Діючі в даний час міжнародні, національні та регіональні документи поетапно посилюють вимоги нормативних документів до складу відпрацьованих газів суднових двигунів. Для судноплавних компаній стає актуальним контроль складу і підрахунок викидів відпрацьованих газів двигунів в експлуатації. У статті наводяться результати інструментального виміру газоаналізатором SALWICO в автоматичному режимі викидів SОx, NОx, CO2 у відпрацьованих газах суднового головного малооборотних двигуна MAN 7S60MC-С в широкому діапазоні навантажень танкера.

Анотація наукової статті з енергетики та раціонального природокористування, автор наукової роботи - Миколаїв Микола Іванович, Зіненко Микола Миколайович


Actual international, local and regional documents gradually enforce requests to content of engines exhaust gases. And thus control of composition and calculation of engines exhaust gases in operation is important for ships Owners. Article indicates results of content of SОx, NОx, CO2 in exhaust gases of tankers Main low speed engine MAN 7S60MC-C recorded during automatic registration by SALWICO gas measuring equipment in wide Load range.


Область наук:
  • Енергетика і раціональне природокористування
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Вісник державного університету морського і річкового флоту ім. адмірала С.О. Макарова

    Наукова стаття на тему 'Контроль складу відпрацьованих газів суднового малооборотних двигуна man s-mc-з в експлуатації'

    Текст наукової роботи на тему «Контроль складу відпрацьованих газів суднового малооборотних двигуна man s-mc-з в експлуатації»

    ??випуск 4

    УДК 621.43.06

    Н. І. Миколаїв,

    канд. техн. наук, професор, МГА ім. адм. Ф. Ф. Ушакова, (Новоросійськ);

    Н. Н. Зіненко,

    старший механік, ВАТ «Новоросійське морське пароплавство»

    КОНТРОЛЬ СКЛАДУ відпрацьованих газів суднових малообертових ДВИГАТЕЛЯ MAN S-MC-С В ЕКСПЛУАТАЦІЇ

    CONTROL OF SHIP'S LOW SPEED ENGINE MAN S-MC-C EXHAUST GAS

    COMPOSITION IN OPERATION

    Діючі в даний час міжнародні, національні та регіональні документи поетапно посилюють вимоги нормативних документів до складу відпрацьованих газів суднових двигунів. Для судноплавних компаній стає актуальним контроль складу та підрахунок викидів відпрацьованих газів двигунів в експлуатації. У статті наводяться результати інструментального виміру газоаналізатором SALWICO в автоматичному режимі викидів БО ^ ^ Ох, CO2 у відпрацьованих газах суднового головного малооборотних двигуна MAN 7Б60МС-С в широкому діапазоні навантажень танкера.

    Actual international, local and regional documents gradually enforce requests to content of engine's exhaust gases. And thus control of composition and calculation of engine's exhaust gases in operation is important for ships Owners. Article indicates results of content of БО ^ NО, CO2 in exhaust gases of tanker's Main low speed engine MAN 7S60MC-C recorded during automatic registration by SALWICO gas measuring equipment in wide Load range.

    Ключові слова: склад, гази, двигун, контроль, МАРПОЛ, S3ES-Novoship.

    Key words: composition, gases, engine, control, MARPOL, S3ES-Novoship.

    ?2 *

    СЬОГОДЕННЯ час актуальність питань екології як в світі, так і в судноплавстві надзвичайно висока. Це пов'язано зі зростаючим у всьому світі розумінням важливості збереження навколишнього середовища і підтверджується постійним посиленням як національних, так і міжнародних нормативів викидів.

    У питаннях викиду відпрацьованих газів в судноплавстві діє Міжнародна конвенція МАРПОЛ Додаток VI [1], а також Рамкова конвенція ООН зі зміни клімату та Кіотський протокол, термін дії якого з 2008 по 2012 р Спроби в грудні 2009 і 2010 рр. на засіданні ООН в Копенгагені (Данія) і Канкуні (Мексика) закріпити нові положення щодо викидів парникових газів (ПГ) - СО2, які також поширювалися б на світове су-

    доходство, для країн - учасниць засідання виявилися невдалими. На даний момент на транспортний сектор припадає 13% обсягу викидів ПГ, в тому числі на морське судноплавство близько 3% (1,1 млрд т / рік). Однак за період 1990-2010 рр. викиди ПГ з морських судів зросли вдвічі, тому для морського судноплавства також потрібно розробити і впровадити ефективні заходи щодо контролю і зниження викидів ПГ. Морський транспорт виключений зі сфери Кіотського протоколу, питання вирішується поки в рамках Міжнародної морської організації (ІМО). Відповідно до рішень ІМО «Мерс-59» (липень 2009 року) почали діяти заходи експлуатаційного характеру:

    - індекс енергетичної ефективності проекту судна (для нових судів);

    - експлуатаційний індекс енергетичної ефективності судна (для існуючих суден);

    - план з управління енергетичною ефективністю судів.

    Якщо загальна сума викидів ПГ з судів становить близько 1,1 млрд т, то при дедвейте світового флоту 1,15 млрд т кожна тонна дедвейту дає 1 т викидів на рік (без урахування відмінностей за типами судів). Таким чином, на прикладі флоту СКФ «Новошип» (дедвейт 4 млн т), якщо не застосовувати засоби контролю, різні схеми і засоби зниження викидів ПГ, то кількість викидів сягатиме близько 1,1 млн т в рік. При вірогідною умовної вартості 1 т викидів близько 15-30 дол. Збитки компанії складуть близько 16,5-33 млн американських доларів (в середньому 0,33-0,66 млн на судно в рік).

    У зв'язку з цим актуальним є питання збору та аналізу інформації щодо якісного і кількісного складу викидів ПГ суднових двигунів, котлів і т. П., Розробки різних способів і систем зниження викидів ПГ, які дозволять зменшити зазначені вище витрати на ринку Emission Trading Scheme (ETS) , тобто продавати вивільнені квоти на ПГ

    Діюча в даний час Міжнародна конвенція МАРПОЛ 73/78 з додатками I-VI [1] регулює управління скидами з суден. З 1 липня 2010 вступила в силу нова редакція Програми VI, що передбачає більш жорсткі вимоги до судів щодо викидів оксидів азоту (N0 ^), сірки (S0), летких органічних сполук (VOC): "

    - посилилися вимоги до захисту від викидів в атмосферу;

    - змінений контроль вимірів викидів S0x (оксидів сірки) - з 1 липня 2010 року - для призначених районів (ECA), з 1 січня 2012 року - для всього світового простору - Пр. 14 [1];

    - змінений контроль вимірів викидів N0x (оксидів азоту) і схеми сертифікації двигунів - з 1 січня 2011 р [3];

    - змінена система контролю за викидами парів нафтопродуктів Volatile Organic Compounds з 1 липня 2010 року - Пр. 15 [1];

    - встановлені вимоги щодо інспекцій і сертифікації суден.

    У компанії СКФ «Новошип» щодо природоохорони діє Керівництво по екологічному менеджменту. Результати роботи судів завдяки контролю за роботою флоту діючу пенсійну систему компанії системою моніторингу енергоефективності та екологічної безпеки суден S3ES-Novoship обробляються щодня [6], система виробляє підрахунок викидів відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння і допоміжних котлів судів в атмосферу.

    З метою порівняння розрахункових даних програми S3ES-Novoship [6], що розраховуються за рекомендованою формулою ІМО для СО2 [2], формулами і даними з Технічного кодексу і ГД [3; 4] щодо викидів NOx, рекомендованої формулою для викидів SOx [4], на підставі даних щоденних замірів витрат всіх видів палива на судах з даними автоматичних реєстраторів, в 2009 р на танкері: дедвейт 115 тис. Т, прапор - Ліберія, клас - ДНВ, головний двигун - (ГД) MAN 7S60MC-C, ефективна потужність -

    15 801 кВт, було встановлено обладнання компанії "SALWICO Emissions Monitoring System" (EMS). Система контролю за складом відпрацьованих газів SALWICO складається з наступних блоків (рис. 1):

    - DP7900 Dilution probe - блок відбору

    газів;

    - NOx analyzer - аналізатор газів NOx c LCD монітором;

    - SOx analyzer - аналізатор газів SOx c LCD монітором;

    - D100 CO2 Monitor - аналізатор газів СО2 c LCD монітором;

    - DT 256 Data logger - реєстратор даних, що виводить дані на монітор;

    - Display Computer - дисплей комп'ютера системи.

    Система в автоматичному режимі забезпечує відбір проб відпрацьованих газів, робить аналіз змісту в них СО2, NOx, SOx, запам'ятовує і зберігає ці дані в комп'ютері системи. Дані візуально відображаються на моніторі комп'ютера і моніторах аналізаторів газів. Перед початком проекту система була протестована спе-

    випуск 4

    ?випуск 4

    ціалістів компанії SALWICO (табл. 1) і підготовлена ​​до експлуатації. Тестування проводилося протягом 24 год в умовах, максимально наближених до випробувань, що проводилися для даного двигуна заводом-виготовлювачем і зазначеним у судновому Технічному файлі двигуна [3] - 75% ^ тах. Різниця між виміряними значеннями в період тестування і значеннями, зазначеними в Технічному файлі, склала для газів СО2 - 60%, питомої середньозваженого значення викидів окислів азоту (N0 ^) - 12% (див. Табл. 1).

    Заміри С02, N0 ^, S0x в відпрацьованих газах суднового малооборотних головного двигуна проводилися безперервно протягом одного року в автоматичному режимі на всіх режимах експлуатації. Отримані дані інструментальних замірів за допомогою обладнання системи SALWICO і розрахунків, зроблених програмою S3ES-Novoship за звітний період часу, представлені на графіках рис. 2-4 у вигляді залежностей питомих середньозважених викидів компонентів відпрацьованих газів С02, N0 ^, S0x від навантаження ГД (процентне відношення заміряний потужності до максимальної). Результати випробувань, представлені на рис. 2, показують, що різниця між вимірами і розрахункових-

    Результати тестування

    ми значеннями питомих середньозважених викидів двоокису вуглецю (СО2) мінімальна на пайових навантаженнях експлуатації ГД (до 40% Nmax) і зростає до 0,12 кг / кВтг при потужності ГД до 75% N .

    ^ max

    На даний момент діє міжнародне законодавство не обмежує викиди ПГ (СО2) в морському судноплавстві. Виміряні значення викидів окислів азоту (N0x) на всіх режимах роботи ГД не перевищують обмеження викидів N0x ((Tier II - 14,4 г / кВтг) (рис. 3)) згідно МАРПОЛ, Додатки VI, який набрав чинності 1 липня 2010 р . [1]. Розрахункові дані мають девіацію від виміряних значень

    0,4-1,4 г / кВтг у діапазоні потужності ГД від 40 до 75% Nmax. Різниця між виміряними і розрахунковими значеннями викидів окислів сірки (S0x) становить від 1 г / кВтг при 40% N до 0,6 г / кВтг при 75% N і дорівнює при

    max max

    63% Nmax. Згідно [1] всі судна обмежені у використанні палива з вмістом сірки до 4,5% поза спеціальної зони (ECA) і 1% - в спеціальних зонах. З 1 січня 2012 р цим же документом вводиться обмеження на використання палива з вмістом до 3,5% сірки поза спеціальної зони і з 1 січня 2015 року - 0,1% для спеціальної зони ECA.

    Таблиця 1

    обладнання SALWICO

    Параметри ІМО N0 ^ Технічний файл Результати контрольних замірів

    Навантаження,% 75 67

    Частота обертання двигуна,% 91 92,7

    Частота обертання двигуна, ГРТ 95,4 97,3

    Питома витрата палива, г / кВт год 173,05 197

    Частота обертання ГТН, об / хв 8775 8125

    Тиск наддуву після повітряного холодильника, кг / см2 2,19 1,62

    Температура повітря після повітряного холодильника, 0С 37 40

    Температура випускних газів після ТК, 0С 234 283

    Індекс паливних насосів (середній), мм 70 70

    Максимальний тиск згоряння (середнє), бар 128,7 115,9

    Тиск стиснення (середнє), бар 107,9 89,8

    со2,% 3,87 2,414

    N0 ^ питома середньозважений викид, г / кВтг 12,23 13,843

    Мал. 1. Блок-схема системи SALWICO

    висновки:

    1. З метою розрахунку масових і питомих викидів відпрацьованих газів суднових двигунів, накопичення статистичних даних та уточнення коригуючих чинників необхідно проводити інструментальні заміри складу відпрацьованих газів в широкому діапазоні навантажень.

    2. Головний двигун MAN S60MC-C

    танкера на всіх режимах потужності відповідає чинному міжнародному нормативу по викидах оксидів азоту (N0x) в відпрацьованих газах.

    3. Результати інструментального контролю двигуна MAN S60MC-C в широкому діапазоні навантажень показують, що має місце відмінність отриманих експериментальних даних від розрахункових згідно [3; 4].

    Розрахункове значення | Лінійний (розрахункове значення)

    Виміряне значення Salvico | Лінійний (виміряне значення Salvico)

    Мал. 2. Залежність питомої середньозваженого викиду С02 від навантаження головного двигуна

    випуск 4

    випуск 4

    Мал. 3. Залежність питомої середньозваженого викиду N0 ^ від навантаження головного двигуна

    Мал. 4. Залежність питомої середньозваженого викиду S0д_ від навантаження головного двигуна

    Список літератури

    1. Міжнародна конвенція МАРПОЛ 1973 року вим. протоколом 1978 року, МАРПОЛ 73/78 / ЦНИИМФ, ТОВ МОРСАР. - СПб., 2008. - 760 с.

    2. International Maritime Organization (IMO). MEPC.1 / Circ.684. Ref. T5 / 1.01 // Guidelines for voluntary use of the ship Energy Efficiency Operational Indicator. - 12 p.

    3. Резолюція другої конференції Мерс ІМО ​​// Технічний кодекс з контролю за викидами окислів азоту з суднових дизельних двигунів / Гіпрорибфлот. - СПб. 2009.

    4. IMO Technical File. Hyundai-MAN B&W 7S60MC-C MK7, Certified as 'Parent engine' // Identification / approval number Hyundai-MAN B&W 7S60MC-C-2003-03-AA1669. - Hyundai Heavy Industries Co., LTD., Ulsan, Korea, 2003.

    5. International Ship Managers Association (InterManager) // Shipping KPI. Final Report. - 2009. - Vol. 1.1.

    6. Система моніторингу енергоефективності та екологічної безпеки суден (S3ES-NOVOSHIP): Роспат. 2011119025/11 (028140) / Зіненко Н. Н., Пруцков А. Г., Бордунов Б. В., Букара-ко Ю. Г., Мартинович Е. С., Яременко О. В., Панамарев Е. В. ; Патентовласник ВАТ «Новошип».

    УДК 658.512 А. В. Саушев,

    канд. техн. наук, доцент, СПГУВК

    СТАТИСТИЧНІ МЕТОДИ ПАРАМЕТРИЧНОГО синтезу ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ За критерієм ЗАПАСУ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ

    STATISTICAL METHODS OF PARAMETRICAL SYNTHESIS OF ELECTROTECHNICAL SYSTEMS BY CRITERION OF THE OPERATIONAL

    CAPABILITY RESERVE

    У статті отримані формули, що дозволяють здійснити пошук оптимальних значень первинних параметрів електротехнічних систем за критерієм запасу працездатності в разі апріорно відомих статистичних даних про закони зміни цих параметрів.

    In article the formulas are received, allowing to carry out search of optimum values ​​of initial parameters of electrotechnical systems in criterion of operational capability reserve in case of a priori known statistical data about laws of change of these parameters.

    Ключові слова: параметричний синтез, електротехнічна система, запас працездатності.

    Key words: parametrical synthesis, electrotechnical system, operational capability reserve.

    0БЩЕМ випадку завдання параметричного синтезу будь електротехнічної системи (ЕТС) може бути розглянута з позицій управління або адаптації. Встановлено [1], що практично будь-яку ЕТС можна представити у вигляді систе-

    ми автоматичного управління, що складається з охопленого зворотним зв'язком об'єкта управління (0У), в яку включено керуючий пристрій (КП). Вхідними сигналами 0У є керуючі впливу від УУ і впливу у довкілля, а

    випуск 4


    Ключові слова: СКЛАД / ГАЗИ / ДВИГУН / КОНТРОЛЬ / МАРПОЛ / S3ES-NOVOSHIP / COMPOSITION / GASES / ENGINE / CONTROL / MARPOL

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити