Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | - УДК 621.436.068:519.24 М. Н. Покусаев, Нгуен Ха Хиеп, О. И. Теренин Введение С 19 мая 2005 г. вступило в силу VI Приложение к Международной конвенции МАРПОЛ 73/78 по предотвращению загрязнения атмосферы с судов [1]. Наибольшее значение для практики имеют два раздела Приложения: Правило 13, регламентирующее выброс оксидов азота (NOx) с отработавшими газами (ОГ) судовых двигателей, и Правило 14, установившее ограничения на предельно допустимое содержание серы в морском топливе. В октябре 2008 г. 58-я сессия ИМО приняла новую редакцию VI Приложения. Новой редакцией правил предусмотрен поэтапный (Tier I - Tier III) ввод в действие новых нормативов. Новая редакция подтверждает постоянное ужесточение нормативов выбросов.

Российской нормативно-правовой базой, на которую следует опираться при введении в действие Приложения VI МК МАРПОЛ 73/78, является действующий Федеральный закон Об охране атмосферного воздуха и Постановление Правительства № 83 от 06.02.2002 г.

Серьезную техническую проблему для существующих энергетических установок судов составляет обеспечение соответствия международным нормам выбросов NOx и выдача сертификата EIAPP (сертификат О предотвращении загрязнения воздуха двигателем), который дает право на эксплуатацию судовых двигателей в иностранных портах.

В связи с этим необходимо, как в целом в масштабах России, так и в масштабах Каспийского морского бассейна и Волжской речной системы (КМБиВРС), провести анализ соответствия судов требованиям ИМО по выбросам ОГ их двигателей.

Задача исследования решается поэтапно: сбор обширного статистического материала по судам КМБиВРС и их энергетическим установкам, анализ - группировка судов по характеристикам их энергетических установок и выбросов; выборка - определение объектов наблюдения и минимального объема наблюдения судов для проведения натурных экспериментальных исследований эмиссии ОГ их двигателей.

Сбор и группирование статистического материала по судам Для сбора обширного статистического материала по судам КМБиВРС и их энергетическим установкам, который может быть использован при освидетельствовании и наблюдении за выбросами вредных веществ судовыми дизельными двигателями, использовались: материалы Испытательного центра Marine Technology Service (И - MTS) (Астраханский государственный технический университет) с 2000 по 2009 г.; списки судов Астраханского филиала Российского морского регистра судоходства; списки судов Нижне-Волжского филиала Российского речного регистра, Регистровая книга судов; свежая информация на сайте РМРС [2].

Материал по судам и их энергетическим установкам состоит из списков названий судов (245 наименований судов, находящихся в эксплуатации), типов судов, проектов, регистровых номеров и номеров ИМО, портов приписки, очередных освидетельствований (последнее), символов класса, даты и места постройки судов, валовой вместимости, габаритной длины судов, года и места постройки главных двигателей (ГД), количества и мощности ГД на одном судне, изготовителей и марки ГД, номинальной частоты вращения коленчатого вала ГД, количества и мощности дизель-генераторов, количества и типов движителей, типов топлива на судне, а также сведений о собственниках судов (компания и город). В собранной совокупности представлены суда, плавающие под флагом РФ, в основном под контролем Астраханской инспекции (имеющей четыре участка - Астрахань, Волгоград, Махачкала, Самара).

Анализ материалов по судам показывает, что двигатели, установленные на судах КМБиВРС, выпускались в 1952Ц2007 гг. Выпущенные до 1980 г. составляют 28 %, с 1980 до 2000 г. - 67 %, с 2000 г. - 5 %.

Для обработки и анализа первичной статистической информации (материал по судам) использован метод группировки. Группировочными признаками являются марки двигателей, номинальная мощность (Ne н, кВт) и частота вращения коленчатого вала ГД (nн, об/мин), мощность дизель-генераторов (кВт), т. е. комбинированная группировка [3].

ISSN 2073-1574...:. 2010. № Двигатели, объединенные в группу, должны быть с общими конструктивными особенностями и основными техническими характеристиками (на основании концепции семейства и группы двигателей ГОСТ Р 8178-7-99 и ГОСТ Р 8178-8-99). Например, дизели 6NVDS48A2U (Ne н = 640, nн = 375) и 8NVDS48A2U (Ne н = 852, nн = 375) имеют общие конструктивные особенности, одинаковую цилиндровую мощность (Nц = 107 кВт), тип топлива. Они могут быть объединены в группу.

