Search

This study proposed the approach and method on its basis for carrying out of the calculated assessment of the values of the comprehensive fuel and environmental criterion of Prof. I. Parsadanov as the indicator of the ecological safety level of the exploitation process of power plants with diesel reciprocating internal combustion engine, considering the mass hourly emissions of engine fuel vapor caused by the phenomena of large and small breathing of reservoirs. The purpose of the study is to develop the method for taking into account the parameters of pollutant emissions into the environment, such as motor fuel vapors due to the phenomena of large and small breathing of the power plant fuel tanks, as an independent factor of ecological safety. The calculated assessment according to the proposed method is carried out considering the properties of engine fuel, degree of a fuel tank filling, features of model of the engine operation, daily difference of atmospheric air temperature and settings of the respiratory valve of the tank. It is found that considering the emission of engine fuel vapors caused by the phenomenon of small breathing has almost no effect on the level of environmental safety, but for the option of taking into account the effect of the phenomenon of large breathing, such an effect is significant. The scientific novelty of the obtained results is that for the first time a method for considering the emission of engine fuel vapors caused by large and small breathing of fuel tanks of reciprocating internal combustion engines in complex criteria-based assessment of ecological safety. The practical value of the obtained results is that they are suitable for quantitative and qualitative assessment of the studied effects and development on this basis of technical solutions and organizational measures to reduce or eliminate them by developing appropriate environmental protection technology with actuators on a methodological basis of environmental safety management system, including the use of other steady standardized testing cycles as models of engine operation. У цьому дослідженні запропоновано підхід для здійснення розрахункового оцінювання значень комплексного паливно-екологічного критерію проф. І.В. Парсаданова як показника рівня екологічної безпеки процесу експлуатації енергоустановок з дизельним двигуном з урахуванням масових годинних викидів пари моторного палива, спричинених явищами великого та малого дихання резервуарів. Метою дослідження є розробка способу для врахування параметрів викиду в навколишнє природне середовище такого полютанта, як парів моторного палива, зумовленого явищами великого та малого дихання паливних баків енергоустановки, як самостійного чинника екологічної безпеки при комплексному критеріальному оцінюванні рівня екологічної безпеки процесу експлуатації таких технічних об’єктів. Здійснено розрахункове оцінювання згідно до запропонованої методики з урахуванням властивостей моторного палива, ступеня заповнення паливного баку, особливостей моделі експлуатації двигуна, добового перепаду температури атмосферного повітря та налаштувань дихального клапана резервуара, та встановлено, що врахування викиду парів моторного палива, спричиненого явищем малого дихання, майже не чинить впливу на показники рівня екологічної безпеки, проте для варіанту врахування ефекту від явища великого дихання такий вплив є суттєвим. Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що вперше запропоновано спосіб для врахування викиду парів моторного палива, спричиненого явищами великого та малого дихання паливних баків енергоустановок з поршневим двигуном внутрішнього згоряння при комплексному критеріальному оцінюванні показників рівня екологічної безпеки процесу їх експлуатації. Практична значимість отриманих результатів полягає у тому, що отримані результати придатні для надання кількісної і якісної оцінки досліджуваних ефектів та розробки на цій основі технічних рішень і організаційних заходів щодо їх зменшення чи зведення нанівець шляхом розробки відповідної технології захисту навколишнього середовища з виконавчими органами на мето-дологічній основі системи управління екологічною безпекою, у тому числі й при застосуванні інших стаціонарних стандартизованих випробувальних циклів як моделей експлуатації двигунів.

