Аналогичная тенденция наблюдается и в отношении использования конструкционных пластмасс. Правда, обладая большими достоинствами (малая масса, прочность, низкие стоимость и трудоемкость изготовления и т. д.), неметаллические материалы имеют характерный недостаток - склонность к старению. Пластмассовые детали теряют свой первоначальный цвет, деформируются, растрескиваются.

Стойкость полимерных материалов к старению обеспечивается, главным образом, при их создании путем введения специальных добавок - стабилизаторов.

Таким образом, наличие в конструкциях современных машин и механизмов различных материалов при многофакторном воздействии на них окружающей среды предопределяет необходимость защиты их не только от коррозии, но и от старения и биологических повреждений.

Коррозия, старение и биологические повреждения полимерных и неметаллических материалов - главные факторы, определяющие долговечность изделий. Чем сложнее изделие, тем больше содержится в нем деталей и агрегатов, выполненных из различных материалов, и тем труднее обеспечить его защиту. Причины возникновения и особенности процессов коррозии, старения и биоповреждений различны, следовательно, средства и способы подавления этих процессов не могут быть едиными. В определенных условиях получают даже обратный эффект: то, что способствует замедлению коррозионных процессов металлов (относительная влажность ниже 30%) вызывает ускорение деструкции полимерных материалов. Вместе с тем важно найти оптимальные сочетания средств и способов, обеспечивающих комплексную защиту от двух и даже трех перечисленных факторов. К средствам и способам комплексной защиты относятся:

- использование при изготовлении технических изделий конструкционных материалов, стойких к коррозии, старению и биоповреждениям;

- хранение технических изделий в замкнутых объемах с регулированием состава окружающей среды (например, наполнение азотом) или показателей относительной влажности и температуры среды; применение катодной защиты;

- применение средств консервации многоцелевого назначения (ингибиторы-фунгициды, биостойкие консервационные масла и смазки и другие нефтепродукты, биостойкие и противокоррозионные покрытия и т. п.);

- применение специальных защитных составов и покрытий для различных условий эксплуатации (кремнийорганические гидрофобизирующие жидкости, полимерные и лакокрасочные покрытия, модифицированные биоцидами или ингибиторами-биоцидами;

- металлические и консервационные покрытия, получаемые из растворов (электролитов),

Из полимерных легкосъемных и нефтяных пленочных покрытий, способных защищать металл от коррозии и некоторые полимерные материалы от старения, рекомендуется использовать НГ-224 и ХП-1

Для одновременного снижения коррозионных потерь и предотвращения микробиологических повреждений и процессов старения эффективна гидрофобизация поверхностей. Применяют гидрофобизирующие 3...5%-ные растворы метилейликоната натрия, этилсиликоната натрия или алюмометилсиликоната натрия с 5... 10-дневной выдержкой при 15...30°С.

Лучшие результаты в этом случае получают при обработке поверхностей с хорошо развитой пористостью, например фосфатные, оксидные и хромовые покрытия.

Лакокрасочные покрытия обладают повышенной биостойкостью, их модифицируют путем введения в верхний слой биоцида.

Для одновременной защиты металлов от коррозии и полимерных материалов от старения рекомендуется применять воднотатексные составы.

Виды коррозии и методы защиты.

Химическая коррозия - процесс взаимодействия металла со средой, не проводящей электрического тока.

Электрохимическая коррозия - процесс взаимодействия металлов с электролитами (водой или водными растворами кислот, щелочей и солей, а также с неводными электролитами).

Атмосферная коррозия - коррозия металлов в атмосфере воздуха, а также любого влажного газа,

Газовая коррозия металла происходит в газах при высоких температурах. Этот вид коррозии металлов возникает при работе различных металлических деталей и аппаратов (двигателей внутреннего

сгорания, элементов электронагревателей, газогенераторов, а также при термической обработке металла).

Жидкостная коррозия металла происходит в жидкой среде: в неэлектролите (органические растворители, жидкое топливо) и в электролите (кислотная, щелочная, солевая, морская, речная коррозия, коррозия в расплавленных солях и щелочах).

Коррозия металла в неэлектролитах, например в органических жидкостях, не обладающих электропроводностью, представляет собой разновидность химической коррозии.

Подземная коррозия - это коррозия металлов в почвах и грунтах.

Биокоррозия - особый вид коррозии, обусловленный жизнедеятельностью микроорганизмов.

Контактная коррозия - электрохимическая, вызываемая контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите.

Коррозия может возникать и при контакте металла с неметаллом. В этом случае она связана с выделением из неметалла коррозийно-активных компонентов (например, при деструкции полимеров) или аккумулированием неметаллическим материалом агрессивной среды.

Щелевая коррозия образуется в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозийно-инертным материалом. Щелевая коррозия возникает и при погружении металла в электролит, и в атмосферных условиях. Наиболее чувствительны к щелевой коррозии пассивирующиеся металлы (нержавеющие стали и алюминиевые сплавы).

Коррозия под напряжением образуется при одновременном воздействии коррозионной среды на металл и механических напряжений.

Коррозионная эрозия подразделяется: на коррозию при трении - коррозийно-механическое разрушение трущихся в агрессивной среде

деталей (подшипники, опоры валов и т. д.), фреттинг-коррозию - коррозийно-механическое разрушение, вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения при незначительных взаимных перемещениях сопрягающихся материалов (втулки с прессовой посадкой, болтовые крепления и др.), коррозийно-абразивный износ (разрушение металлической поверхности при одновременном воздействии агрессивной среды и движущихся в ней абразивных частиц).

Очень коварна межкристаллитная коррозия, характерная для некоторых видов чугуна и нержавеющей стали. Она не дает внешних признаков коррозионного разрушения, хотя металл теряет допустимую прочность.

Методы противокоррозионной защиты.

