автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка и исследование спектрально-тембровой акустической методологии контроля и дифференциальной диагностики концентрации пыли при работе технологического оборудования промышленных предприятий

На правах рукописи

МАЛЫХ ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ТЕМБРОВОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ МЕТОДОЛОГИИ КОНТРОЛЯ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ ПРИ РАБОТЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

05.26.01 - Охрана труда (технические науки )

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону, 1997

Работа выполнена в Новочеркасском государственном техническом ун верситете (НГТУ).

Научные руководители:

д-р техн. наук, проф. Г.С. УЧИТЕЛЬ;

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, д-р техн. наук, проф. В.П. ЖУРАВЛЕВ

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, проф. И.Г. Ищук;

канд. техн. наук, проф. Ю.Н. Карагодин.

Ведущая организация: АО Гуковуголь, шахта "50 лет Октября"

Защита состоится " " //елЗрл 1997 г. в час. на заседании сп цмализированного Совета К063.64.02 при Ростовском государственном стро тельном университете по адресу:

344022, г. Ростов-на-Дону, Социалистическая, 162.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГСУ. Автореферат разослан " У " охт&З'рЗ' 1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета __ 'С-?

канд. техн. наук, С.Л.ГТУШБНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Промышленная пыль является одной из основных опасностей и зредностей. Ее нахождение в концентрациях зыше допустимых приводит < профессиональным заболеваниям, а также к взрывам и пожарам, которые, во многих случаях, вызывают тяжелые травмы и гибель людей. Ре-нение проблемы обеспечения нормативных параметров по пылевому фактору невозможно без качественного (надежного) пылевого контроля. Эднако, если для слежения за нормативами ПДК ныли в воздухе рабочей ',оны можно обойтись периодическими (так, как это предусмотрено в на-:тоящее время) замерами запыленности воздуха, то для предупреждения ¡зрывов пыли необходим постоянный, непрерывный контроль, обеспе-швагощий недопущение создания концентрации пыли, в первую очередь i воздуховодах, приближающейся к нижнему концентрационному пре-1елу взрывчатости.

Большинство аппаратов очистки воздуха от пыли, эффективные в тчальный период эксплуатации, по разным причинам снижают свою ффективность во времени. Поэтому, необходим постоянный контроль ;а эффективностью работы аппаратов очистки. И, наконец, нередко поступающий в рабочие помещения воздух бывает загрязнен пылью выше [опустимых нормативов и поэтому здесь требуется его предварительная »чистка. А, чтобы не расходовать излишне энергию и не эксплуатиро-taTb бесполезно аппараты очистки, здесь также необходим постоянный :онтроль.

Поэтому, в промышленно развитых странах мира продолжаются штенсивные исследовательские работы и принимаются законодатель-1ые акты по совершенствованию средств контроля экологической си-уации в атмосфере производственных помещений, на промплошадке и в анитарной зоне.

Большой вклад в теорию пылеметрии и методику инструменталь-гого контроля пылесодержания внесли отечественные ученые Богуслав-кий Е.И., Журавлев В.П.. Ищук И.Г.. Кирин Б.Ф., Коузов В.А., Куд-1яшов В.В., Петрянов И.В., Поздняков Г.А., Фукс В.К. и др.; а также за-|убежные ученые Gast Т., Leithe W., Martin L.C., Tcissey M. и др. Иссле-;ования по этому направлению ведутся в отечественных научных учреж-,ениях; институте горного дела им. Скочинского, институте проблем омплексного освоения недр академии наук Российской Федерации, Мо-ковском государственном горном университете, Ростовском-на-Дону осударственном строительном университете (РГСУ), Новочеркасском осударственном техническом университете (НГТУ), институте физики емли АНРФ и др.

Разработка новых способов определения концентрации пыли тре-

бует создания современных методик и средств измерения, направленны? на обеспечение в первую очередь нормативных параметров пыли пс предупреждению взрывов (а иногда, следующих за ними пожаров), является чрезвычайно важной и актуальной проблемой современности.

Цель работы.

Создание эффективной методики измерения концентрации пыли I несущих газовых средах и разработка аппаратуры по непрерывном) контролю и управлению запыленностью1' воздуха в воздуховодах при ра боте технологического оборудования промышленных предприятий.

Основная идея работы.

Измерение концентрации твердой фазы пыле-газового потока пс сигналам акустической эмиссии, разложенным на подспектры основны> и тембровых гармоник Фурье.

Методы исследования.

Построение математических моделей, выбор значимых информационных параметров и анализ пылесодержания с помощью теории распознавания образов.

Достоверность результатов:

— эффективность применения предлагаемой методики пылемет-рии подтверждена эталонным весовым контролем;

— надежность полученных результатов подтверждена на специально созданных пылеметрических моделях и в натурном полномасштабном эксперименте:

— результаты лабораторных и натурных испытаний подтверждены при промышленных испытаниях.

Научная новизна работы:

— на основе бинарной реологической модели пылегазовой смеси выявлена эффективная корреляция массовой концентрации пыли в потоке с амплитудами и частотами акустического спектра Фурье;

— подтверждено, что основные и тембровые гармоники Фурье-спектра содержат информацию о концентрации твердой фазы в воздушных и газовых потоках;

— доказано, что концентрация пыли в потоке может быть оценена по методу потенциальных функций из теории распознавания образов;

— предложено представлять процесс разделения информационного пространства на классы концентраций в виде эколограммы, выражающей зависимость концентраций от двух признаков, например, частот и амплитуд гармоник спектра акустической эмиссии;

— эколограмма содержит информацию о пылесодержании потока в зависимости от выбранных параметров;

— показано, что в часто встречающихся ситуациях, концентрации твердой фазы в пылевом потоке могут быть надежно оценены измерением среднего обшего уровня шума сигнала акустической эмиссии с помощью шумомерной аппаратуры в полосе частот до 50-60 кНг.

Новизна разработанного метода подтверждена решениями ВНИ-ИХПЭ о выдаче двух патентов на изобретения от 28.10.96 г. и от 07.05.97 г. по заявкам № 96107729/25 (013009) и № 96107578/25 с приоритетами от 18.04.96 г.

Практическое значение:

— предложены новые виды технических средств пылеметрии, осно-занные на анализе основных и тембровых гармоник спектра АЭ;

— разработан комплекс алгоритмов и программ для ПЭВМ, яв-тяющийся математическим обеспечением средств автоматизации и полу-*ения оперативных данных о текущем режиме пылепереноса в пылепро-зодах.

Реализация работы.

Разработанные новые принципы измерения концентрации пыли, основанные на спектрально-тембровой акустической методике, позво-1яют создать портативные средства непрерывного контроля запылен-зости потоков на основе разработанного апробированного метода. Методика пылеметрии внедрена в проектную практику завода строитель-тых материалов "Поликом" Ко: ЛТД г. Сочи, цеха пылеулавливания ЦПУ) ОАО "Новочеркасский электродный завод" и на предприятиях \0 "Гуковуголъ".

На защиту выносятся следующие основные положения:

— разработанная автором математическая модель спектрально-гембровой методики определения концентрации пыли в виде ортого-{ального тригонометрического полинома или интегрального комплекс-■юго преобразования Фурье позволяет анализировать и истолковывать 1роцесы измерения концентрации пылевой фазы через энергетический ши фазово-амплитудный спектры;

— разработанная дифференциальная спектрально-тембровая аку-ггическая диагностика пылесодержания потока позволяет производить ¡епрерывный неразрушающий контроль концентрации пыли;

Апробация работы.

