2.5.4. На установившемся режиме работы двигателя для измерения параметра выброса сажи необходимо выполнить следующие операции:
установить клапан 4 в положение «перепуск»;
закрыть клапан 9 и закрепить в фильтродержателе чистый фильтр;
пропускать пробу газа через перепускную систему не менее 5 мин;
клапан 6 установить в положение, обеспечивающее расход газа (14,0±0,5) л/мин;
открыть клапан 9 и установить клапан 4 в положение «проба», а клапан 8 установить в положение, обеспечивающее расход (14,0±0,5) л/мин;
установить клапан 4 в положение «перепуск» и закрыть клапан 9;
в фильтродержателе заменить фильтр на чистый;
на установившемся режиме работы двигателя через перепускную систему пропускать газ в течение 1 мин при положениях клапанов: клапан 4 - «перепуск», клапан 9 - закрыт;
открыть клапан 9, установить клапан 4 в положение «проба» и пропустить выбранный объем пробы газа через фильтр;
установить клапан 4 в положение «перепуск», а клапан 9 закрыть;
снять загрязненный фильтр для проведения измерений коэффициента отражения ρS.
2.5.5. Объем пробы V, м3, выбирают таким образом, чтобы размер пробы S не выходил за пределы диапазона 12-21 кг/м2.
Если среди проб, отобранных на данном режиме, есть пробы, размер которых не равен 16,2 кг/м2, то необходимо, чтобы были пробы размером как больше, так и меньше 16,2 кг/м2.
Размер пробы определяют по формуле
(2)
где МП- масса пробы, кг;
F - площадь рабочей поверхности фильтра, м2.
Массу пробы вычисляют по формуле
(3)
где РП, (PП) - давление газа в пробе перед счетчиком газа, Па, (кгс/см2);
Tп - температура газа в пробе перед счетчиком газа, К.
2.6.1. Для каждой пробы фотометром измеряют относительным методом коэффициент отражения от загрязненного фильтра ρs.
В качестве подкладки в фотометре используют материал черного цвета с коэффициентом отражения не более 3 %.
2.6.2. По измеренным значениям ρs для каждого загрязненного фильтра вычисляют коэффициент потемнения ρD фильтра по формуле
, (4)
где - коэффициент отражения от данного фильтра до пропускания через него пробы газа.
2.6.3. Используя линейную аппроксимацию методом наименьших квадратов, для каждого режима работы двигателя строят график зависимости и определяют значение ρD при S = 16,2 кг/м2, которое и принимают за параметр выброса сажи Dp на данном режиме работы двигателя. Если размеры всех проб, отобранных на данном режиме, равны 16,2 кг/м2, то за Dp принимают среднее арифметическое значение из всех ρD.
2.6.4. Для всех исследованных режимов двигателя строят график зависимости ,
где - отношение силы тяги на данном режиме к силе тяги на взлетном режиме.
По данному графику для всего диапазона режимов (от малого газа до взлетного) определяют максимальное значение Dp, которое и принимают за параметр выброса сажи Dp для данного образца двигателя.
3.1.1. Определение выбросов СхНу, СО, NOx основано на измерениях объемной доли рассматриваемых веществ Сj, а также объемной доли СО2 (необходимой для расчетов) в пробе отработавших газов двигателя на различных режимах его работы, расчете соответствующих этим долям значений индексов выброса, приведении полученных значений индексов к стандартным атмосферным условиям и вычислении по приведенным значениям индексов на режимах, составляющих условный стандартный цикл взлетно-посадочных операций, суммарной массы СхНу, СО и NOx, выбрасываемой данным двигателем за указанный цикл.
3.1.2. Система измерений включает пробоотборник, газоподводящую трубку, анализаторы, вакуумный насос, клапаны, баллоны с нулевыми и поверочными газами.
Принципиальная схема системы измерений показана на черт. 3.
3.2.1. Пробоотборник должен соответствовать требованиям пп. 2.2.1-2.2.3.
3.2.2. Газоподводящую трубку выполняют обогреваемой с подогревом стенок до температуры не ниже 145 °С. Длина газоподводящей трубки должна быть минимально возможной, а расход отбираемого газа выбирается таким, чтобы время пребывания газа в газоподводящей трубке во всех случаях было меньше 10 с. Остальные требования к газоподводящей трубке соответствуют п. 2.2.4.
3.3.1. Для измерения СxНу следует применять анализаторы, принцип действия которых основан на пропускании пробы газа через водородно-воздушное пламя и измерении тока, возникающего вследствие ионизации содержащихся в пробе углеводородов и пропорционального расходу этих углеводородов. Для измерения СО и СО2 следует применять анализаторы, в которых используют неодинаковость поглощения недисперсного инфракрасного излучения в камере с анализируемым газом и в параллельной камере с нулевым газом. Для измерения NOx следует применять анализатор, в котором измеряют интенсивность хемилюминесцентного излучения, возникающего при реакции окиси азота с добавленным в пробу газа озоном.
3.3.2. Основные характеристики перечисленных типов анализаторов должны соответствовать приведенным в табл. 3.
Метрологическое обеспечение эксплуатации анализаторов следует проводить в соответствии с ГОСТ 8.326-78.
Схема системы отбора и анализа проб газа
1 - сопло двигателя; 2 - пробоотборник; 3 - насос; 4 - анализатор углеводородов (СxНу); 5 - анализатор окиси углерода (СО); 6 - анализатор двуокиси углерода (СО2); 7 - анализатор окислов азота (NOx); 8 - подвод нулевого газа; 9 - подвод поверочного газа; 10 - устройство регулирования температуры трубки до 175 °С; 11 - устройство регулирования температуры трубки до 60 °С
Черт. 3
Таблица 3
|
Наименование характеристики |
Значение характеристики анализатора |
||||
|
СхНу |
CO |
СО2 |
NOx |
||
|
Полный диапазон измерения концентраций (в соответствующих диапазонах показаний), объемные доли |
От 0 до 5·10-3 |
От 0 до 2,5·10-3 |
От 0 до 5·10-2 |
От 0 до 1·10-3 |
|
|
Чувствительность*, % (объемные доли), не более |
±0,5 (±5·10-7) |
±0,5 (±1·10-6) |
±0,5 (±1·10-4) |
±0,5 (±1·10-6) |
|
|
Относительная погрешность средств измерения, % |
±1 |
±1 |
±1 |
±1 |
|
|
Изменение* выходного сигнала в течение 2 ч, % (объемные доли), не более |
±1 (±5·10-7) |
±1 (±1·10-6) |
±1 (±1·10-4) |
±1 (±1·10-6) |
|
|
Пульсация* выходного сигнала на частотах не менее 0,5 Гц, % (объемные доли), не более |
±1 (±5·10-7) |
±1 (±1·10-6) |
±1 (±1·10-4) |
±1 (±1·10-6) |
|
|
Продолжительность установления выходного сигнала, с, не более |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
|
Нелинейность* выходного сигнала, %, не более |
±2 при превышении вводят градуировочные поправки |
- |
- |
±2 при превышении вводят градуировочные поправки |
|
|
Температура термостатируемых элементов, °С |
От 155 до 165 включ. |
Во влажной пробе газа, не менее 50** |
Во влажной пробе газа, не менее 50** |
Не ниже точки росы |
|
|
Абсолютная погрешность поддержания температуры, °С, не более |
±2 |
±2 |
±2 |
- |
|
|
Эффективность преобразования NO2 в NO, %, не менее |
- |
- |
- |
90 |
|
|
Изменение измеряемой концентрации в зависимости от содержания других веществ в пробе газа, % (объемные доли), не более |
3 для смесей r1 и r2 по табл. 4 5 для смесей r2 и r3, r2 и r4, r2 и г5, по табл. 4 |
(2·10-6) при изменении концентрации СО2 и Н2О на 0,01*** (1·10-4) при изменении концентрации этилена на 0,01*** |
- |
(5·10-7) при изменении концентрации СO2 на 0,01*** (1·10-6) при изменении концентрации Н2О на 0,01*** |
|
*Значение вычисляют от конечного значения шкалы используемого диапазона показаний.
**Допускается измерять СО и СО2 в осушенной пробе с использованием соответствующих устройств для удаления воды и без термостатирования анализаторов. В этом случае вводятся поправочные коэффициенты по п. 3.7.2.
