Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор мероприятий снижения вредного воздействия судовых дизелей на окружающую среду при их эксплуатации 12
1.1. Состав вредных выбросов отработавших газов судовых дизелей 12
1.2. Процесс образования вредных выбросов с отработавшими газами и их воздействие 18
1.3. Тепловые сбросы судовыми энергетическими установками в окружающую среду 32
Глава 2. Теоретические предпосылки создания методики снижения вредного воздействия работы судовых дизелей на окружающую среду 36
2.1. Методы снижения вредных выбросов с отработавшими газами судовых дизелей 37
2.2. Методика применения двухстадийного смесеобразования, подача воды в цилиндр 45
2.3. Применение водотопливной эмульсии в судовых энергетических установках 50
2.4. Определение оптимального содержания воды и угла опережения подачи топлива при работе на водотопливной эмульсии двигателя 6ЧРН 32/48 57
2.5. Применение присадок к топливу и водотопливной эмульсии 63
2.6. Влияние подогрева топлива в судовых дизелях 69
Глава 3. Исследование параметров работы дизеля 6ЧРН 32/48 приработе на водотопливной эмульсии и с применением антидымных присадок 75
3.1. Разработка экспериментальной схемы системы 76
3.2. Испытательный стенд с дизелем 6ЧРН 32/48 78
3.3. Разработка измерительного комплекса для проведения испытаний .79
3.4. Исследование влияния водотопливных эмульсий на основе католита на основные характеристики рабочего процесса и экономичность работы судовых двигателей внутреннего сгорания... 84
3.5. Исследование параметров работы дизеля 6ЧРН 32/48 с применением антидымных присадок 92
3.6. Исследование эффективности применения установки подогрева топлива в судовых ДВС 115
Глава 4. Экономическая оценка эффективности новых технических предложений 123
4.1. Экономическая модель 127
Заключение 139
Библиографический список используемой литературы 141
Приложения 149
- Процесс образования вредных выбросов с отработавшими газами и их воздействие
- Методика применения двухстадийного смесеобразования, подача воды в цилиндр
- Испытательный стенд с дизелем 6ЧРН 32/48
- Экономическая модель
Введение к работе
Одной из главных задач, сформулированных в концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, является коренное улучшение состояния окружающей среды (ОС) за счет экологизации производственной деятельности в рамках преобразований, позволяющих обеспечить становление новой модели хозяйствования [85]. В данном случае под новой моделью хозяйствования понимается экологически идеальная структура техносферы, базирующаяся на многоразовом потреблении и изначальном предотвращении процесса загрязнения ОС [59].
По имеющимся данным эксплуатируемый на территории России транспорт сжигает примерно ПО... 115 млн т топлива и 12... 15 млн т смазочного масла. При этом в атмосферу выбрасывается около 30 млн т вредных веществ, в том числе: - 15 млн т окиси углерода, - 12 млн т окислов азота, - 2 млн т углеводородов, - 1 млн т сажи.
На долю судов речного флота приходится 0,8 млн т выбросов в атмосферу при потреблении 6,9 млн т топлива.
В последнее время все большее внимание защите окружающей среды уделяют в судоходстве и в других областях. Международная морская организация (IMO) определила свод правил, которые, предположительно, с 1998 года начинают действовать во всем мире. Их контроль будет распространен на все морские суда (за исключением некоторых групп, специально оговоренных). Несмотря на то, что доля речных судов в выбросах всего транспортного комплекса составляет 2,7 %, решением проблемы предотвращения загрязнения атмосферного воздуха от судовых двигателей внутреннего сгорания на речном транспорте занимаются уже давно.
Известно, что к основным компонентам вредных выбросов отработавших газов (ОГ) судовых двигателей внутреннего сгорания (СДВС) относятся оксиды азота (NOx), диоксид углерода (СОг), угарный газ (СО), диоксид серы (SO2), углеводороды (НС) и твердые сажистые частицы (S).
