CC BY
103
УДК 621.43.068:621.431
Е. В. Климова
МЕТОДЫ ДЕСКРИПТИВНОЙ СТАТИСТИКИ В АНАЛИЗЕ ТОКСИЧНЫ1Х СОСТАВЛЯЮЩИХ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ СУДОВЫ1Х ДИЗЕЛЕЙ
В современном мире отчетливо просматривается тенденция к ужесточению национальных ограничений по загрязнениям с судов в портах, к принятию мер, стимулирующих внедрение природоохранных технологий.
Это обусловлено ростом негативного влияния флота на акваторию и прилегающие береговые зоны. Если принять за 100 % весь ущерб, наносимый эксплуатацией транспортных судов, то, как показывает анализ, экономический ущерб, наносимый загрязнением морской среды и биосферы токсичными веществами, в среднем составляет 40 %, вибрацией и шумом оборудования и корпуса судна - 22 %, коррозией оборудования и корпуса - 18 %, ненадежностью транспортных двигателей - 15 %, ухудшением здоровья экипажа - 5 % (рис. 1) [1].
Исключительно важным показателем загрязнения окружающей среды является уровень приземных концентраций вредных выбросов в атмосферном воздухе в непосредственной близости к судовым фарватерам, местам скопления судов, портам. В связи с этим уровню концентрации токсичных веществ отработавших газов (ОГ) судовых дизелей необходимо уделять особое внимание. Соблюдение жестких нормативов является необходимым условием эксплуатации судна. С целью повышения конкурентоспособности необходимо соблюдать все предписания национальных и международных экологических стандартов. В связи с этим перед судовладельцами, судостроительными и судоремонтными заводами, отраслевыми и контролирующими институтами встает задача обеспечить квалифицированный анализ и оценку количественных концентраций токсичных компонентов ОГ в процессе эксплуатации и, что особенно актуально, на стадии проектирования и при производстве работ по глубокой модернизации судовой энергетической установки. Адекватная оценка позволит в дальнейшем обеспечить работу флота на требуемом уровне экологической чистоты для окружающей среды.
Судовой дизель, вырабатывая механическую энергию за счет сгорания топливовоздушной смеси, в процессе работы осуществляет теплообмен с окружающей средой. В результате происходит выброс ОГ, состоящих из части воздуха и продуктов окисления топлива. Воздух, поступающий в цилиндр дизеля, совершает определенный термодинамический цикл, претерпевая при этом химические изменения и превращаясь в результате в сложную газовую смесь с множеством компонентов. Четыре компонента - N2, О2, СО2 и Н2О составляют свыше 99-99,9 % объема газа, остальные 0,1-1,0 % объема - это примеси, которые не представляют интереса с технической точки зрения, но являются вредными для окружающей среды, живой природы и человека [2, 3].
При анализе состава ОГ целесообразно использовать два основных понятия: токсичность и дымность ОГ. Токсичные компоненты - это вредные вещества, входящие в состав ОГ. К основным токсичным компонентам вредных выбросов ОГ судовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) относятся оксиды азота (N0,), оксид углерода (СО), диоксид углерода (СО2), диоксид серы (802), углеводороды (СхНу), твердый углерод (сажа, С), сера (8) [4]. Дымность - это свойство газа, обусловленное наличием в его составе твердых и жидких аэрозольных частиц. Подавляющую часть их массы (свыше 95-98 %) составляет сажа.
Международные организации стремятся объединить природоохранную деятельность заинтересованных государств независимо от их политических позиций, выделяя экологические проблемы из совокупности всех международных проблем. Россия активно участвует во многих международных экологических мероприятиях. Проекты международных, региональных и национальных нормативных документов поэтапно ужесточают требования к техническим нормативам выбросов поршневых ДВС и прогнозируют в ближайшее время установить их по N0, на уровне 1-3 г/(кВт • ч) [5]. Однако реализовать эти меры можно только посредством специализированного подхода с учетом индивидуальных особенностей физико-химических основ образования тех или иных групп токсичных компонентов ОГ.