В табл. 1 и на рис. 1 представлена группировка судов КМБиВРС, их состав, а также ГД по группам.

Таблица Группировка судов КМБиВРС Группы судов по марке ГД Подгруппы судов 485 567 515 647 736 882 970 441 883 736 165 515 165Ц(852) по Neн ГД Подгруппы судов 330 300 428 375 375 390 428 500 375 350 750 600 800Ц2 по nн ГД Число судов 39 9 21 9 18 19 7 5 13 11 5 8 6 32 1 9 2 3 3 4 Число ГД 78 18 42 9 33 26 14 10 26 22 10 12 12 122 по разным % по судам 16 3,7 8,6 3,7 7,3 7,6 2,9 2 5,3 4,5 2 3,3 2,4 0,4 0,82 1,2 1,% по ГД 18 4,2 9,7 2,1 7,6 6 3 2,3 6 5,1 2,3 2,8 2,8 192, 150, 150, ДГ, Ne < 130 < 130 150 < 130 160 150 < 130 Разные 277 320 Общее число судов: 245; общее число ГД: 6NVD48-2AU (485, 330), 16,0 % Прочие (по разным), 30,1 % 6NVD48-2AU (567, 330), 3,7 % 6NVD48-2AU (515 300), 8,6 % 6-27,5A2L (515, 600), 2,4 % 8NVD48-2U (647, 428), 3,7 % 6ЧНСП 18/22 (165, 750), 3,3 % 8NVD48AU (736, 375), 7,3 % Г70(736, 350), 2,0 % Г70 (883, 375), 6(8)NVDS48A2U (640(852), 375), 4,5 % 7,6 % 8VD36/24A1U (441, 500), 8NVDS48A2U (882, 390), 5,3 % 2,9 % 8NVDS48A2U (970, 428), 2,0 % Рис. 1. Состав судов КМБиВРС по характеристикам ГД Таким образом, в составе судов КМБиВРС нефтерудовозы пр. 1570 (Братья Нобель, Барон, Граф, НРВ-39М и др.), генгрузы пр. 1577 (Ватан-1, Вилламун, и др.), на которых установлены дизели 6NVD48-2AU (Ne = 485 кВт, n = 330 об/мин), составляют 16 %; сухогрузы пр. Прочие 6-27,5A2L 8NVD48AU 8NVD48-2U ЧНСП 18/6NVD48-2AU 8NVDS48A2U 8VD36/24A1U Г ЧРН 36/6(8)NVDS48A2U - (Казань-сити, Капитан Пермяков, Капитан Щемилкин, типа Самур и др.), на которых установлены дизели 6NVD48-2AU (Ne = 515 кВт, n = 300 об/мин) - 8,6 %; нефтеналивные суда пр. (Ленанефть-2070, Анна и др.), рыболовные суда пр. 12911, на которых установлены дизели 6(8)NVDS48-2AU (Ne = 640 (852) кВт, n = 375 об/мин), - 7,6 %; суда река-море пр. 1575 и 550А типа Волгонефть, на которых установлены дизели 8NVD48AU (Ne = 736 кВт, n = 375 об/мин), - 7,3 % и др.; разные суда в группе по одному, двум, трем, четырем судам занимают 30,1%.

Обработка статистических данных Известно, что технически более точным является учет зависимости NOx одновременно от n и pme (частота вращения и среднее эффективное давление), т. к. n и pme являются основными параметрами, характеризующими рабочий процесс, причем влияние n на образование NOx более существенно, чем влияние pme [4].

Правило 13 для двигателей судов (Ne > 130 кВт), попадающих под действие VI Приложения, устанавливает предельно допустимое значение удельных выбросов NOx в зависимости от номинальной частоты вращения коленчатого вала: eNOx 17 г/(кВтч) при nн < 130 об/мин, eNOx = 45n(Ц0,2) г/(кВтч) при 130 nн < 2 000 об/мин, eNOx 9,8 г/(кВтч) при nн 2 000 об/мин [1].

Рассмотрим суда КМБиВРС и их энергетические установки как совокупность случайных событий, причем величина номинальной частоты вращения коленчатого вала ГД служит признаком событий (т. к. nн - характеристика выбросов NOx).

