2021_107

Предполагаемый принцип работы устройства заключается в следующем.

В пневмоцилиндр закачивается углекислый газ. По мере роста давления углекислого газа начинает двигаться поршень и происходит сжатие возвратной пружины. Вместе с поршнем в движение приходит шток, который является иглой инъектором. После полного сжатия пружины вентиль переводится в положение, при котором углекислый газ начинает поступать из поршневой области в штоковую, и через полый шток в сенаж. По мере падения давления углекислого газа в поршневом пространстве пневмоцилиндра происходит выпрямление пружины и выведение иглы инъектора из рулона. Такая схема обеспечит обработку сенажа углекислым газом в полуавтоматическом режиме, с минимальным объемом ручного труда.

Анализируя схему устройства, представленную на рисунке 2, нами были определены основные технические параметры устройства, которые необходимо рассчитать:

D – диаметр поршня цилиндра, м; d – диаметр штока, м;

F – диаметр питающего трубопровода, м;

f – диаметр выпускного сопла иглы инъектора на штоке, м; S – ход поршня, м.

Расчет данных параметров для проведения экспериментальных исследований является следующим этапом создания модели устройства для обработки сенажа углекислым газом.

Литература

1.А.с. 1102558 СССР, МКИ А23 К3/03. Иньектор / С.И. Назаров, А.В. Кузьмицкий, В.Р. Петровец, А.С. Добышев, В.А. Шаршунов (СССР). – № 3556802/30-15; заявл. 28.02.83; опубл.15.07.84, Бюл. № 26.

2.Лобанов А.Ю., Триандафилов А.Ф. Режимы и параметры технологии обработки сенажа углекислым газом в условиях Республики Коми // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. – 2016;(4):75-80.

3.Таранов Н.Г. Химическое консервирование кормов. М.: Колос, 1982. 143 c.

4.Хорхин С.Н. Микробиологические основы консервирования зеленых кормов: учебное пособие. СПб.: Проспект Науки, 2013. 192 с

УДК 631.17

УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СЖИГАНИЯ ПОМЕТА: ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Н.В. Трутнев, С.Г. Гурьянов, Е.А. Лялин,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия; Ю.Н. Мазеин, инженер-технолог, завод нефтегазового машиностроения «Синергия»

E-mail: shm@pgatu.ru

Аннотация. Рассмотрены способы утилизации помета, позволяющие снизить объем вредных выбросов и уменьшить площадь размещения помета, получить дополнительный эффект за счет использования тепла от сгорания, предложена схема технологии непрерывного автоматизированного сжигания помета.

Ключевые слова: помет, технология, непрерывное сжигание, автоматизированная установка.

231

В настоящее время на птицефабриках помет утилизируется чаще всего в виде органического удобрения. Технология переработки основана на органической утилизации, то есть создание среды для развития микроорганизмов, размножение которых способствует переработке помета. Качество данного удобрения зависит от множества факторов, таких как состав помета, наличие добавок (солома, торф, опилки и пр.), свойства помета: влажность, температура, содержание химических примесей и др., а также от самой технологии утилизации (внесение групп микроорганизмов, создание условий для развития групп микроорганизмов, аэрация или ограничение доступа кислорода воздуха).

Данный способ позволяет получить ценное органическое удобрение, что, в конечном счете, должно дать прибавку урожая сельскохозяйственных культур. Однако, в некоторых случаях, внесение удобрения из помета может негативно сказаться на урожайности или на качестве получаемой продукции. При внесении больших доз органических удобрений из помета возможно перенасыщение почвы азотом, что неудовлетворительно сказывается на качестве урожая [6].

Известны факты, когда внесение компостов из помета способствовало ухудшению качества почвы [6].

Обоснованных методик для расчета эффективности внесения помета практически нет. Производимые объёмы помета птицефабрики не в состоянии реализовать на рынке в качестве органических удобрений. При компостировании площади, занятые на переработку помета занимают значительные территории. При переработке помета затрачивается электроэнергия, топливные и трудовые ресурсы, что, в конечном счете, складывается на себестоимости готовой продукции.

Одним из вариантов утилизации, который позволит снизить себестоимость переработки помета является его сжигание.

Исследованием технологии сжигания помета занимались ряд ученых. Направления исследований самые различные:

обзор технологий утилизации помета [5];

исследование процесса горения [2];

общие вопросы сжигания помета [4];

разработка установок для сжигания помета в виде патентов [7];

исследование установок для утилизации помета [3];

исследование экономической эффективности процесса сжигания [2]

исследования экологической безопасности.

