CC BY
382
196
Общетехнические задачи и пути их решения
Таким образом, можно сделать вывод, что второй вариант объединения водяных систем (рис. 3) является предпочтительнее, т. к. теплоноситель отдает большую часть тепла маслу и воде второго контура.
Библиографический список
1. Энергетические установки подвижного состава / В. А. Кручек, В. В. Грачев, В. В. Крицкий. - М. : Академия, 2006. - 352 с. - ISBN 5-7695-2295.
2. Локомотивные энергетические установки / А. И. Володин, В. З. Зюбанов, В. Д. Кузьмич. - М. : ИПК «Желдориздат», 2002. - 718 с. - ISBN 5-94069-029-7.
3. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания / А. Э. Симсон, А. З. Хомич, А. А. Куриц и др. - М. : Транспорт, 1987. - 536 с.
4. Моделирование на ЭВМ работы тепловозных дизелей / А. И. Володин. - М. : Транспорт, 1985. - 217 с.
5. Повышение эффективности прогрева маневрового тепловоза в зимнее время за счет использования вторичных энергоносителей : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07 : защищена 22.10.2009 : утв. 05.04.2010 / Чертыковцева Наталья Валерьевна. - Самара, 2009. - 162 с.
Статья поступила в редакцию 23.11.2010;
представлена к публикации членом редколлегии А. В. Грищенко.
УДК 504:656.2
Е. И. Макарова
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Проведена оценка качества новых технологий ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием самопроизвольно твердеющих вяжущих смесей в сравнении с известными применяемыми в настоящее время на железнодорожном транспорте технологиями.
защита окружающей среды на транспорте, качество технологии, аварийные разливы нефтепродуктов, вяжущие смеси, технология биологической очистки, технология механической очистки, ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов.
2011/1
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
197
Введение
Повышение конкурентоспособности различных видов транспорта, кроме всего прочего, связано с развитием технологий, направленных на защиту окружающей среды, состояние которой в настоящее время имеет тенденцию к ухудшению.
При внедрении технологий возникает необходимость их комплексной оценки, которая может базироваться на сравнении различных аспектов. В данной работе в соответствии с методикой [1]—[3] был проведен комплексный сравнительный анализ качества разработанных технологий ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием вяжущих смесей разной природы по нескольким параметрам: экологическому, технологическому и эксплуатационному. Сущность методики заключается в присвоении технологиям значений индекса качества PQ в диапазоне от 0 до 1. При этом чем выше значение индекса PQ, тем выше качество разработанной технологии.
1 Выбор объектов исследования
Новые технологии ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов предлагается сравнивать с используемыми в настоящее время на железнодорожном транспорте. В качестве объектов исследования (n) выбираем следующие.
Существующие технологии: механическая ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов (n = 1); биологическая ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов (n = 2).
Разработанные технологии: ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов шлакощелочной вяжущей смесью (n = 3); ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов глинофосфатной вяжущей смесью (n = 4); ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов цементной вяжущей смесью (n = 5); ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов пенобетонной вяжущей смесью (n = 6).
2 Выбор аспектов сравнения объектов исследования и определение значимости аспектов
В качестве j-го аспекта исследования выбираем следующие: экологический аспект (j = 1); технологический аспект j = 2); эксплуатационный аспект (j = 3).
Значимость аспектов исследования Zj принимаем равной: Zi = 50 % -для экологического аспекта; Z2 = 25 % - для технологического аспекта; Z3 = 25 % - для эксплуатационного аспекта.
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2011/1
198
Общетехнические задачи и пути их решения
3 Выбор перечня свойств, описывающих исследуемые объекты
Для каждого аспекта сравнения объектов исследования выбираем перечень свойств, описывающих исследуемый объект в рассматриваемом аспекте. Определяем значимость свойств каждого аспекта.
В качестве k-го свойства (j = 1), описывающего исследуемые объекты в рассматриваемом экологическом аспекте, были выбраны следующие: качество очистки минеральной основы после ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов (k = 1); использование техногенного сырья для осуществления ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов (k = 2); возможность получения полезного продукта на конечном этапе технологии
(k=3).
