LATVIJAS LAUKSAIMNIECĪBAS UNIVERSITĀTE

MEŽA FAKULTĀTE

LATVIA UNIVERSITY OF AGRICULTURE FOREST FACULTY

ELEKTROLĪNIJU UN SAKARU LĪNIJU KOKA BALSTU RAŽOŠANAS TEHNOLOĢISKIE PĒTĪJUMI UN EKOLOĢISKAIS NOVĒRTĒJUMS

THE TECHNOLOGICAL INVESTIGATIONS AND ECOLOGICAL EVALUATION OF MANUFACTURING OF WOOD POLE’S FOR POWER

LINES

ZIEDONIS MIKLAŠĒVIČS

PROMOCIJAS DARBA KOPSAVILKUMS Dr.sc.ing. zinātniskā grāda iegūšanai

RESUME OF PROMOTION PAPER For awarding Scientific Degree Dr.sc. ing.

Jelgava 2004

2

Promocijas darbs izpildīts Latvijas Lauksaimniecības universitātes Meža fakultātes kokapstrādes katedrā, Latvijas Lauksaimniecības universitātes Enerģētikas institūtā un valsts akciju sabiedrībā „Latvenergo”.

Pētījumi veikti laika posmā no 1997. gada līdz 2004. gadam

Promocijas darba zinātniskais vadītājs: Dr. habil. sc. ing., ILMZA akadēmiķis Genādijs Moskvins, LLU profesors

LLU MF Kokapstrādes katedras 2004. gada 14. jūnija paplašinātā sēdē promocijas darbs apstiprināts iesniegšanai LLU Materiālzinātņu nozares promocijas padomē Koksnes materiālu un tehnoloģijas apakšnozarē

Materiālzinātņu nozare. Koksnes materiālu un tehnoloģijas apakšnozare Recenzenti: Dr.habil.sc.ing., profesors Arnis Treimanis Dr.habil.sc.ing., profesors Arnolds Šķēle Dr.sc.ing., profesors Leonards Līpiņš Promocijas darba aizstāvēšana notiks LLU promocijas padomes atklātā sēdē 2004. gada 20. decembrī plkst. 11.00 Jelgavā, Dobeles ielā 41, Kokapstrādes fakultātes sēžu zālē. Ar zinātnisko darbu var iepazīties LLU Fundamentālajā bibliotēkā, Lielā ielā 2, Jelgavā

3

SATURS TABLE OF CONTENTS

1. Darba vispārējs raksturojums 5 2. Stabu uzmērīšanas metodikas izstrāde un eksperimentālā pārbaude 11 3. Stabu impregnēšanas tehnoloģiskie pētījumi 12

3.1. Automatizētā stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesa vispārinātais matemātiskais modelis un to raksturojošo parametru robežlielumu noteikšana, modelēšana un statistiskais novērtējums

13

3.2. Stabu impregnēšanas kvalitātes izpēte atkarībā no koksnes aplievas platuma

16

3.3. Koksnes ķīmiskā aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C” fiksācijas procesa analīze koksnē

17

3.4. Impregnēšanas tehnoloģiskā procesa rādītāju un koksnes fizikālo īpašību ietekmes uz impregnēšanas kvalitāti hipotēzes pārbaude daudzfaktoru regresijas analīzē

19

3.5. Stabu impregnēšanas tehnoloģijas vadības un rīcības algoritmu izstrāde

20

4.Elektrolīniju balstu kvalitātes vērtēšana pēc stiprības 22 4.1. Elektrolīniju balstu analītiskā stiprības aprēķina metodikas analīze, ņemot vērā reālus elektrolīniju ekspluatācijas apstākļus

22

4.2. Elektrolīniju balstu stiprības parametru eksperimentālā noteikšana testēšanā uz lieci

23

4.3. Elektrolīniju balstu stiprības parametru ekspertīze atkarībā no koksnes ciršanas perioda. Impregnēšanas procesa ietekmes uz koksnes mehāniskām īpašībām analīze

25

4.4. Balstu stiprības aprēķinu metodikas pilnveidošana balstoties uz eksperimentāli iegūtiem impregnēšanas un stiprības parametru rezultātiem

28

5.Elektrolīniju balstu ražošanas procesa ekoloģiskais novērtējums un riska faktoru noteikšana

31

Galvenie secinājumi un priekšlikumi Scientific publications related to the subject of the thesis

35 36

1. General Characteristics of the Promotional Work 38 2. The Designing and Experimental Testing of the Measuring Methodology for Wood Poles for Power Lines

42

3. The Technological Research on Impregnation for Wood Poles for Power Lines. 43 3.1. The Mathematical Model of Authomatized Impregnational Process.

Derermination, Modeling and Statistical Evaluation of Impregnational Border Value

44

3.2. Dependence of the Impregnation Quality Research on Sapwood Thickness 46

4

3.3. The Analysis of Chemical Preservative “ Osmose K-33-C” Fixation Process in Wood

46

3.4. The Assay of the Hypothesis on the Impact of Parameters of Impregnation Technological Process and Physical Qualities of Wood on the Quality of Impregnation in Multiple Regression Analysis 47

3.5. Development of Management and Proceeding Algorithms of the Impregnation Technology for Wood Poles for Power Lines

48

4. The Evaluation of Strenght for Wood Poles for Power Lines 48 4.1. The Analytical Method of Wood Poles Strenght Parametres Analysis Based

on Actual Exploitation Conditions 49

4.2. The Wood Poles Strenght Parametres Determination Experimental Testing on Bending

49

4.3. Determination of Strenght Characteristics of Poles Dependence on Cutting Period. The Analysis of Impregnation Process Impact on Strength Characteristics of Poles

50

4.4. The Model of Calculation for Determination of Strenght Characteristics of Poles Improvement Based on Experimentally Obtained Impregnation and Testing Results

50

5.The Ecological Risk Evaluation and Determination of Risk Factors in the Process of Wood Poles Manufacturing

52

6. Major Conclusions and Proposals 53

5

1. DARBA VISPĀRĒJS RAKSTUROJUMS

Tēmas aktualitāte

Latvijas klimatiskajos apstākļos koksnes bioloģisko noārdīšanu veic dažādas sēnes. Tās darbojas noteiktās temperatūras un mitruma robežās samērā plašā diapazonā. Lielākā daļa sēņu, kuras izmanto koksni kā barības avotu, savu attīstību pārtrauc, ja temperatūra ir zemāka par 00-50C un augstāka par 45-500C. Sēnes neattīstās, ja koksnes mitrums ir zemāks par 18-22% un augstāks par 120-150%.

Kokmateriālu ilgstošu aizsardzību panāk ar žāvēšanu, ja kokmateriāliem ekspluatācijas procesā nepiekļūst mitrums un impregnēšanu - koksnes apstrādi ar koksnes ķīmiskiem aizsardzības līdzekļiem ar nolūku aizsargāt to pret trupēšanu tajos gadījumos, kad koksne pakļauta mainīgai atmosfēras apstākļu un ūdens iedarbībai.

Apskatot koksnes aizsargāšanas metodes pret sēņu bojājumiem, jāsecina, ka • tās ir vairākas un katra ir piemērojama katrā konkrētā gadījumā; • svarīgi ir radīt nelabvēlīgus apstākļus koksnes noārdītāju organismu darbībai; • kokmateriālu ilgstošai aizsardzībai, ja ekspluatācijas procesā tiem piekļūst

mitrums, jāizvēlas metodes, kas balstās uz konservantu lietošanu. Lai pareizi izvēlētos koksnes aizsardzības paņēmienus, to ekspluatācijas

perioda pagarināšanai, ir jākonkretizē konkrētā izstrādājuma ekspluatācijas apstākļus. Ekoloģisko problēmu izpēti saistībā ar impregnēšanas procesa vadību ir

pētījuši G. Becker; W. Berghoff. Mūsu valstī pētniecisko darbību šajā jomā ir veicis akadēmiķis Arv. Kalniņš. LKĶI pētījumus saistītus ar koksnes impregnēšanu pēta koksnes un tās materiālu aizsardzības un emisijas testēšanas laboratorija (Dr.chem. I. Andersone; B. Andersons). Pamatojoties uz veiktajiem analītiskiem pētījumiem koksnes aizsardzības jomā var secināt, koksnes ķīmiskiem aizsardzības līdzekļiem ir pamatā jāatbilst prasībām, kuras ir noformulējis F. Bub/Bodmar:

• tiem jābūt indīgiem pret koksni bojājošām sēnēm un insektiem (t. i. fungicīdām un insekticīdām);

• tie nedrīkst būt indīgi cilvēkiem un dzīvniekiem; • tiem jābūt bez smakas un smaržas;

• tie nedrīkst būt kodīgi un smērējoši; • tiem jābūt nedegošiem vai grūti degošiem;

• tie nedrīkst izskaloties no impregnētās koksnes; • ievadīti koksnē, tie nedrīkst tajā pārveidoties un zaudēt iedarbīgumu;

• ievadīti koksnē, tie nedrīkst izdalīt brīvas skābes vai sārmus; • tie nedrīkst būt gaistoši;

• tiem jābūt bezkrāsainiem; • tiem jābūt viegli ievadāmiem koksnē; • jābūt iespējai krāsot konservētu koksni;

• tiem jābūt lētām; • jānodrošina vajadzīgās izejvielas šo līdzekļu iegūšanai

6

Elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģisko jautājumu risināšana jāveic kompleksi risinot ekspluatēto balstu utilizācijas problēmas. Arī impregnēto koksni mehāniski apstrādājot, var rasties atlikumi, kuri kaut kādā veidā jārealizē. Parastais veids – impregnētās koksnes vai arī impregnētās koksnes apstrādes atlikumu likvidēšana sadedzinot – šodienas ekoloģiskā skatījumā nav pieņemams, jo arvien vairāk zinātniskā literatūrā par koksnes aizsardzību izvirzās jautājums par degproduktiem, kas izdalās degot, kas paliek pāri pēc degšanas un kādi priekšlikumi degproduktu izmantošanā. Impregnētās koksnes ražošanā izmantotiem koksnes aizsardzības līdzekļiem jāatbilst to pielietošanas un saimnieciskām priekšrocībām kā arī vides aizsardzībai un jāievēro, ka noteikti koksnes izlietošanas virzieni var tikt rekomendēti, ja tiek izlietota adekvāta koksnes aizsardzība, kura garantē ilgstošu iedarbību, konstrukciju stiprumu un mazu riska pakāpi cilvēkiem un videi. Koksnes ķīmiskās aizsardzības jomā arvien vēl nav atrastas vielas, kuras atbilstu pareizi izvirzītām prasībām, un efektīvu konservētāju vielu pētniecība ir jāturpina. Tātad jautājums par efektīvu koksnes ķīmisko aizsardzības līdzekļu meklēšanu ir aktuāls. Pat vēl vairāk – ekoloģisko apsvērumu dēļ ilggadīgi lietoto konservantu lietošana tiek ierobežota.

Pētījumu aktualitāti nosaka arī tas, ka ekoloģisko apsvērumu dēļ ilggadīgi lietoto konservantu loks arvien vairāk sašaurinās. Elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģiskā procesa vadība pamatojoties uz ES direktīvām par vides aizsardzību ir jāorientē uz tādas produkcijas ražošanu, kuras ekspluatācija neradītu ekoloģisko risku.

Pētījumu mērķis

Pamatojoties uz koksnes impregnēšanas tehnoloģiskiem pētījumiem, izstrādāt, eksperimentāli un praktiski pārbaudīt:

1. praksē izmantojamu stabu uzmērīšanas metodiku; 2. ražošanas apstākļiem atbilstošu stabu impregnēšanas kvalitātes

parametru novērtēšanas metodiku; 3. elektrolīniju un sakaru līniju projektēšanai nepieciešamo balstu stiprības

parametru noteikšanas metodiku; Pamatojoties uz balstu ražošanas tehnoloģiskā procesa izpētes rezultātiem:

4. izvērtēt galvenos riska faktorus un dot balstu ražošanas procesa ekoloģisko novērtējumu atbilstoši ES direktīvām; 5. dot zinātniski pamatotas rekomendācijas balstu ražošanas procesa pilnveidošanai, ievērojot ekoloģiskās prasības.

Lai sasniegtu mērķi tika veikta analītiska un eksperimentāla balstu ražošanas tehnoloģijas iespēju izpēte, kura ietver svarīgākos sabiedrības ilgtspējīgai attīstībai nepieciešamos pamatprincipus, kas balstās uz jēdzieniem: cilvēks, ražošana, vide.

7

Galvenie uzdevumi

1.Saistībā ar impregnēšanas problēmu risināšanu veikt kompleksu tehniskās literatūras izpēti.

2.Izstrādāt, analītiski pamatot un eksperimentāli pārbaudīt stabu uzmērīšanas metodiku. 3.Noteikt stabu impregnēšanas ciklu optimālos tehnoloģiskos parametrus un veikt datu statistisko apstrādi.

4.Veikt koksnes aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C” fiksācijas procesa analīzi koksnē pamatojoties uz eksperimentālo pētījumu rezultātiem.

5.Izstrādāt impregnēšanas tehnoloģiskā procesa kvalitātes novērtēšanas modeli. 6.Novērtēt elektrolīniju balstu kvalitāti pēc stiprības pārbaudes rezultātiem: • noteikt ciršanas perioda ietekmi uz balstu stiprības parametriem; • pilnveidot balstu stiprības analītiskā aprēķina metodiku, ievērojot zāģmateriālu stiprības normatīvos rādītājus; • izstrādāt koksnes paraugu sagatavošanas metodiku testēšanai uz lieci; • veikt stabu un elektrolīniju balstu koksnes paraugu stiprības testēšanu uz

lieci; • izanalizēt stabu žāvēšanas procesa un impregnēšanas tehnoloģiskā procesa

rādītāju ietekmi uz koksnes stiprību; • modelējot tehnoloģiskā procesa režīmus, veikt iegūto datu statistisko analīzi.

7.Izstrādāt elektrolīniju balstu ražošanas procesa ekoloģiskā novērtējuma kontroles algoritmus.

8.Noteikt ar tehnoloģiskā procesa veikšanu saistīto ekoloģisko avāriju situācijas novērtēšanas posmus, ievērojot iespējamās ekoloģiskās sekas.

9. Izstrādāt un pamatot ekoloģiskā riska analīzes metodes un dot priekšlikumus to tehnoloģiskai risināšanai.

Pielietotās metodes

Darbā pielietotas sekojošas pētījumu metodes:

• Vispārzinātniskās analītiskās metodes (loģistiski – konstruktīvā metode, grafiskā metode, monogrāfiskā jeb aprakstošā metode, indukcijas un dedukcijas metodes, sintēzes metode).

• Matemātiskās metodes tehnoloģiskā procesa likumsakarību pētījumos. Matemātiskās statistikas metodes: (regresijas analīze (regression), daudzfaktoru analīze (multiple regression), dispersijas analīze (analysis of variance (ANOVA), faktoranalīze (factor analysis), klāsteru analīze (cluster analysis)).

• Izmantoti metodiskie norādījumi darbam ar fluoriscences analizatoru ASOMA 8620; metodiskie norādījumi darbam ar atomabsorbcijas spektrometru (Standard methods for eximination of Wasterwater. Metals by Electrotermal Atomic Absorbtion Spectrometry,19th ed ed., 1995; LR Vides aizsardzības

8

komitejas akceptētā metodika smago metālu satura noteikšanai augsnēs (Method 3050: 1987. Acid degistation of sedliments sludges and soils); zāģmateriālu stiprības vērtīšanas metodika-standarts EN 338; BS 4978; D24ASTM; elektrolīniju balstu eksperimentālā stiprības vērtēšanas metodika - standarts BS 1990; BS – 5666 Methods and analysis of wood preservatives and treated timber; ISO – 3131 Wood – Determination of density for physical and mechanical tests; IS0 – 3130 Wood – Determination of moisture content for physical and mechanical tests; BS 6100 Section 4.1 Characteristics and properties of timber and wood based panel products;

ASTM D1036 58 Statistic tests of wood poles; metodiskie norādījumi darbam ar testēšanas stendu Z10/TH2S – 20kN; Standard methods for examination of the wasterwated metals by electrotermal atomic absorbtion spectrometry, 19th ed.,1995; Method 3050: 1987. Acid degistion of sediments, sludges and soils; metodiskie norādījumi darbam ar projektēšanas datorprogrammu STAAD-111.

Zinātniskā novitāte Šādi veiktie impregnēšanas tehnoloģiskā procesa kompleksi pētījumi

ražošanas un ekoloģisko problēmu risināšanas kontekstā veikti pirmo reizi un tas nozīmē, ka:

• iegūti eksperimentālie dati un apkopoti pētījumu rezultāti par stabu tilpuma uzmērīšanu;

• izstrādāts un pamatots stabu uzmērīšanas sistēmtehniskais nodrošinājums; • izstrādāts automatizētā stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesa vispārinātais

modelis un noteikti tā raksturīgākie parametri; • noteikti stabu impregnēšanas robežlielumi ņemot vērā ekoloģiskās

prasības, modelēts un statistiski novērtēts koksnes impregnēšanas tehnoloģiskais process;

• izstrādāti stabu impregnēšanas tehnoloģijas vadības lēmumu pieņemšanas un rīcības algoritmu modeļi;

• iegūti jauni eksperimentāli dati stabu piesūcināšanas kvalitātes analīzei atkarībā no koksnes aplievas platuma;

• iegūti jauni eksperimentālie dati stabu impregnēšanas kvalitātes un konservanta fiksācijas koksnē kvalitātes novērtējumam un izstrādāts tehnoloģiskā procesa sertifikācijas metroloģiskais nodrošinājums;

• izstrādāta koksnes stiprības testēšanas procesa metodika, izmantojot iekārtu ZO10/TH2S – 20kN, kas ļauj noteikt stiprības parametru atbilstību vai neatbilstību balsta uzdotiem stiprības parametriem, pārbaudāmo koksnes paraugu stiprības parametrus attiecinot uz produkciju – elektrolīniju balstiem;

• noteikti elektrolīniju balstu ražošanas procesa riska faktori; • izstrādāti elektrolīniju balstu impregnēšanas tehnoloģiskā procesa analīzes un

riska noteikšanas modeļi.

Darba praktiskā nozīme Pētījumu rezultāti izmantoti VAS „Latvenergo” elektrolīniju balstu ražošanas tehnisko noteikumu izstrādē. Promocijas darba ietvaros izstrādātā metodika izmantota

9

ražošanā veicot elektrolīniju balstu stabu koksnes novērtēšanu pēc kvalitātes, uzmērīšanu, žāvēšanu, impregnēšanas procesa vadību, ekoloģiskās drošības novērtējumu. Elektrolīniju balstu kā būvkonstrukcijas stiprības novērtēšana un ekspluatācijā esošo elektrolīniju balstu apsekošana tiek veikta pamatojoties uz darbā izstrādāto koksnes stiprības parametru novērtēšanas metodiku. Elektrolīniju balstu ražošanas procesa ekoloģiskais novērtējums un riska faktoru noteikšana tiek veikta pamatojoties uz izstrādāto videi draudzīgu elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģijas shēmu. Pilnveidotā elektrolīniju balstu ražošanas procesa tehnoloģijas algoritma shēma, kas balstās uz tehnoloģiskā procesa sadalījumu kontrolpunktos, ievērojot ekoloģiskās prasības, ir izmantojama balstu ražošanas procesa etapu kontrolei un to vadībai.

Zinātniskā darba aprobācija Par pētījumu rezultātiem, kurus satur promocijas darbā izklāstītais materiāls, nolasīti referāti 6 starptautiskās zinātniskās konferencēs, zinātniski nozīmīga informācija apkopota 8 starptautiskas publikācijās.

Promocijas darba struktūra un apjoms Darba kompozīcija un struktūra izveidota saskaņā ar augstāk formulētiem pētījumu uzdevumiem un aferentās analīzes un sintēzes principu. Tiek piedāvāts pētījumu struktūru pamatot izmantojot aferentās analīzes un sintēzes principu – tekošu vajadzību šodien nosaka sistēmas elements, kas nepieciešams sistēmas normālai funkcionēšanai kopumā. Pētījumu struktūra izveidota viengabalaina, secīga, kas atvieglo tehnoloģisko procesu izpēti. Pirmajā nodaļā veikta situācijas analīze koksnes aizsardzības jomā. Otrajā nodaļā iekļauti pētījumi stabu tilpuma uzmērīšanas metodikas izstrādei. Trešajā nodaļā veikta impregnēšanas procesu izpēte, modelēšana un impregnēšanas procesa algoritma izstrāde. Pētījumu svarīga sastāvdaļa ir stabu impregnēšanas robežlielumu noteikšana, to statistiskā novērtēšana, tehnoloģiskā procesa statistiskās kontroles kartes un tā vadību raksturojošo algoritmu sintēze. Analizēts stabu impregnēšanas tehnoloģiskais process izmantojot daudzfaktoru regresijas analīzes metodi saistībā ar koksnes ķīmiskā aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C”fiksācijas likumsakarību noteikšanu koksnē. Pamatojoties uz pētījumu rezultātu analīzi un sintēzi izstrādāti zinātniski pamatoti priekšlikumi elektrolīniju balstu impregnēšanas kvalitātes uzlabošanai. Ceturtā nodaļa satur pētījumu rezultātus par balstu kvalitātes vērtēšanu pēc stiprības. Rezultāti iegūti balstoties uz koksnes stiprības parametru analītiskiem aprēķiniem, ņemot vērā reālus elektrolīniju balstu ekspluatācijas apstākļus un veicot balstu stiprības parametru eksperimentālo noteikšanu tos testējot uz lieci. Veikta balstu stiprības parametru noteikšana atkarībā no koksnes ciršanas perioda. Analizēta impregnēšanas procesa ietekme uz koksnes mehāniskām īpašībām. Balstoties uz iegūto rezultātu statistisko analīzi tiek piedāvāta pilnveidota elektrolīniju balstu ražošanas procesa tehnoloģiskā shēma. Piektajā nodaļā ir dots elektrolīniju balstu ražošanas procesa ekoloģiskais novērtējums un noteikti riska faktori. Izstrādātas tehnoloģiskā procesa riska novērtēšanas metodes un iespējamo ekoloģisko avāriju novērtēšanas

kritēriji. Piedāvāts balstu ražošanas tehnoloģiskā procesa riska analīzes metodes pielietojuma modelis.

gaisā CO2; SO2 cietie un šķidrie atkritumi Cr; Cu; As 6.

Izejmate-riāli,

enerģija, gaiss

1.

Materiālu un enerģijas

pārstrādāša-nas fāze

2.

Produkta lietošana

3/2

Produkta utilizācija

3.

Attīrīšanas fāze 4

Emisijas fāze

5.

Stabu uzmērī- šanas metodi-kas izstrāde 1.1

Ciparu matemā-

tiskās modelēša-

nas sistēmas izstrāde

A

Stabu impregnēšanas robežlielumu noteikšana, modelēšana un statistiskais novērtējums

2.1

Stabu impregnēšanas kvalitātes atkarībā no koksnes aplievas platuma izpēte

2.2

KĶAL fiksācijas procesa analīze koksnē

2.3

Stabu impregnēšanas

tehnoloģijas vadības un

rīcības algoritmu izstrāde

B

Elektrolīniju balstu stiprības parametru eksperimentālā noteikšana testēšanā uz lieci

3.2

Elektrolīniju balstu stiprības parametru ekspertīze atkarībā no koksnes ciršanas perioda. Impregnēšanas procesa ietekmes uz koksnes mehāniskām īpašībām analīze . 3.3

Balstu stiprības aprēķina

metodikas modeļa izstrāde

C

Elektrolīniju balstu ražošanas procesa

ekoloģiskais novērtējums un

riska faktoru noteikšanas

metodikas izstrāde D

Produkta fāze 3/1

Izmeši

Notekūdeņi

Elektrolīniju balstu analītiskā stiprības aprēķina metodikas izstrāde 3.1

1. att. Pētījumu strukturālais modelis un metodiskais pamatojums

Fig. 1 The Structural Model and Method Foundation of the Resarch, where 1- raw materials, energy, air; 2 – the energy and material in the processing phase; 3 – utilatization of the products; 3/1 – the product phase; 3/2 – the application of the product; 4 – the defecation of the product; 10

5 – the emission of the product; 6 – air emission, CO2, SO2 sewage, Cr; Cu; As hard and liquid wastage; 1.1. – the elaboration of the measurement methology for wood poles; 2.1 – the impregnation borders of the wood poles determination, statistical evaluation and modeling ; 2.2 – the research on the impregnation process quality dependence on sapwood; 2.3 – the fixation process of the chemical preservative analysis in sapwood; 3.1 – the elaboration of the analytical methodology for wood poles lasting parameters evaluation; 3.2 –the experimental evaluation of the strength parameters on bend for wood poles for power lines; 3.3 – the strength parameters expertise dependance of poles cutting period, the analysis of impregnation process impact on wood mechanical qualities; A – the elaboration of the digit mathematical modeling system; B – the production of the impregnation technology leading and action algorithm for wood poles manufacturing; C – the production of the strength parametrs calculation model for wood poles; D – the ecological evaluation and risk factors determination in the process of manufacturing of wood poles for power lines.

2. STABU UZMĒRĪŠANAS METODIKAS IZSTRĀDE UN EKSPERIMENTĀLĀ PĀRBAUDE

Stabu tilpuma uzmērīšanai tiek pielietotas dažādas metodes. Individuālās

tilpuma noteikšanas metodes ir vairākas un tās paredz uzmērīt sortimenta garumu un kādu no caurmēriem: tievgaļa, vidus vai abos galos. Pēc šiem iegūtiem rādītājiem sortimenta tilpumu iegūst, nolasot atbilstošas sortimenta tilpuma tabulas vai izmantojot formulas.

Tomēr minēto metožu pielietojums stabu tilpuma noteikšana praksē neattaisnojas. Salīdzinot uzmērīšanas rezultātus, kas iegūti nosakot koksnes tilpumu pēc dažādām metodēm,- tie ir atšķirīgi. Tas pamato jaunas stabu tilpuma uzmērīšanas metodikas izstrādi, kas būtu precīzākā un pamatotos uz eksperimentāli iegūtiem uzmērīšanas rezultātiem.

Kontrolmērījumos uzmērītie stabi pirms mizošanas izvēlēti izlases veidā. Mēriekārta / Gauge

J 1 … J n

K n

Pults Desk

Registrators Registrar

Korektors K1… K n Corector

ESM Computer

2.att. Stabu uzmērīšanas korekcijas bloka shēma, kur J–informācija; K–korekcijas koeficients. Fig.2. The Scheme of the Correction Method for Wood Poles Measuring, where I –

information; K – ratio of correction

11

12

Rezultāti Katrā no variantiem iegūts kopējais izlases partijas tilpums. Stabu kopējais

tilpums atbilstoši saņemtai izdrukai no automatizētās uzmērīšanas ierīces pēc mizošanas ir 15.96m3. Aprēķināta starpība starp iegūto nomizoto kontrolmērījumu stabu kopējo tilpumu un pa minētajiem variantiem noteikto kopējo tilpumu pirms mizošanas. Lai uzsvērtu, ka šī starpība parādās kā iztrūkums, tā dota ar mīnus zīmi.

Aprēķinātais kopējais tilpums pirms mizošanas pa variantiem: 1. V 0.75 = 19.924 m3; atšķirība no kopējā tilpuma pēc mizošanas - 19.87%(-3.958 m3) 2. V 0.5 = 17.581 m3; atšķirība no kopējā tilpuma pēc mizošanas -9.19%(-1.615 m3) 3. V rauk= 17.351 m3; atšķirība no kopējā tilpuma pēc mizošanas -7.98%(-1.385 m3) 4. V 0.5;min= 16.356 m3; atšķirība no kopējā tilpuma pēc mizošanas -2.38%(-0.390 m3) 5. V rauk; min= 16.13 m3;atšķirība no kopējā tilpuma pēc mizošanas- 1.03%(-0.165 m3)

Secinājumi

1. Katrā no lietotajiem variantiem novērojama negatīva starpība starp iegūto nomizoto kontrolmērījuma stabu kopējo tilpumu pēc automatizētās uzmērīšanas ierīces un aprēķināto kopējo tilpumu pirms mizošanas. Vislielākā, 19.87%, tā ir, tilpuma noteikšanā izmantojot raukumam 0.75 cm/m paredzētās tabulas. Atšķirību cēloņi : mazs raukums kontrolmērījuma stabiem (vidējais raukums bez mizas 0.47 cm/m). Automatizētās uzmērīšanas ierīce pēc mizošanas stabu uzmēra vertikālā plaknē, parasti atbilstoši mazākajam caurmēram (aprēķinos caurmēra ietekme uz tilpumu ir ļoti būtiska), turklāt mizošanā tiek noņemts arī koksnes slānītis, kas savukārt vēl vairāk samazina caurmēru. 2. Jāievieš korekcijas metodes mērījuma shēmā pēc sistēmātiskās kļūdas novērtējuma datiem, kas ļautu samazināt neatbilstību starp metroloģiskiem modeļiem (2. att.). 3. Atbilstoši LV standartam izdarītais tilpuma aprēķins, ievērtējot raukumu katram stabam atsevišķi (3. variants) rāda, ka reālā starptilpumu atšķirība atbilstoši mērīšanas datu izdrukai pēc mizošanas un nemizoto stabu tilpumu ir 8%. 4. Lai panāktu iespējamo mazāko atšķirību starp nemizoto stabu tilpumu un tilpumu atbilstoši izdrukai pēc mizošanas, jānosaka faktiskais raukums katram stabam (bez mizas) un tilpuma noteikšanā jālieto minimālais diametrs, atmetot nepilnam cm atbilstošos mm. 5. Vislabāko rezultātu var iegūt, stabus pieņemot pēc skaita, bet galīgo aprēķinu izdarot atbilstoši izdrukai pēc mizošanas. Katru piegādāto un novērtēto kravu pirms mizošanas var novietot rezerves laukumā, atdalot ar starplikām un pievienojot etiķeti.

13

3. STABU IMPREGNĒŠANAS TEHNOLOĢISKIE PĒTĪJUMI

Spiedienimpregnēšanas apstrāde ir vissvarīgākā un veiksmīgākā rūpnieciskā

metode koksnes konservantu pielietošanai. Apstrādes process notiek, stabus ievietojot tērauda preses cilindrā, kur konservanti tiek iespiesti koksnes šūnās ar hidraulisko spiedienu apm. 12± 1 bāri. Elektrolīniju balstu ražošanas procesa organizēšanā svarīgs nosacījums ir nepazeminot produkcijas kvalitāti, veikt tehnoloģiskas operācijas ņemot vērā vides aizsardzības problēmas un meža kā dabas produkta racionālas izmantošanas iespējas.

Risinot tehnoloģiskus, ar impregnēšanas procesa vadīšanu saistītus jautājumus, kuri balstās uz firmas “Osmose International “ tehnoloģiskiem normatīviem bieži vien nevar nodrošināt kvalitatātīvu stabu impregnēšanu jo tiek nepietiekoši - mazāk par 4.0 cm impregnēta koksnes aplieva, konservanta “Osmose K – 33-C” koncentrācija koksnes aplievā mazāk par 9.0 kg/m3.

Problēmas atrisināšanai tika izstrādāta sekojoša galveno pētījumu programma:

• izstrādāt automatizētu stabu impregnēšanas procesa matemātisko modeli un to raksturojošiem parametriem statistiski novērtēt impregnēšanas robežlielumus;

• izvērtēt un balstoties uz pētījumiem par piesūcināšanas kvalitātes atkarību no koksnes aplievas platuma dot rekomendācijas stabu impregnēšanas kvalitātes nodrošināšanai;

• noteikt konservanta “Osmose K-33-C” fiksācijas procesa parametru izmaiņas tehnoloģiskā procesa gaitā;

• izpētīt un izvērtēt impregnēšanas procesa kvalitāti raksturojošos parametrus atkarībā no koksnes mizošanas kvalitātes;

• noskaidrot stabu mākslīgās žāvēšanas priekšrocības salīdzinot ar atmosfēras žāvēšanu;

• novērtēt stabu piesūcināšanas tehnoloģisko procesu rādītāju statistiskās izvērtēšanas datus un izstrādāt rekomendācijas kvalitatīvai ražošanas procesa nodrošināšanai;

• izstrādāt stabu impregnēšanas tehnoloģijas un rīcības algoritmus balstoties uz veiktajiem eksperimentāliem pētījumiem.

3.1. Automatizētā stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesa vispārinātais matemātiskais modelis un to raksturojošo parametru

robežlielumu noteikšana, modelēšana un statistiskais novērtējums

Optimālā tehnoloģiskā procesa vadības galvenais uzdevums ir elektrolīniju balstu tehnoloģisko, impregnēšanas kvalitāti raksturojošo parametru sasniegšana : KĶAL daudzums koksnes aplievā, kg/m3 un impregnēšanas dziļums, cm.

Impregnēšanas procesa prognozējamība ir noteicošais faktors minētās metodes pielietojumam tehnoloģiskā procesa vadībā un produkcijas kvalitātes nodrošināšanā.

Tehnoloģiskā stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesa vadības sistēmas ieviešana ražošanā ir saistīta ar tehnoloģisko rādītāju kontroli un to optimizāciju. Saskaņā ar piedāvāto aferentās sintēzes koncepciju tika izstrādāts impregnēšanas procesa vadības vispārinātais matemātiskais modelis ( 3. att.).

Matemātiskās statistikas metožu pielietošana tikai tad var dot tehnoloģisko procesu kontroles un vadības problēmas adekvātu risinājumu, kad tā balstās uz reālā procesa analīzes datiem un produkcijas izejas parametra - kvalitātes kontroles rezultātiem.

Tādēļ izstrādāti modeļi galveno mainīgo vērtību identifikācijai, analizētas kontroltehnoloģiskās kartes un koksnes impregnēšanas procesa stabilitāte, savākti mērījumu rezultāti impregnētās koksnes kvalitātes kontrolei, kuras noteicošais faktors ir impregnēšanas robežlielumu noteikšana.

3. att. Stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesa vadības vispārinātais matemātiskais modelis, kur

F(t + Δ t) – atsauces aferentā funkcija; D – mērķtiecīgas darbības operators; E- ieejas kontrolējamu darbību operators (uz sistēmu); Q- neoptimālas vadības darbību operators; R – optimālas vadības darbības operators; C – neprognozējamo darbību operators; Nk – normatīvi, standarti; J1 – Mērķa informācijas kontroles operators; J2 – mērķa operators ārējo parametru kontrolei; J3 – mērķa operators tehnoloģisko procesu parametru un nosacījumu kontrolei; λ(τ) – nekontrolējamas un neregulējamas darbības operators; k(τ) – neregulējamo, bet kontrolējamo darbību operators;

14

15

η∈⎨η1(t)……. ηn(t)⎬ - kontrolējamas darbības; to ≤ t ≤ to +T; t ≤ τ ≤ t + Δ t – parametru izmaiņas laikā

Fig .3. The Universal Mathematical Model of Impregnation Process Control for Wood Poles for Power Lines, where:

The afferent function F(t + Δ t) – the exit variable size as the result of system purpose impact (the afferent function references as the result of leading)); D – the operator of purpose function; E- the entrance operatorof controllable on system activity; Q – the operator of unoptimum activity leading; R – the operator of optimum activity leading; C – the operator of unpredictible activity leading; Nk – the normative standards; J1 – the operator of purpose control information; J2 –the operator of purpose outward parameter control ; J3 – the operator of technological and conditions control; λ(τ) – the operator of uncontrollable and unregular activity control ; k(τ) –the operator of unregulated but controllable activity control; η∈⎨η1(t)……. ηn(t)⎬ - the controllable activities; to ≤ t ≤ to +T; t ≤ τ ≤ t + Δ t – at the period of parameter changes

Secinājumi un priekšlikumi

1. Pētījumi, impregnēšanas procesa apstrādes ilguma (Ti) un spiediena (Pi) parametru noteikšanā un atbilstības pārbaudē reālos apstākļos, tika veikti ziemas periodā (janvāris - februāris), kad gaisa vidēja diennakts temperatūra sastādīja Tg = -7oC un koksnes aplievas mitrums bija Wapl < 29%. Pamatojoties uz laboratoriskām, stabu impregnēšanas procesa kvalitāti raksturojošām analīzēm, tika eksperimentāli noteikti optimālie procesa vadības tehnoloģiskie parametri: vakuumēšanas cikla ilgums( t. vak. = 1.5h), virsspiediena izturēšanas laiks (t. pp. =2h), darba šķīduma temperatūra (To = 25±5 0C), darba šķīduma blīvums (ρo =1.027 kg/m3 ), darba spiediens (Pi) no 12±1 bāri līdz –0.6 bāri.

2. Stabu, kuras aplievas mitrums Wapl = 30 +2 % vai Wapl < 20 % (kaltēs žāvētai stabu koksnei), darba šķīduma blīvums ρo < 1027 kg/m3, darba šķīduma temperatūra To < 300C impregnēšana pie minētiem tehnoloģiskiem parametriem neļauj iegūt produkciju, kura atbilstu koksnes aizsarglīdzekļa “Osmose K-33-C “ražotājfirmas apstiprinātiem balstu kvalitātes kritērijiem.

3. Veicot laboratoriskās analīzes konstatēts, ka, ievērojot parametru - koksnes aplievas mitrums (Wapl) vienāds vai zemāks par 29%, impregnēšanas kvalitāti (KĶAL iespiešanas dziļums koksnē) var uzlabot, pagarinot virsspiediena izturēšanas laiku (t. pp. > 2h) pie uzdotā darba spiediena (Pi) no 12±1 bāri līdz – 0.6 bāri.

4. Apstrādājot koksni, kuras aplievas mitrums Wapl = 30 +2 %, Wapl < 20 % (kaltēs žāvētiem stabiem) virsspiediena izturēšanas laika palielināšana neuzlabo impregnēšanas kvalitāti. 5. Nodrošinot impregnēšanas procesa stabilitāti un ievērojot “Osmose K-33-C “ ražotājfirmas ieteikumus, ka arī iepriekšējo pētījumu rezultātus, par koksnes apstrādes kvalitātes tekošās kontroles rādītāju tika pieņemts oksīdu As, Cr un Cu koncentrācija koksnes aplievā (kg/m3). Laboratorijas apstākļos pārbaudīts “Osmose K-33-C” Cu, As, Cr oksīdu koncentrācija koksnes aplievā (kg/m3) un iegūtie paraugkopas dati tika statistiski analizēti.

6. Pamatojoties uz tehnoloģiskā procesa identifikācijas shēmu, stabu paraugus ir jāuzmēra pirms kontrolpunkta KP4-01 ne mazāk par 7% no uzmērāmās partijas apjoma.

7. Elektrolīniju balstu ražošanas kvalitātes vadības un kontroles sistēmas nodrošināšanai izstrādātas detalizētas procesa stadijas, noteikti kontroles punkti (KP) un raksturlielumi, izstrādātas procesa norises kartes, izstrādāta datu reģistrācijas un apstrādes metodika.

8. Analizējot iegūtos statistiskos rādītājus jāievēro, ka tie ir elektrolīniju balstu paraugu vidējie mērījumu rezultāti. No tā izriet, ka vidējie elektrolīniju balstu piesūcinājuma mērījumi ir mazāk mainīgi salīdzinājumā ar atsevišķu balstu mērījumiem un arī novirzes robežas vidējiem rādītājiem ir mazākas nekā atsevišķiem balstiem. Tas nozīme, ka pētāmais tehnoloģiskais process vai objekts ir statistiski regulējami (4.att.).

16

A s ,C r u n C u o k s id u k o n c e n t r a c i ja s s a d a l i ju m s

2

1 7

2 4

2 7

1 5

9 9

3

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

8 ,8 8 9 ,0 1 9 ,1 3 9 ,2 5 9 ,3 7 9 ,4 9 9 ,6 1 9 ,7 3

' ' O s m o s e K - 3 3 - C ' ' k o n c e n t r a c i ja k o k s n e s a p l ie v a

Frek

venc

e

Kod1Kod

a b

ac

4.att. Impregnēšanas procesa stabilitāti raksturojošais novērtējums F =f ( Kod) kur: Kod – kvalitātes koeficients; a- regulāra neatbilstība; b- gadījuma neatbilstība; c- atbilstība

Fig.4. An Assesment of Characterizing of Impregnation Process, where: Kod – ratio of the quality; 1- regular disparity; 2- occasional disparity; 3- conformity

3.2. Stabu impregnēšanas kvalitātes izpēte atkarībā no koksnes aplievas platuma

Lai izpētītu stabu impregnēšanas īpatnības tika veikti koksnes aplievas platuma

mērījumi piegādātajai stabu koksnei. Eksperimenti tika veikti pamatojoties uz firmas “Osmose International” tehnoloģiskajiem normatīviem. Tika veikta koksnes eksperimentālā impregnēšanas kvalitātes analīze, izmantojot radioizotopa un atomabsorbcijas spektrometrijas metodes. Rezultāti 1. Tika noteikta stabu aplievas daļa no kopējā balsta tilpuma. 2. Pamatojoties uz laboratorisko rezultātu analīzi (1998.10.-1999.03.) un eksperimentālo analīžu datiem (eksperimentālā piesātinājuma analīze veikta ar radioizotopa analizatoru “Asoma” Model 100 Benchtop Radioisotope Analyzer un atomabsorbcijas spektrometru

17

C- 115 ), iegūti sekojoši impregnēšanas kvalitāti raksturojoši parametri, veicot elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģisko procesu: • koksnei ar aplievas mitrumu W. beigu ≤30%..“Osmose K-33- piesātinājums koksnes

aplievā vid. 7.0 kgC”/ m3; • vidējais balstu koksnes aplievas platums - 4.83 mm; • vidējais aplievas procentuālais daudzums koksnē -0.643 (64.3%).

Secinājumi 1. Stabu, kuras aplievas biezums ir mazāks par 4.5 cm, impregnēšana nenodrošina piesūcinājuma kvalitāti apliecinošu parametru – koksnes aplievā ievadāmo ķīmisko elementu As, Cr, Cu oksīdu daudzumu 9.3 ±0.3 kg/m3sasniegšanu, jo impregnējas tikai koksnes aplievas daļa, kuras dziļums dotajā gadījumā nav pietiekošs, lai sasniegtu minētos rādītājus. 2. Stabu, kuras aplievas biezums mazāks par 4.5 cm izmantošana elektrolīniju balstu ražošanā nenodrošina kvalitatīvu tās impregnēšanu, līdz ar to nenodrošina balstu ekspluatācijas ilgumu atbilstoši normatīvām prasībām.

3.3. Koksnes ķīmiskā aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C” fiksācijas procesa analīze koksnē

Saskaņā ar firmas Osmose Wood Preserving Inc. drošības prasībām, koksne, kas

impregnēta ar šo koksnes ķīmisko aizsardzības līdzekli nav kancerogēna, ja to lieto saskaņā ar vispārpieņemtajiem darba drošības noteikumiem koksnes aizsardzības industrijā. Pētījumu metodes

Vides piesārņošanas ar smagajiem metāliem, izskalojoties KĶAL komponentiem no autoklāvā impregnētiem, ekspluatācijā esošiem koka balstiem noteikšanai, tika analizēti augsnes paraugi ap piesūcinātiem elektrolīniju balstiem gar Jelgavas – Elejas ceļu un Rīgas – Liepājas ceļu posmā līdz Kalnciema kombinātam (ceļš A 67). Balsti impregnēti un uzstādīti 1994 g. rudenī. Augsnes paraugu sagatavošana un analīze veikta LV Koksnes ķīmijas institūta Koksnes un tās materiālu aizsardzības un emisijas testēšanas laboratorijā atbilstoši LR Vides aizsardzības komitejas akceptētai metodikai smago metālu satura noteikšanai augsnēs (Method 3050: 1987. Acid degistion of sediments, sludges, and soils). Tika pētīti augsnes ekstrakti, kuri analīzēm iegūti atbilstoši metodikai pēc paraugu vairākkārtīgas termiskas apstrādes ar koncentrētu slāpekļskābi un sālsskābi. Vara un hroma analīzes tika veiktas atbilstoši Metodikai 3050 ( atomabsorbcijas spektroskopijas metode). Arsēna saturs tika noteikts ar ķīmiskām analīzes metodēm. Koksnes aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C” komponentu fiksēšanās koksnē laboratoriski tika pārbaudīta un veikta atbilstoši izstrādātai metodikai VAS „Latvenergo” Kokapstrādes ceha laboratorijā un Darba un Vides veselības institūta laboratorijā. Hroma un vara koncentrācija noteikta pēc Standard methods for examination of Wasterwater. Metals by Electrotermal Atomic Absorbtion Spectrometry, 19th ed.,1995 (metodes Nr pēc Laboratorija kvalitātes rokasgrāmatas – KR-36). Hroma

un vara koncentrācija šķīdumos noteikta ar atomu spektrofotometrijas metodi, elektrotermāli sadalot paraugu grafīta kivetē ar deitērija lampas fona korekciju. Absorbcija mērīta pie specifiskiem viļņa garumiem: varam - 324.4 nm, hromam – 357.6nm. Arsēna saturs tika noteikts ar ķīmiskām analīzes metodēm. Katram paraugam tika veiktas trīs paralēlas analīzes. Paralēlo analīžu variācijas koeficienti: Hromam - < 5.5% (4.5-5.4%); Varam - < 5.0% (4.6-4.9%); Arsēnam - < 9.0% (5.1-8.9%).

[mg/kg] absolūti sausā augsnē

18

augsnes paraugi

5. att. Hroma, vara un arsēna saturs augsnē ap elektrolīniju balstiem mg/kg abs. s. augsnes

Fig.5 The Average of Cr, Cu, As in Soil Around Wood Poles mg/kg

Secinājumi 1. Nevienā no augsnes paraugiem netika konstatēts Cr6+. Tas liecina, ka pamatojoties uz tehnoloģiskiem normatīviem var uzskatīt, ka koksnes aizsardzības līdzeklis “Osmose K-33-C” ir nofiksējies elektrolīniju balstu koksnes aplievā, jo Cr6+ ir kā kontrollielums, kas raksturo pārējos aizsardzības līdzeklī esošos ķīmiskos elementus. 2. Laboratoriskās analīzēs konstatētie smagie metāli – hroma, vara, arsēna daudzumi ir stipri atšķirīgi dažādos augsnes paraugos. Hroma saturs svārstās no 11.6……190.8 mg/kg; varš no 5.7…..84.6 mg/kg; arsēns no 0.4….34.5 mg/kg (5.att.). Koksnes ķīmiskā aizsardzības līdzekļa piesārņojuma līmeni augsnē iespaido augsnes tips, kurā elektrolīniju balsti tiek ekspluatēti.

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

1 4 0

1 6 0

1 8 0

2 0 0

Tā kā nevienā no augsnes paraugiem netika konstatēts Cr6+, kas ir videi un cilvēkiem bīstams, tad var uzskatīt, ka tehnoloģiskajos normatīvos pieņemtā koksnes aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C” fiksēšanas kvalitātes noteikšanas metodika ir aprobējama reālos elektrolīniju balstu ekspluatācijas apstākļos un var raksturot izstrādāto tehnoloģisko modeli par optimālu no ekoloģiskā viedokļa.

C r 1 7 ,1 9 6 ,4 2 3 ,6 2 9 ,8 2 2 ,5 3 7 ,7 5 5 ,2 4 6 ,8 5 2 ,6 2 5 ,4 2 3 ,7 3 7 ,2 1 1 ,6 7 4 2 7 ,5 2 0 ,6 1 3 ,9 1 8 ,2

C u 1 0 ,5 7 4 ,9 1 1 2 0 1 8 ,1 5 ,3 1 4 ,1 3 1 ,7 1 0 ,9 8 4 ,6 2 5 ,5 9 ,0 1 2 2 ,2 1 5 ,9 1 0 ,2 1 1 8 ,9 7 5 ,7 1

A s 1 6 ,8 3 4 ,5 8 ,2 1 1 ,2 1 2 ,9 2 9 ,4 8 ,1 2 ,6 8 ,6 1 4 ,5 6 ,4 6 ,2 3 ,6 5 ,9 1 1 ,3 3 2 1 ,2 0 ,4

1 2 4 5 6 7 9 1 0 1 1 1 3 1 4 1 5 1 6 1 8 1 9 2 0 2 1 2 3

3. Ar koksnes aizsardzības līdzekli “Osmose K-33-C” impregnēto elektrolīniju balstu nomazgājumos konstatēto hroma, arsēna, vara koncentrācijas ir atšķirīgas dažādās pētīto balstu grupās atkarībā no izturēšanas laika pēc apstrādes autoklāvā. 4. Hroma koncentrācija nomazgājumos, izturot atmosfēras apstākļos apstrādātos elektrolīniju balstos, ievērojami izmainās- apmēram 5 reizes katrā analizējamā periodā un visā 6 mēnešu laikā tā samazinās 25 reizes. 5. Vara koncentrācija pēc 3 mēnešu balstu izturēšanas samazinās 3.3 reizes, bet pēc 6 mēnešu izturēšanas saglabājas līdzīgā līmenī - 14.1±4.4μg 6. Arsēna koncentrācija ir stipri atšķirīga dažādos paraugos un no iegūtiem datiem nevar secināt, ka vidējā koncentrācija 6 mēnešu laikā samazinās. 7. Nepilnīga ķīmisko elementu nofiksēšanās koksnē var būt par iemeslu darbinieku dermālam kontaktam ar ķīmiskām vielām. Latvijā nav normatīvo dokumentu, kas reglamentē pieļaujamo ķīmisko vielu līmeni uz ādas. Hroma koncentrācijas ir 0.03 mg/cm2 un vara 0.02 μg/cm2 līmenī. Pieļaujamās aroda ekspozīcijas robežvērtības darba vides gaisā arsēnam un hromam ir vienādas t.i. 0.01 mg/m3, bet varam augstāka – 0.5 mg/m3 (pēc LVS 89:1998). Ņemot vērā šos lielumus, var pieļaut, ka saskaroties ar impregnētiem elektrolīniju balstiem, pastāv augstāks dermālā kontakta risks ar hroma savienojumiem nekā ar arsēna un vara savienojumiem.

3.4. Impregnēšanas tehnoloģiskā procesa rādītāju un koksnes fizikālo īpašību ietekmes uz impregnēšanas kvalitāti hipotēzes pārbaude daudzfaktoru

regresijas analīzē

19

Regresijas modelis Y= 9.5153+0.1591X1- 0.2002X2

6.att.Raksturīgākās sakarības starp faktoriālo(darba šķīduma temperatūru 0C) un rezultatīvo

1. 73.43% no KĶAL daudzuma koksnes aplievā izmaiņu impregnēšanas procesa veikšanas periodā var izskaidrot ar lineāro divfaktoru regresijas modeli, kur kā faktori izvēlēti (X1 – darba šķīduma temperatūra, oC; X2 – koksnes aplievas mitrums, %;)

y = 0,2703x + 0,8598

R2 = 0,6956

4

5

6

7

8

9

10

11

15 20 25 30 35Darba šķīduma temperatūra

KĶAL daudzums koksnes

aplievā kg/m3

(“Osmose K-33-C” sāļu daudzumu koksnes aplievā; kg) pazīmi

20

Fig.6. The Diag perature of the

. Vislabāk rezultatīvās pazīmes (KĶAL daudzumu koksnes aplievā) raksturo

7.att.Raksturīgākās sakarības starp faktoriālo (koksnes mitrums aplievā,%) un rezultatīvo

Fig.7. The Di e content in

3.5. Stabu impregnēšanas tehnoloģijas vadības

Izstrādāti algoritmu konstruēšanas vispārējie principi un impregnēšanas

procesa

1. Izstr pregnēšanas procesa vadību raksturojošo algoritmu shēmas ļauj

ernus operatīvās informācijas kompleksus, ļauj

ramm of Correlation Between the Factrorial Feature ( the temworking solution,0C and the Feature of the Result (the amount of CCA in sapwood, kg)

2regresijas modelis, kurā kā faktors ir darba šķīduma temperatūra, jo šim modelim ir determinācijas koeficients vislielākais (R2 =0.6956); faktoram (koksnes aplievas mitrums) determinācijas koeficients (R2 =0.6747).

y = -0,4158x + 19,915

R2 = 0,67474

5

6

7

8

9

10

11

20 25 30 35Koksnes aplievas mitrums%

KĶAL daudzums koksnes aplievā kg/m3

(“Osmose K-33-C” sāļu daudzumu koksnes aplievā; kg) pazīmi agramm of Correlation between the factrorial feature (the moistur

sapwood%) and the feature of the result (the amount of CCA in sapwood, kg)

algoritmu izstrāde

vadības algoritmu izstrādes shēmas sekojošu tehnoloģisko jautājumu risināšanai: 1. ražošanas avārijas likvidēšanas organizēšanai; 2. stabu impregnēšanas kvalitātes novērtēšanai; 3. stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesa optimizēšanai un impregnēto elektrolīniju balstu neatbilstības uzdotiem tehnoloģiskiem normatīviem analīzei; 4. korektīvu darbību norises vadībai impregnēšanas tehnoloģiskā procesa neatbilstības gadījumos.

Secinājumi ādāto stabu im

viegli sekot darbību loģiskai secībai, tie ir uzskatāmi un paātrina lēmumu pieņemšanu aktuālu ražošanas jautājumu risināšanā. 2. Rīcību algoritmizācija, veidojot modpiedāvāt tekošas, optimāli sistematizētas informācijas plūsmas, iepriekš pārstrādātas un apkopotas algoritmizētā formā. Tas atvieglo procesu vadību un kontroli un atbrīvo no

21

iem piemērojami jebkura

t impregnēšanas tehnoloģisko procesu saskaņā

Nē

Jā

8. att. Stabu impr nēšanas procesa algoritma shēma, kur: Pi –spiediens; Wa nes impregnēšanas

Scheme of Impregnationa Process, where P –pressure; ;Ti – continuance of

. Izstrādātās rīcības algoritmu shēmas personāla apmācibas procesā dod iespēju

akcentēt uzmanību kritiskiem riska punktiem un dod kompleksas zināšanas elektrolīniju balstu impregnēšanas tehnoloģijas apgūšanā, vadīšanā un kontrolē.

rutīnas informācijas analīzes darba un dod iespēju vairāk laika veltīt tehnoloģiskā procesa novērošanai, produkcijas kvalitātes nodrošināšanai. 3. Algoritmu shēmas pēc savas uzbūves pamatprincipražošanas profila vadības organizēšanā. 4. Iegūtie rezultāti dod iespēju uzlaboar optimālā darba un drošības rīcības algoritma shēmām, kas samazina ekoloģisko risku un ievērojami uzlabo vadības procesa efektivitāti un paaugstina produkcijas kvalitāti.

Nē

Procesa sākums Pi =-0.85±5 bāri t. k.=15±5 min

Jā Nē

Jā

egpl -koksnes aplievas mitrums; To -darba šķīduma temperatūra; Ti -koks

ilgums; qo- koksnes aizsardzības līdzekļa šķīduma blīvums; t. vak -vakumēšanas cikla ilgums; t. pp -virsspiediena izturēšanas laiks

Fig.8 The Algorithm i Wapl –moisture content in sapwood; To –temperature of working solution

impregnation; qo- density of preservative; t. vak –continuance of vacuum; t. pp –continuance of preasure

5

Wapl ≤ 29% Begin cess ning of the pro

va 2

Vai process vadīts

Watbilstoši prasībam? hether the process is

managed according requirement

0.8 ±5Pi =- bāri 5

Ti=15±5 min

Pi = 12±1 bāri tpp.=2.0h

1

Vai process

ρ

vadīts atbilstoši prasībam?

To = 25±5 0C o = 1027 kg/m3

Pi =12±1bāri tpp. = 2.0h

3

Pi=-0.85±5 bāri tvak =25±5 min

Procesa nobeigums The end of the process

5

6

4

22

ĒŠANA PĒC STIPRĪBAS

E• Apstrādes kvalitāte –atb riem, kā arī virsmas apstrādes kvalitāte.

dzekļa daudzums

projektēšanā papildus minētiem diviem faktoriem ļoti svarīgi ir arī s rī

rojektēšanas stadijā tiek noteikta analītisku aprēķinu ceļā, jo

ju balstu analītiskā stiprības aprēķina metodikas analīze, ņemot vērā reālus elektrolīniju ekspluatācijas apstākļus

matiskām reģionu artēm, kurās tiek atspoguļoti sekojoši rādītāji: normatīvais vēja ātrums un ledus sie

lsta visā virsmā perpendikulāri šķiedrām, spiedē balsta atbalsta ldē šķiedru virzienā pie lieces, skaldē perpendikulāri šķiedrām pie

vēja stipruma rādījumi un balsta izm od pilnīgu informāciju par optimāli nepieciešamiem elektrolīniju

s

4. ELEKTROLĪNIJU BALSTU KVALITĀTES VĒRT

lektrolīniju balstiem ir vienotas kvalitātes pamatprasības: ilstība nominālizmē

• Impregnēšanas kvalitāte – koksnes ķīmiskā aizsardzības lī balsta koksnes aplievā.

Elektrolīnijutip bas parametri, kuri pamato elektrolīniju balstu izvēli atkarībā no ekspluatācijas

apstākļiem. Balstu izvēle līniju p eksperimentālā šķirošana, nosakot katra parauga stiprības rādītājus ir

darbietilpīga un dārga.

4.1. Elektrolīni

Elektrolīniju projektēšanā tiek ņemti vērā reālie klimatiskie apstākļi, kuros elektrolīnija tiks ekspluatēta. Klimatiskie apstākļi tiek noteikti atbilstoši kli

kniņas biezums kailsalā. Rezultāti

1. Noteikti balsta koksnes pretestības raksturlielumi liecē, stiepē šķiedru virzienā, spiedē šķiedru virzienā, spiedē ba

plaknē, skanormāliem elektrolīnijas ekspluatācijas apstākļiem un avārijas režīmā. 2. Pamatojoties uz veiktajiem aprēķiniem tika noteikts: pieļaujamais vēja spiediens uz vadiem un balstiem, balstu lieces moments zemes līmenī, spriegums balsta atbalsta plaknē un minimālais pieļaujamais balsta diametrs.

Secinājumi 1. Dotās metodikas pielietojums analītiskajā elektrolīniju projektēšanā, kad aprēķinos tiek iekļauti tikai elektrokabeļa parametri, reģiona

ēru parametri nedbal tu izmēriem, jo projektēšanā netiek ievērtētas balsta koksnes strukturālās īpatnības. 2. Koksnes īpašības bieži vien nosaka koksnes augšanas ātruma ietekme un vēlīnās koksnes procents, no kā ir atkarīgs koksnes blīvums; piemēram zāģmateriālu atlasē pēc augšanas ātruma prasa, lai gadskārtu skaits uz radiusa garuma vienību atrastos noteiktās robežās. Vērā ņemama ietekme uz koksnes stiprību ir greizsšķiedrainībai un zariem. Elektrolīniju balstu izmēru parametru optimizācija nav iespējama, ja aprēķinos netiek ievērtēti minētie dati.

23

piemērota metodika elektrolīniju projektētājiem un ražotājiem

4.2. Elektrolīniju balstu stiprības parametru eksperimentālā noteikšana testēšanā uz lieci

Balstu testēšana uz lieci v -09.11.2000. Somijas elektrolīniju

bals ražošanas uzņēmumā “Vierumaki Oy” (10.att.).

σ = 53.8 N/mm2 /mm2

tika veik a es, diam

ametrs

balstu; kN) un rezultatīvo ( novirzi; mm) pazīmi n

z normatīvos noteiktiem balstu izmēriem un s prības robežlielumiem, kas tika salīdzināti ar faktis

3. Ņemot vērā iepriekš minētās projektēšanas metodes trūkumus ir jāizstrādā vienota, ražošanas apstākļiem elektrolīniju balstu kvalitātes vērtēšanai pēc stiprības. Zinot elektrolīniju ekspluatācijas apstākļus ( vēja reģions, kabeļu šķērsgriezums, vides reljefs) un katra balsta stiprības rādītājus, var izvēlēties balsta šķērsgriezuma optimālos izmērus un samazināt koksnes patēriņu.

eikta periodā 01.11tu

Balstu stiprības robežparametri testēšanā uz lieci ir normatīvi noteikti : • elektrolīniju balsta robežstiprība uz lieci l

• elektrolīniju balsta elastības modulis E = 10480 N Testēšana tika veikta 8; 9; 10; 12m. gariem balstiem. Testējamiem balstiem ti sekojoši mērījumi: diametrs 1.5m no pam tn etrs balsta tievgalī,

di zemes līmenī, maksimālā slodze uz balstu, stiprības robežlielums balstam zemes līmenī.

9.att.Korelācijas diagramma sakarību noteikšanai starp faktoriālo (max. slodzes uz

y = - 6,0329x + 287,95

R =0,134

2

0100200300400500

0 5 10 15 20 Max. slodze uz balstu ,kN

Novirze, mm

Fig.9. The Diagramm of Correlation Between the Factrorial Feature ( the max. load o pole; le; mm) kN) and the Feature of the Result (decline of the po

Test alstoties uēšanā izmantotās slodzes lielums uz lieci tika izvēlēts b

tikiem balstu izmēriem un stiprības parametriem un pēc testēšanas rezultātu

analīzes (pētīta novirze un noteikts balstu vizuālais stāvoklis) tika noteikta balsta atbilstība uzdotām stiprības prasībām (11.att.).

24

N

M

16 4

B

EF

A

C

D

G

Zem

es lī

me n

i s a

u gsnē

iest

rādā

tiem

ele

ktro

līnij u

b als

tiem

6

5

4

37 8

10. att. Elektrolīniju balstu mehānisko īpašību pārbaudes stenda shēma, kur: A;B;C;D;E;F;G;- tehnoloģiskais aprīkojums; M;N- iekārtas mezglu izvietojuma attālumi; 1- iekārta rplakne;

f

21

deformācijas reģistrācijai; 2- lenta datu reģistrācijai; 3- elektrolīniju balstu atdu4- dinanometrs; 5 – bloķētājs; 6-vinča; 7 – saturētājs; 8- sedli

Fig.10. The Schematic Layout of Field Mechanical Tests of Wooden Pole’s, where: 1- datu inch; 7- crib; m line; 2- datum board; 3- rail; 4 - dynanometer; 5- tackle; 6- w

8- saddle

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

1 4 0

1 4 7 1 0 1 3 1 6 1 9 2 2 2 5 2 8 3 1 3 4

D i a m e t r s b a l s t av i r s o t n ē d c mM i n . d i a m . t i e v g a l īc mD i a m . 1 . 5 m n op a m a t n e s c mD i a m . 1 . 5 m n op a m a t n e s c mM i n . d i a m . 1 . 5 mn o z e m e s c mF a k t i s k a i sg a r u m s L mF a k t i s k a i sg a r u m s L mN o m i n . g a r . m

11.att. Elektrolīniju balstu standartizēto izmēru , stiprības robežlielumu un eksperimentāli

pārbaudīto balstu izmēru, stiprības parametru kopsakarību diagramma Fig.11. The Diagram of Rellevance between the normative size parametrs, border values o

strenght and experementally obtained size parametrs, strenght parameters of wood poles

25

Secinājumi ības parametru eksperimentālai rbaudei izstrādāta stiprības parametru iālo shēma un metodika. Iegūtie elektrolīniju balstu garuma (8-12m),

t

ē,

jas gaitā vadu šķērsgriezumi vai to

4.3. Elektrolīniju balstu stiprības parametru ekspertīze atkarība no koksnes

Elektrolīniju projektēšanā rametru noteikšanai, izmanto gan analītisktaču min

ikšanai,

kur: 1- impregnētie koksnes paraugi; 2- neimpregnētie koksnes paraugi

1. Balstu stiprizpētes princip

pā

diametra 1.5 m no balsta pamatnes (17-30.5 cm), tievgaļa diametra (12.5-19cm)) testēšanas rezultāti uz lieci pie uzdotās maksimālās horizontālās slodzes F = 4.4-15.91 kN atbilsnormatīvajam robežstiprības uz lieci rādītājam un σl =53.8 N/mm2. 2. Eksperimentālo datu analīze var rast pielietojumu reālu elektrolīniju izbūvievērtējot elektrolīniju izbūves klimatisko reģionu valdošo vēju virzienu, vadu marku un skaitu, pārlaiduma garumu, u.t.t., vadoties no stiprības parametriem izvēlēties balstu izmērus (diametru, garumu ) tādejādi ekonomējot koksnes kā dabas produkta resursus un ietaupot ķīmiskos koksnes apstrādes līdzekļus. 3. Metodi var izmantot kā analītisko balstu stiprības aprēķinu eksperimentālo pārbaudi un sertifikāciju gadījumos, kad līnijas ekspluatāciskaits palielināti, kā arī tad, kad rodas šaubas par sākotnējo balstu diametru pareizu izvēli, jāizdara balsta mehāniskās izturības testēšana noteiktam balsta diametram un augstumam, ievērojot faktiskās mehāniskās slodzes un klimatiskos apstākļus. 4. Metode ļauj noteikt balstu lūšanas cēloņus un konkretizēt koksnes vainu ietekmi uz balstu stiprības parametriem.

ciršanas perioda. Impregnēšanas procesa ietekmes uz koksnes mehāniskām īpašībām analīze

, balstu stiprības pa

os aprēķinus, gan arī veic balstu pārbaudi uz lieci speciālos pārbaudes stendos, ēto metožu pielietošanā ir zināmi trūkumi:

11att. Stabu koksnes paraugu sagatavošanas shēma testēšanas procesa uz lieci ve

Fig.11. The Scheme of Preparation of the Wood Samples for Testing on Bending, where: 1- the samples that are impregnated; 2- the natural wood samples

A

1500360

360 360 360

10000

25

A

360

360

36025

360

I

B

1

1

2

2

12.att. Impregnēšanas procesa vadības piemērs

Fig.12. The Example of the Impregnation Process Control

• Analītisko etri: gadskārtu

iprības pa nalīzi un

s aprēķinos netiek ņemti vērā koksnes fizikālie param

platums, raukums, koksnes žāvēšanas kvalitātes novērtējums, ne arī koksnes impregnēšanas kvalitātes novērtējums.

• Eksperimentālā stendu pārbaude ir dārga. Latvijā nav atbilstošas iekārtas. Lai risinātu minēto problēmu, tiek piedāvāta balstu testēšanas metodika st

rametru noteikšanai uz lieci, ņemot vērā koksnes fizikāli mehānisko īpašību aimpregnētas koksnes stiprības parametru izpēti. Metodika izstrādāta balstoties uz BS 1990; BS 5666; ISO 3130; ISO 3131 un metodiskiem norādījumiem testēšanai uz iekārtas Z10/TH 2S-20 kN . Stabu koksnes paraugu sagatavošanas shēma testēšanas procesa uz lieci veikšanai un impregnēšanas procesa vadības piemērs doti (11.att.;12att.)

26

27

1. Tika n teikti stabu paraugu raksturīgākie parametri (2.tab.)

2.tabula/Table2

Stabu paraugu raksturīgāko parametru uzmērījuma rezultāti The Results of the Representative Parameters of Wood Poles for P

ņu

rs p

ole

. . s etr

s woo

d

s

s (c

m2 )

ms woo

d

s%

Rezultāti o

ower Lines

Bal

sta

gala

pla

k D

iam

etrs

/The

top

And

but

t di

amet

er

Bal

sta

diam

etTh

e di

amet

er o

f(m

m)

Kod

ola

diam

Har

dwoo

d di

am(m

m)

Apl

ieva

s pla

tum

Sapw

ood

diam

(mm

)

Vid

.apl

ieva

s pla

tum

The

avar

age

of sa

pth

ickn

ess (

mm

)

Gal

a pl

akne

s lau

kum

Squa

re a

t the

top

and

butt

(mm

)

Kod

ola

lauk

umH

ardw

ood

squa

re

Apl

ieva

s %da

udu

The

amou

nt o

f sap

Vid

.apl

ieva

s pla

tum

age

sapw

ood

The

avar

thic

knes

s

1D

.Resgaiameter

lis

at butt 270 135 68 572 143 75

Tievgalis er Diamet

at top 195 72 62

65 81

299 41 87

2. Resgalis 275 102 87 594 82 86 Tievgalis

185 65 73 86 60 269 33 87

2. Atšķirīgu koksnes gadskārtu orientācija paraugu slodzes pielikšanas punktā pamatota r mērķi iegūt objektīvākus pārbaudes rezultātus, jo pamatojoties uz testēšanas

i stabu izstrādes perioda,

72.01 –

ametodiskiem norādījumiem, eksperimentālā pārbaudē tiek izmantoti koksnes paraugi , kuriem nav koksnes vainu. 3. Pētījumos iegūtie rezultāti norāda, ka elektrolīniju balstu stiprības parametri uz liecir atkarīgi no koksnes blīvuma, koksnes aplievas mitruma, meža tipa, mizošanas kvalitātes, žāvēšanas kvalitātes un impregnēšanas procesa norises. 4. Eksperimentāli iegūti sekojoši koksnes blīvuma, stabu koksnes un balstu stiprības robežlieluma un elastības moduļa rādītāji, kas ir augstāki nekā normatīvos pieņemtie.

• Priedes aplievas koksnei ar vid. gadskārtu skaitu uz 1cm 8.0-8.4 un vēlīnās koksnes daudzumu % 38-42 - blīvums q0% =530-575 kg/m3

• Priedes kodolkoksnei ar vid. gadskārtu skaitu uz 1cm 6.0-6.8 un vēlīnās koksnes daudzumu % 35-37 - blīvums q0% =500-605 kg/m3

• Koksnes paraugiem, kuru aplievas daļa ( Wapl. 27±2 %) bojāta ar koksnes sēni, stiprības parametri uz lieci ir: stiprības robežlielums σl =

92.93 N/mm2; elastības modulis E = 9700.21 – 12190.90 N/mm2

● Koksnes paraugiem, kuru žūšanas process ir noritējis kvalitatīvi (Wapl. 27± 2%), stiprības parametri uz lieci ir : stiprības robežlielums σl = 100.14 –128.04 N/mm2 ; elastības modulis E = 13150.48 – 20143.76 N/mm2

● Koksnes paraugiem, kuru žūšanas process ir noritējis kvalitatīvi (Wapl. 27±2%), pēc impregnēšanas (12.att.) stiprības parametri uz lieci ir: stiprības robežlielums σl= 66.30-96.83 N/mm2; elastības modulis E =13558.18-19450.37 N/mm2

4.4. Balstu stiprības aprēķinu metodikas pilnveidošana balstoties uz eksperimentāli iegūtiem impregnēšanas un stiprības parametru

rezultātiem

Tika noteikti balstu stiprības rādītāji П tipa transformatora balstiem izmantojot projektēšanas datorprogrammu STAAD-111:

1. Pie normatīvos noteiktiem stabu koksnes stiprības parametriem : stabu koksnes blīvums q0% =480 kg/m3; stabu koksnes elastības modulis E=11000 N/mm2

2. Eksperimentāli noteiktiem vid. stabu koksnes stiprības parametriem : • stabu koksnes blīvums q0% =560 kg/m3; stabu koksnes elastības modulis E=13000 N/mm2 ; • stabu koksnes blīvums q0% = 680 kg/m3; stabu koksnes elastības modulis E= 16000 N/mm2

Rezultāti 1. Stabu q0% =560-680 kg/m3 noteikts pēc sakarību diagrammas starp blīvumu un koksnes mitrumu ( 13. att.). Eksperimenta norises laikā (Wapl = 27±2%).

13. att. Sakarību diagramma starp koksnes blīvumu un koksnes mitrumu

Fig.13. The Coherence Diagramm Between Density and Humidity of Wood Poles

28

14.att. Transformatora balsta sadalījums kontrolelementos un mezglos lieces, kombinēto un

Fig.14. The Transfossuport D and Joints for Combinated bīdes spriegumu noteikšanai evition into Control Elements

Bending and Shear Stresses Determination

29

2. Vislabāk rezultatīvo pazīmi , bet parametru nozīmīgu saistību neuzrāda ( balsta stiprības robežlielumu uz lieci, N/mm2). To raksturo: X1- koksnes aplievas mitrums pirms impregnēšanas, %; X4- koksnes blīvums aplievā, kg/m3( 15. att.). Determinācijas koeficients (R2) ir 0.2322 : 23.22% no balsta stiprības robežlieluma uz lieci izskaidro lineārās regresijas modelis Y= -67.04 + 1.7660X1 + 0.1448X4

K o k s n e s a p lie v a s b l īv u m a u n s t ip r īb a s ro b e ž lie lu m a u z lie c i k o re lā c ija s d ia g ra m m a

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

4 5 0 4 7 5 5 0 0 5 2 5 5 5 0 5 7 5 6 0 0

K o k s n e s a p lie v a s b līv u m s ; k g /m 3

Stip

rības

robe

žlie

lum

s uz

lieci

, N

/mm

2

Y = -67.04 + 1.7660X1 + 0.1448X4

15. att. Koksnes blīvuma un stiprības robežlieluma uz lieci korelācijas diagramma Fig.15. The Corellation Diagramm Between Wood Density and Lasting Border Value on

Bending 3. Noteikti pieļaujamās balstu slodzes rādītāji projektējamai elektrolīnijai: 3.1.pielietojot datorprogrammā STAAD-111 balstu stiprības rādītājus projektējamai elektrolīnijai ( balsta tips –A; balstu garums –10m; 2 balsta stiprības klase; attālums starp balstiem 79 m; 5. vēja reģions; 29 savienotājposmi) pie normatīvos noteiktiem stabu stiprības parametriem: koksnes blīvums q0% =480 kg/m3; koksnes elastības modulis E=11000 N/mm2, tika noteikti pieļaujamās slodzes rādītāji uz balstu :Xmax. 400 kg ; Ymax. 1000 kg ; Zmax. 258kg ; 3.2.eksperimentāli noteiktiem stabu stiprības parametriem : koksnes blīvums q0% =560 kg/m3; koksnes elastības modulis E=13000 N/mm2 noteiktie pieļaujamās slodzes uz balstu rādītāji X; Y; Z koordinātu sistēmā A tipa balstam ir sekojoši: Xmax. 430 kg ; Ymax. 1090 kg ; Zmax. 265 kg; 4. Tika analizēti П tipa transformatoru balstu stiprības rādītāji pētāmos 24 balsta mezglos, 25 elementos, 6 atbalsta punktos un iegūti rezultāti (3;4;5;6tab.).

30

31

3.tabula/ Table3 П –veida transformatoru balsta deformācijas balstu mezglos ( mezgls13)

The Deformation in Joints of Transfosupport (joint 13) Novirze koordinātu sistēmā Joint displacement in frame of reference

Rotācija koordinātu sistēmā Roration in frame of reference

Mērī-jumi Mea-sure-ments

q0% kg/m3

E N/mm2

Ex(cm) Ey(cm) Ez (cm)

Rx ( rad)

Ry ( rad)

rz ( rad)

1 480 11000 1.2566 0.1004 11.698 0.0206 0.0075 -0.0007 2. 560 13000 1.1529 0.0916 9.9256 0.0175 0.0064 -0.0007 3. 680 16000 1.0339 0.0799 8.0977 0.0143 0.0054 -0.0007

4. tabula/ Table 4 П –veida transformatoru balstu atbalsta reakcijas balstu mezglos ( mezgls 24)

The Support Reactions in Joints of Transfosupport (joint 24) Spēki darbojošies uz balstu X;Y;Z koordinātu sistēmā

Forces in frame of reference

Lieces momenti koordinātu sistēmā

Strength on bend in frame of reference

Mērī-jumi

q0% kg/m3

E

N/mm2

Fx (kg/m)

Fy (kg/m)

Fz (kg/m)

Mx (kg/m)

My (kg/m)

Mz (kg/m)

1 480 11000 -23.09 -131.27 -526.03 0.00 -22.01 13.88 2. 560 13000 -25.93 -126.88 -530.63 0.00 -23.45 14.47 3. 680 16000 -29.69 -117.73 -536.48 0.00 -25.35 15.19

5. tabula/ Table 5 П –veida transformatoru balstu bīdes, vērpes spēki balsta elementos ( elements13)

The Shear, Torsion Forces in the Elements of Transfosupport (joint 13) Bīdes spēks; kg/m

Shear force Vērpes spēks ; kg/m

Torsion force

Mērī-jumi

q0%

kg/m3

E

N/mm2

F. Bx F. By F. Bz F. V x F. Vy F. vz

1 480 11000 63.53 -994.74 -14.08 12.51 11.28 -361.87 2. 560 13000 63.14 -1004.52 -12.96 10.76 10.16 -375.09 3. 680 16000 62.69 -1016.13 -11.37 9.05 8.63 -390.31

32

6.tabula/Table 6 П –veida transformatoru balstu lieces, kombinētie, bīdes

spriegumi balsta elementos ( elements 3) The Bending, Combined, Shear Stresses in the Elements of Transfosupport ( joint 3)

Lieces spriegumi; kg/cm2

Bending stresses

Kombinētie, bīdes spriegumi; kg/cm2

Combinated, shear stresses

Mērī-jumi

q0% kg/m3

E N/mm2

Rm. Ky Rm. KzKombi-

nētie G y Gz

1 480 11000 52.4 13.5 67.5 0.4 0.3 2. 560 13000 52.4 14.0 67.9 0.4 0.3 3. 680 16000 52.3 14.7 68.4 0.4 0.3

5. Lai objektīvi novērtētu elektrolīniju balsta kā būvkonstrukcijas stiprību, tiek piedāvāta balstu kvalitātes novērtēšanas pēc to stiprības parametriem metodikas modeļa shēma, kas balstās uz tehnoloģiskā procesa sadalījumu kontrolpunktos.

Secinājumi

1. Elektrolīniju balstiem, kuriem ir lielāks elastības modulis un koksnes blīvums ir mazākas deformācijas balsta mezglos, balsta mezgli spēj uzņemt lielākus spriegumus, lielākas atbalsta reakcijas uz slodzi, mazāki bīdes spriegumi veidojas balstā. 2. Elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģiskā procesa sadale kontrolpunktos ļauj optimizēt tā vadību, elektrolīniju projektēšanā pamatot konkrētu balstu izvēli. 3. Sistematizējot balstu mehāniskās testēšanas rādītājus ir iespējams veidot datu bāzi elektrolīniju projektēšanā. 4. Gadījumos, kad līnijas ekspluatācijas gaitā vadu šķērsgriezumi vai to skaits palielināti, kā arī tad, kad rodas šaubas par sākotnējo balstu diametru pareizu izvēli, jāveic balsta mehāniskās izturības testēšana noteiktam balsta diametram un augstumam, ievērojot uz balstu darbojošās slodzes un klimatiskos apstākļus. 5. Izstrādātā aprēķinu metodika ļauj konkretizēt koksnes kvalitātes ietekmi uz balstu stiprības parametriem, ļauj izvēlēt konkrētu elektrolīniju izbūvē konkrētus balstus ar pamatotiem parametriem. Metodi var izmantot kā analītisko balstu stiprības aprēķinu pamatojumu.

5. ELEKTROLĪNIJU BALSTU RAŽOŠANAS PROCESA EKOLOĢISKAIS

NOVĒRTĒJUMS UN RISKA FAKTORU NOTEIKŠANA 1. Izstrādātas videi un cilvēkam ekoloģiski draudzīgas impregnēšanas procesa un riska novērtēšanas principiālās shēmas (16.att.) un darba modeļi, izmantojot ķīmisko koksnes aizsardzības līdzekli“ Osmose K-33-C”, kas ļauj optimizēt elektrolīniju balstu ražošanas procesu no vides aizsardzības prasību ievērošanas viedokļa .

R -

Nepieļaujami augsts risks

Inadmissible high risk

Riska objekta Raksturojums

1 Potenciālo briesmu identificēša-na 2

Koksnes ķīmiskajā aizsardzības līdzeklī esošie ķīmiskie elementi Cu,Cr, As 3

Riska scenāriju

sastādīšana 4 Nevēlamās notikuma

atgadīšanās varbūtības novērtēšana 5

Potenciālo seku apjoma

noteikšana 6

Cik ātri noreaģēs

sistēma, kas cīnīsies ar

potenciālām avārijas

sekām 7

Notikuma atgadīšanās varbūtības samazināšanas pasākumu efektivitātes novērtēšana 8

Seku apjoma samazināšanas pasākumu efektivitātes novērtēšana

9

Riska aprēķins 10

Reālo risku salīdzina ar akceptēto

11

Riska izvērtēšana

12

Var lietot sistēmas kontroles sensorus

13

Avārijas iespējamie

varianti un to analīze

16

Riska vadības pilnveidošana 14

Sistēmas izmaiņas

15

16. att. Riska novērtēšanas algoritma shēma elektrolīniju balstu ražošanas procesā ; kur R – riska vadības efektivitātes novērtēšana; 16- avārija notikusi visā tehnoloģiskā plūsmā vai tikai kādā no tās posmiem. Iespējamie varianti: 1. koksnes ķīmiskais aizsardzības līdzeklis iztecējis no visas sistēmas; 2. notikusi daļēja noplūde. Analīze: Kas notiks pie pirmā avārijas varianta, pie otrā avārijas varianta Fig. 16. The Agorithm Scheme for Risk Factors Preventing in Manufacturing Process of Wood Poles for Power Lines, where 1- the characteristic of risk object; 2 – the identification of potential risk; 3 – the chemical elements in chemical preservative; 4 – the composition of risk script; 5 – the assessment of possibility of unwanted event; 6 –the estimation of amount of potential consequence; 7 – how quickly the system will react?; 8 – the assessment of possibility for

33

34

unwanted event decrease; 9 – the estimation of arrangements efficiency for consequence value decrease; R – the assessment of efficiency of risk leading; 10 – compare real risk to accepted; 11- the calculation of risk; 12- the appreciation of risk; 13 – control system can be used; 14 – the improvement of risk leading; 15 – the changes in system; 16 – the analyses of possible emergency variants

7. tabula/Table 7

Ar elektrolīniju balstu impregnēšanas procesu saistīto riska faktoru uzskaite The Risky Factors Determination Related to Impregnational Process

Riska faktori The Risky

Factors

Riska faktoru tehnoloģiskie rādītāji / The Technological Parametrs of the Risk Factors

Ķīmiskie

Chemistry

Koksnes aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C”sastāvā esošo ķīmisko elementu Cr; Ac; Cu daudzums impregnētā elektrolīniju balsta aplievā / The amount of chemical preservative elements in sapwood after impregnation (kg/m3) -Kod

Fizikālie Physical

Stabu koksnes aplievas mitrums/ The moisture content in sapwood (%)- Wapl

Impregnēšanas dziļums / The depth of impregnation (cm )- Idc

Tehno-loģiskie

Technolo-gical

Impregnēšanas tehnoloģisko procesu raksturojošie parametric / The parametr characterized the impregnation process: • apstrādes ilgums/time of treatment (h)-Ti ; • darba šķīduma temperatūra / temperature of chemical solution (oC)- To; • darba šķīduma blīvums/density of chemical solution (kg/m3)- ρo; • darba spiediens/preasure of treatment (kg/cm2) –Pi

Tehnoloģiskās iekārtas The technological machinery • Grīdas izolējošā seguma zem impregnēšanas iekārtām biezums /

The thickness of floor under the machinery of impregnation system (cm) • Apstrādes šķīduma tvertņu, koncentrāta tvertņu, notekūdeņu un

koksnes ķīmiskā aizsardzības līdzekļa savācējtvertņu tilpums / The volume of tank and container of chemical preservative (m3)

• Spiediensūķnu jauda / The capacity of pressure pump (kW) • Vakuumsūkņu jauda / The capacity of vacuum pump (kW)

Ekspluatā-

cijas Expluatation

Koksnes aizsardzības līdzekļa “Osmose K-33-C”sastāvā esošo ķīmisko elementu Cr; Ac; Cu koncentrācija augsnē ap ekspluatācijā esošiem elektrolīniju balstiem /

The amount of chemical elements in soil, where the power lines are used (mg)

Organiza-toriskie

Managerial

Stabu kā izejmateriāla ciršanas perioda, sagatavošanas, brāķēšanas, uzglabāšanas, apstrādes, realizācijas noteikumu analīze un pieņemšana / The cutting period of poles, preparation, storage, treatment, realization conditions

Bioloģiskie Biological

Koka sēnes iespējamā ietekme uz stabu žāvēšanas kvalitāti The fungi possible impact on drying quality of wood poles

2. Pamatojoties uz elektrolīniju balstu ražošanas procesa un to specifisko īpatnību

analīzi, izstrādātas vides aizsardzības kartes, kas ļauj veikt stabu impregnēšanas procesa tekošo un preventīvo kontroli un uzraudzību un nodrošināt attiecībā uz vidi un cilvēkiem saudzējošu impregnēšanas procesa norisi atbilstoši esošām ekoloģiskām prasībām (17.att.). 3. Noteikti galvenie ķīmiskie, fizikālie, tehnoloģiskie, ekspluatācijas, organizatoriskie, bioloģiskie riska faktori (7.tab.) stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesā un noteikti vides aspektu parametri un robežlielumi. 4. Avārijas situāciju modelēšana atļāva noskaidrot videi draudzīgu elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģijas izstrādes pamatprincipus atbilstoši ekoloģisko prasību koncepcijai. 5. Pielietojot riska novērtēšanas metodes tika nodrošināta: riska situāciju vadība un prognoze bīstamības faktoru noteikšana; avārijas seku tuvināta noteikšana; avārijas seku samazināšanas iespēju tuvināta noteikšana; avārijas ierosinātājnotikumu noteikšana; ierosinātājnotikumu varbūtības aprēķināšana; avāriju noteikumu secības un seku noteikšana; avārijas realizācijas notikumu varbūtības aprēķināšana; seku apjoma aprēķināšana; avārijas varbūtības un seku samazināšanas iespēju noteikšana. 6. Noteikti ekoloģisko avāriju novērtēšanas posmi balstu ražošanas procesā. 7. Izmantotās riska analīzes novērtēšanas metodes dot iespēju izvērtēt elektrolīniju balstu ražošanas procesu no ekoloģiskā viedokļa un novērtēt iespējamos avāriju novēršanas pasākumus, to lietderību un panākto efektivitāti.

````````

izmeši

gaisā CO2; SO2 Cietie un šķidrie atkritumi Cr; Cu; As 6

notekūdeņi

17. att. Videi draudzīga elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģiskā shēma,

Izejmateri-āli. Enerģija. Gaiss. 1.

Materiālu un enerģijas pārstrādāša- nas fāze 2.

Produkta lietošana 3/1

Attīrīša-nas fāze 4.

Emisijas fāze 5.

Produkta fāze 3.

SF

PF

BF

Produkta utilizācija 3/2

35

kur: SF – procesa sākuma fāze: stabu pieņemšana, brāķēšana ; PF – procesa pārstrādes fāze : stabu mizošana, žāvēšana, marķēšana, impregnēšana, fiksācija; BF – procesa beigu fāze : elektrolīniju balstu šķirošana, testēšana, uzglabāšana, realizācija, uzstādīšana elektrolīnijās;

36

1 – izejmateriāli : stabu koksne, gaiss, enerģija : pneimotransports mizošanas procesā; 2 – mizas kā kurināmais siltuma enerģijas iegūšanai stabu koksnes apstrādes tehnoloģiskā procesa nodrošināšanai; 3 – elektrolīniju balsti kā produkts; 3.1 – elektrolīniju balsti elektrolīnijās; 3.2 – demontēto elektrolīniju balstu utilizācija pēc elektrolīniju demontāžas; 4 – impregnēsanas procesā radušos blakusproduktu ( smiltis, skaidas ) attīrīsana no koksnes ķīmiskā apstrādes līdzekļa, katlu mājas dūmgāzu attīrīšana; 5 – dūmgāzes, notekūdeņi, kas radušies elektrolīniju balstu ķīmiskās apstrādes procesā, ar koksnes ķīmisko apstrāde līdzekli piesūcinātās smiltis, koksnes atliekas Fig.17. The Environmentally Friendly Manufacturing Scheme for Wood Poles for Power Lines, where SF – the initial stage: the acceptance and sorting of wood poles; PF – the stage of proceeding : the debarking, drying, marking, impregnation,fixation of wood poles; BF – the final stage : sorting, testing, realization, exploitation of wood poles; 1 – raw materials : wood, air, energy; 2 – bark as a firewood for heat energy accession; 3 – wood poles as a product; 3.1 – wood poles in power lines; 3.2 – the utilized wood poles; 4 – the by product (sand, chippings) as the result of manufacturing depuration, the flue gas depurative; 5 – the flue gas, sewage saturated by chemical preservative soil and chips; 6- the emission in air, the solid and liquid waste, sewage

GALVENIE SECINĀJUMI UN PRIEKŠLIKUMI

Galvenie secinājumi

1. Stabu uzmērīšanā netiek pielietoti vienoti ES un LVS standarti. Tas apgrūtina izstrādes, pārstrādes un realizācijas un sertifikācijas jautājumu risināšanu. Stabu izcelsme ir dažādu mežu augšanas apstākļu tipi līdz ar to koksnei ir dažādi raukuma, mizas parametri, kas aktualizē stabu koksnes rūpniecisko tilpuma uzmērīšanas metodes izstrādes nepieciešamību. 2. Noteikti stabu impregnēšanas procesa ietekmējošie faktori un to galvenie raksturlielumi. Izstrādāti optimālie stabu koksnes impregnēšanas tehnoloģisko procesu raksturojoši rādītāji: stabu mitrums Wapl.; apstrādes ilgums Ti, darba šķīduma temperatūra To, darba šķīduma blīvums ρo, darba spiediens Pi. Pie šiem uzdotajiem faktoru raksturlielumiem 96% gadījumos produkcija atbilst uzdotajām tehnoloģiskām un ekspluatācijas prasībām un raksturo procesa vadāmību. 3. Divfaktoru regresijas analīze parāda, ka KĶAL daudzuma koksnes aplievā izmaiņu impregnēšanas procesa veikšanas periodā 73,43% gadījumā galvenie ietekmējošie faktori ir: darba šķīduma temperatūra, oC; koksnes aplievas mitrums, %. KĶAL daudzums koksnes aplievā visciešāk korelē ar koksnes aplievas mitrumu. Regresijas modelis Y=9.5153+0.1591X1-0.2002X24. Impregnēšanas procesa kvalitāti ar 70.26% ticamību var izskaidrot ar lineārās regresijas modeli, kur kā faktori ir koksnes blīvums aplievā kg/m3 un impregnēšanas dziļums,mm. Regresijas modelis Y=0.73+0.0054X4+0.1316X3 5. Vislabāk KĶAL daudzumu koksnes aplievā raksturo regresijas modelis, kurā kā faktors ir darba šķīduma temperatūra, jo šim modelim determinācijas koeficients vislielākais (R2=0.683916497); faktoram (koksnes aplievas mitrums) determinācijas koeficients (R2=0.662230381). 6. Izstrādāta koksnes stiprības testēšanas procesa metodika, izmantojot iekārtu ZO10/TH2S – 20kN, kas ļauj noteikt stiprības parametru atbilstību vai neatbilstību

37

balsta koksnes uzdotiem stiprības parametriem, pārbaudāmo koksnes paraugu stiprības parametrus attiecinot uz produkciju – elektrolīniju balstiem.

• Eksperimentāli noteikti stabu stiprības rādītāji koksnes paraugiem, kuru aplievas daļa bojāta ar koksnes sēni, koksnes paraugiem, kuru žūšanas process ir noritējis kvalitatīvi, impregnētiem koksnes paraugiem, kuru žūšanas process ir noritējis kvalitatīvi.

• Pētījumos noteikts, ka elektrolīniju balstu stiprības parametri ir atkarīgi no koksnes blīvuma, koksnes aplievas mitruma, stabu koksnes izstrādes perioda, meža augšanas tipa, mizošanas kvalitātes, žāvēšanas kvalitātes un impregnēšanas procesa norises.

7. Standartos BS 1990; ANSI/ASTM D 1036-58 noteiktie elektrolīniju balsta stiprības robežlieluma uz lieci un elastības moduļa normatīvie rādītāji ir zemāki nekā atbilstoši tehnoloģiskām prasībām sagatavotiem elektrolīniju balstiem.

Normatīvos noteiktie σl =53.8 N/mm2

E=10480 N/mm2

Eksperimentāli noteiktie σl =100.14 – 128.04 N/mm2

E=13150.48 – 20143.76 N/mm2

Eksperimentāli noteiktās stabu aplievas blīvums q 0% =530-605 kg/m3 ir augstāks nekā normatīvos uzdotais q 0% =480 kg/m3

8. Noteikti pieļaujamās balstu slodzes rādītāji projektējamai elektrolīnijai: 8.1.Pielietojot datorprogrammā STAAD-111 balstu stiprības rādītājus projektējamai elektrolīnijai ( balsta tips –A; balstu garums –10m; 2 balsta stiprības klase; attālums starp balstiem 79 m; 5. vēja reģions; 29 savienotājposmi) pie normatīvos noteiktiem stabu stiprības parametriem: koksnes blīvums q0%= 480 kg/m3; elastības modulis E=11000 N/mm2, tika noteikti pieļaujamās slodzes rādītāji uz balstu: Xmax. 400 kg ; Ymax. 1000 kg ; Zmax. 258kg.

8.2.Eksperimentāli noteiktiem stabu stiprības parametriem - koksnes blīvums q0% =560 kg/m3; elastības modulis E=13000 N/mm2 noteiktie pieļaujamās slodzes uz balstu rādītāji X; Y; Z koordinātu sistēmā A tipa balstam ir sekojoši: Xmax. 430 kg ; Ymax. 1090 kg ; Zmax. 265 kg. 8.3.Tika analizēti pieļaujamās balstu slodzes rādītāji projektējamās elektrolīnijas П tipa transformatoru balstiem pamatojoties uz normatīvos noteiktiem stabu stiprības rādītājiem q0% =480 kg/m3 E=11000 N/mm2 un eksperimentāli noteiktiem stiprības parametriem q0% =560 kg/m3; E=13000 N/mm2 q0% = 605 kg/m3; E= 16000 N/mm2 stiprības rādītāji noteiki 24 balsta mezglos, 25 elementos, 6 atbalsta punktos. Tika noteikts, ka. elektrolīniju balstiem, kuriem ir lielāks elastības modulis un koksnes blīvums ir mazākas deformācijas balsta mezglos, balsta mezgli spēj uzņemt lielākus spriegumus, lielākas atbalsta reakcijas uz slodzi, mazāki bīdes spriegumi veidojas balstā. 9. Eksperimentāla koksnes stiprības parametru noteikšana projektējamai elektrolīnijai ļauj izvēlēties balstus ar optimāliem diametru izmēriem, ievērtējot elektrolīniju izbūves klimatisko reģionu, valdošo vēju virzienu, vadu marku un skaitu, pārlaiduma garumu utt., tādejādi ekonomējot koksnes kā dabas produkta resursus un ietaupot ķīmiskos

38

apstrādes līdzekļus. Sistematizējot balstu mehāniskās testēšanas rādītājus ir iespējams veidot datu bāzi elektrolīniju projektēšanai. 10. Pamatojoties uz veikto pētījumu rezultātiem un eksperta vērtējumu, tika pilnveidota elektrolīniju balstu ražošanas procesa tehnoloģiskā algoritma shēma, kas balstās uz tehnoloģiskā procesa sadalījumu kontrolpunktos, ievērojot ekoloģiskās prasības. 11. Noteikti galvenie potenciālie vides piesārņošanas riska faktori elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģijā, izmantojot impregnēšanas procesā koksnes ķīmisko aizsardzības līdzekli “ Osmose K-33-C ”, kura sastāvā ir ķīmiskie elementi : Cr; Cu; As, kuru daudzums ķīmiskajā aizsardzības līdzeklī (As≤ 41.9%; Cr≤38.6 %; Cu≤ 19.5%) 12. Izstrādātas videi ekoloģiski draudzīgas impregnēšanas procesa un riska novērtēšanas principiālās shēmas un darba modeļi, izmantojot ķīmisko koksnes aizsardzības līdzekli“ Osmose K-33-C”, kas ļauj optimizēt elektrolīniju balstu ražošanas procesu no vides aizsardzības prasību ievērošanas viedokļa. 13. Pamatojoties uz elektrolīniju balstu ražošanas procesa un to specifisko īpatnību analīzi, izstrādātas vides aizsardzības kartes, kas ļauj veikt stabu impregnēšanas procesa tekošo un preventīvo kontroli un uzraudzību kā arī ļauj nodrošināt attiecībā uz vidi un cilvēkiem saudzējošo impregnēšanas procesa norisi atbilstoši esošām ekoloģiskām prasībām. 14. Noteikti galvenie ķīmiskie, fizikālie, tehnoloģiskie, ekspluatācijas, organizatoriskie, bioloģiskie riska faktori stabu impregnēšanas tehnoloģiskā procesā. 15. Avārijas situāciju modelēšana ļauj noskaidrot videi draudzīgu elektrolīniju balstu ražošanas tehnoloģijas parametrus atbilstoši ekoloģisko prasību koncepcijai. 16. Ekoloģiska riska novērtēšanas metodes ļauj noteikt bīstamības faktorus, prognozēt tuvinātas avārijas sekas, analizēt avārijas ierosinātājnotikumus, novērtēt ierosinātājnotikumu varbūtību un avāriju notikumu secību. 17. Noteikti ekoloģisko avāriju novērtēšanas posmi balstu ražošanas procesā.

Priekšlikumi

1. Stabu precīzākai tilpuma noteikšanai jāievieš uzmērīšanas kļūdu korekcijas metode. 2. Stabu kvalitatīvas mizošanas procesu attiecībā uz pilnīgu kambija slāņa novēršanu ieteicams mizošanas tehnoloģiskā plūsmā aiz mizotāja iekļaut otreizēju mizošanas operāciju, kuras rezultātā mazākais staba šķērsgriezuma laukums praktiski nesamazinās, jo mizošanas procesā iepriekš nepilnīgi nomizotā miza un kambija slānis tiek pilnīgi atdalīti no koksnes, kopējot balsta veiduli. Līdz ar to nenotiks balsta šķērsgriezuma un stiprības rādītāju samazināšanās, bet impregnēšanas vienmērīgums un kvalitāte uzlabojas. Kambija slāņa noņemšana samazina sēņu infekcijas risku stabu koksnes krautuvē. 3. Lai saglabātu mehāniskās īpašības, uzglabājot to atmosfēras žāvēšanas grēdās, ieteicami sekojoši pasākumi:

• uz stabiem konstatēto sēņu Corticium laeve un Schizophyllum commune attīstībai optimālie nosacījumi ir : temperatūra 17-220C, optimālais koksnes mitrums 80-90%, minimālais 20-30%. Tātad sēne attīstās pie salīdzinoši augsta koksnes mitruma;

39

• Stabu sagatavošana (ciršana) jāveic periodā novembris-februāris, kad koksne netiek inficēta ar mikroorganismiem un kukaiņiem; Lai novērstu sēņu attīstību glabāšanas laukumā, svarīgi koksni patērēt stingrā secībā, neļaujot kādai partijai ilgstoši uzglabāties noliktavā;

• Stabi jākrauj vaļējās krautnēs, nodrošinot gaisa cirkulāciju un visu virsmu vienmērīgu apžūšanu (atstatums starp krautnēm ap 10 m) un jāseko koksnes aplievas mitrumam. Ja koksne atkārtoti samitrinās un ilgstoši saglabā virsmas mitrumu virs 30%, pastāv reālas sēņu attīstības briesmas;

• Lai novērtētu elektrolīniju balsta kā būvkonstrukcijas stiprību jāveic balstu kvalitātes novērtēšanu saskaņā ar piedāvāto tehnoloģiskā procesa sadalījumu kontrolpunktos. 5. Gadījumos, kad līnijas ekspluatācijas gaitā vadu šķērsgriezumi vai to skaits palielināti, kā arī tad, kad rodas šaubas par sākotnējo balstu diametru pareizu izvēli, jāveic balsta mehāniskās izturības testēšana noteiktam balsta diametram un garumam, ievērojot uz balstu darbojošās slodzes un klimatiskos apstākļus. 6. Lai novērtētu elektrolīniju balsta kā būvkonstrukcijas stiprību un ekoloģiski drošu tā ekspluatāciju jāizmanto izstrādātā ražošanas procesa tehnoloģiskā algoritma shēma, kas balstās uz tehnoloģiskā procesa sadalījumu kontrolpunktos, ievērojot ekoloģiskās prasības. 7. Elektrolīniju balstu ražošanas procesa ekoloģiskai novērtēšanai jāpielieto iespējamos avāriju novēršanas pasākumus, novērtējot to lietderību un panākto efektivitāti.

40

ZINĀTNISKĀS PUBLIKĀCIJAS PAR PROMOCIJAS DARBA TĒMU

SCIENTIFIC PUBLICATIONS RELATED TO THE SUBJECT OF THE THESIS

1. LLU. Zinātne. Latvija. Eiropa. Stabu koksnes antiseptizēšanas robežlielumu noteikšana. // International scientific conference reports, Jelgava, 2000, 234.-241. lpp.

2. Research for rural development. The algorithm designing of the impregnating

technology leading and proceeding for wood poles for power lines. //International scientific conference reports, Jelgava, 2001, 174.-180. lpp.

3. Environment. Technology. Resources. Elektrolīniju balstu ražošanas procesa

ekoloģiskais novērtējums. // The 3rd international conference reports, Rezekne, 2001, 94.-101. lpp.

4. Environment. Technology. Resources. Elektrolīniju balstu stiprības parametru

mērījumu ekspertīze atkarībā no koksnes ciršanas perioda, žāvēšanas perioda. Impregnēšanas procesa ietekmes uz koksnes mehāniskām īpašībām analīze. // The 3rd international conference reports, Rezekne, 2001, 5.-8.lpp.

5. Environment. Technology. Resources. Riska novērtējuma metodes un iespējamo

avāriju novērtēšanas posmi elektrolīniju balstu ražošanas procesā. // The 3rd international conference reports, Rezekne, 2001, 85.-93. lpp.

6. Tradicionālais un novatoriskais sabiedrības ilgtspējīgā attīstībā. Stabu koksnes

mākslīgās žāvēšanas priekšrocības salīdzinot ar atmosfēras žāvēšanu. // International conference reports, Rezekne, 2002, 74.-82. lpp.

7. Working out of the methodology for evaluation of environmental risk in the

managament of the process of manufacturing wood poles for power lines. // International youth Environmental Forum of Baltic region countries “Ecobaltica –2002” conference reports, St. Petersburg, 2002, 103.-107.

8. Elektrolīniju balstu stiprības aprēķinu optimizācijas iespējas elektrolīniju

projektēšanā.// The 4th international conference reports, Rezekne, 2003. 174-179. lpp.

41

1. GENERAL CHARACTERISTICS OF THE DOCTORATE PAPER

The Topicality of the Theme

The biological wood pull down in climatic conditions of Latvia is enabled by different kinds of fungi. The fungi perform under definite temperatures and levels of moisture. Most of fungi that use wood as a source of nutrition discontinue their development under the temperature below 00 – 50C or higher than 450-500C. Fungi do not develop, if the wood moisture content is below 18-22% or higher than 120-150%. Impregnation is the most effective condition of protecting wood against fungi. The ecological problems related to impregnation process were investigated by G. Becker; W. Berghoff. In our country, the research process in this area was managed by the academician Arv. Kalniņš. The research process is performed very successfully at LKĶI by wood protection and emission laboratory (doct. I.Andersone; B. Andersons). According to the analytically performed research, wood chemical preservative should possess the following qualities:

• Toxic for fungi and insects damaging wood; • Human and animal friendly; • Having no smell; • Non-corrosive and not making dirty; • Non-flammable or hard-flammable; • Hard to rinse from processed wood; • Unchanging the effectiveness after administered into wood; • Not discharging free acids or alkali after administered into wood; • Non-volatile; • Colourless; • Easy administered into wood; • Processed wood may be painted; • Low- cost; • Necessary raw materials are to be provided for producing the substance.

The solution of the issues connected with the manufacturing of wood poles for power lines is also related to research on ecological problems. It is necessary to manage technological process based on EU environmental protection directives.

The Objective of the Research

The objective of the Doctorate Paper is to investigate, analyse and evaluate the following issues defined in the Paper: 1. Scientifically grounded and practically applied methodology of measurement of wood poles; 2. Methodology of evaluating impregnation of wood poles for power lines; 3. Methodology of evaluating quality of wood poles considering wood poles strength;

42

4. The ecological evaluation and methodology on the control of a technological process in compliance with EU directives of risk evaluation in manufacturing. 5. Scientifically grounded recommendations for wood certification system development considering evaluation of ecological risk. To achieve the objective, the analytical and experimental investigation was performed for the research on impregnation technology facilities. The research is based on terms: human, manufacturing, environment.

Main Tasks

To achieve the objective of the Paper, the following tasks are defined: 1. To investigate and systematize the scientific knowledge base, data and results of impregnation process research while complex scientific literature examination. 2. To develop, provide analytical arguments and test during experiments the method of wood poles measurement. 3. To determine the optimal technological parameter of impregnation and to perform statistical processing. 4. To analyse the fixation process of impregnation based on experimental data. 5. To develop a methodology model on evaluating the quality of the technological

process. 6. To evaluate the quality of wood poles for power lines according to the results of

lasting: • To determine lasting parameters related to cutting period; • To investigate the influence of impregnation on wood mechanical qualities; • To perform the analytical calculation on wood poles to estimate strength

parameters; • To perform the analytical calculation on wood poles based on the principles

and conception of saw materials testing methodology; • To develop strength parameters of wood poles based on experimental data on

bending; • To develop a method for the defining of lasting parameter of wood poles for

power lines and applicable metrological provision; • To perform statistical analyse of the obtained data, modelling the modes of

wood poles drying process and analyse the technological data of impregnation impact on wood strength parameters and impregnation quality. 7. To develop the control algorithms for ecological evaluation of wood poles for power lines. 8. To determine the possibly risk stages related to management of impregnation process. 9. To develop and found the methods of ecological risk analysis and provide proposals for the possible solutions.

43

Methods Applied

To implement the tasks defined in the Paper, the most appropriate methods were chosen for each chapter. Mainly these are methods of analysis and synthesis, enabling to investigate problematic elements or components of the processes and to synthesize interconnections or formulate regularities. The method of scientific induction is applied to formulate general opinions on the basis of separate facts and determine interconnections. That is why the method of scientific deduction is applied to make conclusions, to give a theoretical background and systematic explanation of empirical materials. In order to test reliability of data and results and safety of conclusions, data is processed applying analytical methods of correlation, regression, cluster analyses and dispersion. There are also standard methods applied: BS 1990; BS 4979; BS 5666; EN 338; D 24 ASTM; ANSI /ASTM D 1036 -58; ISO - 3130; ISO – 3131; method direction for testing Z 10 /TH2S -20kN; STAAD -111; ASOMA 8620; method 3050 : 1987. acid digestion of sediments sludge and soils. In order to solve the above mentioned issues, different kind of materials is used in the Paper – published investigation results obtained by Latvian and foreign scientists connected with the subject of the Doctorate Paper, legal acts and regulatory documents by LR Environmental Protection Committee, LR; BS; USA; ISO; EU standards and other documents as well as programs set up and reports, special literature, internet resources and other information sources, indicated in the list of literature references.

Novelties of the Research

The present compound research on manufacturing of wood poles for power lines in the context of ecology problems is carried out for the first time and this means that: 1. The experimental data are obtained and summarized on wood poles volume determination. 2. The system technological insurance is elaborated. 3. The automatic mathematical model of impregnation process is elaborated and the characteristic parameters are determined. 4. The border values of impregnation to reckon with ecological demands are determined. 5. The algorithm model for impregnation process management is elaborated. 6. The new experimental data on impregnation quality and fixation process evaluation is obtained and metrological provision for technological process certification is elaborated. 7. The method for wood poles strength parameters evaluation is elaborated. 8. The risk factors for wood poles for power lines manufacturing are estimated. 9. The models of impregnation process risk analysis are elaborated.

44

The Practical Importance of the Doctorate Paper

The results of the investigation are included in the technical rules for designing the manufacturing process of wood poles for power lines. In order to determine volume of wood poles, the offered correction method is to be used in the measuring system to obtain objective results. The determined following questions: the control points, the stages of manufacturing, the method of data registration and processing can ensure the management and control of the manufacturing process. In cases of indetermination in the process of designing of power lines, the offered method of strength parameters evaluation for wood poles samples based on the information on wood poles’ density and module of flexibility can be applied. The accomplished scheme of the technological process management based on its distribution of control points according to the ecological demands can be used during the process of manufacturing. The methods of risk analysis give the possibility to evaluate the technological process from the ecological point of view.

The Approbation of the Doctorate Paper

The materials of the research are presented in 6 international conferences and in 8 international publications.

Structure and Composition of the Doctorate Paper

Composition and structure are developed considering the research tasks formulated above. The Doctorate Paper comprises four chapters. Chapter 1 contains the analysis of the situation in the area of wood protection. Chapter 2 contains the results of the research on wood poles measuring system. Chapter 3 contains the results of research on impregnation process, modeling, and algorithm system and fixation process of chemical preservative in wood. An essential component of the research is clarification of border values for impregnation and assessment of their significance by means of analytical methods of correlation and regression. The scientifically grounded propositions for impregnation process improvement are provided. Chapter 4 contains the results of research on lasting of wood poles for power lines. The results of cutting period and impregnation impact on wood quality are carried out. Chapter 5 contains the example of calculation for impregnation technological process related to ecological tasks as well as the methods and criteria for ecological risk estimation in the process of impregnation. The model of risk analyses related to ecological safety for wood poles for power lines manufacturing is provided.

45

2. THE DESIGNING AND EXPERIMENTAL TESTING OF THE MEASURING METHODOLOGY FOR WOOD POLES

FOR POWER LINES To measure the volume of round wood the different methods are applied. For individual measuring the length and diameter at top or at bottom or in the middle of the assortment should be controlled. The volume of the assortment can be determined by the parameters using the volume tables or formula. But in practice that methods for wood poles volume determination are not valid. The results of measure by different methods are various. It enables the development of the measurement methodology for wood poles based on experimentally obtained data. The research is accomplished in cooperation with technological centre of the association ”Latvijas koks”. The samples of wood poles were measured before debarking. The Results According to testing data of automatic control system the sample load of wood poles were determined 15.96m3. The results of the measurement are the following: 1. (V 0.75) = 19.924m3; the difference from the total volume after debarking -19.87% (-3.958m3) 2. (V 0.5) = 17.581; the difference from the total volume after debarking - 9.19% (-1.615 m3) 3. (V rauk) = 17.351; the difference from the total volume after debarking -7.98% (-1.385 m3) 4. (V 0.5;min) = 16.356; the difference from the total volume after debarking -2.38% (-0.390 m3) 4. (V rauk;min) = 16.13; the difference from the total volume after debarking -1.03% (-0.165 m3) Conclusions 1. The negative disparity intermediary to automatically obtained results and the results of each variant were determined. The major disparity was determined by the variant 1. (V 0.75). The reason for the disparity is a small decrease of controlled poles (the average R-0.47cm/m). 2. The correction method for wood poles measurement should be used (fig.2). 3. The disparity was 8% by using the method (V rauk) based on LR Standard. 4. For obtaining the most correct result of volume determination, the individual method of measure should be applied. 5. The wood poles should be measured individually by the automatic measurement equipment. Each of supplied loads should be separated before debarking.

46

3. THE TEHNOLOGICAL RESEARCH ON IMPREGNATION OF WOOD POLES FOR POWER LINES

For chemical preservative applying the pressure impregnation is the most significant and successful branch of manufacturing. The process of impregnation is done by pressure 12±1bar. The most current preservatives such as CCA; CCB; CB minimize the impact of fungi and insects on wood poles exploited in power lines. The technological process is tightly controlled and by the conditions of exploitation of the technological mode of treatment are determined.. In the process of formulating the questions related to the environment protection should be observed hereby to quality control. To solve the problems connected with management of impregnation process, providing wood treatment quality according to the company „Osmose International” demands often is impossible. The sapwood is deficient impregnated < 4.0cm, the amount of chemical preservative in sapwood < 9.0kg/m3. For obtaining the optimal management algorithm of impregnation, the projective task is defined: to determinate the border values of impregnation during experiments by modeling the technological process, to statistically summarize the results of the research by correcting in order to ensure the technological process. The investigation based on chemical preservative „Osmose K-33-C” usage in the process of impregnation. For that problem solving the main investigation programmes were determined: 1. To develop the automatized mathematical model of impregnation and to calculate statistically the border values of impregnation. 2. To evaluate quality impregnation process management and provide the recommendations for the improvement based on research of the quality treatment dependence on sapwood thickness. 3. To determine the changes of the chemical preservative fixation parameters in the process of treatment. 4. To investigate the quality of impregnation related to quality of debarking. 5. To investigate the advantage of kiln drying of wood poles compared to air-drying. 6. To obtain the statistical data of impregnation process characterized parameter and to formulate the recommendations for quality treatment. 7. To develop the schemes of the algorithm for impregnation process management based on experimental obtained data.

3.1. The Mathematical Model of Authomatized Impregnation Process. Determination, Modeling and Statistical Evaluation of the Impregnation Border

Value The technological process of impregnation should be characterized as a complex dynamic system that by cooperation with different elements ensure the safety for environment and quality for production. The affectivity of impregnation process depends on observance of technological demands.

47

The main task of optimal technological process management is to ensure the chemical preservative amount in sapwood and depth of impregnation. The management of impregnation process is related to technological parameters control and optimization. According to afferent system conception the mathematical model of impregnation were developed (fig.3). The applying of mathematical method should give the adequate solution of process control if it based on the analyses data of objective process and the results of quality control. Therefore the model for main variable value identification was designed, the control technological maps were analyzed and the results of measure for production quality control were collected what the main factor is to determine the border values of impregnation. The Results of the Experimental Investigations

1. Based on laboratory analyses the technological parameters of impregnation process management were determined: period of vacuum (t.vak=1.5h), the period of pressure (t.pp=2h), the temperature of working solution (To=25±50C), the density of working solution (qo=1027kg/m3), working pressure (Pi= 12±1.....-0.6 bar).

2. The quality of impregnation was improved by prolonged the overpressure period (t.pp>2h), the pressure ( Pi =12±1.....-0.6 bar) if the sapwood moisture content Wapl<29%.

3. The amount of chemical elements in sapwood of impregnation wood poles was tested in laboratory and statistically evaluated. Conclusions and Proposals 1. The main factors that impact the process of impregnation are determined. The wood poles should be quality impregnated by the sapwood moisture content Wapl<29%, the period of treatment (Ti=3.5h) , the density of working solution (qo<1027kg/m3), the pressure ( Pi =12±1.....-0.6 bar). By those factors the production in 96% cases should be quality treated. It means – the process should be managed. 2 It is impossible to obtain the quality production if the sapwood moisture content Wapl=30+2%; Wapl<20% (for wood poles drying in kiln) and the density of working solution(qo<1027kg/m3). 3. The wood treatment that moisture content in sapwood is higher than 29% and increase period of pressure cannot improve the quality of impregnation. 4. It is impossible to produce the quality production if the moisture content in sapwood is higher than 30%, the density of working solution (qo=1027kg/m3), the temperature of working solution (To=25±50C). 5. Based on the scheme of identification the 7% of treated wood poles should be controlled before control point KP4-01 . 6. The average measurement value is used in the process of modeling and using the control maps. The individual measurement values including are forbidden because of the mistake possible in conclusions. In the process of manufacturing the disparity of quality demands should be happen if the impregnation technological process is not done according scientifically grounded connection founded in investigations.

48

7. By the process of statistical data analysis it should be noticed that the results of separated samples are average. The average measuring results are less variable compared to separate wood poles measuring data. The deflection of average measure is also less variable compared to separate measuring data of wood poles. That means the process should be managed. 8. The determined period of vacuum and pressure is mainly dependence from temperature of working solution and moisture content in sapwood therefore the control parameters of impregnation should be chosen and nominated by the investigations of laboratory analyses (fig.4.).

3.2. Dependence of the Impregnation Quality Research on Sapwood Thickness

The exploitations period of wood poles is dependent of the quality of chemical treatment. The structural qualities of pine growing in Latvia differ compared to pine structural qualities growing in south of the USA. Because of that difference the following task was advanced – to developing the basal principles for impregnation that involving in manufacturing should let to perform the quality wood poles chemical treatment. To investigate the main regularity for wood poles exploitation period prolong based on scheme of technological process and to determine the border values that characterize the impregnation quality. The average of sapwood of wood poles was determined by the experiments based on method produced by company „Osmose International”. The analyses are performed in compliance with the standards EN 351-1; EN 351 -2. The Results 1. The average of sapwood were determined. 2. The following parameters were determined based on analysis of experimentally results (1998.10-1999.03). The analysis were done by „Asoma” model 100 Benchtop Radiosotope Analyzer and spectrometer analyzer C-115 and the following results were obtained by the process of impregnation:

• For sapwood moisture content W.beigu ≤ 30% the average of penetration by chemical preservative -7.0 kg/m3.

• The average sapwood thickness of wood poles - 4.83mm. • The average sapwood amount in wood - 0.643 (64.3%).

Conclusions 1.The impregnation process ensure no saturation by chemical preservative characterized the quality of treatment – the amount of chemical element’s oxide in sapwood (9.3±0.3 kg/m3) because of the lack of sapwood thickness. 2. The wood poles that sapwood thickness is less than 4.5cm ensure no quality impregnation wherewith the conformity to normative demands.

49

3.3. The Analysis of Chemical Preservative „Osmose K-33-C” Fixation Process in

Wood After the impregnation process and before exploitation the fixation of chemical preservative in sapwood is necessary. The fixation process demands of setting conditions where the process be done. The soil samples were analyzed around wood poles of power line (road A 67) at stage Eleja road. The poles were impregnated and exploited in autumn 1994. The analyses of soil samples are examined in the laboratory of testing by method 3050:1987. The quality of fixation is tested in laboratory by Standard methods for examination of Wasetrwater. Metals by Electrotermal Atomic Absorbtion Spectrometry. 19th ed.,1995 (method nr. KR-36 by quality reference book). The Results 1. The pollution by heavy metals on rinsing from wood poles was determined. 2. The regularity of fixation of chemical preservative in wood in the period of fixation was determined. Conclusions 1. The existence of Cr+6 do not determined in neither of the samples. That means – the fixation process is done quality. 2. The amount of heavy metals in laboratory analyses were very different. The amount of Cr balancing from 11.6.....190.8 mg/kg; Cu from 5.7...84.6 mg/kg; As from 0.4...34.5mg/kg.. The level of pollution dependent of type of soil was the power lines are exploited. The method is approbation in objective conditions of exploitation of power lines. The method characterizes the developed model from the ecological point of view (fig.5.). 3. The amount of concentration of heavy metals is varied dependence of fixation process longitude. 4. The amount of Cr had reduced 25 times in the period of 6 months. 5. The amount of Cu had reduced 3.3 times in the 3 months period, but after 6 months the level remains equal. 6. The amount of As varied in different samples of soil and laboratory analyses give no adequate conclusions if the concentration is minimized in the 6 months period. 7. There are not normative documents in Latvia that regalement the acceptable level of chemical elements on skin. The Cr concentration is 0.03 mg/cm2, but Cu concentration is 0.02 µg/cm2. The acceptable trade exposition border values in air for As and Cr are equal – 0.01µg/cm2 but for Cu is higher – 0.5µg/cm2 (by LVS 89:1998). In that case the dermal contact risk is higher to contact with Cr than to As or Cu.

50

3.4. The Assay of the Hypothesis on the Impact of Parameters of Impregnation Technological Process and Physical Qualities of Wood on the Quality of

Impregnation in Multiple Regression Analysis 1. The coefficient of determination (R2) is 0.73435 : The chemical preservative amount in sapwood in 73.43% cases can be explained by linear two factor model of regression, where as the factors are (X1 – the temperature of chemical preservative solution ,0C; X2 – the moisture content of wood,%). The model of regression Y= 9.5153+0.1592 X1- 0.2002 X22. The model of regression where as the factor is the temperature of working solution explain the best the resulting feature. For that model the coefficient of determination is the largest. (R2=0.683916497); for factor – (the moisture content of sapwood) the coefficient of determination (R2=0.662230381). 3. The quality of impregnation in 70.26 % cases can be explained by linear model of regression where the factors are X3 – the depth of impregnation, cm; X4– the sapwood density, kg/m3. The model of regression Y= 0.73+0.0054 X4+ 0.1316 X3 3.5. Development of Management and Proceeding Algorithms of the Impregnation

Technology for Wood Poles for Power Lines In the process of modern operation information developing the optimal forms – how to supply the information to staff is performed. One of that forms is the operative algorithm work in ordinary and standard situations. The algorithm let to follow the logistic sequence of action and acceptance of decision for impregnation process management. The general principles for algorithm designing and schemes for impregnation process management for following question management were developed: 1. For providing the liquidation of emergency; 2. For estimation of impregnation quality; 3. For optimization of impregnation technological process and for unconformity analysis; 4 for adjusting events management in cases of unconformity. The schemes mentioned above are developed to reposing on creating algorithm scheme of impregnation process. Conclusions 1. The investigated algorithm scheme let to follow the logical sequence of action and to accelerate the decision acceptance for actual questions solving. 2. Algorithmization of action via developing the modern complex of information let to offer the flow of information that are optimally systematized and collected in form of algorithm. That releases the process of management and control and delivers the process of analysis from routine and gives the possibility to devote more time for impregnation process supervision and for provision of product quality. 3. The schemes of algorithm according to basal principles are adaptable for management of any manufacturing process.

51

4. The obtained results give the possibility to improve the impregnation technological process according to algorithm schemes of working safety and minimize the ecological risk and considerably improve the effectiveness of process management and improve the quality of production. 5. The developed algorithm schemes in the process of staff training give the possibility to emphasize the attention to critical (emergency) points and give the complex knowledge in the process of training for impregnation process management and control.

4. THE EVALUATION OF STRENGTH FOR WOOD POLES FOR POWER LINES

The lasting parameters are characterized by wood poles diameter and length parameters. The division into lasting stages is regulated by the technical rules but at market by standard BS 1990. The aim of the research is to develop unified, suitable for manufacturing conditions method on assay of the strength parameters of wood poles based on analytical method of analysis and standards EN 338; BS 1990; BS 4978; D 24 ASTM; ANSI /ASTMD 1036-58. 4.1. The Analytical Method of Wood Poles Strength Parameters Analysis Based on