Процесс образования вредных веществ (ВВ) протекает в камере сгорания (КС) и в потоке ОГ (последнее - в ходе охлаждения газов как за счет естественной теплоотдачи, так и перемешивания с атмосферным воздухом). Эффективность процесса горения в цилиндрах дизелей во многом определяется организацией высокоэффективного рабочего процесса (РП). Наиболее узким местом в теории и практике организации РП остаются вопросы смесеобразования, включающие в себя формирование и развитие топливного факела, его взаимодействие с воздушным зарядом и со стенкой КС, нагрев и испарение капель топлива, смешение паров топлива с воздухом, прогрев смеси до температуры самовоспламенения. Кроме того, концентрация токсичных составляющих в выхлопных газах двигателя определяется его РП, который зависит от совокупности различных факторов: конструкторско-технологических, режимных и эксплуатационных. Работа поршневых двигателей в условиях эксплуатации характеризуется частыми и резкими изменениями крутящего момента двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Эти особенности работы в условиях эксплуатации связывают с понятием режима работы двигателя.
Судовые дизели значительную часть времени работают в неустановившихся режимах. При ступенчатых набросах нагрузки, т. е. при резком изменении положения рейки топливных насосов, частота вращения турбокомпрессора изменяется относительно медленно, вследствие чего коэффициент избытка воздуха снижается до значений близких к единице, что связано с инерционностью турбокомпрессора [6, 7]. В этих условиях увеличивается количество продуктов неполного сгорания топлива и растет дымность ОГ. На малых нагрузках (25-50 %), при снижении температуры сгорания, высоком а, при незначительном нарастании давления впрыска и из-за пропусков воспламенения количество выбросов С0Х, СхНу и альдегидов становится максимальным. При нагрузке 90-100 % выбросы минимальны. Связано это с увеличением числа оборотов и улучшением распыления топлива за счет увеличения нарастания давления впрыска, что подтверждается исследованиями зарубежных авторов [8, 9]. При дальнейшем увеличении нагрузки наблюдается повышение содержания окислов углерода и снижение выбросов окислов азота. Концентрация окислов азота определяется максимальной температурой в зоне реакций, количеством 02 и N в топливе и материалом стенок КС.
Таким образом, уровень концентрации токсичных компонентов в ОГ зависит от режима работы, температуры газов Ггаз, коэффициента избытка воздуха а и других показателей РП. Важно отметить, что указанные факторы по-разному влияют на разные группы ВВ ввиду существенных различий в механизмах их образования. В связи с этим интерес представляет исследование наличия взаимосвязей между отдельными токсичными химическими соединениями и воздействия на них внешних показателей работы двигателя.
Для реализации такого исследования был проведен экспериментальный анализ токсичных составляющих судовых дизелей 6Ч 18/22, 2Ч 9,5/11, 2ЧН 9,5/11, 6ЧН 15/18, 8Ч 13/14
(ЯМЗ238М2), 6ЧНР 36/48 (6№УБ48ЛИ). С целью изучить влияние особенностей РП и соотнести различные группы ВВ использованы методы дескриптивной статистики.
Статистическая значимость результата представляет собой оцененную меру уверенности в его «истинности» (в смысле «репрезентативности выборки»). Таким образом, р — это показатель, находящийся в убывающей зависимости от надежности результата [10]. Более высокий р-уровень соответствует более низкому уровню доверия к найденной в выборке зависимости между переменными. Именно р-уровень представляет собой вероятность ошибки, связанной с распространением наблюдаемого результата на всю популяцию. Обычно результат р < 0,05 является приемлемой границей статистической значимости, однако следует помнить, что этот уровень все еще включает довольно большую вероятность ошибки (5 %). Результаты, значимые на уровне р < 0,01, обычно рассматриваются как статистически значимые, а результаты с уровнем р < 0,005 илир < 0,001 — как высокозначимые.
Одной из мер статистической зависимости между двумя переменными является коэффициент корреляции. Коэффициент корреляции показывает, насколько ярко выражена тенденция к росту одной переменной при увеличении другой. Факторный анализ (ФА) позволяет выявлять скрытые (латентные) переменные факторы, отвечающие за наличие линейных статистических корреляций между наблюдаемыми переменными. К целям ФА относится сокращение числа переменных и определение взаимосвязей между переменными, их классификация. Основное предположение ФА заключается в том, что корреляционные связи между большим числом наблюдаемых переменных определяются существованием меньшего числа гипотетических ненаблюдаемых переменных или факторов.
Теоретические основы дескриптивной статистики применимы для решения задач по исследованию количественного состава ОГ судовых дизелей при их работе в различных режимах для малых, средних и больших групп вариационных рядов.
С целью обеспечения точности расчетов на базе измеренных значений внешних показателей дизелей проведена статистическая обработка результатов измерений. Для каждого режима работы сделано от пяти до двадцати измерений исследуемых показателей двигателя. Полученные данные преобразованы в вариационные ряды с выборкой N. В ходе эксперимента для каждого двигателя при работе в каждом исследуемом режиме были проведены измерения в необходимом количестве с интервалом не менее одной минуты. Затем полученные значения были обработаны в прикладной программе 8ТАТКТ1СА 6.0: найдены медианы, определен закон распределения, уровень достоверности, коэффициент корреляции и другие дескриптивные показатели.
На примере судовых дизелей 6Ч 18/22, 8Ч 13/14 (ЯМЗ238М2) и 6ЧНР 36/48 (6^Б48АИ) представлены особенности применения дескриптивной статистики для обработки и анализа полученных экспериментальных данных.
Рассмотрим ход статистической обработки измеренных показателей работы судового среднеоборотного дизеля 6Ч 18/22 в долевых и номинальном режимах, работающего по нагрузочной характеристике. Анализ вариационного ряда исследуемых показателей для 25 %-й нагрузки при п = 5 с помощью критерия Шапиро — Уилкса для малых групп выявил, что для переменных Тгаз, То.с, N0, N0,, СО, СО2, а распределение нормальное, для переменной О2 распределение значительно отличается от нормального. Следовательно, для переменной О2 рассчитаем коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Расчеты показали, что переменные О2 и N0, имеют отрицательную (противоположную) корреляцию (г = -0,866) со статистической значимостью р = 0,06. Объяснить данную взаимосвязь двух рассматриваемых переменных можно теорией трансформации окиси азота (N0) в двуокись азота (N0^, при которой непосредственное влияние на количество образующегося компонента N02 оказывает кислород О2.
Для остальных переменных рассчитываем коэффициент линейной корреляции Пирсона. В результате выявлена обратная взаимосвязь между переменными N0, и а, что подтверждает теорию механизма взаимосвязи внешних показателей работы двигателя с концентрацией токсичных компонентов (с уменьшением коэффициента избытка воздуха а концентрация N0, возрастает).
При 50 %-й нагрузке двигателя распределение всех переменных нормальное. Проверка наличия корреляции с помощью расчета коэффициента корреляции Пирсона действительных устойчивых взаимосвязей не выявила. Анализ значений переменных с помощью критерия Шапиро - Уилкса для 75 %-й нагрузки двигателя показал, что все исследуемые значения показателей распределены нормально. С помощью критерия Пирсона найдены устойчивые взаимосвязи и между переменными N0 и О2. Коэффициент корреляции между окисью азота и кислородом
положительный (г = 0,8781; р = 0,05), что подтверждает теорию образования окислов азота в ОГ дизельных двигателей: концентрация N0 тем больше, чем больше количество свободных молекул О2 в топливовоздушной смеси. Аналогичен механизм образования молекул СО, концентрация которого зависит в том числе и от количества свободных молекул О2, что также подтверждено высоким коэффициентом корреляции и уровнем значимости (г = 0,9313; р = 0,021). Интересна также выявленная зависимость между температурой окружающей среды То.с и количеством кислорода О2 (г = 0,9789; р = 0,004). Аналогичная взаимосвязь (г = 0,9004; р = 0,037) очевидна для номинального режима работы дизеля. Отчетливо видна также зависимость переменных СО и О2 (г = 0,9209; р = 0,026).
Таким образом, статистический анализ результатов измерений концентраций токсичных составляющих ОГ дизеля 6Ч 18/22 и сопутствующих показателей выявил устойчивую взаимосвязь с положительными коэффициентами корреляции переменных N0, N0, и О2, СО и О2 при различных режимах работы и для разных скоростных характеристик, что является экспериментальным подтверждением теории образования токсичных компонентов ОГ судовых дизелей.
Для показателей, измеренных при работе двигателя 6ЧНР 36/48 (6NVD48AИ) по винтовой характеристике на минимально устойчивых оборотах, с помощью критерия Шапиро — Уилкса установлено, что распределение переменных значимо не отличается от нормального, следовательно, для выявления взаимосвязи необходимо рассчитать коэффициент линейной корреляции Пирсона. В результате выявлены взаимосвязи между переменными, аналогичные таковым для двигателя 6Ч 18/22: N0 и О2 (г = 0,5857; р = 0,022), N0, и О2 (г = 0,7259; р = 0,002), СО2 и О2 (г = 0,8339; р = 0,000), N0, и а (г = -0,7444; р = 0,001), СО2 и а (г = -0,8517; р = 0,000). Кроме того, обнаружены взаимосвязи исследуемых элементов: О2 и а (г = 0,8434; р = 0,000), То.с и О2 (г = 0,5983; р = 0,018), а и То.с (г = 0,5936; р = 0,020). Данные статистические связи подтверждают теорию образования О2 и а: чем больше избыток кислорода О2, тем больше коэффициент избытка воздуха а. Через несколько часов после выхода окиси азота с N0 соединяется с молекулами О2, и в процессе трансформации образуется N0,. Следовательно, N0 и N0, находятся в прямо пропорциональной зависимости (г = 0,8246; р = 0,000). Концентрация N0, а значит, и N0, напрямую зависит от температуры ОГ, что статистически подтверждено уровнем достоверности и коэффициентом корреляции (Тгаз и N0 (г = 0,5195; р = 0,047), Тгаз и N0, (г = 0,6045; р = 0,017)). С увеличением нагрузки коэффициент избытка воздуха а уменьшается, а концентрация окиси азота увеличивается с повышением температуры ОГ, что отражено в отрицательном коэффициенте корреляции между переменными N0 и а (г = -0,6461; р = 0,009).
На 25 %-й нагрузке (0,629 п) для показателей Тгаз, СО, а распределение значимо отличается от нормального. Расчет ранговой корреляции Спирмена выявил достоверные зависимости Тгаз и N0 (г = 0,6373; р = 0,0106), СО и О2 (г = 0,7923; р = 0,0004), СО2 и а (г = -0,8461; р = 0,0001), О2 и а (г = 0,9883; р = 0,0000), обнаруженные и при работе дизеля на минимально устойчивых оборотах. Вместе с тем найдены ранее не встречавшиеся достоверные взаимосвязи для переменных СО и СО2 (г = -0,7534; р = 0,0012), СО и а (г = 0,7747; р = 0,0007). С точки зрения теории сгорания топливовоздушной смеси с увеличением нагрузки уменьшаются коэффициент избытка воздуха а и неполнота сгорания, следовательно, уменьшаются значения концентраций продуктов неполного сгорания: СО и СО2.
Для других показателей работы двигателя при 25 %-й нагрузке (N0, N0,, СО2, О2, а) распределение значимо не отличается от нормального. Выявлена достоверная обратная взаимосвязь между СО2 и О2 (г = -0,8792; р = 0,0000), как и в предыдущих случаях.
При 50 %-й нагрузке (0,793 п) распределение, значимо отличающееся от нормального, выявлено для переменных Тгаз и а. Для исследования связи данных рассчитан критерий Спирмена. В результате найдены достоверные корреляции между Тгаз и N0 (г = 0,5367; р = 0,0392), Тгаз и N0, (г = 0,5858; р = 0,0218) и О2 и а (г = 0,4972; р = 0,0594). Среди показателей с нормальным распределением (N0, N0,, СО2, О2, СО) достоверная корреляция выявлена для переменных N0, и N0 (г = 0,6036; р = 0,0170).
При 75-й % нагрузке (0,908 п) для переменных Тгаз, а, О2, СО2 распределение значимо отличается от нормального. По результатам расчета ранговой корреляции Спирмена определены достоверные взаимосвязи между переменными Тгаз и N0, (г = 0,6837; р = 0,0049), СО2 и О2 (г = 0,4453; р = 0,0963), СО2 и а (г = -0,7497; р = 0,0013), О2 и СО2 (г = -0,4453;р = 0,0963).
При работе в номинальном режиме ранговая корреляция Спирмена рассчитывалась для переменных Тгаз, а, СО2. Выявлены достоверные взаимосвязи между такими показателями, как Тгаз и N0, (г = 0,6192; р = 0,0138), Тгаз и N0 (г = 0,6505; р = 0,0086), СО2 и О2 (г = -0,6503; р = 0,0087), О2 и а (г = 0,5841; р = 0,0222). Посредством линейной корреляции Пирсона выявлена достоверная и высокозначимая взаимосвязь между N0, и N0 (г = 0,9555; р = 0,0000).
Таким образом, порежимный анализ статистических данных выявил устойчивые корреляции элементов, взаимозависимость которых подтверждается теорией сгорания топливовоздушной смеси дизельных двигателей.
При рассмотрении массива данных двигателя 6ЧНР 36/48 (6NVD48AU) (Ы = 75) с помощью критерия Левина установлено, что дисперсии в сравниваемых группах (по режимам) значимо и достоверно различаются между собой (^ = 4,793; р = 0,0018). Таким образом, для проведения сравнительного анализа необходимо использовать непараметрический критерий Краско-ла — Уоллиса. Анализ выявил достоверные различия с высоким уровнем значимости (р = 0,0000, при условии р < 0,05 связь достоверна) для всех переменных по сумме рангов и медианам, что позволяет сделать вывод о достоверности значений переменных.
С целью исследования внешних показателей высокооборотного дизеля 8Ч 13/14, конвертированного в судовой, проведены швартовые (холостой ход при п = 1 500 об/мин) и ходовые испытания (минимально устойчивые обороты, 50 % (0,793 п), 75 % (0,908 п) и 100 %). Для групп измерений, при работе на минимально устойчивых оборотах и 50 %-й нагрузке, с помощью критерия Шапиро — Уилкса установлено, что распределение эмпирических данных значимо отличается от нормального. Следовательно, для выявления взаимосвязи между переменными внутри групп рассчитывается коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Достоверные взаимосвязи (р < 0,035) выявлены в обеих группах для пар переменных: Тгаз и СО, То.с и а, N0 и N0,, N0, и а, СО2 и а, То.с и СО, а и N0, а и N0,.
С целью анализа влияния значений удельного расхода топлива ge в зависимости от режимов нагружения дизеля 8Ч 13/14 на степенные показатели трансцендентных зависимостей, определяющих концентрации СО, применим критерий Шапиро — Уилкса. Распределение эмпирических данных значимо отличается от нормального. Следовательно, для выявления взаимосвязи между переменными внутри групп рассчитывается коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Достоверные взаимосвязи (р < 0,04) выявлены в обеих группах для пар переменных: ge и степенные показатели по режимам работы а; ge и степенные показатели по режимам работы ge, ge и степенные показатели по режимам работы Ые; ge и степенные показатели по режимам работы п, ge и степенные показатели по режимам работы е, ge и степенные показатели по режимам работы рвп.т.
С помощью критерия Шапиро — Уилкса установлено, что в группе переменных, полученных при исследованиях работы двигателя при 75 %-й нагрузке, распределение переменных СО2, О2, а значимо отличается от нормального. Для перечисленных переменных использован коэффициент ранговой корреляции Спирмена, для остальных переменных — коэффициент линейной корреляции Пирсона. Для описываемой группы выявлены достоверные корреляции для следующих переменных: Тгаз и N0 (г = 0,5223; р = 0,018), То.с и СО (г = 0,5705; р = 0,009), N0, и СО (г = 0,5065; р = 0,028), Тгаз и СО2 (г = 0,6255; р = 0,0032), СО2 и а (г = 0,5658; р = 0,0093), а также тенденции к достоверной связи: То.с и О2 (г = 0,3962; р = 0,0838), СО2 и N0 (г = 0,4165; р = 0,0677).
Аналогично для номинального режима рассчитана ранговая корреляция Спирмена. В результате анализа полученных в программе данных выявлены устойчивые связи переменных с высоким уровнем значимости: Тгаз и СО2 (г = 0,6975; р = 0,0063), Тгаз и СО (г = 0,4652; р = 0,0388), Тгаз и О2 (г = -0,5881; р = 0,0064), Тос и О2 (г = -0,7104; р = 0,00005), Тос и СО2 (г = 0,6918; р = 0,00073), То с и а (г = -0,5669; р = 0,0092), N0 и N0, (г = 0,5442; р = 0,0131), N0 и О2 (г = 0,5217;р = 0,0183), СО и СО2 (г = 0,6852;р = 0,0009), СО и О2 (г = -0,7375;р = 0,0002).
С помощью критерия Колмогорова - Смирнова для одной выборки (Ы = 80) установлено, что распределение переменных значимо отличается от нормального. Для выявления достоверности различий использован непараметрический критерий Краскела — Уоллиса. При исследовании массива данных (все группы) определен максимальный уровень значимости (р = 0,0000) достоверного различия между группами для каждой переменной. Рассчитаны медианы и сумма рангов. Полученные данные соответствуют теоретическим предположениям о распределении числовых значений показателей в зависимости от режима работы двигателя.
Для массива данных определена устойчивая зависимость (р = 0,0000) переменной N0, от переменной N0 (рис. 2):
Scatterplot (Массив данных 10v*315c) NOx = 41,4615+1,0269*х
135 810 1618 2295 3215 3891
470 1282 1960 2833 3552
N6
Рис. 2. Зависимость переменной N0х от N0
В свою очередь, переменная N0 является зависимой от переменной СО с уровнем значимости р = 0,033 (рис. 3).
всайегрО (Массив данных 10у*315о)
518 1407 2222 3350 4411
СО
Рис. 3. Зависимость переменной N0 от СО
В рамках ФА с помощью метода главных компонент извлечены первоначальные факторы для анализа общего массива данных. С помощью критерия Кайзера отобраны три фактора, собственное значение которых больше единицы. Из графика «Факториальная осыпь» выбраны значения 1-3, т. к. значения 4-8 меньше единицы (рис. 4).
С помощью уаг1ша,-метода осуществлена процедура вращения факторов для создания упрощенной структуры. В результате была получена факториальная матрица. Первый фактор составили переменные Тгаз, То.с и а; второй — N0 и N0,, — третий СО и О2. Иначе говоря, с помощью программы выявлена взаимосвязь внутри каждой группы переменных и объединяющая их зависимость от определенного фактора. Например, первый фактор можно назвать температурным, т. к. каждая из компонент первой группы имеет непосредственное отношение к показа-
телю температуры, что ранее было статистически доказано для разных двигателей. Второй фактор выделяет переменные, зависящие от концентрации азота, а третий - от концентрации кислорода. Важно заметить, что определенные по статистическим законам группы переменных, зависящие от конкретных факторов, подтверждают теоретические положения, согласно которым токсичные составляющие делятся на продукты неполного сгорания (СО и О2) и соединения окислов азота (N0 и К0Х). Отдельно рассматриваются такие важные показатели рабочего процесса двигателя, как Тгаз и а.
1 2 3 4 5 6 7 8
Number of Eigenvalues
Рис. 4. Диаграмма факториальной осыпи
С помощью varimax-метода осуществлена процедура вращения факторов для создания упрощенной структуры. В результате была получена факториальная матрица. Первый фактор составили переменные Тгаз, То.с и а; второй - NO и NOx, - третий СО и О2. Иначе говоря, с помощью программы выявлена взаимосвязь внутри каждой группы переменных и объединяющая их зависимость от определенного фактора. Например, первый фактор можно назвать температурным, т. к. каждая из компонент первой группы имеет непосредственное отношение к показателю температуры, что ранее было статистически доказано для разных двигателей. Второй фактор выделяет переменные, зависящие от концентрации азота, третий - от концентрации кислорода. Важно заметить, что определенные по статистическим законам группы переменных, зависящие от конкретных факторов, подтверждают теоретические положения, согласно которым токсичные составляющие делятся на продукты неполного сгорания (СО и О2) и соединения окислов азота (NO и NOx). Отдельно рассматриваются такие важные показатели рабочего процесса двигателя, как Тгаз и а.
Таким образом, посредством программы STATISTICA 6.0 обработаны дискретные данные внешних показателей работы (Тгаз, То.с, NO, NOx, СО, СО2, а) судовых дизелей 8Ч 13/14 (ЯМЗ238М2), 6ЧНР 36/48 (6NVD48AU) и 6Ч 18/22. Для вариационных рядов указанных переменных установлены корреляции между переменными, достоверность их связей, уровень значимости, проведен факторный и регрессионный анализ, определены центры группирования в каждой выборке. Результаты статистической обработки позволяют использовать измеренные показатели в качестве исходных данных для аналитического определения концентрации токсичных компонентов ОГ, а также говорить о зависимости количественного состава ОГ от конструкции КС, способов смесеобразования и режимов работы дизелей. Для вариационных рядов предикторов (Тгаз, Т0.с) и критериальных переменных (NO, NOx, СО, СО2, а) установлены корреляции, достоверность их связей, уровень значимости, проведен факторный и регрессионный анализ, определены центры группирования в каждой выборке. Все числовые значения исследуемых показателей значимо различаются между собой, имея в большинстве своем высокий уровень достоверности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Возницкий И. В. Современные судовые среднеоборотные двигатели: учеб. пособие. - СПб.: Моркнига, 2006. - 140 с.
2. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух / НИИ охраны атмосферного воздуха. - СПб., 2005. - 56 с.
3. Новиков Л. А. Контроль за выбросами вредных веществ и контроль дымности от судовых двигателей и судов в соответствии с постановлением РФ № 83 от 6.02.2002 г. // Науч.-техн. сб. Российского Морского Регистра Судоходства. - 2003. - № 26. - 245 с.
4. Скорер Р. Аэрогидродинамика окружающей среды: под ред. А. Я. Прессмана. - М.: Мир, 1980. - 549 с.
5. Новиков Л. А. Контроль выбросов двигателей, установленных на объектах применения // Двигателестрое-ние. - 2007. - № 2. - С. 19-23.
6. Марков В. А., Шлено М. И., Фурман В. В. Оценка расхода топлива и токсичности отработавших газов дизеля на различных режимах // Грузовик. - 2006. - № 2. - С. 40-49.
7. Шаров Г. И., Осипенко Ю. В. Понятие о режиме работы судового двигателя внутреннего сгорания // Материалы науч.-техн. конф. - СПб.: СПбГПУ, 2004. - С. 70-78.
8. Chellini R. Ivecos new truck diesel // Diesel Progress (International Edition). - 2000. - January. - Р. 51-56.
9. Non-thermal Plasma Techniques for Pollution Control / Ed. B. M. Penetrante, S. E. Schultheis. NATO ASI Series. - Vol. G34. - Heidelberg: Springer Verlag. Berlin, 2003. Pt A. - 398 p.
10. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Множественная регрессия. - М.: Диалектика, 2007. - 912 с.
Статья поступила в редакцию 8.07.2010
METHODS OF DESCRIPTIVE STATISTICS IN THE ANALYSIS OF POLLUTANTS OF EXHAUST GASES OF SHIP DIESEL ENGINES
Е. V. Klimova
The level of ground concentrations of harmful emissions in the atmosphere and water area is a very important indicator of the environment pollution. The contents of pollutants in exhaust gases depend on a mode of work, gases temperature, excess-air factor and other indices of the operation process. The given factors differently influence various groups of harmful components due to the fact that there are significant differences in the mechanisms of their formation. Thus, the research of the existence of any interconnection between separate pollutants, and the influence of external activities of the engine work, is paid a lot of attention to. The experimental analysis of pollutants of ship diesel engines was conducted during the research. Methods of descriptive statistics have been applied in order to investigate the influence of operation process peculiarities and correlation of different groups of pollutants.
Key word: ship diesel engine; exhaust gases; mode of work; descriptive statistics.
