автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Методология оценки и экологической оптимизации технологических процессов ремонта авиационной техники

РГ Б"од

? 7 яиз

и ' ""'' ■ '' На правах рукописи

ФЕОКТИСТОВА Оксана Геннадьевна

МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РЕМОНТА АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Специальности: 05.22.14- Эксплуатация воздушного транспорта;

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1997

Работа выполнена в Московском Государственной технической университете гражданской авиации.

Научные руководители

действительный член

Академии наук авиации и воздухоплавания, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор В.П.ФРОЛОВ;

кандидат технических наук, доцент НЛ. НИКОЛАЙКИН

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А-А. ИЦКОВИЧ; действительный член Международное инженерной академии, Российской инженерной академии и Международной ажадосм наук экологии, безопасности человека и природы, доктор технических наук, профессор O.e. ЧЕХОВ

Ведущая организация:

Отдел технической эксплуатации и ремонта .АТ (ОТЭРАТ) ФАС РФ.

Защита диссертации состоится "_*_1997 г. в 15 00

на заседании диссертационного совета К 072.05.01 в Московском Государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125838, г. Москва, Кронштадсхий бул., ¿20.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГГУ ГА.

Заверенный отзыв прошу выслать по выше указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан " " января 1997 г.

Ученый секретарь д иссертационного совета к.тл., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Совершенствование авиационной техники (АТ), усложнение ее конструкции, повышение параметров рабочих режимов при одновременном увеличении парка воздушных судов (ВС) и его старении делает необходимым повышение эффективности процессов технической эксплуатации, обеспечивающее как высокие экономические показатели, так и показатели надежности, регулярности, безопасности полетов и их экологичности.

Проблема приобретает особое значение в связи с необходимостью перевода АТ на технологию обслуживания и ремонта по состоянию, которая требует повышения технического уровня всего эксплуатационно-ремонтного комплекса и, в частности, создания на предприятиях гражданской авиации (ГА) совершенных технологических процессов (ТП) ремонта и их проектирования на базе достаточных информационных ресурсов.

Многообразие условий эксплуатации, применяемых конструкторских и технологических решений, материалов при изготовлении узлов, агрегатов и деталей АТ влечет за собой наличие большого спектра повреждений и отказов их элементов.

В условиях значительного сокращения поставок запасных частей на авиаремонтном заводе (АРЗ) ГА актуализируется задача экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов с одновременным расширением номенклатуры восстанавливаемых дефицитных и дорогостоящих изделий и деталей ВС.

Особенностью АРЗ является непредсказуемость полного состава и способов выполнения работ по устранению дефектов на различных элементах АТ. Для высококачественного автоматизированного проектирования ремонтных технологий важное значение приобретает широкая информационная база не только о свойствах материалов, соединений и оборудовании, но и об основных экологических требованиях к технологическим процессам.

В настоящее время на АРЗ не проводится экологическая оценка применяемых ТП. Но это совершенно необходимо, так как в последний годы состояние окружающей природной среды постоянно ухудшается. При увеличении объемов авиаремонтного производства увеличивается и нагрузка на окружающую природную среду (ОПС).

Следует предъявлять более жесткие требования к используемым процессам как на стадии проектирования, так и на стадии применения технологических процессов. Необходим критерий, по которому проводилась бы экологическая оценка технологических процессов. Эти требования должны быть включены в информационную базу данных при проектировании технологических процессов на основе САПР.

Разработка баз данных и знаний, обеспечивающих информационную поддержку оптимизационного проектирования экологически обоснованных ТП, является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы. Создание информационного обеспечения процесса оптимизационного проектирования ТП с учетом экологичности при разработке технологий восстановления деталей.

Задачи исследования:

- выполнить анагап совокупности технологических процессов, характерных для авиаремонтного производства;

- создать структурную математическую модель производственной системы ремонта ЛА и АД, обеспечивающую разработку ТП восстановления с учетом экологических требований;

- обосновать выбор обобщенного критерия оценки эффективности и экологичности технологических процессов ТО и Р АТ, создать методику их экологической оценки, разработать алгоритмы расчетов;

- разработать алгоритм синтеза технологического процесса восстановления ЛА и АД;

- предложенную методику оценки экологичности технологических процессов ТО и Р АТ опробовать на примере АРЗ и характерных для АРЗ технологий, производств или объектов.

Объекты исследования:

-технологический процесс восстановления летательных аппаратов и авиадвигателей;

-источники вредных выбросов, образующихся в технологических процессах ТО и Р АТ;

-нормативно-методическая документация об экологических оценках техногенной нагрузки на ОПС.

