CC BY
47
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТ.
ТРАНСПОРТНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
УДК: 656.13
ДИНАМИКА ПРОВОДИМЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СИБИРИ НА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА И ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ
Н.Г. Певнев, А.П. Жигадло
Аннотация. В статье приводятся виды альтернативных топлив используемых на автомобильном транспорте, динамика и результаты исследований процесса эксплуатации автомобилей работающих на сжиженном нефтяном газе в условиях Сибири за период с 1970 по 2010гг. проводимых на факультете «Автомобильный транспорт» СибАДИ.
Ключевые слова: газобаллонный автомобиль, сжиженный углеводородный газ, научно-исследовательская работа, диссертация, автотранспортное предприятие, экономический эффект.
В настоящее время существует несколько распространенных видов альтернативного топлива для автомобильного транспорта: сжиженный нефтяной газ, природный газ, биодизельное топливо, водород,спирты.
Биодизельное топливо - это альтернативный экологически чистый вид топлива, получаемый из растительных масел и используемый для замены (экономии) обычного дизельного топлива. Сырьем для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое, арахисовое, пальмовое, отработанные подсолнечное и оливковое масла, а также животные жиры. Биодизельное топливо может использоваться в обычных двигателях внутреннего сгорания как самостоятельно, так и в смеси с дизтопливом, без внесения изменений в конструкцию двигателя. Биодизель получил широкое распространение во многих странах мира. Однако культивирование растений, которые служат компонентами биодизеля, может крайне негативно сказаться на окружающей среде.
Природный газ, в основном состоящий из метана, является наиболее чистым и простым из углеводородов. Запасы метана практически неограниченны и он очень дешев. Но при использовании метана в качестве моторного топлива возникает одна проблема - компактно его можно хранить только в сжатом виде под дав-
лением в 250 атмосфер, для чего нужны очень прочные баллоны. Если делать их из стали, то придется возить с собой батарею баллонов весом до полутора тонн - такой балласт могут взять на борт только грузовики и автобусы, да и то ценой существенного уменьшения грузоподъемности. А ведь при малейших утечках есть еще и проблемы взрывобезопасности.
Абсолютно экологичным видом альтернативного топлива для автомобилей считается водород. При сгорании водорода не образуется никаких вредных веществ, только вода. Несмотря на бесспорные экологические, энергетические и иные преимущества применения водорода, его внедрение на автотранспорт в настоящее время можно пока назвать только экспериментальным, хотя и уже достаточно масштабным. Основные причинами являются: проблема хранения водорода в автомобиле и экономическая целесообразность его применения.
Наиболее вероятным источником моторного топлива могут служить спирты, однако следует учесть их крайне плохие моторные свойства в случае использования их в дизелях. Применяемые способы использования спиртовых топлив требуют дополнительного усложнения конструкции, либо удорожания топлива.
Сжиженный нефтяной газ - это экологически безопасный вид топлива, который широкомасштабно применяются в России и за рубежом
на транспорте. Использование сжиженного нефтяного газа не требует кардинального изменения конструкции автомобиля, а только его приспособления к установке газового оборудования, оставляя возможность использования как бензина, так и газа в качестве топлива. При его использовании количество основных вредных веществ снижается в 2 и более раза, в 1,5-2 раза уменьшается износ основных деталей цилиндропоршневой группы, повышается срок службы моторного масла, расходы на топливо снижается примерно в 2 раза.
В г. Омске сжиженный нефтяной газ начали использовать в качестве топлива для ДВС начиная с 1970 г. на автомобилях-газовозах типа АЦЖГ-6,0. Первые четыре газовоза были переоборудованы сотрудниками СибАДИ в транспортном цехе ПО «Сибгазификация» по технической документации, разработанной Си-бАДИ (Научно-технический отчет по теме № 447, - ответственный исполнитель аспирант Певнев Н.Г.). Затем такие работы были выполнены в транспортном цехе «Омскоблгаз», на территории которого была построена первая автомобильная газозаправочная станция (АГЗС). В транспортном цехе «Омскоблгаза» был выполнен полный технологический комплекс по переоборудованию автомобилей в газобаллонные, заправке, хранению и техническому обслуживанию. Весь технологический комплекс выполнялся на основании научноисследовательских хоздоговорных работ № 847, 1192.
В транспортном цехе ПО «Сибгазификация» был создан технологический комплекс для обслуживания газобаллонного оборудования автомобилей и контрольных проверок емкостей (цистерн) автогазовозов, запорно-
предохранительной арматуры, сливных и наполнительных рукавов (Научно-технический отчет № 764), а также выполнены исследования по совершенствованию узлов системы питания двигателя сжиженным газом.
