Министерство транспорта россии




страница1/6
Дата26.07.2016
Размер0.67 Mb.
  1   2   3   4   5   6


МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИИ

Департамент воздушного транспорта

Государственный научно-исследовательский

институт гражданской авиации





СОГЛАСОВАНО


УТВЕРЖДЕНО

Начальник управления

Экологического контроля

и анализа Минэкологии

России


А.П. Львов

«6» апреля 1992 г.



Начальник отдела развития

перспективных систем научно-

технических программ

Департамента ВТ Минтранса РФ


«6» апреля 1992 г.

МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО

ВОЗДУХА В ОКРЕСТНОСТИ АЭРОПОРТА
Москва, 1992 г.
Составитель Ю.Н. Кулагин, канд. техн. наук

О Г Л А В Л Е Н И Е


Введение

  1. Контроль эмиссии двигателей воздушных судов в эксплуатации

  2. Рекомендации по снижению эмиссии двигателей воздушных судов

в эксплуатации

3. Контроль загрязнения атмосферного воздуха в зоне аэропорта и прилегающей

к нему местности

4. Концентрация загрязняющих веществ в зоне аэропорта и прилегающей к нему местности

5. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха в зоне аэропорта

6. Валовый выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов

7. Испарение углеводородных топлив

8. Нормативно-технические требования к экологическому паспорту авиапредприятия (выброс загрязняющих веществ двигателями воздушных судов)

9. Нормативы платы за выброс ЗВ авиапредприятиями
Приложение.

Пример расчета валовых выбросов и определение

лимитов выброса загрязняющих веществ двигателями

воздушных судов


Литература

В В Е Д Е Н И Е


Работа выполнена в рамках научно-технической программы ГКНТ 0.85.04 «Разработать и внедрить методы наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, средств контроля ее качества и источников загрязнения», вытекающей из основных положений Закона РФ об охране окружающей природной среды от 19 декабря 1991 г, обязывающего министерства и организации, осуществляющие эксплуатацию самолетов и других передвижных средств и установок, разработать и осуществить комплекс мероприятий по предотвращению и сокращению выбросов в атмосферу загрязняющих веществ этими средствами и вести ведомственный контроль за охраной атмосферного воздуха и соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и вредных воздействий на него.

Выброс загрязняющих веществ двигателями ВС регламентирован Приложением 16 к международной конвенции о гражданской авиации, т.п, эмиссия авиационных двигателей. Действие стандарта распространяется на турбореактивные и турбовентиляторные двигатели тягой больше 26,7 кН. Стандарт не распространяется на двигатель малой тяги, поскольку при относительно незначительных выбросах загрязняющих веществ этими двигателями их доработка часто затруднена.

Аналогичные требования закреплены ГОСТ 17.2.2.04.86 «Охрана природы. Атмосфера. Двигатели газотурбинные самолетов гражданской авиации. Нормы и методы определения выбросов загрязняющих веществ», разработанным в рамках настоящей работы.

Требования по эмиссии для вновь разрабатываемых двигателей установлены в соответствии с целевыми нормативами, предложенными ИКАО.

Модель загрязнения аэропорта, используемая в данной методике, разработана КИИ ГА – ГосНИИ ГА.

Введение ограничений на выброс загрязняющих веществ двигателями ВС потребовало проведения широкого комплекса работ по снижению эмиссий серийно выпускаемых и находящихся в эксплуатации двигателей. Проведены сертификационные испытания и получен сертификат соответствия двигателя Д-36 международному стандарту по эмиссии, проведены доработки по эмиссии двигателя НК-86. В настоящее время модифицированный вариант этого двигателя проходит летные доводочные испытания. Проведены стендовые сертификационные испытания двигателя на соответствие международному стандарту по эмиссии, материалы испытаний представлены для сертификации. Продолжаются работы по доводке двигателя ДЗО-КУ по эмиссии. На двигателе НК-8-2У П серии существенно на 30-40% снижена эмиссия НС и СО. Дальнейшее снижение эмиссии двигателя подобной схемы за счет доводки камеры сгорания считается невозможным. Предполагается, что этот двигатель будет заменен двигателем ДЗО-КУ, на котором по имеющимся данным удается получить более глубокое снижение эмиссии.

Двигатель НК-8-2У является самым массовым двигателем ГА дает существенный вклад до 65 % в общее загрязнение атмосферного воздуха от двигателей ВС. Достигнутое на двигателях НК-8-2У П серии снижение на 30-40% эмиссии НС и СО за счет совершенствования может представлять существенный вклад в снижение загрязнения атмосферного воздуха, хотя и не обеспечивает современный уровень требований к изготовляемым двигателям. В последнее время появляются разработки, подтверждающие возможность дополнительного снижения эмиссии этого двигателя за счет перераспределения подачи топлива на режиме малого газа по контурам двигателя, подобная схема реализована на двигателе НК-86. Работы в этом направлении предполагается продолжить на базе ГосНИИ ГА совместно с предприятием-изготовителем.

Вместе с работами по эмиссионному совершенствованию двигателей ВС ведутся работы по снижению эмиссии двигателей в эксплуатации и отработке контроля загрязнения атмосферного воздуха от двигателей.

В соответствие с Рекомендациями ИКАО продолжаются работы по совершенствованию моделей загрязнения мониторингу загрязнения воздушной среды в зоне/окрестности аэропортов с целью накопления данных, подтверждающих необходимость введения контроля загрязнения воздушной среды в зоне аэропортов.

Настоящая методика обобщает опыт, накопленный в области контроля загрязнения воздушной среды при эксплуатации ВС и может быть использована в работах, связанных с проведением ведомственного контроля за охраной атмосферного воздуха и соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

1. КОНТРОЛЬ ЭМИССИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

В ЭКСПЛУАТАЦИИ.


Эмиссия двигателей воздушных судов определяет загрязнения атмосферного воздуха в зоне и окрестности аэропорта.

Допустимые уровни эмиссии оксида углерода (СО), несгоревших углеводородов (НС) и оксидов азота (NOх) для двигателей ВС регламентированы Приложением 16 ИКАО, т.2 «Эмиссия авиационных двигателей» и аналогичным ему отечественным стандартам. В указанном Приложении предложена общая методика проведения сертификационных испытаний и эмиссии, а также даны основные технологические требования к газоанализирующей аппаратуре, необходимой для проведения таких испытаний.

Соответствие типа двигателя стандарту по эмиссии двигателей определяется стендорыми испытаниями. Однако, фактические характеристики эмиссии двигателей в условиях эксплуатации могут существенно отличаться от стендовых вследствие экземплярного разброса, наработки двигателя, регулировки его систем, что важно учитывать при контроле эмиссионных характеристик двигателя в эксплуатации. Следует учитывать также изменение атмосферных условий (температура, давление, влажность окружающего воздуха), которые могут меняться в достаточно широком диапазоне. Поэтому, определение эмиссионных характеристик двигателей в натурных исследованиях, является важной составной частью проблемы контроля эмиссии авиадвигателя.


    1. Назначение методики.

Данная методика предназначена для проведения измерений эмиссии газообразных загрязняющих веществ турбореактивных и турбовентиляторных двигателей ВС, работающих на углеводородных топливах, и определения соответствия данного экземпляра (или типа) двигателя требованиям по эмиссии двигателей, оценки экземплярного разброса характеристик эмиссии.

1.2. Подготовительные работы.

1.2.1. Исследования проводятся на двигателе в обычной для данного типа ВС компоновке.

1.2.2. Измерения проводятся на двигателе в обычном для данного типа ВС компоновке.

1.2.3. Газоаналитическая аппаратура для измерения эмиссии двигателей размещается вблизи двигателей самолета (сбоку от самолета) на расстоянии не более 20 м от исследованного двигателя.

1.2.4. Обеспечивается электропитание (220 В, 50 Гц) газоанализирующей аппаратуры.

1.2.5. Устанавливается радиосвязь (СПУ) между кабиной экипажа и операторами газоанализирующей аппаратуры.

1.2.6. Пробоотборник устанавливается на соплом исследуемого двигателя на подвижной платформе с помощью выдвижной штанги таким образом, чтобы точки пересечения трубок отбора совпала с осью двигателя, а плоскость отбора проб была параллельна срезу сопла и находилась на удалении не более 0,5 диаметра сопла двигателя.



      1. Обеспечивается надежное закрепление подвижной платформы.

      2. Прогрев газоанализирующей аппаратуры выполняется не менее чем на четыре часа до начала гонки двигателя, до стабилизации режима работы измерительных систем.

      3. После выхода на режим и стабилизации параметров работы аппаратуры производится ее калибровка.

    1. Технические требования к газоаналитической аппаратуре.

      1. Газоаналитическая измерительная аппаратура, применяемая при контроле эмиссии двигателей ВС, должна отвечать требованиям ГОСТ 17.2.2.04-86.

      2. Анализ содержания в пробе оксида и диоксида углерода (СО и СО2) проводится с помощью инфракрасных анализаторов, использующих принцип дифференциального поглощения энергии в параллельных, соответствующим образом стабилизированных элемента, содержащих отобранный и стандартный газ. Конструкция анализаторов должна обеспечивать функции управления и регулирования потоков температуры газа, содержащегося в пробах, а также потоков нулевого и калибровочных газов.

1.3.3. Анализ содержания в пробе оксидов азота (NO, NOx) проводится с помощью анализаторов, с использующих для измерения концентрации оксида азота (NO) метод хемилюминесценции, в соответствии с которым, интенсивность излучения вступающего в реакцию оксида азота (NO) с добавлением озона (О3) пропорциональна концентрации (NO). Предварительно проводится преобразование диоксида азота (NO2) в оксид азота (NO) в конвекторе, обладающем необходимой эффективностью. Результат измерения концентрации оксида азота (NO) в совокупности с концентрацией преобразованного оксид азота диоксида азота (NO2) пропорционален содержанию в пробе оксидов азота (NOx).

Конструкция анализатора должна обеспечивать функции управления и регулирования потоков и температуры газа, а также процедуры тарировки нуля, диапазона измерений и эффективности конвертера.

1.3.4. Анализ содержания в пробе суммарных углеводородов (общего содержания углеводородов, суммы углеводородов – С2 Н4) проводится с помощью анализатора, использующего метод пламенной ионизации, заключающийся в пропускании потока пробы газа через пламя топливного газа, находящегося между электродами подогретого пламенно- ионизационного детектора.

Ионизационный ток, проходящий между электродами пропорционален массовому расходу углеводородов, вступающих а процесс горения водорода, входящего в состав топливного газа. Конструкция анализатора должна обеспечивать функции регулирования температуры перепуска и расхода проб газов, а также проведение эффективных контрольных тарировок диапазона измерений и нуля.

1.4. Технические требования к пробоотборной системе.

1.4.1 Пробоотборная система, используемая при проведении измерений эмиссии двигателей, должна отвечать требованиям ГОСТ 17.2.2.04.86.

Пробоотборник с помощью подвижной штанги, установленной на подвижной тележке, подводится к срезу сопла двигателя, и тележка закрепляется с помощью грузов. В зависимости от типа и размеров двигателя определяется место и расположение точек отбора пробы, обеспечивающих представительность проб, остальные отверстия пробоотборной системы заглушаются.

1.5. Требования к проведению измерений.

1.5.1. Измерения эмиссии двигателей ВС в условиях эксплуатации имеет следующие особенности:

- контроль, измерение и установка режима работы двигателей производится по штатным приборам, установленным в кабине экипажа. Регистрация режимов работы двигателей проводится визуально по штатным приборам или по данным бортового самописца (МСРП).

1.5.2. Значения тяги двигателя (R), расхода топлива и воздуха (Gт, Gв), температура и давление воздуха на входе в камеру сгорания (Fк) определяется по характеристикам двигателя в зависимости от частоты вращения ротора двигателя. Параметры окружающей среды (температура, давление и влажность воздуха) определяется по данным метеослужбы для условий аэропорта.

1.5.3. Измерения проводятся последовательно во всем диапазоне эксплуатационных режимов с шагом, необходимым для получения функциональных зависимости индексов эмиссии (EI), от режима работы двигателей. При этом, каждая точка характеристики определяется дважды при прямой и обратном ходе измерения режима, позволяющим учесть влияние прогрева двигателя.

Выбор режимов в диапазоне от малого газа (земного) до взлетной должен обеспечить надежное определение приведенных к стандартным атмосферным условиям значений индексов эмиссии на каждом из четырех режимов, составляющих условный цикл взлетно-посадочных операций (ГОСТ 17.2.2.04-86). В зоне режимов близких к малому газу, измерения следует проводить не менее, чем на трех режимах.

1.5.4. Установка режима двигателя производится по указателям оборотов ротора каскада низкого давления (nнд).



    1. Требования безопасности.

1.6.1. При выполнении измерений эмиссионных характеристик двигателей в эксплуатации, а также при проведении регулировочных, наладочных, калибровочных и подготовительных и измерениям работ должны быть соблюдены следующие требования безопасности:

- система эмиссионных измерений должна быт надежно заземлена, если в розетках отдельных анализаторов не предусмотрен третий заземляющий контакт, необходимо использовать вилку для заземления;

- в анализаторе оксидов азота (NОx) боковые и верхняя поверхности левой части прибора (от оператора, находящегося лицом к передней панели сигнализатора), а также передний скос в режиме работы прибора имеют повышенную температуру. Во избежании ожога требуется соблюдать меры предосторожности при соприкосновении с этими поверхностями;

- при работе анализатора NОx генерируется токсичный газ-озон. Перед началом работ по обслуживанию, демонтажу и работ, связанных с разъединением трубопроводов следует отключить электропитание;

- при работе анализатора NОx во избежание контакта операторов с токсичными газами, необходимо выходные штуцеры «cyhaust» (выхлоп) и «sypass» (перепуск), находящиеся на задней панели анализатора, соединить отдельными трубопроводами диаметром равным или более 6,3 мм (1/4) с вентиляционной линией;

- в процессе нормальной эксплуатации анализатор NОx не вскрывается. Работы внутри корпуса анализатора должны производиться только квалифицированным специалистом. Для безопасности работы обслуживающих специалистов некоторые части анализатора смонтированы под щитками или футлярами. Запрещается снимать указанные щитки и футляры;

- при работе анализатора суммарных углеводородов (С2Н4) в целях безопасности работы должна проводиться непрерывная индикация наличия горящего пламени горелки с автоматической отсечкой топливного газа в случае срыва пламени;

- до подключения электропитания особенно тщательно следует проверить герметичность топливных линий. Утечки топливного газа могут привести к взрыву;

- для обеспечения безопасности работы при остановке прибора необходимо сначала выключить подачу топливного газа, затем воздуха и аналитического газа. При необходимости разборки прибора, после отключения электропитания следует дать термостату охладить до комнатной температуры (3 часа);

- при проверке электрических утечек и необходимого в этом случае отсоединения высокоомного кабеля от горелки в целях безопасности и предотвращения выхода из строя транзистора схемн, необходимо убедиться, что кабель заземлен;

- для замены фильтра в линии отбора после выхода прибора на рабочий режим и прогрева термостата, необходимо использовать асбестовые рукавицы.

Расчет индексов эмиссии загрязняющих веществ.




  1. По данным испытаний определяются концентрации загрязняющих веществ в пробе выхлопных газов исследуемого двигателя (диоксида углерода – CO2, оксида углерода – СО, суммарных углеводородов – СН и оксидов азота NOx для i-режима).

  2. Определяются коэффициенты атомарного соотношения содержания водорода и углерода (Н/С и ) соответствующие применяемому при испытаниях топливу.

  3. Значения измеренных по штатным приборам оборотов ротора каскада низкого давления приводятся по атмосферным условиям.

  4. Рассчитывается соотношение воздуха к топливу:

где

[CO]i [CO2]i [HC]i – концентрации оксида углерода, диоксида углерода и суммарных углеводородов соответственно.


  1. Рассчитываются значения коэффициента избытка воздуха:





  1. Рассчитываются значения отношения концентраций оксида азота к сумме оксидов азота в пробе:

[NO];/[NО]x;


где [NO] ; [NОx] – концентрации оксида азота и оксидов азота соответственно.

  1. Рассчитывается индексом эмиссии оксидов азота (NОx), оксида углерода (СО) и углеводородов (Нс);

ЕINOxi = 46,008 [NОx]i /А;

ЕICOi = 28,011 [CO]i /А;

ЕIHci = 16,043 [Hc]i / А;




  1. Рассчитываются также значения полноты сгорания

i = 1 – 24,10-5 (EICOi + 4,83 EIHci)


и значения соотношения индекса оксида углерода и индекса углеводородов:
 = EICOi / EIHci


  1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ ЭМИССИИ ДВИГАТЕЛЕЙ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ


    1. Снижение эмиссии и источников.

Двигатели воздушных судов отечественного производства не удовлетворяют требованиям международного стандарта Приложение 16 и Конвенции о международной гражданской авиации, т.П. Эмиссия авиационных двигателей. Исключение составляет двигатель Д-36, прошедший сентификационные испытания и имеющий сертификат соответствия международному стандарту в полном объеме требований. Стандарт распространения на турбореактивные и турбовентиляторные двигатели тягой более 26,7 кН, изготовленные после января 1986 г.

В соответствии с решениями МАП-МГА продолжаются работы по доводке отечественных двигателей до уровня требований международного стандарта и их сертификации по эмиссии. Закончены сертификационные испытания двигателя НК-86. Однако, предоставленные предприятием-изготовителем материалы сертификационных испытаний содержат значительные отступления от процедур проведения таких испытаний, установленных стандартом в части методом и измерительных систем, используемых при сертификационных испытаниях двигателей. Одновременно с этим, двигатель в варианте предложенных предприятием-изготовителем доработок прошел испытания на базе ГосНИИ ГА, оснащенной необходимыми средствами измерения, отвечающими требованиям стандарта. Результатами испытаний не подтверждены результаты, полученные предприятием-изготовителем. В настоящее время двигатель доработан по результатам совместных МАП-МГА испытаний и должен быть представлен для повторных испытаний.

Проведение сертификационных испытаний двигателя Д-ЗОКУ также задерживается, но по данным предварительных испытаний двигатель ДЗО-КУ имеет лучшие перспективы по сравнению с двигателем НК-8-29. Однако, используемые в этих испытаниях измерительные системы также не отвечают требованиям стандарта. Для обеспечения сертификации этих двигателей необходимо оснастить предприятия-изготовителей необходимой измерительной аппаратурой или использовать в этих испытаниях измерительные системы, имеющиеся в распоряжении смежных организаций.

Двигатели подпадающие под действие международного стандарта (Приложение 16, т.П. Эмиссия авиационных двигателей) должны отвечать следующим требованиям по эмиссии газообразных веществ:

масса загрязняющих веществ, выбрасываемая двигателем за условный валентно-посадочный цикл определенный в соответствии с процедурами установленными стандартами, отнесенная к валентной тяге, не должна превышать:

углеводороды (НС) – 19,6 г/кН

оксид углерода (СО) – 118 г/кН

оксиды азота (NОx) – 40+2 Пк

где ПК – степень повышения давления за компрессором.

На эксплуатируемых двигателях, не подпадающих под действие стандарта или подлежащих замене, дающих значительный вклад в загрязнение воздушной среды, в соответствии со сложившейся международной практикой также должны быть снижены уровни эмиссии. К числу таких двигателей в первую очередь относится двигатель НК-8-2У, дающий порядка 65% общего загрязнения воздушной среды в результате операция ВС.

На двигателе НК-8-2У П серии достигнуто существующее на 30-40 % снижение выброса НС и СО. Дополнительные возможности снижения эмиссии этого двигателя связана с перераспределением подачи топлива в контурах двигателя на режиме малого газа, обеспечивающего более эффективное горение, позволяющего повысить эффективность процессов горения в камере сгорания двигателя с уменьшением выброса двигателем продуктов неполного сгорания, подобно тому, как это осуществлено на НК-86. Предполагается продолжить эти работы совместно МАП-МГА. При положительных результатах этих работ перенастройка регуляторов подачи топлива на двигателях НК-8-2У может быть выполнена в эксплуатации.

Другой массой двигатель Д-30 в настоящее время снят с производства. Общий вклад этого двигателя в загрязнение воздушной среды от двигателей ВС существенно ниже, около 10 % и при предполагаемой замене в эксплуатации воздушных судов, на которых они установлены, на новые типы, доработка этих двигателей не целесообразна.

На вновь разрабатываемые двигатели распространяются «Временные нормативы на эмиссию загрязняющих веществ для новых типов двигателей, разрабатываемых для самолетов гражданской авиации, Мап-МГА, 1983 г.»

Эти нормативы соответствуют целевым нормативам для перспективных двигателей, предложенных ИКАО и включают более жесткие по сравнению с действующим стандартом требования по эмиссии газообразные веществ

углеводороды (НС) – 9,06 г/кН при Пк  16,2



  • 35 (0,92)ПК г/кН при 16,2  ПК  25

  • 4,35 г/кН при ПК  25

оксид углерода (СО) – 100 г/кН при ПК  16,5

  • 26300/П2к г/кН при 16,5  ПК  25

  • 42 е/кН при ПК  25

оксида азота (NОx) – (32 + 0,8 ПК) г/кН

где ПК – степень повышения давления за компрессором.

Эти нормативы распространяются на турбореактивные к турбореактивные двухконтурные двигатели. В соответствии с имеющимися рекомендациями ИКАО, эти нормативы могут быть распространены на турбовинтовентиляторные двигатели нового поколения двигателей. Предполагается провести разработку таких предложений в рамках ИКАО.

  1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница