Controlul şi reducerea poluării LUCRAREA - 02

1

OPERAREA CU ECHIPAMENTELE DE MĂSURARE A POLUANŢILOR CHIMICI LA MAS. MĂSURAREA EMISIEI DE CO LA MAS ŞI MAC.

1. Scopul lucrării:

- cunoaşterea principiilor şi metodicii uzuale utilizate la măsurarea emisiilor poluante la MAS şi

MAC cu analizorul de gaze AGS 688;

- efectuarea corectă a măsurătorilor emisiei de CO cu analizorul de gaze AGS 688;

- salvarea datelor achiziţionate în format "pdf";

- trasarea graficelor evoluţiei emisiei de CO;

- interpretarea rezultatelor în conformitate cu normativele în vigoare (RNTR-1).

2. Metoda utilizată pentru evaluarea emisiilor de CO produse de motoarele cu ardere internă

� metoda de evaluare a emisiilor de CO este o metodă directă, care implică măsurarea emisiilor

poluante în diferite condiţii de funcţionare (sunt în general încercări care decurg simultan cu

trasarea unor caracteristici fundamentale (caracteristica de turaţie, caracteristica de sarcină,

etc.)).

3. Metodica măsurătorilor experimentale

Se identifică parametrii măsurabili care să permită o evaluare concludentă din punctul de vedere al poluării mediului: • măsurarea poluanţilor din gazele de evacuare; • alegerea unor parametrii funcţionali, care vor fi măsuraţi, ai motorului pe care se vor efectua

măsurătorile; • analiza evoluţiei poluanţilor în funcţie de turaţie; • analiza evoluţiei poluanţilor în funcţie de temperatura uleiului din motor. În acest scop, în concordanţă cu obiectivele menţionate s-a conceput diagrama datelor (mărimilor) de intrare, respectiv ieşire în şi din sistem (figura 1), astfel: � se măsoară direct emisiile poluante a gazelor de ardere; � se măsoară indirect prin intermediul aparatelor de măsură (se calculează), senzorilor şi a

sistemului de achiziţie a datelor următorii parametrii: • turaţia arborelui motor temperatura uleiului din motor; Din punct de vedere al derulării încercărilor experimentale acestea se vor desfăşura în condiţii reale.

Controlul şi reducerea poluării LUCRAREA - 02

2

Fig. 1. Diagrama mărimilor de intrare, respectiv ieşire în şi

din sistem considerate în tipul testelor.

4. Echipamente şi aparatură utilizate

Pentru determinarea concentraţiilor volumice ale emisiilor de CO din gazele de evacuare se

utilizează analizorul de gaze Brain Bee model AGS 688, împreună cu programul acestuia omniBus

800-Pit1Win. Pe partea frontală a analizorului sunt amplasate afişajul, tastatura de comandă şi o

imprimantă termică matriceală pentru tipărirea rezultatelor măsurătorilor (figura 2).

Fig. 2. Analizorul AGS 688 vedere frontală. 1 - imprimantă termică; 2 - tastatură comandă; 3 - afişaj.

În spatele aparatului sunt amplasate mufele de alimentare, porturile de comunicare a datelor

către şi de la calculator, portul de alimentare şi comunicare cu unitatea proprie omniBUS,

Controlul şi reducerea poluării LUCRAREA - 02

3

conectorii pentru senzorii auxiliari şi partea de filtrare a grupului pneumatic cu senzorii de O2 şi

NOx (figurile 3 şi 4).

Fig. 3. Analizorul AGS 688 vedere spate.

1 - conector senzor temperatură; 2 - conector senzor turaţie; 3 - port de comunicaţie bidirecţională RS232 cu calculatorul; 4 - port de comunicaţie bidirecţională USB2.0 cu calculatorul; 5 - port de

comunicaţie unidirecţională RS485 omniBUS-analizor şi sursă de alimentare 12 Vcc/150 watt; 6 - mufă pentru alimentare externă 12 Vcc/50 watt; 7 - grup pneumatic.

Fig. 4. Circuitul extern al grupului pneumatic al analizorului. 1 - filtru circuit apă din condens; 2 - intrare gaze de analizat (conectare sondă de prelevare probe); 3 - carcasă baterie filtrare gaze de analizat; 4 - baterie filtre (plasă şi coalescent); 5 - senzor de O2; 6 - filtru cu carbon activ pentru aer de autozero (autocalibrare); 7 - senzor pentru NOx; 8 - evacuare

gaze analizate; 9 - filtru circuit evacuare gaze analizate.

Pentru detectarea concentraţiei CO, CO2 şi HC din gazele de ardere analizorul este echipat cu:

Controlul şi reducerea poluării LUCRAREA - 02

4

• celula de detecţie NDIR pentru CO, CO2 şi HC, este o celulă prin care trece fluxul de gaze de

ardere. Aceasta este echipată cu o sursă de emisie în infraroşu, un detector în infraroşu şi cinci

filtre colorate. Fasciculul infraroşu străbate în lungime celula de gaze, trece prin filtrele specifice

fiecărui poluant măsurat şi prin filtrele referinţă a poluantului, iar în final ajunge pe detector.

Fiecare poluant va da un semnal electric sub forma de tensiune a cărei mărime va fi afişată direct

în concentraţia poluantului. Hidrocarbura determinată în cazul analizorului AGS 688 este hexanul.

• coeficientul de exces λ este calculat de către soft-ul aparatului pe baza măsurătorilor de CO,

CO2, HC şi O2, după următoarea formulă standardizată:

[ ]( )

[ ]( ){ }])[(][24

1

][2

][

][5,3

5,3

4][

2

][][

12

2

2

22

HCKCOCOOH

COCOO

CO

CO

HO

COCO

cvcv

cvcv

×++×

−+

+×

−

+

×+++

=λ (1)

unde: − pentru [CO2], [CO], [O2] se introduce valoarea măsurată a concentraţiei în % vol, iar pentru

[HC] valoarea măsurată în ppm vol;

− K1 este factorul de conversie pentru HC dacă este exprimat în ppm vol echivalent n-hexan

(C6H14), valoarea acestuia în această formlă este 6x10–4;

− HCV este raportul atomic hidrogen / carbon din combustibil;

− OCV este raportul atomic oxigen / carbon din combustibil.

În funcţie de modul de utilizare al echipamentului, cu sau fără calculator/laptop, la finalul

măsurătorilor este posibilă fie imprimarea directă a rezultatelor testului, fie transmiterea acestora

către un computer conectat la echipament şi salvarea datelor în format pdf. În tabelul 1. se prezintă

parametrii măsuraţi şi domeniile de măsură ale acestora specifici echipamentului AGS 688.

Tabelul 1. Parametrii măsuraţi de analizor. Parametrul Domeniul UM Rezoluţie CO 0 - 9.99 % vol. 0,01 CO2 0 - 19.9 % vol. 0,1 HC hexan 0 - 9999 ppm vol. 1 O2 0 - 25 % vol. 0,01 NOx 0 - 5000 ppm vol. 10 Lambda 0.5 - 5.0 0,001 Rotaţii motor 300 - 9990 min-1 10 Temperatură ulei 20 - 150 °C 1

Atât softul analizorului (figura 5), cât şi cel pentru unitatea de calcul (figura 6), permit

selectarea parametrilor funcţie de următoarele date de intrare:

Controlul şi reducerea poluării LUCRAREA - 02

5

− numărul de timpi ai motorului, doi sau patru timpi;

− numărul de cilindrii de la 1 la 8;

− combustibilul folosit;

− tipul testului efectuat (continuu, eficienţa încălziri motorului, carburaţie, etanşarea garniturii

de chiulasă, eficienţa catalizatorului, etc.);

Fig. 5. Selectare parametrii de măsură cu panoul de comandă.

a - selectare combustibil; b - selectare numărul de timpi; c - selectare număr cilindrii; d - selectare test de efectuat.

Fig. 6. Interfaţa programului omniBus 800-Pit1Win la efectuarea

testului continuu de măsurare a poluanţilor şi funcţiile Fi ale acestuia. F1 - listare rezultate; F2 - autozero analizor; F3 - inserare date identificare auto/motor; F4 - selectare

combustibil; F5 - selectare număr de cilindri; F6 - selectare număr de timpi motor; F7 - afişare alternativă CO/COcorr; F8 - afişare rezultate (numeric, grafic, histogramă).

Pentru determinarea turaţiei şi temperaturii uleiului din motor, în cadrul măsurătorilor se

utilizează echipamentul MGT 300 cu transmisie radio a datelor colectate către analizorul de gaze

(figura 7).

Controlul şi reducerea poluării LUCRAREA - 02

6

Fig. 7. Echipamentul MGT 300. 1 - aparatul MGT 300; 2 - afişaj; 3 - taste selectare număr cilindrii, timpi motor, modul de detecţie al turaţiei, indicare turaţie sau temperatură; 4 - cleme alimentare; 5 - sondă inductivă pentru turaţie cu fixare magnetică; 6 - sondă temperatură PT100.

5. Mersul lucrării

Procedura de efectuare în timp real a determinărilor necesare pentru un combustibil şi o

turaţie dată prevede următoarele etape:

1) conectarea echipamentului MGT 300 la sursa de curent (acumulator) şi a senzorilor de turaţie

şi temperatură la motorul autovehiculului;

2) pregătirea autovehiculului (încălzire motor);

3) conectarea anexelor la analizorul de gaze de evacuare;

4) pornirea pentru încălzire, auto-testare şi calibrare a analizorului de gaze AGS 688;

5) pornirea calculatorului şi programului de măsurare a concentraţiei poluanţilor din gazele de

ardere;

6) introducerea datelor de identificare a autovehiculului;

7) menţinerea turaţiei de referinţă stabilite;

8) măsurarea concentraţiei poluanţilor şi a oxigenului din gazele de evacuare şi salvarea datelor.

9) aranjarea tabelară a datelor obţinute şi trasarea graficelor pentru fiecare poluant conform

tabelului şi graficului alăturat (figura 8).

Concentraţie emisii poluante şi coeficientul de exces de aer

Nr. crt.

Turaţie motor

[rot*min-1]

Temp. ulei [oC] CO

[%Vol] COcor

[%Vol] CO2

[%Vol] λ

[ua] 1. 2. 3.

n.

Controlul şi reducerea poluării LUCRAREA - 02

7

Fig. 8. Variaţia poluantului în funcţie de turaţia motorului.

10) interpretarea rezultatelor conform RNTR 1.

6. Verificarea cunoştinţelor