При выборе методов противокоррозионной защиты учитывают не только особенности самого металла, но и условия его эксплуатации [15]. Используемые методы защиты от коррозии действуют главным образом в трех направлениях: на металл, среду и защищаемую конструкцию. Наиболее широко применяются такие методы воздействия на металл, как коррозийно-стойкое легирование, термообработка, изоляция металла различными покрытиями (лакокрасочными, полимерными, металлическими, неметаллическими неорганическими, консистентными, жидкими смазками), использование ингибиторов коррозии, а также электрохимической защиты. Воздействием на среду стремятся снизить ее коррозионную агрессивность. Это достигается применением так называемых инертных или защитных атмосфер; осушением воздуха в замкнутых объемах, где находятся защищаемые изделия; ингибированием или обескислороживанием окружающей среды.

Разнообразие методов противокоррозионной защиты предопределяет широкий перечень применяемых противокоррозионных средств.

Защитные покрытия условно подразделяют на покрытия по назначению (защитные, декоративные, специальные), по природе (неорганические, органические, комбинированные), по методу нанесения (физические, химические, электромеханические), по времени эксплуатации (временные, постоянные, периодически возобновляемые).

К неорганическим покрытиям относят металлические (цинковые, кадмиевые, хромовые, никелевые, медные) и неметаллические (конверсионные стеклоэмалевые, стеклянные покрытия на основе вяжущих материалов).

Комбинированные покрытия представляют собой покрывные пленки (металлические и неметаллические), включающие один и более слоев, компонентов или фаз.

Перспективными комбинированными покрытиями для противокоррозионной защиты конструкций, деталей, запчастей назначения являются металлизационно-лакокрасочиые покрытия.

Цинковое покрытие, полученное путем погружения изделия в ванну с расплавленным металлом, состоит из ряда слоев, представляющих сплав цинка с основным металлом.

Алюминиевое покрытие, полученное металлизацией, хорошо защищает сталь от коррозии в промышленной атмосфере и в атмосфере, содержащей сернистые газы, а также в мягкой и горячей пресной воде, Защитные свойства повышаются при пропитке покрытий растворами полимерных смол и при комбинировании с лакокрасочными покрытиями.

Алюминиевое покрытие защищает от коррозии ответственные стальные конструкции и сооружения, эксплуатирующиеся в атмосферных условиях, в воде, а также в агрессивных парах и газах.

Фосфатное покрытие способно повышать адгезию лакокрасочных покрытий к металлу. Обладает высокой стойкостью к воздействию горячих масел и различных газов.

Хромовое (гальваническое) покрытие имеет высокую твердость, износостойкость и стойкость при нагреве.

Медное (гальваническое) - легкополируемое пластическое покрытие. Широко применяется в многослойных защитно-декоративных покрытиях.

Лакокрасочные материалы предназначены для создания защитных и декоративных покрытий на металлических, деревянных, бетонных и других поверхностях. К основным относят лаки, эмали, краски, грунтовки, шпатлевки к вспомогательным - растворители, смывки, шлифовочные и полировочные пасты, отвердители, мастики, герметики и другие составы для подготовки поверхности к окрашиванию.

Пластификаторы - органические вещества, вводимые в пленкообразующую основу для повышения эластичности пленок. Пластификаторы (хлоридный парафин, касторовое, льняное и другие масла) должны быть совместимы с пленкообразующими веществами, стойкими к действию солнечных лучей, кислот, щелочей, растворов солей, речной и морской воды, Не иметь запаха, не быть горючими.

Мастики - высоковязкие пастообразные составы, представляющие смесь нефтяных битумов или каменноугольных песков с тонкоизмельченными минеральными или органическими наполнителями.

Герметики. В автомобилестроении герметики используют: для уплотнения ветровых оконных стекол и бензобаков;

Ингибиторы коррозии - эффективное средство противокоррозионной защиты техники в различных условиях ее изготовления, эксплуатации и хранения.

Контактные ингибиторы - это химические соединения обеспечивающие защиту от коррозии только при нанесении их на металлическую поверхность.

Промышленность выпускает противокоррозионные бумаги нескольких марок в зависимости от вида, содержания ингибитора и массы бумаги-основы. Их применение особенно целесообразно для временной защиты запасных частей в отапливаемых и неотапливаемых складских помещениях.

Перспективным способом консервации техники является использование консервационно-упаковочною средства - ингибированных полимерных пленок (ИПП) и радиационно-модифицированных термоусаживающихся материалов.

Консервационные смазки ценны тем, что их можно наносить на любые поверхности без предварительной, подготовки последних (очистки, грунтовки и т. д.),

Ингибированные пленочные покрытия - особый класс консервационных материалов с широкой номенклатурой составов, основой которых обычно являются нефтепродукты.

В практике противокоррозионной защиты техники все большее признание получают модификаторы ржавчины. Их использование позволяет в ряде случаев упростить технологию окрашивания, снизить трудоемкость, улучшить условия труда, предотвратить загрязнение окружающей среды, повысить долговечность лакокрасочных покрытий, уменьшить расход ЛКМ.

Модификаторы ржавчины - это соединения, принцип действия которых состоит в преобразовании продуктов коррозии в защитный слой химически стойких, нерастворимых а воде соединений, обладающих высокой прочностью сцепления с поверхностью металла.

Микрокристаллические воски, представляющие собой смесь твердых углеводородов, парафинов, церезинов, изопарафинов и нафтенов, обладают хорошей водоотталкивающей способностью, малой газо- и паропроницаемостью, низкой стоимостью.

Эффективный метод защиты изделий от коррозии - комбинированные металлизационно-лакокрасочные покрытия, которые обеспечивают продолжительные сроки службы (десятки лет) техники в различных климатических зонах в условиях воздействия агрессивных сред.

Фосфатирование - это химический процесс образования на поверхности металла пленки нерастворимых в воде фосфатов, которая увеличивает срок службы лакокрасочных покрытий, улучшает сцепление с металлом и замедляет развитие коррозии в местах нарушения лакокрасочной пленки.

