Проектирование автомоечного комплекса

Рисунок 11 - Пневматическая ротационная щетка

Сборка щетки осуществляется в следующей последовательности: камера 3 надевается на каркас при снятом фланце 1, затем на камеру надевают секцию с капроновыми нитями и прикрепляют фланцем к валу. После этого в камеру через ниппель подают воздух, создавая необходимое для нормальной работы щетки давление, затем собранную щетку монтируют на моечной машине.

Преимуществом данной ротационной щетки является то, что она легче обычной, проста в изготовлении, а благодаря деформации пневмокамеры обеспечивается плавный и мягкий контакт нитей щетки с обрабатываемой поверхностью автомобиля.

К недостаткам щетки следует отнести то, что при износе нитей какой-либо из частей щетинодержателя необходимо его заменять полностью, для чего щетка должна демонтироваться с моечной установки.

Ротационные щетки с пластмассовым щетиноносителем. К недостаткам ротационных щеток моечных установок следует отнести то, что наблюдается повышенный износ и выпадение щетины в местах взаимодействия их с выступающими частями автомобиля, например, бамперами, ручками дверей, в результате чего щетку приходится заменять.

Данная конструкция ротационной щетки, внедренной во многих московских автотранспортных предприятиях, не имеет этого недостатка.

Щетка выполнена из набора отдельных элементов щетиноносителя с возможностью их замены в случае износа.

Ротационная щетка (рисунок 12) содержит вал 4, на котором с помощью крайних опорных фланцев 3 и 1, и гайки 2 зажаты элементы сменного щетиноносителя 5, выполненные в виде отдельных пустотелых цилиндров; между цилиндрами установлены промежуточные фланцы 6, обеспечивающие крепление цилиндров на валу 4.

Элементы щетиноносителя выполнены из пластмассы (например, капрона) с заливкой в нее пучков щетины. Для замены отдельных изношенных элементов щетиноносителя достаточно отвернуть гайку 2, чтобы на место снятого изношенного поставить на вал 4 исправный элемент щетиноносителя.

Рисунок 12 - Ротационная щетка для моечных установок

Одним из удачных вариантов ротационной пластмассовой щетки является описываемая ниже щетка, в которой для соединения элементов щетиноносителя вместо фланцев применены шипы (выступы), входящие в соответствующие пазы (впадины), что упрощает конструкцию и повышает надежность щетки.

а - общий вид; б - схема крепления щетины;

Рисунок 13 - Ротационная пластмассовая щетка

Ротационная пластмассовая щетка (рисунок 13) содержит вал 1, на котором закреплен фланец 2. Элементы щетиноносителя - цилиндры 3 прижимаются к фланцу шайбой 4 и гайкой 5. Цилиндры выполнены с шипами (выступами) 10 и пазами (впадинами) 9; так же выполнены фланец 2 и шайба 4. Пучок щетины 6 капроновых нитей выполнен с узлом 7, который заливается пластмассой 8.

При сборке ротационной щетки цилиндры устанавливаются так, чтобы шипы входили в пазы, после чего они фиксируются гайкой.

Конструкция данной ротационной пластмассовой щетки также получила дальнейшее развитие.

Рисунок 14 - Схема устройства пластмассовой ротационной щетки

Модернизированная щетка (рисунок 14) также содержит вал 1; на который насажены пластмассовые щетиноносители 3, взаимодействующие друг с другом торцами 2 а 4, имеющими шипы (выступы) 6 и пазы (впадины) 8. В периферийную, часть щетиноносителя залиты завязанные узлами пучки щетины 7, состоящие из капроновых нитей. Внутренняя часть щетиноносителя является направляющей 5, центрирующей его на валу. Таким образом, щетка получается пустотелой и облегченной, а расход сырья на ее изготовление значительно уменьшается.

Для повышения качества мойки находят применение плоские щетки предварительного обмыва автомобиля. Примером такого конструктивного исполнения может служить устройство плоской щетки, разработанной в ЦТЩТБ объединения «Росавтоспецоборудование».

Плоская щетка предварительного обмыва (рисунок 15) шарнирно монтируется перед въездом на моечную установку (до горизонтальной ротационной щетки). Плоская щетка состоит из набора пластинчатых губчатых элементов, заключенных в основание, выполненное в виде скобы, и стянутых шпильками. Губчатые пластины базируются на трубках, часть из которых имеет подвод моющего раствора к рабочей поверхности щетки.

1 - пружина; 2 - трубка крепления губчатых пластин; 3 - основание - скоба щетки; 4 - шпилька крепления губчатых пластин; б - губчатые пластины; 6 - шланг подачи моющей жидкости к рабочей поверхности щетки; 7 и 8 - регулировочные ограничители; 9 - вертикальный шарнир крепления щетки к консолям; 10 - консоль.

Рисунок 15 - Плоская щетка предварительного обмыва для моечных установок

Плоская щетка монтируется на консольной балке рамы моечной установки с помощью вертикального шарнира, имеющего два регулировочных ограничителя и пружины, что позволяет щетке копировать поверхность обмываемого автомобиля.

Применение ротационных щеток как средства механического воздействия на загрязненные поверхности автомобиля обеспечивает более качественную мойку, значительное сокращение расхода воды, уменьшает время, необходимое на выполнение моечных операций, что, в свою очередь, позволяет повысить производительность щеточных моечных установок до 50 - 70 легковых автомобилей в час, против 20 - 30 на струйных моечных установках.

Эти преимущества делают щеточные установки незаменимыми для мойки легковых автомобилей, автобусов и автофургонов.

Недостатком щеточных моечных установок является некоторая их сложность в силу большого числа агрегатов, узлов, силовых приводов и приборов управления, которые обеспечивают вращение, прижатие и разведение щеток в автоматическом цикле, без чего не может быть достигнута высокая производительность установки.

Кроме того, в современных установках щетки вращаются с частотой 150 - 175 об/мин, в результате чего создаются инерционные силы удара нитей щетины по лакокрасочным покрытиям, что приводит к потере блеска и даже к образованию рисок на поверхности кузова автомобиля. Вредное влияние нитей щеток в зарубежных установках устраняется благодаря выполнению их концов в виде мягкой кисточки.

Комбинированная струйно-щеточная моечная установка фирмы Ceccatto (Италия) включает в себя: устройство струйной мойки грузовых автомобилей, смонтированное в начале установки и представляющее собой замкнутую трубчатую душевую рамку с соплами; насосные станции подачи моющей жидкости к соплам и ротационным щеткам (причем подача моющей жидкости осуществляется через распределительную гребенку и пневматические клапаны под давлением 5 - 6 кгс/см2); устройство для мойки автомобилей и микроавтобусов в виде двух пар вертикальных распашных ротационных щеток и одной горизонтальной щетки; устройство для обмыва низа легковых автомобилей и микроавтобусов; конвейер толкающего типа с упорными роликами для перемещения автомобилей и микроавтобусов через моечную установку, имеющий приводную и натяжную станции; установку для сушки автомобилей и микроавтобусов после мойки.

Душевая рамка 8 разделена двумя герметичными перемычками 12 на две части. Каждая часть питается от отдельного насоса.

Установка смонтирована в отдельном помещении со сквозным проездом. Все моечные устройства и механизмы закрыты металлическим застекленным кожухом, что позволяет предохранить помещение от влияния влаги, а также создать необходимые условия для передвижения обслуживающего персонала во время работы установки. Управление работой установки осуществляется оператором из кабины, в которой установлен пульт управления.

Вертикальные распашные ротационные щетки, смонтированные попарно справа и слева направляющей колеи моечного поста, установлены в подшипниках рамок укрепленных на стойках с возможностью поворота относительно друг друга от 90 до 180°. Каждая щетка приводится во вращение от отдельного электродвигателя посредством двойной клиноременной передачи.

В процессе мойки автомобиль с помощью конвейера движется навстречу щеткам. Горизонтальная щетка начинает обрабатывать верхние поверхности, а вертикальные - переднюю часть и далее, по мере передвижения автомобиля, боковые поверхности. При обмыве задней стенки рамки первых (по ходу автобуса) щеток поворачиваются как бы ему вдогонку.

Возвращение вертикальных щеток в исходное положение после обмыва автомобиля происходит за счет грузов, подвешенных с помощью канатов к рамкам щеток.

Для разведения щеток в нерабочее положение служит механизм с пневматическим приводом (рисунок 16), который смонтирован на кронштейнах 10 (укрепленных на стойках 2), несущих поворотные рамки 1 с вертикальными щетками. Механизм состоит из двух пневматических камер 9, штоки которых взаимодействуют с трехплечим рычагом 7. Последний посредством тяги 5 с роликом 4 воздействует на канат 3, концы которого закреплены на поворотных рамках 1 вертикальных щеток. При помощи электропневматических клапанов, установленных на пульте управления, пневматические камеры, наполняясь сжатым воздухом, поворачивают трехплечий рычаг 7, который посредством тяги с роликом оттягивает канат 3 и отводит поворотные ролики щеток в стороны. В таком (нерабочем) положении щетки удерживаются посредством фиксатора 6, входящего в гнездо на трехплечем рычаге 7, а пневматические камеры соединены с атмосферой.

Рисунок 16 - Механизм разведения щеток струйно-щеточной установки

Для возврата щеток в рабочее положение необходимо отвести фиксатор 6. Это осуществляется с помощью пневмокамеры 8 посредством соединенного с ней рычага 11, другой конец которого соединен с фиксатором. Возвращение щеток в рабочее положение происходит под воздействием грузов.

Управление подачей сжатого воздуха в пневмокамеры осуществляется оператором с пульта управления. При этом ток поступает на обмотку электропневматического клапана, который, срабатывая, открывает доступ сжатому воздуху по трубопроводам в пневмокамеры привода разведения щеток.

Система автоматического управления установкой предусматривает и дистанционное управление оператором с пульта управления. При автоматическом управлении последовательное включение всех устройств и механизмов, по мере прохождения автомобиля через установку, производится при помощи фотореле, датчики которых - фотосопротивления (ФСК-2) размещены в определенных местах установки. Автомобиль, пересекая луч света осветителя (прожектора), направленный на датчик, заставляет срабатывать реле, включающее пускатель привода того или иного устройства или механизма установки.



Рисунок 17 - Структурная схема автоматического управления струйно-щеточной моечной установкой

При зеленом свете светофора, установленного у въездных ворот поста мойки, автомобиль подъезжает к воротам, пересекая при этом луч прожектора въездного фотореле, включающего пускатель электродвигателя механизма открывания и закрывания въездных ворот, въезжает на направляющие конвейера; при этом ворота автоматически закроются, а на въездном светофоре, перед воротами загорится красный свет, предупреждающий о том, что моечная установка занята.

Водитель, остановив автомобиль, выключает двигатель, ставит рычаг коробки передач в нейтральное положение и отпускает ножной и ручной тормоза. Дальнейшее передвижение автомобиля через моечную установку производится с помощью конвейера, включение которого осуществляется при помощи фотореле.

По мере передвижения автомобиля через моечную установку электродвигатели приводов насосов, щеток, вентиляторов, установки сушки (обдува) включаются и выключаются автоматически при помощи фотореле и реле времени. Первоначальное включение системы автоматического управления работой установки производится оператором с пульта управления.

Рисунок 18 - Устройство для сушки (обдува) автомобилей после мойки

Современные моечные установки, как правило, оснащаются устройством для сушки (обдува) автомобиля после мойки. Для создания потока сжатого воздуха используются вентиляторы.

На рисунке представлена схема простейшего устройства для сушки автомобиля используемое на итальянской установке Ceccatto, по сравнению с итальянской, фирмы Hanna и Sonny's (США) используют не менее шести вентиляторов, что определенно помогает достигать лучших результатов сушки.

Устройство состоит из трех вентиляторов, жестко укрепленных на верхней балке 3 П-образной арки 1. Вентиляторы 2 и 5 предназначены для обдува боковых поверхностей, а центральный вентилятор 4 - верхних поверхностей автомобиля. Для направления воздушной струи каждый вентилятор снабжен фигурным (в виде щелевого диффузора) насадкой 8, формирующим веерообразную струю воздуха. Насадок изготовлен из кровельного железа с соплом сечением прямоугольной формы размером 800 X 85 мм. Сопла центрального вентилятора под углом 45°, а боковых - 253° направлены навстречу движущемуся с поста мойки автомобилю.

Вентиляторы приводятся во вращение индивидуальными электродвигателями 6 мощностью 7,5 кВт; общая мощность электродвигателей 22,5 кВт. В целях локализации воздушных потоков, создаваемых вентиляторами, устройство имеет кожух - воздухоуловитель 7. Вентиляторы забирают воздух непосредственно из помещения поста мойки автомобилей.

Управление работой устройства автоматическое. Включение и выключение электродвигателей осуществляется с помощью фотореле и реле времени. Для уменьшения резкого возрастания тока при пуске трех электродвигателей устанавливается также реле, обеспечивающее поочередное включение электродвигателей с интервалом в 3 с.

Недостатком данного устройства является то, что щелевые насадки с соплом плоского сечения жестко укреплены на вентиляторах и не обеспечивают необходимую направленность воздушного потока. Кроме того, сами насадки слишком удалены от поверхностей автомобиля. Это снижает эффективность обдува, требует на выполнение операции сушки излишнее время, что, в свою очередь, приводит к снижению производительности моечного конвейера и вызывает перерасход электроэнергии на привод вентиляторов.

Указанный недостаток устранен в устройстве для обдува автомобилей после мойки, где вентиляторы укреплены относительно центра тяжести шарнир но, а насадки выполнены в виде плавно усеченного конуса.

Устройство с подвижными вентиляторами для сушки (обдува) автомобилей после мойки.



а - общий вид с вентилятором, укрепленным на вертикальной оси; б - общий вид с вентилятором, укрепленным на горизонтальной оси

Рисунок 19 - Устройство с подвижным вентилятором для сушки (обдува) автомобилей после мойки

Устройство также содержит три вентилятора: центральный 5 и боковые 12, шарнирно укрепленные на верхней балке портала, причем центральный вентилятор 5 укреплен с помощью вертикального шкворня 4, размещенного в подшипниках 2 и 6. Шкворень 4 жестко связан с вентилятором 5 и соединен с кривошипом редуктора 7, выходной, вал которого приводится во вращение электродвигателем 8.

Боковые вентиляторы 12 шарнирно укреплены на горизонтальных шкворнях 11, соединенных с электродвигателем 10 через редуктор 9. Боковой вентилятор совершает колебания так, что его насадок 13 перемещается от одного крайнего положения в другое на угол 30⁰. Ось колебания насадки 13 первого бокового вентилятора перемещается в вертикальной плоскости под углом к автомобилю 1; аналогично перемещается ось колебания насадка второго бокового вентилятора, размещенного с другой стороны. Насадок 3 совершает колебания так, что его ось колебания перемещается от одного крайнего положения до другого в горизонтальной плоскости в пределах габаритов автомобиля.

Применение данного устройства благодаря выполнению насадок круглого сечения позволяет снизить коэффициент турбулентности струи, уменьшить замедление осевой скорости струи по мере удаления автомобиля от насадка, что дает возможность уменьшить время на обдув автомобилей, повысить производительность установки и уменьшить расход электроэнергии. Применение устройства улучшает качество сушки (обдува) автомобилей. В исходном положении насадок 5 вентилятора 4 расположен так, что воздушная струя направлена навстречу автомобилю 1, перемещающемуся через установку. В то время, когда половина длины автомобиля проходит под вентилятором, кузов автомобиля затеняет фотоэлемент 2, после чего свет от лампы 10 на него не падает и срабатывает реле 7, которое своими контактами 8 включает электровоздушный вентиль 9, подающий воздух в пневмопривод 3; в результате чего вентилятор 4 с насадкой 5 поворачивается так, чтобы воздушная струя обдувала заднее стекло, крышку багажника и задние поверхности автомобиля.

После ухода автомобиля дальше из зоны действия вентилятора и освещения лампой 10 фотоэлемента 2 включается реле 7, после чего электровоздушный вентиль 9 выпускает воздух из пневмоцилиндра 3, вентилятор с насадкой поворачивается в исходное положение под действием пружины, установленной внутри пневматического привода.

При такой технологии обдува-сушки автомобиля, кроме экономии электроэнергии, обеспечивается высокое качество обдува-сушки, так как весь поток воздуха направляется на поверхности автомобиля, а также сокращается время, необходимое для выполнения этой операции.

Устройство для сушки (обдува) транспортных средств. Особенность данного устройства заключается в том, что оно рассчитано для сушки (обдува) различных транспортных средств: легковых автомобилей, микроавтобусов [9].

1.3 Системы оборотного водоснабжения и очистки сточных вод

В настоящее время предпочтение отдается установкам с оборотным водоснабжением. Это связано с необходимостью уменьшить расход питьевой воды не по назначению.

Системы оборотного водоснабжения позволяют повторно использовать 90 - 95% исходной воды и исключить сброс сточных вод в окружающую среду. Свежую воду, добавляют в систему только для восполнения потерь (15% от всей используемой воды) [10].

Система оборотного водоснабжения, как правило, включает в себя сборник-резервуар сточной воды, откуда она насосами подается в фильтры очистки от взвешенных частиц и нефтепродуктов. После фильтрации очищенная вода поступает в сборник-резервуар чистой воды, из которого она забирается насосами для расхода на промышленные цели и для мойки автомобилей. В системе оборотного водоснабжения повторное использование воды для мойки автомобиля может производиться, минуя сборник к резервуару очищенной воды, и прямо подаваться насосом к моечной машине. Основными загрязнителями производственных сточных вод автотранспортных предприятий являются нефтепродукты и взвешенные частицы; других каких-либо химических веществ в них содержится ничтожно малое количество, в связи с чем упрощается процесс очистки. Существующие очистные сооружения для улавливания взвешенных частиц и остатков нефтепродуктов, в основном действующие по методу флотационной очистки (основанному на прилипании частиц нефти или других загрязнений к пузырькам воздуха, которыми искусственно насыщаются сточные воды, и всплывании образующегося комплекса), сложны, требуют реагентной обработки воды с применением коагулянтов (сернокислого алюминия или сернокислого железа и др.), не обеспечивают надежного качества очистки воды. Для размещения таких очистных сооружений требуются значительные территории [11].

В связи с указанными сложностями в строительстве таких очистных сооружений нецелесообразно на их основе создавать систему оборотного водоснабжения. При организации оборотного водоснабжения необходимо исходить из следующих основных требований:

· достаточно высокое и надежное качество очистки сточных вод без повседневного лабораторного контроля;

· компактность очистных сооружений - возможность размещения их на сравнительно небольшой площади;

· возможность серийного заводского изготовления всех агрегатов очистных сооружений и простота в эксплуатации;

· широкий диапазон производительности установок на различную производственную мощность предприятия.

Перечисленным требованиям вполне соответствуют следующие системы очистки стоков, из которых нам необходимо будет выбрать одну наиболее удовлетворяющую нашему проекту:

1. Система рециркуляции воды фирмы Karcher (Германия).

Принцип работы системы заключается в следующем. Грязная вода, после операции мойки аппаратом высокого давления, скапливается в отстойнике, где оседают крупные частицы грязи. Затем, с помощью погружного насоса, вода поступает в бак-смеситель. Здесь встроенная дозирующая система добавляет необходимое количество специального реагента RM 847 и антибактериального вещества RM 851. После интенсивного перемешивания смесителем, происходит отделения грязи и масел. При этом тяжелые частицы оседают на дне, а минеральные собираются наверху. Очищенная вода накапливается в буферном баке, затем проходит через специальные фильтры в резервуар, откуда через клапан снова подается в аппарат высокого давления.

Ополаскивание автомобиля должно производиться свежей водой. Во избежание переполнения системы, расход свежей воды на ополаскивание, не должен превышать, 15% от общего расхода воды. После определенного периода (до 50 циклов) отработанная вода должна быть вывезена специальными службами для утилизации.

Очищенная после мойки автомобилей вода может снова использоваться для работы аппаратами высокого давления, что позволяет экономить до 80% воды. Стоимость системы рециркуляции воды фирмы Karcher (Германия) - 188 950 рублей [12].

Достоинства системы:

· экономия воды;

· автоматический режим работы;

· работа с аппаратами высокого давления с нагревом и без нагрева;

· компактность: система HDR 555 при размерах 1200х800х1082 мм весит 100 кг;

· выполнение требований санитарно-технических служб.

Основными техническими характеристиками системы Karcher HDR 555 являются:

1. Производительность, м³/час - 5,5;

2. Степень очистки:

­ взвешенных веществ не более - 10 мг/л;

­ нефтепродуктов не более - 3 мг/л;

3. Работа гидросистемы производится в автоматическом режиме;

4. Потребляемая мощность - 14 кВт.

Рассчитаем себестоимость очистки 1 м³ воды:

Амортизационные отчисления

(1)

где - норма амортизации, С - стоимость оборудования.

 (2)

где - срок службы оборудования.

При потребляемой мощности 14 кВт, продолжительности рабочего дня 24 часа, а также с учетом 12 производственных праздников и стоимости одного кВт, плата за электричество составит:

Помимо этого, для расчета себестоимости очистки 1 м³ воды следует учесть основные затраты на реагенты и обслуживание установки. Используются 20 кг реагента RM 847 общей стоимостью 3150 руб./год, 30 кг реагента RM 851 стоимостью 8225 руб./год. Численность обслуживаемого персонала - 1 человек, доплата за обслуживание составляет 1000 рублей в месяц. Для определения суммы затрат приведем все основные величины в таблицу 2.

Таблица 2 - Годовые затраты установки Karcher на очистку воды

Вид затрат	Цена за ед., руб.	Кол-во	Стоимость, руб.
Амортизация, руб.			62 353,50
Электроэнергия, кВт*час	4,50	118 608,00	533 736,00
Зарплата, руб.	1 000,00	1,00	1 000,00
Реагенты, кг	157,50	20,00	3 150,00
	274,17	30,00	8 225,00
Итого, руб.			608 464,50

Производительность установки 5 м³ в час, таким образом она способна очистить 120 м³ воды в сутки, 3600 м³ в месяц и 43200 м³ за год, следовательно себестоимость очистки воды будет равна 14,08 рублей за 1 м³.

2. Система оборотного водоснабжения УКО-5.

Конструкция очистных сооружений УКО-5, обеспечивает полную механизацию удаления и сбора грязевых осадков, автоматизацию процесса очистки воды, регенерацию фильтров без их разборки.

Процесс очистки воды с помощью установок УКО-5 состоит из трех ступеней:

1. Флотация - это фильтрация с помощью мелких пузырьков воздуха, которая происходит в первом отсеке установки. В него подается воздух под давлением, нагнетаемым эжекторным насосом. После этого вода попадает во флотационный отсек, в котором давление сбрасывается, а растворившийся в воде воздух в виде мелких пузырьков превращается в пену. Образовавшаяся пена выводит на поверхность нефте- и маслосодержащие загрязнения (масла, шампуни, бензин, нефть и т.п.) - нефтешлам. Собранный нефтешлам сбрасывается по шламовому лотку в шламосборник. За один час работы УКО-5 выделяется примерно 200 литров пены. Пену нужно погасить пеногасителем. Расход пеногасителя - 1 колпачок на ведро воды, а ведро воды заливается в равных пропорциях в приямок и в УКО. Такая процедура сокращает количество пены с 200 литров до 5 литров жидкости. Полученная жидкость, т.е. нефтешлам подлежит обязательной утилизации. Ее необходимо вывозить на переработку.

2. Тонкослойный отстойник находится во втором отсеке очистного сооружения УКО-5 и позволяет отфильтровывать более крупные частицы грязи, которые не удаляются при флотации.

3. Механический фильтр состоит из песка (обычно речного) или дробленого керамзита. Механическая очистка является финальной стадией очистки воды и удаляет оставшиеся частицы грязи в воде.

После трех ступеней очистки вода поступает в бак чистой воды, встроенный в УКО-5. Из бака вода поступает в аппарат высокого давления (АВД), а из аппарата снова подается на мойку машины.

Стоимость системы оборотного водоснабжения УКО-5 - 276 000 рублей[13].

Основными техническими характеристиками системы являются:

1. Производительность, м³/час - 5;

2. Степень очистки:

· взвешенных веществ не более - 15 мг/л;

· нефтепродуктов не более - 0,5 мг/л;

3. Работа гидросистемы производится в автоматическом режиме;

4. Давление сжатого воздуха - 0,2 - 0,6 МПа;

5. Время очистки пневмовыбросов - 0,08 час не более;

6. Потребляемая мощность - 14 кВт.

Себестоимость очистки 1 м³ воды установкой УКО-5:

Амортизационные затраты

Затраты на электроэнергию необходимый реагент для очистки стоков - пеногаситель, расход 1 литр в месяц, стоимость пеногасителя в год составляет 24 000 рублей. Необходимое количество обслуживаемого персонала - 2 человека. Доплата 1000 руб./месяц на одного человека. Годовые затраты на очистку воды установкой УКО-5 приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Годовые затраты установки УКО-5 на очистку воды

Вид затрат	Цена за ед., руб.	Кол-во	Стоимость, руб.
Амортизация, руб.			55 200,00
Электроэнергия, кВт*час	4,50	118 608,00	533 736,00
Зарплата, руб.	1 000,00	2,00	2 000,00
Реагенты, л	2 000,00	12,00	24 000,00
Итого, руб.			614 936,00

При одинаковой производительности с установкой Karcher, себестоимость очистки 1 м³ воды установкой УКО-5 будет равна 14,23 руб./м³.

3. Блочно-модульный водоочистной комплекс УКОС-Авто.

Принцип работы заключается в следующем. Грязная вода, после операции мойки, скапливается в отстойнике, где оседают крупные частицы грязи. Затем, с помощью погружного насоса, вода поступает в приямок блочно-модульного водоочистного комплекса УКОС-Авто в котором отстаиваются оставшиеся крупные частицы, а также нефте- и маслозагрязнения. Далее погружным насосом вода подается в БМВК УКОС-Авто, в котором при помощи аппарата переменного тока происходит электрохимический процесс. Данный вид очистки воды происходит с использованием растворимых и нерастворимых электродов. В качестве растворимых используют алюминиевые, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.

Кроме того, при прохождении жидкости между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Одновременно пузырьки газа, который образовался при электролизе, осуществляют флотацию загрязнений. Поднятые загрязнения к поверхности воды, перекачиваются в соседний бак, в котором происходит отстаивание и сброс осадка в специальный контейнер-тележку.

Практическая значимость электрохимической очистки воды в том, что при электролизе протекает одновременно ряд физико-химических процессов, вызывающих выделение примесей, что обуславливает высокий эффект очистки воды. Каждый литр воды, протекающий в БМВК УКОС-Авто, соприкасается с поверхностью электрода и подвергается интенсивному воздействию электрического поля в двойном электрическом слое, образованном зарядами на электроде и противоионами в воде. Это гарантирует высокое качество очистки воды.

Данная система оборотного водоснабжения требует добавления в нее чистой воды в количестве 15% от всей используемой воды, как любая другая система оборотного водоснабжения.

Стоимость водоочистных комплексов УКОС-Авто - 365 000 рублей [14].

Основные технические характеристики системы УКОС-Авто:

1. Производительность, м³/час - 5 - 5,5;

2. Степень очистки:

· взвешенных веществ не более - 1,0 - 5,0 мг/л;

· нефтепродуктов не более - 0,5 - 1,5 мг/л;

3. Работа гидросистемы производится в автоматическом режиме;

4. Потребляемая мощность - 3,3 кВт.

Себестоимость очистки 1 м³ воды установкой УКОС-Авто:

Амортизационные затраты

Затраты на электроэнергию необходимый реагент для очистки стоков - алюминиевые электроды, расход 36 штук в год, стоимость одного электрода - 650 рублей, стоимость в год составляет 23 400 рублей. Необходимое количество обслуживаемого персонала - 2 человека. Доплата 1000 руб./месяц на одного человека. Годовые затраты на очистку воды установкой УКОС-Авто приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Годовые затраты установки УКОС-Авто на очистку воды

Вид затрат	Цена за ед., руб.	Кол-во	Стоимость, руб.
Амортизация, руб.			36 500,00
Электроэнергия, кВт*час	4,50	27 957,60	125 809,20
Зарплата, руб.	1 000,00	2,00	2 000,00
Реагенты, шт	650,00	36,00	23 400,00
Итого, руб.			187 709,20

Себестоимость очистки 1 м³ воды установкой УКОС-Авто составляет 4,35 руб./м³.

Выбор установки оборотного водоснабжения.

Сравнив системы оборотного водоснабжения, которые были представлены выше с необходимой степенью очистки:

· Взвешенные вещества, не более 40 мг/л.

· Нефтепродукты, не более 15 мг/л.

· Вода не должна иметь на поверхности пленку нефтепродуктов и масел.

· Вода не должна оставлять солевых пятен на поверхности автомобиля после обдува вентилятором с целью сушки корпуса.

· Вода не должна содержать абразивных веществ, вызывающих повреждение лакокрасочного покрытия автомобиля и стекол.

Установлено, что все рассмотренные системы удовлетворяют условиям нашего проекта.

Для наглядного выбора приведем все основные характеристики систем в одну сравнительную таблицу.

Таблица 5 - Характеристики систем оборотного водоснабжения

тип характеристики	Система
	Karcher HDR 555	УКО-5	УКОС-Авто
Производительность, м3/час	5,5	5	5 -5,5
Габаритные размеры, ДхШхВ	1200х800х1082	4200х1000х2200	4400х1300х2400
Степень очистки:	10	15	1,0-5,0
взвешенных веществ, мг/л
нефтепродуктов, мг/л	0,8	0,5	0,5-1,5
Потребляемая мощность, кВт	14	14	3
Себестоимость очистки 1 м3, руб./м3	14,08	14,23	4,35
Стоимость, руб.	188 950	276 000	365 000

Система Karcher HDR 555, при всех подходящих параметрах, также является самой дешевой из всех представленных систем, однако в процессе эксплуатации системы были выявлены ее недостатки. Во-первых, используются дорогостоящие реагенты; во-вторых, при интенсивной работе оказывается недостаточным время пребывания загрязненной воды в отстойнике; в-третьих, необходимость вывоза отработанной воды для ее утилизации после пятидесяти циклов. Рассмотрим далее, габаритные размеры, а также цена системы УКО-5 меньше, чем у системы УКОС-Авто, но система УКОС-Авто гораздо лучше очищает сточную воду от мойки автомобиля, при этом расходуется наименьшее количество затрат, а также меньшее количество электроэнергии, что впоследствии окупит расходы на данную систему оборотного водоснабжения.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что на проектируемой автоматической мойке выгоднее осуществить третью схему очистки, то есть систему фирмы УКОС-Авто.

1.4 Актуальные проблемы моек и тенденции снижения потребления чистой воды

Одной из актуальных проблем на сегодняшний день является экономия воды при мойке автомобилей.

Особенности и характер загрязнения. Подвижному составу автомобильного транспорта - автомобилям, автопоездам, автобусам приходится работать в различных дорожных условиях, как в черте города, так и на загородных маршрутах, по дорогам с твердым покрытием и грунтовым, при различных погодных условиях - в сухую и сырую погоду, в летнее и зимнее время. От перечисленных условий зависит степень загрязнения автомобилей. Особенно загрязняются автомобили снизу, даже в сухую погоду детали, узлы, агрегаты и их сочленения, обращенные к поверхности дороги, покрываются слоем пыли и грязи.

В сырую погоду, в результате смачивания автомобиля водой, которой покрыты дороги, на нижних поверхностях автомобиля остаются загрязнения, содержащие меньше песка и больше органических, глинистых и других примесей, усиливающих силы сцепления загрязнений с наружными поверхностями деталей шасси. Загрязнения грузовых автомобилей зависят еще и от рода перевозимого груза, например, при перевозках грунта, угля, руды на открытых выработках, или таких строительных материалов как цемент, раствор, бетон и др. Все поверхности автомобиля покрываются мельчайшими частицами материалов в смеси с дорожной пылью, образующими прочно связанную пленку с большими силами сцепления.

Особенностью загрязнения автомобилей является то, что к загрязнениям, полученным в результате эксплуатации в различных условиях, добавляются возникающие при заправке и техническом обслуживании автомобиля. Частицы грязи и пыли как бы склеиваются между собой с помощью маслянистых веществ, которые попадают также и из многочисленных сочленений деталей, узлов и агрегатов автомобиля, причем в местах сочленений слой масла, смешиваясь с пылью, образует массу, способную при высыхании создавать пленку. Такой характер загрязнений является серьезным препятствием для смывания их с поверхности автомобиля.

Значение применения моющих средств и оборотного водоснабжения для экономного расходования воды на мойку.

Смывание холодной водой загрязнений с полированных поверхностей легковых автомобилей, автобусов, автофургонов и других при использовании струи даже под большим давлением недостаточно эффективно. Всегда остаются мелкие (до 30 мкм) частицы пыли, которые удерживаются в тонкой водяной пленке и при ее высыхании оставляют на поверхности кузова матовый осадок, пятна. Такая водная пленка может быть разрушена лишь в результате механического воздействия (щеткой, губкой, замшей) в процессе мойки. Это явление объясняется тем, что в месте удара струи воды о поверхность кузова между потоком движущихся в радиальном направлении частиц воды и поверхностью кузова образуется тончайший (в несколько десятков микрометров) пограничный слой воды; скорость движения воды в таком слое настолько мала, что вода не оказывает моющего эффекта. В то же время этот пограничный слой (мертвая зона) не дает потоку воды, обладающему большой скоростью, соприкасаться с обмываемой поверхностью, а, следовательно, удалять имеющиеся загрязнения.

Для достижения удовлетворительного качества мойки автомобилей водяной струей расходуется большое количество воды. Так, в среднем при давлении воды 1,5 МПа расход на один легковой или грузовой автомобиль составляет от 200 до 250 л, а на автобус - 300 - 400 л. При низком давлении расход воды может увеличиться в 2 - 3 раза.

Поиск эффективных средств, которые могли бы уменьшить расход воды и улучшить качество мойки автомобилей, привел к тому, что стали применяться различные моющие средства, в основном синтетические с высоким содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ). Применение моющих средств позволяет уменьшить расход воды в 2 - 3 раза и значительно улучшить качество мойки автомобилей.

Первостепенное значение в уменьшении расходования воды приобретает система оборотного водоснабжения. Экономия воды в народном хозяйстве за счет внедрения на промышленных предприятиях оборотного водоснабжения будет расти.

Применение синтетических моющих средств для мойки автомобилей. Воздействие моющих средств на загрязненные поверхности. Одним из основных требований, предъявляемых к моющим средствам, является, прежде всего, способность обезжиривать обмываемые поверхности. Кроме того, моющее средство должно растворять органические вещества, загрязняющие поверхности автомобиля, особенно снизу; это важно потому, что органические вещества нерастворимы в воде. Перечисленным требованиям отвечают водные растворы синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ).

При удалении с обмываемых поверхностей грязи моющей жидкостью происходит следующее: водный раствор, СПАВ, растекается по ней, смачивает ее и проникает в поры частиц загрязнений, способствуя нарушению связи между ними. Чем меньше поверхностное натяжение моющего раствора, тем больше способность смачивать загрязненную поверхность и тем эффективнее действует на загрязнения раствор моющего средства. В связи с этим одной из важных характеристик качества различных моющих средств является показатель их поверхностного натяжения.

Механизм действия раствора СПАВ заключается в химическом воздействии на загрязнение автомобиля. Молекулы СПАВ имеют гидрофобно-гидрофильное строение, при котором один конец молекулы хорошо смачивается водой, а другой - маслом. Попадая на загрязненную (замасленную поверхность), молекулы СПАВ располагаются на поверхности раздела масло - вода, ориентируясь гидрофильными (смачиваемыми водой) концами в сторону воды, а гидрофобными (не смачиваемыми водой) - в сторону масла. В результате этого замасленная поверхность покрывается пленкой молекул синтетического поверхностно-активного вещества, что способствует отделению масла и растворимости органических веществ.

Таким образом, СПАВ обладает способностью адсорбироваться на границе раздела, очищаемая поверхность - моющий раствор (загрязнение - моющий раствор), образовывать на этой границе мономолекулярные слои, проникать в поры и зазоры, создавать расклинивающие давления и отделять загрязнения от очищаемой поверхности. Этому также способствует и то, что гидрофильные ионы являются одновременно носителями электрического заряда, в связи с чем в нижней части масляной капли загрязнений встречаются одноименно заряженные отталкивающиеся частицы. Механическое воздействие струй моющего раствора ускоряет этот процесс, обеспечивая высокое качество мойки при минимальном расходе воды. Важно также и то, что сокращается время, необходимое для мойки.

Наиболее эффективно очистка загрязненных поверхностей будет происходить, если моющая жидкость подогрета до 45° С. Тепловая энергия ускоряет химический процесс, прочная масляная пленка становится текучей, тем самым создаются условия для более активного получения эмульсии моющего средства. Применение подогретой моющей жидкости способствует более быстрому высыханию очищенной поверхности. Однако подогрев должен быть ограничен до50 °С, в противном случае будет отрицательное воздействие моющей жидкости на лакокрасочное покрытие автомобиля.

Синтетические моющие средства. Основой моющих и очищающих веществ является мыло и синтетические моющие средства (CMC), которые находят более широкое применение, так как по своим качествам превосходят обычное жировое мыло. Они легко дозируются при приготовлении водных моющих растворов, быстро и полностью растворяются, обладают максимальным моющим действием при небольших концентрациях и гораздо дешевле мыла, которое вырабатывается, главным образом, на основе натуральных пищевых жиров и масел. Кроме того, физико-химические свойства водных растворов мыла и мыльных порошков, изготовленных на жировой основе, значительно уступают этим же свойствам синтетических моющих средств. К преимуществам СПАВ следует отнести также то, что они сочетаются с различными полезными добавками, как, например, ингибиторами коррозии.

Развитие химической промышленности позволило создать ассортимент безжировых моющих средств различного назначения. Широкое распространение получили CMC в виде порошка, прежде всего бытового назначения; за последнее время значительно возрос выпуск жидких CMC, главным образом, для промышленного применения. Это объясняется тем, что при применении и хранении моющих средств в жидком виде исключается процесс их высушивания, составы не пылят, легко дозируются, быстрее и легче смешиваются с водой. Кроме того, жидкие CMC удобно транспортировать в железнодорожных цистернах, автоцистернах и бочкотаре.

В зависимости от способа применения и назначения промышленностью разрабатываются и выпускаются сильно пенящиеся и малопенящиеся составы, моющие и одновременно дезинфицирующие средства, которые могут применяться для протирки пассажирских сидений и внутренней уборки общественного транспорта: такси, автобусов, троллейбусов и др.

Необходимым условием эффективного применения CMC является приготовление моющего раствора в подогретой до 40 °С воде. В связи с этим автомоечный комплекс должен быть обеспечен горячей водой в требуемом количестве. Контроль за установленным уровнем температуры воды желательно осуществлять автоматически, путем установки терморегуляторов.

Для приготовления моющего раствора применяются емкости, объем которых может быть определен часовой потребностью его. Объем жидкости определяется также по количеству автомобилей, обрабатываемых на моечном посту за один час, и нормы расхода моющей жидкости на один автомобиль.

При приготовлении моющий раствор должен быть тщательно перемешан, что целесообразно производить с помощью сжатого воздуха. Для этого к емкостям раствора моющей жидкости необходимо подвести магистраль сжатого воздуха. Учитывая, что раствор при перемешивании сжатым воздухом охлаждается, необходимо терморегулировать воду, поступающую в емкость, и устанавливать терморегулятор на более высокую температуру. Высший предел этой температуры может быть установлен опытным путем, он зависит от размеров емкости и времени, необходимого для приготовления раствора [7,9].

2. Выбор технологического оборудования

На рынке оборудования предлагаются ручные мойки высокого давления и автоматические автомобильные щеточные мойки. В данном дипломном проекте заранее обговорена необходимость в автоматической щеточной или струйно-щеточной установке, позволяющей промывать не менее 50 автомобилей в час.

Поэтому при выборе мойки следует обратить особое внимание на основные технические характеристики:

· максимальное давление воды на выходе (в атмосферах или барах);

· максимальный поток воды или ее потребление в единицу времени (литр/час или литр/мин);

· максимальная температура воды на входе;

· максимальная температура воды на выходе (для моек с автономным подогревом);

· потребляемая мощность;

· габаритные размеры и масса.

Для мойки легковых автомобилей в большинстве случаев достаточно давления 100-150 бар при потоке воды 450-900 л/час. Большое давление может привести к повреждению лакокрасочного покрытия автомобиля и внешних деталей, а также узлов и частей двигателя. Поэтому нет смысла пользоваться мойками, имеющими давление 200 бар и выше. Автоматические щеточные мойки выполняют нанесение моющих средств, мойка кузова с помощью щеток и струй воды, мойка днища и колес, нанесение защитных полимерных покрытий.

Современные щетки покрыты ворсом из очень тонких переплетенных волокон: на конце каждого из них мягкий и густой «веер» (около 1 см), который гарантирует сохранность лакокрасочного покрытия от повреждений.

Стандартная комплектация автоматических моек включает в себя дозатор подачи шампуня в воду. Но если автомобиль особенно сильно загрязнен, этого может быть недостаточно. Для таких случаев предусмотрена намыливающая рамка. Она сочетается с устройством для подачи воды под высоким давлением, и с ее помощью предварительно наносится пена. Предлагаются также устройства для мойки дисков и днища.

Такая оснастка позволяет добиться наилучшего результата, если вертикальные щетки не справляются с мытьем колесных дисков специфической конфигурации или требуется мойка днища перед ремонтом.

Перед сушкой на поверхность машины наносится специальная жидкость (воск, вакса), образующая тонкую водоотталкивающую пленку. Это позволяет собирать воду в крупные капли. Мощный поток воздуха из вентиляторов сдувает капли воды с поверхности автомобиля.

Автоматические мойки, как и все моющие устройства, использующие воду, работают только при температуре окружающей среды выше нуля. Для зимы предлагаются специальные устройства подогрева воды и аварийный слив для защиты гидросистемы от повреждений [15].

Профессиональный моечный пост невозможен без очистных сооружений, поэтому, приобретая автомойку, необходимо предусмотреть системы рециркуляции и очистки воды и утилизации грязи. Несколько ранее, нами уже был сделан выбор системы оборотного водоснабжения, нашему проекту удовлетворяет система УКОС-Авто.

Сущность процесс очистки воды с помощью установки УКОС-Авто состоит в электрохимическом процессе. Практическая значимость электрохимической очистки воды в том, что при электролизе протекает одновременно ряд физико-химических процессов, вызывающих выделение примесей, что обуславливает высокий эффект очистки воды. Каждый литр воды, протекающий в БМВК УКОС-Авто, соприкасается с поверхностью электрода и подвергается интенсивному воздействию электрического поля в двойном электрическом слое, образованном зарядами на электроде и противоионами в воде. Это гарантирует высокое качество очистки воды.

Кроме того, при прохождении жидкости между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Одновременно пузырьки газа, который образовался при электролизе, осуществляют флотацию загрязнений. Поднятые загрязнения к поверхности воды, перекачиваются в соседний бак, в котором происходит отстаивание и сброс осадка в специальный контейнер-тележку.

Важны и аксессуары для ручных моек. Для профессиональных моделей можно использовать всевозможные насадки, унифицированные по соединению. Их применение значительно сокращает время мойки автомобиля, а это - немаловажный фактор с коммерческой точки зрения.

Если предусматривается чистка салонов, продувка замков, мойка двигателей, то не обойтись без пылесоса и компрессора. По исполнению пылесосы есть бытовые и профессиональные, а по типу уборки - для сухой и влажной.

Температура воды во время ручной мойки машин при температуре окружающего воздуха ниже 0^оС должна быть не ниже 20^оС и не выше 60^оС.

Предприятия, не имеющие возможности подключения к канализационной системе, должны предусматривать устройство наружных уборных с выгребными ямами и емкостями. Выгребные ямы следует своевременно очищать, а уборные содержать в надлежащем санитарном состоянии. При отсутствии канализационной сети в районе расположения мойки, очистка сточных вод, а также выбор места их спуска должны производиться в соответствии с действующими нормативными актами.

Как уже было упомянуто у автоматической мойки со щетками, в Российских условиях, качество мойки гораздо выше, чем у бесконтактной автоматической мойки, следовательно, оборудование для нашего проекта должно быть щеточным, а лучше струйно-щеточным. Исходя из этого, для данного дипломного проекта предлагается сделать выбор среди таких моечных систем, как Smart Link 90 от фирмы производителя Hanna, Sonny's 75 MT и Soft-N-Foamy 85 от производителя PECO CARWASH. Названные системы являются струйно-щеточными и в полной мере удовлетворяют всем ранее перечисленным требованиям.

Для того чтобы понять какая из этих струйно-щеточных систем будет установлена в проектируемом автомоечном комплексе, необходимо сравнить их друг с другом, а для этого нужно рассмотреть каждую отдельно.

Smart Link 90 фирмы Hanna (рисунок 20) является самой востребованной в западных городах с малым количеством автомобилей, как правило, не превышающих 100 000 единиц транспортной техники. При сложившейся на западе культуре, где человек посещает автомойку 2-3 раза в неделю и предъявляет к качеству мойки своего автомобиля, самые высокие требования, Smart Link 90 зарекомендовала себя с лучшей стороны. Максимальная производительность автомоечной системы - 60 автомобилей в час, при такой загрузке комплекс потребляет 195 кВт электроэнергии. Для того чтобы помыть 1 автомобиль используется 120 литров очищенной воды и 70 литров чистой. По рисунку 18 видно, что длина всей системы 27 432 мм, высота оборудования 3524 мм., а ширина 3200 мм, однако моющая высота составляет 2500 мм, а моющая ширина - 2200 мм.

85

Рисунок 20 - Схема технологического оборудования Smart Link 90

В базовую комплектацию Smart Link 90 входит устройство безопасного въезда на конвейер 1; цепной конвейер 2, фотодатчик 3; аппликатор для нанесения химии на колеса 4; графическая арка 5, имеющая до трех автономных трубопроводов для разных ингредиентов одновременно. Аппликатор 6 для нанесения химии на колеса; арка 7, которая позволяет функционально подходить к применению воды и нанесению чистящих средств. В арке смонтировано два автономных трубопровода из поливинилхлорида на каркасе из нержавеющей стали, что позволяет использовать разные ингредиенты одновременно. Арка также снабжена клапанами обратного давления для препятствования осушению внутри нее и образованию коррозии. Мойщики вертикальных поверхностей автомобиля 8. Аппликатор для нанесения химии 9, который используется для нанесения пены, воска или других химических средств на транспортное средство. Устройство может изготавливаться с различным количеством - от одного до трех - трубопроводов из нержавеющей стали. Автономная моющая завеса 10 для горизонтальных плоскостей. Мойщик колес высокого давления 11, днища и шасси 12. Арка высокого давления Water Wizard 13, она сочетает в себе всю мощь и эффективность технологий компаний Hanna. При мойке транспортного средства с использованием подвижных форсунок, которые поворачиваются под любым углом, вода под высоким давлением проникает и вымывает те области, которые недоступны щеткам, а так же аппликаторам с неподвижными форсунками. Также система комплектуется аркой ополаскивания 14. Аркой вспомогательного компонента для сушки 15. Аркой 16 и 17 - воск или полироль, которые конструктивно не отличаются друг от друга, но используются для различных целей. Верхняя автоматическая воздушная сушилка 18 имеет 7 двигателей общей мощностью 60 л.с., которая обеспечит оптимальное высыхание транспортного средства. При эффективной производительности и минимальном обслуживании шумовой диапазон намного ниже, чем у аналогичных сушилок других производителей. Мойщик шин 19 - это эффективный аппарат для мытья колес с изменением высоты щетки, которая автоматически подстраивается к длине транспортного средства. Волокна щетки сделаны из мягкого поливинилхлорида. В конце моечной системы установлен датчик 20 для предотвращения столкновения.