ВВЕДЕНИЕ 6
1. Аналитическая часть 8
1.1 Преимущества и недостатки использования компримированного природного
газа в качестве газомоторного топлива 8
1.1.1 Экологичность 8
1.1.2 Экономичность 10
1.1.3 Безопасность 10
1.1.4 Недостатки компримированного природного газа 11
1.2 Перспективы использования сжиженного природного газа в качестве
моторного топлива на автотранспорте 12
1.3 Запасы компримированного природного газа в России 13
1.4 Анализ сети заправок КПГ 14
1.5 АГНКС в Татарстане 17
1.6 Механизмы государственного стимулирования 17
Выводы по главе 21
2. Техническая часть 22
2.1 Возможность переоборудования или покупка автомобиля с газовым
оборудованием 22
2.1.1 Покупка седельного тягача с двигателем, работающим на КПГ 22
2.1.2 Переоборудование автомобилей для работы на газовом топливе 23
2.2 Конструкция ГБО тягача 34
2.3 Разработка технологии для увеличения дальности ездки магистрального
тягача, работающего на КПГ 37
2.4 Конструкция ГБО модуля с баллонами для КПГ 38
2.5 Расчет количества допустимых баллонов и разрешенного объема газа 40
2.6 Выбор баллонов КПГ для полуприцепа 41
2.7 Размеры модуля КПГ 45
Выводы по главе 50
3. Организационные моменты 52
3.1 Обучение водителя 52
3.2 Дополнительные требования при техническом обслуживании, ремонте и проверке технического состояния автомобилей, работающих на газовом топливе 55
3.3 Дополнительные требования при эксплуатации автомобилей, работающих на
газовом топливе 59
3.4 Освидетельствование газовых баллонов и испытание топливных систем автомобилей, работающих на компримированном природном газе 62
Освидетельствование газовых баллонов и испытание топливных систем автомобилей, работающих на компримированном природном газе проводится согласно ГОСТ Р 51753-2001 62
3.5. Экология 63
Вывод по главе 66
4. Практические аспекты применения предложенной конструкции на
определенном маршруте 68
4.1 Расчет нагрузок на оси тягача с установленным в полуприцеп модулем с
баллонами для КПГ 68
4.2 Выбор маршрута 70
4.3 Выбор груза 72
4.4 Расчет осевых нагрузок груженого подвижного состава 74
4.5 Технико-эксплуатационные показатели использования подвижного состава
на маршруте 81
Вывод по главе 87
5. Экономическая эффективность 89
5.1 Расчет себестоимости перевозок на 1 км пробега 89
5.2 Постоянные затраты на 1 час работы 92
5.3 Расчет себестоимости перевозок 98
Выводы к главе 102
Заключение 103
Литература
Компримированный природный газ (КПГ) в качестве моторного топлива на автомобильном транспорте позволяет более рационально использовать изменяющуюся в настоящее время инфраструктуру топливно-энергетического комплекса России, сократить потребление нефтяного топлива в условиях снижения добычи нефти, значительно ускорять решение проблемы защиты окружающей среды от вредных воздействий автомобильного транспорта.
Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что седельные тягачи имеют хорошие экономические предпосылки для перевода на газовое топливо. Однако, магистральные перевозки предъявляют серьезные требования, к пробегу на одной заправке минимальный пробег должен быть 500 км, а оптимальный 7001000 км, вес установленного газобаллонного оборудования должен быть минимальным. Серьезной проблемой является отсутствие места для установки баллонов на седельном тягаче. Решением данной задачи может стать размещение части метановых баллонов на полуприцепе.
Научная новизна:
1) анализ влияния установки дополнительных баллонов КПГ на эффективность использования подвижного состава;
2) разработка модуля с баллонами для КПГ для установки на полуприцеп тягача.
