Международная академия аграрного образования костанайский филиал маао



Pdf көрінісі
бет8/77
Дата03.03.2017
өлшемі5,95 Mb.
#6019
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   77

Результаты.  Однако  в  условиях  рынка  это  может  произойти  только  лишь  при  условии  создания 

перерабатывающего  комплекса,  способного  производить  топливосмазывающие  материалы  необходимого 

качества и в нужной номенклатуре. Причем идеология создания указанного перерабатывающего комплекса, 

по  нашему  мнению,  должна  предусматривать  два  независимых  модуля.  Модуль  I  должен  представлять 

собой  сеть  предприятий,  обеспечивающих  глубокую  переработку  растительного  сырья  в  растительное 

масло. Модуль II – сеть предприятий перерабатывающих растительные масла в биотопливо и смазывающие 

материалы.  При  этом  следует  иметь  ввиду,  что  решение  проблемы  переработки  растительного  сырья  в 

биодизель упрощается тем, что, во-первых; в настоящее время весь комплекс вопросов, начиная от селекции 

и  заканчивая  100  %  й  механизацией  производства  рапса,  в  Украине  решается  успешно;  и  во-вторых,  для 

получения  рапсового  масла  можно,  без  особых  трудностей,  использовать  существующие  мощности 

Укрмасложирпрома. 

Продуктом переработки клещевины является касторовое масло и жмых. Эти продукты сами по себе 

являются  высоко  ликвидными  даже  без  учета  использования  касторового  масла  для  производства 

синтетических  моторных  масел  и  технических  смазок.  Однако,  из-за  отсутствия  перерабатывающих 

клещевину предприятий, удовлетворение в потребности касторового масла осуществляется исключительно 

за  счет  импорта,  а  дефицит  валютных  запасов  в  стране  привел  к  сокращению  объемов  его  потребления. 

Например, из 21 наименований технических смазок, производимых ОАО "Азмол‖ (г. Бердянск), в настоящее 

время производится не более 5, и завод находится на грани банкротства.  

В  стране  прекратилась  селекция  клещевины.  Не  решена  проблема  механизации  ее  производства. 

Все  это  сдерживается  отсутствием  условий  переработки.  Из-за  отсутствия  в  стране  специализированных 

предприятий  трижды  делались  попытки  организовать  переработку  клещевины  на  маслоэкстракционных 

заводах  Укрмасложирпрома.  Однако,  в  виду  больших  отличий  физико-механических, химических  свойств 

этой  культуры  (зерновая  и  незерновая  части  клещевины  содержат  высокие  концентрации  токсичных 

веществ)  без  существенной  реконструкции  этих  маслоэкстракционных  заводов  и  их  санитарной  зоны, 

переработку клещевины организовать не представляется возможным. 

Не  зависимо  от  мощности  перерабатывающего  предприятия,  существующие  операционные  схемы 

технологического  процесса  переработки  клещевины  можно  разделить  на  две  группы:  с  предварительным 

отделением  лузги  и  без  отделения  лузги,  т.е.  без  обрушивания  семян.  Существенным  недостатком 

переработки  клещевины  по  схеме  форпрессование  –  экстракция  без  обрушивания  семян  является  высокая 

лужистость  перерабатываемого  материала  [6,  7].  Ценные  группы  веществ,  такие  как  липиды  и  протеины, 

локализуются  в  ядре;  оболочка  же  вмещает  много  веществ,  переход  которых  в  масло  и  жмых  являются 

нежелательными. 

Специалистами института масличных культур (г. Запорожье) совместно с Ростовгипропищепромом 

(РФ), специалистами итальянской фирмы «Alimenta» и немецким концерном «F. Krupp» были проработаны 

варианты  строительств  завода  по  переработке  клещевины:  по  схеме  с  отечественным  оборудованием 


 

40 


 

подготовительного  и  прессового  отделения  и  германским  экстракционным  оборудованием,  по  схеме, 

предложенной итальянской фирмой «Alimenta» и германским концерном «F. Krupp». 

Технология  всех  трех  вариантов  предусматривала  схему  «форпрессование-экстракция»,  а  кроме 

механической очистки масла его полную рафинацию: гидратацию - для удаления лецитинов, нейтрализацию 

-  для  удаления  свободных  жирных  кислот,  адсорбиционную  очистку  (отбелку)  -  для  удаления  красящих 

веществ и дезодорацию - для удаления ароматических и вкусовых веществ. 

