CC BY
56
УДК 631.253 Б01 10.24411/2078-1318-2019-14178
Канд. техн. наук М.С. МЕДВЕДЕВ (Красноярский ГАУ, [email protected])
ПОВЫШЕНИЕ СОХРАНЯЕМОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ В ПЕРИОД ХРАНЕНИЯ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ МОДУЛЬНОГО
ЗАЩИТНОГО СООРУЖЕНИЯ
Некоторые виды техники в сельском хозяйстве из-за специфических особенностей эксплуатации заняты на производстве не в течение целого года, как это бывает в других отраслях, а лишь небольшую часть времени. Такой техники в сельскохозяйственном производстве достаточно много: это и комбайны, занятые только в уборке урожая (2-3 месяца в году), и сеялки, работающие в период посевных работ (1 месяц в году), и много других видов техники, выполняющих важные функции в возделывании, сохранении и переработке продукции сельского хозяйства, но работающих небольшой период времени в течение года [1]. Поэтому хранение сельскохозяйственной техники в период ее простоя является насущной проблемой для агропромышленного комплекса.
В период длительного хранения сельскохозяйственная техника подвергается агрессивному воздействию внешних климатических факторов, а именно: температура и влажность воздуха, солнечное излучение, скорость ветра и атмосферные осадки. Также одним из негативных факторов, способствующих возникновению коррозии, является длительный простой техники, а нарушение технологий подготовки и несовершенство способов хранения приводит к потере работоспособности сельскохозяйственной техники, что свидетельствует о необходимости выбора эффективного способа ее хранения.
Сохранение любого объекта - дорогостоящее мероприятие: это и затраты на расходные материалы, такие как консервационные смазки, масла, и амортизационные затраты на помещения для хранения, и заработная плата обслуживающего персонала, и многие другие денежные отчисления, направленные на предотвращение негативного воздействия окружающей среды на хранящуюся технику [2].
Существует несколько типов хранения сельскохозяйственной техники:
- открытый - как наиболее дешёвый, но не подходящий для большинства видов хранящихся объектов в условиях Красноярского края и других регионов с тяжелыми климатическими условиями из-за негативного воздействия окружающей среды;
- закрытый, самый дорогой, но наиболее эффективный в плане сохранения работоспособности поставленного на хранение объекта, однако, учитывая то, что появление конденсата на поверхности техники в закрытых помещениях может в кратчайшие сроки привести к выходу ее из строя, необходимо уделять этому вопросу особое внимание, проводить осмотр и техническое обслуживание хранящейся техники не реже 1 раза в месяц;
- комбинированный, наиболее распространенный вид хранения, так как совмещает оба эти способа; преимущества закрытого способа хранения при меньших денежных затратах [3]. При этом способе наиболее ответственные и дорогие узлы и агрегаты хранятся на складе, а остальные узлы и агрегаты тщательно консервируют и оставляют на открытой площадке.
Следует отметить, что особо важное значение в формировании продуктов коррозии имеет солнечная радиация, которая способствует образованию плотных слоев продуктов коррозии железа при хранении металлических конструкций на открытых площадках. Под навесом, где доступ солнечной радиации ограничен, образуется рыхлый слой продуктов коррозии, под которым процесс коррозии железа идет без замедления. По этой причине подготовка техники к хранению должна проводиться тщательнейшим образом: проводиться очистка всех труднодоступных участков от остатков почвы и других отложений,
обрабатываться участки с начальными признаками коррозии и удаляться все агрессивные жидкости, попавшие на поверхность ставящегося на хранение объекта.
Анализируя данные способы хранения, их преимущества и недостатки, был предложен альтернативный вариант, который позволил обеспечить работоспособность хранящегося объекта практически как при закрытом способе хранения, но при меньших денежных затратах [4]. Предложенный способ хранения основывается на применении модульного защитного сооружения, которое обеспечит оптимальные условия хранения техники в условиях Сибирского климата. Так как защитное сооружение состоит из модулей, его можно применять для хранения любой техники, как крупногабаритной, так и небольшой.
Цель исследования - повышение сохраняемости сельскохозяйственной техники в период хранения и обоснование конструкции и параметров модульного защитного сооружения.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
1) минимизировать возможное отрицательное воздействие конденсата на сохранность техники с помощью дополнительных слоев обшивки модульного защитного сооружения;
2) обосновать возможность применения модульного защитного сооружения на практике.
Материалы, методы и объекты исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием технологических карт постановки техники на хранение, рекомендованных условий хранения различных объектов, находящихся на хранении, и других справочных данных, которые могут повлиять на сохранность техники.