Пассивирование. Обработка деталей в пассивизирующем растворе приводит к образованию слоя, препятствующего развитию коррозии и способствующего продлению срока службы лакокрасочного покрытия.

Старение полимерных материалов.

К факторам, способным вызывать старение полимерных материалов, относят тепловое, световое и ионизирующее излучения, физически и химически активные среды, живые организмы и продукты их жизнедеятельности, различные механические нагрузки, наличие в самом материале слабых связей в макромолекулах, трещин, внутренних напряжений и пр.

В связи с этим старение подразделяют на термическое, световое, химическое (окислительное, озонное), радиационное, биологическое, электрическое, ультразвуковое, абляционное и старение при механических воздействиях.

Термическое старение - старение полимерного материала при воздействии температуры.

Световое старение - старение полимерных материалов и изделий под действием света (в климатических условиях световое старение - доминирующий процесс).

Химическое старение - старение полимерных материалов и изделий при воздействии химически агрессивных сред.

Окислительное старение - старение полимерных материалов и изделий при воздействии кислорода.

Озонное старение - старение полимерных материалов и изделий под воздействием озона, одно из разновидностей химического старения.

Биологическое старение-старение полимерных материалов и изделий под действием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Наибольшее влияние на процессы старения оказывают микроорганизмы - микрогрибы и бактерии.

Биоповреждения и старение полимеров - взаимосвязанные процессы. Не только биоповреждения ускоряют процессы старения, но и по мере старения у полимеров снижается стойкость к воздействию биофакторов.

Старение при механических воздействиях - это старение полимерных материалов и изделий, вызываемое действием статических и динамических нагрузок.

К значительному разрушению резин вследствие старения приводят многократные деформации (утомление), когда развиваются не окислительные, а инициированные термические процессы.

Абляционное старение - разрушение полимерного материала, сопровождающееся уносом его массы при воздействии горячего газового потока, жидкости или твердых частиц.

Защита от старения.

К методам защиты полимеров от старения относят: введение наполнителей (наполнение); введение пластификаторов (пластификация); введение пигментов и красителей; введение стабилизаторов (светостабилизаторов, антиоксидантов, антиозонантов, противоутомителей, антирадов и применение защитных пленок и пропиток; прочие методы (применение специальных конструкций изделий, изменение режимов эксплуатации и т.д.).

Пластификация оказывает положительное воздействие на механические повреждения. Пластификаторы увеличивают взаимоподвижность и эластичность полимерных цепочек, тормозят процессы воздействия внешней среды.

Пигменты и красители - составная часть полимерных материалов, активно участвующая в химических процессах предупреждения старения. Например, поглощая активную часть спектра, они способствуют снижению светочувствительности резин, поливинлхлоридных композиций и ряда других материалов.

Применение защитных пленок и пропиток - широко распространенный метод защиты полимерных материалов и изделий из них при эксплуатации и хранении. Пленки и пропитки создают дополнительное поверхностное экранирование материалов от воздействия света или доступа кислорода воздуха, в результате чего замедляются окислительные процессы.

Биоповреждения.

Под биоповреждением понимают повреждение объектов, вызываемое живыми организмами или биофалторами (биоагентами).

До последнего времени этой проблеме уделялось недостаточно внимания. Однако всевозрастающий материальный ущерб от деятельности различных видов живых организмов заставил расширить масштабы научно-теоретических исследований и прикладных работ по изысканию эффективных средств и методов защиты от биоповреждений различных промышленных материалов, технических изделий, строительных сооружений, конструкций и других объектов народного хозяйства.

Живые организмы разрушают материалы и изделия, ухудшают их технологические характеристики и свойства, затрудняют работу.

Решение проблемы защиты от биоповреждений позволяет повысить ресурсы эксплуатируемой техники и сооружений, сэкономить сырьевые материалы и более рационально их использовать.

Биоагенты - деструкторы материалов.

К биоагентам относятся бактерии, актиномицеты, грибы, а также насекомые, грызуны и др.

Известно несколько групп бактерий, являющихся причиной биоповреждений многих материалов: сульфатредуцирующие, сероокисляющие, аммонифицирующие, нитрофицирующие и др.

Грибы - обширное сообщество растительных организмов, составляющих более 100 тыс. видов. Среди грибов, вызывающих биоповреждения различных материалов, изделий и сооружений, описано около трехсот видов.

Насекомые - разрушители древесины. Известно большое разнообразие видов насекомых, способных разрушать древесину. Некоторые из них (короеды, златки, усачи, сверлила-рогохвосты) поселяются преимущественно на свежезаготовленной неокоренной древесине, другие (точильщики, домовые усачи, древогрызы, ложнокороеды, слоники-трухляки, термиты, морские древоточцы) способны поражать заготовленную древесину без коры или готовые деревянные конструкции.

Биостойкость материалов.

Биостойкость лакокрасочных материалов, пластмасс, резины, текстильных изделий, древесины, бумаги и нефтепродуктов имеет свои особенности.

Грибостойкость лакокрасочных материалов зависит от многих факторов: химического состава рецептур, наличия внешних загрязнений в процессе их приготовления, качества упаковки окрашенных изделий, климатических условий, наличия контакта с деталями, пораженными микроорганизмами, степени старения покрытия, состава окружающей среды.

В одном и том же классе лакокрасочных материалов, содержащих различные отвердители, обнаруживается разница в грибоустойчивости покрытий. Например, более устойчивы покрытия на основе эпоксидных смол с эпокситиоколуретаном, полиэтиленполиамином, гексаметилендиамином и полиамидом в качестве отвердителя; менее грибоустойчивы - эпоксидные с отвердителями полиизоцианатами.

Помимо химического состава, большое значение имеют и физические свойства пленки, такие, как твердость, гигроскопичность. Так, масляные краски и краски, приготовленные на основе фенольных смол, особенно быстро впитывают влагу и поэтому плесневеют.