Научная новизна работы заключается :

- в разработке нового критерия оценки эффективности технологических процессов ТО и Р АТ с учетом экологической безопасности;

-в использовании показателей экологической безопасности в структурной модели производственной системы ремонта ЛА и АД;

- в разработке методики экологической оценки технологических процессов ТО и Р АТ.

Практическое значение работы. По разработанной методике была произведена оценка технологических процессов, применяемых на авиаремонтных заводах, и предложены рекомендации по улучшению экологической обстановки на предприятиях.

Методика принята к использованию в практике эксплуатации и ремонта АТ ряда авиакомпаний и АРЗ, что подтверждается соответствующими документами.

Результаты работы нашли свою реализацию в учебном процессе и способствовали повышению научного уровня дипломного проектирования.

Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов, обоснованность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждаются соответствием результатов теоретических исследований и результатов большого объема численных экспериментов, проведенных на примерах нескольких авиапредпрнятнй,

а также применением корректных математических моделей, показавших ранее свою высокую эффективность.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Характерные особенности совокупности технологических процессов авиаремонтных предприятий на основе анализа повреждаемости АТ.

2. Структурная оптимизационная математическая модель производственной системы ремонта АТ с учетом требований экологической безопасности.

3. Обобщенный критерий оценки эффективности и экологичности технологических процессов ТО и Р АТ.

4. Методика эколого-экономической оценки технологических процессов.

5. Алгоритмы синтеза технологических процессов То и Р АТ и оценки его экологичности.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на:

-Международной научно-технической конференции

"Интенсификация процессов химической и пищевой технологии. Процессы-93" (г.Ташкент, 1993г.);

-Конференции "Наука и технология - 93" (г.Шымкент, Национальная Академия Наук Республики Казахстан, ЮжноКазахстанское Отделение, 1993 г.);

-Международной научно-технической конференции "Наука и техника Гражданской авиации на современном этапе" (г.Москва, МГТУ ГА, 1994 г.);

-2-й Всероссийской научно-практической конференции по проблемам реабилитации населения в зонах экологических нарушений "Система единого экологического мониторинга - средство контроля и информации о состоянии ОС, охраны здоровья населения" (г.Москва, Всероссийская ассоциация профсоюзных объединений регионов с неблагополучной экологической обстановкой - ЭКОАССПРОФ, 1995г.);

-Международной научно-технической конференции "Современные научно-технические проблемы ГА" (г.Москва, МГТУ ГА, 1996г.);

-Международном симпозиуме "Техника и технология экологически чистых химических производств" (г.Москва, МГАХМ, 1996г.);

-в Федеральном агентстве по ООС Германии (г.Берлин, 1994г.); -в отделах ООС Центров ТО авиакомпании Люфтганза (г.Гамбург и г.Франкфурт-на-Майне, 1994г.).

Доклад на Международном симпозиуме "Техника и технология экологически чистых химических производств" (г.Москва, МГАХМ, 1996г.) за высокие результаты в научных исследованиях отмечен Дипломом лауреата Международного научного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодежь и наука - третье тысячелетие".

Публикации. По материалам работы опубликовано 5 научных статей, 10 тезисов докладов на вышеперечисленных конференциях и симпозиуме, 2 информационных реферата в отраслевых сборниках НТИ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 196 страницах машинописного текста, содержит 49 иллюстраций, 12 таблиц, список литературы на 20 страницах, включающих 170 наименований. Общий объем работы - 233 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена актуальность диссертационной работы, обоснован выбор темы, поставлена цель, сформулированы задачи исследований и кратко изложено основное содержание работы с анализом ее научной новизны и практического значения.

Первая глава посвящена анализу существующих методов оценки технологических процессов технической эксплуатации и ремонта АТ, причем анализируются особенности авиаремонтного производства с учетом процессов загрязнения окружающей природной среды и современных экологических ограничений.

Транспорт является одним из существенных источников загрязнения природы. В течении многих лет наиболее важной проблемой, создаваемой окружающей среде воздушным транспортом, считался авиационный шум, особенно в окрестностях аэропортов.

Другим очевидным источником загрязнения атмосферы в аэропортах являются выбросы (эмиссия) авиационных двигателей при заходе на посадку, посадке, рулении, взлете и наборе высоты. Однако, это лишь часть загрязнений. Источниками также являются наземные транспортные средства аэропорта, транспортные средства, прибывающие в аэропорт, средства отопления и (или) производства (выработки) электроэнергии.

В последнее время повышенное внимание уделяется экономическому аспекту контроля за окружающей средой. Сложный характер взаимосвязи экономических и экологических потребностей современного общества - одна га характерных его черт.

Следуя рекомендациям и принципам, изложенным в документах Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.), и руководствуясь ими, в апреле 1996 г. Указом Президента утверждена Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию.

Экологичность стала одним га основных критериев при оценке любого продукта, решения или проекта, в котором заинтересовано общество. Практически стране необходима экологическая сертификация всех товаров и услуг (в том числе транспортных).

Анализ научно-технической литературы показывает, что современный АРЗ является социально-экономической системой, функционирующей в условиях непрерывного роста научно-технического потенциала, усложнения своей структуры и решаемых задач.

Основные противоречия и тенденции развития технологического проектирования, характерные для машиностроения в целом, присущи

и авиаремонтному производству. В то же время некоторые важные вопросы совершенствования для авиаремонтного предприятия стоят острее, что обусловлено его уникальными особенностями.

Ремонтное предприятие имеет дело с предметом труда, точное техническое состояние которого непредсказуемо. Выбор метода восстановления авиатехники необходимо выполнять на основании оценки технического состояния (дефектации). Эта особенность позволяет говорить о существовании оперативной стадии технологической подготовки ремонтного производства, не характерной дня машиностроительного предприятия.

Характерной отличительной особенностью является многономенклатурность ремонтируемой авиатехники.

Ремонт по своей природе имеет комплексный характер, на одном ремонтном предприятии выполняется совокупность технологических операций и процессов, характерных для десятков и сотен заводов -изготовителей авиатехники. Причем на одном предприятии могут восстанавливаться одновременно от одного до трех типов летательных аппаратов (ЛА) и авиадвигателей (АД), сотни агрегатов.

Авиаремонтное производство имеет преимущественно индивидуальный и мелкосерийный характер. Кроме того, техническое состояние поступающей в ремонт авиатехники весьма не стабильно и меняется как от одного объекта к другому, так и по этапам жизненного цикла авиационной техники.

Также проблемой АРЗ, порожденной как геополитическими, экономическими, так и экологическими причинами, является нехватка запасных частей, которая может быть решена только на основе широкого применения современных восстановительных технологий.

Основными методами восстановления деталей АТ являются технологические процессы нанесения металлопокрытий. Они непрерывно совершенствуются, что свидетельствует о высокой технической и экономической эффективности этих процессов.

Центральное место в оптимизационном проектировании занимает этап принятия, обоснования решения, оценки его качества, эффективности, т.е. выбора наилучшего варианта из множества решений, удовлетворяющих предъявляемым требованиям. В зависимости от задач проектирования предпочтение отдается тем или иным методам. Так, используются методы составления сценариев, построения "дерева целей", экспертных оценок, морфологического анализа, экстраполяции тенденций. Наиболее распространены интуитивные методы.

Характерной чертой современного этапа научно-технического прогресса является глобальный процесс информатизации всех сторон человеческой деятельности. САПР, являясь одним из механизмов интенсификации инженерного труда, начинает все шире использоваться на АРЗ; описание технологических процессов в виде математических моделей охватывает все более широкий круг применяемых технологий. Это позволяет осуществлять не только управление текущим

производством, но и вести научно-техническую и технологическую подготовку производства на основе стратегии ТО и Р по состоянию.

Существует также проблема разработки описания АРЗ, как сложной системы, функционирующей при постояно ужесточающихся экологических ограничениях. В настоящее время разработано несколько методик, позволяющих оценить ТП. Эти методики обладают как рядом достоинств, так и недостатков.

Имеется целый ряд различных методик оценки, использующих такие показатели как удельные материалоемкость, энергоемкость, трудоемкость, себестоимость, различные параметры сварных швов, степень механизации и автоматизации, уровень технологичности по себестоимости, по трудоемкости и тд. Большинство методик позволяет разработать лишь частные рекомендации либо дает рекомендации по предпочтительному использованию одного из сравниваемых вариантов единого метода (например, метода сварки или метода пайки и тд.).

Часто предлагается оценочный численный критерий, в который входят преимущественно элементы, отражающие собственно технологический процесс. Задача решается с помощью методов квалиметрии путем опроса мнений специалистов данной отрасли.

Главным недостатком предлагамых методик является то, что они могут комплексно сопоставить только однотипные процессы, например, пайки, сварки и т.п.

Очевидно, что искомыми критериями могут быть показатели, которыми оперируют авиапредприятия при планировании и оценке эффективности своего производства. К ним можно отнести себестоимость, трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость и экологичность процессов. Данные критерии позволяют сопоставить даже разнородные процессы.

Выбор и обоснование единого критерия является наиболее сложной методологической проблемой. Необходим универсальный критерий сравнения технологических процессов, учитывающий взаимосвязи рассматриваемого этапа работ с предыдущими и. последующими этапами.

Вероятно, этим критерием может служить минимум затрат средств на этапах производства изделия, его потребления и утилизации (по окончании срока службы), то есть экономический критерий, однако в денежной форме трудно выразить все особенности технологии, в том числе ее экологичность. Даже для стабильного общества это затруднительно. Тем более в условиях экономической нестабильности этот критерий не может дать адекватную оценку.

Возможно оптимальным критерием может стать экологическая эффективность технологического процесса, поскольку этот критерий является наиболее общим, с его помощью можно сопоставлять разнородные технологии.

Таким образом, сделан вывод, что на АРЗ при разработке процессов восстановления деталей АТ отсутствует система,

обеспечивающая достаточно полную и достоверную информацию, необходимую для получения оптимального решения при проектировании ТП с учетом современных экологических ограничений.

Во второй главе на основании анализа справочно-информационного фонда, документации и проектных процедур обосновывается построение схемы потоков информации в процессе технологической подготовки ремонта ЛА. Выявлены шесть иерархических уровней технической документации: на первом-стандарты по материалам, деталям и инструментам, на втором-серийные чертежи, руководящие материалы ВИАМ, НИАТ, ГосНИИГА, инструкции по ТБ, природоохранная документация, и т.д.

Анализ информационного обеспечения процесса технической подготовки ремонта показал, что все многообразие видов документов можно отнести к трем информационным объектам, соответствующим производственной системе, объекту ремонта и технологическому процессу. Это послужило основой для построения структурной математической модели технологической системы ремонта (рис.1).

Анализ процесса технологической подготовки ремонта АТ показал, что в нем отражено взаимодействие во времени и пространстве трех основных множеств элементов производственной системы восстановления:

- объекта производства А (А2);

- субъекта производства Н;

- технологической системы Р.

Единое пространство свойств F- (F(t). F[H). F(P). FIX)» (RA>, FIH). F(P). FIX) cF)

Рис. I. Модель производственной системы ремонта АТ с учетом

Множества А и Н однородны по своей структуре, а множество Р состоит из подмножества технологических операторов Т, подмножества средств технологического оснащения П, производственных ресурсов И и экологических ограничений (внутренних О и внешних Ь):

Т £ Р; ПсР; ЯсР; ОсР; ЬсР

В теоретико-множественную модель производственной системы входит также множество параметрических моделей X. Между множеством X и множеством Р можно установить соответствие в виде отношения смежности, описанное в виде декартова произведения И х X или в виде матрицы смежности вида.

Следовательно, отношения смежности на теоретико-множественной модели производственной системы устанавливаются в виде декартовых произведений:

(АхР, А2хР, НхР, ТхР, ПхР, ЯхР, ОхР, ЬхР, АхХ, НхХ, ТхХ, ПхХ, ЯхХ, ОхХ, Ьх X, РхХ), где {Т, П, Я, О, Ь} с Р (2.1)

Таким образом, полная теоретико-множественная модель производственной системы представляет собой совокупность множеств

АиН иР иХиИ (2.2)

При разработки технологических процессов используются также модели связи элементов производств-•иной системы вида:

[Т х Н], [Т хП], [Г хЯ], [П хН], [П хЯ], [Н хО], [Г хЦ, [П хЦ (2.3.)

Модель [ГхН] отражает возможность выполнения технологических операторов отдельными исполнителями.

Модель [ТхП] отражает потребность в средствах технологического оснащения доя выполнения отдельных технологических операторов.

Модель [ПхН] отражает возможность использования средств технологического оснащения отдельными исполнителями.

Модели [ТхЯ], [ПхЯ] отражают потребности в ресурсном обеспечении, связанные с выполнением отдельных технологических операторов или с применением различного технологического оборудования.

Модель [НхО] отражает связь исполнителя с требованиями безопасности труда.

Модели |Т хЦ, [П хЬ] отражают взаимосвязь технологических операторов, технологического оснащения с требованиями экологической безопасности.

Разработанный в диссертации алгоритм синтеза технологического процесса восстановления деталей АТ с учетом требований ■экологической безопасности состоит из четырех этапов:

1. сравнительный анализ ремонта с эталонной моделью и определение свойств объекта ремонта, требующих восстановления;

2. определение множества технологических операторов производственной системы, реализующих множество свойств объекта, которые требуют восстановления;

3. упорядочение множества выбранных технологических операторов и определение множества упорядоченных множеств технологических операторов, достаточных для восстановления объекта ремонта;

4. определение состава средств технологического оснащения, исполнителей, ресурсов и количественных моделей для расчета параметров технологического процесса.

Показано, что экологическая эффективность должна учитываться на всех этапах технологического процесса восстановления AT.

В третьей главе в русле теории геотехнических систем (ГТС) разработана методика расчета экологической эффективности технологических процессов. Основой построения системы предприятие -окружающая среда послужила принципиальная схема круговорота вещества и энергии в природе. Каждое предприятие, в том числе и транспортное, вовлекает в среду производства сырье и природные ресурсы и направляет в окружающую среду отходы производственных процессов.

Характер распространения в окружающей среде компонентов отходов производства описывается миграционной функцией:

Ф = d/dx grad (М,Е) = d2 (M,E)/dl dx (3.1)

где: M,E - масса и энергия распространяющей в среде субстанции отходов производства; 1 - расстояние, на котором проявляется действие субстанции за время х.

Целенаправленная оптимизация ГТС требует минимизации импульса силы взаимодействия предприятия с окружающей средой путем сокращения массы, концентрации, температуры отходов производства, а также за счет сокращения площади контакта технологических объектов с окружающей средой до полной изоляции производственных процессов от активных компонентов среды.

Известные попытки поиска путей оптимизации ГТС в большей или меньшей степени имели общий недостаток - рассматривалась в той или иной мере изолированная часть цикла "природные ресурсы -удовлетворение потребностей человека - отходы (загрязнение ОПС)".

Известные методики, декларируя необходимость комплексного подхода к проблеме, фактически содержат лишь алгоритмы расчета эффекта, отнесенного к некоторой единице продукции. Это позволяет далее произвольно, а фактически же в своих (предприятие, ведомства) интересах трактовать понятие "единица продукции", тогда как утвержденная в 1996 г. Указом президента концепция перехода РФ к устойчивому развитию, в частности, предполагает обязательное обеспечение устойчивого развития всех регионов страны.

Особенности формирования и перемещения потоков токсичной массы в цикле "природные ресурсы - изготовление объектов (производство) - удовлетворение потребностей человека (эксплуатация объекта) - восстановление (ремонт) объекта - отходы" иллюстрируются схемой на рис.2. Схема описывается следующими уравнениями:

ш(П)= 1П+2П+ЗП+4П-П1-П2-ПЗ-П4+ГП-ПГ+ЛП-ПЛ+ПА-АП; ш(Г)= 1Г+2Г+ЗГ+4Г-Г1-Г2-ГЗ-Г4+ПГ-ГП+ЛГ-ГЛ+АГ-ГА; ш(Л)= 1Л+2Л+ЗЛ+4Л-Л2+ГЛ-ЛГ+ПЛ-ЛП+АЛ-ЛА; ш(А)= 1А+2 А+ЗА+4А-А1 + А2+АЗ+А4+В А-АВ+ГА-АГ+ПА--АП+ЛА-АЛ;

ш(В)= 1В-В1+АВ-ВА, (3.2)

где: ш(П), т(Г)> т(Л), т(А), т(В) - массы токсичных компонентов в подсистемах поверхностных и грунтовых вод, литосферы, нижних околоземных слоев и выше расположенных слоев атмосферы; ПГ, ПЛ, ПА - загрязняющие вещества, поступающие из поверхностных водоемов в грунтоые воды, литосферу и нижние слои атмосферы;

ГП, ГЛ, ГА - загрязняющие вещества, поступающие из грунтовых вод в поверхностные воды, литосферу и нижние слои атмосферы; ЛП, ЛГ, ЛА - загрязняющие вещества, поступающие из литосферы

в поверхностные и грунтовые воды и нижние слои атмосферы; АП, АГ, АЛ - загрязняющие вещества, поступающие из нижних околоземных слоев атмосферы в поверхностные воды , грунтовые воды и литосферу. Для каждой пары потоков взаимного обмена между природными сферами определим коэффициенты распределения:

Клп=ЛП/ПЛ; Кгп= ГП/ПГ; Клг=ЛГ/ГЛ; Кдг= АГ/ГА

Кал= АЛ/ЛА; Кап= АПУПА; Кав=АВ/ВА (3.3)

Подставив коэффициенты в уравнение (3.2), получим характеристику распределения загрязняющих веществ между природными средами за время т:

ёт(П)/сЬ= 1П+2П+ЗП+4П-П1-П2-ПЗ-П4+ГЩ1 - 1/Кгп)+

+ЛП(1-1/Клп)+АП(1-1/КАп); с!ш(Г)Мх= 1Г+2Г+ЗГ+4Г-Г1-Г2-ГЗ-Г4+АГ(1-1/Каг)+ЛГ(1-1/Клг)--ГП(1-1/Кгп);

ёт(Л)/<к= 1Л+2 Л+3 Л+4Л-Л1 -Л 2-Л 3-Л4+АЛ (I -1 /Кал)-ЛП( 1 -1 /Клп)--ЛГ(1-1/Клг);

с!т(А)/с1т= 1 А+2 А+3 А+4 А-А1 - А2-АЗ-А4-АП( 1 - 1/Кдп)- АГ( 1 -1 /Каг)-

-АЛ(1-1/Кал); с!т(В)/<к= 1В-В1 + АВ( 1 -1 /Кав)

(3.4)

Рис.2. Схема движения и перераспределения масс токсичного вещества в процессе удовлетворения потребностей человека в транспортных услугах

Из этого следует, что максимальный прирост массы отходов приходится на поверхностные стокн, т.е. отходы производства в какую бы среду они не были направлены, обязательно внесут вклад в загрязнение водоемов.

В основу методики определения экологического ущерба, наносимого предприятиями, положен универсальный комплексный критерий, который позволяет сопоставить между собой отходы производства любого агрегатного состояния вне зависимости от того, в какую природную среду они направляются.

Сравнить различные вещества, а значит и источники выбросов в окружающую среду можно при помощи индекса относительной токсичности:

1о = ПДКэт/ПДКь (3.5)

где: ПДЮ- предельно допустимая концентрация ¡-го вещества , мг/м3; мг/дм3;

ПДКл - предельно допустимая концентрация условного вещества, принятая за эталон для водных объектов. Токсичность источника загрязнения по ¡- тому компоненту будет равна:

Т,= С4 * 1о=С| ♦ ПДК „/ ПДК | , (3.6)

где: С! - концентрация ¡-го компонента в стоках. Тогда суммарная токсичность источника по п компонентам равна:

Т = ¿Т , (3.7)

¡-1

Величина Т показывает, во сколько раз необходимо разбавить сток, чтобы он перестал быть вредным, т.е. будет достигнуто условие Т <> 1. Если известны для источника объем стока, концентрации загрязняющих веществ и их индексы относительной токсичности, можно определить величину относительной токсичной массы, сбрасываемой из источника в водный объект.

= Ъ » V; (3.8)

тп = Т » Уп, (3.9)

где: V - объем стока.

Зная объемы выбросов, концентрацию загрязняющих веществ в них, а также индексы относительной токсичности компонентов, можно определить величину относительной токсичной массы всего выброса. В качестве общей характеристики выбросов в окружающую среду использована единица относительной токсичной массы (ОТМ), которая характеризует загрязненность окружающей среды объемом 1 м3, содержащей 1 кг токсичной массы при значении 1о=1.

Применение этого понятия позволяет сопоставлять конкретные источники выбросов твердых, газообразных и жидких веществ во все природные сферы, сравнивать между собой различные технологические процессы и выбирать экологически оптимальный.

Для нахождения условий приведения действий всех загрязняющих веществ на эквивалентные загрязнения воды рассмотрим зависимости:

Ц ПДК ,л. = 2 + 0,86 Ц ПДК ;

ПДК в. = 0,61 Ц ПДКв.рл,- 1, (3.6)

где: ПДКаз., ПДКв.р^., ПДКВ. - предельно допустимые концентрации ¡-го компонента в атмосферном воздухе, в воздухе рабочей зоны и в водоеме, мг/м3 ,мг/м3, мг/дм3 (соответственно).

При этом ПДК ал. = 0,256 ПДК „. 141 (3.7)

Влияние твердых отходов на окружающую среду связано с растворением и вымыванием из них растворимых компонентов. Следовательно, для твердых отходов достаточно определить концентрацию водорастворимых компонентов и учесть их ПДК для водных объектов.

Используя величину стоимости единицы относительной токсичной массы, а также фактический объем токсичной массы в отходах, можно определить максимальный, предотвращенный и фактический ущербы, затем найти сравнительную экономическую эффективность природоохранных мероприятий.

Данная оценка экологической эффективности технологических процессов позволяет определить наиболее вредные технологии из совокупности технологий, применяемых на предприятиях ГА.

В четвертой главе. представлены результаты исследования воздействия на ОПС ряда транспортных (авиационных) предприятий, проведенных по разработанной методике. Рассмотрены Внуковский авиаремонтный завод (ВАРЗ), Быковский авиаремонтный завод (БАРЗ) и Ухтомский вертолетный завод (УВЗ).

В качестве исходных данных приняты результаты инвентаризации стационарных источников загрязнения ОПС, полученные при разработке проектов нормативов ПДВ/ВСВ, а также сами проекты для соответствующих предприятий.

Для сравнения в работе использованы традиционные методики оценки экологичности технологических и (или) технических решений, а именно наиболее распространенные в настоящее время:

- по валовому выбросу, то есть по общему количеству загрязняющих веществ, поступивших в ту или иную природную среду, например, в атмосферу;

- по платежам за загрязнение ОПС.

Для всех АП оценка вклада групп веществ различного класса опасности показывает, что плата за загрязнение веществами I класса опасности мала и близка к плате за загрязнение веществами IV класса, при очевидно разных показателях весомости их валового выброса. В то * же время из сравнения суммарной токсичности этих групп веществ (с учетом конкретных ПДК), а не на основании субъективной боязни веществ 1-го класса, следует, что для рассмотренных предприятий необходимо обратить внимание на вещества 1У-го класса опасности.

Принятая в России методика взимания платы постоянно повышает внимание к загрязнению окружающей природной среды,

однако она в определенной степени субъективна, поскольку учитывает специфическое отношение к конкретным веществам в конкретных регионах.

Предельно допустимая концентрация в настоящее время -наиболее объективный и однозначный критерий для всех регионов страны. Поэтому учет токсичности в большей степени пригоден для сравнительной оценки различных групп веществ.

Результаты проведенных исследований показывают, что по величине токсичной массы основной вклад в загрязнение вносят суммарно вещества II класса опасности, а наименьший вклад - вещества I класса. Из построенного приорететного ряда конкретных загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу от стационарных источников АРЗ сделан вывод, что:

- среди веществ II класса опасности, также как и в спектре всех загрязняющих веществ, наибольшее влияние оказывают оксиды азота;

- среди веществ, имеющих в качестве норматива значение ОБУВ, наибольшее загрязнение оказывает аэрозоль едкого натра;

- среди веществ IV класса опасности преобладает влияние органических растворителей (ацетон, бутилацетат, этилацетат и т.д.).

Далее в 4 главе приведены сравнительные показатели загрязнения О ПС различными технологическими участками рассмотренных заводов, а также проведена оценка эффективности ряда природоохранных мероприятий. Так на УВЗ мощным источником загрязнения в атмосферу является тепловой узел, использующий в качестве топлива мазут и дающий 96,8% валового выброса завода. Для снижения антропогенного воздействия на атмосферу было предложено использовать природный газ. При этом в томе ПДВ основным критерием целесообразности перехода на газ послужил расчет снижения валового выброса в атмосферу на 60% (на 326 т/ г).

Однако традиционные методики исказили реальный эффект. Только учет токсичности выявляет серьезный вклад оксидов азота в суммарное загрязнение атмосферы.

Неточный анализ причин и особенностей загрязнения ОПС послужил основанием проведения неадекватных мероприятий противоречащих призыву уменьшить к концу этого столетия выбросы оксидов азота на 75% (до уровня 1985 г.), который сформулирован в .Проекте второй Мировой стратегии охраны окружающей среды. В рассмотренном случае общий значительный успех скрыл серьезный недостаток и направил усилия разработчиков природоохранных технологий и оборудование по мало эффективному пути.

Подтверждением служит динамика изменения фоновых концентраций загрязняющих веществ на северо-востоке г.Москвы за последние годы: уровень загрязнения N0* увеличился с 2 ПДК до 3,5 ПДК (т.е. в ~2 раза) при снижении загрязнения СО с 1,4 ПДК до -0,8 ПДК.

Также в конце четвертой главы приведены результаты сравнительной оценки эффективности газоочистного оборудования участка восстановления лакокрасочных покрытий.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1.Разработана оптимизационная математическая модель производственной системы ремонта АТ, учитывающая экологические ограничения, и предложена иерархическая структура использования технической документации, регламентирующая природоохранную деятельность АРЗ.

