ПОРТ КАК ЗВЕНО ТРАНСПОРТНО-ЛОГИСТИЧЕСКОЙ ЦЕПИ И ОБЪЕКТ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ Текст научной статьи по специальности «Математика»

SUBSTANTIATION OF APPLICATION SPECIAL GRABS BUCKET FOR THE OVERLOAD FROZEN BULK CARGOES AT VARIOUS CONDITIONS OF OPERATION

A. S. Sljusarev, A. IV. Bogdanov

Bulk cargoes in conditions of negative temperatures pass in the frozen condition, cardinally changing the physicomechanical properties, thus of the machine and mechanisms work in the heaviest conditions. Serviceability of hoisting-and-transport machines depends, first of all, on reliability of the working bodies which are carrying out capture and moving of a material. Developed on faculty PTM. VGA VT special grabs bucket possess high scooping ability and a time between failures comparable to work grabs bucket under usual conditions of operation. Application various grabs bucket should be caused by physicomechanical properties of a cargo, volumes offreight traffics and economic feasibility.

УДК 628.511.001.57:656.62.073.28:689.46.

И. С. Отдел кип, к. т. н., доцент, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5. М. С. Отделкин, инженер, Горьковская железная дорога. 603011, Нижний Новгород, ул. Октябрьской революции, 78.

ПОРТ КАК ЗВЕНО ТРАНСПОРТНО-ЛОГИСТИЧЕСКОЙ ЦЕПИ И ОБЪЕКТ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Статья посвящена определению затрат пи порту с учетом потерь грузив от пыле-уноса при перегрузке пылящих навалочных грузов грейферными кранами и пневматическими и конвейерными установками и открытом хранении указанных грузов.

Стремительный рост численности человечества и его научно-техническая вооруженность к концу XX века привели к глобальным масштабам загрязнения окружающей среды. В связи с этим обострилась проблема экологической безопасности - процесса обеспечения защищенности жизненно важных интересов личности, общества, природы от реальных и потенциальных угроз, создаваемых антропогенным воздействием на окружающую среду.

Экологические вопросы природопользования и задачи инженерной экологии, как показал опыт прошедших десятилетий, стали еще более актуальны. Ужесточение экологических требований законами и нормативно-правовыми актами, как Российской Федерации, так и международными организациями предусматривают необходимость создания и быстрейшего внедрения в производство безотходных технологических процессов, разработку конструкций и оборудования, обеспечивающих сокращение выбросов вредных веществ в воздушный и водный бассейны. Кроме этого, отмечается отсутствие комплексного подхода, учитывающего экологические последствия при разработке технологических систем, недооценка экономических методов управления природопользованием.

Несмотря на то, что водный транспорт по сравнению с другими видами транспорта, оказывает не самое большое негативное воздействие на природную среду, его доля в загрязнении остается достаточно высокой.

Водный транспорт является сложной социальной технико-экономической системой, имеющей многосторонние связи с окружающей средой. При этом основными источни-

ками загрязнения являются суда и береговые объекты, к которым относятся порты, судоремонтные и судостроительные заводы, базы технического обслуживания флота.

Анализ работ в области предотвращения загрязнения окружающей среды на водном транспорте показал, что основным направлением исследований до сих пор являлось обеспечение экологической безопасности судов, а береговым объектам и в частности портам уделялось мало внимания. Однако статистические данные об ежегодных объемах загрязнения со стороны водного транспорта показывают, что на долю береговых объектов приходится около 50 % выбросов в атмосферу и около 85 % объемов сточных вод. Атмосферные выбросы от речного флота в 1998 году составили 80 тыс. т, а от стационарных источников береговых служб - 21,5 тыс. т [1].

По данным работы [2] в 1999-2000 гг. водный транспорт России включает в себя более 2 тыс. речных причалов и портов и 43 морских порта:

Морские и речные порты, являясь крупными транспортными узлами по перегрузке различных грузов с одного вида транспорта на другой, своей эксплуатационной деятельностью оказывают отрицательное воздействие на атмосферный воздух, почву и акваторию порта. Наиболее ощутимо это влияние проявляется вследствие пыления при хранении и перегрузочных операциях с пылящими навалочными грузами, которые составляют около 70 % объема перевозимых водным транспортом грузов. В результате пылеобразования не только безвозвратно теряется часть груза, но и наносится значительный ущерб окружающей среде.

В реальных условиях перемещение материального потока из пункта производства продукта до пункта потребления может осуществляться, как правило, множеством возможных способов. Важной задачей является выбор оптимального способа доставки груза. Решением данной задачи занимается логистика - наука, изучающая различные способы воздействия на грузовые потоки с целью их оптимизации. Поэтому логистику следует рассматривать как совокупность технических средств, методов и действий, направленных на эффективную организацию грузовых потоков, включая информационное, юридическое, финансовое обеспечение логистического процесса.

Такой комплексный подход позволяет выстроить логистическую цепь в виде отдельных звеньев, отражающих процесс движения грузов от одного пункта до другого, а также изучить влияние тех или иных факторов на этот процесс.

Таким образом под транспортно-логистической системой (ТЛС) понимается комплекс согласованных и взаимоувязанных технических, технологических, экономических и коммерческо-правовых мероприятий, позволяющих с максимальным эффектом и наименьшими затратами обеспечить перевозки грузов на конкретных направлениях от отправителя до получателя. При этом судно, портовые устройства, подвижной состав других видов транспорта, складские устройства клиентуры рассматриваются как отдельные узлы ТЛС.

В зависимости от широты охвата объектов и субъектов, имеющих отношение к процессу доставки грузов, можно выделить три основных вида ТЛС:

1 - ТЛС движения материального потока. Объединяет в себе все базисные логистические функции (производство, транспортировку, потребление). Включает в себя транспортные звенья, производителей и потребителей продукции, которая является объектом перевозки.

Потребитель Смешанный вид транспорт» Порт выгрузки Судоходная компания Порт погрузти Смешанный вид транспорта Производитель

2 - ТЛС доставки груза. Включает в себя звенья всех видов транспорта, участвующих в перевозках груза и сопутствующих перевозкам транспортно-экспедицион-ных операциях.

Смешанный вид Порт Судоходная Порт Смешанный ш^г ВИД

выгрузки компания иЫру N01 транспорта

3 - ТЛС доставки груза водным транспортом. Включает в себя все звенья водного транспорта как производственно-экономической отрасли и участвующие в доставке груза.

Порт выгрузки

Судоходная компания

Порт погрузки

Все приведенные выше ТЛС включают в себя порты (выгрузки, погрузки). Рассмотрим порт как звено логистической цепи движения грузового потока. Характеристики грузового потока изменяются при его поступлении в порт, где выполняются такие логистические операции как выгрузка (погрузка), хранение, передача груза на смежный вид транспорта, прием груза к перевозке.

Затраты по порту (транспортному узлу) являются частью совокупных затрат по доставке груза для рассматриваемой логистической системы.

В настоящее время в морских и речных портах перегрузка пылящих навалочных грузов в основном осуществляется:

- с использованием грейферных кранов и перегружателей;

- с помощью иневмоустановок и конвейерным транспортом.

Чаще всего используют первый способ перегрузки, так как он универсален и применяется в различных технологических схемах: судно-вагон; судно-бункер-вагон; вагон-склад и т. д. Пыление при работе по этому способу имеет место при любой технологической схеме, однако наиболее интенсивное пылеобразование происходит при разгрузке грейфера.

В табл. 1 представлены значения запыленности воздуха в радиусе 10 м от места разгрузки грейфера при перегрузке различных пылящих грузов. Значения запыленности получены в результате обследования Ильичевского, Одесского, Вгнтспилского, Красноярского, Астраханского и ряда зарубежных портов [3, 4].

Таблица 1

Запыленность воздуха в радиусе 10 м от места разгрузки грейфера при перегрузке различных пылящих грузов

Наименование груза Превышение предельно-допустимой концентрации,раз

Пшеница 40... 1000

Уголь 7. ..50

Руда 8...15

Суперфосфат 60... 150'

Хлористый калий 6..50

Сера комовая 20...500

Кроме этого пыление происходит и при сдувании с верхнего слоя груза, находящегося в трюме судна. При этом запыленность воздуха при различных значениях скорости ветрового воздействия достигает до 300 мг/м3 [5].

При перегрузке пылящих навалочных грузов с помощью пневмоустановок запыленность воздуха в районе работы машин достигает до 150 мг/м3, а в трюме судна -75... 100 мг/м3 [6].

Конвейерные установки входят в состав специализированных перегрузочных комплексов и работают в сочетании со специальными машинами: реклаймерами, стакерами, судопогрузчиками, вагоноопрокидывателями. Такие комплексы для перегрузки пылящих навалочных грузов эксплуатируются в Медвежьегорском, Николаевском, Одесском, Кандалакшском портах. Высокая производительность этих комплексов, которая достигает 3000 т/ч, большое количество узлов пересыпки (разгрузка вагона на вагоноопрокидывателе, перегрузка с конвейера на конвейер, с конвейера в бункер или трюм судна и т.д.) с высотами падения груза до 6 м приводит к высокой запыленности воздуха, которая достигает 2000 мг/м3 [5].

Существенным источником пылеобразования в портах являются открытые склады для хранения пылящих навалочных грузов. Так выбросы в атмосферу при хранении 5...7 дней на открытом складе щебня и гравия составляют 0,15 кг/т, а при открытом хранении угля - 0,03 кг/т [7].

Таким образом приведенный выше краткий анализ пылеообразования при выполнении перегрузочных работ и открытом хранении пылящих навалочных грузов в морских и речных портах показывает, что при определении затрат по порту необходимо учитывать и расходы по потерям грузов от распыления и пылеуноса и отрицательному воздействию унесенной пыли на окружающую среду.

Затраты 3 по порту предлагается определять по выражению

3 = C + EK + 3n y ,

где С - текущие затраты, руб.;

Е - коэффициент эффективности капитальных вложений; К - капитальные вложения, руб.;

Зпу - затраты по потерям груза в результате пылеуноса и по ущербу окружающей среде, руб.

Затраты Зп v предлагается определять по формуле

3 =3 + У +У

п.у. т а т ^ в'

где Зп - затраты по потерям груза в результате пылеуноса, руб.;

У У ' - ущерб от загрязнения, соответственно, атмосферы и водной акватории, руб. Затраты Зп определяются

3п=3пер+3с +3„+3СК. (1)

где Зпср - затраты по потерям груза от пылеуноса при выполнении перегрузочных

работ, руб.;

Зс, За - затраты по потерям груза от пылеуноса соответственно при открытом трюме судна и открытом кузове полувагона, руб.;

Зск - затраты по потерям груза от пылеуноса с поверхности штабеля открытого

склада, руб.

При перегрузке грузов с использованием грейферных кранов и перегружателей величины, входящие в выражение (1), определяются:

3с=Яс- *гр.с ' пс ' Сгр <

(2)

Зв = Я в ^гр.в ' пв ' ^гр !

Зск ^ Яск.х '^хрл '^гр '

где С!... ■ - количество груза, унесенного за один цикл работы крана при ) -ом варианте перегрузочных работ {] — 1,2,3 ), т;

Я с > Я« ~ количество груза, унесенного соответственно из открытого трюма одного судна и одного полувагона, т;

цс). . - количество груза, унесенного с поверхности / -го открытого склада, т/сут.;

пц1 - число циклов крана при j -ом варианте работы, ед.; С - стоимость одной тонны груза, руб.;

,р„ — время грузовой обработки соответственно одного судна и одного вагона с использованием грейферных кранов и перегружателей, сут.; ? . - время хранения груза на / -ом открытом складе, сут.;

пс, па - потребное количество соответственно судов и вагонов, необходимое для освоения заданного грузопотока, ед.

Л • «

' а " а '

где - величина грузового потока, т;

О, , - эксплуатационная грузоподъемность соответственно судна и полувагона, т.

Время грузовой обработки транспортных средств определяется:

для судна

\

гр.с.

П

а 1 -а — +

Р

.и V с1 'с2 /

для полувагона

гр.в.

П..

' л N

1 -а а

Р Р

V 1 с! * сЪ /

где , - эксплуатационная фузоподьемность соответственно судна и полувагона, г, П и - количество фронтальных грейферных кранов или перегружателей на обработке транспортных средств, ед.;

ОС - коэффициент прохождения груза через склад;

РС],Рс2>Рс1 ~ производительность одного фронтального крана или перегружателя при работе по) -тому варианту: судно-склад (у' = 1); судно-вагон (/ = 2); склад-вагон (у = З), т/сут.

Число циклов работы крана или перегружателя при / -том варианте перегрузочных работ находится: судно-склад, / = 1

а<2„

пч\ или пц\ =

гсУ с 1

«0«

КрРгр

\'

судно-вагон

.7 = 2

пЧ2 =

(1 -

У

V

склад-вагон, / = 3

=

РсъТцг

или /2..-1 =

цЪ V р '

грУгр

где Тц j - продолжительность цикла при у -том варианте работы, сут.; К - вместимость грейфера, м3;

су

Ргр - насыпная плотность материала, т/м^;

к\,к-) - количество материала в трюме судна по слоям, %; [[/ - коэффициент заполнения грейфера.

Время хранения определенного количества груза на / -ом открытом складе будет соответствовать интервалу времени прибытия судов в порт и определяется

(3)

где Т - продолжительность навигационного периода, сут.;

Пп - количество еще не прибывших (не разгруженных) в порт судов, ед.

Количество ЕСК ( материала на складе с учетом отгруженного в полувагоны можно определить из выражения

Еск, = -»о)-6«

1 \-а

365 Т

^ .

хр.1

(4)

После этого находится соответствующий величине Еск 1 объем У1 штабеля склада через насыпную плотность материала, а затем геометрические размеры штабеля склада (длина, ширина и высота), которые необходимы для определения величины цск ¡.

При перегрузке грузов с помощью пневмоустановок и конвейерным транспортом величины, входящие в выражение (1), определяются:

Зпер. = ^ \ Ягр.] ' ' Сгр >

Зс = Я с ' *гр.с ' пс ' Сгр >

1 / (5) ~ Яв ''гр.в ' пв ' Сгр >

Зск ~ ^У \ Яскл ' *хрл ' Сгр >

где <]1р ] - количество груза, унесенного в единицу времени при У-том варианте перегрузочных работ (j = 1,2,3) , т/сут;

?; - время работы машин непрерывного транспорта при ] -том варианте перегрузочных работ, сут;

*гр с'¿гр в ~ вРемя грузовой обработки соответственно одного судна и одного

вагона с помощью пневмоустановок и конвейерным транспортом, сут.

Время работы машин непрерывного транспорта при / -том варианте перегрузочных работ находится: судно-склад, / = 1

=

судно-вагон, = 2

склад-вагон, 7 = 3

«а,

= Р

2

'з =

«а

Рг

где Р],Р2,Рз - производительность одной фронтальной машины непрерывного транспорта при ] -том варианте перегрузочных работ, т/сут. •

Время фузовой обработки транспортных средств определяется: для судна

/

-Яс.

"м

а 1-а

для полувагона

А _ £>в ' ' ~ а « '

гРв "и Р Р ' м \ И2 п )

Ущербы Уа и Уд предлагается определять, соответственно, по формулам:

п

/=/

п

ув =2^41-У в 1=1

где Уа,Ув - константы, численное значение которых, соответственно, рекомендуется принимать 3,3 руб. и 443,5 руб. на тонну выбросов (в ценах 1990 г.) [17], руб.;

<7а, СГд - показатели относительной опасности загрязнений соответственно атмосферного воздуха и водной акватории;

У - поправка, учитывающая характер рассеивания пылевых выбросов в атмосфере. п

Величина ^ 'д,- (т) определяется как:

- при перегрузке грузов грейферными кранами и перегружателями

п

X ^ = X Ягр.} ' пц.) + Я с ' 1гр.с -Пс+Яв' {гр.в ' пв + ^ Яскл ' *хрл

1 = 1

- при перефузке грузов пневмоустановками и конвейерным транспортом

п

^ <7/ = ^ Ягр.] 1 */+Яс ■ 1гр.с 1 Лс + 0в ' *гр.в ' пв + ^ Яскл ' {хрл >

1=1

В настоящее время существует ряд методик по определению объемов выбросов пыли [8, 9], которые наиболее полно разработаны и апробированы для организованных источников загрязнений (трубы промышленных предприятий).

Морские и речные порты являются выраженными неорганизованными источниками загрязнения. Они характеризуются большой площадью «сноса» вредных веществ, периодичностью их поступления, связанной с технологическим циклом перегрузки и отсутствием подфакельной «чистой» зоны, присущей организованным источникам выбросов в атмосферу [10].

Существует методика [11] определения фактических объемов выбросов от неорганизованных источников, которая распространена на морские порты. Согласно данной методики, общий объем М выбросов пыли со складов и трюмов определяется как

М =А + В,

где А , В - выбросы при проведении грузовых работ на складе и возникающие от уноса пыли с поверхности груза при его хранении, г/с.

Составляющие выбросы А и В определяются из выражений

_ к, ■ к2 ■ к3 ■ к4 • к5 ■ П • 106 ~ 3600 '

где - массовая доля пылевой фракции в материале;

к2 - доля пыли (от всей массы пыли), переходящей в аэрозоль;

лг3, /с4, /с5 - коэффициенты, учитывающие соответственно местные метеорологические условия, степень защищенности источника от внешних воздействий и условия пылеобразования, влажность материала;

П - суммарное количество перерабатываемого груза, т/ч.

В = к3 -к5 -к6 V - Г ,

где к6 - коэффициент, учитывающий профиль поверхности складируемого груза и определяемы как / У7 ;

/ф - площадь фактической поверхности груза с учетом рельефа его сечения, м2;

Г - площадь поверхности пыления в плане, м2;

<7' - удельный унос пыли с 1 м2 фактической поверхности в условиях, когда к3 = к5 = 1, то есть при скорости ветра до 2 м/с и влажности груза 0.. .0,5 %.

Однако существующие методики носят весьма приближенный характер и полностью не учитывают особенностей процессов пылеуноса как при выполнении грузовых работ перегрузочным оборудованием, так и при открытом хранении определенных пылящих грузов, а также ветрового режима месторасположения конкретного перегрузочного узла.

Поэтому величины д .р ¡,Яс>Чв^Чскл->я\р / предлагается определять по результатам модельных исследований.

Определение пылевых выбросов при работе различного перегрузочного оборудования с пылящими грузами и хранении данных грузов на открытых складах, основанное на методах подобия и моделирования, требует, прежде всего, разработки физической модели, подобной конкретному объекту натуры.

Методы физического моделирования, основанные на теории подобия и размерностей, рассматриваются как приближенные методы анализа процессов при замещении реального объекта подобной ему моделью. Значимость этих методов возрастает при решении поисковых и прогнозных задач, когда структура и состав уравнений, описывающих процесс, не полны или недостаточно надежны. К числу таких задач относится образование пылевоздушных потоков при перегрузке и открытом хранения пылящих навалочных грузов.

Воспроизведение процесса в уменьшенных размерах по существу является физическим моделированием. Однако необходимо установить признаки, которые позволяют утверждать подобие процессов, протекающих в условиях разных масштабов системы. Качественные и количественные связи подобных явлений процесса пылеобразования можно установить в виде критериальных соотношений, называемых критериями подобия.

В соответствии с первой теоремой подобия инвариантность критериев подобия является признаком подобия объектов [12].

Процесс пылеобразования при перегрузке пылящих навалочных грузов с использованием грейферных кранов и перегружателей следует рассматривать как многоэлементную систему, включающую в себя следующие процессы:

- зачерпывания пылящего груза грейфером;

- разгрузки грейфера или истечение пылящего груза из грейфера при его раскрытии;

- удара о преграду падающего груза и унос частиц пыли;

- пылеунос фуза во время фузовой обработки транспортных средств при открытом трюме судна или кузове полувагона;

- пылеунос груза с поверхности штабеля открытого склада;

- распространения взвешенных частиц пыли воздушными потоками.

В общем случае эти процессы не могут рассматриваться как независимые, но решение задачи в таком виде является сложным и трудоемким. Поэтому будем считать, что указанные процессы многоэлементной системы независимы друг от друга, то есть решение задачи пылеобразования при работе грейферных механизмов будем основывать на раздельном моделировании, которое апробировано в работе [13].

В перечень определяющих параметров не включена дисперсность материала, так как при моделировании процесса взаимодействия рабочих органов перефузочных машин с навалочными фузами влиянием дисперсности материала пренебрегают при отношении диспергированного элемента к исследуемому объему объекта (в данном случае вместимость модели грейфера) менее чем 10'4 [13]. Поэтому в модельных исследованиях применяется натурный пылящий груз.

Изучаемые процессы можно описать следующими критериальными уравнениями, которые получены авторами [14, 15]:

- зачерпывание пылящего фуза фейфером

,2 Л

/V

т1

"ЛЯ*

& I

Ё1 I

(6)

- истечение пылящего груза из грейфера, удар о префаду падающего фуза и взвешивание частиц пыли

г ->\

V

= /

Лр -» тт ;

(7)

- пылеунос груза во время фузовой обработки транспортных средств при открытом трюме судна или кузове полувагона

Яс°в

= /

Яв"в _

Ьтр ктр Ист ¿гр.сив

I Ч?!

тР /

\

/ / / \1тр 1тр Чпр

I '/ / V 4в 1в 1в у

(8)

(9)

- пылеунос груза с поверхности штабеля открытого склада

Чск$в / Л ^

=/

ск "ск „ -.-,ф

I I

V1ск 1ск

(10)

где Р - усилие зачерпывания, Н; ^ - время смыкания челюстей, с; Ш - масса материала в грейфере, кг; / - линейные размеры грейфера, м; р - насыпная плотность груза, кг/м3;

<9 - скорость посадки грейфера на груз, м/с; V - средняя расходная скорость истечения груза, м/с; 5 - площадь истечения, м2;

I р - время раскрытия грейфера, с;

Н - высота падения груза, м; - скорость ветра, м/с;

Ь/пр ' ^в' ^ск' ^тр' ^а > ^ск >

- ширина, длина и высота, соответственно, трюма

^ тр' ^в' ^ск судна полувагона и штабеля склада, м;

О - вес частицы груза, Н;

¡гр.с^гр.в ~ вРемя грузовой обработки судна, полувагона, с;

(р - направление ветра относительно продольной оси трюма судна, полувагона, штабеля склада, град.

В выражения (8), (9) и (10) входит величина С веса частицы груза. Поэтому, чтобы использовать в модельных исследованиях процессов пылеуноса, описываемых данными выражениями, натурный пылящий груз, принимаем масштаб подобия

кд = 1, а значения масштабов подобия ки и к^ - также равными единице. Как

показали исследования, проведенные авторами [14, 16], это допустимо, если величина

линейного масштабного коэффициента к/:

- при моделировании процессов пылеобразования при работе грейфера и пылеуноса груза из кузова полувагона за время его грузовой обработки к/ <70;

- при моделировании процессов пылеуноса груза из открытого трюма судна во время его грузовой обработки и с поверхности штабеля открытого склада

к, <20...25.

Возможность использования при модельных исследованиях натурного груза значительно облегчает проведение эксперимента потому, что приготовление эквивалентного натурному фуза процесс трудоемкий и сложный. Так как в предлагаемом методе моделирования натурный груз не моделируется, то этот метод называется методом неполного моделирования.

Подобие процессов распространения взвешенных частиц пылящего материала воздушными потоками в модели и натуре будет достигнуто при одинаковых температуре и влажности окружающей среды и режиме перемещения окружающего воздуха.

При способе перегрузки пылящих навалочных грузов с помощью пневмоустано-вок и конвейерного транспорта основные очаги с максимальным пылеобразованием имеют место при погрузке указанных грузов в транспортные средства и на открытый склад. Поэтому в данной статье рассматриваются процессы:

- истечения пылящего груза из вертикальных труб пневматических и конвейерных установок;

- удара о преграду струи падающего груза и взвешивание частиц пыли;

- пылеунос груза во время грузовой обработки транспортных средств при открытом трюме судна или кузове полувагона;

- пылеунос груза с поверхности штабеля открытого склада;

- распространения взвешенных частиц пыли воздушными потоками.

Указанные процессы можно описать следующими критериальными уравнениями:

- истечения пылящего материала из вертикальной трубы, удара о преграду струи яадающего груза и взвешивание частиц пыли

V.

г =/

'Н С 4

Я КО.

(11)

- пылеунос груза во время грузовой обработки транспортных средств при открытом трюме судна или кузове полувагона

Чс^в

= /

Г у >

Ъ_пхр_ Ьщр Нст 1гр.с°в

I '/ '/ ■ /

1тр ' тр 1тр 1тр

(12)

Яв°в

= /

I N Ьв Ив 1гр.в°в

Т'Т,(р' I 1в 1в 1в

(13)

где I) - диаметр трубы, м;

£ -ускорение свободного падения, м/с2;

Ус - скорость струи груза на выходе из трубы, м/с;

Н - высота падения груза от нижней части трубы до преграды, м.

Процесс пылеуноса груза с поверхности штабеля открытого склада описывается критериальным уравнением (10).

Для подобия процессов удара пылящего материала о преграду и взвешивания частиц пыли в натуре и модели, необходимо соблюсти равенство скоростей струи материала на выходе из трубы, то есть должно быть выполнено условие = 1.

В выражение (11), (12) и (13) входит величина С веса частицы груза. Поэтому, чтобы использовать в модельных исследованиях процесса пылеуноса, описываемого данным выражением, натурный пылящий груз, принимаем масштаб подобия кд = 1.

Это допустимо, если величина масштабного коэффициента к/ [15]:

- при моделировании процессов пылеобразования при работе машин непрерывного транспорта и пылеуноса груза из кузова полувагона за время его грузовой обработки к[ <10 -

- при моделировании процессов пылеуноса груза из открытого трюма судна во время его грузовой обработки и с поверхности штабеля открытого склада к\ <20...25.

Возможность использования при модельных исследованиях натурного груза значительно облегчает проведение эксперимента потому, что приготовление эквивалентного натурному груза процесс трудоемкий и сложный. Так как в предлагаемом методе моделирования натурный груз не моделируется, то этот метод называется методом неполного моделирования.

Теперь сформулируем основные положения метода неполного моделирования процессов пылеуноса при работе различного перегрузочного оборудования с пылящими грузами и хранении данных грузов на открытых складах:

а) при перегрузке пылящих грузов грейферными кранами и перегружателями:

- применять в модельных исследованиях натурный груз;

- выполнять модель геометрически подобной натурному объекту. Причем величину масштабного коэффициента принимать: к\ <10 - при работе грейфера и пы-

леуносе груза из полувагона; к\ < 20...25 - при пылеуносе груза из открытого трюма судна и с поверхности штабеля открытого склада;

- обеспечить условия подобия процесса истечения груза из модельного и натурного грейферов;

- обеспечить равенство скоростей воздушных потоков вытесняемого из падающего груза воздуха в модели и натуре;

- соблюдать одинаковыми в модели и натуре температуру и влажность окружающей среды и режим перемещения окружающего воздуха;

б) при перегрузке пылящих грузов пневматическими и конвейерными установками:

- применять в модельных исследованиях натурный груз;

- выполнять модель геометрически подобной натурному объекту. Причем величину масштабного коэффициента принимать: к/ < 10 - при работе машин непрерывного транспорта и пылеуносе груза из полувагона; к/ < 20...25 - при пылеуносе

груза из открытого трюма судна и с поверхности штабеля открытого склада;

- соблюдать условия подобия процесса истечения груза из вертикальных труб пневматических и конвейерных установок;

- соблюдать одинаковыми в модели и натуре температуру и влажность окружающей среды и режим перемещения окружающего воздуха;

Предлагаемый метод неполного моделирования процессов пылеуноса как при выполнении грузовых работ перегрузочным оборудованием, так и при открытом хранении определенных пылящих грузов по результатам модельных исследований позволит:

- спрогнозировать количественные характеристики пылеуноса при рассматриваемых процессах;

- оценить отрицательное воздействие на окружающую среду перегрузочного процесса и процесса открытого хранения пылящих навалочных грузов;

- определить экономические параметры перегрузочного процесса, связанные с потерями пылящего материала от распыления и пылеуноса и отрицательного воздействия пыли на человека, перегрузочную технику, почву и водную акваторию порта;

- обосновывать способы перегрузки и хранения пылящих грузов и оптимальные нормы технологических процессов их перегрузки с учетом экологических требований и экономических аспектов.

Таким образом, метод неполного моделирования пылевых выбросов при выполнении перегрузочных работ с пылящими навалочными грузами и их открытом хранении позволяет определять затраты по порту, которые являются частью совокупных затрат по доставке грузов водным транспортом, с учетом их потерь от пылеуноса и отрицательного воздействия пыли на окружающую среду.

Список литературы

[1] Павлова Е.И. Экология транспорта. - М: Транспорт, 2000.

[2] Шабарова Э.В. Основы транспортной логистики: Учебное пособие. - СПб.: ГМА им. адм. С.О. Макарова. 2002.

[3] Отделкин Н.С., Слюсарев A.C. Борьба с пылью при перегрузке пылящих сыпучих грузов грейферными кранами. Научно-техн. информационный сборник ЦБНТИ МРФ. вып. 4, 1992.

[4] Куровски Т. Загрязнение атмосферы в морских портах во время перегрзки массовых сыпучих грузов // Труды Морского Института, ПНР. - № 662. - 1981. - С. 150-158.

[5] Отделкин Н.С., Отделкин М.С. Определение затрат по потерям пылящих грузов при крановой схеме механизации их перегрузки // Материалы НТК ППС ВГАВТ, вып. 283, ч. 4. - Н. Новгород, 1999.

[6] Бланк Ю.И., Зильдман В.Я., Чикановский В.А. Борьба с пылеобразованисм в морских портах. В/О «Мортехинформреклама», Серия «Предотвращение загрязнения морской среды», вып. 6(52), 1984.

[7] Справочник. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ, изд.: В 2-х частях, ч. 2. Пер. с англ. / Под ред. Калверта С.. Инглунда Г.М. - М.: Металлургия, 1988.

[8] Временная типовая методика оценки эффективности природоохранных мероприятий и экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. -М.: Экономика. 1986.

[9] Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами.-Л.: Гидрометеоиздат, 1986.

[10] Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. - М.: Транспорт, 1987.

[11] Временная методика установления допустимых выбросов пыли при перегрузке пылящих насыпных грузов в Новороссийском морском тортовом порту. - Одесса: Черноморниипроект, 1983.

[12] Гухман A.A. Введение втеорию подобия. - М.: Высшая школа. 1963.

[13] Самсонов В.Т. Об изучении на моделях пылеобразования при падении измельченных материалов // сб. Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. - Вып. 32. 1964. - С. 89-96.

[14] Отделкин Н.С. Прогнозирование пылеобразования при различныхспособах перегрузки пылящих навалочных материалов в морских и речных портах // Надежность и ресурс в машиностроении: Вестник ВГАВТ. - Вып. 4.-2003.-С. 107-120.

[15] Отделкин Н.С. Эколого-экономическая оценка проектных решений по перегрузке пылящих навалочных материалов грейферными кранами в морских и речных портах // Экологические системы и приборы. - № 1. - 2004. - С. 47-51.

[16] Отделкин Н.С., Костюничсв Д.Н. Эколого-экономическое обоснование параметров открытых складов навалочных грузов путем прогнозирования процесса пылеуноса // Экологичекие системы и приборы. - Nü 1. - 2005. - С. 30-33.

[ 17] Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте / Под ред. проф. Зубрева Н.И., Шараповой H.A. - М.: Транспорт. 2000.

FORECASTING OF THE DUST FORMATION AT VARIOUS WAIS AT AN OVERLOAD OF DUST FORMING BULK MATERIALS IN SEA AND RIVER FORTS

/V. Otdelkin, M. Otdelkin

Clause is devoted to forecasting emissions of dust at an overload of dust- forming materials cranes with grabs and pneumatics and conveyors by installations on the basis similarity and modeling ofprocesses dust formation.