Значимость k-го свойства (j = 1) в рассматриваемом экологическом аспекте принимаем равным: Z11 = 70 % - для качества очистки; Z12 = 15 % - для использования техногенного сырья; Z13 = 15 % - для возможности получения полезного продукта.
В качестве k-го свойства в рассматриваемом технологическом аспекте (j = 2) были выбраны следующие: необходимость дополнительного оборудования; время начала локализации аварийного разлива нефтепродуктов.
Значимость k-го свойства (j = 2) в рассматриваемом технологическом аспекте принимаем равной: Z21 = 20 % - для необходимости дополнительного оборудования; Z22 = 80 % - для времени начала локализации аварийного разлива нефтепродуктов.
В качестве k-го свойства, описывающего исследуемый объект в рассматриваемом эксплуатационном аспекте (j = 3), выбираем следующие: время полной ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов (k = 1); температурные условия применения технологии (k = 2).
Значимость k-го свойства в рассматриваемом эксплуатационном аспекте (j = 3) принимаем равной: Z31 = 50 % - для времени полной ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов; Z32 = 50 % - для температурных условий применения технологии.
4 Определение индекса PQj для каждого из рассматриваемых свойств определенного аспекта
4.1 Экологический аспект
Определяем индекс PQ для свойства «качество очистки». Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6) для выбранного свойства (k = 1) экологического аспекта (j = 1), т. е. определя-
ем значения PQnu (PQ 1,1, PQ 1,1, PQ 1,1, PQ 1,1, PQ 1,1, PQ 1,1). Нахо-
2011/1
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
199
дим для данного свойства интервал значений, лучшее значение для заданного интервала и разбиваем интервал на диапазоны (категории качества). Каждому диапазону присваивают коэффициент падения качества. Для качества очистки выбираем интервал значений от 100 до 0, считая, что 100 %-ная очистка является наилучшим значением, а 0 % - наихудшее значение. Лучшему значению (100 %) присваивают 1, худшему значению (0 %) - 0. Лучшее значение в данном случае совпадает с правой границей. Разбиваем заданный интервал между 0 и 100 % на четыре равных диапазона для более объективного отражения падения качества. Считается, что качество повышается к правой границе диапазона. Присваиваем коэффициенту падения качества в каждом диапазоне значения 1, 2, 3, 4, соответственно. В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками:
1-й диапазон - 75...100 %, КПК1 = 1; 2-й диапазон - 50...75 %, КПК2 = 2; 3-й диапазон - 25.50 %, КПК3 = 3; 4-й диапазон - 0.25 %, КПК4 = 4.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ левой границы диапазонов:
Kd = 4-(25 - 0) + 3-(50 - 25) + 2-(75 K1d = 1/Kd = 1/250 = 0,004;
K2d = 2/Kd = 2/250 = 0,008;
K3d = 3/Kd = 3/250 = 0,012;
K4d = 4/Kd = 4/250 = 0,016;
50) + 1 • (100 - 75) = 250;
PQ1d = 1 - (100 - 75) • 0,004 = 0,9; PQ2d = 0,9 - (75 - 50) • 0,008 = 0,7; PQ3d = 0,7 - (50 - 25) • 0,012 = 0,4; PQ3d = 0,4 - (25 - 0) • 0,016 = 0.
По результатам проведенных расчетов строим график падения качества (в процентах) свойства экологического аспекта «качество очистки» (рис. 1).
Диапазон выбранного свойства
Рис. 1. График падения качества по экологическому аспекту
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2011/1
200
Общетехнические задачи и пути их решения
По графику получаем показатели индекса PQ, свойства для каждого объекта экологического аспекта. Так как ранее было принято, что для сопоставления экологических аспектов значений индексов PQ те значения, которые соответствуют качеству очистки, равному 0 %, приравниваются к нулю, а значения индекса PQ лучших значений - к единице, получаем значение индексов PQ, приведенные в таблице 1.
ТАБЛИЦА 1. Данные индекса PQ для свойства «качество очистки»
Объект исследования Индекс PQ Обозначение
ИЗВЕСТНО
Механическая ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов(п = 1) 0,9 PQ11,1
Биологическая ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов (п = 2) 1 PQ21,1
ПРЕДЛАГАЕТСЯ
Ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов шлакощелочной вяжущей смесью (п = 3) 1 PQ31,1
Ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов глинофосфатной вяжущей смесью (п = 4) 1 PQ41,1
Ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов цементной вяжущей смесью (п = 5) 1 PQ51,1
Ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов пенобетонной вяжущей смесью (п = 6) 1 PQ61,1
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по свойству «качество очистки» экологического аспекта все технологии, кроме механической ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов, имеют максимально высокий индекс PQ = 1, механическая ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов имеет индекс PQ = 0,9.
Определение индекса PQ для свойства «использование техногенного сырья». Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6) для выбранного свойства (k = 2) экологического аспекта (j = 1), т. е. определяем значения PQni,2. Для свойства «использование техногенного сырья» интервал значений от 100 до 0 %, считая, что 100 % -это полное использование техногенного сырья, представляющее наилучшее состояние, а наихудшее значение соответствует 0. Лучшему значению (100 %) присваиваем 1, худшему значению (0 %) - 0. Лучшее значение в данном случае совпадает с правой границей. Разбиваем заданный интервал между 0 и 100 % на четыре равных диапазона. Считается, что качество повышается к правой границе диапазона. Присваиваем коэффициент падения качества в каждом диапазоне значения 1, 2, 3, 4 соответственно. В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками:
1-й диапазон - 100...75 % КПК1 = 1; 2-й диапазон - 75...50 % КПК2 = 2;
2011/1
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
201
3-й диапазон -50...25 % КПК3 = 3; 4-й диапазон - 25...0 % КПК4 = 4.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ правой границы диапазонов:
Kd = 4 • (25 - 0) + 3 • (50 - 25) + 2 • (75 - 50) + 1 • (100 - 75) = 250;
K1d = 1/Kd = 1/250 = 0,004; PQ1d = 1 - (100 - 75) • 0,004 = 0,9;
K2d = 2/Kd = 2/250 = 0,008; PQ2d = 0,9 - (75 - 50) • 0,008 = 0,7;
K3d = 3/Kd = 3/250 = 0,012; PQ3d = 0,7 - (50 - 25) • 0,012 = 0,4;
K4d = 4/Kd = 4/250 = 0,016; PQ4d = 0,4 - (25 - 0) • 0,016 = 0.
По результатам проведенных расчетов график падения качества свойства экологического аспекта «использование техногенного сырья» (в процентах) совпадает с рисунком 1. По графику получают показатели индекса PQ, свойства для каждого объекта экологического аспекта (табл. 2).
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по свойству «использование техногенного сырья» экологического аспекта технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов шлакощелочной вяжущей смесью имеет самый высокий индекс PQ = 0,9; механическая, биологическая и технологии с использованием цементной и пенобетонной
вяжущей смеси имеют минимальный индекс PQ = 0, а технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием глинофосфатной вяжущей смеси имеет индекс PQ = 0,16.
Определяем индекс PQ для свойства «возможность получения полезного продукта». Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6) для выбранного свойства (к = 3) экологического аспекта (j = 1), т. е. определяем значения PQn1,3.
ТАБЛИЦА 2. Данные индекса PQ для свойства «использование техногенного сырья»
Объект исследования Индекс PQ Обозначение
ИЗВЕСТНО
Механическая ликвидации (техногенное сырье не используется) 0 PQ11,2
Биологическая ликвидации (техногенное сырье не используется) 0 PQ21,2
ПРЕДЛАГАЕТСЯ
Ликвидация шлакощелочной вяжущей смесью (используется до 75 % техногенного сырья в виде шлака) 0,9 PQ31,2
Ликвидация глинофосфатной вяжущей смесью (используется до 10 % техногенного сырья в виде железосодержащего отхода) 0,16 PQ41,2
Ликвидация цементной вяжущей смесью (техногенное сырье не используется) 0 PQ51,2
Ликвидация пенобетонной вяжущей смесью (техногенное сырье не используется) 0 PQ61,2
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2011/1
202
Общетехнические задачи и пути их решения
Для свойства «возможность получения полезного продукта» выбираем интервал значений от 0 до 100 %, считая, что 100 %-ное использование отходов после ликвидации нефтеразливов представляет собой наилучшее, а наихудшее значение соответствует 0. Лучшему значению (100 %) присваивают индекс 1, худшему значению (0 %) - 0. Разбиваем заданный интервал между 0 и 100 % на четыре. Так как количество интервалов совпадает с предыдущими свойствами «качество очистки» и «использование техногенного сырья», то для определения значений индекса PQ”i,3 используем график на рисунке 1. По графику получают показатели индекса PQZ-свойства для каждого объекта экологического аспекта.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по свойству «получение полезного продукта» экологического аспекта технологии ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием вяжущих смесей имеют максимально высокий индекс PQ = 1, а механическая и биологическая ликвидация аварийных разливов имеют минимальный индекс PQ = 0.
4.2 Технологический аспект
Определяем индекс PQ для свойства «необходимость использования дополнительного оборудования».
Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6) для выбранного свойства (k = 1) технологического аспекта (j = 2), т. е. определяем значения PQ\i. Для свойства «необходимость использования дополнительного оборудования» выбираем интервал значений от 0 до 100 %, считая, что отсутствие дополнительного оборудования представляет собой наилучшее значение, а использование дополнительного оборудования - наихудшее значение. Лучшему значению (0 %) присваивают 1, худшему значению (100 %) - 0. Лучшее значение в данном случае совпадает с левой границей.
Так как любая технология требует использования дополнительного оборудования, то PQn2,1 = 0.
Определяем индекс PQ для свойства «начало локализации разлива нефтепродуктов». Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6) для выбранного свойства (k = 2) технологического аспекта (j = 2), т. е. определяем значения PQn2,1.
Для свойства «время начала локализации разлива нефтепродуктов» выбираем интервал значений от 0 до 360 минут, считая, что начало локализации нефтеразлива через 0 минут после начала применения технологии представляет собой наилучшее значение, а все параметры, превышающие установленную норму, - есть недопустимое, т. е. наихудшее. Лучшему значению (0 минут) присваивают 1, худшему значению (360 минут) - 0.
2011/1
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
203
Лучшее значение в данном случае совпадает с левой границей. Разбиваем заданный интервал между 0 и 360 на двенадцать равных диапазонов для более объективного отражения падения качества. Считается, что качество повышается к левой границе диапазона. Присваиваем коэффициенту падения качества в каждом диапазоне значения от 1 до 12 соответственно. В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками:
I- й диапазон - 0.. .30 мин, КПК1 = 1;
3 -й диапазон - 60.90 мин, КПК3 = 3;
5-й диапазон - 120.150 мин, КПК5 = 5; 7-й диапазон - 180.210 мин, КПК7 = 7; 9-й диапазон - 240..270 мин, КПК9 = 9;
II- й диапазон - 300..330 мин, КПК11 = 11;
2-й диапазон - 30.60 мин, КПК2 = 2;
4-й диапазон - 90.120 мин, КПК4 = 4;
6-й диапазон - 150..180 мин, КПК6 = 6; 8-й диапазон - 210.240 мин, КПК8 =8; 10-й диапазон - 270...300 мин, КПК10=10; 12-й диапазон - 330..360 мин, КПК12=12.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ правой границы диапазонов:
Kd = 12 • (360 - 330) + 11 • (330 - 300) + 10 • (300 - 270) + 9 • (270 - 240) + + 8 • (240 - - 210) + 7 • (210 - 180) + 6 • (180 - 150) + 5 • (150 - 120) +
+ 4 • (120 - 90) + 3 • (90 - 60) + 2 • (60 - 30) + 1 • (30 - 0) = 2340;
K1d = 1/Kd = 1/2340 = 0,00043; K2d = 2/Kd = 2/2340 = 0,0008; K3d = 3/Kd = 3/2340 = 0,0013; K4d = 4/Kd = 4/2340 = 0,0017; K5d = 1/Kd = 5/2340 = 0,0021; K6d = 6/Kd = 6/2340 = 0,0026; K7d = 7/Kd = 7/2340 = 0,003;
K8d = 8/Kd = 8/2340 = 0,0034; K9d = 9/Kd = 9/2340 = 0,0038; K10d = 10/Kd = 10/2340 = 0,0043; K11d = 11/Kd = 11/2340 = 0,0047; K12d = 12/Kd = 12/2340 = 0,0051;
PQ1d = 1 - (30 - 0) • 0,00043 = 0,988; PQ2d =0,988 - (60 - 30) • 0,988 = 0,964; PQ3d = 0,964 - (90 - 60) • 0,0013 = 0,925; PQ4d = 0,925 - (120 - 90) • 0,0017 = 0,874; PQ5d = 0,874 - (150 - 120) • 0,0021 = 0,811; PQ6d = 0,811 - (180 - 150) • 0,0026 = 0,733; PQ7d = 0,733 - (210 - 180) • 0,003 = 0,643; PQ8d = 0,643 - (240 - 210) • 0,0034 = 0,541; PQ9d = 0,541 - (270 - 240) • 0,0038 = 0,427; PQ1od = 0,427 - (300 - 270) • 0,0043 = 0,298; PQ11d = 0,298 - (330 - 300) • 0,0047 = 0,157;
