Analiza zużycia paliwa przez ciągnik w otwartych szkółkach leśnych

Transkrypt

1 SŁOWIŃSKI Krzysztof 1 WALCZYK Józef 2 Analiza zużycia paliwa przez ciągnik w otwartych szkółkach leśnych WSTĘP W Polsce, z powodu stosunkowo małej naturalnej możliwości odnawiania lasu, działalność szkółek leśnych jest jednym z ważniejszych elementów gospodarki leśnej. Szkółkarstwo, nie mające większego znaczenia w lasach naturalnych, odgrywa jednakże dużą rolę w lasach kształtowanych przez człowieka. Oprócz tego, sztuczne odnowienie lub dolesienie jest konieczne w przypadku wystąpienia zagrożenia ze strony czynników antropogenicznych, biotycznych i abiotycznych oraz w razie pojawienia się zjawisk klęskowych typu pożar, huragan czy powódź. W Polsce, ważnym podmiotem mającym wpływ na produkcję sadzonek w szkółkach leśnych są Lasy Państwowe - główny producent roślinnego materiału sadzeniowego. Szkółki leśne w działalności gospodarczej PGL Lasy Państwowe mają za zadanie produkcję podstawowych gatunków występujących w naszych lasach. Dotychczas organizacja pracy w szkółkach leśnych wykonywana jest w sposób przypadkowy, często bez prowadzenia rachunku ekonomicznego. W literaturze przedmiotu dotyczącej pracy maszyn w szkółkach leśnych brak jest wyczerpujących danych dotyczących wpływu organizacji pracy, wykorzystania maszyn, warunków glebowych oraz parametrów roboczych agregatu na wydajność agregatów i koszty produkcji szkółkarskiej. Ciągnik rolniczy jest podstawowym nośnikiem energetycznym we współczesnych szkółkach leśnych. 1. CEL I ZAKRES BADAŃ Istotny wpływ na koszty produkcji szkółkarskiej, a tym samym na jej opłacalność mają koszty eksploatacji maszyn. W krajach zachodnich w rolnictwie udział kosztów mechanizacji w bezpośrednich kosztach produkcji wynosi do 40% (średnio 25-30%) w zależności od kierunku produkcji roślinnej, natomiast w naszym kraju udział ten wynosi 30-70% [Karwowski 1998]. Dla szkółkarstwa leśnego brak jest takich analiz. Stąd w aspekcie techniki ważnym zagadnieniem jest poznanie aktualnego poziomu nakładów ponoszonych w procesie eksploatacji środków technicznych w krajowych szkółkach leśnych [Słowiński, Walczyk 2000]. Celem pracy jest przedstawienie metodyki pomiarów i uzyskanych wyników zużycia paliwa przez ciągniki w szkółkach leśnych [Pawlak 2012a, 2012b; Rychlik 2006]. W badaniach wykorzystano system monitoringu pojazdów GPS, który mierzy i archiwizuje także poza położeniem pojazdu wybrane parametry eksploatacyjne ciągnika. 2. METODYKA Badania przeprowadzono na terenie czterech szkółek leśnych zlokalizowanych na terenie trzech Regionalnych Dyrekcji Lasów Państwowych. Wybrane szkółki różnią się lokalizacją, wielkością oraz stopniem zmechanizowania prac. Szkółka A ma powierzchnię 525 arów, z czego 406 to powierzchnia produkcyjna. Szkółka wyposażona jest w ciągnik Ursus W ramach szkółki A funkcjonują dodatkowo dwa niewielkie obiekty szkółkarskie: A arów oraz A arów, pełniące funkcję dodatkową, natomiast główny ciężar produkcji przypada na szkółkę A. Szkółka leśna C ma powierzchnię 1136 arów, z czego 906 to powierzchnia produkcyjna. Obydwie szkółki (A i C) posiadają własne ciągniki. W szkółce C prace wykonywane są przez pracowników stałych przy użyciu środków technicznych nadleśnictwa Szkółka wyposażona jest w ciągnik Ursus W szkółce A 1 Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, Wydział Leśny, Kraków; al. 29 Listopada 46. Tel , rlslowin@cyfkr.edu.pl 2 Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, Wydział Leśny, Kraków; al. 29 Listopada 46. Tel , rlwalczy@cyfkr.edu.pl 5690

2 prace prowadzi się z wykorzystaniem zakładów usług leśnych przy użyciu maszyn i urządzeń należących do nadleśnictwa. Kolejna szkółka w której prowadzono badania - szkółka D posiada powierzchnię produkcyjną 12,16 ha. Szkółka wyposażona jest w ciągnik Ursus 912, natomiast szkółka B o powierzchni produkcyjnej 8,1 ha wyposażona jest w ciągnik Ursus C-360. Okres monitoringu wynosił 2 lata (lata ). Wybrano szkółki, które były dobrze wyposażone w maszyny. Firma świadcząca usługę monitoringu to ELTE GPS z siedzibą w Krakowie [ Sercem systemu monitoringu jest komputer pojazdowy (rys.1), instalowany jest na stałe w ciągniku (rys.2). Odpowiada za gromadzenie informacji z odbiornika GPS (pozycja, prędkość i czas) oraz z czujników podłączonych do urządzeń monitorowanych w pojeździe w pamięci czyli tzw. "czarnej skrzynce". W ten sposób rejestrowana jest przebyta przez ciągnik trasa z czasem i długością postojów, prędkościami oraz dane z pracujących w systemie czujników (np. zapis poziomu paliwa w zbiorniku, itp.). Dane zapisane w "czarnej skrzynce" są na bieżąco przesyłane do bazy a na ich podstawie użytkownik (np. leśniczy szkółkarz) może śledzić aktualne położenie swojego ciągnika jak również dokonywać analiz i rozliczeń ciągnika i kierowców z wykonanego zadania i czasu pracy. Informacje z pamięci urządzenia zostają przekazywane za pomocą sieci GSM do serwerów firmy świadczącej usługę. Użytkownik za pomocą panelu użytkownika ma możliwość śledzenia na żywo swojego ciągnika za pomocą przeglądarki internetowej. Informacje archiwalne przechowywane są przez okres kilku miesięcy na serwerze. Istnieje możliwość przeglądania historii. W zastosowanym systemie dane pobierane są z serwera firmy. Mogą być przeglądane i analizowane w programie Microsoft Access. W poszczególnych kolumnach umieszczone są dane o położeniu ciągnika oraz dane z zainstalowanych czujników, w wierszach kolejne wartości czasu pomiaru. Rys. 1. Komputer pojazdowy ET-GSM-GPS wraz z antenami po lewej antena GSM, po prawej antena GPS. 5691

3 a b c d Rys. 2. Zamontowany sterownik pojazdowy wraz z terminalem - miejsce montażu: a) Ursus 4512, b) Ursus 912, c) Ursus 4514, d) Ursus C-360 Pomiar zużycia paliwa przeprowadzono przy pomocy przepływowego miernika Aquametro dającego jeden impuls przy przepływie 5 cm 3 (rys. 3). Na rysunku czwartym przedstawiono schemat podłączenia przepływomierza do układu paliwowego ciągników, natomiast na rysunku 5 zdjęcia silników ciągników z zamontowanymi przepływomierzami. Rys. 3. Przepływomierz paliwa Aquametro typ VZO 5692

4 Rys. 4. Pomiar zużycia paliwa w ciągnikach, schemat montażu przepływomierza 1 zbiornik paliwa, 2 zawór zbiornika, 3 odstojnik, 4 filtr paliwa, 5 zawór zwrotny, 6 przepływomierz, 7 czwórnik, 8 pompa wtryskowa, 9 wtryskiwacze a b Rys. 5. Pomiar zużycia paliwa w ciągnikach, zdjęcia ciągników z zamontowanym przepływomierzem: a) Ursus 4512 b) Ursus WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA Roczne zużycie paliwa w szkółkach wyniosło: A dm 3, B dm 3, C dm 3, D dm 3. Co ciekawe, poza szkółką A ilość spalonego paliwa w analizowanych szkółkach jest mniej więcej na podobnym poziomie. Aby porównać osiągnięte wyniki, dane zostały przeliczone na powierzchnię produkcyjną szkółki (w szkółce A wliczono powierzchnie szkółki A 1 i A 2 ). Otrzymano roczne zużycie paliwa na jeden hektar szkółki leśnej, wyniosło ono dla szkółek: A 78,6 dm 3, B 69,0 dm 3, C 65,0 dm 3, D 42,9 dm 3. Analizując otrzymane wyniki zauważyć można wyższą konsumpcję paliwa w szkółce A w stosunku do szkółki D. Na rysunku 6 i 7 przedstawiono otrzymane wyniki z podziałem na poszczególne miesiące w roku (rys. 6). Maksymalne wartości zużycia paliwa przez ciągnik występują na wiosnę w miesiącach kwiecień i maj (około 80 dm 3 na miesiąc) oraz w jesieni w miesiącach wrzesień i październik (blisko 100 dm 3 na miesiąc). Podczas pracy ciągnika z poszczególnymi maszynami w szkółkach prowadzony był monitoring jego parametrów eksploatacyjnych. Na początku każdej czynności operator ciągnika zobowiązany był do wpisania tej czynności wybierając odpowiednią maszynę z listy w terminalu. Niestety traktorzyści nie zawsze wywiązywali się z tego, przez co utrudnili analizę zużycia paliwa przez ciągnik z podziałem dla poszczególnych maszyn. 5693

5 Zużycie paliwa [dm 3 /ha] Zużycie paliwa [dm 3 ] A B C D Miesiąc Rys. 6. Ilość paliwa w dm 3 zużyta przez ciągnik w danym miesiącu roku w wybranych szkółkach leśnych - A, B, C, D Miesiąc A B C D Rys. 7. Ilość paliwa w dm 3 zużyta przez ciągnik w danym miesiącu roku w wybranych szkółkach leśnych - A, B, C, D przypadająca na 1 hektar powierzchni szkółki PODSUMOWANIE Badania wykazały, że ciągnik w szkółkach leśnych o powierzchni od 4,06 do 12,16 hektara zużywa w roku od 319 do 589 dm 3 oleju napędowego. Maksymalne miesięczne zużycie paliwa 100 dm 3 odnotowano w październiku. Średnie miesięczne zużycie paliwa przez ciągnik w odniesieniu do powierzchni produkcyjnej szkółki jest podobne dla analizowanych szkółek i zawiera się w przedziale od 3,6 do 6,5 dm 3 ha -1. Streszczenie Istotnym składnikiem kosztów poniesionych na wyprodukowanie materiału sadzeniowego jest paliwo niezbędne do pracy maszyn. Ilość zużywanego paliwa odniesiona do jednostki pracy zależy od odpowiednio dobranej mocy maszyny do panujących warunków, rodzaju wykonywanej czynności i umiejętności pracy operatora. Celem niniejszej pracy jest analiza zużycia paliwa przez ciągnik pracujący z wybranymi maszynami szkółkarskimi. Badania prowadzono w szkółkach leśnych wyposażonych w jeden ciągnik. Zużycie paliwa mierzono przepływomierzami wbudowanymi w układ paliwowy ciągników. Archiwizacja zebranych danych pomiarowych poprzez zamontowany w ciągnikach system monitoringu GPS. Na początku każdej czynności operator ciągnika zobowiązany był do wpisania jej wybierając odpowiednią maszynę z listy w zamontowanym terminalu GPS. Największe zużycie paliwa przez ciągniki w analizowanych szkółkach występowało w kwietniu i maju oraz we wrześniu i październiku. Średnie miesięczne zużycie paliwa przez ciągnik w odniesieniu do powierzchni produkcyjnej szkółki jest podobne dla analizowanych szkółek i zawiera się w 5694

6 przedziale od 3,6 do 6,5 dm 3 ha -1. Słowa kluczowe: monitoring GPS, zużycie paliwa, szkółka leśna Analysis of tractor fuel consumption in forest nurseries Abstract An important component of the costs incurred for the production of planting is the fuel needed to operate the machines. Fuel consumed related to the unit of work depends on the power of the machine appropriately selected depending on the conditions, the type of activities and skills of the operator. The aim of this study is to analyze the fuel economy of tractor working with selected machines. The study was conducted in nurseries equipped with one tractor. Fuel consumption was measured flow sensors built into tractor fuel system. Archiving measurement data collected by tractor mounted GPS monitoring system. At the beginning of each step of the tractor operator was required for its entry in choosing the right machine from the list of installed GPS terminal. The largest consumption of tractors in nurseries analyzed occurred in April and May and the September and October. Average monthly fuel consumption of the tractor in relation to the area of the nursery production is similar to the analyzed nurseries is in the range of 3.6 to 6.5 dm 3 ha -1 average on the month in year. Keywords: monitoring GPS, fuel consumption, forest nursery BIBLIOGRAFIA 1. Grisso, R. D., Kocher M. F. and Vaughan D. H Predicting tractor fuel consumption. Applied Engineering in Agriculture 20(5): vt.edu/grisso/papers/pm3122.pdf. 2. Kamiński J. R, Analiza parametrów energetycznych ciągnika URSUS Inżynieria Rolnicza 3(91). Kraków. s Karwowski T. 1998: Polska na drodze do Unii Europejskiej. Zespołowe użytkowanie maszyn warunkiem unowocześnienia polskiego rolnictwa. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej. Nr 1. s Oferta handlowa i parametry urządzeń do monitoringu. [online]. Kraków. Firma Elte GPS s. z o.o [dostęp ]. Dostępny w Internecie: 5. Pawlak J. 2012a. Zużycie oleju napędowego w rolnictwie polskim. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 3 s Pawlak J. 2012b. Zużycie oleju napędowego w rolnictwie województwa małopolskiego. Inżynieria Rolnicza. Nr 4 s Rychlik A Metody pomiaru zużycia paliwa pojazdów użytkowych. Eksploatacja i Niezawodność. Nr 4/(32). s Słowiński K., Walczyk J Metody filmowe w badaniach eksploatacyjno-technicznych maszyn szkółkarskich. Inżynieria Rolnicza. Nr 7. s