CC BY
16
УДК 621.436
ГУЩИН А.М., к.т.н., доцент (Донецкий институт железнодорожного транспорта) КРИВОШЕЯ Ю.В., к.т.н., доцент (Донецкий институт железнодорожного транспорта) ТРУБИХИН О.В., старший преподаватель (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
ГОНЧАРОВА Д,С., старший преподаватель (Донецкий институт железнодорожного
транспорта)
Влияние отработавших газов двигателей на приземную концентрацию вредных веществ при проведении реостатных испытаний тепловозов
Guschin A.M., associate professor (DRTI), Krivosheya Y.V., associate professor (DRTI), Trubihin O.V., senior lecturer (DRTI), Goncharova D.S., senior lecturer (DRTI)
The influence of exhaust gases of engines on prizemnog the concentration of harmful substances when performing resistance tests of locomotives
Постановка задачи
Загрязнение окружающей среды в настоящее время является одной из наиболее острых и сложных проблем. При этом основным источником вредных выбросов на железных дорогах являются двигатели внутреннего сгорания как тягового, так и самоходного подвижного состава.
Так во время проведения реостатных испытаний тепловозов в течение нескольких часов энергетические установки локомотивов выбрасывают газы с высокотоксичными компонентами, а сами пункты реостатных испытаний в локомотивных хозяйствах считаются объектом наиболее опасным для окружающей среды.
Однако в настоящее время уровень выбрасываемых вредных веществ тепловозными двигателями при выполнении реостатных испытаний мало изучен и работ по оценки уровня загрязнения атмосферы при этом практически нет.
Цель статьи
Целью статьи является исследование максимальных приземных концентраций и их суммарной безразмерной концентрации в отработавших газах двигателей тепловозов при проведении реостатных испытаний.
Основной материал
Для оценки и определения максимального значения концентрации вредных веществ, выбрасываемых отработавшими газами тепловозов серий 2ТЭ116 и ЧМЭЗ, были использованы результаты измерений во время плановых реостатных испытаний на пунктах экологического контроля локомотивных депо Волноваха, Славянск (Донецкой железной дороги), Батайск (СевероКавказской железной дороги). Замеры производились на пяти режимах: Ре ном, 0,75Ре ном, 0,5Ре ном, 0,25Ре ном и Рехх. Под мощностью холостого хода Рехх понимается суммарная мощность вспомогательных машин и оборудования.
На рисунке 1 показаны значения приземной концентрации КОх и СО в зависимости от развиваемой дизелем тепловоза ЧМЭЗ мощности. Расчеты изменения максимальных значений приземных концентраций были выполнены по данным пунктов экологического контроля локомотивных депо Батайск, Славянск и Волноваха, которые по своим результатам имеют незначительные расхождения.
Как показывают графики, максимальные значения концентрации окислов азота наблюдаются на средних нагрузках, при которых тепловоз работает наиболее продолжительное время. При выходе на номинальную мощность максимальная концентрация СО превышает КОх.
СО, КОх, мг/м3
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Ре, кВт
-♦-СО -D-NOx
Рис. 1. Значения концентрации СО и КОх в отработавших газах тепловозов ЧМЭЗ в зависимости от мощности дизеля с серийным двигателем К6S310DR
На рисунке 2 представлены значения концентрации NОх и СО в отработавших газах в зависимости от мощности дизеля Д80, который был установлен на тепловозе ЧМЭЗ после проведенной модернизации в локомотивном депо Славянск.
Из рисунка 2 видно, что значения концентраций NОх и СО на тепловозах ЧМЭЗ с дизелем Д80 значительно выше, чем для тепловозов ЧМЭЗ с серийными двигателями (рисунок 1). Максимальная концентрация NОх дизеля Д80 почти в два раза превышает выбросы NОх тепловозов
ЧМЭЗ, оборудованных серийными дизелями, а значения концентрации СО дизеля Д80 выше на 30 - 40%, чем на дизеле К6S310DR.
На рисунке 3 представлены значения концентрации NОх и СО в зависимости от мощности дизеля 1А-5Д49 тепловоза 2ТЭ116, полученные на пункте экологического контроля депо Волноваха. Из рисунка видно, что концентрация окислов азота NОх на холостом ходу и средних нагрузках намного ниже, чем у тепловозов ЧМЭЗ. Однако при номинальной нагрузке значения
концентрации окислов азота дизелями режимах работы тепловоза 2ТЭ116 мало
тепловоза 2ТЭ116 на 30-40% выше, чем у отличается от значения концентрации СО
тепловозов ЧМЭЗ с серийным дизелем. тепловозами ЧМЭЗ, оснащенных
Значения концентрации СО на всех серийными дизелями.
ш, мг/м3
2 1,8 1,6 1,4 1,2 1
0,8 0,6 0,4 0,2 0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Ре, кВт
ТО
NOx
Рис. 2. Значения концентрации СО и NОх в отработавших газах тепловозов ЧМЭЗ с дизелем Д80 в зависимости от мощности дизеля
ш, мг/м3
0,0 ■
0,5 ■ П А 1 _ ♦
0,4 1 П Ъ 1
П 9 1
0,2 1 0,1 ■ 0 ■
250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250ре, кВт СО -■- ЫОх
Рис. 3. Значения концентрации СО и NОх в отработавших газах тепловозов 2ТЭ116 в
зависимости от мощности дизеля
0
На рисунке 4 показаны степени превышения максимальных разовых безразмерных концентраций СО и по сравнению с допустимыми пределами для населенных пунктов в зависимости от нагрузки тепловозов, построенные по расчетам изменения значений
максимальных концентраций. Графики
показывают, что максимально разовая суммарная безразмерная концентрация для населенных пунктов на всех режимах Ре превышает установленную норму в 23 раза для тепловозов ЧМЭЗ с дизелем Д80, в 10 раз для тепловозов ЧМЭЗ с серийным двигателем и в 7 раз для тепловозов 2ТЭ116 с дизелем 1А-5Д49.
24 21 ■ 18 ■ 15 12 9
6 0
0
250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Ре, кВт
' 2ТЕ116
ЧМЭ3
ЧМЭ3 (Д80)
Рис. 4. Степени превышения максимально разовой безразмерной концентрации окиси углерода и окислов азота для населенных пунктов
Выводы
1. Тепловозы ЧМЭЗ с дизелями Д80 имеют наихудшие экологические показатели по сравнению с тепловозами той же серии с двигателями КбБЗЮВК
2. Установлено, что на номинальных нагрузках значения приземной концентрации дизелей 1А-5Д49 увеличивается. Однако, на номинальных нагрузках и близких к ним, эти двигатели работают не более 20%, и в основном выход на номинальную мощность происходит за пределами населенных пунктов, поэтому можно считать, что магистральные тепловозы 2ТЭ116 с экологической точки зрения более предпочтительны, чем тепловозы ЧМЭЗ, у
которых наибольшие выбросы NОх и суммарная концентрация СО и NОх приходятся на малые и средние нагрузки, при которых тепловоз работает 70-80% [2,3].
3. Максимальные разовые безразмерные концентрации для населенных пунктов превышают предельно допустимые нормы для разных тепловозов в 7...23 раза, что вызывает острую необходимость разработки и внедрения мероприятий как по уменьшению валовых выбросов, вредностей, так и по их более эффективному рассеиванию в атмосфере.
Список литературы:
1. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. Госкомгидромет ССР, Л., Гидрометеоиздат, 1987.
2. Володин Ф.И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания. 2-е изд. Перераб. и доп. М.:Транспорт, 1990.
3. Викиди забруднюючих речовин з вщпрацьованими газами тепловозних дизелiв. Норми та методи визначення ГСТУ 32.001-94.
Аннотации:
Представлены результаты исследования максимальных приземных и их суммарной
безразмерной концентраций в отработавших газах двигателей тепловозов при проведении реостатных испытаний. Установлены значения максимальных разовых безразмерных
концентраций в отработанных газах дизелей при проведении реостатных испытаний тепловозов серии ЧМЭ3 и 2ТЭ116..
Ключевые слова: реостатные испытания тепловозов, приземная концентрация вредных веществ, номинальная мощность, двигатель внутреннего сгорания.
The results of the study of the maximum surface and their total dimensionless concentrations in the exhaust gases of locomotive engines during rheostat tests are presented. The values of the maximum one-time dimensionless concentrations in the exhaust gases of diesel engines during the rheostat tests of locomotives series CHME3 and 2TE116.
Keywords: rheostat tests of locomotives, surface concentration of harmful substances, rated power, internal combustion engine.
