Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса по теме исследования 9
1.1. Анализ состояния рабочей зоны производственных помещений ремонтно-механических мастерских (РММ) сельскохозяйственных предприятий (СП), а также специализированных ремонтных предприятий (СРП) и СТО 9
1.1.1. Сущность эколого-аналитического мониторинга производственной среды 9
1.1.2. Структура и закономерности выделения вредных веществ в отработавших газах и их влияние на человека 11
1.1.3. Методы и средства эколого-аналитического мониторинга состояния производственной среды 22 Выводы. Рабочая гипотеза исследования. Цель исследования. Задачи исследования 36
ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки к разработке системы эколого-аналитического мониторинга рабочей зоны (на примере испытания ДВС) 39
2.1. Закономерности образования выбросов вредных веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания 39
2.2. Закономерности распространения выбросов вредных веществ в рабочей зоне в стационарном режиме работы 56
2.3. Динамика распространения ВВ от источника в рабочей зоне 59
2.4.0боснование требований к системе автоматического эколого-аналитического мониторинга рабочей зоны произведетвенных помещений (на примере испытания ДВС) 67
2.4.1. Санитарные и экологические требования к воздушной среде рабочей зоны производственных помещений РММ, СРП, СТО 68
2.4.2. Обоснование структуры системы автоматического эколого-аналитического мониторинга производственной среды РММ, СРП, СТО 74
2.4.3. Обоснование параметров измерительных каналов САЭМ 78
2.4.4. Закономерности воздействия вредных выбросов на систему автоматического экологического мониторинга рабочей зоны 80
2.4.5.Погрешность измерения КВВ в системе эколого-аналитического мониторинга производственных помещений техсервиса 89
Выводы 92
ГЛАВА 3. Методика экспериментальных исследований 94
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 94
3.2. Методика экспериментальных исследований 95
3.3. Испытательные стенды и оборудование 99
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований 106
4.1. Экспериментальная зависимость прорыва вредных веществ отработавших газов двигателей внутреннего сгорания в рабочую зону 106
4.2. Анализ экспериментальных зависимостей 115
Выводы 125
ГЛАВА 5. Практическая реализация результатов исследований 126
5.1. Разработка исходных требований к системе автоматизированного мониторинга состояния -производственной среды и управления этим состоянием (САМСУ) для РММ, СРП, СТО агропромышленного комплекса 126
5.1.1. Обоснование алгоритма измерения КВВ 126
5.2. Описание экспериментального образца 136
5.3. Экономическая эффективность внедрения САЭМ 140
Выводы 148
Общие выводы и рекомендации 149
Литература
- Анализ состояния рабочей зоны производственных помещений ремонтно-механических мастерских (РММ) сельскохозяйственных предприятий (СП), а также специализированных ремонтных предприятий (СРП) и СТО
- Закономерности образования выбросов вредных веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания
- Цель и задачи экспериментальных исследований
- Экспериментальная зависимость прорыва вредных веществ отработавших газов двигателей внутреннего сгорания в рабочую зону
Введение к работе
Актуальность темы. В производственных помещениях в воздухе рабочей зоны при выполнении сварочных, наплавочных, газорезательных, моечных, сборочных, окрасочных работах, при обкатке и регулировке двигателей внутреннего сгорания и других работах в специализированных ремонтных предприятиях (СРП) и ремонтно-механических мастерских (РММ) выделяется большое количество вредных веществ (ВВ), относящихся к I и II классам опасности. Одним из главнейших источников загрязнения воздушно -газовой среды рабочей зоны являются ДВС, испытания которых проводятся при диагностировании, техобслуживании и ремонте. В ОГ ДВС содержатся продукты неполного сгорания топлива, в том числе токсичные.
ВВ вместе с воздухом попадают в органы дыхания и на кожный покров обслуживающего персонала, что приводит к росту заболеваемости механизаторов, составляющей 10 -^ 37% от суммарной заболеваемости.
Существующие методики измерения концентрации вредных выбросов (КВВ) в воздухе рабочей зоны базируются, в основном, на закономерностях накопления этих выбросов в стационарном режиме. Для более точного и достоверного экологического автоматического мониторинга рабочей зоны (выбора мест установки датчиков, быстродействия газоанализаторов и др.) необходимо учитывать динамику распространения ВВ.
В настоящее время на РММ, СРП и СТО проводится только эпизодический контроль состояния производственной среды, отсутствует постоянный оперативный мониторинг КВВ ремонтных предприятий. Поэтому разработка систем оперативного автоматического компьютерного эко-лого-аналитического мониторинга САЭМ для служб техсервиса и ремонта сельскохозяйственного назначения является актуальной задачей. Кроме того, применение САЭМ позволит выявить выбросы ВВ через уплотнения ДВС и воздушные магистрали.
Цель исследования. Разработать методику и технические средства ав-. тематического эколого-аналитического мониторинга состояния рабочей зоны производственной среды (на примере испытания ДВС).
Объект исследования - процесс эколого-аналитического мониторинга состояния производственной среды РММ, СРП и СТО.
Предмет исследования - закономерности, связывающие диагностические параметры со структурными параметрами распространения ВВ и их измерения в рабочих помещениях РММ, СРП и СТО.
Рабочая гипотеза:
Улучшения санитарно-гигиенических показателей производствен
ной среды помещений РММ, СРП и СТО можно достичь за счет оперативно
го мониторинга выбросов ВВ (на примере испытаний ДВС) с помощью
САЭМ.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
уточнены зависимости, связывающие выбросы ВВ с техническим состоянием ДВС;
получены закономерности, отражающие влияние различных факторов, при эколого-аналитическом мониторинге производственной среды;
получены закономерности распространения ВВ от источников в рабочую зону;
обоснованы исходные требования к САЭМ (на примере испытаний ДВС).
Практическая значимость. Разработанный способ оперативного эколого-аналитического мониторинга производственной среды и САЭМ позволяют:
обеспечить своевременное предупреждение и защиту рабочего помещения от появления недопустимых КВВ;
снизить трудоемкость измерения КВВ, улучшить санитарно гигиенические условия труда обслуживающего персонала РММ, СРП и СТО. Результаты исследования использованы в СибФТИ СО РАСХН.
7 САЭМ как подсистема измерительной экспертной системы двигателя
внедрена на предприятиях: Автобаза «Почта России» и учебный парк
НГАУ (поселок Тулинский).
На кафедре электрификации НГАУ разработанная методика эколого-
аналитического мониторинга использована в учебном процессе.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены: на международных научно-практических конференциях: «Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства» (Новосибирск, 2003 г.); «Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов» (Новосибирск, 2003 г.); «Автоматизация сельскохозяйственного производства» (Москва, 2004); «Агроинженерная наука - итоги и перспективы» (Новосибирск, 2004г.); «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей» (Санкт-Петербург, 2005г.); «Экология и сельскохозяйственная техника» (Санкт-Петербург, 2005г.); «Достижения науки -агропромышленному производству» (Челябинск, 2005г.).
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 10 печатных работах в том числе 1 положительное решение на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения.
Содержит 163 страницы машинописного текста, 19 таблиц, 56 рисунков и приложения.
Список использованной литературы включает 112 наименований отечественных и зарубежных авторов.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР ГНУ СибФТИ 06.Н «Разработать методы информационного обеспечения автоматизированных технологических комплексов экспертизы и управления состоянием сельскохозяйственной техники (АТК ЭУ)», номер государственной регистрации 01.200.20.25.25, в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Новосибирский
8 государственный аграрный университет» по теме «Эколого-аналитический
мониторинг ремонтных предприятий», номер государственной регистрации
01.200.201130.
Анализ состояния рабочей зоны производственных помещений ремонтно-механических мастерских (РММ) сельскохозяйственных предприятий (СП), а также специализированных ремонтных предприятий (СРП) и СТО
Эколого-аналитический мониторинг источников загрязнения (ЭМИЗ) -система наблюдений и контроля за состоянием окружающей человека природной и производственной среды (ПС) с целью разработки мероприятий по её охране, предупреждения о критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей, существования живых организмов и их сообществ, природных комплексов и объектов. Первоочередное внимание в мониторинге должно уделяться наблюдению за антропогенными изменениями в окружающей среде. В принципе эколого-аналитический мониторинг должен представлять собой общегосударственную систему наблюдений и контроля уровня загрязнения во всех отраслях производственной деятельности. Однако ЭМИЗ ремонтно-механических мастерских (РММ) сельскохозяйственных предприятий, а также специализированных ремонтных предприятий (СРП) и СТО в настоящее время не проводится. Это обусловлено, прежде всего, отсутствием методик проведения ЭМИЗ, а также технических средств, обеспечивающих точный и достоверный контроль вредных выбросов (ВВ), которые адаптированы к сельскохозяйственному производству. ЭМИЗ предполагает решение следующих задач: организацию наблюдений за состоянием воздушно-газовой ПС; получение объективной, систематической и оперативной информации по регламентированному набору обязательных показателей, характеризующих состояние и функционирование основных компонентов воздушно-газовой ПС; оценку получаемой информации; прогноз возможного изменения состояния воздушно-газовой ПС в ближайший и более поздний отрезок времени; выработку решений, рекомендаций, указаний для всех функциональных уровней по предупреждению экстремальных ситуаций загрязнения ПС и их устранению, в случае появления подобных ситуаций.
Одним из главнейших источников загрязнения воздушно-газовой среды РММ, СРП и СТО являются ДВС, испытания которых проводятся при диагностировании, техобслуживании и ремонте. В отработавших газах (ОГ) ДВС содержатся продукты неполного сгорания топлива (более 200 различных соединений), которые включают следующие компоненты: нетоксичные - 02, Н2, Н20, С02; токсичные - оксид углерода СО, оксиды азота NOx, различные углеводороды простого и сложного строения CnHm, сероводород H2S (при сжигании сернистых дизельных топлив), оксиды серы S02 и S03, альдегиды RCHO, формальдегид, сажу, соединения свинца; канцерогенные - бензапирен (полициклический ароматический углеводород С2оН12), пирен, антрацен.
Установлены следующие границы ПДК: максимальная ПДК вредного вещества в воздухе ПС, не вызывающая рефлекторных реакций в организме человека; среднесуточная ПДК - которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного действия в условиях неопределённо долгого круглосуточного вдыхания; долговременная ПДК воздуха рабочей зоны - не вызывающая у работников заболевания или отклонения в состоянии здоровья в продолжение восьмичасового рабочего дня при ежедневной работе за весь период их трудовой деятельности, а также обнаруживаемых и в более отдалённые сроки.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) ВВ в ПС, вызванные ОГ, которые не оказывают прямого или косвенного действия на здоровье людей, растительный и животный мир, приведены в таблице Приложение 1 (табл.П.1.1). При значительном превышении этих ПДК возможны хронические и острые от равления. Многие токсичные соединения, находящиеся в ОГ, накапливаются в крови, что приводит к серьезным, трудноизлечимым заболеваниям.
Для снижения уровня ОГ необходимо также обеспечить контроль качества горюче-смазочных материалов (ГСМ), применяемых при испытании ДВС [1-33,43-65, 65-76, 78-81, 86-88,90-91, 93, 97-99, 102-104, 106-112].
Санитарные нормы на предельно допустимые концентрации вредных веществ (КВВ) в воздухе рабочей зоны производственных помещений разработаны на научной основе и обладают большим коэффициентом запаса. Предположим, что этот коэффициент запаса в достаточной степени оправдан и изменение норм в сторону уменьшения почему-либо недопустимо. Такое предположение, хотя и опровергаемое зарубежным опытом, вполне приемлемо, так как соблюдение в воздухе рабочей зоны существующих санитарных норм в отношении подавляющего большинства вредных компонентов ОГ ДВС не представляет собой трудно разрешимой проблемы.
Основной состав ОГ ДВС нетоксичен, имеет тот же качественный химический состав, что и атмосферный воздух, отличаясь от него значительно большим содержанием углекислого газа и водяных паров при более низкой концентрации кислорода. Остальные 0,02 - 1% объема ОГ составляют продукты неполного сгорания, продукты окисления примесей и присадок к топливу, а также окислы азота. Большая часть этих веществ обладает токсическими свойствами, а также неприятным запахом, способностью разъедать слизистые оболочки носа и глаз, канцерогенным воздействием, чем и обусловлено вредное воздействие ОГ на человека и окружающую среду.
Иначе обстоит дело с окислами азота. При выходе из цилиндров ДВС смесь компонентов, условно называемая окислами азота, состоит в основном из окиси азота NO. По "мере охлаждения ОГ и разбавления их воздухом окись азота окисляется дальше, превращаясь в двуокись NO2, трехокись N2O3 и четырехокись N2 О4. Степень превращения окиси азота в высшие окислы определяется текущими концентрациями N0 и NO2 , и газовой смеси и временем ее пребывания в условиях атмосферной температуры. По мере большего разбавления ОГ воздухом и снижения текущей концентрации окиси азота скорость се окисления резко падает. Например, если в неразбавленных ОГ, содержащих 0,4% окиси азота, степень ее окисления за 10 сек составляет — 10%, то в тех же ОГ, разбавленных воздухом в 1000 раз, для достижении той же степени окисления потребуется уже не менее 10 000 сек (2,78 ч).
Закономерности образования выбросов вредных веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания
Одним из главнейших источников загрязнения воздушно-газовой среды рабочей зоны являются ДВС, испытания которых проводятся при диагностировании, техобслуживании и ремонте. В отработавших газах (ОГ) ДВС содержатся продукты неполного сгорания топлива (более 200 различных соединений), которые включают следующие компоненты: нетоксичные — 02, Н2, Н2О, СО2; токсичные - оксид углерода СО, оксиды азота NOx, различные углеводороды простого и сложного соединения CnHm, сероводород H2S (при сжигании сернистых дизельных топлив), оксиды серы SO2 и SO3, альдегиды RCHO, формальдегид, сажу, соединения свинца; канцерогенные - бензапи-рен (полициклический ароматический углеводород С20Н12), пирен, антрацен.
Основной состав ОГ ДВС нетоксичен, имеет тот же качественный химический состав, что и атмосферный воздух, отличаясь от него значительно большим содержанием углекислого газа и водяных паров при более низкой концентрации кислорода. Остальные 0,02 - 1% объема ОГ составляют продукты неполного сгорания, продукты окисления примесей и присадок к топливу, а также окислы азота. Большая часть этих веществ обладает токсическими свойствами, а также неприятным запахом, способностью разъедать слизистые оболочки носа и глаз, канцерогенным воздействием, чем, и обусловлено вредное воздействие ОГ на человека и окружающую среду.
Элементарный состав ОГ ДВС разомкнутого цикла и углеводородных топлив при использовании воздуха в качестве окислителя ограничивается практически пятью элементами (Н, С, N, О, S) и полностью определяется элементарными свойствами и соотношениями количеств топлива и воздуха. Объединив выражения и подставив соответствующие значения входящих в них величин, получим частные выражения для приближенного вычисления объема ОГ у соответствующих типов ДВС: четырехтактный без наддува дог = 0,01 Oft/, х / х Vs х п-&—{\ ± нм3/ч t + 273 а или Q( ! «(0,021 4-0,025)/ х Vs х п нм3/ч (2.1) четырехтактный с наддувом а.Л =8,21 ,, х/хГ,хлч1± ) нм3/ч или Qoz (8,2ч-8,8)/xVsxnxjf- нм3/ч. (2.2) к
Здесь ре - барометрическое давление; t - температура окружающего воздуха; рк — давление наддувочного воздуха; Тк - температура наддувочного воздуха; й — суммарный коэффициент избытка воздуха; і - число цилиндров; т]н — коэффициент наполнения цилиндра; Vs - рабочий объем цилиндра; р — коэффициент продувки; п — число оборотов двигателя в 1/ мин; а — коэффициент избытка воздуха.
Значение коэффициентов, входящих в приведенные формулы, для соответствующих типов ДВС можно найти в работах [97].
При оценке ДВС как источника загрязнения воздуха вредными веществами (ВВ) важную роль играет удельное выделение ОГ: a = пм3/э.л.с.ч, (2.3) где Ne - эффективная мощность двигателя. Воспользовавшись известными соотношениями параметров двигателя: Здесь ge — удельный эффективный расход топлива; 1о - теоретически необходимое количество воздуха (по весу); ув — удельный вес воздуха; z — коэффициент тактности; Ре — эффективное давление; Ge - расход воздуха; Gj— расход топлива. на основании уравнения получаем два других выражения для расчета удельного выделения ОГ ДВС (справедливых для случая полного сгорания при а 1): qlie = 0,01123ge(a - 0,0675) им/з.л.с.ч; (2.9) 20,9/7„7 (а-0,0675) qo,= - ИМ/э.Л.С.Ч. (2.10)
Числовые коэффициенты в формулах (2.9) и (2.10) подсчитаны для дизельного топлива среднего состава (С = 0,864; Н = 0,136).
С уменьшением эффективной мощности двигателя удельное выделение ОГ qoe. по аналогии с удельным расходом топлива ge неограниченно возрастает и на режиме холостого хода теряет физический смысл.
Рассмотрим краткие сведения об этих компонентах. Их гигиенические характеристики даются по Лазареву.
Окись углерода СО. Газ без цвета, без запаха и вкуса; удельный вес по воздуху 0,97, Весьма горюч, С воздухом может образовать взрывчатую смесь. В воде практически не растворяется.
Окись углерода обладает токсическим действием. Так, при концентрации СО (в об.%) в атмосфере ее воздействие на организм человека характеризуется следующим образом: 1 - потеря сознания после нескольких вдохов; 0,05 — слабое отравление через 1 ч; 0,01 -хроническое отравление при длительном пребывании; 0,0016 - безвредно. Содержание СО (в %) в ОГ составляет: у дизелей 0,005 - 0,5, у карбюраторных двигателей 0,25 - 10. Окислы азота. Смесь разных окислов, главным образом NO, NO2, N2O4, N2O3. Наибольшую непосредственную опасность представляет двуокись азота NO2 и ее полимер N2O4. Двуокись азота - газ бурого цвета с характерным запахом.
Окислы азота раздражающе действуют на легкие, в тяжелых случаях вызывая их отек с последующей смертью. Воздействие на организм человека NO2 (в об.%) в зависимости от ее концентрации в воздухе характеризуется следующим образом: 0,00001 — абсолютный порог воздействия; 0,0001 - 0,0003 - порог восприятия запаха; 0,0013 - порог раздражения слизистых оболочек носа и глаз; 0,001 - 0,002 - образование метгемоглобина; 0,004 - 0,008 - отек легких. Содержание окислов азота в ОГ составляет (в пересчете к N2Os в об. %): у дизелей 0,004 - 0,2; у карбюраторных двигателей 0,01 - 0,3.
Сернистый ангидрид SO2. Бесцветный газ с острым запахом. Удельный вес по воздуху 2,264. Хорошо растворяется в воде, образуя сернистую кислоту. При концентрации SO2 (в об. %) в воздухе воздействие на организм человека характеризуется следующим образом: 0,0017- раздражение глаз, кашель; 0,0007- 0,001 -раздражение в горле; 0,004 - отравление через 3 мин; 0,01 - отравление через 1 мин. Содержание SO2 в ОГ дизелей составляет 0,003-0,05 об. %.
Акролеин СН2 = СН- СН = О. Представляет собой альдегид акриловой кислоты. Бесцветная жидкость с запахом пригорелых жиров. Удельный вес паров по воздуху составляет 1,9. Весьма летуч. Температура кипения +52,4 С. Легко растворяется в воде. Порог восприятия запаха человеком соответствует содержанию (в об. %) акролеина в воздухе 0,004 мг/л (0,00016%). Концентрация акролеина в воздухе: 0,0005 - труднопереносима; 0,002 - непереносима; 0,014 - приводит к смерти через Юмин; 0,00008 - безвредна. Формальдегид Н2С = О. Бесцветный газ с резким запахом. Удельный вес по воздуху 1,04. Легко растворяется в воде. При концентрации формальдегида в воздухе (в об. %) воздействие на организм человека характеризуется следующим образом: 0,007 - легкое раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек носа и глаз; 0,018 - осложнения; 0,00037 - безвредно. Углеводороды. Это название объединяет обширную группу соединений типа СХНУ, отличающихся друг от друга количеством атомов углерода и водорода в молекуле либо ее структурой.
Цель и задачи экспериментальных исследований
При разработке систем автоматического эколого-аналитического мониторинга (САЭМ) производственной среды (ПС) ремонтных предприятий необходимо проводить экспериментальные исследования, целью которых является сбор исходных данных для выявления закономерностей распространения и измерения концентрации вредных веществ (КВВ), а также проверка работоспособности САЭМ.
Для этого необходимо решить следующие задачи: 1) найти закономерности, связывающие структурные параметры с косвенно определяемыми диагностическими показателями, используя литературные данные и проводя активные многофакторные эксперименты; 2) собрать экспериментальные данные для построения модели-эталона, соответствующей нормальному состоянию ПС, а также моделей-образцов для каждого класса состояния ПС; 3) определить зоны допустимых значений косвенных показателей, соответствующих зоне допустимых значений КВВ; 4) проверить работоспособность САЭМ.
В качестве физических объектов для экспериментальных исследований выбрано помещение ремонта и обкатки ДВС, которое является одним из наиболее экологически загрязнённым. Для выявления закономерностей, связывающих структурные параметры КВВ с диагностическими показателями, необходимо проводить анализ вредных выбросов в ПС на нескольких уровнях значимых факторов: степени загрузки ДВС, частоты вращения ДВС, радиуса рабочей зоны. Нагрузочный режим следует фиксировать в соответствии с поведением внешней скоростной характеристики двигателя.
Предварительные исследования показали, что между параметрами ДВС, КВВ и измерительного устройства существует нелинейная зависимость. В этом случае согласно теории планирования эксперимента необходимо варьировать факторы не менее, чем на трёх уровнях в диапазоне эксплуатационных значений параметров. В качестве неизменных (фиксирующих) факторов при проведении испытаний целесообразно принять следующие: температуру в помещении, влажность воздуха, поток вентилируемого воздуха.
Известно, что кривизна поверхности отклика невелика и диапазон изменения в эксплуатации факторов (КВВ) достаточно большой, целесообразно выбрать средний интервал варьирования (»30%). Кодированные значения факторов определяются следующим образом: х, = (х;-х;0)/11л (з.1) где Xt , XiQ - натуральные значения /-го фактора и его основного уровня; /, - интервал варьирования /-го фактора. Интервалы варьирования и уровни факторов приведены в таблице 3.1 В качестве откликов при проведении активного эксперимента целесообразно использовать массовую КВВ в рабочей зоне ПС.
Так как функция отклика по указанным факторам является нелинейной, то целесообразно применить аппроксимацию отклика полиномом второй степени У=В0+В1Х1+В2Х2+В3Х3+В12Х,Х2+В13ХІХ3+В23Х2Х3+В1ІХ2І+ВІ1Х22+В33Х23. (3.2) Для нахождения коэффициентов этого полинома при выборе плана эксперимента можно применить симметричный план Бокса В3. Выбор его обусловлен тем, что этот план является для трёх факторов наиболее близким к лучшим планам, в первую очередь, по критерию Д-оптимальности (отличается менее чем на 15%), т.е. позволяет оценивать коэффициенты с максимальной точностью. Кроме того, этот план близок к лучшим планам по критериям А-, Е- и Q-оптимальности, а также ротатабельности. Вектор неизвестных коэффициентов регрессии находится из выражения: В=(ХТ-Х )-1 1 -Y, (3.3) где X , В и Y - вектор-столбцы, составленные из средних арифметических значений факторов, коэффициентов и отклика в отдельных опытах; индексы «-1» и «Т» - обозначают обратную и транспонированную матрицы. Обработка результатов эксперимента проводится в следующей последовательности:
1) для исключения систематической погрешности осуществляется рандомизация опытов в соответствии с таблицей случайных чисел;
2) для компенсации влияния случайных погрешностей выбирается повтор-ность опытов. Находятся выборочные оценки (среднее арифметическое F и среднее квадратическое отклонение Su) результатов измерений. Значения отклика Yuj в N точках факторного пространства сводятся в Приложении 3 (табл.П.3.2);
3) проверяется гипотеза о нормальности распределения результатов измерений, исключаются аномальные точки; 4) проверяется однородность дисперсий результатов измерений по критерию Кохрена N G = S max /(ZuSu ) ; (3.5) если G G0to5;n-i;N »то ряд дисперсий однороден; 5) определяется дисперсия воспроизводимости s;=(l/N)±S.\ (3.б) п=\ степень свободы которой равна Ke=N(n-l); 6) находятся коэффициенты уравнения регрессии; 7) определяются дисперсии коэффициентов с учётом числа параллельных опытов п: Sfib CuSfj/n, (3.7) где Сц - диагональные элементы матрицы (X Х) ;
8) проверяется статистическая значимость коэффициентов регрессии. При этом вычисляется значение tp=[b,]/S{bj} и сравнивается с табличным значени ем распределения Стьюдента tm. Если tp(f,a) tm(f,a), то коэффициент значим. Здесь а - уровень значимости (принимаем сс=0,05), f - степень свободы: f=Kb=N(n-l). Статистически незначимые коэффициенты исключаются из уравнения;
Экспериментальная зависимость прорыва вредных веществ отработавших газов двигателей внутреннего сгорания в рабочую зону
Экспериментальные исследования показали, что между параметрами ДВС, КВВ и измерительного устройства существует нелинейная зависимость. Варьируемыми факторами в диапазоне эксплуатационных значений параметров ДВС выступали: радиус рабочей зоны, нагрузка, частота вращения, угол опережения подачи топлива. В качестве неизменных (фиксирующих) факторов при проведении испытаний принимались: температура в помещении, влажность воздуха, поток вентилируемого воздуха, температура ДВС. Откликами выступали массовая концентрация СО, NO, СН (измеряемые электрохимическими кондуктометрическими датчиками типа TGS 2442), дымность (измеряемая фотоэлектрическим датчиком). Одновременно КВВ измерялась серийно выпускаемыми газоанализаторами. Анализ полученных уравнений регрессии при испытании дизеля Д-144 (срок эксплуатации -8 лет) показал, что, например, наибольшие выбросы СО в рабочую зону происходят при полной нагрузке, а N0 - при позднем угле опережения подачи топлива и работе на холостом ходу.
За модели-эталоны принимались ПДК в рабочей зоне на СО, NO, СН, дымность для двигателя в нормальном и неисправном техническом состоянии.
Одним из наиболее общих признаков классификации методов и технических средств обнаружения вредных веществ в производственной среде является разделение их на физические и физико-химические. Физическими называют методы, в которых процесс измерения основан на определении некоторых физических свойств среды, при этом химический состав вещества не изменяется. Физико-химическими называют методы, принцип действия которых основан на измерении физических эффектов, сопровождающих химические реакции. Иногда методы классифицируют на концентрационные и потоковые, в зависимости от чувствительности обнаружителя к веществу носителю. Концентрационные обнаружители обладают чувствительностью к веществу-носителю и реагируют на изменение его концентрации в поступающем в обнаружитель потоке, т. е. реагируют на концентрацию в веществе-носителе анализируемого вредного вещества при постоянном значении физико-химического свойства последнего. Потоковые обнаружители не чувствительны к веществу-носителю, поэтому их сигнал связан только с потоком анализируемого вещества и его физико-химическими свойствами. В зависимости от чувствительности к различным классам соединений автоматические обнаружители подразделяют на селективные (чувствительные к определенному классу веществ) и неселективные. По воздействию на анализируемое вещество различают деструктивные и недеструктивные обнаружители. При выходе из первых - анализируемое вещество разрушается, а при выходе из вторых -структура вещества не изменяется. В зависимости от наличия математической модели сигнала автоматических обнаружителей и их формы все известные обнаружители можно подразделить на три типа: обнаружители, сигнал которых связан с какими-либо физико-химическими свойствами (комбинацией свойств) и концентрацией анализируемого вещества; обнаружители, сигнал которых связан с концентрацией анализируемых веществ и инвариантен к его физико-химическим свойствам; обнаружители, для которых пока не установлена зависимость между сигналом и физико-химическими свойствами анализируемого вещества. В общем случае любой автоматический обнаружитель можно рассматривать как первичный измерительный преобразователь некоторого физико-химического свойства вещества П(т), изменяющегося во времени г и являю щегося входной величиной, в сигнал измерительной информации V(z), представляющей собой выходную величину преобразователя.
Автоматические обнаружители, используемые в различных средствах и системах аналитического контроля, работают в непрерывном или импульсном режимах с малой, либо с большой дозой анализируемого вещества. Непрерывный режим работы характерен при использовании обнаружителей в автоматических анализаторах физико-химических свойств и состава бинарных и псевдобинарных смесей непрерывного действия.
Физические методы обнаружения основываются на измерении разницы значений какого-либо физического свойства определяемого и неопределяемого веществ.
Для контроля концентраций многокомпонентных воздушных смесей, оксида углерода, сероводорода, оксида азота и др. в отечественной и зарубежной нефтегазовой и угледобывающей промышленности выпускаются многофункциональные обнаружители-газоанализаторы (например, газоанализатор ГРАНТ, предназначенный для измерения концентрации СО, Н, 02, N2, оксидов азота и хлора в воздухе цехов промышленных предприятий и санитарных зон, а так же в технологических потоках отходящих газов). Действие прибора основано на измерении величины тока, протекающего через твердо-электролитный чувствительный элемент (сенсор), или потенциала, возникающего на его электроде. К преимуществам прибора относится высокая надежность, простота в эксплуатации, низкая стоимость. Газоанализатор может быть включен в САЭМ, построенную на микропроцессорной технике или микроЭВМ.