Внедрение результатов исследований в практику эксплуатации предложенных вариантов модернизации существующих систем питания ДВС газом путем включения оригинальных узлов, в частности - испарителя сжиженного газа для двигателя ЗИЛ-130, дозирующе-экономайзерного устройства, позволяющего снизить токсичность выхлопных газов на переходных режимах и режимах холостого хода, комбинированного карбюратора-смесителя для обеспечения работоспособности двигателя в условиях высокогорья (ПО «Таджикгазифика-ция») показали положительные результаты. Так, в 1975 году автомобиль-газовоз АЦЖГ-5,8 на
шасси ЗиЛ-130 с разработанной схемой питания демонстрировался на ВДНХ СССР и был удостоен золотой, серебряной и 3-х бронзовых медалей ВДНХ СССР.
Освидетельствование газовых автомобильных баллонов осуществлялось на специализированном участке ТПО «Омскавтотранс», выполненном по техническому проекту СибАДИ (Научно-технический отчет № 198).
В 1986 году было опубликовано Постановление правительства РСФСР о замещении жидкого топлива сжиженным пропан-бутановым газом. Во
исполнение указанного Постановления министерства и ведомства разрабатывали программы его исполнения. Так, МЖКХ РСФСР объявило конкурс на лучший вариант переоборудования спецавтомобилей ЖКХ для использования сжиженного пропан-бутанового газа, поскольку этот вид топлива был в распоряжении этого министерства. На конкурс было представлено несколько вариантов. Вариант, образец которого предложил СибАДИ, был принят за основу и рекомендован к внедрению. Для выполнения программы работ с МЖКХ РСФСР при институте был организован «Арендный научнопроизводственный участок газобаллонной аппаратуры при СибАДИ (АНПУ ГБА)» с самостоятельным балансом, подотчетным институту. Руководителем арендного участка был назначен к.т.н. доц. Певнев Н.Г.
В результате выполнения программы, предложенной МЖКХ РСФСР, была разработана, испытана и поставлена на производство «Установка газобаллонная СибАДИ-РЗАА для питания двигателей грузовых автомобилей ЗИЛ, ГАЗ сжиженным газом с использованием баллонов 3-50 ГОСТ 15860-84», акт приемки опытного образца от 21.03.1988, утвержденный приказом Минжилкомхоза РСФСР от 12.04.1988 г. №100.
В июне 1988 г. в г. Омске МЖКХ РСФСР на базе Омского областного управления ЖКХ и СибАДИ была проведена республиканская научно-практическая конференция по эксплуатации газобаллонных автомобилей МЖКХ РСФСР, на которой был одобрен опыт использования газового топлива на специализированном транспорте ЖКХ и рекомендован к внедрению во всех управлениях и ведомствах МЖКХ РСФСР.
Опыт использования газового топлива на автотранспортных предприятиях жилищнокоммунального хозяйства Омского облисполкома в ноябре 1988 г. был одобрен коллегией МЖКХ РСФСР. Министерством было установлено задание СибАДИ ежегодно на хоздоговорных условиях изготавливать 2000 комплектов
газобаллонной аппаратуры для переоборудования автомобилей с бензиновыми двигателями на сжиженный нефтяной газ в условиях предприятий жилищно-коммунального хозяйства.
Оригинальность предложенного комплекта газобаллонного оборудования СибАДИ заключалась в том, что с учетом специфики работ автотранспорта жилищно-коммунального хозяйства (небольшие суточные пробеги) были использованы 50-литровые газовые баллоны по ГОСТ 15860-84 с изменением запорнопредохранительной арматуры. Это позволило с небольшими затратами решить проблему замены жидкого топлива (бензина) сжиженным нефтяным газом.
Упомянутые выше работы выполнялись АНПУ ГБА по научно-исследовательским договорам с МЖКХ РСФСР. По выполненным работам с данными предприятиями была опубликована монография производственнопрактического издания: А.К. Гаврилов, Н.Г. Пев-нев, Л.Н. Бухаров «Газобаллонное оборудование автомобилей» (М.: Недра, 1991 - 144 с), заказчик МЖКХ РСФСР.
Комплекты газобаллонного оборудования для работы автомобилей на сжиженном нефтяном газе широко использовались во многих регионах страны - от Владивостока до Мурманска. Начиная с 1988 г. СибАДИ совместно с предприятиями Управления жилищно-
коммунального хозяйства г. Омска переоборудовали более 1000 автомобилей и изготовили более 10000 комплектов, которые были отправлены по заявкам территориальнопроизводственных объединений жилищнокоммунального хозяйства РСФСР.
Решением Минавтотранса РСФСР от 01.09.88 г. СибАДИ был утвержден в качестве базового центра министерства по переподготовке специалистов автотранспортных предприятий, связанных с переоборудованием автомобилей с бензиновыми двигателями на сжиженный нефтяной газ и эксплуатацией их в различных регионах страны. При СибАДИ функционировал факультет повышения квалификации ИТР Минавтотранса.
Кроме того, СибАДИ оказывал методическую помощь АТП по переоборудованию автомобилей с бензиновыми двигателями на сжиженный нефтяной газ и правилам их безопасной эксплуатации.
Значительным этапом в области совершенствования процесса эксплуатации газобаллонных автомобилей следует считать проведенные фундаментальные исследования по гранту №1.2.97Ф, выигранному СибАДИ по Министерству общего и профессионального образования
РФ в 1997 г. По проведенным исследованиям защищены три кандидатских диссертации (Руд-ских В.И., Жигадло А.П., Трофимов А.В.) и выполнены конструкторские разработки по газобаллонной аппаратуре для легковых автомобилей.
В 2000 г. комплект ГБО СибАДИ для легковых автомобилей категории М1 (ВАЗ, АЗЛК), изготовленный на предприятиях военнопромышленного комплекса г. Омска, прошел сертификационные испытания на Волжском автомобильном заводе (г. Тольятти). На комплект был получен сертификат соответствия сроком на 3 года.
В течение 2001-2002 гг. комплект был доработан, проведены дополнительные сертификационные испытания и в марте 2002 г. на него был получен сертификат соответствия для автомобилей категории М2 (микроавтобусы Газель) семейства ГАЗ.
Многие узлы комплекта газобаллонного оборудования, разработанные в СибАДИ, выполнены на уровне изобретений и защищены авторскими свидетельствами СССР: № 58949 от 28.09.1977; № 1268778 от 08. 07. 1986 г.; №1390422 от 22.12.1987 г.; №166845 от 14.04.1988 г.; патент РФ № 2094641 от 21.10.1997; патент РФ № 2131990 от 16. 07.1999; патент РФ № 2211360 от 2003.
Дальнейшие исследования были посвящены установлению закономерностей взаимного влияния бензиновой и газовой систем питания при работе двигателя по универсальной схеме (бензин или газ), разработка методов повышения эффективности эксплуатации ГБА в условиях низких температур, корректировке нормативов технических воздействий на двухтопливную систему питания и мероприятий по повышению безопасной эксплуатации газобаллонных автомобилей. По материалам этих исследований были защищены кандидатские диссертации (Темирбаев Р.М., Залознов И.П., Лисин В.А. 2004 - 2005 гг.).
Обобщающим результатом комплекса работ по совершенствованию процесса эксплуатации газобаллонных автомобилей была защита докторской диссертации Певнева Н.Г. в январе 2005 г. Все упомянутые научные работы защищались в диссертационном совете Оренбургского госуниверситета.
Жизнь потребовала проведение исследований по комбинированию топлив в системе питания двигателя (бензин+газ). По результатам этих исследований подготовлены и защищены две кандидатские диссертации (Елгин А.П., Левашов М.Г.). Кроме того, эксплуатация ГБА в условиях Сибири требует разработки карди-
нальных мер по обеспечению работоспособности газобаллонных автомобилей в зимнее время года. Этим вопросам в текущий период посвящены исследования аспирантов Банкета М.В., Раенбагиной Э.Р. Результаты их исследований публикуются в журнале «Транспорт на альтернативном топливе» и в обязательном порядке будут внедряться на предприятиях в условиях эксплуатации г. Омска.
Многолетний опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей с бензиновыми двигателями подтверждает целесообразность переоборудования автомобилей на сжиженный нефтяной газ.
В настоящее время в Омске эксплуатируется более тридцати пяти тысяч автомобилей с бензиновыми двигателями работающих на сжиженном нефтяном газе. Это автомобили для перевозки пассажиров, обслуживания объектов жилищно-коммунального хозяйства, доставки продовольственных и промышленных товаров, в том числе и автомобили индивидуальных владельцев.
Экономический эффект от внедрения исследований, связанных с использованием сжиженного нефтяного газа на автомобильном транспорте можно продемонстрировать таблицей.
Таблица 1 - Экономический эффект от внедрения результатов исследований
Этап реализации научных исследований, гг. Эффект для народного хозяйства страны Оценка экономического эффекта
1. 1977 -1986 Экономия затрат на выполнение транспортного процесса доставки грузов за счет замещения бензина газовым топливом для автомобилей типа АЦЖГ-6,0. Экономия бензина в год на один автомобиль составила 6326 л. Эксплуатация 515 автомобилей-газовозов позволила высвобождать до 3 млн. литров бензина в год.
2. 1986 -1993 Замещение бензина сжиженным газом на технологическом автотранспорте в системе Министерства ЖКХ РФ. Министерству ЖКХ РФ было поставлено 10 000 комплектов ГБО. При расходе 50 л бензина в сутки одним автомобилем, по МЖКХ РФ газом замещалось 500 000 литров бензина. Например, в г. Омске заме-щалось1128х50=59400 л в сутки.
3. 1993 -1997 Организация предприятий по переоборудованию легковых автомобилей. Подготовка специалистов для переоборудования автомобилей в газобаллонные и обслуживанию их в процессе эксплуатации. Предоставление в городе Омске 600 рабочих мест временно неработающему населению.
4.1997 - по настоящее время Увеличение поступлений в бюджет от субъектов предпринимательства города Омска, осуществляющих перевозку пассажиров на автомобилях марки ГАЗ-322132 с использованием газобаллонного оборудования «ГБА 2 СибАДИ». 3786 автомобилей марки ГАЗ-322132 занято в сфере пассажирских перевозок. При двухсменной работе одного автомобиля ГАЗ-322132 на ГСН ежедневно замещается 80 л бензина.
5.2000 - по настоящее время Возможность экономии ресурсов страны за счет замещения бензина газовым топливом на автомобилях с двигателями, оборудованными системой впрыска топлива. 3000 литров бензина в год на один автомобиль.
В настоящее время научный коллектив кафедры выполняет исследования по применению водородосодержащей добавки (синтез-газ) к основному газовому топливу (один из вариантов комбинирования топлив). Это перспективное направление исследований выполняется совместно с институтом катализа СО РАН (г. Новосибирск). Внедрение этих разработок сулит получение чистого выхлопа двигателя, удовлетворяющего требованиям Евро IV, да еще экономии основного топлива до 15-20% на режимах частичных нагрузок и холостого хода. Эта перспективная работа требует огромных усилий, сосредоточения научных и финансовых ресурсов.
Особое значение для учебного процесса имеют проводимые на кафедре исследования. Ежегодно, за весь обозначенный период, на кафедре совместно с преподавателями и аспирантами работают студенты. Они участвуют в выполнении хоздоговорных работ и работают на малых предприятиях, организованных при кафедре. Их работа отражается в курсовых и дипломных проектах. От 10 до 20% студентов от общего числа выпускников выполняют дипломные проекты по использованию газового топлива на АТ, раскрывая в проектах весь спектр проблем и предлагая свои варианты их решения. Такие проекты на проводимых зональных и республиканских смотрах занимают призовые места. Необходимо отметить, что все упомянутые выше аспиранты вышли из студенческой научной среды, либо работающие на предприятиях кафедры.
В учебный план по специальности 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство» в разделе специальных дисциплин введена дисциплина «Особенности эксплуатации газобаллонных автомобилей в условиях Сибири», это 42
часа лекционного материала и 16 часов лабораторных работ - 5 курс. Здесь будущие специалисты познают все тонкости обращения с газобаллонными автомобилями и газобаллонной аппаратурой. Многие из числа выпускников успешно ведут собственный бизнес по оказанию услуг, связанных с эксплуатацией газобаллонных автомобилей.
The dynamics of the research process, operation of vehicles in Siberia on alternative fuels and their results
N.G. Pevnev, A.P. Jigadlo
In clause the kinds of spent researches on perfection of process of operation the gas automobiles in conditions of Siberia for the period with 1970 o 2010 are resulted and results of their researches.
Певнев Николай Гаврилович - доктор техн. наук, профессор зав. каф. «Эксплуатация и ремонт автомобилей» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - Эксплуатация автомобильного транспорта. Имеет 112 опубликованных работ.
Жигадло Александр Петрович - канд. техн. наук, доктор пед. наук, доцент декан факультета «Автомобильный транспорт» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основные направления научных исследований - повышение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта в условиях низких отрицательных температур; формирование и развитие профессионально важных качеств личности студентов; создание высоко интегрированной информацио-
образовательной среды в системе непрерывного профессионального образования. Имеет 77 опубликованных работ.
УДК 656: 621.6
БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА: ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ *
Б.Н. Епифанцев, А.М. Завьялов
Аннотация. В статье излагаются подходы по формированию стратегии по обеспечению безопасности трубопроводного транспорта страны. Делается вывод о наличии существенного задела в этой области и необходимости углубленной проработки задач прогнозного плана, а также оперативного мониторинга состояния эксплуатируемых трубопроводов.
* Работа выполнена в рамках реализации программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы», контракт № П215 от 22.07.09г.