***При более сильном влиянии концентрации CO2 и H2O необходимо вводить поправки по п. 3.7.2.
3.4.1. Перед проведением серии испытаний необходимо провести проверку герметичности и чистоты системы измерений, градуировку и проверку анализаторов посредством поверочных газов, состав которых указан в табл. 4, а также проверку эффективности преобразования NO2 в NО в анализаторе NOx.
3.4.1.1. Для проверки системы измерений на герметичность необходимо выполнить следующие операции:
отсоединить пробоотборник от газоподводящей трубки и заглушить ее;
отсоединить анализаторы от газоподводящих трубок и заглушить эти трубки;
прогреть газоподводящие трубки до рабочей температуры (по черт. 3);
газоподводящие трубки заполнить нулевым азотом по табл. 4 до избыточного давления 50 кПа (0,51 кгс/см2);
закрыть подачу азота и зарегистрировать изменение давления азота в газоподводящих трубках (допускается такое изменение давления, которое соответствует утечке азота не более 0,1 л/мин);
восстановить соединения между анализаторами и газоподводящими трубками.
3.4.1.2. Для проведения градуировки анализаторов необходимо выполнить следующие операции:
ввести поверочный газ для регулировки нулевого показания и установить нулевое показание анализатора;
для каждого используемого в работе диапазона показаний ввести поверочный газ с объемной долей измеряемого компонента, составляющей (90±5) % конечного значения шкалы;
Таблица 4
|
Состав поверочного газа для регулировки нулевого показания, объемные доли |
Состав поверочного газа для проверки ненулевых показаний, объемные доли |
Предельно допустимая погрешность аттестаций основного компонента поверочного газа в 95 %-ном доверительном интервале вероятности |
||
|
Относительная, % |
Абсолютная, объемные доли |
|||
|
Для анализатора СхНу |
||||
|
Смесь*: (0,21±0,01) O2, остальное N2 (нулевой воздух) |
r1 - смесь С3Н8 в количестве, эквивалентном (5·10-4 ±5·10-5) СН4 с (0,10±0,01) O2 и остальное N2 |
±1 |
- |
|
|
r2 - смесь С3Н8 в количестве, эквивалентном (5·10-4 ±5·10-5) СН4, с нулевым воздухом |
±1 |
- |
||
|
|
r3 - смесь С3Н6 в количестве, эквивалентном (5·10-4±5·10-5) СН4, с нулевым воздухом |
±1 |
- |
|
|
r4- смесь C7H8 в количестве, эквивалентном (5·10-4 ±5·10-5) СН4, с нулевым воздухом |
±1 |
- |
||
|
r5 - смесь C6H14 в количестве, эквивалентном (5·10-4 ±5·10-5) СН4, с нулевым воздухом |
±1 |
- |
||
|
Смесь С3Н8 в количестве, соответственно, (30±5), (60±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не менее чем 8,3·10-6, с нулевым воздухом |
±2 |
- |
||
|
Смесь С3Н8 в количестве, соответственно, (30±5), (60±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не более 8,3·10-6, с нулевым воздухом |
- |
±5·10-7 |
||
|
Для анализатора СО** |
||||
|
N2 (нулевой азот) |
Смесь СО в количестве, соответственно, (30±5), (60±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не менее 1·10-4, с нулевым азотом |
±2 |
- |
|
|
Смесь СО в количестве, соответственно, (30±5), (60±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не более 1·10-4, с нулевым азотом |
- |
±2·10-6 |
||
|
Для анализатора СО2** |
||||
|
N2 (нулевой азот) |
Смесь СО2 в количестве, соответственно, (30±5), (60 ±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не менее 5·10-3, с нулевым азотом |
±2 |
- |
|
|
Смесь СО; в количестве, соответственно, (30±5), (60±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не более 5·10-3, с нулевым азотом |
- |
±1·10-4 |
||
|
Для анализатора NO |
||||
|
N2 (нулевой азот) |
Смесь NО в количестве, соответственно, (30±5), (60±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не менее 5·10-5, с нулевым азотом |
±2 |
- |
|
|
Смесь NО в количестве, соответственно, (30±5), (60±5) и (90±5) % конечного значения шкалы, но не более 5·10-5, с нулевым азотом |
- |
±1·10-6 |
||