In this study the approach and method on its basis for calculated assessment of reference values of complex fuel-ecological criterion of Prof. І. Parsadanov as separate independent ecological safety factor and as reference points of psychophysical scale of the partial desirability function when using it as the ecological safety factor of power plants with reciprocating internal combustion engines exploitation process was proposed. Also in the study calculated assessment of reference values of ecological indicators of reciprocating internal combustion engines as components of complex fuel-ecological criterion depending on magnitudes of effective power and coordinates of field of engine operating regimes for different levels of statutory ecological standards in force in Ukraine and previously in force was carried out. Thus, calculated assessment of reference values of complex fuel-ecological criterion and its components was performed and obtained the distribution of such reference values in field of 2Ch10.5/12 autotractor diesel engine operating regimes depending as well as dependences of such reference values on magnitudes of level of ecological standards EURO, engine effective performance and lower calorific value of engine fuel. So, the study for the first time proposes the approach to calculated assessment of reference values of the complex fuel-ecological criterion of Prof. І. Parsadanov as reference points of the psychophysical scale of the Harrington's partial desirability function when using it as the separate independent ecological safety factor of exploitation process of power plants with reciprocating ICE. The method, based on the proposed approach for calculative evaluation of reference values of the complex fuel-ecological criterion of Prof. I. Parsadanov as reference points of psychophysical scale of partial desirability function is suitable for obtaining necessary data for the complex criterion evaluation of the ecological safety level of operation process of power units with piston ICE using generalized Harrington desirability function, in the structure of which the complex fuel-ecological criterion acts as a distinct factor of environmental safety., В этом исследовании предложен подход и метод на его основе для расчетного оценивания эталонных значений комплексного топливно-экологического критерия проф. И.В Парсаданова как отдельного независимого фактора экологической безопасности и качестве эталонных значений психофизической шкалы частичной функции желательности при использовании его в качестве фактора экологической безопасности процесса эксплуатации энергоустановок с поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Также в исследовании предоставлена расчетная оценка эталонных значений экологических показателей двигателей внутреннего сгорания как составляющих комплексного топливно-экологического критерия в зависимости от величин эффективной мощности и координат поля режимов работы двигателя для различных уровней экологических норм – действующих в Украине и тех, что ранее действовали. Таким образом, было осуществлено расчетное оценивание эталонных значений комплексного топливно-экологического критерия и его компонентов и получено распределение таких значений по полю режимов работы автотракторного дизеля 2Ч10,5/12, а также зависимости таких эталонных величин от уровня экологических стандартов EURO, значений эффективного коэффициента полезного действия двигателя и низшей теплотворной способности моторного топлива. Итак, в исследовании впервые предложен подход к расчетному оцениванию эталонных значений комплексного топливно-экологического критерия проф. И.В. Парсаданова как реперных точек психофизической шкалы частичной функции желательности Харрингтона при использовании его в качестве фактора экологической безопасности процесса эксплуатации энергоустановок с поршневым ДВС. Методика, построенная на предложенном подходе, для расчетного оценивания эталонных значений комплексного топливно-экологического критерия проф. И.В. Парсаданова как реперных точек психофизической шкалы частичной функции желательности пригодна для получения необходимых данных для комплексного критериального оценивания уровня экологической безопасности процесса эксплуатации энергоустановок с поршневым ДВС с использованием обобщенной функции желательности Харрингтона, в структуре которой комплексный топливно-экологический критерий выступает как отдельный фактор экологической безопасности., У цьому дослідженні запропоновано підхід і метод на його основі для розрахункового оцінювання еталонних значень комплексного паливно-екологічного критерію проф. І.В. Парсаданова як окремого незалежного фактора екологічної безпеки та як еталонних значень психофізичної шкали часткової функції бажаності при використанні його як фактора екологічної безпеки процесу експлуатації енергоустановок з поршневими двигунами внутрішнього згоряння. Також у дослідженні надано розрахункову оцінку еталонних значень екологічних показників поршневих двигунів внутрішнього згоряння як складових комплексного паливно-екологічного критерію залежно від величин ефективної потужності та координат поля режимів роботи двигуна для різних рівнів в Україні екологічних норм – чинних та тих, що раніше діяли. Таким чином, було здійснено розрахункове оцінювання еталонних значень комплексного паливно-екологічного критерію та його компонентів і отримано розподіл таких значень по полю режимів роботи автотракторного дизеля 2Ч10,5/12, а також залежності таких еталонних величин від рівня екологічних стандартів EURO, значень ефективного коефіцієнта корисної дії двигуна та нижчої теплотворної здатності моторного палива. Отже, у дослідженні вперше запропоновано підхід до розрахункового оцінювання еталонних значень комплексного паливно-екологічного критерію проф. І.В.Парсаданова як реперних точок психофізичної шкали часткової функції бажаності Харрінгтона при використанні його у якості фактора екологічної безпеки процесу експлуатації енергоустановок з поршневим ДВЗ. Методика, побудована на запропонованому підході, для розрахункового оцінювання еталонних значень комплексного паливно-екологічного критерію проф. І.В. Парсаданова як реперних точок психофізичної шкали часткової функції бажаності придатна для отримання необхідних даних для здійснення комплексного крітеріального оцінювання рівня екологічної безпеки процесу експлуатації енергоустановок з поршневим ДВЗ з використанням узагальненої функції бажаності Харрінгтона, у структурі якої комплексний паливно-екологічний критерій виступає, як окремий фактор екологічної безпеки.

In this study the calculation method and mathematical apparatus for assessment of the complex fuel and eco­logical cri­terion of Prof. Igor Parsadanov has been improved by considering the mass hourly emissions of sulfur oxides with the exhaust gases flow from the reciprocating ICE as a toxic pollutant. The purpose of the study is ob­ta­ining the va­lu­es of complex fuel-ecological cri­terion that charac­te­ri­ze the ecological safety level of die­sel engine exploitation pro­cess considering the emissions of sulfur oxides as a toxic pollutant. The Eu­ro­pean Steady Cy­c­le (according to UENCE Re­gu­la­tions № 49) was used as the exploitation model. A set of initial da­ta has been obtained for the calcu­lated criteria-based assessment of the ecological safety level of the exploitation process of power plants with a recip­rocating ICE on the example of the autotractor diesel engine 2Ch10.5/12 based on the re­sults of data processing of bench motor tests. The calculated assessment of specified criterion values considering sulfur oxides emissions was car­­ri­ed out. It has been detected that the value of the fuel-ecological cri­te­rion for the basic vari­ant of considering the emissions of sulfur oxides, i.e. considering the values of sulfur content in motor fuels and oils and burning oil con­sum­ption, typical for diesel 2Ch10.5/12, differs for the variant that does not take into account this eco­logical safety factor, on average by 6.6 %. For the option that takes into account the mo­dern requirements for the sulfur content in technical fluids and the technical level of modern reciprocating ICE, this difference is 0.5 %. The id­entified depen­den­ces are described by formulas by the method of least squares. The scientific novelty of the obtained results is that the approach of Prof. Igor Parsa­da­nov received fur­ther development for criteria-based assessment of fuel-ecological effici­en­cy of au­to­tractor di­esel engines ex­plo­itation pro­cess as a part of power plant considering the mass hourly emi­ssions of fulfur oxides with RICE EG flow as the toxic pollutants and also methods for deter­mi­nation of such emi­s­sions and ponderability of such pol­lutants in direction of application of this mathe­ma­ti­cal apparatus for standar­di­zed steady testing cycles., В даному дослідженні вдосконалено методику розрахунку і математичний апарат для оцінки значень комплекс­но­го паливно-екологічного критерію проф. Ігоря Парсаданова шляхом врахування годинних масових викидів оксидів сірки з потоком відпрацьованих газів поршневого ДВЗ як токсичного полютанта. Метою дослідження є отримання величин комплексного паливно-екологічного критерію, які характеризують рівень еко­логічної безпеки процесу експлуатації ди­зе­льних двигунів з урахуванням викидів оксидів сірки як токсичного полютанту. Випробувальний цикл European Steady Cy­c­le (відповідно до Правил ЄЕК ООН № 49) використовувався в якості моделі експлуатації. Отримано набір вихідних да­них для розрахункового критеріального оцінювання рівня екологічної безпеки процесу експлуатації енергоустановок з порш­невим ДВЗ на прикладі автотракторного дизеля 2Ч10,5/12 за результатами обробки даних стендових моторних вип­ро­бувань. Розрахункова оцінка значень зазначеного критерію проводилася з урахуванням викидів оксидів сірки. Вияв­лено, що значення паливно-екологічного критерію для базового варіанту з урахуванням викидів оксидів сірки, тобто з ураху­ванням значень вмісту сірки в моторних паливах і оливах та втрати оливи на чад, характерних для дизеля 2Ч10,5/12, відрізняється для варіанту, який не враховує цей фактор екологічної безпеки, в середньому на 6,6 %. Для ва­ріанту, який враховує сучасні вимоги до вмісту сірки в технічних рідинах і технічному рівню сучасного поршневого ДВЗ, ця різниця становить 0,5 %. Виявлені залежності описано формулами методом найменших квадратів. Наукова новизна отриманих результатів у тому, що отримав подальшого розвитку підхід проф. Ігоря Парсаданова щодо критеріїв оці­нювання паливно-екологічної ефективності процесу експлуатації автотракторних дизельних двигунів як частини ен­ер­гоустановки з урахуванням масових годинних викидів оксидів сірки з потоком відпраьованих газів поршневого ДВЗ як ток­сичного полютанту, а також методика визначення таких викидів та їх вагомості у напрямку застосування цього ма­те­матичного апарату для стандартизованих стаціонарних випробувальних циклів.