Как уже было сказано ранее, наилучшую сохранность объекта хранения обеспечивает закрытый способ, он позволяет минимизировать воздействие резких колебаний температур, устранять влияние солнечного излучения и атмосферных осадков [5]. Из-за больших затрат закрытый способ хранения могут себе позволить лишь немногие сельскохозяйственные предприятия, поэтому некоторые хозяйства применяли защитные чехлы из полиэтилена для защиты наиболее ответственных и дорогих узлов. Однако при воздействии солнечного излучения под полиэтиленовой пленкой начинался процесс мокрой коррозии по причине тепличного эффекта [6].
Некоторые ученые предлагали использовать мягкий материал для укрытия (брезент, покрашенный светоотражающим составом), он защищал машину от воздействия прямого солнечного света, климатических факторов и препятствовал выпадению конденсата на ее поверхности, но непродолжительный срок службы укрытия и сложность его изготовления препятствовали успешному продвижению этого способа в сельском хозяйстве [7]. В Рязани коллектив ученых предлагал способ хранения с помощью получехлов на металлическом каркасе, этот способ наиболее оптимальный в плане экономии средств и создания благоприятной среды для хранения техники [8].
Основным материалом получехлов является «Пенофол», он эффективно отражает солнечное излучение и обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Одним из основных недостатков данного способа является недостаточно эффективный способ борьбы с конденсатом внутри. Решение данной проблемы предлагается осуществить с помощью дополнительных слоев, состоящих из полиэтиленовой пленки (рис. 1) и прослойки воздуха между внутренним слоем алюминиевой фольги и полиэтиленовой пленкой. Данный слой поможет собирать скопившийся конденсат и без контакта с хранящейся машиной удалять его за пределы защитного сооружения.
Первые три слоя представляют собой теплоизолирующий материал «Пенофол», имеющий трехслойную структуру (алюминиевая фольга, вспененный полиэтилен, алюминиевая фольга), обладающий теплоизоляционными свойствами и отражающий солнечные лучи [9]. Отражение солнечных лучей происходит из-за зеркальной поверхности первого слоя, что способствует менее интенсивному нагреванию «Пенофола», а
соответственно, и передачи тепла во внутрь защитного сооружения. Последующие два слоя: 63 и 64 - служат для предотвращения контакта конденсата с хранящимся объектом. Конденсат образуется в прослойке из воздуха 63, и, собираясь в капли на внутренней стороне пленки, влага будет стекать на землю.
Рис. 1. Структура покрытия защитного устройства: 81 - внешний слой алюминиевой фольги; 82 - вспененный полиэтилен; 83 - внутренний слой алюминиевой фольги; 84 - воздушная прослойка; 85 - полиэтиленовая пленка
В сельскохозяйственных предприятиях, как правило, техника хранится на оборудованных площадках, имеющих уклон для удаления влаги, поэтому конденсат, стекающий с защитного устройства, будет удаляться за пределы площадки.
В качестве материала для каркаса использовался алюминий, это исключало возможность возникновения коррозионных процессов на поверхности конструкции и облегчало возведение защитного модульного сооружения из-за меньшей массы сборочных элементов.
Результаты исследований. Исследования проводились в естественных условиях в городе Красноярске. В качестве исследуемого объекта как источника информации была использована модель, уменьшенная в масштабе 1:20.
Измерение температурных и влажностных режимов воздуха обеспечивалось с помощью барометра и термо-гигрометра. Термо-гигрометр (ARTFAIR) позволял производить достоверные измерения температуры и влажности внутри защитного устройства и снаружи через каждые 60 минут в течение суток в месяцы с наиболее интенсивным выпадением росы (апрель, май, июнь). Для измерения изменений давления воздуха и относительной влажности во время проведения эксперимента применялся барометр (Классика 36).
В качестве испытательного объекта применялся металлический параллелепипед, который изготавливался из стали 03кп, так как эта сталь является основным конструкционным материалом для изготовления обшивки сельскохозяйственных машин [10].
Анализ климатических факторов свидетельствует, что показатели: температура, влажность воздуха и количество осадков наиболее непостоянны весной и летом. Большие перепады температуры при высокой влажности создают условия для выпадения конденсата, так как разница температур машины и окружающего воздуха соответствует точке росы. Полученные статистические данные за 5 лет свидетельствуют о том, что наибольшее количество выпадения осадков в Красноярском крае приходится на весну и начало лета. Также необходимо отметить, что образование на поверхности водяной пленки в результате выпадения дождя, снега и образования росы является наиболее значимым климатическим фактором, влияющим на процесс коррозии.
Полученные в ходе анализа среднемесячных значений количества образовавшегося на поверхности сельскохозяйственных машин конденсата, с учётом способа хранения и времени года показывают, что максимальное количество выпадения влаги приходится также на май и апрель. В этом случае способ хранения сельскохозяйственных машин существенно влияет на количество влаги на поверхности машины. Наличие влаги на поверхности машины с открытым хранением обусловлено совместным воздействием атмосферных осадков и конденсации. Следует отметить, что даже при закрытом хранении и хранении под защитным тепловым экраном может образовываться пленка влаги из-за резких колебаний температуры. Образование конденсата возможно также при разгерметизации закрытых объектов (гаражей, складов и т.д.). Наибольшая вероятность конденсации влаги наблюдается в период резкого изменения температуры. Сельскохозяйственная машина, имеющая более низкую температуру, нагревается теплым атмосферным воздухом, поступающим в помещение. Чтобы предотвратить конденсацию влаги в воздухе, необходимо, чтобы температура машины была выше точки росы, то есть в этом поможет предварительный нагрев машины перед декомпрессией или дозированная подача воздуха в помещение с хранящейся машиной в течение длительного времени.
Исследования проводились в течение трех месяцев по одному испытанию в декаду, при относительно одинаковом атмосферном давлении. На основании полученных результатов построили циклограмму изменения температур воздуха снаружи защитного устройства, внутри защитного устройства без пленки и внутри защитного устройства с пленкой (рис. 2).
Апрель
,1 I, I | т в |
— Температура йаздуха Температура Внутри экрана — Температура внутри экрана
дез пленки с пленкой
Рис. 2. Циклограмма изменения температуры
Так как наибольшая вероятность выпадения конденсата приходится на резкое изменение температуры, очевидно, что, чем меньше диапазон ее колебания, тем меньше вероятность выпадения росы. Анализ построенной циклограммы изменения температуры воздуха показал, что наиболее плавное изменение происходит внутри защитного устройства с пленкой. Поэтому в качестве дополнительного слоя обшивки модульного защитного сооружения предлагается использование полиэтиленовой пленки.
Выводы:
1. Дополнительный слой обшивки модульного защитного сооружения позволяет снизить перепад температур в среднем на 6%, тем самым уменьшить появление конденсата, а следовательно, и отрицательное воздействие конденсата на сохраняемость техники.
2. Анализ результатов исследования дает возможность утверждать, что применение модульного защитного сооружения на практике позволит сохранить технику в нерабочий период более эффективно.
3. Предлагаемый способ, прежде всего, снижает затраты на хранение техники в нерабочий период, используя преимущества закрытого способа хранения при меньших денежных вливаниях на строительство и обслуживание капитальных строений.
Литература
1. Сухарев Э.А. Технология и качество хранения машин в нерабочие периоды. - Ровно, 2005.
- 151 с.
2. Северный А.Э. Комплексное решение проблемы сохранности и защиты от коррозии сельскохозяйственной техники //Труды ГОСНИТИ. - М., 1987. - Т. 80.
3. Янкин В.М. и др. Руководство по хранению техники в объединениях «Сельхозхимия». -Рязань: ВНИПИагрохим, 1984. - 67с.
4. Крашенинников Д.В. Совершенствование системы хранения сельскохозяйственной техники в нерабочий период // Научно-образовательный потенциал молодежи в решении актуальных проблем XXI века. - 2019. - № 13. - С. 267-269.
5. Гниломедов В.Г., Кудашкин А.А. Хранение сельскохозяйственной техники. - Самара, 2003. -145 с.
6. Торопынин С.И., Медведев М.С. Технология и технические средства восстановления лакокрасочных покрытий сельскохозяйственной техники без удаления продуктов коррозии // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2009. - № 6. - С. 116-121.
7. Курочкин В.Н. Хранение техники на машинных дворах. - М.: Россельхозиздат,1985. - 157 с.
8. Соловьева С.П., Латышенок М.Б., Костенко М.Ю., Астахова Е.М. Исследование теплового состояния сельскохозяйственной машины, установленной на хранение под тепловым экраном // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: сб. науч. тр. / СПбГАУ. - СПб., 2013. - Ч.1. - С.378
9. Электронный ресурс URL: https://www.penofol.ru.com/kopiya-penofol (дата обращения: 15.10.2019).
10.Oltra R. Vignal V. Recent advances in local prode techniques in corrosion resech - Analysis of the role of stress on pitting sensitivity // Corros. sci. - 2007. - №1. - С. 158-165.
Literatura
1. Suharev E.A. Tekhnologiya i kachestvo hraneniya mashin v nerabochie periody. - Rovno, 2005.
- 151 s.
2. Severnyj A.E. Kompleksnoe reshenie problemy sohrannosti i zashchity ot korrozii sel'skohozyajstvennoj tekhniki //Trudy GOSNITI. - M., 1987. - T. 80.
3. YAnkin V.M. i dr. Rukovodstvo po hraneniyu tekhniki v ob"edineniyah «Sel'hozkhimiya». -Ryazan': VNIPIagrohim, 1984. - 67s.
4. Krasheninnikov D.V. Sovershenstvovanie sistemy hraneniya sel'skohozyaj stvennoj tekhniki v nerabochij period // Nauchno-obrazovatel'nyj potencial molodezhi v reshenii aktual'nyh problem XXI veka. - 2019. - № 13. - S. 267-269.
5. Gnilomedov V.G., Kudashkin A.A. Hranenie sel'skohozyaj stvennoj tekhniki. - Samara, 2003.
- 145 s.
6. Toropynin S.I., Medvedev M.S. Tekhnologiya i tekhnicheskie sredstva vosstanovleniya lakokrasochnyh pokrytij sel'skohozyaj stvennoj tekhniki bez udaleniya produktov korrozii // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2009. - № 6. - S. 116-121.
7. Kurochkin V.N. Hranenie tekhniki na mashinnyh dvorah. - M.: Rossel'hozizdat,1985. - 157 s.
8. Solov'eva S.P., Latyshenok M.B., Kostenko M.YU., Astahova E.M. Issledovanie teplovogo sostoyaniya sel'skohozyajstvennoj mashiny, ustanovlennoj na hranenie pod teplovym ekranom // Nauchnoe obespechenie razvitiya APK v usloviyah reformirovaniya: sb. nauch. tr. / SPbGAU. -SPb., 2013. - CH.1. - S.378
9. Elektronnyj resurs URL: https://www.penofol.ru.com/kopiya-penofol (data obrashcheniya: 15.10.2019).
lO.Oltra R. Vignal V. Recent advances in local prode techniques in corrosion resech - Analysis of the role of stress on pitting sensitivity // Corros. sci. - 2007. - №1. - S. 158-165.
УДК 631.3:767.2 Б01 10.24411/2078-1318-2019-14183
Доктор техн. наук Е.А. УЛЮКИНА (РГАУ- МСХА имени К.А. Тимирязева)
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОТОПЛИВА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ И МОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Решение экологических проблем, возникающих при эксплуатации мобильной техники на нефтяном топливе, требует поиска альтернативных видов моторного топлива. Из альтернативных топлив первое место в мире по потреблению на транспорте занимают сжиженные нефтяные газы [1], а также топлива, получаемые из газового сырья, угля и сланцев [2].
Из возобновляемых ресурсов достаточно перспективно использование энергии биомассы, т.е. всех видов веществ растительного и животного происхождения, продуктов их жизнедеятельности и органических отходов. Из отходов можно получать биогаз. Такие установки широко используются в Китае, США, Индии. В России также начали строить подобные установки. В российском животноводстве и птицеводстве в год образуется около 150 млн. т органических отходов. При их переработке в биогазовых установках можно ежегодно получать дополнительно 95 млн. т условного топлива, что эквивалентно 190 млрд. кВт.ч электроэнергии [3]. Этой энергии достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией весь агрокомплекс России.
В качестве топлива для автомобильных двигателей нашел применение продукт переработки метана - диметилэфир. Для его получения используется метан любого происхождения: природный газ, биогаз, а также газ, получаемый в результате гидрогенизации каменного угля. По своим свойствам он соответствует сжиженному нефтяному газу (смеси пропана и бутана), но имеет более высокое цетановое число. Это позволяет сжигать его с более высоким коэффициентом полезного действия [4, 5]. При его сгорании не образуются соединения серы, а содержание в отработавших газах оксидов азота меньше, чем в других газообразных топливах за счет более низкой температуры горения. Благодаря более полному сгоранию в двигателе не образуется нагар и частицы сажи, снижается шум при его работе. Цена его превышает цену традиционных видов топлива и это сдерживает его применение.
Использование в качестве моторного топлива продуктов из органического (растительного) сырья целесообразно с точки зрения возобновляемости сырьевых ресурсов [6,7]. Они не содержат соединений серы и образуют при сгорании гораздо меньше вредных веществ, таких как монооксид углерода, многоатомные углеводороды, сажа, оксиды азота. Выделяющееся при их сгорании количество диоксида углерода численно равно количеству этого соединения, поглощенного при развитии растений, служащих сырьем для получения топлива, то есть общее количество диоксида углерода в атмосфере не увеличивается.