Цель данной работы: анализ влияния установки дополнительных баллонов для КПГ на эффективность использования подвижного состава
Для достижения цели, следует рассмотреть следующие задачи исследования:
1) изучить преимущества КПГ;
2) изучить конструкцию газобаллонного оборудования автомобилей, работающих на метане;
3) разработать модуль с баллонами для КПГ для установки на полуприцеп седельного тягача;
4) рассчитать нагрузки на оси полуприцепа/подвижного состава снаряженным модулем КПГ;
5) рассчитать эффект от установки модуля с баллонами для КПГ на подвижной состав.
В главе рассмотрены преимущества и недостатки при использования компримированного и сжиженного природного газа в качестве топлива, такие как: экологичность, экономичность, безопасность.
Изучены запасы компримированного природного газа в России, произведен анализ сети АГНКС в России и более детально в Республике Татарстан. Рассмотрены механизмы государственного стимулирования, разработанные для снижения транспортных издержек в экономике, повышения конкурентоспособности транспортной системы Российской Федерации и уменьшения негативного воздействия транспорта на окружающую среду.
В технической части рассмотрена возможность приобретения подвижного состава работающего на КПГ, изготовленного заводом изготовителем или переоборудование уже имеющегося подвижного состава для работы на метане. Заводы изготовители грузовиков предлагают подвижной состав работающий на КПГ, одним из которых является Scania G340 LA4x2 MNA. Изучена конструкция газобаллонного оборудования и двигателя работающего на КПГ.
При переоборудовании дизельного двигателя, должно измениться степень сжатия. Для понижения степени сжатия можно поставив головку блока цилиндров с камерой большего объема, развальцевать камеры сгорания в стандартной головке блока цилиндров, можно использовать поршни соответственной конфигурации, выполнение выточек на поршнях, установка более коротких шатунов, замена прокладки головки блока цилиндров на более толстую.
Для увеличения дальности ездки на одной заправке магистральных тягачей работающих на КПГ на полуприцеп предлагается установить модуль с баллонами для КПГ и ГБО. Данный модуль устанавливается вместо ящика для паллет. Рассчитано количество и тип баллонов, будут установлены 4 композитных баллона, объемом 123 литра. В модуль дополнительно предлагается установить скоростные клапана и метановый редуктор с электроподогревом. При установке данного редуктора от модуля будет отходить гибкий шланг по низкому давлению и все высокое давление останется внутри модуля. Рассчитаны максимально возможные и допустимые размеры модуля по габаритным размерам будет 1,46х2,1х0,43м, снаряженный вес составит 475,31 кг. Количество газа вмещаемое в модуль с баллонами для КПГ равно 492л.
С установленным в полуприцеп модулем с баллонами для КПГ тягач на одной заправке сможет преодолевать расстояние в 1,5 раза больше, которое будет равно 640 км. Что позволит увеличить количество возможных маршрутов, с максимальным расстоянием между АГНКС равному расстоянию которое сможет преодолевать подвижной состав на одной заправке.
В организационной части рассмотрена, специфика эксплуатации автомобилей, работающих на компримированном природном газе. В связи с этим в данной главе были рассмотрены требования, предъявляемые к водителю. Перед началом эксплуатации такого транспорта водитель должен пройти обучение в специализированном центре всем особенностям при вождении и обслуживании подвижного состава, рассмотрено «Руководство по организации эксплуатации газобаллонных автомобилей работающих на КПГ РД 03112194-1095-03». Также рассмотрены дополнительные требования предъявляемые при проверке технического состояния предъявляемые к газомоторной технике работающей на компримированном природном газе, требования освидетельствования газовых баллонов и испытания топливных систем автомобилей, работающих на компримированном природном газе, которое проводится согласно ГОСТ Р 517532001.
Было проведено сравнение количества выбросов вредных веществ грузовых автомобилей КАМАЗ-65115 работающего на дизельном топливе и КАМАЗ-65115 работающего на компримированном природном газе.
1. Выбросы оксида углерода (СО) на самосвале КАМАЗ-65115 работающего на дизельном топливе превышают в 9,5 раз результат КАМАЗ-65115 работающего на метане.
2. Выбросы углеводороды (СН) на 2,5 раза больше у автомобиля КАМАЗ- 65115 работающего на дизеле.
