Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Л.В. Мисун, И.Н. Мисун, В.М. Грищук
Инженерная экология в АПК

пособие / под ред. проф. Л.В. Мисуна. – Мн.: БГАТУ, 2007. – 302с.

Предыдущая

4. Обеспечение экологической безопасности тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин

4.1. Основные причины ухудшения показателей экологической безопасности тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин при эксплуатации

Токсичность ОГ ДВС заложена самим принципом их работы. Так, рабочий процесс дизелей характеризуется тем, что чем он эффективнее, тем больше производит окислов азота, условиями образования которых являются высокие температуры и давления. При этом концентрация в ОГ окиси углерода и углеводородов минимальна. При ухудшении КПД рабочего процесса, что закономерно и неизбежно имеет место в эксплуатации, образование окислов азота уменьшается, но растут выбросы СО и СН. Этим обуславливается трудность обеспечения экологической безвредности дизелей.

Таблица 4.1 – Вредные выбросы с ОГ тракторных дизелей [8]

Марка

дизеля

Расчетный средний расход топлива в год, т/год

Вредные выбросы, т/год

NOx

(окислы азота)

СО

(окись углерода)

СН

(углеводороды)

SO2 (окислы серы)

С

(сажа)

Д-240

Д-240Л

Д-50

Д-50(Л)

Д-65Н

Д-65М

Д-144

ЯМЗ-240Б

ЯМЗ-240БМ

ЯМЗ-238НБ

ЯМЗ-238НД

СМД-62

~ 8,5

~ 6,8

~ 7,1

~ 7,5

~ 32

~ 24

~ 19

0,43

0,34

0,36

0,38

1,6

1,2

0,95

0,23

0,18

0,19

0,20

0,86

0,65

0,51

0,04

0,03

0,04

0,04

0,16

0,12

0,09

0,028

0,022

0,023

0,025

0,105

0,079

0,063

0,017

0,014

0,014

0,015

0,064

0,048

0,038

Как известно, при эксплуатации тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин все параметры их технического состояния ухудшаются: снижаются мощность и производительность, ухудшается топливная экономичность, изменяются параметры производственной безопасности (эффективность тормозной системы, регулировки рулевого управления, ходовой части, внешних световых приборов и др.), а также параметры экологической безопасности (содержание вредных выбросов в отработавших газах дизеля, уровень шума и вибрации, содержание СО в воздухе рабочей зоны оператора машины, утечки топлива, масел и охлаждающей жидкости и др.).

Вредные выбросы в ОГ ДВС неизбежны (таблица 4.1), но их концентрация может значительно увеличиваться с разрегулировками, неисправностями и износами деталей системы питания, цилиндропоршневой группы и газораспределительного механизма, а также с ухудшением качества (повышением сернистости) топлива и моторного масла. Особенно токсичны выбросы ОГ неисправных дизелей в следующих случаях: при запуске и работе без прогрева на минимальных оборотах; с малой нагрузкой; на холостом ходу.

Причинами неисправностей дизелей, повышающих дымность ОГ, могут быть [8]:

-  загрязненность воздухоочистителя, засоренность впускного воздушного тракта, неисправность турбокомпрессора (ТКР), негерметичность впускного тракта за ним;

-  понижение давления впрыскивания, плохое качество распыливания топлива, подтекание форсунок;

-  неправильный угол начала нагнетания топлива насосом высокого давления (ТНВД), его разрегулировки, износ кулачкового вала;

-  неправильно отрегулирован корректор регулятора ТНВД, завышена цикловая подача топлива;

-  износ деталей ЦПГ, закоксованы (залегли) поршневые кольца;

-  негерметичность прилегания клапанов ГРМ к седлам из-за износа, прогара;

-  неправильные тепловые зазоры в клапанах ГРМ;

-  заедание клапанов в направляющих втулках, поломка клапанных пружин;

-  топливо с низким цетановым числом;

-  попадание воды в топливо;

-  перегрузка дизеля при работе с полной нагрузкой.

По мере эксплуатации дизеля начинают проявляться износы и разрегулировки механизмов и систем. Например, износ ЦПГ увеличивает расход масла на угар, что повышает расход ТСМ. Этот процесс значительно увеличивает выход СО, СНх и прежде всего – сажи (дымности ОГ). Отсюда следует, что одновременное увеличение выхода сажи, СО, СНх (с повышенным расходом моторного масла на угар) является признаком износа КШМ.

Вышеотмеченные неисправности КШМ, ЦПГ, ГРМ, впускного воздушного тракта дизелей, еще более резко проявляются на снижение топливной экономичности бензиновых ДВС в силу их большей скорости вращения, меньшей степени сжатия топливовоздушной смеси, другими качествами бензина по сравнению с дизтопливом.

Основные признаки экологически недопустимой работы дизелей тракторов и самоходных комбайнов, обусловленные неисправностями системы топливоподачи (форсунки, топливный насос высокого давления), воздухоподачи (воздухоочиститель и турбокомпрессор), газораспределения (негерметичность, тепловой зазор в клапанах) и цилиндропоршневой группы (износ поршневых колец, поршней, цилиндров) приведены ниже. Большая часть неисправностей, о которых свидетельствуют эти признаки, предотвращается своевременным и качественным техническим обслуживанием [8].

Черный дым ОГ при полной нагрузке дизеля. Количество сажи в дыме ОГ может достигать 1 % от расходуемого топлива. Причина: засорен воздухоочиститель. Возможна проверка кратковременным отсоединением воздухоочистителя при гарантии защиты дизеля от загрязнения впускного тракта.

Черный дым ОГ на всех режимах работы дизеля: неисправны форсунки (пониженное давление впрыскивания, плохое распыливание топлива, подтекание топлива и др.). Для поиска неисправной форсунки поочередно отключают подачу топлива в форсунки, ослабляя накидные гайки крепления топливопроводов на насосе или на форсунках. При отключении исправной форсунки дизель работает с перебоями, снижает частоту вращения коленчатого вала. Отключение неисправной форсунки характер работы дизеля не меняет.

Черный дым и жесткая работа дизеля возможны также при ошибочном установлении чрезмерно раннего угла начала подачи топлива насосом. Следует иметь ввиду, что наше зрение начинает замечать дымность ОГ дизелей при показаниях дымомеров около 30 % дымности.

Белый, голубоватый дым ОГ: неполное сгорание топлива из-за его плохого распыливания или из-за непрогретости дизеля. Белый дым появляется также при попадании воды в топливо или в камеру сгорания при пробое прокладок головок цилиндров. Неисправный цилиндр на прогретом дизеле находят поочередным отключением подачи топлива в форсунки, ослаблением крепления топливопроводов. При отключении топливоподачи в неисправный цилиндр окраска дыма ослабляется.

Поиск неисправности ускорится при обнаружении форсунки, которая холоднее других (плохо сгорает топливо из-за неисправности форсунки или негерметичности камеры сгорания) или горячее других (зависла игла распылителя, газы прорываются в форсунку и перегревают ее, прорываются в систему питания, дизель работает с перебоями, может остановиться).

Белый дым возможен также из-за поздней подачи топлива насосом на дизеле с большой наработкой. Дополнительные симптомы этой причины: мягкая работа дизеля, снижение мощности, белые густые клубы дыма при пуске дизеля.

При белом дыме в ОГ резко увеличивается концентрация углеводородов. Поэтому работа непрогретого дизеля при nx max категорически запрещается, что опасно также из-за аварийного расхода масла на угар.

Синий дым ОГ это особенно токсичный дым. Обусловлен повышенным угаром моторного масла в камерах сгорания из-за износа цилиндропоршневой группы или уровнем масла в картере, превышающим верхнюю метку масломерной линейки. Дополнительные признаки этой неисправности: повышенный расход моторного масла, обильный выход картерных газов (дыма) из сапуна или маслозаливной горловины. Дизель не теряет мощности за счет сгорания масла в качестве топлива.

При синем дыме в ОГ особенно опасно увеличивается концентрация бенз(а)пирена, альдегидов, окислов серы.

Разжижение моторного масла топливом (топливо на масломерном щупе) наблюдается, когда: плохое распыливание топлива форсунками, утечки из топливоподкачивающего насоса (ТПН) или форсунок в картерное пространство. Неисправные форсунки выявляются их отключением, как указано выше. Утечка топлива из ТПН в картер происходит крайне редко.