2. Разработаны алгоритмы синтеза экологически оптимальных технологических процессов восстановления деталей АТ.

3. В развитии теории геотехнических систем предложена схема использования природных ресурсов в процессе удовлетворения потребностей человека (общества) на основании которой показано, что все затраты следует анализировать относительно единицы удовлетворенной потребности человеческого общества в изделии (продукте), услуге (в том числе транспортной), информации.

4. Разработана методика, использующая обобщенный критерий относительной токсичности отходов производства и потребления, направляемых в ОПС, и доказано, что при сравнении разнородных технологических процессов, организационных и технических решений универсальным критерием является минимальность ОТМ, поступающей (выбрасываемой) в ОПС на единицу удовлетворенной потребности общества в транспортной услуге.

5. С помощью предложенной методики и критериев оценки проведен анализ статистических данных, характеризующих загрязнение атмосферы стационарными источниками ряда АП, и построен приорететный ряд загрязняющих веществ.

6. Доказано, что по величине токсичной массы, выбрасываемой в атмосферу стационарными источниками АП основной вклад в загрязнение вносят суммарно вещества II класса опасности, наименьший вклад - вещества I класса, а среди веществ II класса опасности, как и в спектре всех загрязняющих веществ, наибольшее влияние оказывают оксиды азота.

ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ

Содержание диссертационной работы и результаты исследования опубликованы в 17 печатных работах. Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Николайкин Н.И., Феоктистова О.Г., Шакиров Б.С., Балабеков О.С. Комплексный анализ и оценка воздействия на биосферу новых решений в науке и технике // Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан. №1.1994. С. 10-16.

2. Шакиров Б.С., Николайкин Н.И., Феоктистова О.Г., Балабеков О.С. Особенности комплексной оценки рациональности природопользования в авиатранспортных процессах // Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан. 1994. №3. С. 5-8.

3. Феоктистова О.Г., Николайкин Н.И., Груздков С.К. Многокритериальный подход к выбору технологии нанесения металлопокрытия при восстановлении деталей AT // Передовой производственный опыт и научно-технические достижения, рекомендуемые министерством для внедрения в ГА: Информ. сб. НТИЦ ГА, 1992. №11. С. 43-45.

4. Феоктистова О.Г., Николайкин Н.И., Шакиров Б.С. Эколого-экономнческий анализ технологических процессов // "Наука и технология - 93". Материалы конф. -Шимкент, ЮКО HAH PK, 1993.

5. Макин Ю.Н., Феоктистова О.Г., Калыкин C.B., Фролов В.П., Зенушкин В.Н. О концепции развития авиаремонтного производства // Ресурсосберегающие и экологически чистые технологические процессы производства и восстановления деталей AT: Сб. науч. трудов МНИ ГА, 1991. С. 10-13.

6. Феоктистова О.Г., Николайкин Н.И. Учет показателей экологичности в обобщенном многокритериальном анализе разнородных технологических процессов // Интенсификация процессов химической и пищевой технологии: Тез. докл. Межреспубл. научно-технич. конф. "Процессы-93" -Ташкент, 1993. С. 56.

7. Феоктистова О.Г., Николайкин, Шакиров Б.С., Птюшкина Е.А. Об оценке эколого-экономической эффективности перехода на альтернативные топлива применительно к авнапредприятиям Южного Казахстана II Наука и техника Гражданской авиации на современном этапе: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. -М.: МГТУ ГА,1994. С. 20.

8. Феоктистова О.Г. Экомониторинг и оценка экологичности технологических процессов восстановления деталей AT // Система единого экологического мониторинга - средство контроля и информации о состоянии окружающей среды, охраны здоровья населения: Сб. матер. 2-й Всерос. науч.-практич. конф. ЭКОАССПРОФ. -М.:, 1995.

9. НиколайкннН.И., Феоктистова О.Г. Критерий экологичности при эксплуатации транспорта // Техника и технология экологически чистых химических производств: Тез. докл. Междунар. симпоз.-М.: МГАХМ, 1996. С. 61.

10. Феоктистова О.Г., Матвеев А.Г. Оценка экологической эффективности перевода котельной Ухтомского вертолетного завода на газ // Техника и технология экологически чистых химических производств: Тез. докл. Междунар. симпоз. -М.: МГАХМ, 1996. С. 62.

С. 141.

Соискатель

Феоктистова О.Г.