Охрана труда
9.1.1 Общая характеристика и анализ потенциальных опасностей и
вредностей на сортировочной станции Лихая
В дипломном проекте рассматриваются условия труда работников станции Лихая.
Станция Лихая по характеру работы является внеклассной, по назначению – сортировочной. Основным назначением станции является массовая переработка вагонов прибывающих поездов и формирование новых поездов по установленному плану формирования. Для этой цели на станции имеется в нечётной системе - механизированная сортировочная горка, в чётной – ручная горка. В меньшем объёме выполняется работа с местными и транзитными вагонопотоками.
Специфика работы сортировочной станции связана со сложными условиями труда её работников. Целый ряд технологических операций, выполняемых дежурными по стрелочным постам, составителями поездов, осмотрщиками и регулировщиками скорости движения вагонов, осуществляется в пределах поперечного очертания подвижного состава, что создаёт опасность наезда.
При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и контактных сетей работники станции могут оказаться в сфере действия электромагнитного поля, а также создаётся опасность поражения электрическим током.
В условиях роста объёмов перевозок на станции возрастает шум. Источники шума многочисленны. Основной его фон создаётся движущимися составами. Наиболее шумные объекты: вагонные замедлители, компрессорные, громкоговорящая связь, пневматическая почта. Наиболее
мощные, внезапно возникающие шумы: сигналы локомотивов (110-117 дБ), визг и скрежет колёс на кривых при вытягивании вагонов из парка приёма на горку, удары автосцепок вагонов в сортировочном парке при накапливании, выход воздуха из выхлопных труб замедлителей (105-120 дБ).
Высокочастотный шум вредно влияет на работающих вблизи горок и тормозных позиций регулировщиков скорости движения вагонов, составителей поездов, машинистов локомотивов и других людей. По мере удаления от горба горки уровень шума снижается. Но, тем не менее, в помещениях горочных постов и других служебных помещениях, в жилых зданиях, имеющих окна и двери в сторону сортировочной горки, также достигает высоких значений.
Сильный шум оказывает вредное воздействие на здоровье и работоспособность людей. Под влиянием шума притупляется острота зрения, нарушается цветоощущение. Действуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические реакции. Высокий уровень шума маскирует сигналы и речь, затрудняет взаимодействие работающих на путях, что может привести к браку в работе и несчастным случаям.
9.1.2 Организационные и технические мероприятия, устраняющие
наиболее опасные и вредные производственные факторы
Работники, связанные с движением поездов, вредными и опасными производственными факторами, проходят предварительные и периодические медицинские осмотры.
Женщины и лица моложе 18 лет не допускаются к занятию должностей с вредными и опасными производственными факторами.
Обучение и инструктаж работников безопасным приемам труда проводится в соответствии с «Положением об организации обучения и
проверки знаний по охране труда на федеральном железнодорожном транспорте » (распоряжение ОАО «РЖД» от 11.06.2004г. № 2529р).
При приеме (переводе) на постоянную или временную работу с работниками станций проводится:
– вводный инструктаж;
– первичный инструктаж на рабочем месте;
– обучение по охране труда при подготовке новых работников, переподготовке и обучению вторым профессиям;
– первичная проверка знаний по охране труда при приеме (переводе) на работу;
– стажировка.
Лица, поступающие на работу, связанную с движением поездов, проходят профессиональное обучение, проверку знаний по специальности и охране труда в объеме, соответствующем занимаемой должности. К самостоятельной работе работник допускается только после сдачи экзамена на должность, стажировки и издания приказа начальника станции Лихая.
Чтобы защитить от шума работников станции в конструкциях перекрытий производственных помещений применяют звукоизолирующие материалы: маты и плиты из стеклянного волокна, картон, резину, металлические пружины, утеплённый линолеум. Звукоизоляция помещений повышается ликвидацией всякого рода неплотностей и щелей, установкой двойных стеклопакетов в окнах, дверей с плотными притворами.
Также используются пористые звукопоглощающие материалы, применяемые в виде облицовок внутренних поверхностей служебных помещений, либо самостоятельные конструкции – штучные поглотители, подвешиваемые к потолку.
В виде средств индивидуальной защиты используются противошумы.
Снижение шума в источнике представляет большие трудности, поэтому чаще всего это достигается при помощи глушителей.
Выбор типа глушителя определяется требуемой величиной снижения уровня шума, его спектром, мощностью агрегата, удобством монтажа и обслуживания, долговечностью.
Назначение глушителей – препятствовать распространению шума через трубопроводы, воздухопроводы, технологические и смотровые отверстия. Различают глушители со звукопоглощающим материалом – активные глушители и без звукопоглощающего материала – реактивные. Действие активных глушителей основано на принципе поглощения звуковой энергии, они просты по устройству и наиболее эффективно работают на высоких частотах. Реактивные глушители представляют собой акустический фильтр.
Активные глушители шума представляют собой перфорированные каналы круглого или прямоугольного поперечного сечения, по форме и размерам соответствующие всасывающим или выхлопным отверстиям, на которые они устанавливаются. Каналы глушителей обворачиваются звукопоглощающими материалами и помещаются в герметичный кожух.
В качестве звукопоглощающих материалов используются минеральная вата, супертонкое стекловолокно, супертонкое базальтовое волокно и другие пористые материалы с высокими коэффициентами звукопоглощения.
Звуковые волны в активных глушителях шума вследствие дифракции попадают в звукопоглощающий слой пористого материала. Затухание шума происходит за счет преобразования звуковой энергии в тепловую при трении в порах звукопоглощающего материала.
Для глушения шума при выхлопе воздуха из электропневматических клапанов вагонного замедлителя рационально использовать активные глушители шума.
В данном дипломном проекте выполнен расчёт активного глушителя шума вагонного замедлителя.
Снижение шума с помощью активного глушителя на каждой среднегеометрической октавной частоте с достаточной для практики
точностью определяется по формуле:
(9.1)
где ΔL – снижение уровней звукового давления с помощью активного глушителя шума, дБ;
1,3 – эмпирический коэффициент;
α – коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала;
П – периметр глушителя, м;
L – длина глушителя, м;
S – площадь поперечного сечения глушителя, м2.
На стадии проектирования, когда известно превышение уровней звукового давления над нормированными значениями, расчет сводится к определению необходимой длины глушителя шума по формуле:
(9.2)
где ΔL – превышение уровней звукового давления над нормированными значениями, дБ.
При расчетах следует учитывать, что постоянные рабочие места на территории предприятия или жилые дома на селитебной территории находятся на некотором расстоянии r от источника шума.
Уровни звукового давления на расстоянии r от источника шума с учетом затухания определяются по формуле:
Lr = L1 – 20 lg r – Δ – 8, (9.3)
где Lr – уровень звукового давления на расстоянии r от источника шума, дБ;
L1 – уровень звукового давления на расстоянии 1 м от источника шума, дБ;
r – расстояние от источника шума, м;
Δ – дополнительное затухание шума в воздухе, дБ;
8– эмпирическая поправка, дБ.
Дополнительное затухание шума в воздухе определяется по формуле:
Δ = 6 ·10-6 · f · r, (9.4)
где f – среднегеометрическая октавная частота, Гц.
Рассчитаем активный глушитель шума на вагонный замедлитель с целью снижения шума на постоянных рабочих местах на территории станции и в жилом микрорайоне, если:
- диаметр всасывающего патрубка компрессора d = 200 мм = 0,2 м;
− расстояние до постоянных рабочих мест на территории станции r1=10м;
- расстояние до жилого микрорайона r2 = 120 м;
- уровни звукового давления на расстоянии 1 м от всасывающего патрубка компрессора L1 представлены в таблице 9.1.
На каждой среднегеометрической октавной частоте определяем уровни звукового давления на постоянных рабочих местах на территории предприятия на расстоянии r1 от источника шума Lr1 по формуле (9.3):
на частоте 125 Гц:
Lr1 = 100 – 20 lg10 – 6 · 10-6 · 125 · 10 – 8 = 72 дБ;
на частоте 250 Гц:
Lr1 = 102 – 20 lg10 – 6 · 10-6 · 250 · 10 – 8 = 74 дБ.
Аналогично на других частотах.
В позицию 3 из санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.562-96 выписываем допустимые уровни звукового давления для постоянных рабочих мест на территории предприятия 
, дБ.
На каждой среднегеометрической октавной частоте определяем превышение уровней звукового давления на постоянных рабочих местах на территории предприятия над допустимыми ΔL1 по формуле:
ΔL1 = Lr1 – Lr1доп. (9.5)
на частоте 125 Гц: ΔL1 = 72– 87 – превышения нет;
на частоте 250 Гц: ΔL1 = 74– 82 – превышения нет.
На каждой среднегеометрической октавной частоте определяем уровни звукового давления на территории микрорайона на расстоянии r2 от
источника шума Lr2 по формуле (9.3).
на частоте 125 Гц:
Lr1 = 100 – 20 lg120 – 6 · 10-6 · 125 · 120 – 8 = 50 дБ;
на частоте 250 Гц:
Lr1 = 102 – 20 lg150 – 6 · 10-6 · 250 · 120 – 8 = 52 дБ.
В позицию 6 из санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.562-96 выписываем допустимые уровни звукового давления в ночное время для территорий, непосредственно прилегающих к жилым домам, 
, дБ.
На каждой среднегеометрической октавной частоте определяем превышение уровней звукового давления на территории микрорайона над допустимыми ΔL2 по формуле:
ΔL2 = Lr2 – Lr2доп . (9.6)
на частоте 125 Гц: ΔL1 = 50– 57 – превышения нет;
на частоте 250 Гц: ΔL1 = 52– 49 = 3 дБ.
По максимальному превышению уровней звукового давления на постоянных рабочих местах на территории предприятия или территории микрорайона по формуле (9.2) определяем необходимую длину глушителя шума.
В качестве исходного выбран глушитель шума вагонного замедлителя типа КНП-5. В качестве расчетного значения принимаем ΔL = 25 дБ на среднегеометрической октавной частоте f = 2000 Гц. В качестве звукопоглощающего материала выбираем прошивные минераловатные маты,
стеклоткань типа ЭЗ-100, просечно-вытяжной лист толщиной 2 мм с перфорацией 74%, имеющие значение коэффициента звукопоглощения (α = 0,90) на частоте f = 2000 Гц.
Коэффициенты звукопоглощения выбранного материала представлены в позиции 8 таблицы 9.1.
Принимаем диаметр активного глушителя шума равным диаметру всасывающего патрубка компрессора d = 0,20 м. Площадь сечения глушителя:
м2 (9.7)
м2.
Периметр глушителя:
П = π ∙ d (9.8)
П = 3,14 · 0,2 = 0,62 м.
Длина глушителя по формуле (9.2):
м.
Принимаем длину глушителя шума l = 1,11 м.
На каждой среднегеометрической октавной частоте при принятой длине глушителя шума с учетом соответствующих коэффициентов звукопоглощения по формуле (9.1) определяем ожидаемое снижение шума.
на частоте 125 Гц: 
дБ;
на частоте 250 Гц: 
дБ.
На каждой среднегеометрической октавной частоте определяем ожидаемые уровни звукового давления на постоянных рабочих местах на территории предприятия 
при наличии глушителя по формуле:
= Lr1 – ΔL, дБ (9.9)
на частоте 125 Гц: = 72– 10 = 62 дБ;
на частоте 250 Гц: = 74– 22= 52 дБ.
На каждой среднегеометрической октавной частоте определяем ожидаемые уровни звукового давления на территории микрорайона 
при наличии глушителя по формуле:
= Lr2 – ΔL, дБ (9.10)
на частоте 125 Гц: = 50– 10 = 55 дБ;
на частоте 250 Гц: = 52– 22 = 32 дБ.
Результаты расчёта глушителя шума представлены в таблице 9.1.
Таблица 9.1 – Результаты расчёта активного глушителя шума
| № поз. | Показатель | Среднегеометрическая частота октавных полос, Гц | ||||||
| Уровень звукового давления на расстоянии 1 м от всасывающего патрубка компрессора L1,дБ |
Продолжение таблицы 9.1
| Уровень звукового давления на постоянных рабочих местах на территории станции Lr1, дБ | ||||||||
Допустимый уровень звукового давления для постоянных рабочих мест на территории станции  ,дБ
| ||||||||
| Превышение уровня звукового давления на постоянных рабочих местах на территории станции над допустимыми, дБ | - | - | - | |||||
| Уровень звукового давления на территории жилого микрорайона Lr2, дБ | ||||||||
Допустимый уровень звукового давления для территорий, прилегающих к жилым домам  , дБ
| ||||||||
| Превышение уровня звукового давления на территории жилого микрорайона над допустимыми ΔL2, дБ | - | |||||||
| Коэффициент звукопоглощения прошивных матов из супертонкого базальтового волокна толщиной h = 50 мм, просечно-вытяжной лист с перфорацией 74 % | 0,35 | 0,75 | 0,95 | 0,9 | 0,92 | 0,95 | ||
| Снижение шума активным глушителем ΔL, дБ | ||||||||
Ожидаемый уровень звукового давления на постоянных рабочих местах на территории станции  , дБ
| ||||||||
Ожидаемый уровень звукового давления на территории жилого микрорайона  , дБ
|
По результатам расчета представляем спектры шума на рисунке 9.1.
Рисунок 9.1 – Спектры шума
1– на расстоянии 1 м от всасывающего патрубка компрессора;
2 – на постоянных рабочих местах на территории предприятия;
3 – допустимый для постоянных рабочих мест на территории
предприятия по СН 2.2.4/2.1.8.562-96;
4 – на территории жилого микрорайона;
5 – допустимый для территорий, прилегающих к жилым домам по
СН 2.2.4/2.1.8.562-96;
6 – ожидаемый на постоянных рабочих местах на территории
предприятия;
7 – ожидаемый на территории жилого микрорайона.
Спроектированный глушитель шума вагонного замедлителя обеспечивает снижение шума на рабочих местах до допустимых значений СН 2.2.4/2.1.8.562-96.
9.2 Охрана окружающей среды
9.2.1 Общая характеристика влияния работы станции Лихая
на окружающую среду
Эволюция развития человечества и создание индустриальных методов хозяйствования привели к образованию глобальных техносфер, одним из элементов которой является железнодорожный транспорт.
К подвижному составу по обеспечению экологической безопасности в районах или на трассах их эксплуатации предъявляются требования, формируемые на основании природоохранных норм и правил, обязательных к реализации при изготовлении и эксплуатации подвижного состава.
На станции выполняются технологические операции, приносящие вред окружающей среде. Это прием, отправление, пропуск поездов, маневровая работа, работа по погрузке и выгрузке вагонов.
Поездная работа на станции осуществляется на электровозной и тепловозной тяге. Однако самое негативное воздействие на окружающую среду оказывают выбросы тепловозных дизелей. В состав выхлопных газов тепловозных дизелей входят следующие основные компоненты: пары воды, кислород, двуокись углерода, окись и двуокись азота, водород, углеводороды, сернистый ангидрид, альдегиды и сажа. По характеру воздействия на человека их можно разделить на две группы. В первую группу входят нетоксичные вещества: азот, кислород, пары воды, двуокись углеводорода и водород. Действия второй токсической группы на человеческий организм разнообразно от неприятных ощущений до раковых заболеваний.
Попадая в организм человека, канцерогенные углеводороды накапливаются до критических концентраций, при которых стимулируется развитие злокачественных опухолей. Кроме того группы углеводородов (особенно олефины) играют наиболее активную роль в образовании смога. Они вступают в реакцию с окисями азота под воздействием солнечного облучения и образуют озон и другие, биологически активные вещества, которые вызывают заболевание глаз и носогорловой полости человека, а также вредно воздействуют на растительный и животный мир.
Окись углерода образуется во всех двигателях при всех режимах как промежуточный продукт, который подлежит дальнейшему окислению с образованием двуокиси углерода, при полном сгорании за счет плохого смесеобразования и наличия зон с малым содержанием кислорода. Содержание окиси углерода в выхлопных газах дизелей относительно невелико по сравнению с карбюраторными двигателями, так как основные продукты неполного сгорания в выхлопных газах выделяются в виде сажи. Поступая в организм человека окись углерода, соединяется с гемоглобином крови, дает устойчивое соединение – карбоксигемоглобин, который ухудшает процесс газообмена и приводит к кислородному голоданию.
По воздействию на человека и всю природу окислы азота являются самыми вредными выбросами дизеля. Азот, соединяясь с кислородом, может образовывать 5 соединений: NO, NO2, NO3, NO4, NO5.
Непосредственно на человека NOx воздействует с инкубационным периодом. Если человек работает на воздухе с большим содержанием NOx, он вначале ничего не ощущает, но затем тяжело заболевает. При этом основное воздействие NOx происходит путем образования в дыхательных путях азотной и азотистой кислоты за счет реакции с водой. Степень воздействия NOx на человека почти в 10 раз сильнее окиси углерода.
Сернистые соединения, выделяющиеся при работе тепловозных дизелей, разрушительно воздействуют не только на человека, но и на двигатель в виде коррозийного воздействия. При высоких температурах возникает газовая коррозия. При понижении температуры ниже точки росы происходит кислотная коррозия.
При цепной реакции самовоспламенения альдегиды являются промежуточным продуктом процесса горения. Они фиксируются в голубом пламени, которое является промежуточным между холодным и горячим пламенем. Затем они окисляются до конечных продуктов сгорания, но при некоторых условиях, связанных с процессом смесеобразования и местным дефицитом кислорода, концентрация их резко увеличивается с выбросом в выхлопных газах.
По воздействию на организм человека нет точных данных, но по аналогии с радикалами они усиливают окислительные процессы и таким образом способствуют развитию патологических процессов и ускорению старения организма.
Сажа, которая в виде дыма выделяется с выхлопными газами, характеризует полноту сгорания. Как указывалось ранее, сажа образуется во всех дизелях, но затем выгорает в зависимости от эффективности процесса смесеобразования. При этом если сажи образуется много, то она не успевает выгорать в двигателе даже при хорошем смесеобразовании.
Сажевые частицы образуются при температуре выше 1073 К и при дефиците кислорода разогреваются во фронте пламени до 2073 - 3073 К. При такой температуре они не пускают мощные потоки электронов и световой энергии. Образованный при этом углерод не сгорает из-за высокой энергии активации и выбрасывается вместе с другими продуктами сгорания в выхлопных газах. Эти явления объясняют то, что в одинаковых условиях горения ароматические углеводороды выделяют сажи в 6.2 - 15.7 раз больше, чем олеиновые, и в 16.2 - 31.8 раз больше, чем парафиновые.
Сажа в выхлопных газах состоит не только из углерода, но и включает кислород, водород и ряд сложных циклических ароматических углеводородов, включая такие токсические вещества, как бензопирен. Поэтому дым дизельных двигателей, бесспорно, вредно действует на организм человека, но медициной не установлены точные вредные концентрации.
Маневровые тепловозы работают в переменных режимах с частыми троганиями, ускорениями и торможениями. В этом случае выброс отработанных газов значительно возрастает. Уровень загрязнения воздушной среды станции и прилегающих к ним районам зависит от числа одновременно занятых локомотивов.
Для предупреждения выхода экологических характеристик за пределы установленных норм, необходимо проводить техническую диагностику подвижного состава, которая является либо частью технического обслуживания и ремонта, либо самостоятельной операцией по определению его экологической безопасности.
Неблагоприятная экологическая обстановка в нашей стране выявила необходимость принятия Закона Российской Федерации «Об охране окружающей среды», вступившего в действие 12 января 2002 года.
Закон предусматривает, что при технико-экологическом обосновании проектов должны учитываться предельно допустимые нагрузки на окружающую среду и предусматриваться надежные и эффективные меры предупреждения и устранения загрязнения окружающей природной среды.
За негативное воздействие на окружающую среду взимается плата со всех предприятий (организаций), юридических и физических лиц, осуществляющих хозяйственную деятельность, наносящую ущерб природной среде и здоровью людей.
В качестве экологической экспертизы нашего объекта произведём оценку выбросов от маневровых тепловозов станции Лихая.
9.2.2 Расчёт вредных выбросов в атмосферу от маневровых
тепловозов, оценка платы
На сортировочной станции Лихая работают 9 маневровых тепловозов серии ЧМЭ-3.
Выбросы вредных веществ с отработанными газами зависят от режимов работы двигателей локомотивов.
Для удобства интервалы работы тепловозных двигателей разбиты на пять групп: Рех.х. – мощность в режиме холостого хода; 0,25 Рен; 0,5 Рен; 0,75 Рен и номинальный режим Рен.
Расчёт предельно допустимых выбросов вредных веществ осуществляется по формуле:
МПДВi,j,k = gi,j,k · τk, кг/год, (9.11)
где МПДВi,j,k – предельно допустимая масса i-го компонента, выброшенного j-м двигателем при работе на k-м режиме;
gi,j,k – удельный выброс i-го вредного вещества при работе j-го двигателя на k-м режиме, определяемый в зависимости от типа тепловоза и двигателя, кг/ч;
τk – продолжительность работы двигателя на k-м режиме, определяемая с учётом процентного распределения времени работы двигателей, ч/год.
В таблице 9.3 представлены значения удельных выбросов вредных веществ в отработанных газах дизельных двигателей локомотивов серии ЧМЭ3, кг/ч.
Таблица 9.3 – Значения удельных выбросов вредных веществ в отработанных газах дизельных двигателей локомотивов серии ЧМЭ3, кг/ч
| Тип тепловоза и двигателя | Номинальная мощность одного двигателя, кВт | Вредное вещество | Режим работы двигателя | ||||
| Рех.х. | 25 % Рен | 50 % Рен | 75 % Рен | Рен | |||
| ЧМЭ3 (К6S310Др) | СО NO2 SO2 Сажа | 0,6 3,9 0,27 0,004 | 0,53 9,8 1,18 0,095 | 2,06 10,6 2,76 0,31 | 4,3 12,4 3,11 0,31 | 6,37 11,7 3,17 0,36 |
Процентное распределение времени работы двигателей тепловозов серии ЧМЭ3 при различных нагрузочных режимах:
Рех.х. = 45,6 %; 25 % Рен = 39,8%; 50 % Рен = 12,9%; 75 % Рен = 1,2%; Рен = 0,5 %.
Расход топлива двигателями локомотивов определяется следующим образом. В результате исследований профессора Ю. А. Магнитского установлены удельные расходы дизельного топлива gi при разных режимах работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), приведенные в таблице 9.4.
Таблица 9.4 – Удельные расходы дизельного топлива ДВС
| Режим работы двигателя | Рен | 75 % Рен | 50 % Рен | 25 % Рен | Холостой ход |
| Удельные расходы дизельного топлива, gi, г/кВт-ч | 210 | 220 | 250 | 270 | 42 Рен, г/ч 46 Рен, г/ч |
Примечание. В числителе – данные мощных ДВС, в знаменателе – двигателей малой мощности.
Зная удельные расходы топлива при работе двигателя в соответствующем режиме gi и время работы его в этом режиме, можно определить раход топлива, т/год, в каждом режиме работы ДВС:
Gх.х. = qх.х. · τх.х. · 10-6, т/год; (9.12)
G25%Рен = q25%Рен · 0,25 Рен · τ25%Рен · 10-6; (9.13)
G50%Рен = q50%Рен · 0,5 Рен · τ50%Рен · 10-6; (9.14)
G75%Рен = q75%Рен · 0,75 Рен · τ75%Рен · 10-6; (9.15)
GРен = qРен · Рен · τРен · 10-6, (9.16)
где Рен – номинальная мощность двигателя локомотива, определяемая по таблице 9.3, кВт;
τх.х. , τ25%Рен, τ50%Рен, τ75%Рен, τРен – соответственно общая продолжительность работы двигателя в данном режиме, ч, равная:
τj = R · mj (9.17)
где R – общая продолжительность работы локомотива за год, ч;
mj – процентное распределение времени работы двигателя тепловоза в различных нагрузочных режимах.
Общий расход топлива, т/год, одним новым двигателем со сроком эксплуатации до двух лет равен:
G = Gх.х. + G25%Рен + G50%Рен+ G75%Рен+GРен (9.18)
Если в локомотиве установлено n двигателей (обычно n = 1 или 2), то:
GΣ = n · G, т/год (9.19)
Если срок эксплуатации двигателей более двух лет, то расход топлива увеличивается до:
G΄ = GΣ · Kf,, т/год, (9.20)
где Kf – коэффициент влияния технического состояния тепловоза, равный для новых двигателей единице, для двигателей старше двух лет Kf = 1,2.
Для новых ДВС и двигателей тепловозов со сроком службы до двух лет плата за выбросы вредных веществ в атмосферу определяется по формуле:
П = G∑ · Цт · Ки · Кэ · Кг · Кт, (9.21)
где G∑ – суммарный расход топлива, т/год;
Цт – норматив платы за загрязнение атмосферы выбросами передвижных источников при сжигании 1 т топлива, руб./т; для дизельного топлива Цт = 2,5 руб./т;
Ки – коэффициент индексации, учитывающий уровень изменения цен в стране;
Кэ – коэффициент экологической ситуации, который зависит от экономического района РФ;
Кг – дополнительный экологический коэффициент для городов (с 2003 г. принят равным 1,2);
Kт – коэффициент влияния климатических условий работы тепловоза (в зависимости от месторасположения города, в котором находится депо). Принимается равным:
- для районов, расположенных южнее 44о северной широты – 1,2;
- для районов севернее 60о северной широты – 0,8;
- для остальных районов – 1,0.
При увеличении срока службы двигателей тепловозов увеличивается количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ, так как возрастает количество сожжённого топлива в Kf раз. При наличии согласования с экологическими службами плата за эти выбросы определяется по формуле:
П = GΣ · Цт · Ки· Кэ · Кг · Кт + (G΄ – GΣ)·5 · Цт · Ки · Кэ · Кг·Кт (9.22)
С учётом этой формулы получим:
П΄ =GΣ · Цт · Ки· Кэ · Кг · Кт + 0,2 GΣ·5 · Цт · Ки · Кэ ·Кг· Кт =
= 2· GΣ · Цт · Ки · Кэ · Кг· Кт , руб./год (9.23)
Рассчитаем годовую плату за загрязнение окружающей среды выбросами 9 маневровых тепловозов серии ЧМЭ3, выполняющих маневровую работу на станции Лихая.
1) Принимая, что в году 252 рабочих дня, определяем расчётное время работы каждого тепловоза в различных режимах.
Как уже было замечено ранее 45,6 % времени тепловоз работает в режиме холостого хода; 39,8 % – при нагрузке, составляющей 25 % Рен, 12,9 % – при нагрузке 50 % Рен; 1,2 % – при нагрузке 75 % Рен и 0,5 % – при номинальной нагрузке Рен.
Если принять, что суммарное время работы тепловозов в сутки равно 22,5 ч, общая продолжительность работы за год составит:
R = 22,5 · 252 = 5670 ч/год.
Тогда время работы в каждом режиме равно:
τх.х. = 5670 · 0,456 = 2585,5 ч/год; τ 0,25Рен = 5670 · 0,398 = 2256,7 ч/год;
τ 0,5Рен = 5670 · 0,129 = 731,4 ч/год; τ0,75Рен = 5670 · 0,012 = 68,0 ч/год;
τРен = 5670 · 0,005 = 28,4 ч/год.
Итого: 5670 ч/год.
2) Определяем годовые выбросы оксида углерода одной секцией по формуле:
МСО = ΣgCOj,k · τk, (9.24)
где gCOj,k – удельные выбросы оксида углерода в разных режимах, определяемые по таблице 9.3 и равные для тепловоза ЧМЭ3:
– для Рех.х. – 0,6 кг/ч;
– для 25 % Рен – 0,53 кг/ч;
– для 50 % Рен – 2,06 кг/ч;
– для 75 % Рен – 4,3 кг/ч;
– для Рен – 6,37 кг/ч.
Тогда: МСО = 0,6 · 2585,5 + 0,53 · 2256,7 + 2,06 · 731,4 + 4,3 · 68 +
+ 6,37 · 28,4 = 4727,4 кг/год или 4,73 т/год.
3) Аналогичным образом определяем годовые выбросы диоксида азота одной секцией тепловоза:
МNO2 = 3,9 · 2585,5 + 9,8 · 2256,7 + 10,6 · 731,4 + 12,4 · 68 +
+ 11,7 · 28,4 =42297,4кг/год или 42,30 т/год.
4) Определяем годовые выбросы сернистого ангидрида одной секцией тепловоза:
МSO2 = 0,27 · 2585,5 + 1,18 · 2256,7 + 2,76 · 731,4 + 3,11 · 68 +
+ 3,17 · 28,4 = 5681,2 кг/год, или 5,68 т/год.
5) Определяем годовые выбросы сажи одной секцией тепловоза:
Мс = 0,004 · 2585,5 + 0,095 · 2256,7 + 0,31 · 731,4 + 0,31 · 68 +
+ 0,36 · 28,4 = 482,8 кг/год, или 0,48 т/год.
6) Определяем годовые выбросы оксида углерода 9 тепловозами:
МСОΣ = 9 · 4,73 = 42,57 т/год.
7) Определяем годовые выбросы диоксида азота 9 тепловозами:
МNO2Σ = 9 · 42,3 = 380,7 т/год.
8) Определяем годовые выбросы сернистого ангидрида 9 тепловозами
МSО2Σ = 9 · 5,68 = 51,12 т/год.
9) Определяем годовые выбросы сажи 9 тепловозами:
МсΣ = 9 · 0,48 = 4,32 т/год.
Все вычисления сводим в таблицу 9.5.
Таблица 9.5 – Выбросы загрязняющих веществ тепловозами
| Загрязняющее вещество | Годовые выбросы, т/год |
| Оксид углерода | 42,57 |
| Диоксид азота | 380,7 |
| Сернистый ангидрид | 51,12 |
| Сажа | 4,32 |
| Всего | 478,71 |
Большое влияние на массовый состав выбросов оказывают режим эксплуатации тепловозов, исправность систем дизельных двигателей, своевременность проведения регулировки.
Высокое содержание вредных примесей в отработавших газах дизелей при работе в режиме холостого хода обусловлено не только плохим смешиванием топлива с воздухом, но и сгорания топлива при более низких температурах.
Одним из мероприятий по снижению выбросов в окружающую среду является уменьшение работы тепловоза в режиме холостого хода, повышения стабильного режима работы.
В дизельных двигателях тепловозов на увеличение расходов топлива и состава выхлопных газов влияют неисправности:
- уменьшение давления впрыска;
- покрытие иглы форсунки смолистыми отложениями;
- закоксование сопел распылителей;
- износ плунжерных пар топливных насосов;
- засорение воздухоочистителя;
- изменение угла впрыска;
- понижение температуры охлаждающей жидкости;
- износ деталей топливного насоса;
- износ деталей газораспределения и шатунно-кривошипного механизма.
10) Определяем расход топлива на 1 секцию нового тепловоза ЧМЭ3.
По данным таблицы 9.4 устанавливаем значения удельного расхода дизельного топлива на каждом режиме, которые составляют:
qх.х. = 42 Рен, г/кВ-ч;
q25 %Рен = 270 г/кВт-ч;
q50%Рен = 250 г/кВт-ч;
q75%Рен = 220 г/кВт-ч;
qРен = 210 г/кВт-ч при Рен = 995 кВт.
Тогда по формулам (9.12) – (9.16) определяем расход дизельного топлива в каждом режиме работы двигателя:
Gх.х. = 42 · 995 · 2585,5 · 10-6 = 108 т/год;
G25%Рен = 270 · 0,25 · 995 · 2256,7· 10-6 = 151,6 т/год;
G50%Рен = 250 · 0,5 · 995 · 731,4 · 10-6 = 91 т/год;
G75%Рен = 220 · 0,75 · 995 · 68 · 10-6 = 11,2 т/год;
GРен = 210 · 995 · 28,4 · 10-6 = 5,9 т/год.
Суммарный годовой расход дизельного топлива на одну секцию нового тепловоза ЧМЭ3 равен:
G = 108 + 151,6 + 91 + 11,2 + 5,9 = 367,7 т/год.
11) Расход топлива на 9 новых тепловозов составит:
G∑ = 367,7 · 9 = 3309,3 т/год.
12) Плата за выбросы загрязняющих веществ 9 новыми тепловозами ЧМЭ3 определяется по формуле (9.21).
Цт = 2,5 руб./т; Ки = 1,4; Кэ = 1,6 в экономическом районе; Кг = 1,2; Кт = 1.
П = 3309,3 · 2,5 · 1,4 · 1,6 · 1,2 · 1 = 22238,5 руб./год.
Через два года их эксплуатации плата составит:
П΄ = 2 · 22238,5 = 44477 руб./год.
Таким образом установлено, что через два года эксплуатации 9 маневровых тепловозов их выбросы в атмосферу возрастут с 478,71 т/год до 574,45 т/год, а платежи, рассчитанные по расходу топлива, с 22238,5 руб./год до 44477 руб./год.