Сжигать помет можно несколькими способами:

прямое, когда помет уже содержит наполнитель

косвенное, когда для сжигания добавляют наполнитель

сжигание биотоплива, когда из помета получают жидкое горючее вещество

пиролизное, когда осуществляется сушка с образованием пиролизного газа. Данная тема актуальна, однако практическое применение имеет значитель-

ные сложности. Для вывода действующего образца на промышленную переработку необходима установка, способная перерабатывать значительные объемы помета. Большинство твердотопливных котлов не способны работать на помете из-за сложностей в дозировании помета, склонности к налипанию, колебаний влажности, неравномерности горения и значительной зольности

232

Для решения многих проблем можно применить технологию непрерывной утилизации помета с помощью двухэтапной барабанной установки. На первом этапе масса разрыхляется и сушится. В результате этого получается пиролизный газ, который можно сжигать отдельно или на втором этапе. Второй этап – это барабанная топка, в которой происходит интенсификация процесса горения и сухая рыхлая масса сгорает в присутствии дозированного количества воздуха, пиролизного газа и дымовых газов. За счет правильной комбинации состава горючей смеси можно добиться качественного сгорания помета, равномерной работы котла и снижения вредных выбросов от сжигания.

Принцип работы установки, позволяющий автоматизировать процесс сжигания помета, показан на рисунке.

Рисунок. Технология автоматизированного сжигания помета

Работает установка следующим образом:

При использовании подстилочного сухого помета его фронтальным погрузчиком загружаются в загрузочный бункер установки для сжигания помета. Если требуется сжигать влажный помет, то необходимо его обезвоживание, например шнековой установкой.

Для сгорания возможно использовать и помет большей влажности, однако при этом снижается мощность котельной установки, так как при горении происходит испарение избыточной влаги [1].

Для первого запуска необходимо предварительно прогреть установку.

За счет активной вентиляции и обеспечения бесперебойной подачи воздуха помет сгорает, образуя золу. За счет собственного веса и при помощи потока подаваемого воздуха зола просачивается через отверстия барабана в зону действия

233

выгрузного шнека. Привод барабана осуществляется за счет зубчатой передачи, приводная шестерня которой размещена на выгрузном шнеке, а венец ведомой шестерни установлен на барабане. Привод загрузочного и выгрузного шнека осуществляется отдельными мотор-редукторами. Поток свежего воздуха принудительно создается вентилятором. Дымовые газы направляются в циклоны для очистки их от остатков золы.

Зола удаляется и направляется в бункер для остывания и затем может быть использована в качестве добавок к удобрениям.

Применение данной технологии утилизации позволяет снизить объем получаемого помета (выход золы составляет 10…18%), и обеспечить получение тепла на нужды хозяйства с себестоимостью 762 руб/Гкал (по данным за 2018 год), с соблюдением всех экологических требований [8].

Выводы

1.Анализ исследований показал, что тема актуальная, имеется много наработок по данной тематике, однако действующих установок для сжигания помета незначительное количество. Почти во всех случаях принцип действия основан на установках с применением твердотопливных котлов. Очень мало исследований, касающихся параметров сгорания помета и его состава, влияния количества воздуха, обеспечения равномерности сгорания, очистки дымовых газов.

2.Практически нет автоматизированных установок для сжигания помета, учитывающих влажность помета, температуру сгорания в зависимости от добавок

иряда других параметров. Разработка установки для непрерывного сжигания помета требует дальнейших исследований, которые позволят создать модель работы котла в автоматическом режиме.

Литература

1.Белов, В.В. Результаты исследования технологии энергетической утилизации подстилочного помета птицы / В.В. Белов, А.Н. Иванов // В сборнике: Современное состояние и перспективы развития науки, техники и образования. Сборник научных трудов по материалам Всероссийской научно-практической конференции. Под общ. ред. Тончевой Н. Н., 2018. С. 17-24.

2.Иванов Ю.Г. и др. Исследование процесса горения куриного подстилочного помета / Ю.Г. Иванов, С.Л. Белопухов, А.Ф. Шафеев, В.А. Воробьев // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина". 2016. № 2 (72). С. 10-18.

3.Иванов, Ю.Г. и др. Термическая утилизация птичьего помета / Ю.Г. Иванов, В.В. Целиков, А.Ф. Шафеев // Сельский механизатор. 2015. No 9. С. 32–33.

4.Климов, Д.В. и др. Сжигание подстилочно-пометной массы как способ ее утилизации / Д.В. Климов, С.Н. Кузьмин, Р.Л. Исьёмин, О.Ю. Милованов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2014. № S2 (52). С. 75-77.