В совокупности судов и ГД n принимает значения от 250 до 2 300 об/мин, т. е. xmin = 250, xmax = 2 300. С помощью математической статистики была получена расчетная таблица (табл. 2).

Таблица Расчетные данные параметров наблюдений судов mi xi (xi 2 k Интервалы mi xi ximi - x || - x) (xi - x) N 1 [250; 477.8) 160 363,9 58 224,0 171,1 29 275,2 19 118,2 [477,8; 705,6) 40 591.7 23 668,0 56,7 3 214,9 524,3 [705,6; 933,4) 17 819,5 13 931,5 284,5 80 940,3 5 616.4 [933,4; 1161,2) 18 1 047,3 18 851,4 512,3 262 451,3 19 282,5 [1161,2; 1389) 1 1 275,1 1 275,1 740.1 547 748,0 2 235,6 [1389; 1616,8) 5 1 502,9 7 514,5 967,9 936 830,4 19 119,7 [1616,8; 1844,6) 2 1 730,7 3 461,4 1 195,7 1 429 698,5 11 671,8 [1844,6; 2072,4) 1 1 958,5 1 958,5 1 423,5 2 026 352,3 8 270,9 [2072,4; 2300] 1 2 186,2 2 186,2 1 651,2 2 726 461,4 11 128,Mo = 380,2 245 x = 535,0 131 070,6 W = 127,1% = 311,4 96 966,На основе расчетных данных в табл. 2 построены гистограмма и полигон распределения судов КМБиВРС по частоте вращения коленчатого вала ГД (рис. 2).

Мода Мо = 0 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 2 000 2 200 2 n, об/мин Рис. 2. Гистограмма и полигон распределения судов КМБиВРС по частоте вращения коленчатого вала ГД m ISSN 2073-1574...:. 2010. № По графику определяется величина моды Mo = 380, которая соответствует значению, полученному по формуле.

Значение вариации W = 127,1 % указывает, что совокупность судов считается неоднородной, распределение к нормальному не отвергается (совокупность считается однородной, если показатель вариации не превышает 33 %).

Значение моды Mo (наиболее часто встречающееся значение признака) попадает в модальный интервал [250; 477,8). Значение Mo = 380 показывает, что наиболее часто встречаются суда, на которых установлены дизели с условной частотой вращения 380 об/мин в качестве ГД.

В базе данных судов КМБиВРС отсутствуют суда, на которых установлены дизели с частотой вращения 380 об/мин, однако присутствуют суда, на которых установлены дизели с частотой вращения 375, 390, 428, 330, 300 об/мин.

Объектами наблюдений являются суда, на которых установлены дизели 6(8)NVDS48A2U (640(852), 375), 8NVD48AU (736, 375), Г70(883, 375), 8NVDS48A2U (882, 390), 8NVDS48A2U (970, 428), 8NVD48-2U (647, 428), 6NVD48-2AU (485, 330), 6NVD48-2AU (567, 330), 6NVD48-2AU (515, 300).

Таким образом, наиболее часто встречаются суда, на которых установлены дизели с частотой вращения в интервале [250; 477,8). Количество судов в этом интервале составляет 160.

Выборочное наблюдение проводят так; из генеральной совокупности N = 245 судов берется выборочная совокупность объемом n = 160 судов. С учетом объектов наблюдений получаем данные о выборке, которые показаны в табл. 3, где ni - число судов в выборочном интервале, mi - число судов, отбираемое для исследований (минимальный объем выборки).

Таблица Данные о выборке Двигатель ni mi wi 6NVD48-2AU (485, 330) 39 5 0,6NVD48-2AU (515 300) 21 3 0,6(8)NVDS48A2U (640(852), 375) 19 2 0,8NVD48AU (736, 375) 18 2 0,Г70(883, 375) 11 1 0,6NVD48-2AU (567, 330) 9 1 0,8NVD48-2U (647, 428) 9 1 0,8NVDS48A2U (882, 390) 7 0 8NVDS48A2U (970, 428) 5 0 Прочие 0 160 Для сокращения объема дорогостоящих испытаний при измерении выбросов ОГ на судах отбираем число судов по группам (пропорциональное отношение 12,24 % для всех групп), составляющее 5, 3, 2, 2, 1, 1, 1 (далее, начиная с группы, количество судов в которой составляет 7 ед., отбираемое число равно нулю).

w - количество судов под наблюдением для всей выборочной совокупности, %:

w = [(5 + 3 + 2 + 2 +1+1+1) 160]100 = 9,28 % ;

- предельная ошибка выборки = t ;

p p p _ _ = w(1- w) n(1- n N), где w(1 - w) - среднегрупповая выборочная дисперсия p _ доли w(1 - w) = (1 - wi )ni = 0,0824, где wi = mi ni - доля судов под наблюдением wi ni 0,0824 1- для каждой группы. Тогда = = 0,0134, или 1,34 %.

p 160 Пусть предельная ошибка выборки составляет 3 %, т. е. = 0,03. Тогда из формулы p = t, следовательно, t = = 0,03 0,0134 = 2,24. По таблице удвоенной нормированной p p p p функции Лапласа [3] определим вероятность P = 0,975. Вероятность P = 0,975 гарантирует величину предельной ошибки выборки = 3 %. Это вполне допустимо.

p - Доверительные интервалы количества судов под наблюдением для всей совокупности судов: w - p w + 9,28 % - 3 % p 9,28 % + 3 % или 6,28 % p 12,28 %.

p p Итак, минимальный объем выборки - 15 судов. Её состав 5, 3, 2, 2, 1, 1, 1 соответствует судам с ГД 6NVD48-2AU (485, 330), 6NVD48-2AU (515 300), 6(8)NVDS48A2U (640(852), 375), 8NVD48AU (736, 375), Г70(883, 375), 6NVD48-2AU (567, 330), 8NVD48-2U (647, 428), которые входят в базы данных судов КМБиВРС.

Заключение Предпринятые исследования являются частью научно-исследовательской работы кафедры Эксплуатация водного транспорта института морских технологий, энергетики и транспорта АГТУ, которая проводится с целью определения группы судов Каспийского морского бассейна и Волжской речной системы с максимальным токсичным выбросом двигателей. Полученные результаты позволят измерить выбросы отработавших газов двигателей на борту таких судов, оценить их соответствие требованиям ИМО и разработать рекомендации по снижению объема токсичных выбросов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Евенко В., Гришкин В. Правила предотвращения загрязнения атмосферы с судов и их применение // Морской флот. - 2005. - № 5. - С. 54Ц61.

2. Официальный сайт РМРС, раздел Регистровая книга судов /

3. Линник Ю. В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. - М.: ФИЗМАТГИЗ, 1962. - 352 с.

4. Марков В. А., Баширов Р.М., Габитов И. И. Токсичность отработавших газов дизелей. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 376 с.

Статья поступила в редакцию 25.09.STATISTICAL OBSERVATION OF SHIPS OF THE CASPIAN SEA BASIN AND THE VOLGA RIVER SYSTEM FOR EVALUATION OF THE ENGINE EXHAUST EMISSIONS M. N. Pokusaev, Nguyen Ha Hiep, O. I. Terenin The statistical data on 245 ships of the Caspian Sea basin and the Volga river system and their power plants are collected. The engines, established on the ships of the Caspian Sea basin and the Volga river system were produced in 1952Ц2007; engines produced in 1980 are 28 %, in 1980-2000 - 67 %, in 2000 - 5 %. The ships are>

The ships of pr. 1570, 1577 ("Nobel Brothers", "The Baron", "The Count", "NRW-39M", "Watan-1", etc.) are 16 %, pr. 630 (УKazan City", "Captain Permyakov" and others) - 8.6 %, pr. 621, 12911 ("Lena-neft-2070", "Anna", etc.) - 7.6 %, pr. 1575, 550 A-type "Volgoneft" - 7.3 %. To reduce the volume of tests in measuring ship emissions the selection was made; the minimum amount of this selection comprises 15 ships. The composition of the sample 5, 3, 2, 2, 1, 1, corresponds to the main engines 6NVD48-2AU (485, 330), 6NVD48-2AU (300), 6 (8) NVDS48A2U (640 (852), 375), 8NVD48AU (736, 375), G70 (883, 375), 6NVD48-2AU (567, 330), 8NVD48-2U (647, 428). The probability 0.ensures 3 % error with a confidence interval 6.28Ц12.28 %. The investigations help to define the group of ships of the Caspian Sea basin and the Volga river system with the maximum toxic engine emission.

Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам