CC BY
126
17. Pavlenko, V. Technology for Data Acquisition in Diagnosis Processes By Means of the Identification Using Models Volterra [Text] / V. Pavlenko, O. Fomin, V. Ilyin // Proc. of the 5th IEEE International Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS 2009), Rende (Cosenza), Italy, 2009. — P. 327—332. doi:10.1109/ idaacs.2009.5342968
18. Павленко, В. Д. Эффективность методов извлечения диагностической информации из данных идентификации объектов контроля в виде ядер Вольтерра [Текст] / В. Д. Павленко, С. В. Павленко, В. М. Ильин // Електротехшчш та комп'ютерш системи. — 2011. — Вип. 04 (80). — С. 154—161.
19. Pavlenko, V. Methods For Black—Box Diagnostics Using Volterra Kernels [Text] / V. Pavlenko, A. Fomin . ICIM 2008: Proceedings 2nd International Conference on Inductive Modelling. - Kyiv, Ukraine, 2008— P. 104—107.
20. Павленко, В. Д. Метод диагностики непрерывных систем на основе моделей в виде ядер Вольтерра [Текст] : зб. пр. / В. Д. Павленко, А. А. Фомин, С. В. Павленко, В. М. Ильин // Моделювання та керування станом еколого—економiчних систем репону. — Кшв : МННЦ1Т1С, 2008. — Вип. 4. — С. 180—191.
21. Павленко, В. Д. Вычислительный интеллект и информационная оптимизация систем диагностирования состояний непрерывных объектов [Текст] / В. Д. Павленко, С. В. Павленко // Вычислительный интеллект (результаты, проблемы, перспективы): Материалы 1—й Международной научно—технической конференции. Черкассы. — Маклаут, 2011. — С. 113—114.
22. Файнзильберг, Л. С. Математические методы оценки полезности диагностических признаков [Текст] / Л. С. Файнзильберг. — Киев: Освита Украины, 2010. — 152 с.
23. Павленко, В. Д. Идентификация в виде ядер Вольтерра вентильно—реактивного двигателя для целей диагностики [Текст] / В. Д. Павленко, З. П. Процына // Електромашинобудування та електрообладнання. Тематичний випуск: Проблеми автома-тизованого електроприводу. Теорiя i практика. - 2006. — Вип. 66. — С. 354—355.
-□ □-
Розглянута проблема нормування викиЫв видпрацьованих газiв автотранспортних засобiв i гх тструментального контролю за допомогою газоаналiзаторiв i димомiрiв. Проведено аналiз особливостей застосування захидноевропейських стан-дартiв сери Евро. Розглянутi украгнськ стандарти, що нор-мують рiвнi викидiв автомоб^в i особливостi гх застосування. Надано аналiз видмтностей стандартiв Евро i украгнських. Приведет дат про техтчт характеристики сучасних газоа-налiзаторiв i димомiрiв, фiзичнi особливостi методiв вимiрю-вання, дiапазони, похибку
Ключовi слова: автомобшь, викид, норматив, евростан-дарт, газоаналiзатор, стенд, димомiр, дiапазон, похибка, регламент
□-□
Рассмотрена проблема нормирования выбросов отработанных газов автотранспортных средств и их инструментального контроля с помощью газоанализаторов и дымомеров. Проведен анализ особенностей применения западноевропейских стандартов серии Евро. Рассмотрены украинские стандарты, нормирующие уровни выбросов автомобилей и особенности их применения. Дан анализ различий стандартов Евро и украинских. Приведены данные о технических характеристиках современных газоанализаторов и дымомеров, физические особенности методов измерения, диапазоны, погрешность
Ключевые слова: автомобиль, выброс, норматив, евростан-дарт, газоанализатор, стенд, дымомер, диапазон, погрешность, регламент -□ □-
УДК 543.27; 533.2
НОРМУВАННЯ ВИКИД1В В1ДПРАЦЬО-ВАНИХ ГАЗ1В АВТОМОБ1Л1В ТА ПЕРЕХ1Д ДО СТАНДАРТ1В £ВРО
I. В. Прим^ський
Техычний директор ТОВ «Автоекоприлад» вул. Межипрська, 82 А, м. КиТв, УкраТна, 04080 E-mail: avtoeko@faust.net.ua
1. Вступ
Зб1льшення мкького населения за останш деся-тир1ччя призвело до стр1мкого зростання юлькост1 автомобШв. За даними ООН на тисячу жител1в у таких крашах як США, ФРН, Франщя, Великобриташя зареестровано вщ 450-600 автомобШв, у Польш1 -
320, Росп - 210, Укра1ш - 160. У свт зареестровано близько 1 млрд. автомобШв, як1 кожну недшю згоряе 50 млн. тон бензину. Автомоб1льний транспорт е дже-релом постшно зростаючого техногенного наванта-ження на довюлля.
Нормування i контроль викид1в е загальносвгговою i европейською проблемою i саме краши ЕС розробили
g
комплекснии П1ДХ1Д до нормування викид1в автотранспорту як при виготовлення на автозаводах, так 1 при 1х подальшш експлуатацп. Розроблеш ч1тю методики еколопчно! перев1рки автомобШв, е класифжацшш вимоги до газоанал1затор1в, за допомогою яких вщбу-ваеться шструментальний контроль викид1в, створеш засоби 1х метролопчного забезпечення.
Адаптащя европеИських стандарт1в, норматив1в, методик е актуальною задачею для украшсько! еко-номжи 1 важливим аспектом захисту 1 контролю дов-к1лля в1д шкщливих викид1в.
2. Аналiз лiтературних даних i постановка задачi
Проблема нормування i шструментального контролю викидiв вiдпрацьованих ra3iB автомобь лiв носить глобальний свiтовий характер, б^ьшшть краш свiту ведуть дослщження впливу викидiв на довкiлля, визначають вiдповiднi економiчнi збитки впроваджують сво' нацiональнi стандарти, якi рег-ламентують рiвнi викидiв АТЗ [1, 2]. В той же час, з урахуванням процеив глобалiзацii економiк i штен-сивностi нарощування мiжнародних автоперевезень свиова спiльнота розробила ряд регюнальних нор-мативiв, якi дiють на територп Пiвнiчноi i Пiвденноi Америки, Захiдноi бвропи. До таких докуменив вiдносяться Правила 6вропейськоi Економiчноi Ко-мiсii ООН з транспорту, нормативи мiжнародноi органiзацii зi стандартизацii (ISO)], Агенство iз захисту навколишнього середовища США, Директиви 6С, Нормативи бвро [3, 4]. В наукових монографiях i навчальних посiбниках дослщжеш процеси утво-рення викидiв АТЗ, вплив на довюлля [5, 6]. Деталь-ний аналiз окремих токсичних газових компоненпв, твердих частинок вщпрацьованих газiв, методи '¿х зниження розглянут в вiдповiдних дослiдницьких працях [7-9].
Однак в вищезгаданих публiкацiях не розгляда-ються безпосередньо питання використання засобiв iнструментального контролю: газоаналiзаторiв i ди-момiрiв для контролю вщпрацьованих газiв, особливо в умовах Украши, коли нацiональнi i мiжнароднi стандарти мають вiдмiнностi i виникають питання '¿х правомiрного вибору, застосування, метролопчного забезпечення.
3. Склад i вплив вщпрацьованих газiв
Величина викиду шкщливих речовин з вщпра-цьованими газами залежить вщ багатьох фактор1в: процеси тдготовки 1 згоряння сум1ш1, режиму роботи двигуна, Иого техшчного стану, якост палива. Токсич-т викиди у вщпрацьованих газах складають: оксид вуглецю (СО), вуглеводш (СН) та оксиди азоту (N0^. Щ токсичш гази утворюються при спалюванш палива двигунами внутр1шнього згоряння (як з шкровим за-палюванням, так дизельних), таким чином к1льк1сть токсичних викид1в напряму залежить в1д спожитого двигуном палива. В табл. 1 наведено даш про к1льк1сть токсичних компонент1в при згорянш 1 кг палива в бензиновому двигуш легкового автомоб1ля середнього класу [5, 6].
Таблиця 1
Викид токсичних компоненлв вщпрацьованих ra3iB на 1 кг палива, з урахуванням середньоТ величини коефщieнта надлишку повiтря (а=1,0)
Компонент Вид палива
Бензин, г Дизельне паливо, г
Окис вуглецю (СО) 400-465 20
Вуглеводш (СпНт ) 20-23,1 4,2
Окисли азоту (NOx) 14-15,2 18,1
Ангщрид арчано1 кислоти 2 7,8
Альдегщи 1 0,7
Сажа 1 5
Свинец 0,5 —
Всього 508 51
При усередненому щорiчному пробiгу 10000 км автомоб^ь класу «Оре1», ВАЗ, використовуе 1000 кг бензину i 14000 кг повггря. В середньому легковий ав-томобiль протягом року видiляe таку юльюсть токсичних компонентiв: окису вуглецю - 378 кг, вуглеводшв 110 кг, оксидiв азоту i сiрки 20 кг, сажi 2 кг. Забруднен-ня навколишнього середовища викидами автомобШв вiдбуваeться, не пльки вiд вихлопних газiв, а й ввд випарiв безпосередньо палива з паливноi системи автомобiля, через порушення герметичностi паливноi системи. З 200 млн. автомобШв США або 40 млн. у ФРН щодня випаровуеться 1 г палива (а реально ця цифра значно б^ьше), вщповщно в атмосферу цих краiн щорiчно надходить 200 i 40 тонн парiв моторного палива [1]. Вид палива, який використовуеться в авто-мобiлi буде визначати склад та концентрацп токсичних компоненпв.
4. Вмiст i властивост токсичних компонентiв вiдпрацьованих газiв
Окис вуглецю - СО чадний газ, (концентращя в викидах 2-10 %) утворюеться в результат! неповного згоряння вуглецю в пальному. При вдиханш СО зв'я-зуеться з гемоглобшом кров1, вит1сняючи з не1 кисень, у результат! чого настае кисневе голодування. Висока концентращя оксиду вуглецю навиь при короткочас-ному вплив1 може призвести до смерт1, невелик! дози викликають запаморочення, головний б1ль, вщчуття втоми 1 впов1льнення реакцп у вод1я. В одном1сному гараж1 смертельна концентращя СО виникае вже через двьтри хвилини тсля вмикання двигуна].
Токсичш И вуглеводш -СпНт (концентращя 0,1-1,0 %)— незгорШ х1м1чш складники палива. Викиди цих речовин на перехрестях 1 б1ля св1тлофор1в у юлька раз1в б1льш1, шж при рус1 на мапстраль Це причина багатьох хрошчних захворювань. Найнебезпеч-шшим вважаеться бенз-а-трен, у якого вкрай активш канцерогенш властивость
Оксиди азоту - NOx (концентращя 0,1-0,5 %) утворюються при згорянш будь-яких вид1в палива — природного газу, вуплля, бензину чи мазуту. Найб1льш небезпечний диоксид азоту NО2, який при наявност взаемодп з парами води в атмосфер! утворюе азотисту й азотну кислоти. Надходячи у верхш шари атмосфе-ри, диоксид азоту сприяе появ1 кислотовм1сних хмар 1
кислотних опадiв. За критично! його концентрацп, на-приклад, у закритих примщеннях (гаражах), виникае набряк легенiв, що призводить до смертi. Вплив оки-сидiв азоту не можна послабити жодними нейтраль зуючими засобами. У поеднанш з вуглеводнями вони утворюють токсичнi нiтроолефiни, якi у линю спеку сприяють утворенню фотохiмiчних смопв [10, 11].
Доцiльно сказати також про бвропейськ норма-тиви викидiв автотранспортних засобiв, особливостi застосування.
В даний час у европейських крашах нормування викидiв автотранспортних засобiв (АТЗ) здшснюеть-ся згiдно з Правилами 6ЕК ООН та директивами 6С. Нормування еколопчних показникiв вiдбуваеться як на стадп виробництва так i експлуатацп АТЗ. Першi европейськi нормативи викидiв АТЗ були прийнятi у 1970. Щ нормативи i випробування по ним встановлюються Правилами 6ЕК ООН i Директивами 6С. 6 важли-ва особливiсть вказаних нормативiв. Правила 6ЕК ООН регламентують методику випробувань, деталiзують технiчну процедуру, метролоНчне забезпечення, але в них не вказують дату введення норм викидiв. Конкрет-нi норми викидiв i час 1х введення в дiю вказаш в Директивах 6С, i вони е обов'язковими для краш 6С.
Випробування за Правилами 6ЕК ООН здiйснюеться на стендi з бiговими барабанами при умовному руа транспортних засобiв за чотир-ма мiськими 1здовим циклами. Цикл мае таю основш характеристики: довжина умовного шляху - 4,052 км, тривалкть виконання циклу - 820 с, максимальна швидюсть - 50 км/год, середня умовна швидюсть -18,7 км/год. Тздовий цикл iмiтуе чо-тири звичайних мiських циклу i один додатковий, що iмiтуе рух автомобiля за мiстом [3, 4].
У 1998 р. Директивами 6С введет перспективш норми, так зваш норми «6вро». 6вропейськi стандарти ввдграють важливу роль у зниженш так званих регу-льованих речовин. До них вщносяться оксид вуглецю (СО), оксиди азоту (NOx), вуглеводш (СН) i твердi час-тинки (сажа) - розмiром до10 мкм (РМ10). Стандарти «6вро» послiдовно ставали жорсткшими iз року в рж. На теперiшнiй час обмеження для нових автомобШв i легких фургошв повиннi вiдповiдати стандартам «6вро V».
Стандарти «6вро» нормують викиди (масу) ток-сичних речовин автомобiлiв на км пробпу (аналогiчнi стандарти США нормують масу викиду на мшю пробь гу). На кожний вид палива встановлено норми викидiв для легкових автомобШв (у г/км) [3, 4].
Ефект застосування стандарпв «6вро» полягае у послiдовному, поетапному в чаа, зниженнi видiв викиди транспортних засобiв в тому, щоб прискорити впровадження шновацшних рiшень в конструкщю автомобiля, якi зменшують викиди вщпрацьованих газiв. Для бензинових автомобiлiв, це було досягнуто, зокрема за рахунок використання трикомпонентного
каталиичного нейтралiзатору i переходу на шжек-торнi системи упорскування палива. Для дизелiв, концентрацп N0,^ i твердих частинок були знижеш за рахунок розвитку двигушв з прямим уприскуванням i дизельних фшм^в твердих частинок (DPF). Щ технологiчнi досягнення, а також б^ьш чистi види палива, привели до рiзкого зниження рiвня регульо-ваних забруднюючих речовин, причому настiльки, що автомоб^ь, який зроблений сьогоднi виробляе в двадцять разiв менше викидiв, нiж автомобiль, зроблений в 1970 рощ. Вимоги нормативi «6вро» ство-рюють вiтчизняним автовласникам i перевiзникам значнi проблеми — за кордоном забороняеться рух украшських транспортних засобiв i накладаються штрафи за невщповщшсть екологiчним стандартам европейських краш.
Таблиця 2
Стандарти Евро по викидам токсичних речовин
Евро Дата СО ТНС тнс Шх НС+Шх РМ
стандарт виконання* (г/км) (г/км) (г/км) (г/км) (г/км) (г/км)
Дизель
Еига I Липень 1993 2.72 - - - 0.97 0.14
Еиго II Очень 1997 1.00 - - - 0.70 0.08
Еига III Очень 2001 0.64 - - 0.50 0.56 0.05
Еиго IV Очень 2006 0.50 - - 0.25 0.30 0.025
Еиго V Вересень 2010 0.500 - - 0.180 0.230 0.005
Еиго VI Вересень 2015 0.500 - - 0.180 0.230 0.005
Бензин
Еиго I Липень 1993 2.72 - - - 0.97 -
Еиго II Очень 1997 2.20 - - - 0.50 -
Еиго III Очень 2001 2.30 0.20 - 0.15 - -
Еиго IV Очень 2006 1.00 0.10 - 0.08 - -
Еиго V Вересень 2010 1.000 100.00 0.68 0.60 - 0.005**
Еиго VI Вересень 2015 1.000 100.00 0.68 0.60 - 0.005**
* Дата, тсля яког вы новi двигуни на ринку повинш. вiдповiдати стандарту. **Застосовуеться тгльки для автомобiлiв з двигунами з безпосередтм упри скуванням.
«6вро V» вступив в силу в 2010 р., ще бшьш жорстк стандарти вступлять в силу в 2015 р. («6вро VI»). На додаток до нормування токсичних компоненпв ввд-працьованих газiв (СО, N0^ СН) 6С встановило принп ципово новi обмеження дл концентрацп парникового вуглекислого газу С02 в викидах, автомобШв. В 2009 р. 6вропейський парламент прийняв новий закон про С02 який встановлюе, що викиди С02 не повинш пе-ревищувати 130 г/км пробпу для всiх нових автомобь лiв, зроблених в 2015 р. 130 г/км е^валентно пробпу 58 миль або 93,3 км на 3,6 л для дизельних двигушв i 83,6 км на 3,6 л для бензинових двигушв. Досягнення ще1 мети здшснювалось поетапно протягом трьох роюв, з 2012 року 65 % нових зареестрованих автомобШв кожного виробника повинш вщповвдати нормативу викиду С02 - 130 г/км, 75 % автомобЫв з 2013 р. i 80 % в 2014 рощ i 100 % до 2015 року. Розширена задача поставлена, щоб досягти значень викиду СО2 95 г/км до 2020 р. Виробникам, як перевищують нормативи з 2012 р. платять штраф за кожен автомобшь зареестрований, якш не вщповщае нормативу [3].
Норми «6вро» регламентують також рiвнi випа-ровування паливно-мастильних матерiалiв з авто-
мобШв, що стоять з вимкненим двигуном, 1 тверд1 частинки (сажа) у вщпрацьованих газах автомобШв з дизельними двигунами. Нормативи випаровувань 1 твердих частинок наведеш в табл. 2. В Укра'!ш д1е закон № 2134-Ш вщ 07.12.2000 «Про внесення змш до деяких законодавчих акт1в Украши щодо регулювання ринку автомобШв в УкрашЬ». В одному з його пункт1в зазначено, що до нашо! краши забороняеться ввозити автомобШ без катал1затор1в, як забезпечують склад шквдливих речовин у вщпрацьованих газах на р1вш «бвро 2».
5. Нацюнальш стандарти Украши з контролю викидiв АТЗ
Головна вщмшшсть украшський стандарпв: ДСТУ 4276-04 "Норми 1 методи вим1рювань димносп у ввд-працьованих газах автомобШв з дизелями або газодизелями» 1 ДСТУ 4277-04 "Норми 1 методи вим1рювання вмшту оксиду вуглецю та вуглеводшв у ввдпрацьованих газах автомобШв, що працюють на бензиш або газовому паливЬ» ввд «бвро», полягае в тому, що вони 1 регламентують викиди токсичних речових в об'емнш концентрацп на холостому ход1 автомобшя. Одини-ця вим1ру: об'емний ввдсоток «% об.» , або його доля «1ррт =0,0001 об. %». Стандарти «бвро», як розгля-далось вище - нормують масов1 викиди: «г/км» при 1здовому випробувальному цикл1, що 1м1туе рух ав-томобшя. Тому пор1вняння нацюнального стандарту ДСТУ 4277-04 1 норматив! « бвро» немае сенсу, це р1зш по свош суп еколопчш стандарти, яю в той же час дають оцшку еколопчного стану автомобшя, з р1зних режим1в роботи автомобшя: нацюнальш стандарти на холостому ход1, стандарти «бвро» при руху автомобшя [6].
Концентрацп токсичних компоненпв: оксид вуглецю (СО) 1 вуглеводш (СН) у викидах вщпрацьованих газ1в по ДСТУ 4277-04 не повинш перевищувати зна-чень наведених в табл. 3.
Таблиця 3
Нормативи викидiв СО , СН по ДСТУ 4277-04
Нормативи димност для дизельних двигушв по ДСТУ 4276-04 на р1зних видах палива представлен в табл. 4.
Таблиця 4 Нормативи димшсп дизельних двигунiв
Типи автомобшв Нормативний показник ослаблення св^лового потоку К доп, м -1 Нормативний коем фщент ослаблення св^лового потоку Кд0П., %
автомобш з дизелями: - -
без наддуву 2,5 66
з наддувом 3,0 73
автомобш з газодизелями: - -
без наддуву 1,7 52
з наддувом 2,0 58
6. Газоаналiзатори i димомiри сучасний стан
Нормативи токсичшст 1 димшст автомобШв кон-тролюються за допомогою вщповщних засоб1в вим1рю-вально! техшки: газоанал1затор1в 1 димом1р1в.
Принцип дИ димом1р1в базуеться на вим1рюванш оптично! густини сфокусованого потоку свила, що проходить через вщпрацьований газ. Р1вень ослаблен-ня свгглового потоку до попадання на вщпрацьований газ 1 тсля проходження через нього 1 е м1рою димность Нормованим параметром димност е натуральний по-казник ослаблення свилового потоку або коефщ1ент поглинання К, який характеризуе оптичну густину вщпрацьованих газ1в 1 вим1рюеться в м-1 або %. Ди-мшсть вим1рюеться у двох одиницях:
а) ввдсотках ослаблення свиового потоку - 0-100 %;
б) натуральному показнику ослаблення свггового потоку: К=0-<».
(Натуральний показник ослаблення свггового потоку - величина обернена товшд шару ввдпрацьованих газ1в, який в е раз1в ослаблюе потж випромшювання вщ джерела свггла димом1ра, що його просв1чуе, де е - основа натурального логарифму.)
Вим1рювання димност проводять за допомогою прилад1в - оптичних димом1р1в згвдно методики ви-м1рювань по ДСТУ 4276-04. Димом1р повинен бути оснащений каналом для вим1ру температури оливи (0-150 оС) 1 тахометром для вим1ру частой обертання двигуна (0-6000 об/хв). Також в комплект димом1ра входить принтер для друку результат1в вим1рювань. Основна приведена похибка вим1рювань не повинна перевищувати - ±2 %. Прикладом таких сучасних ди-мом1р1в е ИДП-2, ИДС (Укра!на) [12], OPACALYT 1030 (ФРН)[13], ИНФРАКАР Д 1-03 (Рос1я) [14] (табл. 5).
Токсичшсть автомобШв (вм1ст оксиду вуглецю та вуглеводшв у вщпрацьованих газах автомобШв) перев1ряеться за допомогою автоматичних шфрачер-воних газоанал1затор1в. Принцип ди газоанал1затор1 побудований на вим1рюванн1 поглинання шфрачерво-ного випромшювання вщповщним газом СО або СН, кожного на «свош» довжиш хвил1, в шфрачервонш частиш спектру [15]. Газ вщбираеться повиряним насосом надходить до газоанал1затора в оптичну кю-
Вид палива, на якому пра-цюе двигун Частота обертання, на холостому ходi Оксид вуг-лецю (СО), об'емна частка, % Вуглеводш (СН), об'емна частка, млн-1 (ррт), для двигушв з числом цилiндрiв
до 4 ци-лiндрiв, включно Бшьше шж 4 цилшдра
Бензин 3,5* 1200 2500
Nпiдв 2,0 600 1000
Газ природний Ктт 1,5 600 1800
Nпiдв 1,0 300 600
Газ нафтовий Ктт 3,5 1200 2500
Nпiдв 1,5 600 1000
Нормативи викид1в для автомобшв оснащених нейтрашзато-рами: окислювальними або трикомпонентними
Окислювальними Трикомпонентними
Режим Окис вугле-цю, % Вуглевод-ш, млн.-1 Окис вуг-лецю, % Вугле-водш, млн.-1
Ктт 1,0 600 0,5 100
Nmдв 0,6 300 0,3 100
вету, яка опромшюеться ввд джерела шфрачервоного випромiнювання , вiдповiдно на фжсованш, характер-нiй тiльки для даного газу довжиш хвилi вiдбуваeться поглинання потоку випромшювання залежно вiд кон-центрацп газу. Приймач випромiнювання фжсуе змiни iнтенсивностi потоку випромiнювання функщонально пов'язанi з концентрацieю газу. Розд^ення потоку випромiнювання на входi приймача вщбуваеться за допомогою вхiдних оптичних штерференцшних фшь-трiв [15].
Прикладом таких приладiв ИНФРАКАР (Росiя), [13], INFRALYT SMART (ФРН) [14] (табл. 6).
Таблиця 5
Техшчж характеристики димомiрiв
Тип димом1ру Ефективна оптична база (L) Д1апазон вим1рюван-ня димносй, %, м Основна приведена похибка, % Живлен-ня
1нфракар-Д1-3.02 (Роая) Стацюнарний Приведена оптична 0,43 м 0-100% 0...» м-1 (0-10, при К>10 К= ») ±1- 2 Мережа 220В, 50Гц
ИДП-2 (Украша). Переносний Приведена оптична 0,43м 0-100 %, 0-99 м-1 ± 2 Акумуля-тор 1,2V x 0,75Ah,
OPACILYT-1030 (ФРН) Стацюнарний Оптична 0,43 м 0-100% 0-10 м -1 ± 2 Мережа 220В, 50Гц
Техшчж характеристики iнфрачервоних газоаналiзаторiв
Тип газоаа нал1затору Метод вим1рювання, д1апазон Основна приведена похибка Габарити, вага Живлення, принтер, шдикащя, RS
Инфракар М-2Т.02-Роая Недисперсний, шфрачер-воний (шт) СО - 0 10 %; СН - 0....5000 ррт; СО2 - 0...20%; О2 - 0...25 %; Лямбда - 0...2. Тахометра: 0...10000 хв-1 Температура оливи: 0-100 оС ±4 % Маса - 10 кг. Габаритш розм1ри: 355х310х185 мм. Мережа 220 В, 50 Гц. Вмонтований принтер. 1ндикащя показань -светлодюдна. Висое та цифр - 14 мм. Зв'язок з ПК по RS-232;
INFRALYT SMART (ФРН) Недисперсний, шфрачер-воний СО - 0-10 % С02 - 0-20 %. НС - 0-2500 ррт. 02 0-22 % . Лямбда - 0...9,999. Тахометра: 0...9999 хв-1 Температура оливи: 0 - 130оС Робоча температура: 5-45 °С ± 4 % Маса - 6,5 кг. Габаритш розм1ри: 258x330x203 мм Мережа 220 В, 50 Гц. Вмонтований принтер. 1ндикащя показань - ЖК1 екран Зв'язок з ПК по
RS-232
Як в стандартах бвро, в нащональних ДСТУ окрiм нормативi викидiв регламентуються також i вимого до техшчних характеристик газоаналiзаторiв i димомiрiв: метод газового аналiзу, дiапазон, вимiрювання, похиб-ка, швидкодiя.
В Укра1ш склалась парадоксальна ситуацiя коли одночасно дтть два нормативнi акти, щодо вимого до газоаналiзаторiв для контролю вщпрацьова-них газiв. Згвдно ДСТУ 4277-04, в якому вимоги до газоаналiзаторiв зумовленi нормативами по табл. 3, а саме дiапазони вимiрювання СО, СН вiдповiдно: 0-5 % об., 0-10000 ррт, основна приведена похибка вимiрювань: -+2 %. Також встановлеш метрологiчнi вимоги до вимiрювання температури оливи в дiапазонi 50-150оС, i частоти оберпв двигуна 0-5000 об/хв. Тобто газоаналiзатор повинен мати два вимiрюваль-них газових канали: СО i СН i канали вимiрювання температури i частоти обертiв двигуна.
В той час зпдно введеного в дж в 2008 р. «Тех-шчного регламенту щодо суттевих вимог до засобiв вимiрювальноi технiки. Додаток 10» (далi — ТР) , до техшчних характеристик газоаналiзаторiв для контролю ввдпрацьованих газiв автомобiлiв пред'являються суттево iншi вимоги. Нормуеться дiапазони вимiрю-вання не двох газiв: СО i СН, як в ДСТУ 4277-04, а чотирьох газiв: СО, СН,СО2,О2 одночасно газоана-лiзатори дiляться на два класи за рiвнем похибки, вiдмiннi дiапазони, рiзнi дiапазони вимiрювання, ввд-сутнi канали для вимiрювання температури оливи i частоти обертiв. Слiд вiдмiтити, що нормативи ТР взятi з мiжнародно-го стандарту серii ISO 3930:2000/ OIML R 99:2000 «Instruments for measuring vehicle exhaust emissions («Засоби вимiрювання шюдливих викидiв»), в частиш технiчних i метрологiчних характеристик газоаналiзаторiв.
З урахуванням европейсько-го досвiду i загальноi тенденцп до спецiалiзацii
Таблиця 6
7. Пропозицп щодо вдосконалення вггчизняно! нормативно-право! бази
Вмкт оксиду вуглецю та вуглеводшв перевiряють на холостому ходi прогрiтого автомобiля i можуть бути проведен як в цеху автозаводу, так i в СТО, АТП i в вуличних, польових умовах, едина пересторога -температура довюлля не повинна бути менше +5 оС. Контроль за стандартами 6вро можливо провести виключно в стацiонарних лабораторiях на вiдповiдно оснащеному комп'ютером, рiзноманiтними приладами i сенсорами на спецiалiзованому випробувальному стендi [3].
Контроль вщпрацьованих газiв автомобiлiв е глобальною проблемою i кожна краша створюе сво! нормативи i стандарти, як регла-ментують рiвнi викидiв токсичних речовин. Таю нащональш стандарти з 2006 р. дтть i в Украiнi. В той же час в бвропейських крашах розроблеш регiональнi нормативи «6вро», якi послщовно, поетапно регла-ментують зменшення викидiв токсичних компонентiв в часi. Нормативи «6вро» в першу чергу стосуються автовиробниюв. Автозаводи мають чiткий орiентир яких екологiчних показникiв вони повинш досягти i в якому рощ.
В той же час при перевiрцi автомобШ в умовах екс-плуатацп дiють iншi «експлуатацiйнi» нормативи, ав-томобiль перевiряеться на вщповщшсть екологiчним
нормативам на спецiалiзованому СТО. Ввдповвдно ви-моги до газоаналiзаторiв при виробництвi автомобiлiв, 'х сертифiкацii однi, при контролi в ходi експлуатацii шш1
Одночасна дiя в Украiнi нормативiв: «бвро», ДСТУ, ТР, стандартiв ISO приводить до вщсутносп единих вимог при контролi екологiчноi безпеки АТЗ. З ураху-ванням досвiду, краш з значним рiвнем автомобiлiзацii i вiдповiдного iснуючого у цих крашах нормативно-методичного забезпечення, в Укра'ш бажано створити наступнi нормативнi стандарти i керiвнi документи:
1. Нацюнальний ДСТУ, який нормуе тiльки рiвнi викидiв забруднювальних речовин у вщпрацьованих газiв АТЗ:
а) при виробництвi i випуску на автозаводах;
б) при експлуатацп , проведення техшчного огляду.
2. Нацiональний ДСТУ в якому регламентуються вимоги до техшчних (метролопчних) характеристик засобiв вимiрювання: газоаналiзаторiв, димомiрiв, га-зоаналiичних систем i станцiй.
3. Нацiональний ДСТУ до методик вимiрювання, сфери 'х використання, форми протоколiв.
4. Керiвний нормативний документ (КНД) Держе-коiнспекцii, щодо перевiрки АТЗ на вiдповiднiсть стат-тi 9 Закону Украiни «Про охорону атмосферного повь тря» (Стаття 9: «для кожного типу пересувних джерел, що експлуатуються на територп Украши, встановлю-ються нормативи вмшту забруднюючих речовин..») при перевiрцi АТЗ органами Держекошспекцп i ДА1.
5. Внести змши в Правила дорожнього руху Украши i проведення техшчного огляду АТЗ, в частиш
методики nepeBipra еколопчних napaMeTpiB АТЗ, заборони експлуатацп АТЗ при еколопчнш неввдповщ-носп, пepeлiку пpиладiв, якi застосовуються для цих nepeBipoK.
8. Висновки
Проблеми eкoлoгiчнoгo контролю АТЗ, зменшення негативного впливу викидiв на дoвкiлля потребують спiльних зусиль фахiвцiв piзних галузей: автовироб-ниюв, пpиладoбудiвникiв, мeтpoлoгiв, спeцiалiстiв по техшчному обслуговуванню i ремонту авто-мобШв, eкoлoгiв. Враховуючи напрям по гармошза-цп европейського законодавства в УкраМ стандарти ДСТУ 4276-04 i ДСТУ 4277-04 потребують модершза-цп i корегування.
З урахуванням досвщу краш з значним piвнeм ав-томобШзацп i вiдпoвiднoгo iснуючoгo у цих крашах нормативно-методичного забезпечення, в УкраМ бажано створити низку нормативних стандарпв i кepiв-них докуменпв. Зокрема мова може йти про: нор-мування piвнiв викидiв забруднювальних речовин у вщпрацьованих газiв АТЗ; вимоги до метролопчних характеристик засoбiв вимipювання, методик вимipю-вання, сфери '¿х використання, форми пpoтoкoлiв; змь ни в Правила дорожнього руху Украши i проведення техшчного огляду АТЗ, в частиш методики пepeвipки еколопчних паpамeтpiв АТЗ, заборони експлуатацп АТЗ при еколопчнш невщповщносп та перелжу при-ладiв, якi застосовуються для цих пepeвipoк.
Лiтература
1. Geurts, D. Mananing Euro 1V: Cost - Effective Solution for Emission- Busting Technology [Text] / D. Geurts, B. Schreurs, M. Petetrs // Engine Technology International. - 1998. - Vol. 2. - P. 23-26.
2. Krahl, J. Fuel economy and environmental characteristics of biodiesel and low sulfur fuels in diesel engines [Text] / J. Krahl, A. Munack, O. Schroder, A. Hassaneen // Landbauforschung Volk-enrode. - 2005. - Vol. 55, Nr. 2. - P. 72-79.
3. Редзюк, А. М. Перев1рка техшчного стану колюних транспортних засоб1в: Норми м1жнародних договор1в Украши та права бвропейського Союзу [Текст] / А. М. Редзюк, В. Б. Агеев, В. В. Мержиевський та ¡н. - К.: ДП «Державто -трансНД1проект», 2008. - 536 с.
4. Редзюк, А. М. Нормування еколопчних показнигав ДТЗ: розвиток, стан, перспективи [Текст] / А. М. Редзюк, Ю. Ф. Гутаре-вич // Журнал «Автошляховик Украши». - 2001. - № 4. - С. 2-9.
5. Двигуни внутршнього згоряння: Сер1я шдручнигав у 6 томах.Т.5. Еколопзащя ДВЗ [Текст] / за ред. проф. А. П. Марченко, проф. А. Ф. Шеховцова. - Харгав: Прапор, 2004. - 360 с.
6. Гутаревич, Ю. Ф. Еколопя та автомобшьний транспорт [Текст]: навч. пос. / Ю. Ф. Гутаревич, Д. В. Зеркалов, А. Г. Говорун, О. А. Корпач, Л. П. Мержиевська. - К.: Арютей, 2006. - 292 с.
7. Козак, Ф. В. Про методи зниження токсичнос™ вщхщних газ1в автомобшь-них двигушв внутршнього згоряння [Текст] / Ф. В. Козак, В. М. Мельник // Журнал «Розвщка та розробка нафтових i газових родовищ». 1ФТУНГ. - 2012. - № 3(44). -С. 121-127.
8. Звонов, В. А. Оценка выброса твердых частиц с отработавшими газами автотракторного дизеля [Текст] / В. А. Звонов, А. П. Марченко, И. В. Парсаданов, А. П. Поливянчук // «Двигатели внутреннего сгорания» сб. ст. НТУ «ХПИ». - 2006. -№ 2. - С. 64-67.
9. Парсаданов, И. В. Определение состава твердых частиц состава отработавших газов дизел1в [Текст] / И. В. Парсаданов, И. П. Васильев // Двигатели внутреннего сгорания: сб. ст. НТУ «ХПИ». - 2013. - № 2. - С. 97-101.
10. Канило, П. М. Интегральные еколого-химические показатели автомобилей с поршневыми двигателями [Текст] / П. М. Ка-нило, М. В. Сарапина // Автомобильный транспор: сб. научн. тр. ХНАДУ. - 2007. - Вып. 20. - С. 68-74.
11. Кульчицкий, А. Р. Токсичность автомобильных и тракторних двигателей [Текст] : учеб. пос. для высшей школы / А. Р. Кульчицкий. - М.:Академический проект, 2004. - 400 с.
12. НПФ Спецприбор [Электронный ресурс] / Режим доступа: www.spribor.is.com.ua
13. SAXON Junkalor GmbH [Electronic resource] / Available at: www.saxon-junkalor.de
14. «Инфракар» [Электронный ресурс] / Каталог продукции. -Режим доступа: www.infracar.ru
15. Примюький, В. П. Сучасш оптико-електронш схеми шфрачервоних газоанашзатор1в [Текст] / В. П. Примюький // Журнал «Оптико-електронш iнформацiйно-енергетичнi технологи». ВНТУ. - 2005. - № 1 (9). - С. 77-81.
-□ □-
Виконано аналiз тдход^в до пошуку витотв тдзем-них трубопроводiв. Введено поняття акустичного портрета тдземного трубопроводу водопровидног мережi. В якостi акустичних портретiв трубопроводу запропо-новано використовувати параметри вейвлет-нейронног мережi, апроксимуючог акустичш сигнали трубопроводу. Розроблено метод локалiзацii м^ць витотв з тдзем-ног водопровидног мережi шляхом з^тавлення акустичних портретiв трубопроводiв. Запропоновано критерш для з^тавлення акустичних портретiв
Ключовi слова: витоки трубопроводiв, порiвняння сиг-налiв, вейвлет-нейронш мережi, акустичш портрети
трубопроводiв
□-□
Выполнен анализ подходов к поиску утечек подземных трубопроводов. Введено понятие акустического портрета подземного трубопровода водопроводной сети. В качестве акустических портретов трубопровода предложено использовать параметры вейвлет-нейронной сети, аппроксимирующей акустические сигналы трубопровода. Разработан метод локализации мест утечек из подземной водопроводной сети путем сопоставления акустических портретов трубопроводов. Предложен критерий для сопоставления акустических портретов
Ключевые слова: утечки трубопроводов, сопоставление сигналов, вейвлет-нейронные сети, акустические портреты трубопроводов -□ □-
УДК 004.891.3
ЛОКАЛИЗАЦИЯ УТЕЧЕК ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ НА ОСНОВЕ СОПОСТАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПОРТРЕТОВ
В. А. Строганов
Кафедра информационных систем Севастопольский национальный технический университет ул. Университетская, 33, г. Севастополь E-mail: vstroganov@mail.ru
1. Введение
Актуальность проблемы своевременного обнаружения и устранения утечек из подземных трубопроводов городской водопроводной сети не вызывает сомнений. Значительная степень износа трубопроводов приводит к их регулярному повреждению. Потери воды за счет утечек в подземных трубопроводах составляют от (7-10) % развитых странах на хорошо ухоженных водопроводах [1] до 40 % [2], что приводит к значительным финансовым расходам. Поэтому задача своевременного обнаружения и устранения утечек подземных трубопроводов крайне важна с прикладной точки зрения.
2. Анализ литературных источников
Для поиска утечек трубопроводов существует множество подходов и методов. Условно их можно разделить на две группы:
- акустические, т. е. основанные на анализе акустических сигналов, возникающих при прохождении жидкости по трубопроводу;
- неакустические, основанные на анализе температурных изменений, использовании трассирующего газа и проч.
Наиболее перспективными представляются методы поиска и локализации утечек подземных трубопроводов, основанные на анализе акустических сигналов, которые возникают в местах вытекания жидкости. Решение о наличии или отсутствии утечки принимается на основе анализа сигнала, считанного с поверхности грунта над местом прокладки трубопровода [2], либо непосредственно со стенки трубопровода [3].
В случае повреждения трубопровода к акустическим сигналам, эмитируемым собственно трубопроводом, добавляется звук утечки - результат акустической эмиссии вытекающей жидкости. Как показано в [2], информации, содержащейся в таких суммарных сигналах, достаточно для классификации сигналов с помощью искусственной нейронной сети (ИНС), т. е. для принятия решения о наличии или отсутствии утечки. Акустические сигналы трубопровода подвергаются воздействию внешних шумов, что может негативно влиять на эффективность обнаружения утечек и приводит к необходимости предварительной обработки сигналов [4, 5].
Проанализировав текущее положение дел в области поиска утечек трубопроводов, можно выделить следующие основные тенденции:
- получают дальнейшее развитие известные ранее методы поиска и локализации утечек [3, 4];
©
