Удосконалення способу контролю викидів твердих частинок від тепловозів

2. Створено комплексну математичну модель процесу контролю викидів забруднюючих речовин від тепловозів, яка дозволяє визначати: тривалість, витрати палива на проведення та вартість ЕВТ, а також погрішність дPT^meth. При розробленні даної моделі було встановлено емпіричні коефіцієнти, які характеризують вплив умов проведення випробувань тепловозів на вимірюване значення показника РТ та використовуються при оцінюванні точності вимірювань даної величини.

3. Розроблено обладнання: 1) експериментальну установку для досліджень процесу тепловіддачі на межі потік-стінка системи контролю викидів ТЧ від тепловозів (за допомогою цієї установки визначено критеріальне рівняння, що описує названий процес тепловіддачі); 2) макетний зразок вимірювального комплексу з мікротунелем МКТ-1, який дозволяє визначати питомі викиди ТЧ від тепловозів в ході сертифікаційних та дослідницьких випробувань.

4. Досліджено вплив умов проведення випробувань на забезпечувану СПВ РТ точність вимірювань. Дослідження показали, що при реалізації СПВ РТ існує дві області умов розбавлення ВГ: область, в якої необхідно враховувати погрішність дPT^meth, та область, в якої даною погрішністю можна знехтувати. Кожна з указаних областей повинна визначатися згідно з розробленою автором методикою індивідуально для кожної серії тепловозів.

5. Проведено дослідження впливу швидкості виміру показника РТ на ефективність ЕВТ, які показали доцільність використання в залізничному транспорті СПВ РТ. Встановлено, що за одне випробування економія часу, економія палива та економічна ефективність від заміни способу виміру показника РТ, який використовується сьогодні, на СПВ РТ складають: при проведенні сертифікаційних випробувань - 9 … 28 %, що становить 0,2 … 0,7 год, 25 … 45 кг та 35 … 70 грн; при проведенні дослідницьких випробувань - 43 … 53 %, що становить 1,7 … 3,0 год, 120 … 225 кг та 160 … 310 грн. Зі зменшенням рівнів викидів ТЧ від тепловозів ефективність використання СПВ РТ зростає.

6. Проведено експериментальне відпрацювання СПВ РТ (на базі мікротунелю МКТ-1), яке підтвердило практичну придатність даного способу для реалізації локомотивних циклів ISO 8178-F та ДСТУ 32.001-94. Експериментально встановлено, що погрішність відтворюваності результатів вимірювань питомого викиду ТЧ, яка забезпечується СПВ РТ, дорівнює 7,2 %, що не перевищує максимально допустимого значення даної погрішності - 8,5 %.

7. На базі результатів проведених досліджень розроблено методику прискореного виміру показників токсичності ВГ тепловозів, використання якої дозволяє знизити витрати часу і ресурсів на проведення ЕВТ. Оцінка ефективності даної методики показує, що сумарні економія часу, економія палива та економічна ефективність від її використання при діагностуванні всього інвентарного парку тепловозів Укрзалізниці (3000 тепловозів) дорівнюють: при проведенні сертифікаційних випробувань - 1500 год, 105 000 кг, 165 000 грн; при проведенні дослідницьких випробувань - 7500 год, 480 000 кг, 660 000 грн. З підвищенням жорсткості норм на екологічні показники локомотивів ефективність методики зростає.

8. Результати проведених досліджень мають як теоретичне, так і прикладне значення. Вони можуть використовуватись у навчальному процесі, виробництві, науково-дослідній роботі, а також в галузі екологічної стандартизації та сертифікації залізничного транспорту. В теперішній час результати виконаних робіт впроваджені в навчальний процес кафедри „Екологія” СНУ ім. В. Даля та у виробництво - ХК “Луганськтепловоз”.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Звонов В.А., Поливянчук А.П., Ена Г.И., Львов С.А., Гусаков О.О. Определение оптимальных условий разбавления отработавших газов дизельных двигателей воздухом в минитуннеле//Экотехнологии и ресурсосбережение.-2001.-№3.- С. 69-74.

2. Звонов В.А., Поливянчук А.П. Определение условий, обеспечивающих изокинетический режим отбора отработавших газов из выхлопной трубы двигателя в минитуннеле // Экотехнологии и ресурсосбережение. -2000. -№6.- С. 62-64.

3. Поливянчук А.П. Экологическая диагностика тепловозов по показателю массовых выбросов в атмосферу дизельных твердых частиц // Вісн. Східноукр. держ. ун-ту. Серія: Транспорт. - Луганськ: СНУ, 2001. - № 7 (41). - С. 131-135.

4. Поливянчук А.П., Кузнецова Н.Я., Попов А.С. Повышение эффективности экологического диагностирования локомотивов по показателю массового выброса в атмосферу дизельных твердых частиц // Экология. Сб. научн. трудов Восточноукр. национ. ун-та и Познаньского технического ун-та. - Луганск: ВНУ, 2001. - № 1. - С. 110-119.

