CC BY
10
ВЫБОР КРИТЕРИАЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ОЦЕНИВАНИЯ УРОВНЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОЖАРНОЙ И АВАРИЙНО-
СПАСАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
А.Н. Кондратенко, к.т.н., Национальный университет гражданской защиты Украины,
г. Харьков, Украина
Постановка проблемы. На боевом дежурстве подразделений МЧС России и ДСНС Украины находится большое количество единиц пожарной и аварийно-спасательной техники, оснащенной поршневым двигателем внутреннего сгорания (ПДВС), в частности дизельными, как основным источником механической энергии. Каждая единица ПДВС представляет собой источник экологической опасности, в частности массовых выбросов поллютантов с потоком отработавших газов (ОГ), в частности твердыми частицами (ТЧ). Самым действенным способом повышения уровня экологической безопасности (ЭБ) процесса эксплуатации таких объектов путем приведения показателей токсичности их ОГ к законодательно нормированным требованиям является разработка и реализация соответствующих систем управления экологической безопасностью (СУЭБ). При этом материальной основой комплексного решения такой задачи является разработка и внедрение систем нейтрализации законодательно нормированных поллютантов в ОГ и их агрегатов, в частности фильтров твердых частиц (ФТЧ) [1, 2]. Для качественного и количественного оценивания эффективности применения существующих или вновь разработанных систем нейтрализации и их агрегатов требуется применение соответствующего критериального математического аппарата и методики его применения. В связи с этим, актуальным представляется обоснование выбора такого аппарата с соответствующей ему методикой применения.
Постановка задачи и ее решение. Целью исследования является обоснование выбора критериального математического аппарата для оценивания эффективности применения мероприятий и технических решений по повышению ЭБ процесса эксплуатации единиц пожарной и аварийно-спасательной техники, оснащенной ПДВС, и методики его применения.
Анализ научно-технических литературных источников на тему данного исследования позволило выявить шесть существующих различных критериальных математических аппаратов, которые потенциально могут быть использованы для комплексного достижения его цели.
На основе результатов такого анализа предложена классификация таких критериальных математических аппаратов, представленная на рис. 1.
Критериальный математический аппарат для комплексного оценивания уровня экологической безопасности процесса эксплуатации единиц ^^^^ожарной^^варийно-спасательной^ехники,ос
Комплексный топливно-экологический критерий Парсаданова Ктэ
Обобщенная функция желательности Харрингтона D
—>
Индекс загрязненности атмосферы по методике ОНД-86 ИЗА
Интегральный показатель экологохимической оценки Канило Ф
ERoEI Index
—
Air Quality Index of United States Environmental Protection Agency AQI
Рис. 1. Классификация критериальных математических аппаратов для комплексного оценивания уровня экологической безопасности процесса эксплуатации единиц пожарной и аварийно-спасательной техники, оснащенной
ПДВС
Как видно из данных, представленных на рис. 1, основным классификационным признаком в предлагаемой классификации выступает источник исходных данных для оценивания. Согласно предлагаемому принципу:
- к внутренним отнесены критериальные аппараты, оперирующие порежимными и/или среднеэксплуатационными данными о содержании в потоке ОГ ПДВС поллютантов, полученные расчетным или экспериментальным путем, например, как в исследованиях [3, 4];
- к внешним отнесены критериальные аппараты, оперирующие данными о содержании поллютантов в атмосферном воздухе, полученные расчетным или экспериментальным путем;
- к универсальным - критерии, математический аппарат которых одинаково успешно оперирует как с первым типом исходных данных, так и со вторым.
К преимуществам внутренних критериев можно отнести возможность оценивания уровня ЭБ процесса эксплуатации отдельно взятой единицы техники, что особенно актуально для техники специального назначения, парк которой составляет малую часть автопарка населенного пункта или его района, в котором базируется пожарная часть, и сравнивать полученные значения с нормативами токсичности ОГ ПДВС. К недостаткам относится сложность получения исходных данных экспериментальным путем - необходимость наличия моторного испытательного стенда с нагрузочным устройством и специфичными средствами измерительной техники.
К преимуществам внешних критериев, в противоположность внутренним, можно отнести возможность оценивания уровня ЭБ урбосистемы в целом и
сравнивать полученные значения с ПДК, а также возможность использовать в качестве исходных данных информацию от сети метеорологических станций и пунктов наблюдения, от дистанционного спутникового сканирования поверхности Земли и т.д. К недостаткам относится принципиальная невозможность оценивания индивидуального вклада единиц специальной техники в загрязнение окружающей среды.
Общим преимуществом внешних и внутренних критериальных аппаратов является узкоспециализированная устоявшаяся структура их математического аппарата и отработанная методика применения. Однако эта особенность также делает их непригодными для оценивания уровня каких-либо других объектов.
Универсальные же критерии, в отличие от остальных двух видов, как раз и отличаются гибкостью их математического аппарата и вариативностью методики применения. При этом для учета факторов ЭБ, принципиально отличающихся от массовых выбросов поллютантов с потоком ОГ (шум, вибрации, информационное и энергетическое загрязнение, жидкие поллютанты и твердые отходы [1]) невозможно обойтись без использования универсальных критериальных аппаратов. Однако при этом требуется настройка математического аппарата и корректировка методики применения.
На основании вышеизложенного следует заключить, что приоритетность использования критериальных аппаратов в порядке убывания для случая пожарной и аварийно-спасательной техники, оснащенной ПДВС, следующая: внутренние ^ универсальные ^ внешние.
При этом настройке или модификации математических аппаратов универсальных критериев должны предшествовать исследования отдельных аспектов математических аппаратов и методик применения внутренних критериев, для случаев новых и существующих моделей ПДВС специальной техники и агрегатов систем нейтрализации поллютантов в потоке их ОГ, как это показано, например, в работах [5, 6].
В связи с вышеизложенным требуется осуществить выбор приоритетности использования между двумя приведенными на рис. 1 внутренними критериальными аппаратами, а именно комплексным топливно-экологическим критерием Пасаданова КТЭ и интегральным показателем экологохимической оценки Канило Ф.
Анализ их математического аппарата позволяет рекомендовать к использованию критерий КТЭ как такой, который в отличие от критерия Ф оперирует исключительно исходными данными, нормативные требование к которым закреплены законодательно как на территории Российской Федерации, так и на территории Украины (Правила ЕЭК ООН №№ 49 и 96 для дизельных ПДВС), причем их перечень составляет полный набор.
Кроме того, из двух сравниваемых критериальных аппаратов только критерий Парсаданова имеет физический смысл, а именно среднеэксплуа-тационный эффективный КПД двигателя с учетом денежных затрат на компенсацию экологического ущерба от загрязнения окружающей среды поллютантами в потоке их ОГ.
Выводы. Таким образом, в данном исследовании предложена классификация критериальных аппаратов, пригодных для оценивания уровня ЭБ процесса эксплуатации единиц пожарной и аварийно-спасательной техники, по виду набора используемых исходных данных. Проанализированы основные достоинства и недостатки таких критериев, предложена приоритетность их использования, выбран предпочтительный.
Список использованной литературы
1. Сучасш способи тдвищення еколопчно!' безпеки експлуатацп енерге-тичних установок: монографiя [Текст] / С.О. Вамболь, О.П. Строков, В.В. Вам-боль, О.М. Кондратенко. - Х.: НУЦЗУ, Стиль-Издат (ФОП Бровш О.В.), 2015. -212 с. - Режим доступа: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/ 123456789/3529.
2. Scientific and practical problems of application of ecological safety management systems in technics and technologies: Monograph» [Text] / S.O. Vambol, V.V. Vambol, Y.O. Suchikova, I.V. Mishchenko, O.M. Kondratenko. - Ополе: Academy of Management and Administration in Opole, 2017. - 205 с. - Режим доступа: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/3530.
3. Кондратенко О.М. Математична модель ефективност роботи фшьтра твердих частинок дизеля [Текст] / О.М. Кондратенко, О.П. Строков, С.О. Вамболь, А.М. Авраменко // Науковий вюник НГУ. - Дншропетровськ: НГУ, 2015. - № 6 (150). - С. 55 - 61. - Режим доступа: http://repositsc. nuczu.edu.ua/handle/123456789/2227.
4. Assessment of improvement of ecological safety of power plants by arrangement of pollutants neutralization system [Text] / S. Vambol, V. Vambol, O. Kondratenko, Y. Suchikova, O. Hurenko // East-European Journal of Enterprise Technologies. - № 3/10 (87). - Kharkiv: USURT, 2017. - pp. 63 - 73. - Режим доступа: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/3423.
5. Vambol S.O. Results of complex criterial fuel and ecological assessment of diesel engine 2СЫ0.5/12 for emergency and rescue power plants [Text] / S.O. Vambol, O.M. Kondratenko // Науково-техшчний журнал «Технеогенно-еколопчна безпека». - Вип. 1. - Х.: НУЦЗУ, 2017. - С. 32 - 38. - Режим доступа: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/2269.
6. Vambol S.O. Сalculated substantiation of choice of units of monetary equivalents of complex fuel and ecological criteria components [Text] / S.O. Vambol, O.M. Kondratenko // Науково-техшчний журнал «Техногенно-еколопчна безпека». - Вип. 2. - Х.: НУЦЗУ, 2017. - С. 53 - 60. - Режим доступа: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/2275.
