Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ способов и средств снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания 21
1.1 Влияние работы мобильных энергетических средств в закрытых помещениях на условия труда персонала и качество производимой продукции 21
1.2 Состав и токсичность отработавших газов дизельных двигателей 24
1.3 Предельно-допустимые концентрации вредных веществ и современные экологические стандарты 34
1.4 Современные способы и средства снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания
1.4.1 Применение присадок к топливу 42
1.4.2 Нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов
1.4.2.1 Термическая нейтрализация 43
1.4.2.2 Жидкостная нейтрализация 43
1.4.2.3 Каталитическая нейтрализация 45
1.4.2.4 Комбинированные системы нейтрализации 47
1.4.3 Применение альтернативных видов топлива 49
1.4.3.1 Компримированный природный газ 49
1.4.3.2 Сжиженный природный газ 50
1.4.3.3 Сжиженный нефтяной газ 50
1.4.3.4 Биотоплива 50
1.5 Анализ исследований проведенных по проблеме снижения токсичности ОГ дизельных двигателей 51
1.6 Обоснование выбора снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей з
1.7 Анализ конструкций жидкостных нейтрализаторов отработавших газов дизельных двигателей 55
1.8 Постановка проблемы, цель работы и задачи научного исследования 59
2. Теория процесса влажной очистки отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания в жидкостном нейтрализаторе 61
2.1 Теоретический анализ динамики загрязнения атмосферы теплицы токсичными компонентами отработавших газов от дизельного двигателя при выполнении механизированных работ с использованием МЭС 61
2.2 Конструктивно-технологическая схема устройства для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания 65
2.3 Расчет газодинамического сопротивления жидкостного нейтрализатора.77
2.4 Расчет геометрических параметров аэрозольной камеры ЖН 82
2.5 Расчет геометрических параметров сепарационной камеры центробежного каплеуловителя жидкостного нейтрализатора 84
2.6 Расчет количества нейтрализующего раствора потребного для очистки отработавших газов в ЖН 85
2.7 Расчет количества отработавших газов дизельного двигателя трактора при проведении механизированных работ в теплице 88
2.8 Расчет основных параметров эжекторного устройства 93
2.9 Расчет количества воздуха, подсасываемого эжектором 97
2.10 Расчет параметров сепарации токсичных компонентов и сажевых частиц в центробежном каплеуловителе 99
2.11 Расчет основных параметров центробежного завихрителя лопаточного типа 103
2.12 Определение температуры ОГ на выходе из эжектора 104
2.13 Выбор абсорбирующих компонентов входящих в состав нейтрализующего раствора 105
Выводы 107
3. Лабораторные исследования способа снижения токсичности ОГ и уровня шума от работы дизельного двигателя трактора на выпуске в ЖН 109
3.1 Программа лабораторных исследований 109
3.2 Методика проведения лабораторных испытаний ПО
3.3 Результаты лабораторных исследований 128
3.3.1. Результаты исследований влияния установки в системе выпуска трактора Т-30 жидкостного нейтрализатора на эффективные показатели работы двигателя 128
3.4 Обработка результатов лабораторных исследования 137
3.5 Результаты измерений уровня шума работы двигателя трактора 144
Выводы 146
4. Производственная проверка работоспособности и эффективности конструкции устройства для очистки отработавших газов дизельного двигателя и экономический эффект от его внедрения 148
4.1 Производственная проверка работоспособности и эффективности работы устройства для очистки ОГ дизельных двигателей внутреннего сгорания... 148
4.1.1 Программа и методика проверки 148
4.1.2 Результаты производственной проверки эффективности работы системы очистки отработавших газов 153
4.2. Экономический эффект 163
4.2.1 Расчет экономического ущерба, при эксплуатации в помещении теплиц машино - тракторного агрегата со штатной системой выпуска ОГ 163
4.2.2 Расчет экономического ущерба, при эксплуатации в помещении теплиц машино - тракторного агрегата с модернизированной системой выпуска
отработавших газов и экономический эффект от ее использования 170
В ыводы 174
Общие выводы и рекомендации производству 175
Литература 177
- Современные способы и средства снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания
- Конструктивно-технологическая схема устройства для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания
- Результаты исследований влияния установки в системе выпуска трактора Т-30 жидкостного нейтрализатора на эффективные показатели работы двигателя
- Результаты производственной проверки эффективности работы системы очистки отработавших газов
Введение к работе
Актуальность темы. Оптимальные параметры микроклимата, а так же отсутствие вредных и токсичных веществ в воздухе рабочей зоны закрытых помещений является одним из неотъемлемых условий здорового и высокопроизводительного труда работников предприятий. Одной из причин, вызывающих нарушение воздушно-газового режима атмосферы помещения, и, как следствие, влекущей за собой ухудшение условий труда и качества продукции, является эксплуатация мобильной сельскохозяйственной техники в закрытых производственных помещениях. В качестве силовых агрегатов на неё устанавливаются дизельные двигатели обладающие меньшей токсичностью и большей экономичностью по сравнению с бензиновыми, но, тем не менее, их использование способствует накоплению в воздушной среде помещений токсичных компонентов отработавших газов (ОГ), действие которых негативно сказывается на здоровье обслуживающего персонала.
В диссертационной работе предложен способ и устройство, позволяющее значительно снизить токсичность ОГ дизельного двигателя внутреннего сгорания и уменьшить уровень шума его работы, что особенно важно при эксплуатации мобильного энергетического средства (МЭС) в закрытых помещениях. Разработанное устройство оказывает незначительное влияние на эффективные показатели работы дизельного двигателя и обладает малым газодинамическим сопротивлением.
Цель работы — разработать способ и устройство снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей и снижения уровня шума, путем установки в систему выпуска жидкостного нейтрализатора (ЖН), обеспечивающие процессы улавливания, химического связывания и нейтрализации токсичных компонентов и сажевых частиц в аэрозольной камере во время движения вихревого потока, проходящего обработку нейтрализующим раствором, подаваемым под давлением, с учетом текущего режима работы двигателя, с последующим разделением потока на фазы и сепарации токсичных компонентов и сажи в центробежном каплеуловителе.
Предмет исследований - воздушная среда закрытых помещений сельскохозяйственного назначения, загрязняемая токсичными компонентами ОГ при выполнении в них механизированных работ с использованием МЭС, оснащенных дизельными двигателями.
Объект исследований - устройство для очистки ОГ дизельного двигателя, состоящее из ЖН, устанавливаемого в систему выпуска трактора и включающего аэрозольную камеру, эжекторное устройство, центробежный каплеуловитель и электронного блока управления, датчиков положения коленчатого вала и рычага всережимного регулятора двигателя, блока-измерителя температуры, бака с жидкостным насосом и бака для сбора загрязненного нейтрализующего раствора.
Методика исследований - основана на использовании современных методов и измерительных приборов. Для замера токсичности отработавших газов использовался газоанализатор МЕТА «Автотест СО-СН-С02-Ог-^-NOx», для замера дымности ОГ дизеля использовался измеритель дымности
МЕТА-01МП, скорость газового потока замерялась термоанемометром АТТ-1004, уровень шума работы трактора фиксировался измерителем шума и вибрации ВШВ-003-М2, расход топлива расходомером СИРТ - 1.
Теоретические исследования выполнялись на основе законов газовой динамики, современной теории статистического анализа и методики планирования эксперимента. При разработке опытной модели ЖН были получены зависимости, позволяющие достичь оптимальных конструктивных и технологических параметров работы системы влажной очистки ОГ дизельного двигателя.
Оптимизация конструктивных параметров и обработка экспериментальных данных производились с помощью современного программного обеспечения методами математической статистики с применением ЭВМ.
Научная новизна заключается в разработке системы влажной очистки ОГ и снижении уровня шума работы дизельного двигателя МЭС, за счет установки вместо штатной системы выпуска ЖН. Новизна предложенных технологических и технических решений подтверждена патентами РФ на полезные модели № 77353, № 83292, № 86665.
Практическая ценность и реализация работы. Разработанная и испытанная конструкция устройства для очистки ОГ, устанавливаемого вместо штатной системы выпуска дизеля Д-120, позволяет снизить токсичность ОГ МЭС по окислам азота на 40%, по углеводородам 43%, по саже на 70%, уровень шума его работы в закрытых помещениях на 16-20%, и обладает при этом малым газодинамическим сопротивлением. Применение данной системы очистки ОГ на МЭС, работающих в закрытых помещениях, позволяет значительно улучшить условия труда рабочего персонала и незначительно отражается на мощностных и топливно-экономических показателях силового агрегата, снижение мощности двигателя Д-120 трактора Т-30, оснащенного модернизированной системой выпуска при снятии внешней скоростной характеристики в среднем составило 1,6%, крутящего момента -1,5%, увеличение удельного расхода топлива -1,8%.
Производственная проверка работы системы очистки ОГ производилась в одном из тепличных блоков ОАО Рязанский Тепличный комбинат «Солнечный», в складских помещениях ОАО «Рыбновская сельхозтехника» Рязанского района Рязанской области, ООО «Золотой колос» Рязанского района Рязанской области, ООО «Агроводдорстрой».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Инновации молодых ученых и специалистов - национальному проекту «Развитие АПК», Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Костычева г. Рязань 2006., III Международной научно-практической конференции «Научное пространство Европы 2007» 2007., «Инновации в области земледельческой механики». Международной научно-практической конференции, посвященной 140 - летаю со дня рождения В.П. Горячкина
2008., 59-й научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов. Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева г. Рязань 2008., Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса» 20-21 октября 2009 г., ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2009., «Всероссийский конкурс на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации» 2009 г., номинация «Технические науки»., «Зворыкинский проект» программа Федерального агентства по делам молодежи, 2009 г. Защищаемые положения:
способ снижения токсичности и дымности ОГ дизельных ДВС путем установки в систему выпуска дизельного двигателя трактора ЖН;
конструктивно - технологическая схема устройства для очистки ОГ дизельных ДВС от токсичных компонентов и сажи и снижения уровня шума от работы двигателя трактора;
- теоретические зависимости, обосновывающие оптимальные
конструктивные и технологические параметры работы ЖН;
- экспериментальные зависимости, определяющие степень очистки ОГ,
от расхода нейтрализующего раствора подаваемого в ЖН при различных
режимах работы двигателя;
- результаты производственных испытаний и внедрение способа и
устройства для снижения токсичности, дымности ОГ и уровня шума работы
дизельного двигателя трактора при выполнении механизированных работ в
закрытом помещении.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, в том числе получено 3 патента РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из реферата, введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающего 102 источника, в том числе 12 на иностранных языках, приложений. Работа изложена на 220 страницах машинописного текста, из которых основной текст содержит 184 страницы, включающий 53 рисунка и 17 таблиц.
Современные способы и средства снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания
Обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне является одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда. К основным видам негативного воздействия мобильных энергетических средств на условия труда персонала и качество производимых продукции и услуг можно отнести: механические, химические, акустические и электромагнитные. Главным среди них, по степени вредного воздействия, является химическое загрязнение воздушной среды токсичными компонентами ОГ ДВС [10, 23, 36].
Группу химических факторов подразделяют: по характеру воздействия на организм человека — токсичные, раздражающие, сенсибилизирующие и другие опасные и вредные факторы; по пути проникания в организм человека — через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки (кислоты, щелочи, окись углерода, бензол, толуол, сернистый ангидрид, окислы азота, цианистые никель и медь, растворители, нефтепродукты и пр.; аэрозоли свинца, хромового ангидрида и т. п.). Чистый атмосферный воздух в своем составе содержит (% по объему): азота - 78,08%; кислорода - 20,95%; аргона, неона и других инертных газов - 0,93%; углекислого газа - 0,03%; прочих газов - 0,01% [7].
Вопросы борьбы с шумом, в настоящее время, так же приобретают все большее значение, так как человек практически постоянно находится в условиях шумового дискомфорта на транспорте, на производстве и в быту. Предельно допустимый уровень шума составляет 75...85 дБ. Его превышение на 1...3 дБ снижает производительность труда на 1%. На производстве в условиях систематического шума теряется до 40% продукции и делается в 2 раза больше ошибок при расчетных работах. Шум является причиной быстрого утомления работающих, что приводит к снижению концентрации внимания и увеличению брака. Интенсивный шум вызывает изменения сердечно — сосудистой системы, сопровождаемые нарушением тонуса и ритма сердечных сокращений. В большинстве случаев изменяется артериальное кровяное давление, что способствует общей слабости организма. Нарушается нормальная функция желудочно-кишечного тракта - сокращается выделение желудочного сока, уменьшается кислотность, что может вызвать гастрит. Наблюдаются также нарушения изменение функционального состояния центральной нервной системы [69].
Выбросы вредных веществ, находящихся в составе ОГ, в атмосферу оказывают значительное влияние на сельскохозяйственные культуры. Наиболее чувствительны к загрязнению атмосферы свекла, злаки, бобовые, салатные культуры, виноград и др. В частности, допустимая средняя концентрация оксидов азота, не приводящая к поражению листьев этих растений в, течение 0,5 ч, равна 0,8 мг/м . Наличие NO2 в атмосфере приводит к протеканию фотохимических реакций и образованию в качестве вторичных продуктов озона Оз и перокси-ацетилнитрата, вредное действие которых на листья растений проявляется при довольно низких концентрациях NO2. Концентрация его в воздухе свыше 4 мкг/м приводит к серьезному повреждению растений, которые также весьма чувствительны к загрязнению воздуха диоксидом серы, разрушающим хлорофилл. Растения, ежегодно сбрасывающие листву, легче переносят такое загрязнение атмосферы, чем хвойные. При концентрации SO2 в воздухе, равной- 0,015...0;035 мг/м3 уменьшение прироста древесной массы хвойных деревьев составляет примерно 20% из-за снижения интенсивности фотосинтеза без изменения интенсивности дыхания хвои. При концентрации SO2 от 0,23 до 0,32 мг/м3 нарушение фотосинтеза и дыхания хвои вызывает усыхание, например, сосны за 2...3 года. Концентрации же 0,08...0,1 мг/м в летнее время, и 0,2 мг/м3 в зимнее время приводят к постепенной, но неизбежной гибели большинства растений [47].
Загрязнение атмосферы отработавшими газами приводит к накоплению в сельскохозяйственных культурах канцерогенного бенз-а-пирена. Наибольшее его количество найдено в пробах кочанной капусты, наименьшее - в пробах томатов. В пшеничном зерне бенз-а-пирен содержится в количестве от 0,68 до 1,44 мкг/кг [47].
В животноводческих комплексах нарушение параметров микроклимата помещений приводит к снижению продуктивности животных, заболеваниям, увеличению потерь молодняка. Воздействие различных факторов микроклимата на организм животного проявляется в глубоких и серьезных изменениях физиологических процессов: кровообращения, дыхания, терморегуляции, газообмена и обмена веществ, что, в свою очередь, оказывает влияние на резистентность организма. Исследованиями установлено, что продуктивность животных на 50-60% определяется кормами, на 20% - качеством ухода и на 20...30% -параметрами воздушной среды [24].
Микроклимат животноводческих помещений представляет собой сочетание физического, химического и биологического состояния окружающей среды, в результате нахождения в них животных и технологии производства.
Основными факторами, определяющими микроклимат, являются: температура и влажность воздуха, внутренних поверхностей стен, потолков, дверей, поверхности пола подстилки, направление и скорость воздушных потоков в помещении в зоне расположения животных, концентрации вредных газов, электрозарядность газовых частиц воздуха, количество пыли и микроорганизмов в воздухе, интенсивность естественного освещения [30].
Воздушная среда оказывает действие на организм животного физическими, химическими, электрозарядными, пылевыми и микробными свойствами. Эти свойства в отдельности и в комплексе могут в зависимости от количественных изменений оказывать благоприятное или вредное действие на животных [30, 47].
Кроме того, применение двигателей внутреннего сгорания в помещениях ограниченного объема и воздухообмена сопряжено с опасностью возникновения пожаров, в связи со значительной температурой отработавших газов и наличием горючих веществ в виде топлива, масла и дерева. [8]
Конструктивно-технологическая схема устройства для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания
Устройство работает следующим образом: ОГ от дизельного двигателя поступают из выхлопного коллектора 4 во впускной патрубок аэрозольной камеры 20. Проходя через конический завихритель 21 поток газа приобретает направленное вращательное движение. Использование завихрителя 21 в нейтрализаторе приводит к выравниванию значений локальных скоростей потока ОГ и снижению показателей неравномерности распределения скоростей потока, что очень важно для осуществления процесса очистки ОГ. Затем вихревой поток проходит обработку водяной аэрозолью форсунками 7, установленными радиально в корпусе аэрозольной камеры 5. Форсунка 7 представляет собой электромагнитный клапан, пропускающий нейтрализующий раствор при подаче на него напряжения и запирающийся под действием возвратной пружины при снятии напряжения. Впрыск аэрозоли осуществляется с частотой работы двигателя и регулируется электронным блоком управления 19. Одновременный впрыск эмульсии по меньшей мере тремя форсунками 7 придает дополнительный вращательный импульс движущемуся, потоку. Процессы улавливания, химического связывания и нейтрализации токсичных компонентов и сажевых частиц, содержащихся в ОГ, совершаются при непосредственном контакте между обрабатываемыми отработавшими газами и мельчайшими каплями нейтрализующего раствора, разбрызгиваемого форсунками 7 аэрозольной камеры 5, посредством чего достигается развитая поверхность их контакта, что позволяет осуществить заданное изменение состояния ОГ в объеме ограниченном аэрозольной камерой 5, в течении малого промежутка времени. Процесс осаждения сажевых частиц и вредных веществ на каплях жидкости обусловлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой скоростью движения частиц жидкости и сажи в корпусе и выпускном патрубке аэрозольной камеры, имеющего форму конфузора. Эффективность осаждения в значительной степени зависит от равномерности распределения жидкости, подаваемой форсунками 7, по сечению аэрозольной камеры 5.
Пройдя аэрозольную обработку, ОГ выводятся из корпуса 5 аэрозольной камеры через выпускной патрубок 22 и, пройдя через эжектор смешиваясь с атмосферным воздухом, поступают во впускной патрубок 23 центробежного каплеуловителя 1 Г, где, проходя через конический завихритель 24 двухфазный газожидкостный поток приобретает направленное вращательное движение, при этом жидкая фаза и уловленные ею посторонние не газообразные примеси под действием центробежных сил сепарируются на внутренней стенке корпуса центробежного каплеуловителя а пар и очищенный газ поступают в выпускной патрубок 25. Жидкая фаза, в виде тонкой пристеночной пленки, продвигается по корпусу центробежного каплеуловителя 11 и попадает в полость между выпускным патрубком 25 и корпусом 11 и удаляется-через трубу для отвода жидкости 26. Очищенная газовая фаза выводится через выпускной патрубок 25 в атмосферу. Таким образом, центробежный каплеуловитель 11 способствует не только удалению из потока задержанных раствором вредных веществ, но и уменьшению количества уносимой в атмосферу влаги в целом.
ЭБУ 19 функционирует следующим образом. При подаче питающего напряжения на вход электронного блока управления 19, блок таймер 18 начинает генерировать электрический сигнал заданной длительности, зависящей от номинала элементов времязадающих цепей 2, 17 внешних резисторов и конденсаторов. Одна из времязадающих цепей - 2 задает длительность импульса, определяющего время нахождения форсунок 7 в открытом состоянии. Вторая времязадающая цепь 17 задает длительность импульса, определяющего время нахождения форсунок 7 в закрытом состоянии. Цепь 17 включается в работу только в случае отсутствия или неисправности электромагнитного датчика положения коленчатого вала 1 двигателя, подключаемого к электронному блоку управления 19 и установленному на корпусе двигателя. Блок таймер 18 ЭБУ 19 вырабатывает сигналы на основании опорных импульсов, получаемых от датчика положения коленчатого вала 1, которые образуются при прохождении метки, закрепленной на венце маховика коленчатого вала, на некотором расстоянии от датчика 1. Опорный импульс поступает на входной компаратор блока таймера 18,. после чего, интегральная, микросхема-таймер, являющаяся основным его элементом, генерирует периодический, импульс, который, пройдя через резисторную сборку 14, поступает на вход микросхемы, блока ключей 13. Блок ключей 13, при поступлении сигнала, замыкает свои выходы на корпус, открывая тем самым транзит току, от источника питания 16, питающему обмотки электромагнитов форсунок 7. После завершения прохождения сигнала, блок ключей 13 размыкает свой выход с корпусом и прекращает питание обмоток, форсунок 7, до поступления следующего импульса. Одновременно, с подачей питающего напряжения на электронный блок управления- 19, осуществляется подача питающего напряжения на электрический погрузной роторный жидкостной насос 9, установленный в бачке с нейтрализующим раствором 8, развивающий давление не менее 300 кПа. Жидкостной насос 9 соединен с форсунками 7 маслобензостойкими шлангами 3, посредством которых непрерывно осуществляется подача нейтрализующего раствора к форсункам 7 и затем во внутреннюю полость аэрозольной камеры 5, где происходит его взаимодействие с ОГ. Нейтрализующий раствор должен подаваться в аэрозольную камеру в мелкораспыленном виде, с далеко проникающей способностью полета мельчайших капель в потоке отработавших газов, для этого его необходимо подавать под большим давлением.
Для компенсации недостаточной степени очистки ОГ, при работе двигателя в режиме повышенной нагрузки, времязадающая цепь 2, определяющая время нахождения форсунки в открытом состоянии, содержит потенциометрический датчик положения регулятора 6 топливного насоса. Ползунок датчика 6, жестко связанный с основным рычагом регулятора (на схеме не показан), при его перемещении, в случае возникновения перегрузки, изменяет сопротивление датчика 6 и всей времязадающей цепи 2, за счет чего блок таймер 18 увеличивает время нахождения форсунки 7 в открытом состоянии и как следствие увеличивает количество поступающего в»единицу времени нейтрализующего раствора [56].
Результаты исследований влияния установки в системе выпуска трактора Т-30 жидкостного нейтрализатора на эффективные показатели работы двигателя
Электронный блок управления (ЭБУ) представляет собой устройство, воздействующее на рабочий процесс ЖН и управляющее им в зависимости от режима работы двигателя трактора. Устройство генерирует электрические импульсы, посылаемые на форсунки, установленные в аэрозольной камере. Питание осуществляется от штатной бортовой сети трактора. Блок размерами устанавливается в кабине, имеет светодиодный индикатор режима работы, ручку точной настройки, клеммные колодки для подключения форсунок, питания и датчика положения коленчатого вала двигателя. Работа может осуществляться в одном из трех заранее заданных режимов. В первом режиме время нахождения форсунки в закрытом состоянии задано жестко, т.е. впрыск аэрозоля осуществляется с постоянной частотой, вне зависимости от режимов работы двигателя. Второй режим работы позволяет осуществлять ручную регулировку времени нахождения форсунки в открытом состоянии, что позволяет подстраивать работу фильтра под режим работы двигателя, для достижения оптимальных характеристик очистки. В третьем режиме параметры впрыска регулируются автоматически, в зависимости от режима работы двигателя.
Основным элементом электронного блока управления является интегральная микросхема-таймер типа «555», которая генерирует электрический сигнал заданной длительности. Для этого к микросхеме подключены три времязадающие цепи. Первая времязадающая цепь, содержащая конденсаторы К73-9 и резистор, жестко задает время нахождения форсунки в открытом состоянии, т.е. время непосредственно впрыска аэрозоля. Номиналы элементов подобраны таким образом, что это время равняется 5 мс. Вторая времязадающая цепь, задает время нахождения форсунки в закрытом состоянии, т.е. определяет частоту впрыска аэрозоли. Эта характеристика может быть задана жестко с использованием постоянных сопротивлений, в этом случае время простоя будет равно 40 мс. Данный режим- является тестовым. Если вместо постоянных сопротивлений установить в схему переменное сопротивление, появляется возможность плавно регулировать частоту впрыска аэрозоли, подстраивая её под режимы работы, двигателя. Третья времязадающая цепь представляет собой датчик положения коленчатого вала двигателя, подключенный к. схеме через перемычку. В данном случае частота впрыска аэрозоли будет находится в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя трактора. Для этого на маховике коленчатого вала устанавливается металлическая пластинка — метка, а на приливе корпуса двигателя датчик положения коленчатого вала двигателя (электромагнитного типа). Датчик устанавливается на расстоянии приблизительно 1 мм от вершины зубцов шкива коленчатого вала. При вращении коленчатого вала зубцы диска изменяют магнитное поле датчика, создавая наведенные импульсы напряжения. По импульсу синхронизации от датчика положения коленчатого вала, ЭБУ определяет частоту вращения коленчатого вала и рассчитывает момент срабатывания форсунок.
В ходе проведения лабораторных испытаний для оценки эффективности модернизированной системы выпуска дизельного двигателя фиксировались так же значения уровня шума работы трактора. Для измерения уровня шума работы трактора применялся измеритель уровня шума и вибрации ВШВ-003-М2. Прибор ВШВ-003-М2 является малогабаритным, портативным измерительным прибором и предназначен для измерения и анализа шума и вибрации в жилых помещениях, производственных и полевых условиях и используется для определения источников и характеристик шума и вибрации в местах нахождения людей, при исследованиях и испытаниях машин и механизмов, при разработке и контроле качества изделий. На рисунке показан общий вид прибора. [Н Щш Ш » о Рисунок 3.9 - Общий вид прибора ВШВ-003-М2
В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.050-86 [18] измерение уровня звукового давления производилось в закрытом помещении лаборатории. Для снятия более достоверных показателей на дизеле трактора использовался штатный глушитель, на котором была установлена экспериментальная модель ЖН. При проведении замеров микрофон прибора устанавливался на высоте 1.5 м от уровня пола при расстоянии 5 м от места расположения трактора. Замер уровня шума производился также в кабине трактора на уровне головы оператора.
Микрофон шумомера, воспринимает и преобразует колебания звука в электрическое напряжение, которое после прохождения лампового усилителя выпрямляется диодом и в виде результирующего сигнала поступает к миллиамперметру. По установленным зависимостям между величиной электрического тока и колебаниями звука прибор отображает величину звукового давления, выраженную в децибелах. - микрофон шумомера; 2 - преобразователь; 3 - ламповый усилитель; 4 выпрямительный диод; 5 - миллиамперметр.
Содержание в ОГ дизельного двигателя частиц сажи определяет дымность его выхлопа. Проведение лабораторных испытаний двигателя трактора на диагностическом стенде их порядок и условия соответствовали требованиям ГОСТ 17.2.2.02 «Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин» [18]. Для замера дымности ОГ дизельного двигателя трактора использовался измеритель дымности МЕТА-01МП [26].
Результаты производственной проверки эффективности работы системы очистки отработавших газов
По результатам производственной проверки разработанной системы очистки ОГ дизельного двигателя можно судить о значительном снижении содержания ТВ в атмосфере теплицы после выполнения машинно — тракторным агрегатом механизированных работ. При этом концентрация токсичных веществ в атмосфере теплицы снизилась по саже на 22,4% бенз(а) пирену на 18%, а сумме углеводородов на 14 %.
Таким образом, можно сделать вывод, что предложенный и реализованный способ снижения токсичности и дымности ОГ путем установки в систему выпуска дизельного двигателя ЖН позволяет значительно снизить содержание основных ТВ в отработавших газах дизеля трактора Т-30-69.
Определение параметров - воздушной среды в рабочей зоне теплицы проводились согласно ГОСТ 12.1.005 - 88 «ССБТ. Общие санитарные гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» [16] на расстоянии одного метра от уровня грунта. Отбор проб воздуха осуществляется в пяти точках по длине теплицы на одинаковом расстоянии друг от друга [16].
Метод определения сажи основан на её улавливании из воздуха мембранными фильтрами и определениями ее массовой концентрации путем сопоставления степени почернения фильтра со шкалой, приготовленной из суспензии чистой сажи. Фильтры разрезают на восемь частей, после чего подготовленные фильтры зажимают в патроне для отбора проб на сажу, который присоединен к водоструйному насосу. Заливают в патрон 0,2—0,3 см раствора для смачивания и промывают 3—5 см воды. Затем взбалтывают суспензию сажи, наливают в патрон 1 см3 воды и сразу же добавляют определенное количество суспензии. После прохождения всей жидкости через фильтр стенки патрона обмывают 1-2 см дистиллированной воды и отсасывают досуха. Скорость прохождения жидкости через фильтр должна составлять 0,2—0,3 см3/мин. Образующиеся на фильтрах пятна должны иметь четкую границу и равномерную окраску.
Полученную серию пятен различной интенсивности окраски наклеивают клейстером из рисового крахмала или пшеничной муки на ленту из белой чертежной бумаги, под каждым пятном указывают массу сажи и помещают между двумя полосками из тонкого бесцветного стекла. Полоски по краям оклеивают клеем БФ-2 и окантовывают липкой лентой.
В лаборатории фильтры извлекают пинцетом из пакета, на котором указан номер пробы. Массу сажи на фильтре определяют, сопоставляя интенсивность окраски пятна фильтре со шкалой.
При выполнении измерений использовались следующие средства измерений: весы аналитические ВЛР-200 по ГОСТ 2404-80Е, электроаспиратор ЭА-1, колбы мерные, пипетки, воронка B-25-38XG по ГОСТ 25336-82, чашка кварцевая,4 ВП-2-250 по ГОСТ 25336-82.
Анализ атмосферы теплицы на содержание С20Н12 проводился согласно методическим указаниям №5879-91 [15].
Метод основан на улавливании ПАУ из воздуха на аэрозольный фильтр, отделении при помощи препаративной тонкослойной хроматографии от мешающих примесей и разделении с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Отбор проб воздуха производят на аэрозольные фильтры ФПП-15. Размеры используемого фильтра определяется- типом аспиратора. Объемы проб составляют 10-15 дм3 при использовании флуоресцентного детектора, при удельном расходе воздуха не более 5 дм7см .мин. Фильтр с пробой воздуха предварительно замачивают в 25-50 см3 гексана в течение 12 ч, после чего колбу с фильтром помещают в генератор ультразвуковых колебаний, заполненный водой и проводят экстракцию 3-мя порциями Н-гексан по 162 мин. Экстракторы объединяют и упаривают естественным путем или на ротационном испарителе до объема 1 -2 см".
Часть анализируемой фракции отбирают при помощи микрошприца, вводят в инжектор с дозатором (петлей на 100 мм) и записывают хромотограмму с использованием ультразвукового детектора при расходе элюента 1 см /мин и значении оптической плотности 0,02 на всю шкалу. В качестве подвижной фазы используют осушенный гексан СбН]4. Идентификацию хромотографических пиков проводят методом добавок. Для этого в микрошприце смешивают исследуемую пробу и раствор идентифицируемого ПАУ, применяемый для градуировки и повторно записывают хроматограмму. Сопоставляя полученные хроматограммы находят пик, относящийся к определенному ПАУ. Объем и концентрацию раствора индивидуального ПАУ выбирают таким образом, чтобы было заметно увеличение пика на повторной хромотограмме, но при этом не маскировались близлежащие пики.
Определение суммы, углеводородов проводились по ПНД Ф-13.1:2:3.11-97 «Методика выполнения измерений массовой концентрации углеводородов в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны и промышленных выбросов методом хроматографии», методика допущена для целей государственного экологического контроля.
Определение концентрации углеводородов в воздушной среде основано на применении насадочной колонки без сорбента с последующим детектированием компонентов в виде суммарного неразделенного пика пламенно-ионизационным детектором. При производстве анализов использовались, следующие приборы: газовый хроматограф с пламенно-ионизационным детектором и интегратором, мембранный барометр, реактор из нержавеющей стали для каталитической очистки воздуха, применяемого в качестве газоносителя для полного разрушения углеводородов до С02 и Н20.
Отбор проб производился в газовые пипетки, которые перед вводом пробы в хроматограф прогревались до 200С до полной десорбции тяжелых углеводородов (Ci2-Ci9)- Затем содержимое пипетки вводилось в хроматограф с пламенно-ионизационным детектором. Полученную хромотограмму пробы анализируют и при помощи градуированного коэффициента определяют концентрацию искомого вещества в пробе.