Контакт пластмасс с микроорганизмами, особенно с плесенью, приводит через некоторое время к появлению на них неисчезаемых пятен, к потере прозрачности и ухудшению физико-механических свойств, электрических и оптических характеристик.

Резины подобно пластмассам представляют собой смеси различных компонентов на основе высокомолекулярных соединений. Многокомпонентность резин, достигающая иногда 15...20 ингредиентов, предопределяет ее недостаточную устойчивость к воздействию микроорганизмов. В результате такого воздействия резинотехнические изделия (РТИ) растрескиваются, понижают электросопротивление, теряют герметизирующую способность. При этом снижаются оптические и противокоррозионные свойства контактирующих с резиной материалов и, наконец, ухудшается внешний вид изделий из-за появления слизистых цветных (черных, красных, белых) пятен.

На поверхности материалов совместно с грибами можно обнаружить и другие группы микроорганизмов: бактерии (кокки, неспороносные бактерии, бациллы), дрожжи, актиномицеты.

По самой своей природе большинство текстильных изделий являются питательной средой для разных видов микроорганизмов, поэтому без специальных мер защиты они даже в сравнительно хороших условиях эксплуатации на открытом воздухе (при транспортировке или хранении на складе) быстро подвергаются плесневению и другим видам микробиологических повреждений. По силе разрушительного воздействия на текстиль первое место занимают плесневые грибы, затем бактерии и актиномицеты.

Наиболее уязвима к действию микроорганизмов, особенно грибов, древесина. Известно более 100 видов грибов-разрушителей древесины, которых классифицируют по следующим группам: плесневые, деревоокрашивающие, дереворазрушающие (домовые, почвенные, атмосферные, аэроводные).

Книги, документация, упаковочная бумага и т. п. могут быстро приходить в негодность при воздействии микроорганизмов и особенно грибов. Бумага грибами заражается во время транспортирования, хранения, переработки в помещениях. Споры грибов переносятся воздушными течениями, поступают с другими материалами, заносятся людьми. Прорастая, споры грибов разрушают волокна бумаги, вызывают появление пятен.

Низкая стойкость нефтепродуктов (топлив, смазочных масел, пластичных смазок) обусловлена их углеводородным составом. Активному развитию микрофлоры (бактерий и микроскопических грибов) в нефтепродуктах способствует даже незначительное наличие воды, а также различных примесей и загрязнений, содержащих азот, серу или фосфор, которые наряду с углеводородами микроорганизмы используют в качестве питательной среды.

Особенно нестойки к микроорганизмам дизельные топлива. В топливе, не содержащем воды, микроорганизмы не развиваются, но могут оставаться жизнеспособными в течение продолжительного времени.

Воздействию микроорганизмов подвержены как смазочные, так и консервационные масла.

Микроорганизмы изменяют многие свойства масел, увеличивают их вязкость, плотность, кислотное число, температуру вспышки, коэффициент рефракции, содержание водорастворимых кислот, число омыления и йодное число, тангенс угла диэлектрических потерь, а также понижают температуру застывания и стабильность против окисления,

Микробное поражение масел чаще наблюдается, когда масла не подвергают воздействию высоких рабочих температур и не фильтруют.

Защита от микроорганизмов.

Защита от микробиологических повреждений имеет ряд специфических особенностей.

Для биоагентов (живых организмов) характерна динамическая способность реагировать на окружающую среду. В результате непрерывной эволюции, измеряемой непродолжительными периодами времени, изменяется видовой состав микроорганизмов, а следовательно, и характер воздействия их на материал.

К мероприятиям относят проветривание, осушение воздуха окружающей среды, поддержание чистоты а помещениях, гидрофобизирование поверхностей, применение биоцидных препаратов (дезинфицирующих растворов ингибиторов-фунгицидов и пр.), катодную защиту и др.

Большинство из этих мероприятий, наряду с обеспечением защиты от коррозии металлов, предохраняют от микробиологических повреждений полимерные и другие неметаллические материалы.

Самый доступный профилактический способ защиты изделий в помещениях -- проветривание.

Гидрофобизирование - это заполнение пор защитных покрытий специальными составами, обладающими водоотталкивающими свойствами.

Гидрофобизирование эффективно как для металлических (хромовых и др.), так и неметаллических неорганических (фосфатных, оксидных и др.) покрытий.

Для изделий из меди и медных сплавов сочетание предварительной обработки поверхностей в патинирующих растворах с последующей пропиткой гидрофобизирующими составами обеспечивает защитную способность покрытий в течение многих лет.

Дезинфицирующие составы рекомендуется применять с учетом их бактерицидного и коррозионного действия.

Угнетающее воздействие катодной поляризации на микроорганизмы используют как активное средство защиты подземных и подводных сооружений. Катодная поляризация осуществляется от внешнего источника тока.

Другой метод катодной защиты основан на создании за счет источника тока ЭДС между защищаемой конструкцией и анодом. Катодная поляризация защищаемого объекта обеспечивает эффективную защиту от почвенной коррозии, одной из причин которой является деятельность микроорганизмов, и в частности сульфатвосстанавливающих бактерий.

Усилить устойчивость лакокрасочных покрытий к микробиологическим повреждениям можно различными способами: улучшением физико-механических свойств, введением в состав покрытия компонентов, стойких к воздействию микроорганизмов, или специальных биоцидов, а также систематической очисткой покрытий от микробиологических обрастаний специальными составами.

При эксплуатации и хранении пластмассовые детали можно обрабатывать гидрофобизирующими составами или наносить на них грибоустойчивые защитные покрытия - модифицированные составы ХП-1, ЗВВД-13 или соответствующие лакокрасочные покрытия.

Для защиты поливинилхлоридных пластикатов, широко применяемых для электроизоляции проводов, рекомендуется использовать покрытие на основе эмали ХВ-114 или лака ЭЦ-959.

При хранении целлюлозных материалов относительная влажность воздуха должна быть не выше 75%, влажность материала - не ниже 7, а шерсти - не выше 40%.

Для защиты брезента, парусины, палаток, канатных изделий и пр., подвергающихся действию влаги, их пропитывают продуктами, содержащими фунгициды.

Наиболее эффективный способ предохранения древесины и изделий из нее - обработка химическими веществами (антисептиками, относящимися практически ко всем классам химических соединений).

Антисептики подразделяют по растворимости (в воде, в легких органических растворителях, в маслах и тяжелых нефтепродуктах и маслах), по вымываемости (легко- и трудновымываемые, вымываемые и невымываемые).

Каменноугольные пропиточные масла - наиболее доступные и достаточно эффективные антисептики. Обладая высокой токсичностью против дереворазрушающих грибов, насекомых и морских древоточцев, они не улетучиваются и не вымываются водой. Используют их в чистом виде или с разбавителями - сольвентнафтом, зеленым маслом и пр.

Основным условием, препятствующим развитию грибов на бумаге, является поддержание в помещениях соответствующего микроклимата: температура воздуха 16...20°С, относительная влажность 45...60%.

Грибоустойчивость бумаги повышают введением проклеивающих и связывающих веществ, в частности поливинилового спирта, карбоксиметилцеллюлозы, метилцеллюлозы, окси-этилцеллюлозы и др.

Защиту нефтепродуктов от микробиологических повреждений осуществляют несколькими методами: физическими, механическими и химическими. К физическим методам относятся:

- уничтожение микроорганизмов в топливе электромагнитным излучением;

- стерилизация нефтепродуктов ультрафиолетовым излучением.

Механический способ защиты состоит в пропускании топлива через фильтр тонкой очистки с диаметром отверстий 5 мкм и фильтры с отверстиями диаметром 8...12, 12...16 и 16...20 мкм. Этот способ достаточно надежен и дешев.

Однако наиболее эффективен химический метод, предусматривающий введение в нефтепродукты антимикробных присадок.

Положительный эффект дают и профилактические мероприятия: регулярная мойка и стерилизация топливных и масляных систем; предотвращение застаивания масел и эмульсий в емкостях и трубопроводах.

Защита техники от насекомых.

Наиболее эффективный метод защиты техники от насекомых - химический. С этой целью местность, где обитают, например, термиты, обрабатывают сильнодействующими средствами-токсинами для насекомых. Если по каким-либо причинам это сделать невозможно, обрабатывают непосредственно изделия или материалы. Так, чтобы придать термитоустойчивость бумаге, ее пропитывают 8...10%-ной эмульсией, состоящей из комплекса нафтенатов, изделия из резин опрыскивают специальными веществами - инсектицидами и репеллентами. В качестве репеллентов используют нафталин, камфару, хлорированный нафталин, пентахлорфенол, нафтенаты меди, цинка, свинца, бензолгексахлорид и др. Кабельные резиновые изоляции рекомендуется пропитывать древесным и каменноугольным креозотом, 4%-ным водным раствором пентахлорфенолята натрия, покрывать масляной краской с добавкой хлордана (в количестве 4%). Деревянные изделия обрабатывают антисептиками, обладающими комплексным воздействием (то есть токсичными как для грибов, так и для насекомых): пентахлорфенолятом натрия и нитритом дициклогексиламина по норме соответственно не менее 4% к массе абсолютно сухого волокна и 20 г/м³.

Уязвимые детали сложных систем (техники) герметизируют, заливают различными смолами, ограждают частыми металлическими сетками. При выполнении разборочно-сборочных работ детали съемного оборудования размещают на бетонных или металлических площадках.

Наряду с термитами деревянным конструкциям могут наносить вред точильщики и другие домовые жуки. Они способны разрушать стены, потолки, полы, перегородки, стропила, переплеты, двери, мебель и другие изделия из дерева. Первые видимые признаки разрушающей деятельности насекомых - появление в дереве отверстий и «буровой муки» под ними. Борьбу с жуками-древоточцами необходимо начинать с момента заготовки древесины. Свежесрубленную древесину полностью окоряют и укладывают на окрашенные подкладки в штабеля. С наступлением весны место хранения бревен дезинфицируют 10%-ным раствором железного купороса. Неокоренную древесину обычно обрабатывают 2... 3%-ной минерально-масляной эмульсией 16%-ного гамма-изомера гексахлорана (ГХЦГ) или 1%-ным раствором технического ГХЦГ в дизельном топливе.

Хорошие результаты в борьбе с жуками-разрушителями дают антисептики, используемые для предохранения древесины от загнивания. Антисептики лучше применять весной, когда личинки переходят к поверхности древесины и подготавливают выходные отверстия для жуков. Антисептик проникает сквозь тонкий слой древесины и убивает личинку.

Кроме антисептиков, промышленностью выпускается ряд готовых составов, например, дезинсекталь, специально предназначенных для борьбы с дереворазрушающими насекомыми. Некоторые из составов можно приготовить из отдельных компонентов непосредственно в хозяйствах.

Способы истребления грызунов подразделяют на механические, химические и биологические.

Сущность механического способа состоит в вылавливании грызунов механическими приспособлениями, химического (наиболее распространен и эффективен) - в использовании различных ядовитых веществ (родентицидов). Известно множество химических ядов, применяемых для приготовления пищевых и не пищевых приманок: барий углекислый, фосфид цинка, глифтор, сернокислый таллий, мышьяковисто-кислый натрий или кальций, фторацетат бария или натрия, монофторин, крысид, тиосемикарбазид, фарфарин, зоокумарин, ратиндан, фентолацин, пивалилиндандион и др.

К химическим средствам, отпугивающим грызунов, относят ЦИМАТ (цинковая соль диметилдитиокарбаминовой кислоты), альбихтол, сланцевое масло

Применение различных методов воздействия на ПС ГЭТ на детали, агрегаты и защиты их от коррозии, старения и биоповреждения повышает ресурс эксплуатируемой техники, улучшает эксплуатационные характеристики, позволяет экономить материальный ресурс.

4. Ресурсосберегающие режимы работы оборудования и подвижного состава на городском электрическом транспорте

4.1 Планирование, использование и учет электроэнергии

Действующая в настоящее время инструкция по нормированию затрат электроэнергии на электротранспорте предусматривает как основной показатель нормы затрат на движение в Ватт-часах на один машино-километр пробега.

Плановая потребность в электроэнергии определяется умножением нормы затрат на транспортную работу (плановый пробег) отдельно для трамвая и троллейбуса. Далее, согласно с действующим тарифом, определяют нужные средства.

Следует отметить, что в действующей системе планирования затрат энергии нельзя оценить объемы составных затрат энергии, так как за коэффициентами не видно количественных показателей затрат. Это не дает возможности проанализировать эффективность использования энергии и предусматривать мероприятия по экономии с плановым эффектом. Более того, вызывает доверие принцип, согласно которому в основу закладывается административно определенный норматив, общий для всех предприятий Украины. Поскольку затраты энергии в городах давно стабилизировались, было бы лучше определить удельную затрату по факту как начальную точку с дальнейшим анализом составных. Относительно единицы измерения удельной затраты в Ватт-часах на машино-километр пробега имеются возражения, так как эта единица измерения не стимулирует к уменьшению веса тары. Наоборот, чем тяжелее подвижный состав, тем меньше удельная норма, которая может давать погрешность в эффективности использования энергии.

Общие характеристики расхода электроэнергии [4].

Задача анализа составных затрат электрической энергии достаточно сложная, учитывая случайный характер движения подвижного состава, случайность внешних температур, непредвиденных изменений выпуска и тому подобное. Поэтому анализ должен базироваться на интегральных показателях, то есть на тех показателях, которые отвечают общим, усредненным зависимостям и тенденциям и на что случайные колебания составных не имеют большого влияния. Такими составными, являются: действительный пробег трамваев и троллейбусов по маршрутам; температура окружающей среды; затраты энергии по счетчикам энергоснабжения организации.

Эти показатели определяются общим состоянием дел в предприятии городского электротранспорта, в частности, уровнем технического обслуживания и ремонта подвижного состава, развитостью системы электроснабжения и соответствующими потерями, качественными показателями условий эксплуатации на маршрутах и тому подобное. В сущности, затраты энергии по счетчикам организации поставляющей электроэнергию учитывают весь подвижной состав, так или иначе связаны с движением подвижного состава, включая затраты на маневровые передвижения по депо, затраты на нулевые пробеги, затраты во время обеденных перерывов, затраты на транспортирование неисправного подвижного состава, на обкатку после ремонта и т.д. Сюда же включаются все затраты на прием, трансформацию, выпрямление и передачу электрической энергии по всему кругу от шин тяговых подстанций к потребителю - подвижному составу.

Согласно вышеуказанному, общий объем потребляемой энергии может быть представлен как функция то есть как зависимость от пробегов трамвая LTMq и троллейбуса LTGq, от окружающей температуры фq, и иных факторов чq, которые могут влиять на затраты энергии Qq и могут быть определены.

Ясно, что отдельная реализация за q-ий месяц не позволяет решить задачу определения функциональных зависимостей, так как при любом представлении функций решения будут неопределенными. На самом деле пробеги LТMq, LTGq, достаточно сильно отличаются друг от друга, что отражается на показателе потребляемой энергии. Поэтому для каждого месяца имеет место независимые уравнения, задача имеет одно решение.

Данными для анализа будут статистические данные по результатам деятельности предприятия «Горэлектротранспорта» за 1998 г.

Таблица 4.1

№ пп	Пробег трамваев 10-3 маш.-км	Пробег троллейбусов 10-3 маш.-км	Среднемесячная температура, °С	Затраты энергии, кВт-ч
1	2058,6	1860,5	- 7,3	13055,0
2	1946,7	1779,4	- 4,6	12144,3
3	2171,3	1957,4	+ 0,1	13080,5
4	2256,7	1926,0	+ 11,4	11897,2
5	2317,0	1950,4	+ 24,5	10796,1
6	2188,7	1900,3	+ 23,3	10343,4
7	2081,9	1868,3	+ 25,7	9773,1
8	1936,5	1718,1	+ 24,5	9630,0
9	1842,1	1628,3	+ 16,6	96,27,5
10	2038,0	1758,7	+ 11,6	11297,8
11	1992,5	1615,2	+ 7,8	11688,6
12	1997,8	1720,0	- 2,7	12359,0

4.2 Расчет среднегодовых норм расхода энергии

С учетом данных предыдущей таблицы представим общую затрату энергии за q-ий месяц как достижение усредненной удельной затраты на общий пробег трамвая и троллейбуса, то есть:

С другой стороны, усредненная удельная затрата aq может быть представлена суммой взвешенных удельных затрат для трамвая aTM и троллейбуса аТБ:

Лучше оценки аТМ и аТБ можно обнаружить за методом самых малых квадратов. Для этого пометим погрешность между соответствующей действительности величиной аq и прогнозируемой, подсчитанной через аТМ, аТБ, как еq, и возведем в квадрат.

Берем частные производные по аТМ, аТБ и приравниваем их к нулю, имеем.

Соответственно этой системе подсчитаем коэффициенты.

Таким образом имеем систему алгебраических уравнений:

3,4258аТМ + 2,9797аТБ = 18,7985;

2,9797аТМ + 2,6039аТБ = 17,4034

Перемножая найденные средние значения удельных затрат энергии для трамвая и троллейбуса на соответствующие пробеги LTMq, LТБq, имеем приведенные к среднегодовым условиям эксплуатации затраты энергии Qq по месяцам.

Влияние сезонных условий на расход электроэнергии

Сопоставляя соответствующей действительности затраты электроэнергии в натуральных единицах с расчетными, приведенными к среднегодовым условиям эксплуатации, можно сделать вывод, что влияние сезонных изменений условий эксплуатации это перерасход энергии в зимний период до 12% при тех же объемах пассажироперевозок. Это объясняется увеличением основного сопротивления движению, увеличение времени работы освещения, отопление, и тому подобное [8].

Подсчитаем разности затрат энергии между расчетной и соответствующей действительности значениями по местам.

Таблица 4.3

Q	аТМLTMq	aТБLТБq	Qq (трамв.)	Qq (тролл.)	?Qq	фq
1	5043,6	6474,5	11518,1	13055	+1536,9	-7,3
2	4769,4	6192,3	10961,7	12144,3	+1182,6	-4,3
3	5319,7	6787,4	12107,1	13080,5	+973,4	+0,1
4	5528,9	6702,5	12231,4	11897,2	-334,2	+11,4
5	5676,6	6787,4	12464,0	10796,1	-1667,9	+24,5
6	5362,3	6265,0	11627,3	10343,4	-1283,6	+23,3
7	5100,6	6501,7	11602,3	9773,1	-1829,2	+25,7
8	4744,4	5979,0	10723,4	9630	-1093,4	+24,5
9	4513,1	5666,5	10179,6	9627,5	-552,1	+16,6
10	4993,1	6120,3	11113,4	11297,8	+184,4	+11,6
11	4710,1	5621,0	10331,1	11688,6	+1357,5	+7,8
12	4894,6	5985,6	10889,2	12359	+1478,8	-2,7

Считая связь между перерасходами энергии и температурой линей можно записать:

RTM, RТБ - коэффициенты, которыми определяется влияние среднемесячных температур фq на затраты энергии; Т - среднегодовая температура. Пометим черезQq расчетной затраты энергии при неизменных (среднегодовых) условиях эксплуатации [6]. Согласно с методу самых малых квадратов получим уравнения квадрата погрешности между расчетной и соответствующей действительности затратами энергии:

Для избежания погрешностей, вызванным округлением чисел, в уравнениях целесообразно преобразовать к уравнениям с относительными членами:

Таким образом, получим систему алгебраических уравнений:

RTM • 2,45 • 2063 • 10,9 • 13,073 + RТБ • 3,48 • 1798 • 10,9 • 14,225 = 11307,7 • 1,3545

RTM • 2,45 • 2063 • 10,9 • 14,225 + RТБ 3,48 • 1798 • 10,9 • 14,092 = 11307,7 • 1,32491

Упростим эти выражения и решим уравнения относительно RTM

В результате получим:

RTM = 0,0095; RТБ = 0,01

Сравним соответствующие действительности затраты с затратами энергии, подсчитанными за моделью, что учитывает влияние изменения условий эксплуатации.

4.3 Распределение расхода электроэнергии по видам подвижного состава

На основании рассчитанных выше коэффициентов становится возможным распределить затраты энергии отдельно по трамваю и троллейбусу. Для этого воспользуемся данными приведенного пробега LТМq, LТБq согласно с выражениями:

Разность между суммой QTMq, QТБq и соответствующей действительности затратами Q_q представляет погрешность, что нужно оценить.

Проанализируем закономерность погрешности, то есть отклонений рассчитанных за моделью значений затрат энергии от соответствующей действительности. Прежде всего установим наличие или отсутствие зависимости от имеющих факторов -- сезонного влияния или колебаний выпуска. Для этого по предыдущим данных заполним таблицу

Как видно из первых трех столбцов таблицы, погрешность достигает больших значений. Поскольку модель базировалась на всех, без исключения, данных за 12 месяцев, коэффициенты модели были подсчитанные без надлежащей критики восходящих данных и без установления соответствия начисленных затрат энергии соответствующей действительности значением.

Обращает на себя внимание показатель затрат энергии за ноябрь месяц, который существенным образом выпадает с общей картины. Это выпадения и повлекло к уменьшению удельных затрат aТМ, аТБ, и, соответственно, внесло погрешности RТМ, RТБ. Бесспорно, здесь имеет место так называемое «регулирование» затрат энергии, когда с внимания внутренние регламенты организация предоставляющая электроэнергию прибавляет или уменьшает данные затрат крупных потребителей.

Для установления соответствующей действительности затрат, которые бы отвечали транспортной работе и были бы свободными от административно плановых прибавлений, исключим ноябрь из расчета и установим коррекцию к модели. Подсчитаем коэффициенты регрессии

Соответствующие значения сведены к предыдущей таблице. Расчеты дают регрессию: ?Qq = 501,85 - 54,25фq,

В данное время нужно распределить расхождение по видам транспорта, то есть разложить коэффициенты А, В для трамвая и троллейбуса.

Разложение коэффициента А происходит согласно с величиной LТМ, аТМ, L, соответственно, с аТБ и LTБ:

Разложение коэффициента В выполняется с учетом аТМ, LТМ, RTM, aТБ, LТБ, RТБ;

Согласно результатам разложения коэффициентов регрессии, нужно подправить модель. Для этого введем в восходящие зависимости административные прибавления:

Рассмотрев состав этих уравнений, установим скорректированные коэффициенты:

С учетом коррекции, имеем уточненные модели затрат энергии по видам транспорта:

Анализ экономии расхода электроэнергии (общие сведения)

Существующая система хозяйствования предприятий городского электротранспорта основана на принципе расхода, то есть главным смыслом деятельности руководства является потребление запланированных под заданные показатели ресурсов. Эта система вступила в противоречие с экономической реформой, которая отразилась на резком падении объемов перевозок, ухудшении технического состояния основных фондов, росте задолженности.

Тем не менее, новая модель хозяйствования скоро будет задействована и тогда появится проблема рационального использования ресурсов, в частности, энергетических. Разговоры, которые ведутся в профессиональных кругах относительно кардинальных путей экономии электроэнергии, касаются, в основном, проблемы подсчета затрат энергии непосредственно на подвижном составе, как это делается на железной дороге. Внедрению счетчиков энергии на трамваях и троллейбусах мешает лишь их стоимость и необходимость текущих затрат на их содержание, техническое обслуживание и ремонт. При этом отпадает необходимость прежде всего оптимизировать условия эксплуатации, так как никакое профессиональное мастерство водителя не позволит избежать потерь энергии на повторных пусках, которые имеют объективные причины, обусловленные расположением относительно остановок поворотов, специальных частей, и, наконец, расстояний между остановками. Поэтому, первое чем следует заниматься так это оснащением подвижного состава счетчиками, нужно проанализировать составные затраты энергии для предотвращения бесполезных затрат, и лишь после доведения условий эксплуатации к состоянию, когда бесполезные затраты достигнут минимума и дальнейшее их уменьшения невозможно, то далее следует организовать индивидуальный подсчет энергии.

С предыдущих выводов следует, что на затраты энергии большое влияние имеют климатические условия. Следовательно, данные фактических затрат нужно освободить от влияния климатических условий, оставив лишь зависимости от условий эксплуатации.

Потери на климатические условия

Потери на климатические условия относятся к потерям, на которые повлиять почти невозможно. Причиной этих потерь является увеличение основного сопротивления движению, обусловленное увеличение вязкости смазочного масла в редуктора при низких температурах, наличием снега и льда на проезжих частях, которые являются причинами буксования, увеличением времени на пассажирооборот остановки в зимний период и тому подобное. Эти затраты могут быть уменьшены лишь при условиях уменьшения удельных затрат aТМ и аТБ, которые зависят от условий эксплуатации.

В самом деле, если записать уравнения, которые в математической модели отображают увеличения затрат энергии при низких температурах, то есть то можно утверждать, что потери на климатические условия могут быть уменьшены соответственно уменьшению удельных затрат. Следует также указать, что одну и ту же транспортную работу можно выполнить за счет большего или меньшего пробега подвижного состава при одном том же наполнении, лишь за счет усовершенствования маршрутной системы.

Для оценки затрат на климатические условия составим таблицу, в которую занесем предварительно определенные температурные данные по трамваю и троллейбусу.

Учитывая среднегодовые потерь энергии подсчитаем распределения потерь по месяцам года и по видам транспорта, как разности и результаты занесем в таблицу.

Подытоживая результаты потерь по месяцам года, имеем:

Умножая потери на тариф 0,083 грн., обнаружим денежные потерь на климатические условия: то есть бесполезная потеря энергии за год представляют 981762,18 грн.

Все затраты энергии, по которым выставлены счета организацией которая предоставляет электроэнергию, представляют что оценивается в 11262469 грн. Таким образом, в общей сумме плат за электроэнергию бесполезные потери на климатические условия составляют 8,717%.

4.4 Расход энергии на движение подвижного состава

Если изъять потерь электроэнергии на климатические условия, останутся затраты на транспортную работу, что подлежит дальнейшему анализу.

Обозначив за коэффициентами математической модели затраты энергии, которые приходятся на долю трамвая и троллейбуса, и изъяв потери на климатические условия по месяцам, получим затраты энергии на транспортную работу:

Дальше, умножив затраты энергии на тариф, имеем денежный эквивалент затрат энергии на транспортную работу. В общем, по итогам таблицы, это составляет:

Суммарные денежные затраты за энергию, которая пошла на транспортную работу, представляет 10741799 грн., или 91,28% общих затрат на электроэнергию.

Сопоставляя денежные затраты по месяцам, можно сделать вывод, что в целом суммы затрат соответствуют количествам рабочих дней и проделанной транспортной работе в машино-километрах.

Распределение денежных выплат за электроэнергию, которая была истрачена на транспортную работу, по типам подвижного состава, который эксплуатировался в 1998 г., можно сделать на основании данных соответствующих пробегов.

Если считать в первом приближении затраты энергии на единицу транспортной работы одинаковыми для всех типов данного вида транспорта, распределение затрат по типам подвижного состава может устанавливаться соразмерно пробегам.

Данные для распределения приведены в таблицах.

4.5 Экономия энергии за счет рационального размещения остановок

Наличие остановок с точки зрения затрат энергии является одним из самых важных факторов. При каждом отправлении подвижная единица забирает с системе питания энергию и образуются ряд потерь в системе приемки, выпрямление и передачи электрического тока. В упрощенном виде за один разбег расходуется энергия

В частности, среднее значение затрат энергии за один пуск для трамвая и троллейбуса составляют:

К этим затратам следует прибавить потери в пусковых реостатах:

Подсчитаем ориентировочное количество пусков, исходя из средней длины перегона 0,5 м:

Затраты энергии на разбеги за год:

Соответствующая стоимость за год будет представлять:

29362751 • 0,083 = 2437108 грн.;

20539876 • 0,083 • 1704810 грн.

С общей суммы выплат за электроэнергию, что составляет 11262469 гривен, стоимость на разбеги представляет

Следовательно, экономия электроэнергии путем рационального размещения остановок является эффективным.

В самом деле, если увеличить среднюю длину перегона всего на 10%, что практически не отразится на транспортном времени пассажиров, то будем иметь

Соответствующие затраты энергии станут приравнивать:

что в денежном эквиваленте будет представлять

26693409 • 0,083 = 2215553 грн.;

18672614 • 0,083 = 1549827 грн.

Относительно предыдущего варианта будем иметь экономию

Э = (2437108 + 1704810) - (2215553 + 1549827) = 376538 грн.

Таким образом, за счет упорядочения маршрутной системы, в частности, увеличения средней длины перегона, экономия средств на электроэнергию будет представлять 376538 грн., или

4.6 Экономия электроэнергии за счет рационального использования различных типов подвижного состава