Анализ состава отработанных газов показал, что их концентрация в ОГ дизеля зависит от многих причин, в том числе от конструкции камеры сгорания, частоты вращения коленчатого вала и от температуры горения. Так малооборотные дизели вырабатывают больше NOx, чем среднеоборотные или высокооборотные дизели.
В целом комплексе мероприятий по охране атмосферного воздуха важное место занимают вопросы загрязнения атмосферы вредными выбросами с ОГ судовых дизелей. Условия обеспечения Международного кодекса по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращению загрязнения (МКУБ), Парижского и Токийского меморандумов усугубились дополнительными требованиями, с которыми российские судовладельцы столкнулись с 1 января 2000 года. С этой даты вступил в силу Протокол Международной конвенции МАРПОЛ- 73/78 по ограничению содержания вредных веществ в выбросах с отработавшими газами судовых дизелей. В поправках конвенции МАРПОЛ определены, в частности, предельные значения эмиссии для оксидов азота NOx и серы SO2.
До 2000 г. вредные выбросы оксидов углерода и окислов азота дизелей нормировались в соответствии с ГОСТ 24585-81 «Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения». Дымность ОГ определялась и нормировалась в соответствии с ГОСТ 24028-80 «Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерения». Однако требования этих государственных стандартов распространялись только на заводские стендовые испытания дизелей и не применялись для дизелей в эксплуатации.
С 1 января 2000 г. введен в действие новый государственный стандарт ГОСТ Р 51249-99 «Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения», требования которого допускается распространять на дизели в период эксплуатации, в том числе и после капитального ремонта.
В утверждения находится ГОСТ Р ИСО 8178-2 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Измерение выбросов вредных веществ в эксплуатации».
В 2002 году вышло Постановление Правительства РФ №83 «О проведении регулярных проверок транспортных и иных передвижных средств на соответствие техническим нормативам выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух». Согласно этому Постановлению, начиная с 2004 года, проверка судов в части, касающейся предотвращения загрязнения атмосферы, возлагается на Российские органы технического надзора и классификации судов при осуществления технического надзора над ними. Проверке подлежат морские суда, суда смешанного плавания (река-море) и суда внутреннего плавания с пассажировместимостью более 12 человек, а также суда внутреннего плавания с мощностью главных двигателей не менее 55 кВт независимо от пассажировместимости.
Исходя из этого, а также с учетом положений нового Закона «Об охране атмосферного воздуха» № 96-ФЗ от 04.05.99 г. и принятого в сентябре 1997 г. Приложения VI «Правила предотвращения загрязнения воздушной среды с судов» к Международной Конвенции МАРПОЛ 73/78 на речном транспорте продолжены и расширены поисковые работы по созданию эффективных средств для снижения загрязнения атмосферного воздуха. Кроме того, Комитет по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН, в работе которого принимают участие представители Минтранса РФ и Российского Речного Регистра, также рассматривает на своих сессиях проблему предотвращения загрязнения атмосферного воздуха.
При этом отмечается экологическое преимущество судовых дизелей по выбросам углеводородной группы по сравнению с тепловозными и транспортными. Одновременно отмечено, что количество выбросов оксидов азота и несгоревших углеводородов напрямую зависит от конструкции двигателя, поэтому судовладельцы не могут оказать существенного воздействия на уровни этих выбросов.
Учитывая тот фактор, что внедрение дизелей более совершенной конструкции потребует определенного времени, предлагается предусмотреть поэтапное принятие новых предписаний, касающихся адаптации ранее построенных судовых дизелей применительно к новым требованиям.
Известно, что все технологии уменьшения NOx связаны со стоимостью дизелей в изготовлении и некоторым ростом расходов на обслуживание при эксплуатации. По данным научных исследований увеличение стоимости малотоксичной модификации дизеля по сравнению со стоимостью базового дизеля может достигать $100 тыс.
