авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Теория и методы оценки геоэкологической безопасности создаваемых природно-технических систем

-- [ Страница 4 ] --

Автором используется метод оценки геоэкологической безопасности создаваемых ПТС, основанный на импликативных отношениях технических и экологических показателей СиТС, или принципе «Что будет если…?» («What-If»), и позволяющий прогнозировать негативный отклик в ОС при изменении параметров СиТС. Этот метод относится к группе качественных методов оценки экологической безопасности. В то же время он дает представление об отклонениях показателей конкретных физических величин и может служить основой для детерминированных методов оценки, а также позволяет выработать корректирующие воздействия не только с позиций совершенствования функционирования СиТС, но и геоэкологической безопасности. Метод использует промежуточные параметры, характеризующие состояние СиТС, и способствует повышению геоэкологической безопасности на этапе разработки систем.

На рис. 7 показана модель использования промежуточных параметров СиТС для анализа, оценки и выработки управляющих корректирующих воздействий для повышения геоэкологической безопасности проектируемых ПТС. В методологическом плане эту схему можно применять к любой стадии разработки СС и входящих в нее ТС и, в принципе, любой ПТС.

 Модель использования импликативных отношений экологических и технических-47

Рис. 7. Модель использования импликативных отношений экологических и технических показателей для повышения геоэкологической безопасности ПТС

Использование в качестве приложений к этой модели критерия «экологически безопасная система», в которую входят материалы, технические системы и технологические процессы (табл. 3), а также «проверочных листов» (табл. 4), позволяющих корректировать уровень предполагаемого негативного воздействия от принятия проектных решений, сделает возможным проведение управляющих корректирующих воздействий для повышения геоэкологической безопасности ПТС не только квалифицированным специалистам в области экологии, но и инженерам-строителям, конструкторам, технологам, механикам и др.

Критерием «экологически безопасного материала» могут быть экологические показатели, характеризующие негативное воздействие на ОС при производстве различных конструкционных материалов. В работе приводится оригинальная методика определения приведенной массы выбросов при производстве материалов, которая адаптирована к российским условиям и дает результаты, сравнимые с другими методиками (табл. 5).

Для качественного анализа геоэкологической безопасности ТС на базе регрессионных математических зависимостей автором разработана модель определения импликативных отношений технических и экологических показателей на примере электротехнических систем.

Таблица 3

Критерии «экологически безопасной системы»

Элементы системы Критерии геоэкологической безопасности
1.Материалы 1.1. Предложения материала неограниченны 1.2. На материал нет существующих или ожидаемых правовых ограничений 1.3. Низкие затраты энергии и природных ресурсов на добычу, производство, использование материала 1.4. Минимальное негативное воздействие на ОС при добыче, производстве, эксплуатации и рециклинге 1.5. Возможность рециклинга
    1. Минимальное негативное воздействие на производственную среду и др.
2.Технические системы 2.1. Уменьшение массы и объема ТС
    1. Применение, где возможно материалов одной марки для повышения эффективности последующего рециклинга;
2.3. Ограничение на использование в ТС композиционных и комбинированных материалов
    1. Повышение энергетического КПД
    2. Повышение надежности и удлинение срока службы
    3. Минимизация негативного воздействия в жизненном цикле
    4. Применение экологической маркировки продукции
    5. Уменьшение расходных материалов при эксплуатации, ремонте и обслуживании
    6. Возможность рециклинга
2.10.Выбор способа сборки ТС, с учетом последующей разборки и др.
3.Технологические процессы
    1. Сокращение потребления материальных и энергетических ресурсов
    2. Уменьшение экологического и производственного риска
    1. Минимизация дополнительных процессов
    2. Минимизация негативных воздействий на ОС
    3. Минимизация численности необходимых аппаратов очистки и др.

Таблица 4

Проверочный лист

(на примере промежуточной оценки уровня шума электрической машины)

Экологический показатель Конструктивные и функциональные показатели, влияющие на увеличение уровня негативного воздействия
1. Уровень шума 1.1. Уменьшение воздушного зазора 1.2. Увеличение площади излучающей поверхности. 1.3. Увеличение окружной скорости. 1.4. Увеличение потребляемой мощности 1.5. Увеличение магнитного потока 1.6. Увеличение силы тока 1.7. Снижение магнитной проводимости воздушного зазора и др.

Таблица 5

Экологические показатели при производстве различных конструкционных материалов

Материалы Приведенная масса выбросов, кг/кг материала (Графкина М.В.) Экоиндикатор, балл/кг материала (Козлов А.В.) «Экоиндикатор- 95» балл /кг материала (данные университета г. Delft)
Алюминий 2975,84 0,564 18,1
Медь 22720,6 3,148 133
Пластмасса 1375,12 0,2983 5,29
Свинец 4126,88 0,769 6,94
Сталь 998,367 0,222 4,88

Новизна этого подхода заключается в том, что экологические показатели рассчитываются с учетом технических показателей проектируемых ТС, используемых при их параметрической оптимизации. Модель представлена на рис. 8.

 Модель взаимосвязи технических и экологических показателей ТС В модели (рис. 8)-48

Рис. 8. Модель взаимосвязи технических и экологических показателей ТС

В модели (рис. 8) применяются следующие обозначения:

– комплексный показатель, учитывающий негативное воздействие на атмосферу; Мk – масса конструкционного k-го материала; кг; k – число материалов; – коэффициент приведения, характеризующий воздействие на атмосферу i-го загрязняющего вещества; –– масса i-го загрязняющего вещества, кг; – комплексный показатель, учитывающий негативное воздействие на гидросферу; – коэффициент приведения, характеризующий воздействие на гидросферу от j-го загрязняющего вещества; – масса j-го загрязняющего вещества, кг; – комплексный показатель, учитывающий негативное воздействие образующихся отходов; – коэффициент использования k-го материала при производстве конструкционных материалов, деталей, узлов ТС в целом; – интегральный показатель негативного воздействия ТС с учетом ЖЦ; – расстояние от вариантов до идеального варианта ; – показатель, учитывающий негативное воздействие шума на ОС; N – мощность, кВт; – характеристика акустического импеданса, кг/с м2; – площадь звукоизлучающей поверхности, м2; – коэффициент излучения (=15); – среднеквадратичная нормальная скорость звукопоглощающей поверхности, м/с; – константа, зависящая от шероховатости поверхности и свойств газа, выражается в единицах удельной звуковой мощности (Вт/м2);

jpg"> – окружная скорость, м/с; – показатель, учитывающий негативное воздействие вибрации на ОС; – масса ТС, кг; – длина пакета якоря, м; – частота вращения якоря, об/мин; – показатель, учитывающий негативное воздействие электромагнитных излучений на ОС; – магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл; – наружный диаметр якоря, м; – постоянная электрической машины, не зависящая от режима ее работы; – коэффициент полюсного перекрытия; – показатель, учитывающий вероятность возгорания в электрической сети; Iдоп – предельно допустимый ток по условиям пожарной безопасности и оптимальной долговечности электрической сети, А; Sпр – площадь сечения токопроводящей жилы провода, м2; dн – наружный диаметр провода, м; Тпр.max – максимально допустимая температура изоляции провода по условию ее теплостойкости, К; Тпр – установившаяся температура провода, К; Тср – температура окружающей среды, К; – удельное сопротивление жилы провода, Омм; – теплопроводность, Вт/мград; Gi – масса i-го элемента электрической сети, кг.

Характерной особенностью процесса разработки новых систем является необходимость выбора альтернативных вариантов. Улучшение в решении задач проектирования одних параметров может привести к ухудшению других. В настоящее время совершенствование функциональных показателей СиТС, осуществляемое путем структурной или параметрической оптимизации, должно проводиться с учетом всесторонней комплексной экологической оценки получаемых вариантов на различных этапах разработки. Оценка должна проводиться с определением и сопоставлением экологических показателей вариантов по качественному или детерминированному выражению некоторых частных, а на завершающем этапе – комплексных критериев, учитывающих степень выполнения предъявляемых к создаваемой системе экологических требований.

Таким комплексным критерием, как было сказано выше, выбран минимум негативного воздействия на ОС с учетом жизненного цикла создаваемой системы, определяющий геоэкологическую безопасность выбранного варианта в сравнении с другими рассматриваемыми конкурентоспособными вариантами.

Качественные методы оценки геоэкологической безопасности используются на начальных этапах разработки, если реальная система не может быть описана количественными характеристиками или отсутствуют закономерности в виде аналитических зависимостей, а также при недостатке исходных данных для проведения расчетов. Качественные методы оценки актуально использовать при выборе концептуальной модели создаваемой системы. Количественные методы оценки применяются на последующих этапах для анализа конкурентных вариантов создаваемых систем. Детерминированные методы также могут быть использованы и на начальных этапах при наличии аналитических зависимостей, устанавливающих импликативную взаимосвязь экологических и технических показателей создаваемых систем, а также при необходимом объеме исходной информации для проведения вычислений.

Для комплексной оценки геоэкологической безопасности создаваемых ПТС автором используются методы, основанные на модели расстояния до эталонного варианта, в которых предполагается существование небольшого числа латентных характеристик, определяющих состояние объекта, а, следовательно, и значение комплексного экологического критерия. Кроме предположения о существовании латентных характеристик и эталонного варианта, фундаментальным для этих методов является предположение о наличии определенной зависимости между «близостью» объектов в области исходных частных экологических показателей и расстоянием между этими объектами в области латентных характеристик.

В соответствии с этими методами для комплексной оценки геоэкологической безопасности конкурентных вариантов необходимо в пространстве частных экологических показателей (ЧЭП) задаться эталоном, которому соответствует точка с координатами , и выбрать соответствующую метрику , описывающую расстояние объекта до эталона.

В качестве эталона целесообразно выбирать идеальный вариант проектируемой СиТС относительно функции цели, т.е. вариант, у которого все ЧЭП одновременно принимают наилучшие значения. В случае если идеальный вариант проектируемой системы принят как цель, к которой «стремятся» сравниваемые варианты, расстояние от рассматриваемых альтернативных вариантов до идеального варианта будет характеризовать геоэкологическую безопасность различных конкурентоспособных вариантов проектируемой системы

(16)

где – функция, соответствующая используемой метрике;

– показатель, который характеризует геоэкологическую безопасность j-го конкурентного варианта проектируемой системы.

Например, для измерения расстояния между оцениваемыми вариантами и идеальным вариантом в случае, если ЧЭП нельзя считать равноценными, можно использовать метрику Минковского

, (17)

где – весовые коэффициенты, учитывающие неравноценность частных экологических показателей;

– значение i-го нормированного значения частного экологического показателя для j-го варианта;

– значение i-ой координаты вектора идеального варианта.

Значения , являющиеся комплексными экологическими показателями конкурентных систем и представляющие собой меру близости оцениваемых вариантов к идеальному, интерпретируются как комплексный геоэкологический критерий рассматриваемых вариантов. Неоднородность ЧЭП предопределяет необходимость проведения специальных преобразований – унификации и нормирования.

Апробация теории и методов оценки геоэкологической безопасности создаваемых ПТС осуществлена на примерах выбора оптимальных вариантов размещения Архангельской АТЭЦ и Петровской ГРЭС в Шатурском районе Московской области и оптимального варианта проектируемой электрической машины. Результаты оценки геоэкологической безопасности конкурентных пунктов размещения Архангельской АТЭЦ – «Правобережный», «Рикасиха», «Цигломень» (рис. 9), представленные в табл. 6, показали преимущество в штатном режиме работы варианта ее размещения в пункте «Рикасиха».

В случае оптимизации выбора площадки для Петровской ГРЭС (рис. 10) оценка геоэкологической безопасности по комплексному критерию (табл. 7) показывает, что наименьшее негативное воздействие на ОС в штатном режиме работы ожидается при размещении ее на площадке «Радовицкая».

Для оценки и расчета экологических показателей проектируемых ТС разработано программное обеспечение (рис. 11), предназначенное для формирования, хранения и быстрого доступа к информационно-справочному массиву, используемому для экологической оценки; расчета экологических показателей; анализа и оценки экологического состояния проектируемых технических систем с построением графических диаграмм; графической интерпретации результатов экологического анализа и оценки проектируемой системы; передачи информационных массивов, как на электронных носителях, так и по информационным сетям для обеспечения контроля за процессом проектирования. Результаты оценки (на примере электрической машины) приведены на рис. 12. Оптимальным является вариант 2, который будет оказывать наименьшее воздействие на ОС с учетом жизненного цикла при высоких технических показателях и выполнении функциональных ограничений.

Рис. 9. Ситуационная карта района исследования. Пункты размещения АТЭЦ слева направо: «Рикасиха», «Цигломень», «Правобережный»

Таблица 6

Значения экологических показателей для конкурентных пунктов размещения Архангельской АТЭЦ

Экологические показатели «Правобережный» «Рикасиха» «Цигломень»
Фактор загрязнения воздушного бассейна, с/м3 2.8710-2 1.1610-2 3.7810-2
Фактор загрязнения водной среды, баллы 3 3 2
Фактор загрязнения почвы, скм2/м3 0.86310-4 2.5910-4 4.7110-4
Фактор изъятия земель, баллы 2 2 2
Фактор воздействия на растительный и животный мир, баллы 2 2 2
Комплексный геоэкологический критерий 0.54, 0.34 0.60


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.