PQ12d = 0,157 - (360 - 330) • 0,0051 = 0.
По результатам проведенных расчетов строим график падения качества свойства технологического аспекта «время начала локализации нефтеразлива», мин (рис. 2).
По графику получаем показатели индекса PQ, свойства для каждого объекта технологического аспекта (табл. 3).
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по свойству «начало локализации нефтеразлива» технологического аспекта технологии использования вяжущих смесей имеют максимальный индекс PQ = 1, биологическая технология имеет индекс PQ = 0,96, а механическая имеет минимальное значение PQ = 0.
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2011/1
204
Общетехнические задачи и пути их решения
Диапазон выбранного свойства
Рис. 2. График падения качества по технологическому аспекту
4.3 Эксплуатационный аспект
Определение индекса PQ для свойства «время полной ликвидации аварийного разлива».
ТАБЛИЦА 3. Данные индекса PQ для свойства «время начала локализации нефтеразлива»
Объект исследования Индекс PQ Обозначение
ИЗВЕСТНО
Механическая ликвидации, п = 1 (начало локализации нефтеразлива может составлять до 6 часов) 0 PQ12,2
Биологическая ликвидации, п = 2 (начало действия микроорганизмов до 60 минут) 0,96 PQ22,2
ПРЕДЛАГАЕТСЯ
Ликвидация шлакощелочной вяжущей смесью, п = 3 (начало капиллярного подсоса нефтепродуктов до 3 минут) 1 PQ32,2
Ликвидация глинофосфатной вяжущей смесью, п = 4 (начало капиллярного подсоса нефтепродуктов до 6 минут) 1 PQ42,2
Ликвидация цементной вяжущей смесью, п = 5 (начало капиллярного подсоса нефтепродуктов до 6 минут) 1 PQ52,2
Ликвидация пенобетонной вяжущей смесью, п = 6 (начало капиллярного подсоса нефтепродуктов до 6 минут) 1 PQ62,2
Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6) для выбранного свойства (k = 1) технологического аспекта (j = 3), т. е. определяем значения PQ\i. Для свойства «время полной ликвидации аварийного разлива» выбираем интервал значений от 0 до 720 часов. Полагаем, что если время полной ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов наступает сразу после начала проведения мероприятий по ликвидации, то это 0 часов и этому показателю присваивают значение 1, худшему значению 720 часов - значение 0. Лучшее значение в данном
2011/1
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
205
случае совпадает с левой границей. Разбиваем заданный интервал между 0 и 720 часами на шесть равных диапазонов для более объективного отражения падения качества. Считается, что качество повышается к левой границе диапазона. Присваиваем коэффициенту падения качества в каждом диапазоне значения 1, 2, 3, 4, 5, 6 соответственно. В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками:
1-й диапазон - 0... 120 ч, КПК1 = 1; 2-й диапазон - 120.. .240 ч, КПК2 = 2;
3-й диапазон - 240.360 ч, КПК3 = 3; 4-й диапазон - 360.480 ч, КПК4 = 4;
5-й диапазон - 480.600 ч, КПК5 = 5; 6-й диапазон - 600.720 ч, КПК6 = 6.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ правой:
Kd = 1 • (120 - 0) + 2 • (240 - 120) + 3 • (360 - 240) + 4 • (480 - 360) +
+ 5 • (600 - 480) + 6 • (720 - 600) = 2520;
K1d = 1/Kd = 1/2520 = 0,0004;
K2d = 2/Kd = 2/2520 = 0,0008;
K3d = 3/Kd = 3/2520 = 0,0012;
K4d = 4/Kd = 4/2520 = 0,0016;
K5d = 5/Kd = 5/2520 = 0,002;
K6d = 6/Kd = 6/2520 = 0,0024; PQ6d = 0,28 - (720 - 600) • 0,0024 = 0.
