автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Оптимизация структуры, состава и размещения комплексов регенерации отработанных масел

росскаскдя академия СЕПьскохаздаствЕгеых нау»

ВСЕРОССИЙСКУЮ ОРДЕНА "ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМПФ1 ИДУЧИО-ИССЯЕДОВАТЕЯЬСКИИ И ПРОЕКТНО-ГЕХНОЛОГтЕСКШ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО

хозяйства (вниптимэсх)

На правах рукописи

ЛИПКОВИЧ Игорь Эдуардович

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ, СОСТАВА И РАЗМЕЩЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ

Специальность 05.20.03 - Эксплуатация, воестановлениа и ремонт с.-х. техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Зерьограп 19S5

Работа выполнена в лаборатории использования нефтепродуктов Всероссийского ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского и проектно-технологического института механизации в электрификации сельского хозяйства (ВНИШЖЭСХ).

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Бутов Н.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Тошоога Г.Е. - доктор технических наук, профессор Ксшалонио B.D.

Ведущее предприятие - Кубанский научно-исследовательский

институт по испытанию тракторов и сельскохозяйственных машин (КубНИИТШ)

Защита состоится ¿^'¿^^1895 г. в /О часов

на заседании диссертационного совета Д.020.36.01 при Всероссийском ордена Трудового [фасного Знамени научно-исследовательском и проектно-технологическом институте механизации и электрификации сельского хозяйства по адресу: 347720, г.Згрвоград Ростовской облает, ум.Левша, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВШПЖЭСХ.

Автореферат разослан "22" г.

Отзывы на реферат, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета ВНИП-

тавсх.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

ст. научный сотрудник ^^yrr^^l В.Ф.ХЛШГУНОВ

/

- 1 -

схул л.:р/:ггег::стг"!,1 лгзЯ

Лгзгагьгсс» т:г.г В современных условиях агропромышленного производства резко обострилась проблема обеспечения топливом л маслами для тракторов, автомобилей и другие сдо;я:ух сельхозг'сдин при выполнения механизированных работ. Недсстатсчшле поставки нефтепродуктов, крайне высокие цены на них приводят к кессподнэ-нкэ технологических процессов, сокргаэют посезкых плсаздей, с:п:-пешаз качества возделывания полевых культур, прзлдевре.менпому взносу я выходу из строя двигателей, трансмиссий и другого дорого -стоящего оборудования тракторов я сельхозмашин. В последние 20-23 лет ряд институтов, а тем числе и БНЙПТИМЭСХ, ведут ин-генсгаауэ разработку технологических процессов регенерации отработанных "а-сел и ссответствушего оборудования. В ря.з'^н районах стран:; уг.з райотгзт десятга установок регенерация, позволяющих суг.сстсошго сократить дефицит з .моторных маслах при отпосательяо низкой стоимости повторно используегвд насел. Практпса подтвердила цолесссб-разность регенерации и доказала ее з'йзктгпшссть; вгкэшгсвнь'* опыт позволил отработать технологическое оборудование. 0д::"::о плл расширения объемов и эффективности регенерации л поз горного использования насел требуется разработка методики сбослогапгл структуры и состава комплексов регенерации, рационального их размещения среди сельских товаропроизводителей, которые являются и поставщиками отработанны;? масел и потребителями восстановленных. На репение этой задачи и направлена диссертационная раСота.

Работа выполнялась в соответствии с плапем научно-иссдсдсза-тельских и опытно-конструкторских рбот института (зглалпо ОТ.03), со-: тавлеиньы на основе Научно-технической прогрг.,'¡упда-'епта/п,-ных л пр1"~сладкш исследований по научному обоспечепки /.ПК Российский Федерации на 1991-1995 гг. (утворлдена Рсссольхсзп:о-с-л-ей 02.06.92 г.).

Саль иссетлолстя - изыскание путей сокрацгнпл затрат труда и дснегягых средстз да процесс регенерации и повторного :?спо.:ьзо-зания автотракторных масел на основе оптимизация структуру, со -стаза и размещения :сс;,тле:ссоз по регенерации.

СЗгслл ссслзл5глги.7 - система сбора, регенерация и пептерно-го использовании отработанных масел.

¿2суУ2ая ¡завхоза состоит я уточнения захспечер-

ностей процесса очистки отработанных масел ь центробежном очистителе и основ расчета его конструктивно-технологических параметров; разработке методики определения потребности в маслах при проведении механизированных работ; основ методики оптимизации структуры состава и размещения комплексов по регенерации отработанных масел.

