CC BY
61
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
УДК 627.327
Б01: 10.15587/2312-8372.2015.46953
БЕ3030НН1 БАКТЕРНЦНДН1 ДАМПН ДЛЯ УСТАНОВОК Ф0Т0Х1М1ЧН01 ТА ФОТОБЮЛОГ1ЧНО1 Д11
Запропонована конструкцгя безозоновог бактерицидног лампи для установок фотохгмгчног та фотобюлоггчног дп. Вказанг особливостг конструкцг бактерицидног лампи, яка обмежуе вихГд озону в оточуюче середовище. Лампа комплектуеться пусковою апаратурою та цоколем, що розширюе можливостг гг використання в побутових умовах для знезараження питног води та поверхонь.
Клпчов1 слова: УФ-випромтювання, ультрафюлетовг лампи, бактерицидне знезараження, безозонна лампа, УФ-пот1к.
Семенов А. 0., Кожушко Г. М., Баля Л. В.
1. Вступ
Використання ультрафюлетового випромiнювання в теперiшнiй час стае все бшьш актуальним [1, 2], оскшьки ультрафiолетовий метод знезараження устшно iнактивуе бактерii, грибки, вiруси в повiтрi, в водi i на доступних до опромiнювання поверхонь.
Метод ультрафюлетового випромшювання харак-теризуеться рядом переваг — безреагентшсть, висока ефектившсть, екологiчна чистота, що робить його незаменим в процесах бактерицидного знезараження. Широке використання ультрафюлетового опромшю-вання стало можливим iз-за розширення номенклатури виробництва штучних джерел свила та тдвищення 'iх ефективност в областi С (200-280 нм), в яких максимум випромшювання знаходиться на довжиш хвилi X = 254 нм [3].
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
Промисловютю рiзних кра'iн випускаеться широка номенклатура ультрафюлетових ламп для побутового i промислового використання в установках фотофiзич-но1, фотобiологiчноi та фотохiмiчноi дii.
Газорозряднi джерела УФ-випромшювання застосо-вуються найчастiше, оскiльки вони дають можливiсть отримати високi питомi потужностi УФ-випромiнювання з високим ККД перетворення електричноi енергii, змь нювати спектр випромiнювання, мають великий ресурс, досить прост в експлуатацii. Для тдвищення ефектив-ностi перетворення електричноi енергii в енергiю УФ-ви-промшювання в теперiшнiй час найбiльшого поширення в якостi джерел бактерицидного УФ-випромшювання отримали трубчастi розряднi лампи низького тиску. Вони е найбшьш ефективними джерелами ультрафюлетового бактерицидного випромшювання, завдяки ви-промшюванню в ультрафюлетовш областi спектра, що припадае на резонансну лшш 254 нм, яка лежить в зош максимальноi бактерицидноi дп, i пояснюе '¿х високу бактерицидну ввддачу в межах 30-40 % [4].
Умовно ртутш лампи низького тиску можна роз-дшити на два класи: Лампи з увюлевого скла (Soft
Glass) i Стандартнi лампи i3 кварцового скла (Standard Quartz) [5].
За сво1ми конструктивними особливостями ультра-фiолетовi лампи низького тиску для бактерицидного знезараження рвдин, повиря i поверхонь за зовшшшм виглядом подiбнi люмiнесцентним лампам, яю успiшно використовуються для освилення офiсiв, побутових примiщень, виробничих тдприемств, оскiльки володiють строком служби до 10 тис. год i свггловою вiддaчею в видимiй облaстi спектру 50 лм/Ватт, що зумовило розробку УФ-ламп на ix основ! При виробництвi уль-трaфiолетовиx ламп використовують тi ж виробничi лiнii, що i для люмiнесцентниx ламп, але ввдсутшсть люмiнофорного покриття та використання шших марок скла (кварцового та увюлевого) забезпечуе випромь нювання лампи в ультрафюлетовш области що характеризуемся бактерицидною дiею, iнaктивуючи вiруси та бактерп.
Порiвнюючи УФ-лампи з кварцового та увюлевого скла слвд вщзначити, низьку пропускну здатшсть короткохвильового випромiнювaння увiолевого скла в бактерициднш облaстi. Прикладом ламп такого типу е лампи TUV [5], торговоi марки »Philips» або лампи ДБ [6], що характеризуются низькою пропускною здат-нiстю в порiвняннi з УФ-лампами з кварцового скла, лампи типу ДРБ [7]. Причиною зменшення енергетичноi ефективностi в УФ-област увiолевиx ламп е зниження прозорост скла пiд дiею ртутi та окисних продукпв. Свiтовими лiдерaми у виробництвi такого типу джерел е компанп Philips Lighting i Lightech, якi володiють власним виробництвом увюлевого скла. До великих виробниюв можна також ввднести нiмецький Osram, в РФ — об'еднання ЛИСМА, на жаль в Украш влас-ного виробництва немае, оскшьки один iз виробниюв ТОВ »Завод ГРЛ» не працюе з 2012 року.
Стандартш лампи (Standard quartz) виготовляються з чистого кварцу, що дозволяе одержувати бшьш високий вихщ ультрафюлету i, вiдповiдно, ККД бiльш високого пропускання на довжиш xвилi 254 нм. В залежност вiд застосування кварц може бути покритий окисом титану [8] для поглинання короткохвильового УФ-ви-промшювання з довжиною xвилi 185 нм (таю лампи називають безозоновими), але технолопя нанесення
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 4/1(24], 2015, © Семенов А. □., Кожушко Г М.,
Баля Л. В.
ISSN 222Б-3780
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
окису титану не досконала i потребуе доопрацюван-ня [5]. Перевага ламп з кварцового скла е штотною i полягае в наступному: при однакових розмiрах i по-тужностi лампи можна отримати приблизно на 40 % бшьше значення бактерицидно! ефективност [9] в по-рiвняннi з лампами з увюлевого скла. Крiм того, не можна не вщзначити iншi переваги кварцових ртутних ламп — це ввдсутшсть ефекту соляризацп, значно бiльш висока мехашчна мiцнiсть i термiн служби таких ламп досягае 16 000 годин.
Лампи з кварцового скла типу ДРБ мають ютотний недолж, що обмежуе !х використання або потребуе додат-кових умов безпеки для обслуговуючого персоналу — це утворення озону при довжинах хвиль менше 200 нм. При взаемодп озону iз азотистими з'еднаннями, що присутнi в повир^ утворюються дiоксини [4]. Зазначенi сполуки е шюдливими i використання бактерицидних джерел ультрафюлетового випромiнювання з такими властивос-тями обмежуе !х застосування в системах забезпечення чистоти повггря i примiщень, а також в установках або пристроях санiтарно-гiгiенiчноi обробки для стерилiзацii i дезiнфекцii. Крiм того, власне озон е сильним окис-нювачем i його вмют у повiтрi допускаеться не вище встановлених норм (не бiльше 0,1 мг/м3).
3. 06'ект, мета та завдання дослщження
Об'ект дослгдження — процеси, що вiдбуваються при ультрафюлетовому опромiнюваннi з використанням ламп бактерицидно! дп низького тиску.
Метою дано! роботи е вдосконалення конструкцп бактерицидно! лампи для зниження концентрацп озону в оточуючому середовищi.
Проведенi дослщження ставили за мету визначи-ти техшчш характеристики i особливостi використання ультрафюлетових ламп бактерицидно! дп низького тиску. Використовуючи здобутий досввд використання бактерицидних ламп з кварцового скла (лампи-опромь нювачi) при знезаражент i досвiд проектування ламп УФ-дп розробити конструкцiю безозоново! лампи для опромшення повiтря, поверхонь, питно! води i рiдин.
4. Результаты дослщження розробки безозоново! бактерицидно! лампи
В залежност вiд призначення бактерицидних ламп, !х розряднi трубки додатково помщають в кварцову трубку бiльшого дiаметра — чохол [7], один кшець якого запаяний, а iнший комплектуеться цоколем. Така кон-струкцiя бактерицидних ламп дозволяе використовувати !х при зануренш для знезараження води, опромшенш рiдин i т. д.
Вiдомi лампи для УФ-знезараження, що мютять колбу з увiолевого скла, всередиш яко! закрiпленi електро-ди, а колба заповнена аргоном з дозованою кшьюстю ртутi. При подачi достатньо! напруги на електроди мiж ними виникае дуговий розряд в аргош, який при ви-паровуваннi ртуп переходить в розряд в парах ртуп, випромiнюючи Г! спектр. Недолжом тако! конструкцп е використання увюлевого скла, що знижуе ефектившсть УФ-випромшювання, а також необхiднiсть використання пусково! апаратури, яка забезпечуе пiдключення лампи до електрично! мережi [4]. Таю лампи використовують для знезараження повиря i поверхонь, що обмежуе iх
унiверсальнiсть використання для знезараження питно! води та опромiнення рiдин.
Використання кварцового скла дае можливють збшь-шити дозу бактерицидно! ефективностi, але поява озону iз-за широкого спектру ультрафюлетового випромшюван-ня з максимум випромшювання на резонансних довжинах хвиль, не тшьки в бактерициднiй област 254 нм, але i в озоноутворюючш областi при довжинах хвиль менше 200 нм негативно впливае на використання таких ламп в системах бактерицидного знезараження, оскшьки вони потребують додаткових заходiв безпеки.
Бактерициднi лампи, як i люмiнесцентнi низького тиску при шдключент до електрично! мережi потребують використання спещальних допомiжних пристроiв, вщо-мих як пускорегулюючi апарати (ПРА) [10] або сучасш пускорегулюючi апарати (ЕПРА) [11], що приводить до збшьшення витрат на тдключення !х в системах бактерицидного знезараження. З досвщу використання вищеперечислено! пусково! апаратури, можемо з впев-нешстю стверджувати, що використання електронно! пусково! апаратури дае можливють збiльшити строк служби лампи i при цьому отримати на виходi збшь-шення бактерицидного потоку на 10 % [12].
В наслщок проведених експериментальних робгг авторами статт розроблена конструкцiя ультрафiолетовоi лампи бактерицидно'! дп, яка складаеться iз газорозрядноГ трубки з кварцового скла, що розмщуеться в трубцi бшьшого дiаметра (кварцовий чохол), до яко! приед-нуеться герметично в корпус необхiдна пускова апара-тура. При цьому використовуються стандартнi цоколi, наприклад, Е27, що спрощуе використання таких ламп.
Як показують проведет дослщження ефектившсть роботи УФ-лампи бактерицидно! дп залежить ввд бага-тьох чинникiв, до яких в першу чергу вщносять [13]:
— стабшьшсть напруги електрично! мережг,
— температура навколишнього середовища, оскшьки
при збшьшенш температури вище 25 °С УФ-потiк
швидко зменшуеться;
— чистота наповнюючих газiв, що призводить при
робот лампи до утворення оксидiв;
— чистота кварцових трубок i т. д.
5. Особливост конструкцп бактерицидно! лампи
Лампи-опромiнювачi (далi — опромiнювачi) при-значенi для використання в установках або пристроях знезараження питно! води, опромшення шших рщин, повiтря, внутрiшньоi поверхнi та шших закритих поверхонь i т. д. Опромiнювачi повиннi використовуватися при температурах навколишнього середовища вщ 5 °С до 40 °С та в умовах вщсутносп вiбрацiй, ударiв та шших мехашчних впливаючих чинникiв.
Лампа представляе собою безкорпусний при-стрш (рис. 1), який складаеться з газорозрядноГ трубки з кварцового скла, яка помщаеться в трубку бшьшого дiаметра i баласту, що розмщений в приеднаному пласт-масовому корпус! Простiр мiж газорозрядною трубкою i зовнiшньою кварцовою колбою, товщина яко! не пе-ревищуе 1,5 мм, а дiаметр 23 мм наповнено сумшшю кисню i азоту при тиску вщ 1500 до 80000 Па.
Для отримання максимального ультрафюлетового потоку в бактерициднш обласп температура сумМ азоту i кисню, якою наповняеться проспр мiж газорозрядною
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 4/1(24], 2015
с
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
ISSN 222Б-3780
трубкою i чохлом не повинна перевищувати 450 °С, тому величина зазору вибираеться в дiапазонi вiд 1,0 до 5 мм.
Рис. 1. Бактерицидна безезенева лампа: 1 — резрядна трубка з кварцевега скла; 2 — траверси; 3 — зевншня кварцева
трубка (чехел); 4 — електренний чи електремагштний баласт в к□рпусi; 5 — цоколь
Лампи е джерелом жорсткого ультрафюлетового випромiнювання (область спектра випромшювання в даа-пазонi довжин хвиль ввд 100 нм до 280 нм), яке мае бактерицидну дш — призводить до загибелi бактерш, вiрусiв та iнших мiкроорганiзмiв. Максимальний вихiд ультрафiолетового випромiнювання (бактерицидного потоку) забезпечуеться при горшш ламп при температурах знезаражувальноï рщини (навколишнього середовища) в дiапазонi вщ 10 °С до 25 °С, при цьому положення горiння лампи — вертикальне.
Конструкщя лампи забезпечуе поглинання УФ-ви-промiнювання при довжиш хвилi менше 200 нм, при цьому поява озону в оточуючому середовишд обмежена газовою сумiшшю.
Юльюсть озону при використаннi безозоновоï бак-терицидноï лампи зменшуеться в 3-4 рази, не переви-щуючи допустшш значення 0,1 мг/м3 при робот лампи на протязi 2-х годин.
Дана конструкщя безозоновоï лампи дае можли-вiсть позбутися основного недолжу кварцових ламп появи озону при довжиш хвилi менше 200 нм, що дае можливють ïï використання в побутових умовах при УФ-опроомшюванш поверхонь, повиря та рiдини.
6. Висновки
Проведет дослщження i розробка зразюв беззозо-нових бактерицидних ламп в дiапазонi потужностей вiд 4 до 60 Вт дае можливють розширити сфери використання бактерицидних ламп, яю використовують в системах забезпечення чистоти повiтря i примщень,
а також в установках або пристроях camTapH0-ririem4H0Ï обробки з метою стерилiзацiï i дезiнфекцiï, а також в побутових умовах для знезараження nraTOÏ води, поверхонь, повггря i опромшення рiдин.
Напрямками наших подальших дослiджень е розши-рення сфери використання безозонових бактерицидних ламп в рiзних галузях дiяльностi людства при боротьбi з вiрусами, бактерiями та шюдливими мiкроорганiзмами.
Л1тература
1. Lee, B. Effects of installation location on performance and economics of in-duct ultraviolet germicidal irradiation systems for air disinfection [Text] / B. Lee, W. P. Bahnfleth // Building and Environment. — 2013. — Vol. 67. — P. 193-201. doi:10.1016/j.buildenv.2013.05.019
2. Gray, N. F. Ultraviolet Disinfection [Text] / N. F. Gray // Microbiology of Waterborne Diseases. — Elsevier BV, 2014. — P. 617-630. doi:10.1016/b978-0-12-415846-7.00034-2
3. Вассерман, А. Л. Бактерицидная эффективность ультрафиолетового излучения и оценка результатов бактериологических исследований [Текст] / А. Л. Вассерман, М. Г. Шандала,
B. Г. Юзбашев // Светотехника. — 1999. — № 5. — С. 9-12.
4. Вассерман, А. Л. Ультрафиолетовое излучение в профилактике инфекционных заболеваний [Текст] / А. Л. Вас-серман, М. Г. Шандала, В. Г. Юзбашев. — М.: Медицина, 2003. — 208 с.
5. Кармазинов, Ф. В. Ультрафиолетовые технологии в современном мире [Текст]: коллективная монография / Ф. В. Кармазинов,
C. В. Костюченко, Н. Н. Кудрявцев, С. В. Храменков (ред.) — Долгопрудный: Изд. Дом »Интеллект», 2012. — 392 с.
6. ТУ У 31.5-31618588-010:2006. Лампи розрядш низького тиску бактерицидш двоцокольш. Техшчш умови. — Чин-ний вщ 2006-10-17. — Полтава: Полтавастандартметролопя, 2006. — 20 с.
7. А. с. 1765857 СССР. МКИ Н01 J 61/34. Газорозрядная лампа [Текст] / Вассерман А. Л., Константинов Б. А., Щукин Л. И., Середа Н. И. (СССР). — № 4905408/07; заявл. 10.12.1990; опубл. 30.09.1992, Бюл. № 36. — 2 с.
8. Васильев, А. И. Исследование влияния защитного слоя на параметры кварцевых газорозрядных ламп низкого давления с оксидными электродами [Текст] / А. И. Василяк, Л. М. Василяк, С. В. Костючеснко и др. // Электронная обработка материалов. — 2007. — № 1. — С. 63-67.
9. Белявский, М. П. Методика контроля потока излучения бактерицидных ламп в процессе их эксплуатации [Текст] / М. П. Белявский, А. Л. Вассерман, П. В. Рубинштейн // Светотехника. — 2001. — № 1. — С. 6-8.
10. Краснопольский, А. Е. Пускорегулирующие аппараты для газоразрядных ламп [Текст] / А. Е. Краснопольский, В. Б. Соколов, А. М. Троицкий; под общ. ред. А. Е. Краснопольского. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 206 с.
11. Варфоломеев, Л. П. Электронные пускорегулирующие аппараты системы управления освещением [Текст] / Л. П. Варфоломеев; под ред. Ю. Б. Айзенберга. — М.: Дом света, 2002. — 15 с.
12. Семенов, А. О. Особливосп конструкци одноцокольних ламп для ультрафюлетового опромшювання [Текст] / А. О. Семенов // ScienceRise. — 2014. — № 5/2(5). — С. 64-68. doi:10.15587/2313-8416.2014.30564
13. Василяк, Л. М. Определяющие факторы ресурса бактерицидных ртутных ламп низкого давления [Текст] / Л. М. Василяк, Л. А. Дроздова, Д. В. Соколова и др. // Светотехника. — 2008. — № 6. — С. 8-10.
бЕЗОЗОНОВЫЕ бАКТЕРИЦИДНЫЕ ЛАМПЫ ДЛЯ УСТАНОВОК ФОТОХИМИЧЕСКОГО И ФОТОбИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Предложена конструкция безозоновой бактерицидной лампы для установок фотохимического и фотобиологического действия. Указаны особенности конструкции бактерицидной лампы, которая ограничивает выход озона в окружающую среду. Лампа комплектуется пусковой аппаратурой и цоколем, что расширяет возможности ее использования в бытовых условиях для обеззараживания питьевой воды и поверхностей.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 4/1(24], 2015
ISSN 2226-3780
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Ключевые слова: УФ-излучение, ультрафиолетовые лампы, бактерицидное обеззараживания, безозоновая лампа, УФ-поток.
Семенов Анатолт Олекстович, кандидат фiзико-матема-тичних наук, доцент, кафедра товарознавства непродовольчих moeapie, Полтавський утверситет економжи i торгiвлi, Украта, e-mail: a-semenov@li.ru.
Кожушко Григорш Мефодтович, доктор технчних наук, професор, кафедра товарознавства непродовольчих товарiв, Полтавський утверситет економжи i торгiвлi, Украта, e-mail: tovarovedkafedra@mail.ru.
Баля Лшш Вiкторiвна, кандидат техшчних наук, кафедра товарознавства продовольчих товарiв, Полтавський утверситет економжи i торгiвлi, Украта, e-mail: balja-lilija@rambler.ru.
Семенов Анатолий Алексеевич, кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра товароведения непродовольствен-
ных товаров, Полтавский университет экономики и торговли, Украина.
Кожушко Григорий Мефодиевич, доктор технических наук, профессор, кафедра товароведения непродовольственных товаров, Полтавский университет экономики и торговли, Украина. Баля Лилия Викторовна, кандидат технических наук, кафедра товароведения продовольственных товаров, Полтавский университет экономики и торговли, Украина.
Semenov Anatoly, Poltava University of Economics and Trade, Ukraine, e-mail: a-semenov@li.ru.
Kozhushko Gregory, Poltava University of Economics and Trade, Ukraine, e-mail: tovarovedkafedra@mail.ru. Balia Lilija, Poltava University of Economics and Trade, Ukraine, e-mail: balja-lilija@rambler.ru
УДК 621.318.48:621.316 DOI: 10.15587/2312-8372.2015.46866
ПРАКТИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЕЙ ПРОГРЕССИВНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С ПОДЗЕМНЫМИ ВИДАМИ ДОБЫЧИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ
В статье представлен анализ энергопотребления горных предприятий, в ходе которого обоснованы факторы, влияющие на электроэнергоэффективность и пути ее повышения в условиях современных железорудных шахт. Представлена методика для определения прогнозных уровней электропотребления, которая даст возможность снизить отклонения заявочных объемов электропотребления от фактических, а, следовательно, и материальные затраты предприятия.
Ключевые слова: электроэнергоэффективность, уровни электропотребления, сезонность, прогноз электропотребления, факторная модель, горные предприятия.
Синчук И. 0., беридзе Т. М., Яловая А. Н., Винник М. А.
1. Введение
Украина относится к числу ведущих стран мира по запасам, перспективам и объемам добычи железорудного сырья (в дальнейшем ЖРС).
Благодаря этому, в настоящее время более 70 % ежегодных валютных поступлений в казну Украины составляет продукция горно-металлургического комплекса — железорудное сырье. В силу этого для государства весьма важно сдерживание естественного процесса роста себестоимости добываемой руды и в том числе экологично щадящими подземными способами — в шахтах и рудниках.
К сожалению, как показывает анализ, производственная себестоимость добываемой руды всеми без исключения железорудными предприятиями Украины, в том числе с подземными способами добычи ЖРС имеет совсем не желательную, но все же однозначно устойчивую тенденцию роста [1, 2]. Так, к примеру, по крупнейшему отечественному подземному железорудному ПАО «Криворожский железорудный комбинат» с 2005 по 2011 год себестоимость добываемой сырой руды выросла более чем в 2,5 раза. Еще более огорчает
то, что за это же время доля энергозатрат в анализируемом процессе увеличилась более чем в 3 раза [2].
В свою очередь, установлено, что более 30 % в общей себестоимости добываемой железной руды подземным (шахтным) способом составляет сегмент энергозатрат (рис. 1).
□ 7%
□ Природный газ
И Тепловая 'шергия
□ Электрическая шергия
Рис. 1. Диаграмма слагаемых энергозатрат по железорудным предприятиям с подземным способом добычи руды
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 4/1(24), 2015, © Синчук И. О., Беридзе Т. М.,
Яловая А. Н., Винник М. А.