5. Поливянчук А.П. Микротуннель для измерения массовых выбросов твердых частиц от дизельных двигателей локомотивов. // Авиационно-космическая техника и технология. Тепловые двигатели и энергоустановки. Сб. науч. тр. /ХАИ. -Х., 2001.-Вып. 26.-С. 195-198.

6. Поливянчук А.П. Повышение экономичности процедуры измерения средневзвешенного выброса твердых частиц от локомотива.// Межрегиональные проблемы экологической безопасности: труды международной научно-практической конференции, том 3, 15-16 мая 2002 г.; Сумы-Санкт-Петербург / Под ред. д.э.н., проф., акад. МАНЭБ А.М. Царенко и д.т.н., проф., акад. МАНЭБ Л.Г. Филатова. - Сумы: Изд-во “Слобожанщина”, 2002. - С. 112-117.

7. Звонов В.А., Смирный М.Ф., Поливянчук А.П., Петренко А.Е., Корчанова Ю.А. Исследование влияния условий разбавления отработавших газов двигателя в минитуннеле на точность определения массовых выбросов твердых частиц. // Збірн. наук. праць Луганського державного аграрного ун-ту. Серія: Технічні науки. - Луганськ: ЛДАУ, 2001. - № 10 (22). - С. 115-119.

8. Звонов В.А., Поливянчук А.П. Анализ влияния погрешностей измерений параметров частичнопоточной системы (минитуннеля) с изокинетическим пробоотборником на точность определения массовых выбросов твердых частиц дизелей. // Экология двигателя и автомобиля: Сб. научн. тр. / НАМИ. -М., 1998. -С.63-75.

9. Поливянчук А.П., Ена Г.И. Исследование процесса теплоотдачи на границе поток-стенка туннеля в системе диагностики локомотива по показателю массовых выбросов в атмосферу твердых частиц // Экология. Сб. научн. трудов Восточноукр. национ. ун-та им. В. Даля и Познаньского технического ун-та. - Луганск: ВНУ, 2002. - № 2. - С. 96-108.

10. Звонов В.А., Поливянчук А.П., Ена Г.И., Львов С.А., Гусаков О.О. Исследование процессов теплоотдачи в системах (туннелях) для измерения массовых выбросов твердых частиц от дизельных двигателей // Вісн. Східноукр. держ. ун-ту. - Луганськ: СНУ, 2001. - № 6 (40). - С. 183-188.

11. Поливянчук А.П., Звонов В.А. Измерительный комплекс для определения массовых выбросов твердых частиц дизелей. // Авиационно-космическая техника и технология. Тепловые двигатели и энергоустановки. Сб. науч. тр. / ХАИ. -Х., 2000. -Вып. 19.- С.478 - 481.

12. Поливянчук А.П., Кузнецова Н.Я. Повышение точности измерения массовых выбросов твердых частиц от дизельных двигателей // Тезисы докладов региональной научно-практ. конф. “Экология и безопасность жизнедеятельности: инновационные процессы в науке, технологиях и образовании”. - Макеевка. - Донбасс, 2001. - Изд-во БГС.- С. 96-99.

АНОТАЦІЯ

Полив'янчук А.П. Удосконалення способу контролю викидів твердих частинок від тепловозів. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.07 - Рухомий склад залізниць і тяга поїздів. - Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Луганськ, 2004.

Робота присвячена підвищенню ефективності контролю викидів твердих частинок від тепловозів, яке сприяє зниженню трудомісткості та вартості екологічних випробувань рухомого складу, що проводяться згідно з вимогами стандарту ISO 8178. В результаті проведених досліджень теоретично обґрунтовано доцільність використання в залізничному транспорті способу прискореного виміру питомих викидів твердих частинок від тепловозів, визначено умови проведення випробувань, при яких забезпечується потрібна точність цього способу, експериментально підтверджено його практичну придатність.

Розроблено методику прискореного виміру показників токсичності відпрацьованих газів тепловозів, використання якої дозволяє суттєво знизити витрати часу та палива на проведення випробувань.

Ключові слова: тепловоз, реостатна установка, відпрацьовані гази, тверді частинки, випробувальний цикл, розбавляючий тунель, прискорений вимір.

Аннотация

Поливянчук А.П. Совершенствование способа контроля выбросов твердых частиц от тепловозов. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов. - Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля, г. Луганск, 2004.

Работа посвящена повышению эффективности контроля выбросов твердых частиц от тепловозов, способствующему снижению трудоемкости и стоимости экологических испытаний подвижного состава, проводимых в соответствии с требованиями стандарта ISO 8178.

По причине низкой скорости замера удельного выброса твердых частиц от тепловоза - показателя РТ с началом нормирования данной величины возрастают затраты времени и топлива на проведение экологических испытаний тепловозов: сертификационных - соответственно, в 1,2…1,5 и в 1,1…1,4 раза; исследовательских - в 2,0…3,0 и в 1,8…2,1 раза.

