Введение к работе
Актуальность работы. Изменение номенклатуры торфяной продукции и добыча торфа преимущественно для сельскохозяйственного использования в последние годы привели к упрощению технологий производства и оборудования, снижению требований к технологической дисциплине добычи торфа фрезерным способом. Торфопредприятиям сложно обеспечить надежность поставок топливного торфа, стабильность качества торфяной продукции, повышение насыпной плотности, снижение влаги и засоренности.
Разработанные в конце 80-х ... 90-х годах 20 века технологии добычи торфа дают возможность повысить эффективность работы торфяной промышленности за счет улучшения технико-экономических показателей. Сравнительный анализ показателей добычи фрезерного торфа различными комплектами машин показал, что схема его добычи с раздельной уборкой из наращиваемых валков имеет ряд преимуществ перед другими:
повышена надежность процесса производства за счет разделения его на две практически не связанные между собой группы технологических операций: собственно добыча торфа (фрезерование, ворошение и валкование) и вывозка готовой продукции в укрупненные штабеля;
техническая возможность и экономическая целесообразность размещения укрупненных складочных единиц за пределами производственных площадей позволяет исключить строительство мостов-переездов через кар-товые каналы или в 3-4 раза сократить их количество;
имеются потенциальные возможности улучшения производственных показателей за счет интенсифицирования процесса досушки торфа в валках;
более эффективно решаются вопросы длительного хранения торфяной продукции в укрупненных штабелях;
уборочный комплекс может быть использован в течение всего года на погрузке и транспорте продукции потребителю, болотно-подготовительных работах, ремонте производственных площадей и хозяйственных работах.
Обоснование научной концепции разработки и подготовка к производственному внедрению интенсивной технологии добычи торфа и оборудования позволят при возрождении торфяной отрасли России в новых экономических отношениях опереться на более высокий научный, технологический и производственно-технический потенциал.
Связь работы с крупными научными программами и темами.
Работа является обобщением научных исследований выполненных автором и при его участии в период с 1981 года в отделе добычи торфа (Всесоюзного) Всероссийского научно-исследовательского института торфяной промышленности в рамках научно-технической программы 0.71.03. Государственного комитета по науке и технике при Совмине СССР «Создание и освоение технологического процесса и комплекса машин для добычи фрезерного торфа с раздельной уборкой его из укрупненных валков» (1981-1987), № ГР 81023901/02860047562 и «Создание болотоходной (торфяной) модификации трактора ДТ-175С, обеспечивающей повышение проходимости и увеличение производительности труда на операциях по добыче торфа»
. ОС НАЦИОНАЛЬНА*I
J БИБЛИОТЕКА . I
(1981-1987), № ГР 81023903/02860046972; плана НИОКР Минтоппрома РСФСР «Усовершенствовать и освоить в производстве оборудование по добыче торфа для сельского хозяйства, топлива и брикетирования» (1987-1990), № ГР 01880000524, «Создание и освоение в производстве шлейфа машин к тракторам ДТ-175Т и Т-150К для добычи торфа» (1988-1990), № ГР 01870048154 и «Усовершенствование оборудования для добычи фрезерного торфа комплектом машин типа УМПФ» (1982-1985), № ГР 01821018438; государственной научно-технической программы «Недра России» Государственного комитета по науке и технологиям России «Создание и освоение интенсивной технологии и оборудования для добычи торфа на топливо и его хранения» и «Обоснование основных показателей прогноза развития торфяной промышленности России на период до 2010 года» № ГР 01920012071 (1994-1997гг.).
Цель работы. Разработка научных технико-технологических основ создания средств комплексной механизации технологии и оборудования производства фрезерного торфа, обеспечивающих снижение зависимости от погодных условий, повышение сезонных сборов, обеспечение надежности поставок продукции за счет обоснования методов и режимов интенсифицирующих технологический процесс.
Основные задачи исследований. Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
выполнить анализ современного состояния промышленных технологий и параметров оборудования для добычи фрезерного торфа;
выявить и исследовать основные закономерности метеорологических, технологических и производственно-технических факторов, влияющих на эффективность процесса;
обосновать параметры и разработать конструкции технологического оборудования;
обосновать и разработать нормативные технологические показатели процесса добычи по интенсивной технологии;
разработать рекомендации по организации работ при выполнении процесса добычи торфа;
реализовать в производственных условиях интенсивную технологию и оборудование для добычи фрезерного торфа.
Объект и предмет исследований. В качесіве объектов исследований были взяты представительные выборки торфов верхового, переходного и низинного типов и промышленные предприятия по добыче фрезерного торфа, являющиеся основными потребителями разработанных технологий и оборудования и производителями торфяной продукции (торфопредприятия объединений «Ленторф», «Шатураторф», «Тверьгорф» и «Новгородторф») Предметом исследования является системное изучение новых технологических схем и комплексов оборудования добычи фрезерного торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков.
Методы исследования. В работе используются методы статистического анализа, математического и имитационного моделирования, активного планирования эксперимента. Применены численные методы, реализуемые
^- і in " ' —"" '
на ЭВМ. Методологической основой исследования явились теоретические и научно-методические работы отечественных и зарубежных ученых по проблемам добычи и использования торфа для энергетических, сельскохозяйственных, природоохранных и иных целей.
Научная новизна состоит в следующем:
-
На основе критического анализа промышленных способов производства фрезерного торфа предложена научная основа построения технологической схемы и создания оборудования для добычи торфа с раздельной уборкой го наращиваемых валков;
-
Выявлены особенности изменения влажностного режима торфа в укрупненных валках; установлены параметры торфа, как насыпного груза; обоснованы направления повышения технологической надежности технологического процесса; обоснованы нормативные показатели технологического процесса (количество циклов, продолжительность сезона, коэффициент циклового сбора и др.);
-
Определены рациональные конструктивные, технологические, эксплуатационные и энергетические параметры и режимы работы оборудования на основных операциях технологического процесса добычи торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков;
-
Разработаны способы, технологические и технические решения обеспечения надежности выполнения плановых заданий и поставки торфяной продукции потребителю, которые достаточно широко реализованы в производственных условиях.
Практическая значимость полученных результатов. В результате выполненных исследований предложены научно-обоснованные методики, выводы, технические и технологические решения, применяемые при производстве фрезерного торфа по технологии его добычи с раздельной уборкой из наращиваемых валков. Полученные результаты внедрены в производство на торфопредприятиях объединений «Ленторф» («Ириновское», «Назия», «Селивановское»), «Шатурторф» («Радовицкий Мох»), «Новгородторф» («Тесово-2»), «Тверьторф» («Вышневолоцкое»), что позволило увеличить сезонные сборы торфа более чем на 20%, сократить производственный персонал на 14% и, соответственно, увеличить производительность труда на 22%. Хранение торфа в крупных складочных единицах с предварительным уплотнением в 1,5 раза снижает его потери не менее чем на 25%. При участии автора разработан и утвержден Минтоппромом РФ пакет нормативно-методических документов и рекомендаций по сопровождению внедрения новой технопотаи. Результаты работы внедрены в учебном процессе ТТТУ. Новизна технических решений защищена 22 авторскими свидетельствами. За разработку технологии и оборудования для добычи фрезерного торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков автором получены серебряная и бронзовая медали от Главного комитета ВДНХ СССР, а также дипломы ВДНХ 1 и 2 степеней.
Результаты исследований включены в ряд проектов ГУП «Гипро-торф» и послужили научной основой для разработки ОАО ВНИИТП «Схемы развития производства торфяной продукции Ленинградской области на пе-
!
риод 2000-2005 r.r.», которая вошла в Федеральную целевую программу «Энергоэффективная экономика».
Научные и методологические основы разработанной интенсивной технологии использованы РУП «Белниитоппроект» при создании новой технологии и оборудования для погодоустойчивой добычи фрезерного торфа для сельскохозяйственного использования.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: ]
-
Из теоретико-экспериментальных разработок: научное обобщение закономерностей влияния метеорологических условий на влажностный режим торфа в наращиваемых валках; изменение плотности торфа в технологическом процессе его добычи с раздельной уборкой; аналитические и экспериментальные методы определения характеристик фрезерного торфа, как насыпного груза и эксплуатационных параметров технологического оборудования;
-
Из научно-методических разработок: методики расчета нормативных технологических показателей процесса добычи торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков; методики определения конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров оборудования для обеспечения, контроля и регулирования технологического процесса добычи торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков.
-
Из научно-технических разработок: новые технологические схемы и
i\Ksn\; х ±tj JVlV^pviviiw jj^u-i^fixiM jwij;wnviu « iuvAi*i»HJml/U J-KJISI ОШІШЛП^ПГІЛ UliW"
раций технологического процесса добычи торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков; расчеты технико-экономических показателей технологического процесса добычи торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков; рекомендации и результаты внедрения проведенных исследований. Достоверность и обоснованность результатов и выводов диссертации обеспечивается многочисленными результатами экспериментальных исследований, применением стандартных методик и широким использованием статистических методов обработки и оценки опытных данных, проверкой их на адекватность в производственных условиях, комплексностью, повторяемостью, воспроизводимостью и надежностью экспериментов, соответствием экспериментальных данных известным и выдвигаемым теоретическим положениям, промышленным внедрением новых интенсивных технологий производства фрезерного торфа, выводами и заключениями юс>-дарственных приемочных комиссий.
Личный вклад авіора. Дисссріация является самостоятепьным исследованием, в котором на основании проведенных автором (в качестве руководителя НИР) теоретических и экспериментальных исследований предлагаются технология, комплекс оборудования и рекомендации по виедрени интенсивной технологии добычи фрезерного торфа с раздельной уборкой из наращиваемых валков. В процессе выполнения исследования основными соавторами по многим научным разработкам были профессор, док юр технических наук Л.М. Малков и кандидат технических наук JI.C. Исаева. В работе использованы некоторые экспериментальные данные, полученные автором совместно с сотрудниками отдела добычи торфа ВНИИТП А.Л. Цаем,
Н.В. Ниловым, В.П. Шейде, А.И. Галкиным и главным инженером торфо-предприятия «Ириновское» СП. Кузнецовым, которые приведены в диссертации со ссылками и вошли в совместные публикации.
Апробация работы. Основные результаты научных исследований и результаты опытно-конструкторских работ по теме диссертации доложены и обсуждены на заседаниях Ученого совета и секции добычи торфа Ученого совета ВНИИТП в 1981-1991 и 1994-1997 гг., на международных и республиканских конференциях, симпозиумах и семинарах: Научной конференции профессорско-преподавательского состава Каунасского политехнического института «Механика - VII» в. г. Каунасе (Литва) в 1979 г., Международном симпозиуме ГУ и II комиссий МТО «Торф, его свойства и перспективы применения» в г. Минске (Белоруссия) в 1982 г., Школе на ВДНХ СССР «Опыт эксплуатации фрезерующих устройств на предприятиях торфяной промышленности» в г. Москва в 1986 г., VIII Международном торфяном конгрессе в г. Ленинграде в 1988 г., Советско-финском семинаре «Технология и механизация добычи торфа» в г. Санкт-Петербурге в 1991 г., Международном торфяном симпозиуме «The Spirit of Peatlands» в г. Ювяскюля (Финляндия) в 1998 г., Научно-практической конференции ученых и производственников торфяной отрасли с международным участием «Торфяная отрасль России на рубеже XXI века: проблемы и перспективы» в г. Тверь в 1999 г.. XI Международном торфяном конгрессе в г. Квебек (Канада) в 2000 г., Юбилейном междунаг*оттчом симпозиуме посвященном 60 - летию ВНИИТП «^обыча и переработка торфа» в г. Санкт-Петербург в 2001 г., Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие и использование биотоплива - путь к реализации Киотского протокола и повышению комплексного использования древесины и торфа» в г. Санкт-Петербург в 2001 г., Международной конференции «Рациональное использование торфа: состояние и перспективы» в г. Санкт-Петербург в 2002 г., Всероссийской научно-технической конференции «Энергетическая безопасность и малая энергетика. XXI век» в г. Санкт-Петербург в 2002 г., Научно-практической конференции «Рациональное использование торфа и других ресурсов торфяных болот» в г. Кострома в 2003 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 64 печатных работах, включающих 1 монографию, 39 статей в научных журналах и сборниках, 22 авторских свидетельств. 2 нормативных и методических документа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы. 6 глав, заключений, списка литературы (307 наименований) и приложений. Работа изложена на 521 странице, содержит 154 рисунка и 121 таблицу. Текст диссертации (том 1) дан на 377 страницах, содержит 127 рисунков и 84 таблицы. Приложения (том 2) приведены на 144 страницах, содержат 27 рисунков и 37 таблиц.
Автор выражает благодарность научному консультанту д.т.н., профессору Л.М. Малкову, к.т.н. Л.С. Исаевой, д.т.н., профессору Б.Ф. Зюзину за полезные советы и помощь при работе над диссертацией.
