозов К. А. Токсичность автомобильных двигателей. — М.: ЛегионАвтодата, 2001. — 80 с, ил.

64. Некрашевич. В. Ф., Тришкин. И. Б., Стражев. Н. П. Свидетельство Р. Ф. на полезную модель № 59 153, F 01 N 3/08. Электрический фильтр дляочистки от сажи отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

65. Николаенко А. В. Теория и расчет автотракторных двигателей. — М.: Колос, 1984.-335 с, ил.

66. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. — Л.: Энергоатомиздат, 1991. — 304 с. 167.

67. Озимов П. Л. и др. Форсированные, экологически чистые. «Автомобильная промышленность», 1992, № 2. — с. 10−13.

68. Панчишный В. И. Системы комплексной очистки ОГ дизелей. Автомобильная промышленность, 2004. № 1.-е. 25−27.

69. Печковская П. А. Физико-химические свойства сажи и методы их определения. — М., 1961. Обзорная литература.

70. Подчинок В. М., Кравченко A.M. Чтобы грузовые АТС не загрязняли окружающую среду. «Автомобильная промышленность», 1992, JVo 2. — с. 23−25.

71. Попов А. С. Технология наружной очистки сельскохозяйственной техники с обоснованием параметров и режимов работы установкикавитационного действия. Диссертация кандидата технических наук. Р: РГСХА, 2001.-139с.

72. Порщневые и газотурбинные двигатели. Автомобильные двигатели на водородно-кислородной смеси. — М.: ВНИТИ, 1972. Экспресс-информация,№ 8. — с. 14−19.

73. Поршневые и газотурбинные двигатели. Развитие систем снижения токсичности ОГ автомобильных двигателей. — М.: ВНИТИ 1972. Экспресс-информация, JV2 30. с. 14−18.

74. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в населенной местности (по данным Минздрава РФ)."Рязанские ведомости". Май 2004 г. Ш 19−20. — с. 13.

75. Пути снижения дымности и токсичности ОГ дизелей. — М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1982. — 58 с.

76. Рябов А. В. Технология и пароозонирующее устройство для улучшения воздушной среды помещений ограниченного объема при работе в них168средств с двигателями внутреннего сгорания. Диссертация кандидататехнических наук. Р.: РГСХА, 2006. — 220 с.

77. Савельев И. В. Курс общей физики. — 2-е изд., испр. М.: Наука, 1987.-е. 236−257.

78. Саноцкий И. В. Методы онределения токсичности и опасности химических веществ. М.: Медицина, 1970.

79. Сарбаев В. И. Теоретические основы обеспечения экологической безопасности автомобильного транспорта: Монография. — М.: МГИУ, 2003. -144 с.

80. Смайлис В. И. Малотоксичные дизели. — Л.: Машиностроение, 1972. — 128 с.

81. Соловьева Т. В., Хрусталева В. А. Руководство по методам определения вредных веществ в атмосферном воздухе. — М.: Медицина, 1974.

82. Специальный технический регламент. «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращении на территории РФ, вредных (загрязняющих) веществ». Утвержден постановлениемправительства Р.Ф. от 12.10.2005 г. № 609.

83. Стрельников В. А., Истомин СВ. Экологическая безопасность дизелей. «Автомобильный транспорт», 2003. №. 9. — с. 42−44.

84. Строганов А. А., Эльшанский И. И. Чистое дыхание автомобиля. — М.: «Московский рабочий», 1974.-е. 170−171.

85. Сычугов Н. П. Вентиляторы. — Киров, 2000. с. 33−41.

86. Тельнов Н. Ф. Технология очистки сельскохозяйственной техники. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1983. — 256 с, ил.

87. Термоанемометр АТТ-1004. Актаком. Руководство по эксплуатации. 169.

88. Трактор Т25А и Т25АЗ. Производственное объединение «Владимирский тракторный завод». Паспорт, 1990.

89. Тришкин И. Б. Способ и устройство для снижения токсичности тракторного дизеля нри выполнении механизированных работ в теплицах. Диссертация кандидата технических наук. Р.: РГСХА, 2000.

90. Тришкин. И. Б., Стражев. Н. П., Мяснянкина М. Н. Свидетельство Р. Ф. на полезную модель № 56 964, F 01 N 3/01. Устройство для очисткиотработавших газов и снижения уровня шума двигателей внутреннегосгорания.

91. Тришкин. И. В., Стражев. П. П. Свидетельство Р. Ф. на полезную модель J^ o 56 965, F 01 N 3/08. Устройство для очистки отработавших газов иснижения уровня шума двигателей внутреннего сгорания.

92. Трубников Г. И. Практикум по автотракторным двигателям. — М.: Колос, 1975.

93. Ужов В. Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами. М.: Химия, 1967.-314 с.

94. Уразаев Н. А., Вакулин А. А., Никитин А. В. и др. Сельскохозяйственная экология. М.: Колос, 2000. — 304 с, ил.

95. Филатов С. Нейтрализация дизельного выхлопа пламеннокаталитическим методом. В кн.: Токсичность двигателей внутреннегосгорания и пути ее уменьшения. М.: 1966. — с. 313−345.

96. Харыбина Е. И. Нормирование токсичных веществ в отработавших газах. «Автомобильная промышленность», 1992, № 2. — с. 34−36.

97. Черноиванов В. И. Инструментальный контроль технического состояния тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин приэксплуатации. (Технологические рекомендации для ИнспекцииГостехнадзора). М.: ГОСНИТИ, 2003.

98. Шкрабак B.C., Луковников А. В., Тургиев А. К. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. — М.: Колос, 2003.-с.512,ил.170.

99. Шумский Е. Г., Богдасаров Б. А. Общая теплотехника. — М: Машгиз, 1961.-459 с.

100. Юрченко Н., Петрухин В., Парфенов Е. Какой видится природоохранная политика автотранспортного комплекса. «Автомобильныйтранспорт», 1995, JV2 4.-е. 36−39.

101. Юшин В. В., Попов В. М., Кунин П. П. и др. Техника и технология защиты воздушной среды. Учебное пособие для ВУЗов. М.: Высщая школа, 2005.-391 с, ил.

102. Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. М.: Транспорт, 1979. — 198 с.

103. Стражев Н. П. Экспериментальное определение количества сажи в ОГ трактора Т-25А в условиях внешней скоростной характеристики двигателя. Сборник научных трудов молодых ученых Рязанской ГСХА — Рязань, 2006, с.73−76.

104. Diesel catalytic converter with hybrid substrate Structure /K. Schper, R. Konieczny, R. Bruck/ Exhaust gas aftertreatment of engine automobiles — Haus derTechnik e. V., Essen 15.16 Juni 1999.

105. Наименование объекта аналнтических работатмосферный воздух теплицы.

106. Место отбора иробОАО Рязанский Тепличный комбинат «Солнечный».

107. Дата иостуиления пробы- 19.04.2006 г. в 10.00.

109. Сведения о НД, устаиавливающих требоваиия к показателям качества аналитических работ;

110. Доиолиительные сведения параметры микроклимата перед началом работы трактора №п/п11.