Введение к работе
Актуальность темы исследования. Испытания объектов автотракторного машиностроения являются заключительным технологическим процессом производства машин различного назначения. При испытаниях комбайнов, тракторов и другой техники в производственных помещениях испытательных цехов и обкаточных участков, когда ассимиляция отработавших газов (ОГ) работающего двигателя машины ограничивается объемом помещений, основные продукты горения (оксиды углерода, азота, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен, пары топлив и масел, а также избытки теплоты) не только в аварийных, но и в штатных ситуациях создают повышенный уровень загазованности и негативно влияют на здоровье работающих. Повышенная загазованность рабочих зон (РЗ) обкаточных участков и камер сочетается с неблагоприятными параметрами микроклимата (повышенная температура и высокая подвижность воздуха). Так, концентрация вредных веществ (ВВ) в РЗ вблизи действующих источников загрязнения превышает максимально-разовые ПДКрз по оксидам азота в 10 - 15 раз, по оксидам углерода в 5 - 10 раз. Поэтому не вызывает сомнения, что задача сохранения здоровья работников таких цехов при вредном воздействии выбросов обкатываемых машин, поставленная в диссертации, является актуальной. Для решения данной' задачи необходима разработка математических моделей, описывающих как процессы выделения ВВ, так и их распространения в производственных помещениях, и использование полученных результатов для обоснования рекомендуемых воздухоохранных мероприятий.
Целью работы является улучшение условий труда работников участков обкатки машиностроительных предприятий путем определения опасных зон загазованности и снижения концентраций ВВ в РЗ. Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:
-
Произвести анализ состояния воздушной среды РЗ участков обкатки машиностроительных предприятий.
-
Проанализировать действующие методики инвентаризации выбросов ВВ от испытуемых машин в ходе различных технологических операций, в том числе при стендовой и ездовой обкатке.
-
Разработать модель процесса выделения ВВ от источников загрязнения в воздух РЗ участка обкатки с целью последующего уточнения методики инвентаризации выбросов ВВ.
4. Проанализировать существующие математические модели,
описывающие процессы распространения и ассимиляции ВВ в воздушной
среде.
5. Разработать математическую модель процессов распространения ВВ в
производственных помещениях.
6. Реализовать математические модели процессов выделения и
распространения ВВ в производственных помещениях в виде программного обеспечения, позволяющего рассчитать параметры состояния производственной среды И опасных зон в штатных и аварийных ситуациях.
7. Провести экспериментальные исследования с целью проверки
адекватности разработанных математических моделей.
8. Разработать рекомендации к технологическому регламенту обкатки и к
воздухоохранным мероприятиям для участков обкатки машин (на примере
ООО «КЗ Ростсельмаш»).
Предмет и объект диссертационного исследования. Предметом исследования является технологический процесс обкатки дизельных машин, в результате которого выделяются ВВ в воздушную среду РЗ. Объектом исследования является воздух РЗ участка обкатки. На защиту выносятся следующие положения:
-
Модель процесса выделения ВВ в воздух РЗ от источников загрязнения при различных режимах обкатки и технологических операциях, корректно описывающая массовые выделения расширенного спектра ВВ для различных типов машин.
-
Нестационарная трехмерная математическая модель распространения ВВ в производственном помещении, которая позволяет определить поля концентраций ВВ, подвижности воздуха и параметры опасных зон загазованности.
-
Критерий оценки негативного воздействия загазованности воздуха на работников k-(t) и результаты расчётов зон загазованности в плоскостях
характерных "срезов" по высоте помещения на уровне дыхания рабочих участка обкатки машин.
4. Результаты экспериментальных исследований по оценке адекватности
разработанных моделей выделения и распространения ВВ в
производственном помещении участка обкатки.
5. Программное обеспечение, реализующее математические модели
выделения и распространения ВВ на ПК.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
-
Разработана модель процесса выделения ВВ в РЗ от источников загрязнения, позволяющая учитывать особенности процесса обкатки, типы и режимы работы машин, в том числе "неустановившиеся" и род топлива.
-
Разработана нестационарная трехмерная математическая модель распространения ВВ в производственном помещении, которая описывается системой дифференциальных уравнений с частными производными и позволяет уточнить формулировку и коэффициенты краевой задачи путём сравнения результатов модельных расчётов с данными физического эксперимента.
-
Для оценки негативного воздействия загазованности воздуха на работников предложен критерий k^(t), который является
количественной мерой загрязнения воздуха и определяется отношением площадей зон загазованности ко всей площади помещения. Практическая ценность работы:
-
Предложена методика инвентаризации выбросов ВВ в РЗ участков обкатки машин,
-
Разработаны рекомендации к технологическому регламенту обкатки машин.
3. Определены места установки датчиков газового контроля и
рациональные схемы организации движения воздуха, обеспечивающие
сохранение здоровья испытателей участка обкатки.
4. Разработано программное обеспечение, которое позволяет рассчитать
поля концентраций ВВ, определить опасные зоны загазованности
воздуха в помещении и количество рабочих мест испытателей, не
удовлетворяющих санитарно-гигиеническим нормативам,
Реализация работы в промышленности. Результаты
исследований апробированы и внедрены на обкаточном участке ООО
«КЗ Ростсельмаш».
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции "Металлургия. Машиностроение. Станкоинструмент" (Ростов-на-Дону, ВЦ Вертолэкспо, 2009 г.),'VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Инновационные технологии и экономика в машиностроении" (г. Юрга, ТПУ, 2008, 2009 гг.), VII Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» (г. Кемерово, КГТУ, 2007 г.), Международной научно-технической конференции "Двигатель - 2007" (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных
работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, пяти глав, выводов, списка использованных литературных
источников. Материал диссертации содержит 164 страницы
машинописного текста, 25 таблиц, 64 рисунка, список
библиографических источников из 75 наименований. Отдельное приложение на 12 страницах.