Засоренность воздухоочистителя по показаниям индикатора его загрязненности возможна на тракторах последних лет выпуска.

Выбросы аэрозолей масла и топлива в выхлопную трубу. Для уточнения причин неисправностей рекомендуется проанализировать отпечатки, оставляемые ОГ на белой бумаге. Серо-желтый цвет следов ОГ указывает на выброс моторного масла через цилиндропоршневую группу, подшипники ТКР и направляющие втулки клапанов, если загрязнены головки цилиндров. Серо-бурый цвет – выброс несгоревшего топлива из-за плохого распыливания, сниженной компрессии в цилиндрах. Крупные частицы копоти (сажи) свидетельствуют об излишней подаче топлива или засоренности воздухоочистителя, низкой компрессии в цилиндрах, плохом распыле топлива.

На отпечатке могут быть также следы воды из-за прогорания прокладок головок цилиндров, трещин в перемычках головок и блоках цилиндров.

Общепринято считать, что экологическая опасность машины, исчерпавшей или исчерпывающей свой ресурс перед ТО или ремонтом в 1,5 и более раз выше, чем новой машины [8].

В значительной мере от наработки машин зависит дымность ОГ дизелей. Со временем, несколько увеличивается шум внутренний, шум внешний, вибрации общие на рабочем месте механизатора и на органах управления машиной. Имеется тенденция к увеличению утечек топлива, масел, смазок, других технологических жидкостей, хотя утечки топлива в большей мере зависят от качества ТО машин. Что же касается токсичности ОГ дизелей, то необходимо учитывать следующие [8]:

-  концентрация выбросов оксидов серы не зависит от наработки машины, т. к. она определяется только сернистостью топлива;

-  для ориентировочной оценки выбросов канцерогенных веществ (таблица 4.2) принимается значительное их увеличение со снижением эффективности рабочего процесса дизеля;

-  выбросы твердых частиц (ТЧ), около 60 % которых составляет сажа, циклически увеличиваются с ухудшением рабочего процесса в КС, снижаясь после каждого ТО системы питания;

-  с ростом дымности дизелей пропорционально растут выбросы угарного газа и углеводородов [8];

-  концентрация одного из основных токсичных компонентов ОГ – оксидов азота (NОx), резко уменьшается с ухудшением процесса сгорания, с повышением удельного расхода топлива, что приводит к значительному общему снижению токсичности ОГ дизелей.

Таблица 4.2 – Значения показателей токсичности ОГ дизелей [8]

п/п

Характеристика технического

состояния

Показатели

токсичности

Отклонение параметров, %

дизели

без наддува

дизели

с наддувом

1.

После наработки до капитального ремонта – Ткр

Дымность

СО

СН

NОx

gе

200–300

150–250

120–150

40–50

12–15

150–250

150–200

120–150

50–60

15–18

2.

При отклонениях параметров технического состояния системы воздухообеспечения

Дымность

СО

СН

NОx

gе

150–250

120–130

105–120

95–100

6–8

200–250

150–200

120–150

80–90

7–10

3.

При отклонениях параметров технического состояния системы топливоподачи

Дымность

СО

СН

NОx

gе

150–250

125–150

125–150

80–90

6–8

125–200

110–125

100–125

85–95

8–11

Все факторы, изменение которых в условиях эксплуатации вызывает ухудшение протекания рабочего процесса и рост выбросов токсичных компонентов ОГ и ТЭ, можно разбить на следующие группы:

-  внешние условия эксплуатации дизелей (температура и давление окружающей среды, влажность и степень запыленности воздуха);

-  качество дизельного топлива (соответствие цетанового числа нормам, групповой состав топлива, содержание в топливе серы, азота и других примесей, физические свойства топлива (плотность, вязкость и т. д.);

-  режимы эксплуатации (частота вращения коленчатого вала, эксплуатационная нагрузка дизеля, относительное время эксплуатации на отдельных нагрузочных и скоростных режимах);

-  стабильность регулировок (угла опережения впрыскивания и цикловой подачи топлива и т. д.);

-  техническое состояние дизеля (степень износа цилиндропоршневой группы; отклонения параметров технического состояния систем топливоподачи и воздухообеспечения и т. д.).

Предыдущая