CC BY
8Научная статья УДК 69.003:338
doi: 10.47576/2949-1894_2023_1_50
ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ, РАЗВИТИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И СНИЖЕНИЕ ЕГО ПОТРЕБЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ И ОБОРУДОВАНИИ
Умархаджиева Седа Руслановна
Чеченский государственный университет имени А. А. Кадырова, Грозный, Россия, Seda.umarkhadzhieva@mail.ru
Амерханова Залихан Шаарановна
Чеченский государственный педагогический университет, Грозный, Россия, Galateya1979@list.ru
Тагиров Ахмед Рамзанович
Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия, Ggntu88@mail.ru
Аннотация. В статье анализируются вопросы ресурсосбережения как одно из важнейших направлений современной экономики и промышленности. Ухудшение среды обитания, истощение невозобновляемых и возобновляемых ресурсов - проблемы, с которыми сталкивается современное общество на пути обеспечения устойчивого развития. Отмечается, что технический прогресс, особенно в сфере строительной техники, ускорил модернизацию продукции, что привело к большому количеству отходов, которые оказали огромное давление на окружающую среду и стали основным источником загрязнения окружающей среды.
Ключевые слова: строительные машины; оборудование; энергосбережение; снижение потребления; статус-кво; механическое оборудование.
Для цитирования: Умархаджиева С. Р., Амерханова З. Ш., Тагиров А. Р. Текущее состояние, развитие энергосбережения и снижение его потребления в строительных машинах и оборудовании // Инновационная экономика: информация, аналитика, прогнозы. - 2023. - № 1. - С. 50-56. https://doi.org/10.47576/2949-1894_2023_1_50.
Original article
CURRENT STATE AND DEVELOPMENT OF ENERGY SAVING AND REDUCTION OF ITS CONSUMPTION IN CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT
Umarkhadzhieva Seda R.
Chechen State University named after A. A. Kadyrov, Grozny, Russia, Seda.umarkhadzhieva@mail.ru
Amerkhanova Zalikhan Sh.
Chechen State Pedagogical University, Grozny, Russia, Galateya1979@list.ru
Tagirov Ahmed R.
Grozny State Oil Technical University named after Academician M. D. Millionshchikov, Grozny, Russia, Ggntu88@mail.ru
Abstract. The article analyzes the issues of resource conservation as one of the most important areas of the modern economy and industry. Habitat degradation, depletion of nonrenewable and renewable resources are the problems that modern society faces on the way to sustainable development. It is noted that technological progress, especially in the field of construction machinery, has accelerated the modernization of products, which has led to a large amount of waste, which has put enormous pressure on the environment and has become a major source of environmental pollution.
Keywords: building machines; equipment; energy saving; reduced consumption; status quo; mechanical equipment.
For citation: Umarkhadzhieva S. R., Amerkhanova Z. Sh., Tagirov A. R. Current state and development of energy saving and reduction of its consumption in construction machinery and equipment. Innovative economy: information, analysis, prognoses, 2023, no. 1, pp. 50-56. https:// doi.org/10.47576/2949-1894_2023_1_50.
Оборудование для строительной техники является важной частью отрасли оборудования. Все механическое оборудование, необходимое для комплексных механизированных строительных проектов, необходимых для нефтехимического, электроэнергетического, горнодобывающего оборудования, строительства туннелей, сталеплавильных котлов и различных строительных проектов, вместе именуется строительной техникой.
Усиление и совершенствование исследований по энергосбережению и снижению потребления строительной техники способствует развитию экономики и охраны окружающей среды и стало сегодня важной задачей в развитии инженерного строительства.
С развитием инженерно-строительной отрасли нашей страны также постоянно совершенствуются технологии энергосбережения и снижения потребления строительной техники. Однако из-за позднего начала исследований в этой области эта технология все еще находится в переходной стадии, однако некоторые машиностроительные компании самостоятельно разработали продукты с хорошим энергосберегающим эффектом [5].
Проанализируем мероприятия по энергосбережению и снижению расхода строительной техники и оборудования:
1. Применение легко перерабатываемых материалов.
При проектировании систем и компонентов строительной техники следует максимально использовать перерабатываемые,
возобновляемые и разлагаемые материалы. Использовать разумные методы, чтобы избежать загрязнения окружающей среды при обработке и использовании материалов. В частности, при проектировании конструктивных частей должны использоваться материалы, которые легче распределяются и разлагаются, насколько это возможно.
2. Использование экологически чистых материалов.
В современном машиностроении часто используются вредные материалы, такие как смолы, фреоны и хлорсодержащий каучук. Поскольку эти материалы трудно разлагаются и могут нанести серьезный ущерб окружающей среде, отходы, образующиеся в процессе производства машин, не могут быть утилизированы, плохо обрабатываются, нанося серьезный ущерб окружающей среде и растрачивая ресурсы.
Следовательно, перед производством машин и оборудования необходимо разработать разумный дизайн, чтобы увеличить использование пригодных для повторного использования, возобновляемых и разлагаемых экологически чистых материалов и уменьшить загрязнение окружающей среды машинами и оборудованием в процессе производства. При этом отходы, образующиеся в процессе производства, перерабатываются с тем, чтобы их можно было использовать повторно, что не только удешевляет производство, но и усиливает защиту окружающей природной среды [2].
Например, в кабине погрузчика и деталях салона часто используются трудноразлагае-мые инженерные пластмассы, которые чрезвычайно вредны для окружающей среды и усугубляют загрязнение окружающей среды и растрату ресурсов, поэтому охрана окружа -ющей среды и пластмассы с низкой нагрузкой должны максимально использоваться в конструкции главного двигателя.
3. Повторное использование энергии.
Работа оборудования строительной техники представляет собой процесс преобразования электрической и кинетической энергии в другие виды. Одна часть энергии используется для удовлетворения потребностей работы оборудования, а другая будет потрачена впустую, что приведет к растрате ресурсов. Это требует повторного использования этой потраченной впустую энергии, чтобы можно было добиться эффекта энергосбережения и сокращения выбросов [3]. Это хороший способ создать эффективную систему рекуперации энергии.
Чтобы уменьшить потери энергии и реализовать полное использование энергии, энергия преобразуется в электрическую с помощью определенных технических средств и сохраняется для использования в различных задачах на предприятии. С точки зрения спроса на электроэнергию это не только экономит потребление электроэнергии на предприятии, но и увеличивает коэффициент использования ресурсов и ускоряет экономическое развитие предприятия.
Тепло, выделяемое во время работы, полностью используется для достижения цели экономии энергии и снижения потребления. Следовательно, можно рассмотреть систему рекуперации энергии, чтобы уменьшить потери энергии для достижения полного использования энергии. Лучшим способом является преобразование потенциальной энергии в строительной технике в электрическую энергию и ее хранение в виде батареи, которую можно использовать для переработки на предприятиях, таких как освещение, экономия электроэнергии и снижение потребления энергии.
Кроме того, тепловую энергию можно рекуперировать и хранить с помощью маховиков и аккумуляторов. Когда краны, погрузчики, экскаваторы и т. д. спускают рабочие устройства большой массы, такие как разбрасы-
ватели, ковши и стрелы, потенциальная энергия гравитации может накапливаться в процессе спуска, что может снизить потребление энергии и обеспечить ее сохранение.
При утилизации бракованных деталей заводских машин следует обратить внимание на повторное использование всего процесса. Утилизацию бракованных деталей следует рассматривать на ранней стадии, чтобы свести к минимуму затраты и загрязнение окружающей среды. В качестве топлива следует обратить внимание на рециркуляцию энергии [4].
4. Дизайн продукта и концепция использования защиты окружающей среды и энергосбережения.
На этапе проектирования строительных машин и оборудования часто широко признаются концепции легкого веса, длительного срока службы и низких потерь. Легкий вес относится к цели уменьшения количества материалов и ресурсов, используемых в механическом оборудовании, исходя из безопасности и качества оборудования, чтобы минимизировать объем и вес оборудования, чтобы уменьшить инвестиции предприятий во внедрение механического оборудования. Малые потери означают снижение потерь энергии оборудования в процессе работы, повышение эффективности работы оборудования и снижение ущерба, наносимого окружающей среде [1].
Разработчики механического оборудования должны в максимально возможной степени следовать вышеизложенным концепциям с целью обеспечения качества механического оборудования, чтобы сделать механическое оборудование более применимым в работе. Кроме того, разработчики должны серьезно относиться к таким вопросам, как шум и утечка оборудования.
Таким образом, при разработке экологически чистой строительной техники необходимо выбирать производителей двигателей с низким уровнем загрязнения, долговечных и высокопроизводительных двигателей. Двигатель является компонентом, который оказывает наибольшее влияние на окружающую среду во всех системах строительной техники.
Использование двигателей с низким уровнем загрязнения может значительно снизить воздействие строительной техники на окру-
жающую среду. Следовательно, необходимо использовать экологически чистый дизельный двигатель с наддувом и водяным охлаждением с низким расходом топлива, низким уровнем выбросов, низким уровнем шума и высокой эффективностью.
5. Укрепление энергосберегающих технологий для строительных машин и оборудования.
При проектировании традиционных двигателей часто используется послойная конструкция, что приводит к избыточным размерам и весу двигателя, что увеличивает объем оборудования и вызывает большие потери энергии. Следовательно, необходимо улучшить конструкцию двигателя, чтобы он мог удовлетворить потребности развития современного общества [3]. Выделим некоторые из них:
1) Технология энергосбережения и снижения расхода топлива.
Важным экономическим показателем для оценки производительности продукта является разумное соответствие экономии топлива двигателя, а соответствие двигателя и системы трансмиссии определяет экономию топлива. Экономия топлива является наилучшей, когда рабочее состояние двигателя достигает наилучшего расхода топлива. Поэтому необходимо правильно согласовать двигатель и трансмиссию.
Ввиду тяжелых и низкоскоростных рабочих характеристик строительной техники с гидростатической трансмиссией, а также потребности в мощности и скорости во время рабочего процесса в гидравлическом двигателе и гидравлическом насосе используются микрокомпьютер и технология передачи нагрузки.
Режим реализует функциональный комплексный контроль давления, расхода и мощности. Поскольку самым большим недостатком гидромеханической трансмиссии является низкий КПД трансмиссии, многоскоростные трансмиссии и гидравлические преобразователи крутящего момента могут использоваться в сочетании с технологией автоматического регулирования скорости, чтобы «оттянуть» гидромеханическую трансмиссию к высокоэффективной работе с точки зрения тяги.
2) Рациональная конструкция гидравлической системы.
Важной частью энергосберегающей конструкции строительной техники является гидравлическая система. Метод проектирования влияет на производительность и энергопотребление гидравлической системы, поэтому необходимо минимизировать потери потока и давления в гидравлической системе, благодаря совершенным технологиям. Например, при проектировании схемы управления скоростью следует выбирать объемный тип, такой как насос с переменным двигателем, количественный двигатель, фиксированный насос с переменным двигателем или насос с регулируемой скоростью, при этом повышение температуры у них небольшое, а эффективность высокая. Схема управления скоростью предотвращает повышение температуры масла в системе и снижение эффективности или даже сбой в работе.
Потери энергии гидравлических компонентов в основном связаны с утечкой самих компонентов или соединений, а внутреннее трение вызывает потерю энергии. Следовательно, необходимо повысить точность обработки и сборки гидравлических компонентов, таких как гидравлические насосы, двигатели, гидроцилиндры и гидравлические клапаны, чтобы снизить потребление энергии.
В первую очередь следует выбирать уплотнительные материалы с отличными характеристиками, после чего следует разумный выбор методов смазки, охлаждения и отвода тепла, а также постоянное совершенствование внутренней структуры гидравлических компонентов для снижения внутреннего трения. Наконец, шесть групп настройки, распределения и расчета компонентов клапана должны правильно обрабатываться в контуре, чтобы клапан мог работать в разумном открытом состоянии и уменьшать перелив. Кроме того, разумная компоновка трубопроводов также может уменьшить сопротивление потоку жидкости, тем самым повысив эффективность работы гидравлической системы и снизив потребление энергии [7].
6. Совершенствование системы терморегулирования строительной техники.
В систему терморегулирования строительной техники входят радиаторы двигателя, охладители гидравлического масла, вентиляторы и т. д. Эффект работы системы
управления тепловым режимом напрямую отражает потребление энергии строительной техникой. Существующая система управления тепловым режимом имеет проблемы, связанные с эффективностью работы, такие как высокое потребление энергии:
1) Использование более легких компонентов.
Чтобы снизить расход топлива, при условии что это не повлияет на производительность строительной техники, следует максимально использовать компоненты системы управления теплом, такие как вентиляторы и радиаторы с меньшим весом. В настоящее время в США разработан новый пенографи-товый материал, теплопроводность которого в 9 раз выше, чем у традиционной алюминиевой пены, что не только уменьшает массу и объем, но и улучшает эффект рассеивания тепла.
2) Использование эффективного охлаждения.
Традиционная охлаждающая жидкость включает воду, моторное масло, этиленгли-коль и его смеси и т. д., но ее теплопередача невелика. Ввиду того что охлаждающая жидкость напрямую влияет на рабочие характеристики системы терморегулирования, в традиционную охлаждающую жидкость можно добавлять наночастицы для улучшения эффекта теплопередачи. Связанные исследования показали, что добавление 1 % на-ночастиц СиО (оксида меди) в традиционные охлаждающие жидкости может увеличить теплопроводность почти на 40 %. Следовательно, использование высокоэффективной охлаждающей жидкости может повысить КПД двигателя [6].
3) Использование интеллектуальных компонентов.
В нормальных условиях наилучший эффект достигается за счет поддержания рабочей температуры масла строительной техники в диапазоне от 30°С до 60°С, в то время как скорость вращения вентилятора в традиционной системе терморегулирования остается неизменной, поэтому ее можно разумно регулировать, путем определения изменения температуры масла, размера скорости ветра, так что интеллектуальное усовершенствование вентилятора может не только снизить потребление энергии, но и повысить эффективность работы строительной техники.
Также следует учитывать важность экологического проектирования и производства строительной техники.
В процессе производства продукции строительная техника будет производить большое количество промышленных отходов и других загрязняющих веществ. Кроме того, с повышением осведомленности людей об охране окружающей среды и постепенным повышением требований к уровню жизни неэкологическая модель производства строительной техники больше не может соответствовать требованиям людей к среде обитания, что также делает всю отрасль строительной техники столкнуться с огромным вызовом [2].
Следовательно, только если разработчики и производители соответствующей строительной техники смогут активно разрабатывать экологическую строительную технику с низким уровнем загрязнения, отвечающую требованиям защиты окружающей среды, и внедрять соответствующие экологически чистые конструкции и производство, они смогут лучше и быстрее адаптироваться к требованиям социального развития и способствовать экономическим выгодам и преимуществам предприятий. Модель защиты здоровья и окружающей среды, которая вместе улучшает социальные выгоды, постепенно распространяется по всей отрасли производства строительной техники.
Интересен экологический дизайн со сверхнизким потреблением: только найдя фундаментальное решение, можно значительно сократить потребление сырья. Поэтому индустрия строительной техники должна нанимать дизайнеров, которые придерживаются концепции зеленого проектирования и производства, для выполнения зеленого проектирования и контроля за производством строительной техники.
Соответствующие предприятия по производству строительной техники предоставят необходимые экологически чистые материалы, что еще больше сократит использование неэкологических чистых материалов. При этом следует активно продвигать и «зеленые» технологии, снижающие потребление ресурсов. Нынешние источники загрязнения окружающей среды постепенно увеличиваются, а сброс промышленных отработанных газов и отходов наносит все более серьезный ущерб окружающей среде. Использова-
ние зеленых материалов может значительно сократить количество отходов, а зеленые материалы не будут производить большое количество отработанных газов в процессе производства строительной техники, что способствует улучшению экологической обстановки и переработке продукции.
Таким образом, из-за серьезного ущерба окружающей среде и серьезной траты ресурсов в инженерном строительстве строительная техника и оборудование с функциями энергосбережения и защиты окружающей среды постепенно становятся в центре внимания инженерного строительства. Такие машины и оборудование играют определенную роль в защите окружающей среды при одновременном укреплении экономического процесса строительства предприятия.
Подводя итог, отметим, что энергосберегающая и экологически чистая строительная техника является неизбежной тенденцией
будущего промышленного развития. Это требование, вызванное частым загрязнением окружающей среды в настоящее время и серьезной тратой ресурсов. Это также неизбежный продукт социального развития, поэтому его необходимо рассматривать с точки зрения устойчивого развития, полностью интегрированного с текущими условиями нашей страны.
В настоящее время уровень развития энергосберегающей технологии в Российской Федерации все еще нуждается в повышении, поэтому необходимо инвестировать в рабочую силу и материальные ресурсы для расширения исследований, реализации энергосбережения и снижения потребления при эксплуатации строительной техники в различные способы, а также избегать растраты ресурсов за счет использования ресурсов для достижения хорошего энергосбережения.
Список источников
1. Зорин В. А. Основы работоспособности технических систем : учебник для студ. высш. учеб. заведений. М. : Академия, 2009.
2. Оценка надежности машин и оборудования: теория и практика : учеб. / под ред. проф. И. Н. Кравченко. М. : Альфа-М: НИЦ Инфра-М, 2012. 336 с.
3. Прохоров С. В. Анализ влияния эксплуатационных факторов на принципы формирования парков строительной техники // Строительные и дорожные машины. 2012. № 2. С. 34-37.
4. Ким Б. Г Формирование сети складов запасных элементов // Механизация строительства. 2014. № 6. С. 55-56.
5. Речмедин М. Точность - вежливость королей // СТТ: Строительная техника и технологии. 2016. № 3 (119). С. 28-37.
6. Головин С. Ф. Основные факторы и показатели эффективности эксплуатации и сервиса дорожно-строительных машин // Механизация строительства. 2014. № 10. С. 26-31
7. Щербаков В. Ф. Рекуперативная система привода грузоподъемных машин // Строительные и дорожные машины 2008. № 9. С. 49-51.
References
1. Zorin V. A. Fundamentals of operability of technical systems: textbook for students. higher. studies. Moscow: Academy, 2009.
2. Assessment of the reliability of machinery and equipment: theory and practice: studies / edited by prof. I. N. Kravchenko. Moscow: Alfa-M: SIC Infra-M, 2012. 336 p.
3. Prokhorov S. V. Analysis of the influence of operational factors on the principles of formation of construction machinery parks. Construction and road vehicles. 2012. No. 2. Pp. 34-37.
4. Kim B. G. Formation of a network of warehouses of spare elements. Mechanization of construction. 2014. No. 6. Pp. 55-56.
5. Rechmedin M. Accuracy - politeness of kings. STT: Construction machinery and technologies. 2016. No. 3 (119). Pp. 28-37.
6. Golovin S. F. The main factors and indicators of the efficiency of operation and service of road-building machines. Mechanization of construction. 2014. No. 10. Pp. 26-31.
7. Shcherbakov V. F. Regenerative drive system of lifting machines. Construction and road machines. 2008. No. 9. Pp. 49-51.
Сведения об авторах
УМАРХАДЖИЕВА СЕДА РУСЛАНОВНА - старший преподаватель кафедры теории и технологии социальной работы, Чеченский государственный университет имени А. А. Кадырова, Грозный, Россия, Seda. umarkhadzhieva@mail.ru
АМЕРХАНОВА ЗАЛИХАН ШААРАНОВНА - старший преподаватель технологии и дизайна, Чеченский государственный педагогический университет, Грозный, Россия, Galateya1979@list.ru
ТАГИРОВ АХМЕД РАМЗАНОВИЧ - ассистент кафедры технологий машиностроения и транспортных процессов, Грозненский государственный нефтяной технический университет им. академика М. Д. Миллионщико-ва, Грозный, Россия, Ggntu88@mail.ru
Information about the authors
UMARKHADZHIEVA SEDA R. - Senior Lecturer, Department of Theory and Technology of Social Work, Chechen State University named after A. A. Kadyrov, Grozny, Russia, Seda.umarkhadzhieva@mail.ru
AMERKHANOVA ZALIKHAN SH. - Senior Lecturer of Technology and Design, Chechen State Pedagogical University, Grozny, Russia, Galateya1979@list.ru
TAGIROV AHMED R. - Assistant of the Department of Engineering Technologies and Transport Processes, Grozny State Oil Technical University named after Academician M. D. Millionshchikov, Grozny, Russia, Ggntu88@mail.ru