Работа доложена на заседаниях специализированных кафедр 'Технологическая автоматика" НГТУ, "Охрана труда и окружающей

среды" РГСУ. Основные положения работы доложены и одобрены на: научно-технической конференции "Экологически чистая энергетика" (г. Новочеркасск, 1994), Международная конференция "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (г. Белгород. 1995), Международных студенческих научно-практических конференциях "Экология и регион" и "Город и экология" (г. Ростов-на-Дону, 1996), Международной научно-технической конференции "Молодая наука — новому тысячелетию" (г. Набережные Челны, 1996), Международном Конгрессе "Экологическая инициатива" (г. Воронеж — РФ, штат Канзас, Манхеттен — США, 1996), Международной научно-практической конференции "Человек — Среда — Вселенная" (г. Иркутск).

Практические результаты работы апробированы на предприятиях АО "Гуковуголь", заводе стройматериалов "Поляком" Ко: ЛТД г. Сочи, Новочеркасском электродном заводе и в лаборатории ИЦ МГГУ.

Публикации.

Результаты исследований по теме диссертации изложены в 13 работах.

Объем и структура работы.

Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и заключения, списка использованной литературы и приложений. В ней содержится 166 страниц основного машинописного текста, 23 рисунка, 5 таблицы и 46 страниц приложений. Список использованной литературы включает 106 наименований отечественных и зарубежных источников.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР Новочеркасского государственного технического университета но госбюджетной региональной теме ГАСНТИ 50.47.29 "Автоматизация технологичеких процессов пищевых производств"; по хоздоговорной теме "Разработка метода и средств контроля экологичности микроклимата кабины электровоза" ПО НЭВЗ г. Новочеркасска (1996 г.).

Диссертационная работа выполнена на кафедре "Технологическая автоматика" Новочеркасского государственного технического университета под руководством профессора, доктора технических наук Учителя Г .С. и профессора, доктора технических наук Журавлева В.П. Автор выражает признательность канд. техн. наук, доценту Муханову В.В. за ценные советы и помощь при подготовке диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

На основе подробного и детального обзора применяемых принципов пылеметрии и анализа их достоинств и недостатков сформированы

необходимые направления исследований по разработке новых перспективных способов неразрушающего контроля запыленности вентиляционных потоков обеспечивающих нормативные параметры микроклимата рабочей зоны. Действующие физические факторы, влияющие и сопутствующие процессам измерения концентрации пыли в газовых потоках, имеют самую разнообразную физическую природу.

На результаты измерения концентрации пыли влияют более двадцати пяти физических параметров. Для практических приложений математическая модель, содержащая столько параметров, не пригодна вследствие своей громоздкости.

Компактную математическую модель можно получить переходя зт физических параметров модели к статистическим моментам, ха-эактеризующим дискретный временной ряд отсчетов акустического

:игпала. излучаемого пылегазовым потоком:

—> —> —> —»

а =■ щ • е,+ ш2- е2+ К^,^) • е3+ ^ • е4+

-» -» СП

4€у -е5+Кз-еб+ ц4 -е7+К4-е8 + Ск -е9+А5-е10, —^ —^ —^

де е, , е2 , ... , е10 — единичные базисные векторы десятимерного

—>

фостранства.Коэффициенты разложения вектора а представляют обой статистические моменты-признаки: математическое ожидание, П1; дисперсия, пъ; коэффициент корреляции — К ( 1\,Ь): средняя квад-»атическая частота спектральной плотности мощности сигнала — :оэффициент вариации — С.,; семиинвариант третьего порядка — Хз; ¡ентральный момент четвертого порядка — ¡14; семиинвариант четверто-о порядка — XV, коэффициент эксцесса — Ск; коэффициент асимметрии игнала — А^

Вторая математическая модель предложена в виде последователь-ости спектральных составляющих интегральных прямого и обратного реобразований Фурье акустического сигнала, излучаемого запыленным отоком:

со

-с0 (2)

ОС

Х(1) - , ] = л/Т; о = 2тгГ.

Компактность и эффективность спектральной и статистической моделей может быть значительно повышена путем минимизации описаний - удалением незначимых параметров по критерию /А. Могильнера:

( \ ] N

т аЬ к '

г IX - г X х

(3)

V-'

Хг,;

Ч

1

N - Ь-

1

N

N

г I

I- 1 =

)

где а, Ь= {1.2,..., М = 10}.

Разложение временного ряда акустического сигнала в частотно-амплитудный спектр с выделением диагностических подспектров позволяет с помощью теории распознавания образов идентифицировать исследуемый спектр в классы концентраций пыли в потоке. Этому процессу предшествует создание тембрового подспектра, который формируется с помощью эксперимента с возрастанием концентрации пылевой фракции. Те тембровые гармоники, которые возрастают при увеличении концентрации пыли, образуют опознавательный подспектр с помощью итерационного алгоритма:

Зы X = А- X

V У

+

к-

V У

X, Хк+1 -

к| х,хк

V

т ^ 1

= X ■9} хк

ч У ^ )

гк+1

->

0, при Хк+1 ё иЦ

0, при Хк+1 е И

1, при Хк+1 е иО|{

хк+1

V у (--> ^

Хк+1

\ у -> >

хк+1

V У

-1, при Хк+1 е и Хк+1

>0; <0;

>0.

(4)

В этом рекуррентном алгоритме приняты обозначения Ок — значения разделяющих функций для к-го шага итераций; гк+] — коэффициент при корректирующем члене к( ^ ХГ*^; 7к — вектор признаков для

фоизвольной точки; хк+1 — вектор признаков для к+1 шага итераций; л — область вектора признаков для первого класса состояния системы; з,; — полная система базисных ортонормированных функций двух пере-шшых, определяющих диагностические признаки при кластерлизации физнакоого пространства на классы концентраций. При практической

реализации алгоритма на ЭВМ базисные функции <р| (х) принимаются в ¡иде ортогональных полиномов Эрмита нулевого и первого порядка. Разделяющие функции О, для требуемых классов концентрации:

£>!= Л1+2?„ А 2+ В 21

/>з= /13+ В 31 ОА^-г

+■ ВХ1 /2; Г\ + В22' Ь'-

А + ^32' А + ^42'

(5)

где А; и Bi - соответственно вектор свободных членов и матрица ;истемы разделяющих функций. й и Ь - координаты точек разделяющих -раниц классов концентрации.

Приведенные разделяющие функции являются функциями для раз-хеления пространства на четыре класса запыленности. После эгого про-■рамма вычисляет границы классов:

-М) - ~ А2)-(В12- В22)-' (Вц-В21) -(А2-А3)-(В22-В32)- Ь

£

г(2"3)

(3-4)

Ч

(В21-В31)

-(а3 - А4)-(В32~ В 42^ (В31-В41)""

(6)

Сравнивая параметры текущего спектра запыленности с вычисленными границами классов измерительная система выдает сообщение об этнесении опознаваемого спектра к определенному классу.

Отработку предлагаемой методики оценки пылесодержания в воз-зушном потоке производили на разработанном автором (совместно с Лепиховой В.А.) лабораторном стенде, блок-схема которого представ-иена на рис.1. В эксперименте применяли эталонную кварцевую пыль различной дисперсности.

Акустический сигнал преобразовывался в спектр Фурье (рис.2). Спектр в виде тембровых подспектров обрабатывали программой потеп-

БЛОК-СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА С ЗАМКНУТОЙ ПЕТЛЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ.

1

1-5 — блок физического моделирования процесса пылепереноса и пылеметрии; 6,1 -— блок весового контроля; 8-11 — аналоговый низкочастотный спекгроанализатор; 12-21 — блок аналого-цифрового высокочастотного анализатора акустического сигнала; 22-24 —- блок аналогового измерителя-регистратора концентрации; 25-26 — упрощенного шумомерного измерителя

концентраций. Рис. 1.

ШУМОВЫЕ СПЕКТРЫ КВАРЦЕВОЙ ПЫЛИ

Н

кНг

50

Навеска к :

рУ

8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3 0 2.0 1.0 о

•Д, У1® 411 к и и«

кНг

50

150

О (чистый воздух)

мУ

8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0

Навеска к = 50, м Г

50

5 = 45 мкм

иУ

цУ

зоо 200

100 ш

о о

кНг

50

Навеска к = 100. 5

Шг

250

О

Рис. 2

/г

Эколограмма кварцевой пыли, 85 = 45 мкм

20 г/м

10 г/м3

2 г/м

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 £

Рис. 3.

I — СУ = О (чигаый воздух); П— 10<СУ < 50мГ,Ш—50 < СУ < 100 МГ,IV — СУ > 100 мг.

№

Сводная эколограмма.

.Лю

шш

1-граница класса [

! —О—Г-границакласса

; ф—Г-грнина хласся I I—А—II-граница класса ■ I —Д—И'-грашша класса ' —Д—П"-грднмца класса ' —©— Ш-граница класса

О Ш'-граница 1 класса

| О" Ш"-граница

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Г 2, кШ

Рис. 4.

Границы классов концентраций: I, П, Ш—по 4-м модальным гармоникам; Г, II', П1' — по 14-ти тембровым гармоникам; Г', П", Ш" — по 1?-тк тембровым гармоникам;

1, Г, Г' — СУ = 0 (чистый воздух); П, П', П"—10 < СУ < 50 мг, Ш, Ш\ Ш" — 50 < СУ < 100 мл

IV —СУ > 100 мг.

;иалыюго метода теории распознавания образов в систему разделяющих функций.

Определенные аналитически границы классов для наглядной физи-еской интерпретации выдавали на печать в виде графических карт, на-ываемых для краткости эколограммами (рис.3), представляющими со-■ой разделение пространства концентраций от двух признаков: (1 — ам-¡литуд спектра и (г — частот тембровых гармоник, на классы запылен-;ости ЫУ.

Чтобы найти концентрацию отвечающую некоторой спектральной армонике с частотой £> и амплиткдой Я достаточно на плоской эколо-рамме построить точку "п" с координатами п (Л, Гг) . Через точку "п" [роводится дуга окружности с центром на оси ОГз (ось ОГз проходит через (ачало координат перпендикулярно плоскости эколограммы) и выпол-шется интерполяция по дуге окружности по формулам

С„ = СЬ + •й >™ Сп = Са - - 'Гп ■ (?)

Описанную процедуру интерполяции осуществляют вручную, либо ттоматически по подпрограмме на ЭВМ. Поскольку подспектр содер-кит N - гармоник, полную концентрацию вычисляют по формуле:

С = ]ГСП; п_ь 2, ... N. (8)

п=1

Точки, лежащие на одном радиусе векторе, проведенном из начала (оординат, соответствуют одинаковой концентрации независимо от ветчины радиуса вектора и определяются одной фазовой угловой коор-дотатой Э.

На рис.4 приведена сводная эколограмма. построенная путем обработки урезанного спектра с сохранением четырех (при определении ззрыво- и пожароопасной запыленности потока), четырнадцати (для эценки средних концентраций) и семнадцати (полный спектр) тембровых гармоник. Из нее видно, что концентрация в районе ПДК определяется точно не зависимо от числа задействованных гармоник. Для уверенного суждения о приближении к взрыво- и пожароопасным концентрациям достаточно задействовать 5-6 гармоник спектра. Средние концентрации тали находятся по четырнадцати тембровым гармоникам с точностью 50 ± 6+7 %. На рис.5 приведен график распределения оценок относительной нормированной погрешности измерения концентрации в функции от определяемого пылесодержания и числа используемых тембровых гармоник, построенный по сводным эколограммам. Максимальное нормированное отклонение б = ± 6+7 %. Видно, что концентрации в окрестно-

й

График погрешностей

Рис. 5.

Границы аппроксимации: а — четырьмя модальными гармониками; 6 — семнадцатью тембровыми гармониками.

Суточная полярная диаграмма (КСПЗ-П).

Рис. 6.

:тях ПДК определяются практически точно, независимо от числа обработанных гармоник.

Процедура оценки концентрации по набору статистических моментов для временной выборочной последовательности акустических лшгалов полностью заменяет временную последовательность отсчетов физических параметров, описывающих процессы пылепереноса и динамику потока.

Получив первые десять статистических моментов по критерию ми--шмизации описаний освобождаются от мало значимых признаков. Затем каждая пара значимых признаков, а их насчитывается приблизительно до двадцати сочетаний, обрабатывается до вычисления концентрации по программе распознавания образов. Эта процедура аналогична обработке спектрально-тембровой модели.

Эксперименты показали, что оценка концентрации, полученная по статистическим моментам, несущественно отличается от найденной щектрально-тембровым методом. Суммирование производится по зна-«шым моментам, что требует значительно большего времени для полутения результатов (примерно в 8-й О раз). Таким образом, спектрально-тембровый метод намного проще и надежнее.

Для инженерного применения метода, когда необходимо следить тишь за превышением ПДК или за возможностью приближения к взры-зо- и пожароопасным концентрациям, достаточно выделить из спектров ¡начимую полосу частот и оценивать концентрацию по среднему уровню нсустического сигнала в информационной полосе частот. Па рис.6 приведена суточная полярная диаграмма концентрации, зарегистрирован-тя вторичным прибором потенциометром КСПЗ-П. Средняя концентрация

С = ан ■ = 57,0 • 36,9 - 2104,0 мг/м3, (9),

71е а,} — отсчет амплитуды сигнала по шкале диаграммы: — цена де-

тения диаграммы, получена тарировкой стандартным весовым методом.

Отклонение средней концентрации в течении суток составляло

. ф [+8 • 36,9 - +295,3 мг/м3; ДС = Да^ • тт - < ' / я (10)

й [-5 • 36,9 = -184,6 мг/м3. 1 }

Надежность редукции измерения концентрации пыли в потоке рассматривается как вероятностный параметр а ( £ ), преобразующий фактическую концентрацию пыли

С*5 = АГ + у, (11)

где £ — зарегистрированная в опыте концентрация пыли, искаженная шутренними и внешними шумовыми сигналами V; А -- линейный мат-

ричный оператор (приборная функция); f— сигнал на входе нылемерн* го устройства, преобразованный датчиком сигналов акустической эми сии в электрическое напряжение (цУ).

Надежность редукции а ( ) при нормальном законе распределен* шума v

00

«00= Jpm>e(z)dz=l-FInj0(t(§)). (12)

t(5)

Здесь pm.o — плотность распределения; Fm,0 — кумулятивная фут ция закона распределения статистики: t(£) = ||Qm- S"'/2 ■ е| >t

Qm= I - Е-1/2 ■ A-fl-1/2 • А) распределены по закону х2 ^ ; т. — числ \ /

■у

степеней свободы при параметре нецентральности 9 >0.

Численные расчеты по экспериментальным стендовым оценка: концентрации пыли показывают, что разброс составляет 3,4+4,1% пр средних концентрациях до 2400 мг/м3 (табл. 1).

Таблица 1

Пылесодержание С -V = тп , мг Прогнозируемая концентрация С . мг / м3 Средняя арифметическая опытная концентрация Cf,Mr/M3 Приращение концентрации ДС , мг / м3 А %

10 2356,3166 2356,3166 - -

50 1 1781,583 11302,666 478,917 4,06

100 23563.166 22269,333 893,833 3,79

V — объем петли циркуляции стенда, м3

Косвенная измерительная система, оценивающая концентрации пыли в потоке с учетом амплитудно-частотной характеристики механи ческих звеньев в цепи преобразования акустического сигнала, може считаться с большой степенью точности линейной. Благодаря этому рас четы концентрации пылевой смеси можно выполнять с использование! принципа суперпозиции, справедливого для линейных систем.

При учете влияния тембровых гармоник спектра вполне удовлет верительную точность и надежность можно получить, обрабатывая Д( 14-ти гармоник, включая основную.

Расчет экономической целесообразности предлагаемых методо: контроля концентрации пылегазовых потоков, выполненный по дей ствующим рекомендациям в угольной промышленности и цветной ме

аллургии для оценки экономической эффективности, показывает, что апитальные затраты на внедрение предлагаемых методов пылеметрии купаются в течении полутора лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных ис-ледований:

1. Предложен и разработан принципиально новый спектрально-ембровый акустический метод определения концентрации пыли в газо-¡ых потоках (получены два решения о выдаче патентов на изобретения).

2. Показано, что спектрально-тембровый метод позволяет выпол-!ять уверенную непрерывную диагностику режима охраны труда по :онцентрашш пыли для сильно неоднородных потоков.

3. Установлено, что преимуществами спектрально-тембрового ме-'ода следует считать возможность непрерывного контроля за коицент->ацией пыли, простейшую адаптацию к конкретным условиям промыш-генных предприятий.

4. Установлено, что оценка, регистрация и сигнализация о превы-иении концентрации пыли (ПДК), приводящей к пожаро- и взрывоопас-юму уровню надежно диагностируется с помощью простейших вторич-зых самопишущих потенциометров, оснащенных на входе предварительным усилителем с электрическими фильтрами, выделяющими информативную полосу акустического сигнала.

5. Результаты исследований на разработанном автором стенде по-сазали, что относительный нормированный разброс оценок концентрации по коэффициенту вариации не превышает 3,5-4,5%.

6.Установлено. что основная информативная часть акустического ;пектра по амплитудам информационного сигнала помещается в интерзале часстот от 0 до 60 kHz с инком области от 1,5 до 2 kHz и от 20 до 30 cHz.

7. Доказано, что концентрация пыли в несущем воздушном потоке тредетляег собой финитную функцию частоты и амплитуды спектра Фурье. Финитная часть спектра акустического сигнала составляет » 92% и помещается частотном диапазоне от 0 до 300 kHz.

8. Установлено, что пространство оценок заныленности воздушного потока, разделяется на клинообразные кластеры концентраций с лилейными границами, разделяющими классы концентраций, и поэтому может быть разложена в фазовый спектр Фурье. Мощность акустического диагностического сигнала сосредоточена в полосе от 0 до 60 kHz и описывается энергетическим спектром Фурье с периодами гармоник во временной области Tmm = I/fmax ~ 1,666х I0 5 с и Тгаах = l/fmjn я 1000 с.

9. Спетрально-тембровый метод контроля запыленности воздуха

обладает большой гибкостью и потенциальными возможностями д развития, уточнения и адаптации методики к конкретным условиям пр изводства. Способ позволяет при разработке инструментальной реал зации удовлетворить любым всевозрастающим требованиям конкретш приложений.

10. Способ апробирован и внедрен на предприятиях: А "Гуковуголь", заводе стройматериалов г. Сочи. Новочеркасском элскт родном заводе (НЭЗ) и лаборатории ИЦ МГГУ.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих работах:

. 1. Контроль и моделирование экологичности пылегазовых выбр' сов с помощью электронной аппаратуры/ Г.С. Учитель, O.A. Торопо А.И. Пуресев, Е.А.Малых, В.А.Лепихова// Экологически чистая энерг тика: Тез.докл.науч. — техн.конф. — Новочеркасск: НГТУ,1994. — С.З'

2. Методика моделирования и непрерывного контроля экологи1 поста атмосферных выбросов промышленных предприятий/ В.П. Ж; равлев, Г.С. Учитель, А.И.Пуресев, Е.А. Малых, В.А. Лепихова // Эпе| госбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и охрана воздуц ного бассейна.-Ростов-на-Дону: Изд-во РГАС,1995. — С. 123-134.

3. Акустическая дифференциальная диагностика спектральног контроля промышленных выбросов / В.П. Журавлев. Г.С. Учитель, О./ Торопов, А.И. Пуресев, Е.А. Малых, В.А. Лепихова // Межд. конф. Pt сурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, и; делий и конструкций. Часть 4. Механизация и автоматизация технолс гических комплексов в промышленности строительных материал oí Охрана окружающей среды: Тез. докл. Межд. конф. (Белгород, 1995). -Белгород: Изд-во БГТАСМ, 1995. — С. 129.

4.Терешкина С.А., Малых Е.А. Энергетическая модель измерена концентрации экологических атмосферных выбросов // Экология и pera он: Материалы международной студенческой научно-практическо: конф. (Ростов-на-Дону, 1995). — Ростов-на-Дону: Изд-во РГЭА, 1995. -С.245.

5.Малых Е.А. Контроль промышленных экологических атмосфер ных выбросов акустическим спектрально-тембровым методом // Моло дая наука — новому тысячелетию: Тез. докл. междунар. научно-техн конф. (Набережные Челны, 1996). — НабережныеЧелны: Изд-во Кам ского политехнического института, 1996. — 4.II С.83.

6.The spectral tone acoustic method of the environmental control о(' íh industrial airial discharges / William Р. Zhuravlyov, Grigory S. Uchitei, Olej A. Toropov, Anatoly I.Puresev,Yelena A.Malynh // International ecológica concress, procecdings and abstraets Seetion:.Science and the Environment. —

Voronezh, Russia, Kansas State University, Manhatten., Kansas, USA, 1996. —S.79.

7.Диагностика экологичности и взрыво-опасности запыленных ■оздушных потоков в мукомольной и других отраслях проышленности кустическим методом / В.П. Авдеев, А.И. Пуресев, В.А. Лепихова, LA-Малых, В.Е. Федорчук // Новочерк.гос.техн.ун-т.-Новочеркасск, 996.-11 е.- Деп. в ВИНИТИ 30.05.96. N 1778-В96.-Аннотир. в БУ ВИ-ШТИ. Деп.науч.работ. —1996. — № 7.

8.Малых Е.А. Диагностика измерения концентрации пылегазовых ютоков спектрально-тембровым акустическим методом// Город и эко-огия: Тез. докл. Меж. науч. студ. конф. — Ростов-на-Дону: РГЭА, 996. —С.121

9.Малых Е.А., Лепихова В.А., Учитель Г.С. Спектральный акусти-еский метод контроля концентрации и дисперсности пылевых потоков в ерноперерабатывающей промышленности.: Сборник статей и кратких ообщений на материалах науч. — техн. конф. студентов аспирантов 1ГТУ (Новочеркасск, 1996). — Новочеркасск: НГТУ, 1996. — С76-78.

10.Лепихова В.А., Малых Е.А. Оценка экологичности пылевых по-оков в зерноперерабатывающей промышленности // Оренбургский го-ударственный университет — 25 лет. Совершенствование технологиче-ких процессов пищевой промышленности и АПК: Тез. докл. Российской - науч. техн. конф. (Оренбург. 1996). — Оренбург: Изд-во Оренбургско-□ государственного университета, 1996. с. 178-181.

П.Торопов О. А.. Малых Е.А., Пуресев А.И. Реализация спек-рально-тембровой методики пылесодержания в промышленных услови-х. // Тез. докл. межд. науч. — практ. конф. // подсекция выч. мех. и мо-ел. работы констр. и сооруж. — Ростов н/Д: РГСУ, 1997. — С. 41-48.

12.Малых Е.А. Методика практического применения спектрально-змбровой оценки концентрации пыли в несущем потоке // Тез. докл. ежд. науч. — практ. конф. / подсекция охраны труда и окруж. среды. — остов н/Д: РГСУ, 1997. С. 63-64.

13.Контроль концентрации и дисперсии технологических пыдега-звых потоков в связи с оценкой надежности и безопасности систем жиз-еобеспечения / В.П.Журавлев, Е.А.Малых, В.А.Лепихова, ».А.Торопов, А.И.Пуресев // Человек — Среда — Вселенная: Тез. докл. ауч.-практ. конф. — Иркутск: ИрТТУ, 1997 — Т.1 С.153-155.