5.Сафонов, М.М. Перспективные направления переработки птичьего помета / М.М. Сафонов, А.С. Кизуров // В сборнике: Новый взгляд на развитие аграрной науки. Сборник материалов Научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых. 2021. С. 129-135.

6.Седых, В.А. и др. Оценка влияния птичьего помета на состояние почв, воздушной и водной среды / В.А. Седых, В.И. Савич, Н.Л. Поветкина // Агротехнический вестник. 2013. №1, С.

33-36.

7.Суховеркова, В.Е. Способы утилизации птичьего помета, представленные в современных патентах / В.Е. Суховеркова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета №9 (143), 2016. С.45-55.

8.Шоль, В.Г. и др. Перспективная технология утилизации птичьего помета с получением тепловой энергии и минерального удобрения. / В.Г. Шоль, В.П. Лысенко, В.А. Гусев, Л.А. Зазыкина, Т.Н. Кузьмина // Техника и оборудование для села. 2018. №1. С.25-28.

9.Яковлев, Ю.В. Способ сжигания птичьего помета и котел для осуществления способа // Патент на изобретение RU 2538566 C1, 10.01.2015. Заявка № 2013128340/03 от 21.06.2013.

234

УДК 656.62

СОСТОЯНИЕ РЕЧНЫХ ПОРТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В ЧАСТИ ОБЪЕМОВ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ РАБОТ

1Е.В. Чабанова, 2Л.С. Скорюпина, 2Е.В. Бартова,

1ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия, 2ФГБОУ ВО «ВГУВТ», г. Пермь, Россия

e-mail: jentosina@yandex.ru, larisa-12-67@mail.ru, bartovaev@mail.ru

Аннотация. Эффективность работы речных портов России является актуальной проблемой, поскольку предприятия внутреннего водного транспорта отстают в возможностях повышения объемов перевозок, по сравнению с предприятиями других видов транспорта.

Ключевые слова: транспорт, внутренний водный транспорт, грузовой речной порт, перегрузка.

На внутреннем водном транспорте (ВВТ) деятельность по перевозке, переработке, погрузке, выгрузке, приему, хранению и выдаче грузов осуществляет речной порт, являющийся объектом инфраструктуры. Совокупность взаимосвязанных видов деятельности включает в себя система планирования и управления переработкой груза в речном порту.

В этой связи необходимо выделить показатели, которые отражают состояние речных портов. К данным показателям, относят, объем переработки груза, грузо- и судооборот, пропускную способность и др. Результаты деятельности портов соотносят с планом их работы на год [1, 2].

Показателями переработки груза в речном грузовом порту являются объем портовых и кооперированных перегрузочных работ на водном транспорте, при условии, что перевозка груза грузовладельцем оплачена согласно перевозочному документу по ставкам сбора, выгрузки и перегрузки грузов во внутреннем водном сообщении, а также прямом и смешанном водном сообщениях.

Деятельность портов внутреннего водного транспорта РФ была проанализирована за период с 2018 по 2021 годы в части оценки показателя «переработка грузов». Статистические данные получены из официального источника: «Единая межведомственная информационно-статистическая система» (ЕМИСС), разработанная в рамках реализации федеральной целевой программы «Развитие государственной статистики России в 2007-2011 годах» (Таблица 1) [3].

Таблица 1

Объем переработки грузов в Российской Федерации за 2018-2020 гг., тыс.тонн

Из таблицы следует, что общий объем переработанного груза в 2020 г. на 2948,9 тыс. тонн меньше чем в 2018 г., и на 2906,5 тыс. тонн меньше, чем в 2019 г., что объясняется пандемией коронавируса и экономическим локдауном в

235

Российской Федерации в 2020 году. Наглядно разница в объемах отражена на рисунке 1.

127 000,

126 000,

125 000,

124 000,

123 000,

122 000,

Рис.1. Объем переработки грузов на внутреннем водном транспорте за 2018-2020 гг., тыс. тонн [3]

Однако, не смотря на указанные выше данные за 2018-2020 гг., период первых двух кварталов 2018, 2019, 2021 гг. отражает отличный результат выполнения переработки грузов (таблица 2).

Таблица 2

Объем переработки грузов в Российской Федерации за 2018-2021 гг. (январь – июнь), тыс. тонн

Позитивная динамика объемов переработки грузов в первых двух кварталах 2020 года является результатом теплой и ранней весны, благодаря чему, навигация на внутренних водных путях была начата 24 марта по Волго-Донскому судоходному каналу и на нижнем участке Дона, в Пермском крае 25 апреля.

Так объем переработки сухих грузов в 2020 году вырос благодаря положительной динамике по перевалке зерна, строительных грузов, каменного угля, и руды (Рис.2).

40 000,

39 000,

38 000,

37 000,

36 000,

35 000,

34 000,

Рис.2. Объем переработки сухих грузов на ВВТ по годам за 2018-2021 гг. (январь – июнь), тыс. тонн

При этом сократилась перевалка наливных грузов. Произошло сокращение перевозок нефти и нефтепродуктов (Рис.3).

236

3 000

2 500

2 000

1 500

1000

500

0

Рис.3. Объем переработки наливных грузов на ВВТ по годам за 2018-2021 гг. (январь – июнь), тыс. тонн

Анализ существующего состояния речных портов в части объемов перегрузочных работ показал, что отрасль внутреннего водного транспорта является нестабильной и требует определенных мер поддержки.

Литература

1.Автоматизация системы альтернативных источников электроэнергии на судне/ А.Н. Носов, Е.А. Чабанов // Транспорт: проблемы, цели, перспективы (ТРАНСПОРТ 2020) Материалы всероссийской научно-технической конференции (Пермь, 15 февраля 2020 г.) / под ред. канд. пед. наук., доц. Е.В. Чабановой – Пермь: Пермский филиал ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2020. – С. 109-112.

2.Объем переработки грузов на внутреннем водном транспорте [Электронный ресурс] – URL: https://www.fedstat.ru/indicator/35035 (дата обращения: 26.09.2021).

3.Перечень поручений по итогам совещания по вопросам развития транспорта [Элек-

тронный ресурс] – URL: http://www.kremlin.ru/acts/assignments/orders/63433 (дата обращения: 26.09.2021).

УДК 62-337

АНАЛИЗ ПРИЧИН И ПРИЗНАКОВ ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ТОПЛИВНЫХ ФОРСУНОК

Р.Ф. Шаихов,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

E-mail: shr84@list.ru;

Е.В. Шибаев,

Мастер, АО "Газпром газораспределение Пермь"

E-mail: shibaev-evgeniy@mail.ru

Аннотация. В статье проанализированы требования к качеству автомобильного бензина. Рассмотрено влияние нарушения технических требований по пунктам на состояние топливных электромагнитных форсунок автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Проанализированы признаки выхода из строя форсунок.

Ключевые слова: бензин, качество топлива, электромагнитные форсунки, загрязнение сопла, признаки неисправности форсунок

При работе ДВС два процесса в значительной степени влияют на количество вредных выбросов в отработавших газах и эффективность работы ДВС [5]: впрыск топлива в камеру сгорания, фильтрация топлива.

237

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, качество воздуха ежегодно приводит к 7 миллионам преждевременных смертей. Образование отложений может увеличить выбросы твердых частиц до 5 раз [8], они образуются вследствие [6, 7, 9]:

физико-химические свойства, компонентный состав, термостойкость и стойкость топлива к окислению;

температура наконечника форсунки;

конструкция наконечника форсунки, внутренний диаметр и геометрическая форма сопла.

Качество автомобильного бензина определяется ГОСТ 32513-2013. Согласно данному документу к топливу предъявляется ряд технических требований,

вчастности указаны требования к физико-химическим и эксплуатационным показателям бензинов, нарушение которых может негативно влиять на функционирование форсунок:

1. Концентрация смол: не более 5 мг/100 см3 Нефтяные смолы – это высокомолекулярные углеводородные соединения

бурого и темно-бурого цвета, в их состав помимо углерода и водорода, входит кислород, азот, сера. Смолы легко растворимы в продуктах переработки нефти, однако, они не испаряются и накапливаются на деталях ДВС с высокой температурой. Невозможность испарения смол лежит в основе методики их нормирования в составе бензина, которая состоит в испарении 25 мл топлива горячим воздухом и взвешивании остатков.

Повышенная концентрация смол может быть обусловлена как производством топлива с нарушением технологии, так и результатом нарушения условий его хранения. При выключении двигателя циркуляция топлива через сопло форсунки прекращается, в корпусе создаются местные закипания бензина от горячих частей двигателя. В этот момент смолы, количество которых находится выше нормы, расплавляются и оседают на стенках форсунки, препятствуя нормальному закрытию запорного клапана (рис. 1).