Праюшческая зпачихост, рабски Определена потребность в маслах для всех хозяйств Каневского района Краснодарского края по всем операциям, технологическим процессам и календарным периодам года: установлены точки рационального размещения комплексов регенерации масла (KFM) на территории административного района; взаимодействие общерайонного KFM, внутрихозяйственных и мобильных установок регенерации в обеспечении восстановленными у\слами товаропроизводителей района. Разработаны пакеты программ для персональной ЭВМ по решению названных задач.

Апробация получсшшх результатов Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях ВНИПТИМЭСХ (1993-1934 гг.), Челябинского агроинженерного университета (1993 г.), на научно-техническом совете МСХиП РФ.

Пу&тяащш Основные положения диссертации опубликованы в четырех статьях в трудах ВНШГПШЭСХ и научных журналах, а также в отчетах института о научно-исследовательской работе по заданию 09.03.03 "Разработать и внедрить комплекс мобильных и стационарных технических средств для сбора, очистки, осветления и использования отработанных автотракторных масел при техническом обслуживании механизированных полеводческих комплексов" за 1993 и 1994 гг.

Спрутура и о&ьеи дисссряащш Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов и предложений, списка литературы и приложений. Изложена 2/7 на страницах, включая 46 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 111 наименований.

СОДЕРЖАЕИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сфорыулиро. аны научная новизна полученных результатов, положения, выносимы на защиту.

Глава "Состояние вопроса, цель и задачи исследования" содержит аналитический обзор исследования технологического процесса

восстановления и повторного использования автотракторных масел, обоснование размещения стационарных объектов.

Излагаются и анализируются предшествующие исследования по обоснованию и синтезу структуры системы маслоисподьзозания, показана эффективность повторного использования масел, приводятся фрагменты существующей методики расчета прсиьзодительности установок для регенерации отработанных масел и определения технике- экономической эффективности.

Изучение работ по восстановления отработанных масел З.Л.Дегтярева. Н.В.Ря£«нина, Н.П.Бутова, Е.М.Пирсженко, В.А.Ходакова, И.Я.Чернышенко, 3.П.Коваленко, Г.Е.Тспилина, Н.В.Гончаровой и ряда других позволило выявить актуальные направления уточнения расчета центробежных маслосчистителькых аппаратов и их технологических параметров, необходимых при обосновании состава комплексов регенерации.

Определение технологических параметров центробежных маслоо-чистительных установок, выполненное последовательной работой целого ряда специалистов з АЧИМСХ, ВШГПШЭСХ, ГССКИТИ, ЕЮ.!, ВИТИН, СиОКМЭ и других институтах, показало, что з условиях интенсификации процесса очистки масел требуется более детальный анализ динамики взаимодействия очищаемого масла как гадкого тела с враиащимся ротором.

Показано, что исследования по обоснованию размещения, структуры и состава комплексов регенерации отработанных масел на современном уровне еце не велись, ибо сам объект только в последнее время оформился как самостоятельная производственная структура. Пс-тому для разработки направлений обоснования параметров КРМ были изучены методики обоснования подобных стационарный производственных объектов в смежных отраслях. Наиболее пол,га эта задача решена применительно к кормоцехам и предприятиям приготовления комбикормов, комплексов послеуборочной обработки зерна. Применительно к последним задача решена на современном уровне Р.3.Штейном с использованием графовых моделей.

На основании проведенного анализа сформулированы следующие задачи исследования:

1. Уточнить варианты технологического процесса регенерации отработанных автотракторных масел.

2. Обобщить исследования процессов очистки масел центрифугированием и отстоем, выполнить анализ факторов очистки ызеед и

уточнить закономерности очистки центрифугированием и отстоеы.

3. Разработать тгод.определения потребности в автотракторных маслах для трудовых коллективов различных уровней в разные периоды с.-х. года.

4. Разработать модель к основы методики оптимизации структуры, состава и размещения комплексов по регенерации масел.

5. Обосновать рациональные структуры, состав и размещение комплексов регенерации масел на примере административного района и установить оптимальное соотношение объемов регенерации.

6. Определить технико-экономическую эффективность разработки.

Глава "Система иаслоиспохьзоЕания в с.-х. предприятиях" содержит описание структуры и состава системы на районном уровне и ее отдельных блоков.

Централизованная система сбора, хранения, очистки и повторного использования отработанных масел на уровне административного района предусматривает организацию единого технологического процесса в следующих иерархических структурах: пункты технического обслуживания в подразделениях - центральная рекс2гас>-о&^г,»кивающая база с.-х. предприятия - ремонтно-техническое предприятие районного АПК. Предусмотрен раздельно по группам и маркам сбор отработанного масла в первых двух структурных уровнях; транспортировка, хранение и переработка выполняются при зтом силами и средствами третьего уровня.

Во ВНШТГИМЭСХ и АЧИМСХ разработаны мобильные средства на шасси автомобиля ГАЭ-53 и самоходном шасси Т-16М для транспортировки масла на пункты очистки.

Оборудование для очистки и хранения масел включает блоки подогрева, очистки отработанных масел от механических примесей, воды и топливных фракций, оборудование для экспресс-анализа.

Разработанный БНИПТИМЭСХ пункт регенерации масел имеет в своем составе следующие участки: слива и отстоя отработанных масел;' очистки отработанных масел; хранения и выдачи очищенных масел; вспомогательные помещения к сооружения. Годовая производительность пункта 300-360 т при среднем расстоянии перевозок 30-40 км. Каждый из участков оснащен специальным оборудованием, объединенным в единый технологический процесс.

Производственные испытания пункта подтвердили его высокую технико-экономическую эффективность. Срок окупаемости пункта с полным техническим оснащением составляет от 0.25 до 1,1 года в

- 5 -

зависимости от обслуживаемой зоны.

Третья глаза содержит аналитические предпосылки расчета параметров процесса очистки- отработанных масел. В ней уточнялись полученные ранее закономерности процесса очистки масел от загрязняющих примесей как отстоем, так и центрифугированием.

На оснозе обобщения исследований износа пар трения в зависимости от величины загрязняющих частиц установлено, что суммарный износ Ди2 составит

1-ш

ДЦр - £ ЩДЧ!,

где Щ - износ, вызванный 1-й размерной фракцией; - относительное количество загрязняющих частиц 1-й размерной фракции; гп -количество размерных фракций.

Минимальная Ппщ толщина слоя смазочного материата вычисляется по зависимости прсф.Л.М.Грсшева:

Ут> V влип - 2,69Н'х(----)°-б7-(аЕ')°*53-(-----)-°'об7-(1-0,51е"°-75к);

Е'Н'х Е'К'х2

здесь к - коэффициент эллипсоидности; V - средняя относительная скорость в паре трения; т» - динамическая вязкость смазывающего материала; в - коэффициент вязкости масла; Е* - приведенный модуль Юнга.

Наиболее простым способом очистки масла от загрязняющих прн-ыесей является отстой. Длительность осаждения % загрязняющих час-риц с учетом подогрева масла может быть определена зависимостью:

енщ

X < -- . (1)

2г2срг°/(1+въ) - Р ажтг/тч)4

Здесь г - приведенный радиус загрязняющей частицу г » д ; рг * р^ - плотность материала частица и масла соответственно; и -зязкость масла, кгс/м2.

Подогрев масла приводит к сокращению времени очистют ссажде-шем. Однако подобный способ интенсификации очистки требует спе-даального технико-экономического обоснования, т.к. связан с боль-шм расходом энергии на пслогрев.

Исследование процесса очистки масла от загрязнявших примесей ¡ентрифугированием приводит к анализу пространственной системы :ид (рис. 1), действующих на загрязняющую час^мцу, с одной сторо-

- б -

Рис. 1. Схема сил. дейстБукет-ч на частицу в цс-нтроо;-/.-лс/,;

очистителе

ны, прижимающих ее к внутренней поверхности ротора центрифуги, с другой стороны, стремящихся ее сорвать потоком масла. В общем виде имеем:

Е X! - 0 £ РХ1 - О, 1 1

£ У, - 0 - £ РуЛ - 0.

i 1

1 < 1 < п;

1 С Л < гп;

(3)

(4)

Е 1п - 0 - £ ?гп - 0.

г 1

1 < Ъ < 1.

(5)

(6)

В развернутом виде (3) примет вид:

4

Мх - — ЛГ2РгОр21?1,

Зд

где ©р - угловая скорость ротора; !?1 - радиус внутренней цилиндрической поверхности, а уравнение (4)

Е - РА + РУса + - Р - Рутр - 0. (7)

1

Здесь Р - вес частицы; Рд - выталкивающая сила; РуСш - сила Сток-са; Руг - сила от касательных напряжений, возникающая от движения жидкости от поверхности ротора; Рухр - сила трения, возникающая от нормальной реакции.

После раскрытия составляющих в (7) окончательно получим: 4пгсз 4

бЯГ2тШ +---------г - — ЯГ2рг«2р!?1С, (8)

Кг С^г-н2!) зч

С - 1,322//Кв.

Тогда предельное значение угловой скорости ротора, при ¡сото-рой уже обеспечивается удержание загрязняющей частица на боковой поверхности ротора за счет сил трения, определяется выражением:

Г~т + ипгОЛ^^е-К2!)) ур - /----------------------------------о)

— тст^-рг^гс Зд

s -

Для Частиц,например, кварца радиусом г = Ь-1С_6м и производительностью центробежного очистителя Q - 100 л/мин, С » 0,35, частота вращения ротора 7147,8 мин"1. . Но так' как между частицей -г поверхностью ротора располагается маслянач пленка, т.е. С .« 0,097, то предельная окружная скорость роюра окажется значительно выше и будет соответствовать 13612 мин"1. В реальных условиях частота вращения ротора пр (7148 < пр < 13612) мин"1. При вихревом движении масла вокруг частицы_ •_

Гг 4TÎQ 4 р 4 Т~ 3q '

/ |-----------+ - ЯГр^ + — U - -ifrprl-........; (10)

Wp-У Ч?^^-^) 3 2q 3 J 4rprRi

Свирх "1,23

Раскрытие уравнения (5) позволило получить соотношение:

6jrnRi(wр - Uju) + 2Jtrn(«p - «>,) -( 45r2pr«2p/3q) Rie, (11) где uijj - угловая скорость масла в роторе как жидкого тела.

Для определения скоростей ротора и масла как жидкого тела использованы уравнения аналитической механики.

Если 9 - углы поворота за время t. ротора и жидкого тела в полости ротора (обобщенные координаты соответственно ротора и жидкого тела), 4>*9И + > ? за счет скольжения жидкого тела по внутренней поверхности ротора, при этом ♦ «= «р « const и d^/dt-O, 9 « ыщ и d?/<Jt » dun/dt, то

d ЭТ dJB

— (")......... 2Jm-.....

dt д* dt а? «p dt

dJm QPj. (Ri + R2>2 , — -.............. q

dt 2'60q

и окончательно уравнение диаакшш приобретет вид:

«2ю - ЦпЦр

e-qt/Jm ----------- _ (12)

«2о «о«р

Это уравнение дает соотношение между угловыми скоростями ротора и масла как вращающегося жидкого тела, необход!шых для качественной его очистки от загрязняющих примесей, а также вводит в рассмотрение геометрические размеры ротора через величину момента инерции масла Jm.

Величина Uo начальной скорости ввода масла в ротор достаточ-

но подробно исследована доц.Ходаковым, и полученные им соотношения могут быть использованы в (12).

В полученных уравнениях О < Ь < Ьк. где Ь*. - длительность течения порции масла через полость ротора:

tk - н/Уср- т&г-^о/щ , (13)

здесь Н - рабочая высота плоскости ротора.

Приняв - ЦпП1 можно вычислить из (12) необходимо предельную угловую скорость ротора («щ" - предельная угловая скорость масла).

(ищп)2-«о2 е'^^ «рп..................... (14)

< - «о е-ч<*Л7т

Четвертая глава посещена определению потребности в моторных маслах при выполнении м:. .анизированных работ.

В основе определения потребности лежат объемы механизированных работ на возделывании фактических севооборотов у каждого конкретного сельского товаропроизводителя, применительно к которым разрабатываются технологические карты выполнения работ. Затем ведется оптимизация технологических комплексов для выполнения работ и МТП в целом для товаропроизводителя. Задача решается с помощью графовых моделей технологических процессов производства каждой культуры севооборота. Критерием оптимизации являются приведенные или интегральные затраты. В качестве ограничений ьысту-пают затраты труда конкретного товаропроизводителя, потребление энергии либо экологические параметры (например, допустимое давление на почву).

Получив все необходимые исходные данные,потребность в топливе определяется по графикам загрузки техники, а потребность в маслах вычисляется на основе действующих нормативов п зависимости от расхода топлива.

Путем суммирования по каждому календарному периоду года вычисляется потребность сельхозтоваропроизводителя в маслах для выполнения полного объема работ на возделывании имеющихся севооборотов во все календарные периоды года.

На рис. 2 показан годовой график потребности в маслах для одного из сельхозтоваропроизводителей Каневского района.

Пятая глава посвящена оптимизации структуры, состава и размещения комплексов регенерации масел. В основу технико-экономического анализа положена экономическая эффективность использова-

fÏTK II I ПТК H 2 НТК (13 НТК Н4 ПТК H 5 ПТК Нб ПТК ИТ

I

о

мтт

Апрель

M All

Рис. 3. ГпдороА грпфмк потребности d мпслпх

- И -

нил регенерированных масел в трудовых коллективах различных уровней в зависимости от расположения поставщика-потребителя и стоимости работ по регенерации.

Рассматривались следующие варианты обеспечения регенерированными маслами:

трудовой коллектив имеет собственнбе оборудование и самостоятельно осуществляет сбор отработок и восстановление масел;

трудовой коллектив осуществляет сбор и доставку отработок на центральную усадьбу хозяйства или своей ассоциации, где централизованно для всех коллективов производится регенерация масел специализированным подразделением;

трудовой коллектив, осущестявляя сбор отработок, доставляет ну. на районный комплекс [^-генерации, где установлено высокопроизводительное оборудование, имеются достаточной емкости склады, необходимое лабораторное оборудование для анализа регенерированных масел;

используется вариант передвижной маслоочистительной установки: трудовой коллектив осущетсвляет сбор и временное хранение отработанных масел, а очистку выполняет мобильный агрегат, выезжающий непосредственно в трудовой коллектив.

Доставка на переработку и возвращение восстановленного масла может производиться подекадно, помесячно, поквартально.

Варианты регенерации масла отражены графовой моделью аехно-логического процесса.

Оптимизационная задача* формулируется в общем ввде следующем образом: отыскать рациональное размещение комплекса регенерации отработанных масел, установить рациональные структуру, состав оборудования и реям его использования с целью минимгзации затрат на годовое обеспечение потребности в маслах сельасих товаропроизводителей.

Целевая функц. i записыается в следующем виде: m n 1 л п

Е Е Е CijPük + Е Е RizBGD - min; (15)

1 j к Z 1

n n

Tik - £ Pijk + £ Biz ;

3 г

* Задача решалась при участии к.т.н. ЛЛЛСергеезсй

n

Tin - £ PtJk.

i

здесь i - технологическое подразделение (1 - l...n); J - типораз-мерный ряд установок регенерации масел (J ■ 1...ш); к - временные периоды учета потребности в маслах (к • 1...1); С^ - стоимость регенерации 1 т масла на j-й установке; Tik - потребность в масле 1-го коллектива в k-й период; Pijk - принадлежность 3-й установки i-му подразделению в k-й период (для передвижной установки); Rl2 -. расстояние транспортировки масел; Bi2 - межхозяйственная продажа восстановленных масел; G - затраты на транспортировку 1 т масла ; D - цена регенерации 1 т масла при межхозяйственной кооперации.

Первая задачах выбор оптимальной структуры и размещения KFW

структуры KFM

с учетом ассоциативного использования отдельными хозяйствами района. Задача заключается в выборе такого плана обеспечения по -требности в маслах, при котором стоимость была бы минимальной. Фрагмент графовой модели решаемой задачи представлен на рис. 3. На графе узлы Bi, В2,.... Вп отражают производственные возможности KFM; товаропроизводители-потребители восстановленного масла идентифицируются узлами Di, D2.....Dnl узлы Ei, Ez,..., Еп соответствуют процессу накопления и временного хранения масла. Дуга представляется как звено транспортирования материального потока в единицу времени, ограниченного максимальной и минимальной величинами (пропускна способность дуги). Для каждой дуги определен линейный коэффициент стоимости, т.е. затрат на регенерацию, хранение и доставку отработанного или восстановленного масла. Для каждого узла 1 определена величина Ьц отрицательное значение bi соответствует спросу в узле 1; при bi - 0 узел является промежуточным.

Задача минимизации обоих затрат эквивалентна определению величин Ft j потоков от источников 1 к стокам J:

n m

Е Е Cu Fu - mln, (16)

1 i

при этом ограничения по пропускным способностям:

Е FU - L Fu - bi; 1<= N;

1 s

t

Zu < Fii < Uij. (1, j)£ A.

Здесь Cu - стоимость обработки, транспортировки или хранения масел по дУге (i, J);

" < 0 - спрос в узле,

bt - ■

>0 - предложение в узле;

Zu, Uu - нижняя и верхняя границы потока по дуге (1, J).

Вторая частая задача: оптимизация размещения KFM на уровне сельхозпредприятия. Задача решается с помощью аналогичной графовой модели. Узлами здесь являются 1 членов типоразмернсо ряда

установок регенерации (Bi, В2..... Вп) при п потребителях. Дугам

поставлены в соответствие параметры верхней и нижней границ пропускной способности и затрат на регенерацию, хранение и транспортировку отработанного и регенерированного масла. Замыкающая дуга графа (от узла Fy. к узлу А) используется для уравновешивания

- и -

спроса и предложения.Задача минимизации общих затрат эквивалентна определению величин потоков Г и от источников 1 к стокам 3 и решается по зависимостям (16) аналогично общерайонному уровню.

Третья задача: оперативное распределение поставок масла решает вопрос о расписании поставок масла к каждому сельскому товаропроизводителю (трудовому коллективу) от закрепленнных за ним источников в календарные периоды года. Необходимость такого планирования определяется существенной временной неравномерностью потребности в маслах.

Графовая модель решаемой задачи по своей структуре близка к обеим рассмотрении выше. Здесь узлами на графе являются п календарных периодов года и ш установок для регенерации или КЯЛ, от которых в соответствии с результатами решения задачи о размещении должен получать масло конкретный трудовой коллектив или фермер. Пропускные способности дуг отражают потребности в маслах в соответствующие периоды. Задача состоит в определении величины потоков Ги в каждый период от источников 1 к стокам 3, обеспечивающих минимум затрат, и решается аналогично зависимости (16).

Таким образам, оптимизационный модуль для всех трех задач удалось построить одинаковым на основании "алгоритма дефекта", положенного в основу численного решения; при этом для каждой задачи отработан свой программный модуль формирования сети.

Для численного решения приведенных задач необходима следующая исходная информация:.

данные о декадной и суммарной годовой потребности в маслах для каждого трудового коллектива, сельхозпредприятия, района;

типоразмерный ряд КИЛ с данными об их производительности и стоимости обработки масла; стоимость свежего масла;

стоимость транспортировки масла в зависимости от расстояния; матрица расстояний между местами расположения заказчиков а вероятными местами расположения ИРЫ.

В условиях постоянного повышейия цен на ресурсы с целью выяснения структуры КРЫ и соотношения внутри- и внехозяйственных установок по описанной модели первой задачи был поставлен машинный эксперимент. Для каткого из принятых вариантов структуры комплексов назначены несколько уровней цен на свежие масла: от нижнего предела до верхнего. Для каждой точки образовавшегося многомерного пространства получена оптимальная структура КРМ. На

рис. 4 показан пример частного решения задачи для одной точки (одной конкретней стоимости иасла). В представленной гиперповерхности по оси х отложены цены регенерации, хранения и транспортировки масла на внутрихозяйственных установках; по оси у - то же для внехозяйственных (стационарных и передвижных) установок; г>.о г - доля обаего количества восстановленного масла, щниодадаяса на внутрихозяйственные установки.

§ с

X

г з

3

«I

-3 «4

о.

5

Рис. 4. Пример частного решения задачи для гаэштречной

стоимости масла Анализ полученных результатов показывает, что для иебольелх хозяйств 0 < Ъ «. 1,0, для крупных - 0,91 < г < 1,0.Это означает, что б одних и тех же областях цен небольпие и средние коллективы ногут совсем не иметь собственных установок, а большие хозяйства в тех же ценовых условиях должны регенерировать не менее 91*/. наела на внутрихозяйственных установках.

Нал]!чие впалня и вершин, полученных в результате анализа ги-

перповерхностеё, объясняется сложной структурой внутри- и ыежхо-зяйственных KFW.

Шестая глава содержит материалы экспериментальной проверки выполненного исследования на разработанном по проекту ВНШТИМЭСХ и действующа« комплексе регенерации масел на базе Каневского РТО Краснодарского края. КРМ имеет полный комплект технологического оборудования для сбора, временного хранения, очистки и проверки качества очистки масел. Комплекс размещен в специальной помещении на территории РТП. Основу технологического оборудования составляет блок очистки из трех центробежных очистителей. Показатели качества очистки масла на этой комплексе представлены в таблице, что подтверждает высокое качество работы КРМ. Производительность комплекса - до 500 т масла в год. Производственная эксплуатация Каневского КРМ в течение трех лет показала, что те хозяйства района, которые используют его продукцию, сократили потребление Показатели качества очистки отработанного моторного масла М-ЮГг

Характеристика | Показатели физико-химического .анализа

масла | вяз- |темпера-| содержа- |содержа-| щелочное

I кость,[тура | нне |ние | число,кг

I сСт |вспышки.| воды, |мех.при-| КОН на

I ' | °С | X |ыесейД | 1г масла

_I_1_I_1_1_

Масло свежее то--

варное 9,93 200 0,090, 0,344 4,95

Масло отработанное

неочищенное 9,11 174 0,250 0,273 2,02

Масло отработанное

после Зч очистки 9,10 176 0,045 0,032 2,03

То же после 6 ч

очистка 9,12 177 0,040 0,014 2,12

То же после 9 ч

очистки 9,16 178 0,030 0,011 2,15

То же после 12 ч

очистки 9,22 179 . 0,030 0,009 2,08

То же после 16 ч

очистки 9,23 179 0,030 0,006 2,08

свежего моторного масла на 35-5CZ при поеной обеспеченности по -требности в маслах.

Экспериментальной проверке была подвергнута и мобильная установка для регенерации масел, созданная во ВНШ1ГИМЗСХ. Устаяоы м смонтирована на иасси автомобиля ГАЗ-66, содержит ыаслоочисти-тельную установку с одним центробежным аппаратом и снабжена оперативными емкостями. Энергообеспечение рабочих органов осуществляется как от имеющейся на автомобиле электростанции, так и от энергосети хозяйства.

Испытания мобильней установки выполнялись также в Каневском районе при обслуживании хозяйств, удаленных от райцентра не более, чем на 30 км. Исследования подтвердили высокое качество "•щетки масел, практичен® не отличающееся по показателям от качества очистки на ста1п:оиарном комплексе. Наблюдения за работой мобильной установки пока-али, что чистое время на собственно очистку составляет .48%, а с учетом закачивания, нагрева масла, отбора и анализа проб длительность процесса составит 67.51 от общего времени. Таким образом, уровень полезней работы мобильной маслоочистительной установки высок, а ее применение вполне оправдано.

Седьмая глава содеркт анализ техника-экономической эффективности разработанных стационарного KFM и мобильной маслоочистительной установки. Расчеты производились по известным . методикам определения техаико-экономической эффективности новой техники на основе параметров, полученных при экспериментальных исследованиях с использованием цен конца 1994 года. При этом расчеты велись для фактически возможной производительности маслсючистительного оборудования при реально возможной его загрузке в течение года.

Годовой экономический эффект от создания и использования стационарного КИЛ составляет 232029 тыс.руб., и срок окупаемости при стоимости KFM 26700 тыс.руб. - 0,24 года.

Годовой экономический эффект от использования мобильной установки составляет 36502 тыс.руб. при стоимости установки 27000 тыс.руб., и срок окупаемости - 0,89 года.

ОС1ЮВ1ШЕ ЕШОМ в ПРЕДЛОШИЯ

1. Разработанная во ВНШПЖЭСХ система организации иаслсис-пользования применительно к сельхозпредприятиям различной органи-

. - 18 -

зациоикой структуры предусматривает наличие всех необходимых звеньев и технических средств для сбора, транспортировки отрабс танных масел, оборудования для очистки и временного хранения, лабораторного оборудования для оценки качества очистки, объединенных в комплексы по регенерации масел. Исследованиями установлена высокая степень очистки масел, которые оказываются близкими по составу к свежим маслам. Стоимость регенерированного масла ниже свежего в 3-5 раз; сроки окупаемости комплексов по регенерации не достигает и одного года. Однако в разработанной системе вопросы обоснования структуры и рационального размещения не рассматриваются.

2. Установлено, что длительность осакдения частиц существенно снижается с ростом температуры масла по сложной закономерности, но проблема эффективности очистки осаждением окончательно может быть решена с учетом стоимости нагрева масел.

3. При очистке масла центрифугированием происходит раздельное движение ротора центробежного маслоочистителя с постоянной частотой вращения и очж-емого масла как жидкого тела - с переменной, возрастающей скоростью ст начальной величины поступления до величины, близкой к скорости ротора; силы, действующие на за -грязняющие чптицн, определяются именно скоростью вращения масла, и в момент оседания частицы на боковую поверхность ротора (граничная поверхность) на частицы начинают действовать силы, возбуждаемые вращающимся ротором и движущимся относительно его поверхности маслом. Необходимые для эффективной очистки значения действующих на загрязняющие частицы сил определяются именно движением жидкого тела - очищаемого масла, и на основе этих значений по установленным закономерностям определяются величины скоростей ротора.

4. Потребность в маслах определяется применительно к каждому виду полевых работ в следующей последовательности: расчет производства культур в севообороте, закрепленном за трудовым коллективом; разработка технологи1."; ской карты производства работ применительно к конкретным усл'овкпы; оптимизация структуры и состава МТП па основе графовой модели; графики машиноиспользования и их оптимизация на весь гериод календарного года; расчет потребности в горючем и маслах по всем периодам года по каждой единице техники; построение ежедневных, подекадных и помесячных графиков потребности в маслах. Разработанный алгоритм реализован в математичес-

- 19 -

кой модели и пакете программ для персональной ЗБМ.

5. Варианты обеспечения регенерированным маслом применительно к условиям конкретного потребителя могут быть следующие: регенерация производится на стационарной установке непосредственно у потребителя; на центральной усадьбе коллективного хозяйства или ассоциации; в РТП или другом предприятии районного уровня; с помощью мобильной маслоочистительной установки, работающей по вызову потребителя. Могут предусматриваться и смешанные варианты.

Структура и состав комплексов по регенерации масел зависят от производительности маслоочистительного оборудования и определяются способами организации процесса регенерации.

6. Оптимизация структуры и состава KFM выполняется одновременно с оптимизацией их размещения как едщгой системы, реализующей законченный технолпч'ческий процесс маслоиспользования. Разработанные целевые функции оптимизации по экономическому критерии - минимум издержек на весь технологический процесс - охватывают три самостоятельные вычислительные задачи:

оптимизация структуры и размещения KFM на уровне административного района;

оптимизация размещения KFW на уровне сельхозпредприятия;

оптимизация распределения поставок масел.

Для решения этих задач разработаны по единой схеме алгоритмы и общие вычислительные процедуры.

7. Оптимизация структуры, состава и размещения КРЫ на примере Каневского района Краснодарского края показала, чтс оптимальная организация обеспечения каждого потребителя восстановленными маслами носит многовариантный характер, т.е. для каждого потребителя целесообразно несколько способов. При этом объемы поставляемых восстановленных каждым способом масел определяйся месторасположением потребителя и его потребностями.

8. Экспериментальная проверка разработанной систекы восстановления отработанных масел, выполненная з Каневском РТП Краснодарского края, подтвердила высокую эффективность регенерации; в частности содержание воды и загрязняющих примесей ниже в 4-5 раз по сравнению со свежим, щелочное число - 1,67 против 2,88 у свежего. KFW Каневского района обрабатывает до 400 т масла в год, что существенно сокращает потребности в свежих маслах сельских товаропроизводителей района в целом. Годовой экономический ?4фект от Каневского KFM составляет 232 млн.руб., срок окупаемости -

0,74 года.

9. Исследования и испытания мобильней маслоочистительной ус-таковки на шасси автомобиля ГАЗ-65 показали, что качественные показатели очистки масла здесь столь ;.т.е высоки, как и у стационарного оборудования. Применение мобильной установки позволяет своевременно обеспечить потребности в очищенных маслах наиболее удаленных потребителей.. Годоеой экономический эффект от применении мобильной установки составил 35 млн.руб., срок окупаемости - 0,9 года.

На основании результатов исследований целесообразно широкое оснащение сельхозтоваропроизводителей комплексами регенерации отработанных масел, с учетом индивидуального обоснования структуры, состава и размещения KFM применительно к {самому административному району или ассоциации заказчиков и использованием пакета разработанных программ для ПЭВМ.

Необходимо освоить серийное производство маслоочистительного оборудования, осуществляя индивидуальную комплектация КРМ после их обоснования на основе фактических заказов.

По пяые диссертации опубликованы сладтаие рзбест:

1. Липкович Н.Э., Бутов Н. П., Лимарев В.Я. Универсальная ц£слоочистите.*ьнал установка//},'еханизацил и электрификация сельского хозяйства.- 19Э1.- II 10.- С. 34-35.

2. Бутоз H.H., Липкович Н.Э., Лимарев В.Я. Теоретические основы разделения системы "масло-вода"//Техника в сельском хозяйстве.- 1991.- N6.- С.25-27.

3. Бутов Н.П., Липкович Н.Э. Основы расчета технологических параметров центробеглшх маслоочиститсльных аппаратов//Извсстил высших учебных заведений (Северо-Кавказский регион).-1993.-UN1-2.

А. Бутов Н.П., Липковнч Н.Э. Оптимизация структура, ссстава и размещения комплексов регенерации масел (KFM) //¡Механизация производственных процессов в зятотповодстве применительно к различным форма;.! хозяйствования: Сй.науч.тр./ВШШТКШСХ.- Зерноград, 1994.- С.161-167.