Учитывая,  что  выращивание  клещевины  в  Украине  почти  полностью  приостановлено  и  в 

ближайшие  3...5  лет  загрузить  завод  большей  производительности  будет  невозможно,  то  по  нашему 

мнению,  целесообразно  ориентироваться  на  создание  сети  малотоннажных  предприятий,  мощностью 

1000…2000  т.  касторового  масла  в  год,  что  сказывается  на  себестоимости  продукции,  легче  обеспечить 

финансирование строительства предприятия.  

Эколого-экономический аспект использования биотоплива заключается в уменьшенных выбросов в 

атмосферу  окисла  углерода  на  15,98%,  углеводов  –  на  38,92%,  а  сажи  –  на  31.68  %,  практически 

отсутствуют  выбросы  двуокиси  серы.  При  сгорании  биотоплива  в  дизельном  двигателе  внутреннего 

сгорания  общие  удельные  выбросы  в  атмосферу  СН  и  NО

2

  сравнительно  с  топливом  нефтяного 



происхождения  уменьшились  соответственно  на  22,5  и  14,6  %.  Во  время  сгорания  биотоплива 

выделяется столько же углекислых газов, сколько растение вбирает его из атмосферы.  

Биотопливо  характеризуется  достаточно  высокими  смазочными  свойствами.  Способствует  этому 

особенный химический состав и высокое содержание кислорода. В результате  смазывания  подвижных 

деталей  двигателя,  который  работает  на  биотопливе,  межремонтный  срок  его  эксплуатации 

увеличивается почти на 50 %. 

Вместе  с  тем,  это  топливо  из  воспроизводительных  источников  и  имеет  высокое  биологическое 

расщепление.  В  случае  попадания  в  почву  или  воду  биотопливо  в  течение  25-30  дней  практически 

полностью  распадается  и  не  наносит  экологический  вред,  тогда  как  один  килограмм  минеральных 

нефтепродуктов  может  загрязнить  почти  миллион  литров  питьевой  воды,  уничтожая  в  ней  всю  флору  и 

фауну.  

Вместе с тем, против внедрения биотоплива выступают некоторые  скептики, которые считают, 

что для его выработки, во-первых, нужно много средств, во-вторых, нужно иметь площади, на которых 

выращивали бы сырье, в-третьих - это угрожает продовольственной безопасности.  



Обсуждение.  Человечество  в  своем  развитии  неуклонно  движется  к  завершению  эры  углеводов  – 

нефти, газа, угля. Ряд ученых и специалистов воспринимают это как катастрофу, другая часть, как спасение. 

Мы  разделяем  точку  зрения  ученых,  которые  считают,  что  исключение  потребления  нефти,  газа  и  угля,  в 

том числе и в технологических процессах различных отраслей, есть спасение для всего живого на земле. В 

качестве  способа  решения  многочисленных  проблем,  наличие  которых  нарушает  цивилизованное  течение 

жизни на земле, рассматривается биоэнергетика [3, 5, 6, 8].  

В  частности,  принято  директивное  решение  об  увеличении  производства  на  государственных 

спиртовых  заводах  высокооктановой  добавки  для  светлых  нефтепродуктов.  Это  позволит  сократить 

потребление  высокооктановых  бензинов  до  20%  за  счет  развития  свеклосахарной  отрасли.  Мобильная 

энергетика  АПК  в  качестве  двигателей  внутреннего  сгорания  преимущественно  использует  дизельные 

двигатели.  Для  удовлетворения  спроса  на  топливо  дизельными  двигателями  Минагрополитики  Украины 

ставит вопрос о создании сети заводов по производству биодизеля мощностью 100 тыс. т. в год каждый. В 

качестве сырья для производства биодизеля, как правило, используют рапсовое масло [5, 6, 7].  

Таким  образом,  сахарная  свекла,  рапс  и  клещевина  это  те  сельскохозяйственные  культуры, 

эффективное  производство  и  переработка  которых  может  решить  проблему  дефицита  нефтепродуктов 

используемых  для  мобильной  энергетики  АПК  путѐм  их  замены  топливосмазочными  материалами 

растительного происхождения.  

Выводы.  В  решении  проблемы  энергетической  независимости  Украины  перспективным 

направлением  является  замена  нефтепродуктов  используемых  для  мобильной  энергетики  АПК 

топливосмазывающими  материалами,  полученными  из  растительного  сырья.  При  этом  первоочередными 

задачами  являются:  создание  сети  перерабатывающих  предприятий  по  переработке  клещевины  на 

касторовое  масло  и  по  переработке  рапсового  масла  на  биодизель;  адаптацию  современной 

сельскохозяйственной  техники  к  использованию  биотопливосмазочных  материалов;  обеспечение  технико-

экономических  показателей  производства  биотопливосмазочных  материалов  на  уровне  показателей 

аналогов  из  нефтяного  сырья.  Самый  главный  фактор,  который  вызывает  повышенный  интерес  к 

биотопливу, есть его экологичность, то есть уменьшение выбросов вредных соединений в окружающую 

среду сравнительно с нефтяным топливом.  