Рис. 1. Отложения внутри распылителя форсунки

238

Кроме того, смолы образуют клейкую массу и могут накапливаться в бензобаке, в топливопроводе, на соплах форсунок, в камере сгорания, на клапанах, в канавках и днище поршня. Негативными последствиями образования смол являются ухудшение топливоподачи, уменьшение количества топлива при впрыске, нарушение распыла топлива, ухудшение режима смазки пар трения. Как результат, ухудшение топливной экономичности и экологичности ДВС, снижение износостойкости пар трения, иногда, например, при зависании клапанов, отказ ДВС.

2.Объемная доля олефиновых и ароматических углеводородов: не более

18 и 35%

Содержание ароматических углеводородов влияет на токсичность отработавших газов, увеличивает склонность топлива к образованию отложений. При нагревании, ароматические углеводороды могут расплавляться и образовывать соединения похожие по своей структуре на пластик. Содержание олефиновых углеводородов влияет на стабильность топлива при продолжительном хранении.

3.Концентрация марганца: отсутствие

При создании высокооктанового контрафактного топлива используется бензин с меньшей детонационной стойкостью, в который добавляются присадки на основе марганца, так называемые антидетонаторы. При помощи данного метода можно достаточно дешево поднять октановое число. Однако данные присадки могут осаждаться на поверхности фильтра форсунки (рис. 2), забивая его, а также попадать внутрь корпуса и оставлять задиры на поверхностях.

Рис. 2. Загрязнения на фильтре форсунки

4. Концентрация железа: отсутствие Данный вид загрязнений в основном образуется от неправильного хране-

ния в емкостях. Со временем металлические стенки топливных хранилищ могут подвергаться коррозии, с последующим осаждением мельчайших частиц в топливо. Данное загрязнение, как и марганец, способно забить фильтрующий элемент форсунки и повредить внутренние поверхности корпуса.

239

5. Массовая доля серы: не более 10 мг/кг (для экологического класса К5) Оксиды серы вызывают коррозию деталей ДВС и способствуют образова-

нию отложений. Экспериментально установлено, что увеличение массовой концентрации серы с 0,05 до 0,1 % ускоряет износ деталей в 1,5-2 раза [5].

Еще одним нередким нарушением качества топлива, приводящим к неисправностям, является попадание в топливо механических примесей. Данные загрязнения могут попасть в топливную систему автомобиля при заправке, ремонте или техническом обслуживании. Как железо и марганец, механические примеси попадают на поверхность фильтрующего элемента, а в ряде случаев легко проходят через него. Наличие твердых примесей в рабочих жидкостях приводит к ускоренному износу сопряженных деталей, затрудняет их функционирование и, как следствие, приводит к отказам, особенно подвержены износу прецизионные пары, например, “игла - корпус форсунки”.

Современный тренд на увеличение рабочего давления в топливной системе только ухудшает негативные последствия от воздействия твердых частиц. Чем выше давление топлива, тем точнее должно быть изготовлены подвижные сопряжения деталей, часто до нескольких мкм [8]. При такой точности компоненты систем впрыска высокого давления очень чувствительны к любым твердым примесям или веществам, которые могут содержаться в топливе.

В работе [10] экспериментально установлено, что наиболее опасными для прецизионных пар являются частицы размером 1-5 мкм. Они могут проникать между движущимися деталями и в результате царапающего воздействия увеличивать зазоры между ними, что влияет на величину утечек, снижает объемный коэффициент полезного действия и ухудшает производительность насоса и форсунок.

Риск преждевременного износа и повреждения компонентов системы впрыска в большей степени зависит от распределения твердых примесей по размерам, чем от их общего количества по массе. Один литр топлива содержит в среднем более 5x104 твердых частиц размером более 15 мкм (крупная фракция) и более 5x105 примесей размером более 5 мкм (мелкая фракция).

Твердые примеси значительно различаются и могут быть классифицированы со следующими критериями: размер частиц; химический состав (неорганическая, органическая); твердость; форма; магнитные свойства.

Существует слишком много факторов, способствующих загрязнению топлива, начиная со стадии производства, заканчивая хранением, транспортировкой и конечным потребителем, поэтому в настоящее время полностью исключить негативное влияние некачественного топлива невозможно.

Главными признаками, свидетельствующими о засорении форсунок, явля-

ются: затруднение пуска двигателя; перебои в работе двигателя на холостом ходу и переходном режиме; потеря мощности двигателя и ухудшение динамики разгона; повышение токсичности отработавших газов; детонация, пропуск воспламенений; выход из строя каталитического нейтрализатора.

Таким образом, проанализированы основные причины и признаки выхода из строя электромагнитных форсунок бензиновых двигателей.

240