CC BY
35
УДК 630*332:504.3.054:656
МЕТОДИКА РАСЧЕТА СНИЖЕНИЯ ОБЪЁМОВ ВРЕДНЫХ
ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ
ЛЕСОСЕЧНЫХ МАШИН
THE METHOD OF CALCULATION OF THE REDUCTION OF HARMFUL
EMISSIONS FROM THE EXHAUST GASES FORESTRY MACHINES
Заикин А.Н., Меркелов В.М., Рыжикова Е.Г., Теремкова И.И.
(БГИТА, г. Брянск, РФ) Zaikin A.N., Merkelov W.M., Ryzhikova E.G., Теrеmkоvа I.I.
(BGITA, Bryansk, Russia)
Предложены аналитические модели расчета объемов вредных выбросов с отработавшими газами машин и объемов снижения этих выбросов, а также размера площадей лесных почв, сохраненных от возможного техногенного воздействия машин при условии разработки лесосеки несколькими комплектами машин.
The proposed analytical model for the calculation of harmful emissions from the exhaust gases of vehicles and volume reduction of these emissions, as well as the size offorest soils, saved from potential anthropogenic impact machines provided harvest more sets of machines.
Ключевые слова: лесозаготовительные машины и оборудование, выбросы в атмосферу твердых частиц, вредные выбросы, вредное воздействие на лесные экосистемы.
Keywords: logging machinery and equipment, emissions particulate emissions, harmful effects on forest ecosystems.
В последние десятилетия проблема снижения уровня отрицательного воздействия лесосечных машин на лесные экосистемы при сплошных рубках стала ключевой не только при проектировании новой техники, но и при организации ее работы.
Как показали проведенные нами исследования, при правильной организации работы лесосечных машин возможно значительно (до 30%) уменьшить сроки освоения лесосеки. Это дает возможность снизить техногенное воздействие машин на лесные почвы. Кроме этого, уменьшается объем выбросов СО, НОх, СН и др. веществ, загрязняющих атмосферу. Повышение качества проведения технического обслуживания также даст возможность повысить экологич-ность машин. Такой подход к возможности минимизации негативного воздействия машин на лесные экосистемы (ЛЭС) пока недостаточно изучен и практически не используется в организации производственного процесса. Предложенные нами математические модели для определения режимов работы лесосечных машин и рекомендации по организации лесосечных работ в конкретных природно-производственных условиях позволяют обеспечивать снижение уровня вредного воздействия машин на ЛЭС. Методика расчета объемов вредных выбросов [2] не учитывала условия освоения заданного (годового) объёма производства несколькими бригадами. Как правило, на предприятии работает не одна, а несколько бригад и часто одинакового состава. Поэтому есть необходимость учесть это в разработанных ранее математических зависимостях.
Тогда при условии работы на предприятии одинакового состава бригад объем отравляющих веществ, который будет выброшен в атмосферу с отработавшими газами двигателей лесных машин, можно определить по формуле:
Ув = Е Чф ■ Щ ■ Щ ■ Пб ■Д- ■ Тсм ■ к- , (1)
где Чф - удельный объем выбросов каждого ¿•-того элемента, мг/ч ф-тым типом машин на г-той операции; Ы- - мощность двигателя ф-той машины г-той операции, кВт; щ - количество работающих машин ф-того типа на г-той операции; пб - число бригад; Дф - число дней работы машин ф-того типа на г-той операции; ф - коэффициент сменности работы машинф-того типа на г-той операции; Тсм - продолжительность смены, ч.
Поддержание оперативных запасов на определенном для конкретных условий уровне, с учетом подключения дополнительных машин на отстающих операциях, дает возможность увеличить объем выработки комплекта ма-шин и, как следствие, уменьшить число дней работы машин на лесосеке за счет снижения внутрисменных простоев машин на смежных операциях [1].
В результате сокращения продолжительности разработки лесосеки снижается вредное воздействие лесосечных машин на окружающую среду: объем вредных выбросов в атмосферу с выхлопными газами; вредное воздействие на почвенный покров, особенно в весенний период; шумовое воздействие и
др.
Объем снижения вредных выбросов может быть рассчитан по формуле:
УвБ = Е Чф ■ Nефг ■ п-г ■ Пб ■Дэв ■ Тсм ■ кф , (2)
где Дэв - число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки. Число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки за счет изменения численности или сменности работы лесосечных машин определяется разницей в числе дней работы при условии минимальной и максимальной выработки комплекта машин на конкретной лесосеке
Дэв = Дро - Дрд, (3)
где Дрои Дрд - число дней разработки лесосеки, соответственно, при минимальной и максимальной выработке комплекта.
Число дней разработки при условии минимальной выработки нескольких комплектов (бригад) можно определить по формуле:
Дро = ЯлЯтгп ■ Пб, (4)
где ЯЛ -объем древесины на лесосеке, м3; Ятп- минимальный сменный объем выработки комплекта машин за рассматриваемый период (месяц), м .
Число дней разработки лесосеки при условии максимальной выработки нескольких комплектов (бригад) можно определить по формуле:
Дрд = Ял/ Ятах^ Пб, (5)
где Ятах - максимальный сменный объем выработки комплекта машин за рассматриваемый период (месяц), м3.
Время разработки лесосеки сокращается за счет увеличения численности или сменности работы лесосечных машин на отстающих операциях. Следовательно, во время их работы будут дополнительно производиться выбросы вредных веществ в атмосферу, объем которых, с учетом того, что продолжитель-
ность работы дополнительно подключенных машин будет одинаковой, можно рассчитать по формуле:
Ув8(д) = I Чф -щ(д) - п/> - пб -Д/} - Тсм .*д (6)
где Ые]-1(дд - мощность двигателя дополнительной машины ф-того типа на /той операции; п]1(дд - количество (как правило, одна) дополнительных машин ф-того типа на /-той операции; - число дней работы дополнительных машин ф-того типа на /-той операции, определяется по методике; к/д) - коэффициент сменности работы (как правило, к/дд = 1) дополнительных машин ф-того типа на /-той операции.
Число дней работы (д(д) дополнительного оборудования ф-того типа на
/-той операции на весь период разработки лесосеки определяется как произведение продолжительности работы (ф) этих машин (определяется по методике [2]) за каждый отдельный месяц на число месяцев (пм) разработки лесосеки:
Д Т = Ь--пм. (7)
Число месяцев разработки лесосеки можно определить как частное от деления общего запаса древесины на лесосеке Qл на объем древесины, заготовленный несколькими бригадами за отдельный месяц Qм=Qmax -Тп - пб:
пм = ^, (8)
0м
где Тп - число дней работы в расчетном месяце.
Тогда, абсолютное уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу каждого отдельного Б-того элемента может быть рассчитано по формуле:
Ув/а) = Увв - Ув8(д). (9)
При разработке зимних лесосек желательно работы заканчивать до начала интенсивного таяния снега. Предлагаемая нами методика расчета режимов работы лесосечных машин, как показывают производственные исследования и исследования на модели, позволяет значительно сократить продолжительность разработки лесосеки; заранее проанализировать возможные варианты организации производства; своевременно начать и закончить разработку каждой конкретной лесосеки. В результате такой организации работ может быть снижено техногенное воздействие машин на лесные почвы.
Размер площадей лесных почв, на которых возможно снижение техногенного воздействия, будет зависеть от количества дней, на которое уменьшится время разработки лесосеки, дневного объема выработки комплекта лесосечных машин и среднего запаса на одном гектаре.
0 - Д
о ¿^шах эв тт /1А\
\ =--Кэв, (10)
§ ср
2
где gср - средний запас древесины, м /га; Кэв - коэффициент использования сэкономленного времени.
При разработке летних лесосек есть возможность компенсировать простои машин из-за затянувшихся дождей, обеспечить соответствующее увеличение объемов выработки машин на каждой операции отдельным комплектом машин. Такая организация работы позволяет эксплуатировать лесосечные
машины в более сухой период времени, что значительно снижает вредное воздействие их на почвенный покров.
Поддержание оперативных запасов на определенном для конкретных условий уровне, с учетом подключения дополнительных машин на отстающих операциях, дает возможность увеличить объем выработки комплекта машин до 40% и, как следствие, уменьшить число дней работы машин на лесосеке до 30% [2, 3]. За счет сокращения продолжительности разработки лесосеки объём вредных выбросов от 10 до 20% [2].
Список использованных источников
1. Заикин А.Н. Моделирование режимов работы лесосечных машин [Текст] / А.Н. Заикин // Лесной журнал. - 2009. - №1. - С. 71-77. - (Изв. высш. учеб. заведений).
2. Заикин, А.Н. Моделирование процессов лесозаготовок как основа снижения негативного воздействия лесосечных машин на лесные экосистемы [Текст] / А.Н. Заикин // Лесн. журн. - 2010. - № 2. - С. 72-78. - (Изв. высш. учеб. заведений).
3. Заикин, А.Н. Влияние оперативного планирования и управления на увеличение объемов выработки и снижение продолжительности лесосечных работ [Текст] / А.Н. Заикин // Вестник КрасГАУ. - 2010. - № 1. - С. 12-15.