 

Список литературы  

 

1.



 

Трегобчук  В.М.,  Пасхавер  Б.Й.,  ін.  Про  довгострокову  стратегію  сталого  розвитку 

агропромислового комплексу. // Економіка АПК.– 2007.- №7.– с.3-11  


 

41 


 

2.

 



Масло  І.Н.,  Вірьовка  М.І.,  ін..  Еколого-економічне  обгрунтування  виробництва  та 

використання моторного палива на основі ріпакової олії для виробництва сільськогосподарської продукції // 

Економіка АПК.- 2009.- №11.-с.30-33  

3.

 



Кузминський Е., Кухар В. Биоэнергетика — выбор будущего // Зеркало недели. – 2010. - № 27-

28. – С. 20. 

4. www.minagro.kiev.ua  

5.  Дідур  В.А.,  Надикто  В.Т.  Використання  рослинної  сировини  для  виробництва  біопалива.  // 

Механізація та електрифікація сільського господарства. Вип. 92.– 2008. – 32-41с.  

6. Дидур В.А., Надыкто В.Т. Особенности эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники 

при использовании биодизеля // Тракторы и сельхозмашины. – Москва, №3, 2009. – с. 3-6. 

7. http://economics.unian.net/rus/detail/  

8.  Вороновський  І.Б.  Підвищення  ефективності  використання  сільськогосподарської  техніки  /  І.Б. 

Вороновський // Науковий вісник Національного аграрного університету. - К., 2009. – Вип. 51. – с. 67-70.  

 

 

УДК 631.436  



МОДЕЛИРОВАНИЕ НАДЁЖНОСТИ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ МАШИННО-

ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА (МТА)  

 

Вороновский И.Б, к.т.н., доцент, член-корреспондент МААО  



Таврический государственный агротехнологический университет (г. Мелитополь, Украина)  

 

В  работе  обосновано  влияние  надежности  топливной  системы  дизельного  двигателя  на  функциональные 



характеристики  работы  машинно-тракторного  агрегата  в  зависимости  от  износа  плунжерных  пар  топливного  насоса 

высокого давления и загрязненности дизельного топлива механическими примесями и водой.  

We justify the reliability of the impact of the fuel system of the diesel engine on the functional characteristics of the 

work  machine-tractor  unit,  depending  on  the  wear  of  plunger  injection  pump  and  diesel  fuel  contamination  by  mechanical 

impurities and water. 

 

Актуальность.  Мобильный  машинно-тракторный  агрегат  (МТА)  представляет  собой  систему, 

состоящую из ряда подсистем. К таким подсистемам, выполняющим самостоятельные функции, относится 

топливная  система  дизельного  двигателя,  которая  в  свою  очередь  также  может  быть  представлена,  как 

система,  состоящая  из  более  мелких  подсистем.  Надежность  машинно-тракторного  агрегата  зависит  от 

надежности каждой из подсистем, а также от способа их соединения в общую систему.  

Цель  и  задачи.  Целью  статьи  является  обоснование  влияния  надежности  топливной  системы 

дизельного  двигателя  на  функциональные  характеристики  работы  МТА  в  зависимости  от  износа 

плунжерных пар и загрязненности дизельного топлива механическими примесями и водой.  

Материалы  и  методы.  В  топливных  системах  дизельных  двигателей  предусмотрена 

многоступенчатая очистка топлива: предварительная  – при заправке топливного бака; грубая – в фильтрах 

грубой  очистки  на  двигателе;  окончательная  (тонкая)  –  в  фильтрах  тонкой  очистки  на  двигателе.  Иногда 

применяется дополнительная очистка в предохранительных фильтрах форсунок.  

По  количеству  и  расположению  средств  очистки  топливные  системы  дизелей  с/х  техники  можно 

разделить  на  три  группы:  с  последовательным  расположением  фильтрующих  элементов,  с  параллельным 

расположением и комбинированным их расположением.  

Результаты.  В  зависимости  от  условий  эксплуатации  МТА  концентрация  пыли  в  воздухе 

колеблется  в  широких  пределах  и  в  некоторых  районах  юга  Украины  достигает  5  г/м

3

.  Это  отрицательно 



влияет  на работоспособность систем двигателя, в том числе на работоспособность топливной аппаратуры. 

При работе МТА при запыленности воздуха 1,1…2,5 г/м

З

 содержание загрязняющих примесей в топливе к 



моменту  его  выработки  в  2-3  раза  больше,  чем  при  заправке.  Топливные  фильтры  тракторных  дизелей  не 

обеспечивают достаточной степени очистки топлива от механических примесей, которые затем проникают к 

прецизионным деталям топливной аппаратуры [1, 3, 4].  

Для  моделирования  надежности  топливных  систем  различных  типов  с  помощью  графов  их 

состояния  (рисунок  1,  а-в),  использована  математическая  модель  марковского  случайного  процесса  с 

дискретными  состояниями  и  непрерывным  временем,  согласно  которой:  S

0

  –  исправное  состояние 



топливной системы; S

1

 – выход из строя фильтра грубой очистки; S



2

, S


3

 – выход из строя фильтров тонкой 

очистки.  

Примем,  что  поток  отказов  фильтров  простейший  и  время  между  отказами  в  этом  потоке 

распределяется по показательному закону и определяется параметрами интенсивности отказов: 

 = 1/t



б

   


 

 

 



(1) 

где t



б

 – среднее время безотказной работы фильтра. 

По  стрелкам  вправо  систему  из  состояния  в  состояние  переводят  отказы,  а  по  стрелкам  влево  – 

ремонты с интенсивностью восстановления: 



 

42 


 

р

t

1



   


 

 

 



(2) 

где t



р

 – среднее время восстановления исправного состояния заменой фильтра. 

 

а) 


 

б) 


 

в) 


Рисунок 1. Схема соединения элементов топливных систем и графы их состояния:  

 

а – последовательным соединением фильтров тонкой очистки;  

б - с параллельным соединением фильтров тонкой очистки;  

в – с комбинированным соединением фильтров тонкой очистки 

ФГО – фильтр грубой очистки; ФТО – фильтр тонкой очистки.  

Применяя правило Колмогорова [5], запишем систему дифференциальных уравнений вероятностей 

состояний для рис. 1 а-в. 

 

1



10

0

01



0

р

р

dt

dp





 

1

10



2

12

1



12

0

01



1

р

р

р

р

dt

dp







 

 

 



 

(3) 


3

32

2



23

2

21



1

12

2



р

р

р

р

dt

dp







 

3

32



2

23

3



р

р

dt

dp



 



 

Полагая  левые  части  равными  нулю,  получим  систему  алгебраических  уравнений  предельных 

состояний. Используя нормировочное условие: 

1

3



2

1

0







р

р

р

р

, а также условие, что при = 0, р



1, получим выражения для определения вероятности нахождения топливных систем в исправном состоянии: 



10

21

32



10

12

23



10

21

01



12

10

01



0

1

1















П

р

 

(4) 



 

Вероятность отказа фильтра грубой очистки: 

 

П

П

р

р

0

10



01

1



,  



 

 

 



(5) 

 

вероятность отказа фильтра тонкой очистки, фильтр №2: 



 

П

П

р

р

0

10



21

01

12



2





 

 



(6) 

 

43 


 

 

вероятность отказа фильтра тонкой очистки, фильтр №3: 



 

П

П

р

р

0

10



21

32

10



12

23

3







 



 

 

(7) 



 

Применяя аналогичный математический аппарат, получим формулы для определения вероятностей 

состояний топливной системы с параллельным и комбинированным соединением фильтрующих элементов 

(рис. 1 б и 1 в).   

Опустив  математические  преобразования,  запишем  окончательные  формулы  для  определения 

вероятности нахождения системы в исправном состоянии рис. 1 б:  

 

10

31



01

13

10



21

01

12



10

01

0



1

1













ПР

р

 



 

(8) 


 

вероятность отказа фильтра грубой очистки: 

 

ПР

ПР

р

р

0

10



01

1





 

 

 



 

(9) 


 

вероятность отказа фильтров тонкой очистки: 

 

ПР

ПР

р

р

0

10



21

01

12



2





 

 



 

(10) 


 

ПР

ПР

р

р

0

10



31

01

13



3





 

 



 

(11) 


 

Окончательные формулы для определения вероятностей имеют вид для схемы расположения рис. 1 

в.  

Вероятность нахождения в исправном состоянии: 



 

10

21



42

01

12



24

10

31



01

13

10



21

01

12



10

01

0



1

1

















К



р

 



 

(12) 


 

вероятность отказа фильтра грубой очистки: 

 

К

K

р

р

0

10



01

1



,   



 

 

 



(13) 

 

вероятность отказа фильтров тонкой очистки соединенных параллельно: 



 

К

K

р

р

0

10



21

01

12



2





 

 



 

(14) 


 

К

K

р

р

0

10



31

01

13



3





 

 



 

(15) 


 

вероятность отказа фильтра тонкой очистки соединенного последовательно: 

 

К

K

р

р

0

10



21

42

01



12

24

4







 



 

 

(16) 



 

44 


 

В качестве альтернативы рассмотрим разветвленную схему  соединения дополнительных фильтров 

тонкой очистки включенных параллельно, которая представлена на рисисунке 2.  

 

Рисунок 2. Граф состояний разветвленной топливной системы с дополнительными фильтрами 



соединенными параллельно.  

Согласно  приведенного  графа  состояний  топливной  системы  на  рис.  2  получим  следующие 

формулы.  

Вероятность нахождения системы в исправном состоянии: 

10

31

53



01

13

35



10

21

42



01

12

24



10

31

01



13

10

21



01

12

10



01

0

1



1





















Р



р

 

   (17) 



 

вероятность отказа фильтра грубой очистки: 



Р

Р

р

р

0

10



01

1



,   



 

 

 



(18) 

вероятность отказа фильтров тонкой очистки №2 и №3: 



Р

Р

р

р

0

10



21

01

12



2





 

 



 

(19) 


Р

Р

р

р

0

10



31

01

13



3





,  

 

 



 

(20) 


вероятность отказа фильтра тонкой очистки №4 и №5: 

 

Р



Р

р

р

0

10



21

42

01



12

24

4







,  


 

 

(22) 



 

Р

Р

р

р

0

10



31

53

01



13

35

5







,   


 

 

(23) 



 

Выполним  теоретический  расчет  вероятностей  различных  схем  топливных  систем  по  формулам 

(1…23)  при  единых  начальных  условиях:  -  сроки  замены  фильтров один  раз  в  сезон  (шесть  месяцев),  т.е. 

λ=1/6,  при  этом  интенсивность  воздействия  на  фильтры  распределяется  неравномерно.  Например,  для 

топливной  системы  на  рис.  1.а,  фильтр  грубой  очистки  подвергается  максимальному  воздействию 

загрязнения, т.е. λ

01

=3/6, а последующие два фильтра тонкой очистки с интенсивностью λ



12

=2/6, λ



23

=1/6. 


Интенсивность восстановления распределяется аналогично: 

μ

32

=1/1=1;  μ



21

=2/1=2;  μ



10

=3/1=3,  из  расчета,  что  время  на  замену  одного  фильтра  составляет  один 

час. 

 

Таблица  1-Результаты  расчета  вероятностей  исправного  состояния  р



0

  и  вероятностей  отказов 

фильтров р

1…5

 

Схема соеди-нения фильт-



ров в топлив-ной системе 

Вероятность 

исправного 

состояния системы 



р

0

 

Вероятно



сть 

отказа 


ФГО, р

1

 

Вероятно



сть отказа 

ФТО  №1, 



р

2

 

Вероятност



ь 

отказа 


ФТО  №2, 

р

3

 

Вероятно



сть  отказа 

ФТО  №3, 



р

4

 

Вероятнос



ть  отказа 

ФТО  №4, 



р

5

 

Последовательное 



соедине-ние фильтров 

0,835 


0,139 

0,023 


0,0038 



Параллельное соединение 

фильтров 

0,7 

0,175 


0,058 

0,058 


Комбинированное 



соедине-ние фильтров 

0,816 


0,136 

0,022 


0,022 

0,0036 


Разветвленное соединение 

с дополнительными ФТО 

0,813 


0,135 

0,022 


0,022 

0,0036 


0,0036 

 

45 


 

Подставляя приведенные интенсивности λ и μ в формулы (1…23), получим вероятности нахождения 

топливных систем различных схем соединения фильтров, в исправном состоянии  р

0

  и вероятности выхода 

из строя фильтров р

1…5

. Результаты расчета представим таблично (табл. 1).  



Выводы.  Исходя  из  полученных  теоретических  данных  следует,  что  наиболее  эффективной 

системой соединения фильтров следует считать последовательное соединение, состоящее из фильтра грубой 

очистки  и  двух  фильтров  тонкой  очистки  (вероятность  нахождения  фильтров  в  исправном  состоянии 

р

0

=0,835 и вероятность отказа р

1

=0,175).  



 



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   77




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет