Куропятнік О. А. Забезпечення екологічності експлуатації морських суден

Дисертаційне дослідження спрямоване на розв’язання науковоприкладного завдання – визначанню оптимальних режимів роботи систем керування випускними газами (з точку зору забезпечення максимального зниження концентрації оксидів азоту та стабілізації досягнутого значення на рівні, відповідному вимогам, що висуваються міжнародними кваліфікаційними товариствами) при одночасному мінімальному зниженні енергетичних та економічних показників двигунів внутрішнього згоряння суден річкового та морського транспорту. Головною мотивацією досліджень є сьогоденна наявність запитів практики: розв’язання завдання мінімізації емісії оксидів азоту з випускними газами дизелів суден річкового та морського транспорту; необхідність забезпечення екологічної ефективності морського судна. Головне завдання наукового дослідження полягає у розробці та визначенні режимів експлуатації систем керування випускними газами, що гарантують забезпечення екологічних показників морських суден відповідно до вимог міжнародних стандартів. Для розв’язання головного завдання дослідження вирішені наступні допоміжні завдання: 1) визначення діапазону роботи системи рециркуляції газів, в якому забезпечується максимальне зниження емісії оксидів азоту при одночасному мінімальному підвищенні витрати палива; 2) визначення критерію оцінки ефективності використання системи рециркуляції випускних газів; 3) визначення оптимальних (з точки зору забезпечення екологічності морських суден) режимів перепуску випускних газів; 4) аналіз зміни статичних та динамічних показників роботи дизелів суден річкового та морського транспорту під час перепуску газів. У результаті розв’язання головного та допоміжних завдань отримано наукове положення: екологічність експлуатації морських суден забезпечується комплексним керуванням випускними газами двигунів внутрішнього згоряння шляхом використання систем їх рециркуляції та перепуску, при цьому оптимальні експлуатаційні режими цих систем визначаються швидкісними або навантажувальними режимами роботи дизелів. Наукове положення обґрунтоване науковими результатами: вперше встановлено: •оптимальний (з точки зору максимального зниження емісії оксидів азоту, при мінімальному зменшенні ефективної потужності і мінімальному підвищенні питомої ефективної витрати палива) діапазон рециркуляції випускних газів, якім є 12,5…15,5 % та в якому підтримується стехіометричне співвідношення, що забезпечує надійне самозаймання палива; •критерій оцінки ефективності системи рециркуляції випускних газів (за який доцільно приймати площу під залежністю NOx, що дозволяє виконувати кількісне та якісне порівняння режимів її експлуатації; •оптимальний (з точки зору ближчого до максимального зниження емісії оксидів азоту з одночасним мінімальним збільшенням витрати палива) режим перепуску випускних газів, яким є 4…6 % та в якому попереджається виникнення теплової перенапруженості та помпажних явищ; •можливість використання системи перепуску випускних газів обмежується частковими (у діапазоні менш ніж 55 % від номінальної потужності) режимами навантаження та підвищеними (у діапазоні більш ніж 9 %) режимами перепуску. Удосконалено методику визначення концентрації оксидів азоту у випускних газах, що відрізняється від існуючих можливістю оцінки їх відносного значення (щодо потужності та часу роботу дизеля) за остаточною концентрацією кисню у випускних газах. Отримала подальший розвиток методика розподілення навантаження між паралельно працюючими дизелями з урахуванням їх екологічних показників (вмістом оксидів азоту у випускних газах). Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: •для основних експлуатаційних діапазонів роботи головних та допоміжних двигунів суден річкового та морського транспорту встановлено режим роботи систем рециркуляції/перепуску випускних газів, використання якого підвищує екологічну ефективність судна з одночасним мінімальним (не більш як 2,5…3,0 %-им) відхиленням потужності та попередженням теплової напруженості; •технологію комплексного керування випускними газами доцільно використовувати під час сталих режимів роботи суднового пропульсивного комплексу, а рекомендації щодо визначення оптимальних режимів її експлуатації – під час проектування на налагодження систем рециркуляції/перепуску випускних газів. Ключові слова: судна річкового та морського транспорту, екологічність, емісія оксидів азоту, рециркуляція випускних газів, перепуск випускних газів, керування випускними газами.