CC BY
29
УДК 621.43.06:622.683:625.282-84 © М.К. Ибатов, С.Б. Алиев, О.Т. Балабаев, Б.Ш. Аскаров, 2019
Основные результаты экспериментальных исследований изоляции отработавших газов ДВС карьерных тепловозов
Р01: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-7-28-30 -
ИБАТОВ Марат Кенесович
Доктор техн. наук, профессор, ректор КарГТУ,
100027, г. Караганда, Республика Казахстан
АЛИЕВ Самат Бикитаевич
Доктор техн. наук, профессор, старший научный сотрудник ИПКОН РАН, 111020, г. Москва, Россия, е-mail: alsamat@gmail.com
БАЛАБАЕВ Оюм Темиргалиевич
Канд. техн. наук,
преподаватель КарГТУ,
100027, г. Караганда, Республика Казахстан,
e-mail: balabaev.ot@mail.ru
АСКАРОВ Бахтияр Шарапиденович
Докторант кафедры «Транспортная техника и логистические системы» КарГТУ, 100027, г. Караганда, Республика Казахстан, e-mail: bahtiyar_askarov@mail.ru
В статье представлены результаты научно-исследовательских работ, выполненных авторами разработки устройства для изоляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) карьерных тепловозов. Предлагаемая разработка предназначена для снижения вредного воздействия отработавших газов двигателей тепловозов на окружающую природную среду карьеров. Для определения рациональных конструктивных параметров разработки, были проведены экспериментальные исследования системы «источник отработавших газов - накопительная емкость». Проверка справедливости гипотезы о возможности изоляции отработавших газов осуществлялась путем определения времени заполнения накопительной емкости газами в зависимости от частоты вращения. Обработка и анализ результатов эксперимента показали, что модель адекватна и хорошо описывает изучаемый процесс.
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, изоляция, окружающая среда, отработавшие газы, карьерный тепловоз, экология, эксперимент, экспериментальный стенд.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время увеличение глубины карьеров вызывает повышение объемов перевозки грузов, что, соответственно, приводит к увеличению числа транспортных средств и концентрации их в карьерах. Это увеличение повышает нагрузку на внутреннюю экологию карьеров [1]. Основными видами влияния карьерного транспорта на внутреннюю экологию карьеров являются: отбор территорий карьера для сооружения дорог; расход воды при эксплуатации транспорта; пылеобразование при перевозке грузов; расход ГСМ и электроэнергии. Карьерные тепловозы помимо вышеперечисленных влияний загрязняют атмосферу в карьерах за счет выброса вредных веществ при работе двигателей внутреннего сгорания. Наряду с этим в атмосферу карьера с отработавшими газами поступают различные аэрозольные и газообразные компоненты. Наиболее опасные из них: газообразные - азот, углерод, альдегиды; аэрозольные - сажа и различные токсичные вещества [2, 3].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ИЗОЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
ДВС КАРЬЕРНЫХ ТЕПЛОВОЗОВ
В Карагандинском государственном техническом университете (КарГТУ) выполнена работа по разработке устройства для изоляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) карьерных тепловозов. В результате на разработку получен патент на полезную модель Республики Казахстан [4]. Работа устройства осуществляется следующим образом: при работе тепловоза отработавшие газы из ДВС отводятся в компрессор, который через трубопровод нагнетает их в накопительную емкость; для исключения возврата отработавших газов в трубопровод накопительная емкость снабжена обратным клапаном; контроль давления в накопительной емкости осуществляется перепускным клапаном, который при достижении предельного давления выпускает газы; при подъеме тепловоза на поверхность, отработавшие газы выпускаются в атмосферу или в стандартные очистные установки для их обезвреживания.
Для более высокой точности определения рациональных конструктивных параметров разработки были проведены экспериментальные исследования системы «источник отработавших газов - накопительная емкость».
1000 хыю
■ »кегериыенчлвщя -#—теор(тмчеек»я
Сходимость экспериментальной и теоретической регрессии
Целью эксперимента являлась проверка справедливости гипотезы о возможности изоляции отработавших газов ДВС (источник отработавших газов) путем определения времени заполнения накопительной емкости газами в зависимости от частоты вращения ДВС.
Эксперимент проводился на разработанном экспериментальном стенде [5]. Экспериментальное исследование системы «источник отработавших газов - накопительная емкость» включает следующие этапы:
• установление влияющих факторов и выходных параметров. В качестве влияющего фактора принимаем режимы ДВС, характеризующиеся частотой вращения (п, мин-1). В качестве выходного параметра принимаем время заполнения накопительной емкости (/, мин) экспериментального стенда отработавшими газами ДВС;
• выбор числа опытов. Объектом экспериментальных исследований является система «источник отработавших газов - накопительная емкость» воспроизведенная на экспериментальном стенде, который разработан для решения поставленной цели эксперимента. Согласно Методике рационального планирования экспериментов [6], для проведения эксперимента необходимо предварительно проделать четыре параллельных опыта: опыт № 1 - первый режим - 900 мин-1; опыт № 2 - второй режим - 1000 мин-1; опыт № 3 - третий режим - 1100 мин-1; опыт № 4 - четвертый режим - 1200 мин-1;
• проведение эксперимента на разработанном стенде для исследования отработавших газов ДВС;
• обработка и анализ результатов эксперимента.
Порядок проведения опыта № 1 (первый режим -
900 мин-1) на экспериментальном стенде: осуществлена проверка защиты работающего персонала, помещения лаборатории и оборудования стенда; выполнена подача сигнала о начале проведения опыта; осуществлен запуск ДВС стенда; проведены регистрация заполнения накопительной емкости стенда и запись результатов опыта; выполнена подача сигнала о завершении опыта; осуществлена остановка ДВС стенда; выполнен сброс отработавших газов из накопительной емкости стенда.
По представленному выше порядку осуществлялись все оставшиеся опыты для выбранных режимов ДВС экспериментального стенда: опыт № 2 - второй режим - 1000 мин-1; опыт № 3 - третий режим - 1100 мин-1; опыт № 4 - четвертый режим - 1200 мин-1.
После проверки результатов эксперимента по каждому параллельному опыту значения нанесены на сетку прямоугольных координат, которые соединены экспериментальными точками в экспериментальную регрессионную зависимость ( = /(п). Используя метод средних квадратов для полученной экспериментальной регрессионной зависимости, определено эмпирическое уравнение у = 490,4559 • е-°-0024х'. Графическая сходимость экспериментальной и теоретической регрессий представлена на рисунке. Как видно из расчетов по эмпирическому уравнению, сходимость оказалась хорошей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные экспериментальные исследования системы «источник отработавших газов - накопительная емкость» подтвердили справедливость гипотезы о возможности изоляции отработавших газов ДВС путем определения времени заполнения накопительной емкости газами в зависимости от частоты вращения ДВС.
Представленные результаты, на наш взгляд, имеют серьезное прикладное значение, что, несомненно, будет интересно для инженерно-технических и научных работников, занимающихся исследованиями в области снижения экологической нагрузки на окружающую среду глубоких карьеров.
Список литературы
1. Kirschstein Т., Meisel F. GHG-emission models for assessing the eco-friendliness of road and rail freight transports // Transportation Research Part B: Methodological. 2015. Vol. 73. Pp. 13-33.
2. Research of energy efficiency and reduction of environmental pollution in freight rail transportation / S. Lebedevas, S. Dailydka, V. Jastremskas, P. Rapalis // Transport. 2017. Vol. 32. Pp. 291-301.
3. Ko J., Myung C.L., Park S. Impacts of ambient temperature, DPF regeneration, and traffic congestion on NOx emissions from a Euro 6-compliant diesel vehicle equipped with an LNT under real-world driving conditions // School of Mechanical Engineering. 2019. Pp. 1-14.
4. Патент РК 3193. Устройство для изоляции отработавших газов тепловозного двигателя / М.К. Ибатов, А.С. Кадыров, О.Т. Балабаев, Б.Ш. Аскаров, А.А. Ганюков; заявл. 20.12.2017; опубл. 02.10.2018.
5. Аскаров Б.Ш., Ибатов М.К., Экспериментальный стенд для исследования изоляции отработавших газов дизельного двигателя / Материалы IX Международной научно-практической конференции «Транспорт Евразии XXI века: швременные цифровые технологии на рынке транспортных и логистических услуг». Алматы: КазАТК, 2018. С. 485-487.
6. Кадыров А.С., Кадырова И.А. Основы научных исследований: Монография. Караганда: Издательство КарГТУ, 2015. 276 с.
TRANSPORT
UDC 621.43.06:622.683:625.282-84 © M.K. Ibatov, S.B. Aliev, O.T. Balabayev, B.Sh. Askarov, 2019 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 7, pp. 28-30
Title
main results of experimental studies of open-pit mines diesel locomotive internal combustion engine isolation
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-7-28-30 Authors
Ibatov M.K.', Aliev S.B.2, Balabayev O.T.', Askarov B.Sh.'
1 Karaganda State Technical University, Karaganda, 100027, Republic of Kazakhstan
2 Research Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences (IPKON RAS), Moscow, 111020, Russian Federation
Authors' Information
Ibatov M.K., Doctor of Engineering Sciences, Professor, rector Aliev S.B., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Senior Researcher, e-mail: alsamat@gmail.com
Balabayev O.T., PhD (Engineering), teacher, e-mail: balabaev.ot@mail.ru
Askarov B.Sh., Doctoral candidate of Transport engineering
and logistics systems department, e-mail: bahtiyar_askarov@mail.ru
Abstract
This paper presents the results of research work carried out by the authors of the development of a device for isolating exhaust gases of internal combustion engines of open-pit diesel locomotives. The proposed development is intended to reduce harmful effects of exhaust gases of diesel locomotive engines on the environment of open-pits. To determine the rational design parameters of the development, experimental studies of the system"exhaust source - storage container" have been conducted. Verification of the hypothesis of the possibility of exhaust gases isolation of has been performed by determining the time of filling the storage container with gases depending on the speed. Processing and analyzing the experimental results show that the model is adequate and describes well the process under study.
Keywords
Internal combustion engine, Isolation, Environment, Exhaust gases, Open-pit mines diesel locomotive, Ecology, Experiment, Experimental bench.
References
1. Kirschstein T. & Meisel F. GHG-emission models for assessing the eco-friendliness of road and rail freight transports. Transportation Research Part B: Methodological, 2015, Vol. 73, pp. 13-33.
2. Lebedevas S., Dailydka S., Jastremskas V. & Rapalis P. Research of energy efficiency and reduction of environmental pollution in freight rail transportation. Transport, 2017, Vol. 32, pp. 291-301.
3. Ko J., Myung C.L. & Park S. Impacts of ambient temperature, DPF regeneration, and traffic congestion on NOx emissions from a Euro 6-compliant diesel vehicle equipped with an LNT under real-world driving conditions. School of Mechanical Engineering, 2019, pp. 1-14.
4. Ibatov M.K., Kadyrov A.S., Balabayev O.T., Askarov B.Sh. & Ganyukov A.A. Ustrojstvo dlya izolyacii otrabotavshih gazov teplovoznogo dvigatelya [Diesel exhaust gas isolation device]. RK pat. No. 3193, zayavl. 20.12.2017, opubl. 02.10.2018.
5. Askarov B.Sh. & Ibatov M.K. Eksperimental'nyj stend dlya issledovaniya izolyacii otrabotavshih gazovdizel'nogo dvigatelya [Experimental bench for studying diesel engine exhaust gases isolation]. Materials IX of the International scientific and practical conference "Transport XXI of Eurasia of a century: Modern digital technologies in the market of transport and logistic services". Almaty, KazATK Publ., 2018, pp. 485-487.
6. Kadyrov A.S. & Kadyrova I.A. Osnovy nauchnyh issledovaniy: Monografiya [Basics of scientific research: Monograph]. Karaganda, KarGTU Publ., 2015, 276 p.
СУЭК обучает жителей регионов предпринимательству и ведению малого бизнеса
В Хабаровске в конце мая 2019 г. состоялся четырехдневный семинар «Основы бизнес-планирования социально-предпринимательскихпро-ектов», проведенный Фондом «СУЭК-РЕГИОНАМ» и АНО «Новые технологии развития».
Стать участниками семинара, а их более 20, на этот раз смогли все желающие жители поселков Хабаровского и Приморского краев, Республики Бурятия, в которых расположены предприятия Сибирской угольной энергетической компании.
Это была уже вторая большая встреча всех тех, кто хотел бы заниматься социальным предпринимательством. Масштабный проект поддерживает СУЭК и администрации поселков и районов.
Не хватает мест досуга, кафе, предприятий, которые могли бы поставлять свежую и вкусную собственную продукцию, у музеев и библиотек есть возможности расширять спектр услуг для населения? У жителей есть бизнес-идеи, которые они готовы реализовать, но не всегда знают -как. В этом им и помогают эксперты, приглашенные уголь-
СУЭК
СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ
ной компанией. В регионах уже успешно работают предприятия, созданные выпускниками подобных семинаров. Лучшие проекты, которые стартовали собственными силами участников проекта, получают и финансовую поддержку Фо н-да «СУЭК-РЕГИОНАМ».
Руководитель ОРОО «Центр инноваций социальной сферы», руководитель Омской Школы социального предпринимательства, эксперт АНО «Новые технологии развития» Ирина Сербина, которая открывала тренинг, подчеркнула, что, прежде всего, нужно находить доступные ресурсы в своем окружении, четко выстроить план работы и выявить целевую аудиторию.
«Мы понимаем, что не все проекты воплотятся в жизнь, - отметила при открытии семинара программный директор АНО «Новые технологии развития» Ольга Щедрина. - Но те из них, которые мы поможем доработать на семинаре, будут действительно жизнеспособными и реальными. Четыре дня эксперты будут обучать, помогать, консультировать, а осенью мы приедем в регионы и посмотрим их реализацию».