Анализ возможности повышения эффективности контроля выбросов твердых частиц от тепловозов показал, что в рамках требований стандарта ISO 8178 возможна реализация способа ускоренного замера показателя РТ - СУЗ РТ, в результате применения которого сокращаются затраты времени и ресурсов на проведение испытаний за счет уменьшения продолжительностей отбора проб твердых частиц: при проведении сертификационных испытаний - в 3,1…4,1 раза; исследовательских испытаний - в 5,3…7,1 раза. Обоснована необходимость решения ряда задач, связанных с началом практической реализации СУЗ РТ: обеспечение требуемой точности, оценка целесообразности использования и проверка практической пригодности данного способа.

Создана теоретическая база для решения указанных задач - комплексная математическая модель процесса контроля выбросов загрязняющих веществ от тепловозов. С помощью данной модели могут определяться: методическая погрешность измерений показателя РТ - дPT^meth (возникающая вследствие влияния условий проведения испытаний на измеряемые выбросы твердых частиц), а также временные, топливные и экономические затраты на проведение экологических испытаний тепловозов.

Разработаны экспериментальные установки: 1) испытательный стенд для исследований процесса теплоотдачи на границе поток-стенка системы контроля выбросов твердых частиц от тепловозов (использовался с целью определения критериального уравнения, описывающего названный процесс теплоотдачи); 2) макетный образец измерительного комплекса с микротуннелем МКТ-1, позволяющий определять удельные выбросы твердых частиц от тепловозов.

Исследовано влияние условий проведения испытаний на обеспечиваемую СУЗ РТ точность измерений. В ходе исследований установлено, что при реализации данного способа необходимо определять (по разработанной автором методике) условия проведения испытаний, при которых должна учитываться погрешность дPT^meth. Проведены исследования влияния скорости замера показателя РТ на эффективность экологических испытаний тепловозов, которые показали целесообразность использования в железнодорожном транспорте СУЗ РТ. Установлено, что в результате применения данного способа сокращаются временные и материальные затраты на проведение испытаний: сертификационных - на 9 … 28 %, исследовательских - на 43 … 53 %. В перспективе, с уменьшением уровней выбросов твердых частиц от тепловозов эффективность применения СУЗ РТ будет возрастать. На базе микротуннеля МКТ-1 проведена экспериментальная отработка СУЗ РТ, подтвердившая практическую пригодность данного способа для реализации локомотивных циклов ISO 8178-F и ГСТУ 32.001-94. Определенная опытным путем погрешность воспроизводимости результатов измерений, обеспечиваемая СУЗ РТ, составила 7,2 %, что не превышает максимально допустимого значения данной погрешности - 8,5 %. На основе результатов проведенных исследований усовершенствован способ контроля выбросов твердых частиц от тепловозов путем введения в алгоритм определения показателя РТ операций вычисления и учета погрешности дPT^meth (может достигать 2,6 … 3,7%). Это позволяет повысить точность контроля выбросов твердых частиц и начать практическую реализацию СУЗ РТ.

Разработана методика ускоренного замера показателей токсичности отработавших газов тепловозов. В результате применения данной методики при экологическом диагностировании всего инвентарного парка тепловозов Укрзализныци (3000 тепловозов) суммарные экономия времени, экономия топлива и экономическая эффективность составляют: при проведении сертификационных испытаний - 1500 час, 105 000 кг, 165 000 грн; при проведении исследовательских испытаний - 7500 час, 480 000 кг, 660 000 грн. С ужесточением норм на экологические показатели локомотивов эффективность методики возрастает.

Ключевые слова: тепловоз, реостатная установка, отработавшие газы, твердые частицы, испытательный цикл, разбавляющий туннель, ускоренній замер.

Summary

Polivianchuk А.P. Improving Control Efficiency Over Mass Emissions of Particles from Diesel Locomotives. - Manuscript. Thesis for a candidate of technical science degree by speciality 05.22.07 - Rolling stocks and train traction. East Ukrainian National University name of Vladimir Dal, Lugansk, 2004.

The work deals with the problem of improving control efficiency over mass emissions of particles from diesel locomotives. Efficient control leads to reduction of labor input and cost of ecological testing of rolling stork which is carried out in accordance with standard ISO 8178. The research has theoretically proved the expediency of the method of express specific measurement of mass particle emissions on the railroad. Testing conditions providing accuracy of measurement have been determined. Applicability of the method has been experimentally tested.

Procedure for express toxic measurement of exhaust from diesel locomotives which permits to reduce the period time and the amount of fuel necessary for testing has been developed.

Key words: locomotive diesel, rheostat bed, exhaust, particles, test cycle, dilution tunnel, express measurement.

Размещено на Allbest.ru