По результатам проведенных расчетов строим график падения качества свойства эксплуатационного аспекта «время полной ликвидации аварийного разлива» (часы, рис. 3). По графику получаем показатели индекса PQ/ свойства для каждого объекта технологического аспекта (табл. 4).
PQ1d = 1 - (120 - 0) • 0,0004 = 0,952; PQ2d = 0,952 - (240 - 120) • 0,0008 = 0,856; PQ3d = 0,856 - (360 - 240) • 0,0012 = 0,712; PQ4d = 0,712 - (480 - 360) • 0,0016 = 0,52; PQ5d = 0,52 - (600 - 480) • 0,002 = 0,28;
Диапазон выбранного свойства
Рис. 3. График падения качества по эксплуатационному аспекту
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по свойству «время полной ликвидации аварийного разлива» эксплуатационного аспекта технология ликвидации нефтеразливов глинофосфатной вяжущей смеси имеет максимальный индекс PQ = 0,99, биологическая технология имеет индекс PQ = 0.
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2011/1
206
Общетехнические задачи и пути их решения
ТАБЛИЦА 4. Индекс PQ для свойства «время полной ликвидации аварийного разлива»
Объект исследования Индекс PQ Обозначение
ИЗВЕСТНО
Механическая ликвидации, п = 1 (время полной ликвидации до 15 дней) 0,71 PQ13,1
Биологическая ликвидации, п = 2 (время полной ликвидации до 30 дней) 0 PQ23,1
ПРЕДЛАГАЕТСЯ
Ликвидация шлакощелочной вяжущей смесью, п = 3 (время полной ликвидации до 24 часов) 0,19 PQ33,1
Ликвидация глинофосфатной вяжущей смесью, п = 4 (время полной ликвидации до 3 часов) 0,99 PQ43,1
Ликвидация цементной вяжущей смесью, п = 5 (время полной ликвидации до 24 часов) 0,19 PQ53,1
Ликвидация пенобетонной вяжущей смесью, п = 6 (время полной ликвидации до 3 дней) 0,57 PQ63,1
Определение индекса PQ для свойства «температурные условия применения технологии». Рассчитываем индекс PQ выбранных объектов исследования (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6) для выбранного свойства (k = 1) эксплуатационного аспекта (j = 3), т. е. определяем значения PQn3,1.
Для свойства «температурные условия применения технологии» выбираем интервал значений от 0 до 20°С. Полагаем, что все технологии, кроме биологической, могут применяться при температуре 0°С, для биологической требуется температура не ниже +20°С, так как при более низких температурах жизнедеятельность микроорганизмов прекращается. Лучшему значению (0°С) присваивают 1, худшему значению (20°С) - 0. Лучшее значение в данном случае совпадает с левой границей. Разбиваем заданный интервал между 0 и 20°С на четыре равных диапазона для более объективного отражения падения качества. Считается, что качество повышается к левой границе диапазона. Присваиваем коэффициенту падения качества в каждом диапазоне значения 1, 2, 3, 4 соответственно.
В результате получаем диапазоны со следующими характеристиками: 1-й диапазон - 0...5°С, КПК1 = 1; 2-й диапазон - 5... 10°С, КПК2 = 2;
3-й диапазон - 10... 15°С, КПК3 = 3; 4-й диапазон - 15...20°С, КПК4 = 4.
Находим значения коэффициента нормирования интервала, коэффициенты нормирования каждого диапазона и индексы PQ левой границы диапазонов:
Kd = 1 • (5 - 0) + 2 • (1 - 5) + 3 • (15 - 10) + 4 • (20 - 15) = 50;
K1d = 1/Kd = 1/50 = 0,02; PQ1d = 1 - (5 - 0) • 0,02 = 0,9;
K2d = 2/Kd = 2/50 = 0,04; PQ2d = 0,9 - (10 - 5) • 0,04 = 0,7;
K3d = 3/Kd = 3/50 = 0,06; PQ3d = 0,7 - (15 - 10) • 0,06 = 0,4;
K4d = 4/Kd = 4/50 = 0,08; PQ4d = 0,4 - (20 - 15) • 0,08 = 0.
2011/1
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
207
По результатам проведенных расчетов можно построить график падения качества свойства эксплуатационного аспекта «температурные условия применения технологии» (°С, рис. 4).
Диапазон выбранного свойства
Рис. 4. График падения качества по эксплуатационному аспекту
По графику получаем показатели индекса PQ/ свойства для каждого объекта технологического аспекта (табл. 5). Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по свойству «температурные условия применения технологии» эксплуатационного аспекта ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием шлакощелочной и глинофосфатной вяжущих смесей, а также механическая ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов имеют максимальный индекс PQ = 1, а биологическая ликвидация имеет индекс PQ = 0.
ТАБЛИЦА 5. Данные индекса PQ для свойства «температурные условия применения технологии»
Объект исследования Индекс PQ Обозначение
ИЗВЕСТНО
Механическая ликвидации, п = 1 (может проводиться при 0°С) 1 PQ13,2
Биологическая ликвидации, п = 2 (может проводиться при 20°С) 0 PQ23,2
ПРЕДЛАГАЕТСЯ
Ликвидация шлакощелочной вяжущей смесью, п = 3 (может проводиться при 0°С) 1 PQ33,2
Ликвидация глинофосфатной вяжущей смесью, п = 4 (может проводиться при 0°С) 1 PQ43,2
Ликвидация цементной вяжущей смесью, п = 5 (может проводиться при 10°С) 0,7 PQ53,2
Ликвидация пенобетонной вяжущей смесью, п = 6 (может проводиться при 10°С) 0,7 PQ63,2
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2011/1
208
Общетехнические задачи и пути их решения
PQ\ = IZ1>kPQ11>k = 0,9 PQ2i = EZkkPQ2i,k = 0,7 PQ3i = SZi,kPQ3i,k = 0,7 PQ4i = IZi,kPQ4i,k = 0,7 PQ5i = SZi,kPQ5i,k = 0,7 PQ6i = IZi,kPQ6i,k = 0,7
5 Расчет индекса PQj по выбранным аспектам
Рассчитываем индекс PQ j по различным аспектам, получаем массив следующих данных.
По экологическому аспекту (j = 1) получаем следующие значения индекса PQ для каждого выбранного объекта исследования:
0,7 + 0,15 • 0 + 0,15 • 0 = 0,63;
1 + 0,15 • 0 + 0,15 • 0 = 0,7;
1 + 0,9 • 0,15 + 0,15 • 1 = 0,985;
1 + 0,16 • 0,15 + 0,15 • 1 = 0,874;
1 + 0 • 0,15 + 0,15 • 1 = 0,85;
1 + 0 • 0,15 + 0,15 • 1 = 0,85.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что по экологическому аспекту механическая ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов имеет самое низкое значение PQ = 0,63, а технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием шлакощелочной вяжущей смеси имеет наибольший индекс PQ = 0,985.
По технологическому аспекту (j = 2) получают следующие индексы для каждого выбранного объекта исследования:
PQ12 = SZucPQV = 0,2 • 0 + 0,8 • 0 = 0; PQ\=IZjJPQ2*=0 • 02+0,8 • 096=0,768;
PQ32=IZijkPQ3^ = 0,2 • 0 + 0,8 • 1 = 0,8; PQ42 = IZu^QV=0,2 • 0 + 0,8 • 1 = 0,8 PQ52=IZutPQ5!*=0,2 • 0 + 0,8 • 1 = 0,8; PQ62=I^PQV=0,2 • 0+0,8 • 1 = 0,8.
По эксплуатационному аспекту (j = 3) получают следующие индексы для каждого выбранного объекта исследования:
PQ13 = 2Zi,kPQri,k = 0,5 pQ3 = IZi,kPQ\k = 0,5 PQ33 = 2Zi,kPQ3i,k = 0,5 PQ43 = 2Zi,kPQ4i,k = 0,5 pQ3 = IZi,kpQi,k = 0,5 PQ63 = 2Zi,kPQ6i,k = 0,5
0,71 + 0,5 • 1 = 0,855;
0 + 0,5 • 0 = 0;
0,19 + 0,5 • 1 = 0,595; 0,99 + 0,5 • 1 = 0,995; 0,19 + 0,5 • 0,7 = 0,445; 0,57 + 0,5 • 0,7 = 0,635.
6 Расчет индекса PQn для выбранных объектов
Механическая ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов:
PQ1 = IZiPQ1i = 0,5 • 0,63 + 0,25 • 0 + 0,25 • 0,855 = 0,53.
Биологическая ликвидация аварийных разливов нефтепродуктов:
PQ2 = IZiPQ2i = 0,5 • 0,7 + 0,25 • 0,768 + 0,25 • 0 = 0,54.
Технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием шлакощелочной вяжущей смеси:
PQ3 = IZiPQ3i = 0,5 • 0,985 + 0,25 • 0,8 + 0,25 • 0,595 = 0,84.
2011/1
Proceedings of Petersburg Transport University
Общетехнические задачи и пути их решения
209
Технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием глинофосфатной вяжущей смеси:
PQ4 = SZiPQ4i = 0,5 • 0,874 + 0,25 • 0,8 + 0,25 • 0,995 = 0,89.
Технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием цементной вяжущей смеси:
PQ5 = SZiPQ5i = 0,5 • 0,85 + 0,25 • 0,8 + 0,25 • 0,445 = 0,74.
Технология ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием пенобетонной вяжущей смеси:
PQ6 = SZiPQ6i = 0,5 • 0,85 + 0,25 • 0,8 + 0,25 • 0,635 = 0,78.
Заключение
По результатам оценки индексов PQ предложенных технологий ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с использованием самопроизвольно твердеющих вяжущих смесей (шлакощелочной, глинофосфатной, цементной и пенобетонной) установлено, что индексы PQ новых технологий превышают индексы PQ технологии механической ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов и биологической. При этом по экологическому аспекту максимальный индекс PQ = 0,985 имеет технология ликвидации аварийных нефтеразливов с использованием шлакощелочной вяжущей смеси, а максимальное итоговое значение индекса PQ = 0,89 имеет технология с использованием глинофосфатной вяжущей смеси.
Полученный результат свидетельствуют о более высоком качестве разработанных технологий и перспективности их использования.
Библиографический список
1. Новые экозащитные технологии и их оценка. Индекс PQ / Л. Б. Сватовская, Т. С. Титова, Е. В. Русанова. - СПб. : ПГУПС, 2005. - 75 с. - ISBN 5-7641-0143-3.
2. Новые экозащитные технологии на железнодорожном транспорте / Л. Б. Сватовская, А. М. Сычева, Е. И. Макарова. - М. : ГОУ «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. - 159 с. - ISBN 978-5-89035-358-0.
3. Оценка качества экозащитной технологии. Идея введения индекса PQ (property quality) / Л. Б. Сватовская, Т. С. Титова, А. В. Хитров // Новые исследования в материаловедении и экологии : сборник научных статей ; ред. проф. Л. Б. Сватовская. -Вып. 5. - СПб. : ПГУПС, 2005. - C. 87-89. - ISBN 5-7641-0142-5.
Статья поступила в редакцию 02.02.2011;
представлена к публикации членом редколлегии Т. С. Титовой.
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2011/1