3. Выбросы диоксида азота (NO2) в 2 раза меньше у КАМАЗ-65115 работающего на метане.
4. Так как при работе на газомоторном топливе не выбросы сажи равны нулю, а при работе на дизеле у КАМАЗ-65115 результат составил 0,02.
5. Выбросы диоксида серы (SO2) у КАМАЗ-65115 работающего на дизельном топливе в 9 раз больше, чем на автомобиле КАМАЗ-65115 работающего на метане.
Что подтверждает, перевод транспорта на природный газ - позволяет сократить выбросы в атмосферу сажи, высокотоксичных ароматических углеводородов, окиси углерода, непредельных углеводородов и окислов азота.
Были рассмотрены практические аспекты применения предложенной конструкции на определенном маршруте. Для оценки эффективности проведено исследование эффективности работы газомоторного подвижного состава с установленным модулем с баллонами для КПГ и подвижного состава работающего на дизельном топливе при перевозке дизельных генераторных установок ТАГАС серии ТДГА-400БГ из г.Краснодар, в г.Набережные Челны и в обратном направлении двигателей Shanghai SC11CB220g2b1.
При установке модуля с баллонами для КПГ снаряженная масса подвижного состава работающего на КПГ возрастет на 0,475 т и составит 27,93 т, увеличив тем самым осевые нагрузки: тележки полуприцепа на 4,42%; ССУ полуприцепа 8,21%. В конкретном случае по габаритным размерам и разрешенным осевым нагрузкам в полуприцеп каждого типа подвижного состава вмещается одинаковое количество груза, а именно 4шт дизельных генераторных установок ТАГАС серии ТДГА-400БГ и 12 дизельных двигателей Shanghai SC11CB220g2b1. Если груз будет более легкими менее объемным, то различия в коэффициентах использования грузоподъемности будут более заметны.
Подвижной состав работающий на компримированном природном газе уступает по грузоподъемности, из-за большого веса газобаллонного оборудования и затрачивает значительное количество времени на заправку метана, вследствие, чего увеличивается время оборота и для подвижного состава, работающего на КПГ составит 66,11 часов, против 61,86 часов дизельного аналога и уменьшается эксплуатационная скорость 57,47 км/час, у дизельного подвижного состава 61,42 км/час. Анализ технико-эксплуатационных показателей показал, что грузооборот за время в наряде у Scania G340 LA4x2MNA с полуприцепом SCHMITZ S.CS Universal с установленным модулем с баллонами для КПГ меньше дизельного аналога на 1216 ткм и составляет 17366 ткм, у дизельного аналога составляет 18582 ткм.
Произведен расчет себестоимости перевозок 1ткм транспортной работы, 1км пробега, 1 часа работы и количество переменных затрат при перевозке 1т груза. На Scania G340 LA4x2MNA с полуприцепом SCHMITZ S.CS Universal с установленным модулем с баллонами для КПГ общие затраты, ниже чем автомобиля Scania G360 с полуприцепом SCHMITZ S.CS Universal работающего на дизельном топливе. В тоже время постоянные затраты у Scania G340 LA4x2MNA с полуприцепом SCHMITZ S.CS Universal с установленным модулем с баллонами для КПГ больше, чем у дизельного аналога. Большие постоянные затраты обусловлены тем, что, стоимость техники работающей на КПГ выше и из- за этого норма амортизационных отчислений будет больше, чем у дизельного Scania G360 с полуприцепом SCHMITZ S.CS Universal, что влечет более большие постоянные затраты при обслуживании.
Таким образом, компримированный природный газ является наиболее приемлемой альтернативой нефтяным моторным топливам по экономическим, ресурсным и экологическим характеристикам. В результате исследования делаем вывод, что использование подвижного состава работающего на компримированном природном газе с установленным модулем с баллонами для КПГ позволяет существенно повысить экономическую эффективность эксплуатации автомобильного транспорта и снизить вредное воздействие на природную среду.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