Учитывая, что по медицинским нормам наибольшими показателями относительной опасности обладают оксиды азота (41,1 усл.т/т), сернистый газ (16 усл.т/т) и сажа (41,5 усл.т/т), основные научно-исследовательские работы на речном флоте направлены на снижение выбросов указанных веществ. В частности, для снижения NOx предлагается применение системы частичной рециркуляции ОГ, а для снижения продуктов неполного сгорания топлива - метод каталитической нейтрализации ОГ (фильтр-нейтрализатор). Дооборудование судового дизеля внутреннего сгорания мощностью 100 кВт приводит к его удорожанию на десятки тысяч рублей.
Следует отметить, что в настоящее время не существует комплексной оценки (или критерия) эффективности методов (средств) улучшения экологических показателей судовых дизелей. Представляется целесообразным в комплексной оценке учитывать стоимость самих устройств и величину пре- дотвращенного ущерба, хотя методы оценки последнего недостаточно отработаны.
Имеющиеся методики позволяют сделать только относительные оценки эффективности средств снижения выбросов, поэтому дальнейшей задачей научно-исследовательских организаций и надзорных органов является создание системы комплексной оценки предлагаемых методов и средств улучшения экологических показателей судовых дизелей при их эксплуатации.
Тема диссертации непосредственно связана с программами научных исследований ВГАВТа и договорами с различными предприятиями.
Целью является оценка эффективности существующих мероприятий снижения вредных выбросов судовыми дизелями и разработка нового метода для улучшения параметров среднеоборотных дизелей за счет снижения выбросов вредных продуктов сгорания топлива при одновременном улучшении топливной экономичности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. провести анализ факторов, влияющих на образование вредных ве ществ находящихся в ОГ судовых дизелей; оценить влияния водотопливной эмульсии (ВТЭ) на экологические показатели судовых дизелей; разработать современную схему системы, обеспечивающую возможность повышения экологических показателей судовых среднеоборотных дизелей; провести экспериментальные исследования по оценке влияния присадок к топливу на экономичность и состав отработавших газов судового дизеля; определить влияние подогрева топлива на работу судового среднеоборотного дизеля.
Научная новизна работы заключается в следующем: разработана методика получения ВТЭ на основе электроактивированной воды для судовых дизелей; определены оптимальные углы опережения подачи топлива в зависимости от концентрации воды в ВТЭ; выявлены возможности снижения выбросов в ОС, не требующих существенных конструктивных изменений судовых среднеоборотных дизелей; доказана эффективность подогрева топлива и ВТЭ в целях улучшения характеристик среднеоборотных дизелей; установлена эффективность использования присадок противодымно-го промотора воспламенения (ППВ) к топливу и ВТЭ.
Практическая ценность работы заключается в создании научных основ для разработки ресурсосберегающих мероприятий при доработки уже существующих судовых среднеоборотных дизелей до новых экологических требований предъявляемые к ним. разработана схема установки для получения ВТЭ в качестве топлива для судовых среднеоборотных дизелей на основе электроактивированной воды; определены ряд мероприятий позволяющих довести значения показателей ОГ до требований, предъявляемых ГОСТами (Р 51249-99 и Р ИСО 8178-2) к судовым дизелям; '' ' получены экспериментальные результаты, доказывающие положительное влияния воздействия присадки ППВ на процессы горения топлива и состав ОГ в дизелях; разработана принципиально-новая схема системы подогрева топлива перед подачей его в форсунку; показана эффективность применения присадок к топливу и ВТЭ в целях улучшения характеристик судовых среднеоборотных дизелей;- предложены новые мероприятия по повышению экономического эффекта от внедрения на судах предлагаемой системы подготовки топлива; разработаны ресурсосберегающие мероприятия при доработке существующих судовых среднеоборотных дизелей до предъявляемых к ним экологических требований.
Реализация результатов работы
Результаты приняты к внедрению на судах ОАО СК «Волжское пароходство» в процессе проведения ремонта двигателей на базе технического обслуживания флота.
Достоверность основных положений и выводов подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, которые проводились с использованием известных (стандартных) методик и приборов для определения контролируемых показателей и характеристик.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Девятой, Десятой и Одиннадцатой Нижегородских сессиях молодых ученых (г. Н. Новгород, 2004, 2005, 2006 г.г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАВТ в 2006 г.г, Всероссийском форуме Великие Реки в 2006 г.г..
В диссертации изложены результаты исследований, полученные автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками ВГАВТ.
Публикации. Список публикаций по материалам диссертации состоит из 8 работ, в том числе 1 опубликована в рекомендованном ВАК изданиях.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 155 стр. машинописного текста и включает 15 рисунков и 23 таблицы. Список литературы состоит из 107 наименований.
Процесс образования вредных выбросов с отработавшими газами и их воздействие
В соответствии с Международным стандартом ИСО 2710 используются следующие характеристики для измерения эмиссии вредных выбросов [55]: состав газообразных выбросов Сі, %; скорость выделения выбросов Еі, кг/ч; удельный выброс еі, кг/кВт-ч; выброс на 1 кг топлива єі кг/кгтоплива Характеристики вредных выбросов, связанные между собой следующими соотношениями: где GT - расход топлива на двигатель, кг/ч; где Ne — эффективная мощность двигателя, кВт; ge— удельный эффективный расход топлива, кг/кВт-ч. где Gr - массовый расход газов, кг/ч; к - коэффициент, равный отношению молекулярной массы газов к молекулярной массе вредного компонента, т.е. к = \ij\x,. Расход газов через двигатель можно представить следующим образом: через расход топлива GT, кг/ч где а — коэффициент избытка воздуха при сгорании; Фл — коэффициент продувки; L 0 - теоретическая масса воздуха, необходимая для сгорания 1 кг топлива. После подстановки формулы (4) в уравнение (1), и несложных преобразований получим: Механизм образования вредных веществ в камере сгорания дизелей до конца не изучен, но установлено, что при плохой организации сгорания топлива образуются СО, СН и сажа; при высоких скоростях окисления углеводородов в большем количестве в составе ОГ появляются окислы азота. Продукты неполного сгорания топлива образуются при низкотемпературном процессе окисления и недостатке кислорода в отдельных микрообъемах. Такие зоны, чаще всего, возникают в пристенном слое камеры сгорания. Другая группа токсичных веществ образуется из азота и кислорода. Реакция образования окислов азота имеет термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива, поэтому рассмотрение механизма образования данных токсичных веществ целесообразно вести раздельно. Существует мнение, что ряд продуктов ( S02, СО, СН, особенно С) образуется в предпламенный период и во время сгорания. Летящая в среде горячего воздуха капля нагревается и монотонно (постепенно) испаряется. Капля окружена оболочкой из паров топлива. Предполагалось, что в предпламенный период при высокой температуре происходит деструкция большого количества молекул углеводородов с образованием частиц сажи и других продуктов распада. В отработавших газах содержится более двухсот различных углеводородов. В зависимости от строения они делятся на два основных класса: алифатические и ароматические. Алифатические углеводороды могут быть с открытой цепью и с замкнутой цепью (ациклические и циклические). Ароматические углеводороды содержат шестичленное бензольное или ароматическое ядро. Соединения, содержащие неуглеродные атомы, определяются производными углеводородов с замещенными атомами водорода. Неуглеродными атомами является кислород, азот, сера, и т.д. Механизм образования различных углеводородов сводится к нескольким стадиям. В первой стадии сложные углеводороды, из которых состоит топливо, под действием термических процессов разлагаются на ряд простых углеводородов и образуются свободные радикалы. Во второй стадии при недостатке кислорода от образовавшихся продуктов отделяются атомы водорода. Полученные соединения объединяются в более сложные циклические и полициклические структуры. На этом этапе возникает 3,4-бенз(а)пирен. Процесс образования 3,4 - бёнз(а)пирена начинается при температуре 400С, а максимальное выделение его наблюдается при температуре 850 - 900 С. В предпламенном периоде углеводороды топлива претерпевают многочисленные превращения. В этом периоде происходят реакции диссоциации углеводородов, отрыва атома водорода, присоединения, замещения, перегруппировки атомов в молекуле и т.д. Перечисленные превращения углеводородов, достаточно подробно изложенные в работе [48], также не оказы вают решающего влияния на сажеобразование в предпламенный период, так как эти превращения углеводородов не превышают 2. . .4 % [47]. Из проведенного анализа можно заключить, что все вредные вещества, входящие в состав ОГ, образуются только во время сгорания топлива в цилиндрах дизеля. Сажа - это твердый углерод выделяющийся в процессе сгорания, в основном, за счет полимеризации углеводородных радикалов [64,105]. В пламени крупные молекулы углеводородов дробятся на большое количество мелких осколков (радикалов). При снижении температуры и отсутствии окислителя эти радикалы будут полимеризоваться, в длинные цепочки, образуя крупные частицы твердого углерода. Необходимо отметить, что в таких соединениях может быть и водород, который не смог оторваться от молекулы углеводородов. Сажастые частицы ОГ, в основном, обуславливают их оптическую непрозрачность. Вследствие малой удельной массы сажа может сохраняться во взвешенном состоянии в воздухе до нескольких суток. Очевидно, что процесс образования сажи зависит непосредственно от температуры, давления, свойств топлива, типа камеры сгорания и технического состояния дизеля.
Методика применения двухстадийного смесеобразования, подача воды в цилиндр
Совершенствование рабочего процесса дизеля за счет двухстадийного смесеобразования (подача части топлива на такте всасывания или на такте сжатия, но перед основной порцией топлива) давно привлекает внимание исследователей. Первые отечественные работы в данном направлении были проведены еще в 30-е годы. Исследовалась возможность уменьшения коэффициента избытка воздуха при горении и улучшении протекания рабочего процесса при введении в цилиндр дизеля вместе с воздухом различных видов топлив.
В начале 50-х годов фирма "Даймлер - Бенц" изучила проблему смесеобразования для двух видов топлива (бензодизельный цикл) и ввела термин «фумигация», то есть двухстадийное смесеобразование, указанное направление было актуально в связи с имевшейся в то время диспропорцией в производстве бензиновых и дизельных топлив. В нашей стране также было выполнено большое количество работ по исследованию бензодизельного цикла. Однако необходимость иметь на борту судна два вида топлива или смесь топлив не позволила широко внедрить указанный способ организации рабочего процесса.
В 60-е годы был проведен большой комплекс работ по применению двухстадийного смесеобразования на быстроходном судовом дизеле 12 ЧСН 15/18. Эти работы явились основой для дальнейшего исследования различных видов двухстадийной подачи топлива. Аналогичные работы проводились и за рубежом (в Индии, Германии, Болгарии). Следует отметить, что большинство работ выполнялось на двигателях без наддува и полученные результаты имеют весьма противоречивый характер.
Проведенный комплекс экспериментальных работ по определению оптимального места расположения устройства для распыливания дополнительного топлива показал, что из трех возможных вариантов — во всасывающем коллекторе (за водо-воздушным радиатором) по потоку воздуха и против потока, а также на входе в колесо компрессора — наиболее предпочтителен последний вариант. При этом учитывалось, что дополнительная турбуленизация потока способствует равномерному распределению топлива в воздушном заряде.
Был также принят во внимание опыт эксплуатации судовых дизелей 12ЧСН 18/20, показывающий, что для нормальной работы дизелей большое значение имеет чистота проточной части колеса и лопаточного диффузора компрессора агрегата наддува. Подача дополнительного топлива осуществлялась через малогабаритные центробежные форсунки. Оптимальное количество дополнительного топлива составило 2,5-5% номинального расхода топлива (4-8 кг/ч).
Результаты экспериментов показывают, что путем совмещения оптимальных регулировок с двухстадийным смесеобразованием можно достигнуть снижения выхода NO на 10-30%. Однако при этом имеет место повышение выхода продуктов неполного сгорания.
Следует отметить, что применение двухстадийного смесеобразования более эффективно при форсировке дизеля до Реноме 1-s-l,1 МПа. На режимах ниже номинального экономичность дизеля ухудшается.
Лучшие результаты могут быть получены при добавлении к воздушному заряду воды. Вопросы подачи воды в цилиндр двигателя давно привлекают внимание исследователей. Первые разработки этого направления были предприняты Гюгоном еще в 1862 году. Основной целью подачи воды являлось снижение тепловой напряженности деталей цилиндро-поршневой группы, уменьшение средней температуры цикла и предотвращение преждевременных вспышек топлива в цилиндре.
В 30-е годы при разработке этой задачи, наряду со снижением тепловой нагрузки, стремились добиться также антидетонационного эффекта в авиационных и тракторных дизелях. Было установлено, что эффективность введения воды зависит от способа введения ее в цилиндр. Воду подавали в цилиндр двумя способами: непосредственно в камеру сгорания и во всасывающую систему дизеля.
Испытательный стенд с дизелем 6ЧРН 32/48
В качестве объекта испытаний был выбран наиболее распространенный тип машин производства SKL - 6ЧРН 32/48. Подобные дизели устанавливаются как на судах внутреннего и смешанного плавания река — море, так и рыбопромысловых в качестве главных. На судах морского флота эти дизели используются преимущественно как вспомогательные дизель-генераторы.
Нагружение дизеля производилось с помощью гидротормоза завода "Теплоход". Для обеспечения циркуляции вод и поддержания определенного ее температурного уровня в системе нагружения предусмотрен автономный циркуляционный насос и водоводяной охладитель.
Система охлаждения дизеля включала в себя расширительный бачок, циркуляционный насос, холодильник, терморегулятор.
Система смазки комбинированная с промежуточной емкостью. Она включает в себя двухсекционный масляный насос, холодильник, терморегулятор. Для очистки масла использован штатный фильтр тонкой очистки.
Топливная система рис.3.1. обеспечивала непрерывное получение ВТЭ с содержанием воды от 5 до 25% со средним диаметром капель 2—5 мкм.
Для замера расхода топлива лабораторный стенд дополнительно дооборудован весами. На весы установлен электронный секундомер, который включается и выключается при замыкании стрелкой весов гибких контактов, расположенных на шкале весов. Секундомер включается при прохождений стрелкой гибкого контакта, зафиксированного в определенном месте шкалы, а выключается по мере опорожнения из бачка определенного количества ВТЭ, которому соответствует положение второго контакта.
Разработка функциональной схемы аппаратурной системы велась в направлении обеспечения следующих возможностей: изображение на экране дисплея анализатора развернутых индикаторных диаграмм и измерение параметров цикла; регистрация индикаторных диаграмм единичных циклов и отметок верхней мертвой точки (ВМТ) на графопостроителе; оперативную магнитную запись сигналов давления и отметок ВМТ; обработку магнитозаписей с автоматизированным построением усредненных по времени индикаторных диаграмм и других характеристик давления.
Учитывая данные требования аппаратурная система должна содержать: измерительный аппаратурный комплекс, включающий датчики давления и отметки ВМТ со своими вторичными приборами; комплекс магнитной записи; анализирующе—регистрирующий аппаратурный комплекс.
Поскольку аппаратурная система должна функционировать как при испытаниях двигателя, так и при обработке магнитозаписей, разработанная аппаратурная система представлена в виде двух схем, показанных на рис.3.2 и 3.3.
Схема аппаратурной системы для получения индикаторных диаграмм единичных циклов и магнитной записи (рис.3.2) включает следующие приборы и устройства: датчик давления (тензометрический) I, тензоусилитель 2, датчик отметки ВМТ (вихретоковый) 3, осциллятор 4 датчика ВМТ, вторичный прибор 5,датчика ВМТ и осциллятора, цифровой анализатор 6, цифровой графопостроитель 7, измерительный магнитофон 8.
Функциональная схема аппаратурной системы для обработки магнитных записей (рис.3.3) включает следующие приборы и устройства: измерительный магнитофон I, магнитограф 2, цифровой анализатор 3, цифровой регистратор 7, видеопринтер 8, электронный ключ отметки ВМТ 5, плоттер 4,двухканальвый анализатор 6.
Конкретная реализация аппаратурных систем, представленных на рис.3.2 и 3.3, включает в себя образцы приборов, изготовленных зарубежными фирмами, которые являются лидерами в областях измерительной техники: вихретоковый датчик смещения с осциллятором и вторичным прибором «Вибропорт» — фирма «Шенк» ФРГ; измерительный магнитофон 7005; двухканальный цифровой анализатор 2034; цифровой регистратор 2313 — фирма «Брюль и Къер» Дания; цифровой анализатор CF-300, цифровой графопостроитель СХ-337, видеопринтер VP —55 — фирма «Оно Соки» Япония; магнитограф R—260 — фирма «Тик» Япония.
В соответствии с имеющейся аппаратурной системой было произведено оснащение двигателя датчиками отметки ВМТ и датчиком давления в цилиндре.
Датчик отметки ВМТ представляет собой вихретоковый датчик перемещения, установленный неподвижно на расстоянии порядка 2 мм от поверхности вращающегося маховика, на котором закреплена метка из ферромагнитного материала. Метка расположена так, что при прохождении поршнем исследуемого цилиндра ВМТ набегающий край метки совпадал с краем датчика.
Датчик давления тензометрического типа, имеющий мембрану с наклеенными тензодатчиками, соединенными в полумост, устанавливается на индикаторном кране двигателя. Для предотвращения перегрева датчик имеет проточное водяное охлаждение.
Экономическая модель
Для оценки экономической эффективности мероприятий по улучшению экономических показателей эксплуатирующихся дизелей наилучшим образом соответствует модель, благодаря которой экономические оценки обосновываются путем сопоставления требуемой по условиям двойной окупаемости капитальных вложений экономии W и действительной экономией Вэк топлива, которую реально обеспечивает комплекс предлагаемых мероприятий. Если W Вэк, то внедрение новых технических предложений экономически обосновано, если W Вэк, то предлагаемые мероприятия заказчику невыгодны. В случае использования модели, основанной на сопоставлении значений W и Вэк, срок окупаемости капитальных вложений нужно задавать, вернее, его должен задавать заказчик, будущий владелец новой техники, на базе своих субъективных представлений об этом сроке. Объяснение может быть таким. Каждый владелец собственности, ориентируясь на сроки будущей реновации (замены оборудования, продажи судна и т.д. ), личные резервы денежной массы, оптимальные по комплексу соображений технического, экономического и этического порядков, сроки возврата затрат, кредита и получения прибыли, и должен устанавливать срок окупаемости Т. Рекомендации могут быть такими: при сроке службы Тс = 5-6 лет — срок окупаемости Т = 1-2 года, при Тс = 6-Ю лет-Т= 1,5 -3,0 года, при Тс 10 лет — Т = 2,5-4,0 года и т.д. Приведенные здесь значения даны в соответствии с опытом рыночных отношений и являются ориентировочными. В основу анализируемой в модели экономической концепции положены широко распространенные в развитых странах представления о выгодности капитальных вложений: 1) вложение денег в новую технику, а не простое размещение денег на депозитные счета банков; 2) деньги должны делать деньги, то есть оборачиваемость капитала должна быть высокой; 3) осуществив капитальные вложения, благодаря кредиту банка, только один раз, в последующем владелец нового оборудования всю жизнь должен получать прибыль вследствие интенсивной эксплуатации этого оборудования и своевременного решения о замене устаревших образцов на более эффективные и надежные новые. На практике это сводится к требованиям быстрой окупаемости (первой) капитальных вложений, накоплению за оставшееся время службы средств, для приобретения нового оборудования взамен морально стареющего, но еще работающего (вторая окупаемость), и, кроме этого, к получению максимальной прибыли от эксплуатации рассматриваемого оборудования. Важно отметить, что суммы, достаточные для первой или второй окупаемости и цена топлива должны быть «адаптированы» к соответствующим временным периодам, то есть, чем больше срок первой или второй окупаемости, тем большая сумма требуется для компенсации «удешевления» вложенных средств. При разработке экономической модели учитывается неочевидное на первый взгляд положение: требуемая по условиям первой окупаемости капитальных вложений экономия топлива WK не равна требуемой экономии топлива WP за период Тс — Т. Пояснить изложенное можно так. Если принять за расчетный год применения, то есть, год приобретения и начала эксплуатации нового оборудования, то через время Т владелец должен вернуть банку или в собственную кассу сумму Ktp- ат , Если tBK= tp , то приведенные капитальные вложения Ktp равны капитальным затратам К, если кредит получен раньше, чем в год tp , то Ktp Ж. Для выполнения расчетных оценок примем К= Ktp = 3500 USD, И = 600 USD Т=2 года, Тс — 10 лет, Цт = 250 USD. Без учета увеличения цены топлива вследствие инфляции и эксплуатационных издержек по определению: В итоге получаем, что требуемая по условиям второй окупаемости капитальных вложений, приведенных к первому году после первой окупаемости, средняя за период Тс — Т экономия топлива Wp меньше, чем WK. Это и понятно, потому что Т « (Тс - Т). Равенство WK = Wp обеспечивается только при условии Ек = ЕР и Т = Тс /2 , однако, срок окупаемости Т = Тс /2 невыгоден для владельца при Тс 4 лет, потому что возвращать в банк долг он вынужден с большими процентами, нежели при Т = 1 — 2 года. Исходя из приведенных рассуждений, окончательно принимаем для расчета требуемой экономии топлива формулу (6), несколько ее видоизменив, т: где: Ец - нормативный коэффициент учета роста цены топлива, можно принимать Ец = 0,00 - 0,03. Естественно, предполагается, что в структуре формул для определения составляющих текущих издержек эксплуатации и учтено увеличение эксплуатационных затрат по причине «переоценки» Ktp с каждым годом эксплуатации. Если разрабатываемые мероприятия и (или) внедренное оборудование сохранят свою эффективность и на период Тс - Т, то нормативный коэффициент Ер = 1 — аР будет больше Ек. Это, безусловно, желаемое для владельца обстоятельство, так как тем самым увеличивается его необлагаемая налогом чистая прибыль. Если, скажем, Тс - Т около пяти лет, а Ер 0,2 , то прибыль владельца за весь срок службы изделия превысит 100% Ktp , что очень выгодно, так как за период Тс будет возвращен банковский кредит с процентами, накоплены средства для реновации и получена прибыль, превышающая первоначальные капитальные вложения. Рассмотрим теперь составляющие эксплуатационных расходов. Поскольку установки приготовления ВТЭ не требуют отдельного обслуживания, в состав текущих издержек эксплуатации не будем включать заработную плату обслуживающего персонала и возможные начисления на эту зарплату. Тогда в состав издержек эксплуатации войдут: затраты ИР на обслуживание и ремонт установки приготовления ВТЭ; затраты Иэ/э — электроэнергии на привод насоса установки и питание автоматики; расходы Идвто на внеплановый ремонт или замену деталей и узлов двигателя, подверженных отрицательному воздействию ВТЭ, дополнительные издержки Ирф вследствие ухудшения топливо использования при перерегулировке угла опережения впрыскивания топлива с целью улучшения экологических показателей.
