На окружающую среду
Объем отравляющих веществ, который будет выброшен в атмосферу с отработавшими газами двигателей лесных машин, можно определить по формуле:
VB = ∑ (qSji × Neji × nji × Дji × ТСМ × kji) , (5.1)
где qsji – удельный объем выбросов каждого s-того элемента, мг/ч j-м типом машин на i-й операции; Neji – мощность двигателя j-й машины i-й операции, кВт; nji – количество работающих машин j-го типа на i-й операции; Дji – число дней работы машин j-го типа на i-й операции; kji - коэффициент сменности работы машин j-го типа на i-й операции; ТСМ – продолжительность смены, ч.
Поддержание оперативных запасов на определенном для конкретных условий уровне, за счет маневрирования численностью или сменностью работы машин на отстающих операциях, позволяет увеличить объем выработки комплекта машин и как следствие, уменьшить число дней работы машин на лесосеке, т.е. сократить сроки разработки лесосеки.
Например, при разработке лесосеки комплектом машин в составе одной ЛП-19, двух ЛТ-154 и одной ЛП-33А, среднем расстоянии трелевки до 300 метров, среднем объеме хлыста 0,22 – 0,29 на основании единых норм выработки машин [56] максимальный и минимальный объем выработки комплекта машин составит 174 и 123 м3 соответственно. Разница между максимальным и минимальным значением объемов выработки за день будет ровна 51 м3. А в зависимости от среднего объема хлыста эта разница составит от 51 до 95 м3 (таблица 5.2).
Таблица 5.2
Значение нормы выработки, максимального и минимального объемов выработки комплекта машин и их разницы для различных объемов хлыста
| Средний объем хлыста, м3 | Значение нормы выработки машин, м3 | Значение объема выработки комплекта машин, м3 | Разница объемов выработки, м3 | |||
| ЛП-19 (одна ) | ЛТ-154 (две) | ЛП-33А (одна) | Qmax, | Qmin | ||
| 0,22-0,29 | ||||||
| 0,30-0,39 | ||||||
| 0,40-0,49 | ||||||
| 0,50-0,75 | ||||||
| 0,76-1,10 | ||||||
| более1,1 |
Максимальное и минимальное число дней разработки лесосеки можно определить, разделив общий запас древесины на лесосеке, соответственно, на минимальный и максимальный объем выработки машин. Число дней, на которое сократится продолжительность разработки лесосеки определяется как разница между максимальным и минимальным значениями числа дней разработки лесосеки. В зависимости от среднего запаса древесины на лесосеке (10–100 тыс. м3) и среднего объема хлыста (0,22 – 1,1 и более м3) снижение продолжительности разработки лесосеки изменяется от 10 до 238 дней при общем числе дней разработки лесосеки от 28 до 813 дней. Анализ характера изменения разницы объемов выработки комплекта машин в зависимости от среднего объема хлыста. Изменение числа дней, на которое сокращается продолжительность разработки лесосеки в зависимости от среднего объема хлыста для различного запаса древесины на лесосеке (Qт), (рис. 5.2) показывают на их криволинейную зависимость.
Рис. 5.2. Зависимость разницы между максимальным и минимальным
объемом выработки (∆Q) комплекта машин и сокращения продолжи-
тельности разработки лесосеки (∆t) от среднего объема хлыста (qср)
Из рисунка 5.3 видно, что число дней, на которое сокращается продолжительность разработки лесосеки тем меньше, чем больше разница между максимальным и минимальным значением объемов выработки комплекта машин. Иными словами, с увеличением объема хлыста увеличивается разница между максимальным и минимальным объемом выработки комплекта машин, с одной стороны и с другой сокращается общее время разработки лесосеки и число дней, на которое уменьшается продолжительность разработки лесосеки при условии увеличения численности или сменности работы машин на отстающих операциях.
В результате сокращения продолжительности разработки лесосеки снижается вредное воздействие лесосечных машин на окружающую среду: объем вредных выбросов в атмосферу с выхлопными газами; вредное воздействие на почвенный покров, особенно в весенний период; шумовое воздействие и др.
Рис. 5.3. Зависимость снижения продолжительности разработки
лесосеки от общего запаса древесины на ней для различного
объема хлыста (разницы объемов выработки ∆Q)
Объем снижения вредных выбросов может быть рассчитан по формуле:
VBS = ∑ (qsji × Neji × nji × Дji × ТСМ × kji), (5.2)
где qsji - удельный объем выбросов каждого s- того элемента, мг/ч j-тым типом машин на i-той операции; Neji – мощность двигателя j-той машины на i-той операции, кВт; nji – количество работающих машин j-того типа на i-той операции; Дji- число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки j-той машины на i-той операции; kji - коэффициент сменности работы машин j-того типа на i-ой операции; Тсм – продолжительность смены, ч.
Число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки за счет изменения численности или сменности работы лесосечных машин определяется разницей в числе дней работы при условии минимальной и максимальной выработки комплекта машин на конкретной лесосеке
ДЭВ = ДРО – ДРД , (5.3)
где ДРО и ДРД - число дней разработки лесосеки, соответственно, при минимальной и максимальной выработке комплекта.
Число дней разработки при условии минимальной выработки комплекта можно определить по формуле:
ДРО = QZ / ∑ Пmin , (5.4)
где Qz – объем древесины, заготовленный за расчетный период (месяц); Пmin – минимальная сменная выработка комплекта машин за рассматриваемый период (месяц).
Число дней разработки лесосеки при условии максимальной выработки комплекта можно определить по формуле:
ДРД = QZ / ∑ Пmax , (5.5)
где Пmax – максимальная сменная выработка комплекта машин за рассматриваемый период (месяц).
Время разработки лесосеки сокращается за счет увеличения численности или сменности работы лесосечных машин на отстающих операциях. Следовательно, во время их работы будут дополнительно производиться выбросы вредных веществ в атмосферу, объем которых можно рассчитать по формуле
VBS(д) = ∑ (qsji × Neji(д) × nji(д) × Дji(д) × ТСМ × kji(д)), (5.6)
где Neji(д) – мощность двигателя дополнительной машины j-того типа на i-той операции; nji(д) – количество (как правило, одна) дополнительных машин j-того типа на i-той операции; Дji(д) –число дней работы дополнительных машин j-того типа на i-той операции, определяется по методике [2]; kji(д) – коэффициент сменности работы (как правило, kji(д) = 1) дополнительных машин j-того типа на i-той операции.
Число дней работы ( 
) дополнительного оборудования j-того типа на i-той операции на весь период разработки лесосеки определяется как произведение продолжительности работы (tji) этих машин (определяется по методике [2]) за каждый отдельный месяц на число месяцев (nм) разработки лесосеки:
= tji* nм . (5.7)
Число месяцев разработки лесосеки можно определить как частное от деления общего запаса древесины на лесосеке Qл на объем древесины, заготовленный за отдельный месяц Qм =Qmax *Тп:
nм = 
, (5.8)
где Тп – число дней работы в расчетном месяце.
Тогда абсолютное уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу каждого отдельного s-того элемента может быть рассчитано по формуле:
VBS(a) = VBS – VBS(д). (5.9)
При разработке зимних лесосек желательно работы заканчивать до начала интенсивного таяния снега. Предлагаемая нами методика расчета режимов работы лесосечных машин, как показывают производственные исследования и исследования на модели, позволяют значительно сократить продолжительность разработки лесосеки. Заранее проанализировать возможные варианты, своевременно начать и закончить разработку каждой конкретной лесосеки.
Размер площадей лесных почв, сохраненных от разрушения, будет зависеть от количества дней, на которое уменьшится время разработки лесосеки, дневного объема выработки комплекта лесосечных машин и среднего запаса на одном гектаре.
, (5.10)
где gср - средний запас древесины, м3/га; Кэв – коэффициент использования сэкономленного времени.
Пример расчета снижения объемов вредного воздействия лесосечных машин на лесные экосистемы.Возможности снижения объемов вредного воздействия лесосечных машин на лесные экосистемы рассмотрим на следующем примере.
Поддержание оперативных запасов на определенном для конкретных условий уровне, с учетом подключения дополнительных машин на отстающих операциях, дает возможность увеличить объем выработки комплекта машин до 40% (таблица 5.3) и как следствие, уменьшить число дней работы машин на лесосеке. Число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки за счет изменения численности или сменности работы лесосечных машин определяется по формуле 5.2.
Таблица 5.3 - Значение нормы выработки, максимального и минимального объемов выработки комплекта машин и увеличения объема выработки в зависимости от среднего объема хлыста
| Средний объем хлыста (qхл), м3 | Значение объема выработки комплекта машин, м3/день | Увеличение объемов выработки | |||||
| норма выработки | объем выработки | ||||||
| ЛП-19 (1 шт.) | ЛТ-154 (2 шт.) | ЛП-33А (1шт.) | Пmax, | Пmin | м3/ день | % | |
| 0,22-0,29 | 41,5 | ||||||
| 0,30-0,39 | 38,9 | ||||||
| 0,40-0,49 | 38,0 | ||||||
| 0,50-0,75 | 39,5 | ||||||
| 0,76-1,10 | 39,0 | ||||||
| 1,1и боле | 36,5 | ||||||
| 0,22-0,29 | 41,5 |
Число дней разработки лесосеки при условии минимальной выработки комплекта, например, для среднего объема хлыста 0,3-0,39 и объема древесины на лесосеке 14000 м3 можно определить по формуле 5.4:
= 
дня.
Тогда число дней разработки лесосеки при условии максимальной выработки комплекта для среднего объема хлыста 0,3-0,39 и объема древесины на лесосеке 14000 м3 определим по формуле 5.5:
дней.
Значение числа дней, на которое сокращается время разработки лесосеки в зависимости от среднего объема хлыста и запаса древесины на лесосеке для рассматриваемого примера будет равно:
Дэв= 97,2 - 70=27 дней.
Для остальных значений среднего объема хлыста и запаса древесины на лесосеке данные приведены в таблица 5.4.
Объем снижения вредных выбросов рассчитываем по формуле 5.2. Для конкретного примера: удельный объем выбросов оксида углерода по данным [55] составляет 14 
, все машины на базе трактора ТТ-4 мощность, которого 95,6 кВт, всего машин-4, принимаем 7 часовой рабочий день и коэффициент сменности работы машин-1. Тогда для среднего объема хлыста 0,22-0,29 м3 и годового объема производства 14000 м3 число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки, составляет 28 дней, а объем снижения вредных выбросов соответственно:
Vвs= 
г.
Таблица 5.4 - Число дней, на которое сокращается время разработки лесосеки в зависимости от среднего объема хлыста и годового объема производства
| Запас древе сины на лесосеке тыс. м3 | Значение числа дней, на которое уменьшится продолжительность разработки лесосеки | |||||
| qхл=0,2-0,29, м3 | qхл=0,3-0,39, м3 | qхл=0,4-0,49, м3 | qхл=0,5-0,75, м3 | qхл =0,76- 1,1 м3 | qхл бол.1,1 м3 | |
Время разработки лесосеки сокращается за счет увеличения численности или сменности работы лесосечных машин на отстающих операциях. Следовательно, во время их работы будут дополнительно производиться выбросы вредных веществ в атмосферу, объем которых можно рассчитать формуле 5.6:
Для определения число дней работы ( 
) дополнительного оборудования j-того типа на i-той операции на весь период разработки лесосеки по формуле 5.7, вначале необходимо рассчитать число месяцев разработки лесосеки по формуле 5.8, приняв число дней работы в расчетном месяце ТП = 20 дням. Тогда для для рассматриваемого примера будем иметь:
мес.
Для остальных значений годового объема производства и средних объемов хлыста, число месяцев разработки лесосеки примет значения, приведенные в таблице 5.3.
Таблица 5.3 - Число месяцев разработки лесосеки в зависимости от годового объема производства и среднего объема хлыста на лесосеке
| qхл, м3 | Число месяцев разработки лесосеки в зависимости от годового объема производства и среднего запаса на гектаре | |||||||||
| 0,2-0,29 | 3,4 | 4,0 | 4,6 | 5,2 | 5,7 | 6,3 | 6,9 | 7,5 | 8,0 | 8,6 |
| 0,3-0,39 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | 7,0 | 7,5 |
| 0,4-0,49 | 2,7 | 3,1 | 3,6 | 4,0 | 4,4 | 4,9 | 5,3 | 5,8 | 6,2 | 6,7 |
| 0,5-0,75 | 2,2 | 2,6 | 3,0 | 3,4 | 3,8 | 4,2 | 4,5 | 4,9 | 5,3 | 5,7 |
| 0,76-1,1 | 1,9 | 2,3 | 2,6 | 2,9 | 3,2 | 3,5 | 3,9 | 4,2 | 4,5 | 4,8 |
| 1,1и бол | 1,7 | 2,0 | 2,3 | 2,5 | 2,8 | 3,1 | 3,4 | 3,7 | 3,9 | 4,2 |
Тогда число дней работы дополнительного оборудования соответственно для различного объема хлыста и годового объема производства, рассчитанное по формуле 5.7 получит значения, приведенные в таблице 5.4.
Таблица 5.4 - Число дней работы дополнительного оборудования на отстающих операциях в зависимости от годового объема производства и среднего объема хлыста на лесосеке
| qхл, м3 | Марка оборудо-вания | Число дней работы дополнительного оборудования в зависимости от годового объема производства и среднего объема хлыста на лесосеке | |||||||||
| 0,2-0,29 | МП-5 | 10,7 | 12,5 | 14,2 | 16,0 | 17,8 | 19,6 | 21,4 | 23,2 | 24,9 | 26,7 |
| Тайга-214 | 57,2 | 66,8 | 76,3 | 85,9 | 95,4 | 114,5 | |||||
| 0,3-0,39 | МП-5 | 6,3 | 7,4 | 8,4 | 9,5 | 10,5 | 11,6 | 12,6 | 13,7 | 14,7 | 15,8 |
| Тайга-214 | 45,6 | 53,2 | 60,8 | 68,4 | 76,0 | 83,6 | 91,2 | 98,8 | |||
| 0,4-0,49 | ТТ-4 | 4,3 | 5,0 | 5,7 | 6,4 | 7,1 | 7,8 | 8,5 | 9,2 | 10,0 | 10,7 |
| Тайга-214 | 36,5 | 42,6 | 48,7 | 54,8 | 60,9 | 67,0 | 73,1 | 79,2 | 85,2 | 91,8 | |
| 0,5-0,75 | ТТ-4 | 14,0 | 16,4 | 18,7 | 21,1 | 13,4 | 25,7 | 28,1 | 30,4 | 32,8 | 35,3 |
| Тайга-214 | 32,2 | 37,5 | 42,9 | 48,2 | 53,6 | 58,9 | 64,3 | 69,7 | 75,0 | 80,9 | |
| 0,76-1,1 | ТТ-4 | 21,1 | 24,6 | 28,1 | 31,6 | 35,2 | 38,7 | 42,2 | 45,7 | 49,2 | 52,3 |
| Тайга-214 | 25,7 | 30,0 | 34,3 | 38,6 | 42,9 | 47,2 | 51,5 | 55,8 | 60,1 | 63,8 | |
| 1,1 и более | ТТ-4 | 24,2 | 28,2 | 32,2 | 36,3 | 40,3 | 44,3 | 48,3 | 52,4 | 56,4 | 60,1 |
| Тайга-214 | 19,1 | 22,3 | 25,5 | 28,6 | 31,8 | 35,0 | 38,2 | 41,4 | 44,6 | 47,5 |
Удельный объем выбросов в атмосферу оксида углерода карбюраторных двигателей в десять раз больше, чем дизельных -140 .. Мощность двигателя МП-5 –3,7 кВт, а «Тайга-214» -2,6 кВт, продолжительность работы, для среднего объема хлыста 0,22-0,29 м3 и 14000 м3 древесины на лесосеке, МП-5 составляет 12,5 дня, «Тайга - 214» - 66,8 дня. Тогда объем выбросов в атмосферу оксида углерода от работы этого оборудования можно рассчитать по формуле 5.6
Vвs= 
г.
Зная объем снижения вредных выбросов, и объем выбросов от дополнительно подключаемых машин, можно рассчитатьабсолютное уменьшение объема вредных выбросов в атмосферу каждого отдельного s-того элемента по формуле 5.9. Для конкретного примера получим:
Vвs(а)= 1372117,6 - 385737,8 = 986379,8 г.
Для остальных значений среднего объема хлыста и годового объема производства результаты расчетов абсолютного снижения объема вредных выбросов – оксида углерода (СО) приведены в таблице 5.5.
Таблица 5.5 - Значение абсолютного снижения объема вредных выбросов (СО) в зависимости от годового объема производства и среднего объема хлыста на лесосеке
| qхл, м3 | Значение абсолютного снижения объема вредных выбросов (СО), кг. | |||||||||
| 0,2-0,29 | 799,7 | 986,4 | 1093,2 | 1239,6 | 1386,4 | 1533,2 | 1639,2 | 1786,1 | 1932,8 | 2103,1 |
| 0,3-0,39 | 673,0 | 791,7 | 910,8 | 1029,5 | 1148,5 | 1267,2 | 1354,4 | 1508,1 | 1583,2 | 1621,9 |
| 0,4-0,49 | 551,2 | 704,6 | 788,,0 | 862,5 | 995,3 | 1078,7 | 1162,1 | 1285,9 | 1409,2 | 1490,1 |
| 0,5-0,75 | 431,2 | 502,7 | 778,6 | 645,4 | 718,3 | 790,8 | 821,5 | 933,9 | 965,1 | 913,8 |
| 0,76-1,1 | 317,1 | 343,1 | 369,1 | 435,4 | 460,5 | 526,9 | 552,9 | 619,1 | 685,6 | 718,4 |
| 1,1и бол | 160,2 | 227,5 | 254,4 | 240,6 | 307,9 | 335,8 | 321,4 | 387,6 | 414,7 | 405,6 |
Абсолютное снижение объема вредных выбросов – оксида углерода (СО) выраженное в процентах к общему объему выбросов за весь срок разработки лесосеки приведены в таблице 5.6.
Таблица 5.6 - Значение абсолютного снижения объема вредных выбросов (СО), в % к общему объему выбросов
| qхл, м3 | Значение абсолютного снижения объема вредных выбросов (СО), в % к общему объему | |||||||||
| 0,2-0,29 | 20,4 | 21,4 | 20,8 | 21,0 | 21,1 | 21,2 | 20,8 | 21,0 | 21,0 | 21,4 |
| 0,3-0,39 | 20,1 | 20,2 | 20,3 | 20,4 | 20,5 | 20,5 | 20,1 | 20,6 | 20,2 | 19,4 |
| 0,4-0,49 | 18,5 | 20,3 | 19,9 | 19,4 | 20,0 | 19,8 | 19,6 | 19,9 | 20,3 | 20,1 |
| 0,5-0,75 | 17,0 | 16,8 | 17,9 | 16,8 | 17,0 | 16,9 | 16,2 | 16,9 | 16,3 | 14,3 |
| 0,76-1,1 | 14,5 | 13,5 | 12,7 | 13,3 | 12,7 | 13,2 | 12,8 | 13,1 | 13,5 | 13,2 |
| 1,1и бол | 8,6 | 10,4 | 10,2 | 8,6 | 9,9 | 9,8 | 8,1 | 9,6 | 9,5 | 8,7 |
Из приведенных данных (таблица 5.6) видно, что объем вредных выбросов (СО) снижается на 9-21% от общего объема выбросов. В тоже время для среднего объема хлыста 0,22-0,29 м3 это снижение находится в пределах 20-21%, для среднего объема хлыста 1,1 м3 и более в пределах 8-10%. То есть для одного и того же объема хлыста значение абсолютного снижения объема вредных выбросов изменяется незначительно. А для одного и того же объема производства с увеличением среднего объема хлыста значение абсолютного снижения объема вредных выбросов снижается более чем в 2 раза.
На основании полученных данных построим графическую зависимость значения абсолютного снижения объема вредных выбросов (СО) от среднего объема хлыста и объема древесины на лесосеке (рисунок 5.4). Анализ полученной зависимости показывает на её линейный характер. Для отдельного объема хлыста с увеличением объема древесины на лесосеке увеличивается значение абсолютного снижения объема вредных выбросов (СО), а с увеличением объема хлыста при одном и том же объеме древесины на лесосеке значение абсолютного снижения объема вредных выбросов уменьшается. Это объясняется тем, что в первом случае число дней разработки лесосеки увеличивается, а во втором уменьшается (таблица 5.3).
Зная числа дней, на которое сокращается время разработки лесосеки в зависимости от среднего объема хлыста и запаса древесины на лесосеке, можно рассчитать по формуле 6.10 размер площадей лесных почв сохраненных от разрушения, для рассматриваемого примера, при qхл,= 120м3/га эта площадь составит:
Sс = 
при среднем объеме хлыста на лесосеке 0,3-0,39м3. Для остальных значений среднего объема хлыста и годового объема производства результаты расчетов приведены в таблице 5.7
Таблица 5.7 ‑ Значение размера площадей лесных почв сохраненных от разрушения в зависимости от годового объема производства и среднего объема хлыста на лесосеке (min-max)
| qхл, м3 | Значение размера площадей лесных почв сохраненных от разрушения, га | |||||||||
| 0, 2-0,29 | 4,0-41 | 4,9-49 | 5,5-55 | 6,2-62 | 6,9-69 | 7,7-77 | 8,3-83 | 9,0-90 | 9,7-97 | 10-100 |
| 0,3-0,39 | 3,8-38 | 4,5-45 | 5,1-51 | 5,8-58 | 6,5-65 | 7,2-72 | 8,5-85 | 8,5-85 | 9,0-90 | 9,7-97 |
| 0,4-0,49 | 3,9-39 | 4,5-45 | 5,1-51 | 5,5-56 | 6,4-64 | 6,9-69 | 8,2-82 | 8,2-82 | 9,0-90 | 9,6-96 |
| 0,5-0,75 | 4,0-40 | 4,6-46 | 5,3-53 | 6,0-60 | 6,6-66 | 7,3-73 | 8,6-86 | 8,6-86 | 9,0-90 | 9,9-99 |
| 0,76-1,1 | 4,1-41 | 4,6-46 | 5,2-52 | 5,9-59 | 6,6-65 | 7,2-72 | 8,5-85 | 8,5-85 | 9,3-93 | 9,8-98 |
| 1,1и бол | 3,6-36 | 4,4-44 | 5,0-50 | 5,3-53 | 6,2-62 | 6,8-68 | 8,0-80 | 8.0-80 | 8,6-86 | 8,9-89 |
Анализ результатов таблицы 5.7 показывает, что даже при минимально возможном коэффициенте использования сэкономленного времени площади лесных почв сохраненных от разрушения достигают значительных размеров, в среднем от 4 до 10 га.
При разработке летних лесосек есть возможность компенсировать возможные простои машин из-за затянувшихся дождей, обеспечив соответствующее увеличение объемов выработки машин на каждой операции отдельных комплектов машин. Такая организация работы позволяет эксплуатировать лесосечные машины в более сухой период времени, что значительно снижает вредное воздействие их на почвенный покров и износ лесозаготовительной техники.
Анализируя существующие технологические процессы лесозаготовок и применяемое оборудование, в зависимости от сочетания выполняемых на лесосеке операций, нами выделены следующие основные технологические схемы (ТС):
ТС1: В+Т+С+П; ТС2: В+Т+С; ТС3: В+Т+П; ТС4: В+Т; ТС5: В+Т+СР+П; ТС6: В+Т+СР; ТС7: ВТ+С+П; ТС8: ВТ+С; ТС9: ВТ+СР+П; ТС10: ВТ+СР; ТС11: ВСР+Т+П; ТС12: ВСР+Т (принятые обозначения: В – валка, Т – трелевка, С – обрезка сучьев, Р – раскряжевка, П – погрузка. Если в системе отсутствует погрузка, значит она выполняется самопогружающимися автолесовозами).
Полное использование производственных возможностей машин обуславливается соответствием их конструктивных особенностей и организации работы, конкретным производственным условиям. Это соответствие достигается в процессе технологических расчетов с определением оптимальной численности машин, времени их работы, межоперационных запасов древесины, а также объемов снижением вредного воздействия машин на окружающую среду.
В связи с многообразием комплектов машин необходимо автоматизировать расчеты, применяя ПЭВМ и соответствующие машинные программы.
Дата добавления: 2016-02-24; просмотров: 680;