Actual Exploitation Conditions The actual exploitation circumstances are considered in that method. The climate circumstances are determined according maps of climate region where the following data are reflected: the normative wind rate and ice thickness in freeze. Conclusions 1. The data on wood structural qualities are not obtained during calculation. Only the wind rate, wire type and theoretical sizes of wood poles are given in that method. 2. Optimitisation of wood poles dimensions is impossible as the mentioned data are not included in calculation. 3. That calculation method does not provide objective information about strength parameters of poles because the wood structural qualities are not evaluated. 4. To reckon with failure of designing method mentioned above it is necessary to develop unified, for manufacturing circumstances suitable method based ob wood poles strength parameters. It will give possibility to choose the optimal sizes of wood poles and reduce the wood consumption.

52

4.2. The Wood Poles Strength Parameters Determination by Experimental Testing on Bending

Based on analytical method of wood poles strength parameters analysis the task to determine the wood poles strength parameters by experimental testing on bending were nominated. The experimental data were obtained at the period 01.11- 09.11.2000 at company „Vierumaki Oy”- Finland (fig. 10). Conclusions 1. To analyze the wood poles strength parameters, the layout of field mechanical tests of wooden poles and appropriate method should be used as the results of testing on bending for wood poles (length (8-12m), diameter 1.5 m from butt (17-30.5cm), diameter at top ((12.5-19cm), the maximum load F = 4.4-15.91 kN)) conform to determined strength border value on bending σl =53.8 N/mm2. 2. The experimental data analysis shall be used for power lines designing where with the data related to climate region, wind direction, wire brand, space between poles- the wood strength parameters are applied thereby economize the wood as nature products and chemical preservative consumption. 3. In cases of doubt for correct choice of poles, the experimental test on bend should be used. The objective mechanical load on poles and climate conditions should be used. 4. The method let to determine the wood defects influence on wood strength parameters. 5. The method should be used as motivation of the analytical calculation.

4.3. Determination of Strength Characteristics of Poles Dependence on Cutting Period. The Analysis of Impregnation Process Impact on Strength Characteristics

of Poles The methods mentioned above have the following disadvantages:

• The mechanical qualities of poles, the drying quality, the impregnation quality are not used in analytical calculations;

• The experimental assay on layout of field mechanical tests of wooden poles is expensive. For solving that problem the method of strength characteristics determination of poles on bend, based on analyses of mechanical qualities of poles and impregnation quality are offered. The method based on BS 5666 (methods of analyses of wood preservatives and treated timber), ISO 3130 (wood – determination of moisture content for physical and mechanical tests), ISO – 3131 (wood – determination of density for physical and mechanical tests), method directions for testing Z10 /TH 2S -20 kN, BS 1990 (Appendix B.). Determination of moisture content by the oven test method.

53

The Results 1. For wood samples that sapwood were damaged by fungi, the strength parameters: bending stress σl =72.01-92.93 N/mm2; modulus of elasticity E=9700.21- 12190.90 N/mm2. 2. For wood samples that drying process was moved quality: bending stress σl =100.14-128.04 N/mm2; modulus of elasticity E=13150.48-20143.76 N/mm2. 3. For wood samples that drying process were moved quality after impregnation (fig.12).: bending stress σl =66.30-96.83 N/mm2; modulus of elasticity E=13558.18-19450.37 N/mm2.

4. For the samples of wood poles which drying process was performed qualitatively sapwood density is qo=530-665kg/m3.

4.4. The Model of Calculation for Determination of Strength Characteristics of Poles Improvement Based on Experimentally Obtained Impregnation and Testing

Results For power lines designing the computer programme STAAD-111 is used. Therefore the experimental data differ to standard assumed (density qo=480kg/m3; modulus of elasticity E=11000N/mm2) and characterize only sapwood, the following tasks be preferred: 1. To perform the statistical evaluation for experimentally obtained strength parameters of wood. 2. To calculate the strength parameters for A-type pole and П-type transfosupport by computer programme STAAD-111 on normative wood density and strength parameters and on experimentally obtained appropriate parameters: qo=560kg/m3; E=13000N/mm2

qo=680kg/m3; E=16000N/mm2

The Results 1. By the coherence diagram between density and humidity of wood poles the density qo=560-680kg/m3 of wood poles were obtained. The sapwood moisture content at the period of experiment was (Wapl=27±2%). 2. The wood mechanical qualities and impregnation process data impact on quality of impregnation were carried out by multi factor regression analysis. The factor features were detected: X1- sapwood moisture before impregnation, %; X2- the sapwood thickness average, mm; X3 – the depth of impregnation, mm; X4 –sapwood density, kg/m3. The result feature is bending stress, N/mm2. 3. The multiple factor regression analysis shows that the bending stress are influenced by several factors but the most important is the moisture content in sapwood before impregnation, kg/m3. The coefficient of determination R2 is 0.2322. The model of regression Y=-67.04+1.766X1+0.1448X4 4. The acceptable load parameters on wood poles are determined:

54

4.1. A-type wood pole (the length-10m, medium size, space between poles 79 m, wind region- 5; 29 joints) the acceptable load by qo=480kg/m3; E=11000N/mm2 on pole are Xmax. – 400kg/m3; Ymax. – 1000kg/m3; Zmax. – 258kg/m3 as well as by experimental determined parameters qo=560kg/m3; E=13000N/mm2 the load parameters on pole are Xmax. – 430kg/m3; Ymax. – 1090kg/m3; Zmax. – 265kg/m3

4.2. For П-type transfosupport there are analyzed the strength parameters in 24 joints; 25 points; 6 support joints by the normative given parameters qo=480kg/m3; E=11000N/mm2 and by experimentally obtained parameters (table 3;4;5;6). Qo=560kg/m3;E=13000N/mm2

qo=680kg/m3;E=16000N/mm2

5. The method model scheme based on strength parameters for wood poles for power lines assay is offered according to division of the technological process into control points. Conclusions 1. For wood poles for power lines by greater density and modulus of elasticity the less deformation in joints the greater stresses are admitted in joints, the less shear stresses comprised in poles. 2. Distribution the manufacturing process in control points let to optimize management of the process and facilitating the wood poles choice. 3. By systematization the results of testing it is possible to make a database for power lines designing. 4. In cases when the wire diameter or its amount are increased or in cases of doubt for correct choice of poles, the mechanical test is needed to manage, by involving in calculation the climate conditions and load proceeded on pole. 5. The method let to concretize the impact of wood damages to strength parameters of poles, let to choose the appropriate poles for power lines building. The method can be used as the motivation of the analytical calculation.

5. THE ECOLOGICAL RISK EVALUATION AND

DETERMINATION OF RISK FACTORS IN THE PROCESS OF WOOD POLES MANUFACTURING

For involving in EU, all Latvia enterprises should comply with the legislation on environment, the continuous improvement of environment control, the decrease of environment pollution and other obligations. The enterprises planning and realization related to environment should be managed and kept in all possible situations that should impact environment. To analyse the technological process of wood poles manufacturing, the system for possible risk determination are offered (tab 7.). The deal grouped into preprimary order to recognize and evaluate the full scale conditions, acts and factors that will impact or should be impact the process of act

55

realization as well as apprised the conclusions of possibility deals should be taken into account. To repose on the algorithm scheme of risk factors grouping for analysis of manufacturing process of wood poles for power lines (fig.15), the following general issues are topical: air pollution over border carry, water pollution over border carry, degradation of water ecosystem, risk generated by optional activities, garbage impact on environment, increasing of biological variety, irrational consumption of natural resources. The Results 1. The model for the ecological risk determination in the process of impregnation of wood poles for power lines is developed and grounded, the parameters and border values for environment aspects analysis are determined. 2. The algorithm scheme of risk factors prevention in manufacturing process of wood poles for power lines are developed. 3. To repose on the parameters analysis for technological process, environment friendly manufacturing scheme for wood poles for power lines is developed. Conclusions 1. Environment and human friendly the impregnation and risk determination principal schemes and models based on chemical preservative “Osmose K-33-C” application are developed. It allows optimizing the manufacturing process by the demands of environmental protection. 2. Based on the analyses of manufacturing process and its specific feature, the maps of environmental protection are developed. The maps allow controlling and supervising of impregnation process, ensuring leniency to environment and human process of impregnation considering present ecological requirements. 3. The main chemical, physical, technological, exploitation, managerial, biological risk factors are determined in the process of impregnation. 4. The modeling of emergency situation let to clarify the environmentally friendly basic principles for manufacturing according of ecological demands conception. 5. By applying the methods of risk estimation (Hazop; error logistic analysis; FMECA) were ensured: the management of risk situation and risk factor forecast; approximate determination of emergency consequent; loose calculation of the possibility to reduce emergency consequent; determination of the emergency suggest event; calculation of the possible emergency event determine; determination of the orders and consequents of emergency events; calculation the possibility of emergency realization events; calculation of sequences size; determination the possibility to reduce the emergency probability and consequent facility. 6. The ecological hazard estimation stages in the process of manufacturing were determined. 7. The exploited methods of risk estimation allows evaluating the manufacturing process of wood poles for power lines from ecological point of view and to estimate the possible activities for emergency eliminate, its advisability and achieved affectivity.

56

6. MAJOR CONCLUSIONS AND PROPOSALS

Major Conclusions 1. For wood poles measuring the unified standards are not used that incommode the questions solving related to cutting, manufacturing and realization. There are different decrease parameters for wood poles that are growing in different wood type conditions. Because of that it is necessary to investigate the measuring method for wood poles volume determination. 2. The main factors that have impact on the process of impregnation are determined. The wood poles should be quality impregnated by the sapwood moisture content Wapl<29%, the period of treatment (Ti=3.5h) , the density of working solution (qo<1027kg/m3), the pressure ( Pi =12±1.....-0.6 bar). By those factors the production in 96% cases should be quality treated. It means – the process should be managed. 3. The chemical preservative amount in sapwood in 73.43% cases can be explained by linear two factor model of regression, where as the factors are (X1 – the temperature of chemical preservative solution ,0C; X2 – the moisture content of wood,%). The model of regression Y= 9.5153+0.1592 X1- 0.2002 X24. The quality of impregnation in 70.26 % cases can be explained by linear model of regression where the factors are: X3 – the depth of impregnation, cm; X4 – the sapwood density, kg/m3. The model of regression Y= 0.73+0.0054 X4+ 0.1316 X35. The model of regression where as the factor is the temperature of working solution explain the best the resulting feature. For that model the coefficient of determination is the largest - (R2=0.683916497); for factor – (the moisture content of sapwood) the coefficient of determination (R2=0.662230381). 6. The developed method for wood poles testing on bend base on method direction for testing Z 10 /TH2S-20KN. The method allows estimating the wood sample’s conformity or disparity to strength parameters fixed by the standards. The strength parameters of wood samples are attributed to wood poles strength qualities. The strength parameters are determined for wood samples that sapwood were damaged by fungi, for samples that drying process were moved quality, for wood samples that drying process were moved quality after impregnation. There are determined: the strength parameters dependence of wood density, the moisture content in sapwood, the cutting period, the type of wood, the quality of debarking, the quality of drying, the quality of impregnation. 7. The strength parameters determined by standard BS 1990; ANSI/ASTM D 1036 -58 are lower than experimentally obtained. By normative σl =53.8 N/mm2

E=10480 N/mm2

By investigations σl =100.14 – 128.04 N/mm2

E=13150.48 – 20143.76 N/mm2

Experimentally obtained sapwood density q 0% = 530-680 kg/m3 is higher than normative determined - q 0% = 480 kg/m3

8. The acceptable load parameters on wood poles are determined:

57

8.1. For A-type wood pole (the length-10m, medium size, space between poles 79 m, wind region- 5; 29 joints) the acceptable load by (qo=480kg/m3; E=11000N/mm2) on pole are Xmax. - 400kg/m3; Ymax. - 1000kg/m3; Zmax. - 258kg/m3 as well as by experimental determined parameters (qo=560kg/m3; E=13000N/mm2) the load parameters on pole are Xmax. - 430kg/m3; Ymax. - 1090kg/m3; Zmax. - 265kg/m3

8.2. For П-type transfosupport there are analyzed the strength parameters in 24 joints; 25 points; 6 support joints by the normative given parameters: qo=480kg/m3; E=11000N/mm2 and by experimentally obtained parameters (table 3;4;5;6) qo=560kg/m3; E=13000N/mm2

qo=680kg/m3; E=16000N/mm2

8.3.For wood poles for power lines by greater density and modulus of elasticity the less deformation in joints and the greater stresses are admitted in joints, the less shear stresses comprised in poles. 9. By systematization the results of testing it is possible to make database for power lines designing. 10. Based on experimental of wood poles strength parameters analysis the task solution to concretize the impact of wood damages to strength parameters of poles, let to choose the appropriate poles for power lines building. The method can be used as the motivation of the analytical calculation. 11. The main risk factors for environment based on chemical elements (As≤ 41.9%; Cr≤ 38.6%; Cu≤ 19.5%) in wood preservative “Osmose K-33-C” are determined. 12. Environment and human friendly the impregnation and risk determination principal schemes and models based on chemical preservative “Osmose K-33-C” application are developed. It allows optimizing the manufacturing process by the demands of environmental protection. 13. Based on the analyses of manufacturing process and its specific feature, the maps of environmental protection is developed. The maps let to perform the control and supervision of impregnation process, to ensure leniency to environment and human process of impregnation according existent ecological demands. 14. The main chemical, physical, technological, exploitation, managerial, biological risk factors are determined in the process of impregnation. 15. The modeling of emergency situation let to clarify the environmentally friendly basic principles for manufacturing according to conception of ecological demands. 16. By applying the methods of risk estimation the following issues were ensured: the management of risk situation and risk factor forecast; approximate determination of emergency consequent; loose calculation of the possibility to reduce emergency consequent; determination of the emergency suggest event; calculation of the possible emergency event determine; determination of the orders and consequents of emergency events; the possibility calculation of emergency realization events; calculation of sequences size; determination the possibility to reduce the emergency probability and consequent facility. 17. The ecological hazard estimation stages in the process of manufacturing were determined.

58

Proposals 1. For volume determination for wood poles the correction method should be used in system of measure by the results of observations. 2. For quality debarking process managing the sequent punctual debarking technological operation should be used. In the process of punctual debarking the layer of cambium should be removed. The strength parameters remains but the quality increase. The cambium layer removing the possibility of fungi will diminish infection in wood poles stock. 3. For maintaining the wood mechanical qualities in the process of atmosphere drying, the following operations should be applied:

• The optimal conditions for fungi development are as follows: the air temperature (17-220C); the optimal wood moisture content (80-90%), minimum (20-30%). The wood poles cutting period should be managed in the period of November-February.

• The wood poles should not to be stored in atmosphere stocks longer than it is needed.

• The space between stocks should be approximately 10m. The moisture content should be regularly controlled. The moisture content in sapwood higher than 30% is risky for fungi infection. 4. For ensure the manufacturing process management and control, it should determine the following points: the control points, the manufacturing stages; the method of data registration and processing. 5. In cases of indetermination in the process of designing of power lines, the test on bend is to be used that base on information about type of wires, the wood poles density and module of flexibility and region of wind where the designed power line is intend to exploit. 6. To define the strength parameters of production objectively the method of wood poles assessment based on technological process division in control points should be used. 7. The methods of risk analysis give the possibility to evaluate the technological process from ecological point of view.

monogrāfiskā metode

ekspertu vērtējuma metode

metode 3050:1987

metodika darbam ar projektēšanas

datorprogrammu STAAD-111

Elektrolīniju balstu ražošanas

ekoloģiskais novērtējums

Stabu koksnes tilpuma

noteikšana

loģistiski-konstruktīvā

metode

Elektrolīniju balstu kvalitātes vērtēšana

pēc stiprības

ekspertu vērtējuma metode

monogrāfiskā metode

standarti: LVS EN 338; LVS NE 518; BS 4978 :1988; BS 1990; BS

3666; BS 6100; ISO 3131;ISO 3130;

ANSI/ASTM D 1036-58 ;

ekspertu vērtējuma metode

monogrāfiskā metode

kļūdu loģiskās analīzes metode

matemātiskās statistikas metodes

standarti: LVS 82:1997; LVS 82:2003; VST

2708-75; BS1990

Stabu koksnes impregnēšanas

tehnoloģiskie pētījumi

loģistiski-konstruktīvā metode

indukcijas un dedukcijas metode

grafiskā metode

monogrāfiskā metode

ekspertu vērtējuma metode

metodika darbam ar fluoriscences analizatoru

ASOMA 8620

metodika darbam ar atomabsorbcijas

spektrometru

matemātiskās statistikas metodes

matemātiskās statistikas metodes

grafiskā metode

metodika darbam ar testēšanas stendu Z10/TH2S-20kN

metodika darbam ar fluoriscences

analizatoru ASOMA 8620

aferentās sintēzes metode

kritisko notikumu loģiskā analīzes metode

grafiskā metode

59