CC BY
33
Газотурбовоз ГТ-1 на альтернативном моторном топливе СПГ
В.Ф.Руденко,
главный инженер ОАО «ВНИКТИ», к.т.н., А.Г. Воронков, зав. сектором ОАО «ВНИКТИ», Е.Ю. Стальнов,
инженер первой категории ОАО «ВНИКТИ»
Бурный рост количества железнодорожных перевозок в период с 2002 по 2008 гг. совпал с ростом цен на дизельное моторное топливо. Таким образом, статья расхода на закупку энергоносителей для локомотивов стала основной составляющей статьей в финансовых расходах ОАО «РЖД». В случае с электровозами энергоносителем является электроэнергия, цена на которую регулируется государством, однако, на неэлектрифицированных участках железных дорог перевозки выполняются с помощью тепловозов, работающих на дизельном моторном топливе. И тут рост цен на дизельное моторное топливо сильно сказывается на рентабельности перевозок и как следствие - на тарифах. К тому же массогабаритные ограничения на железной дороге не позволяют создать дизель-генератор локомотива мощностью выше 4,5 тыс. кВт для размещения на тепловозе с обеспечением необходимого запаса дизельного моторного топлива.
Все это приводит к снижению массы железнодорожного состава, проводимого локомотивом, что в свою очередь ведет к необходимости переформировки составов на стыке электрифицированных и неэлектрифицированных полигонов. Это также сказывается и на стоимости перевозок, не говоря уже об увеличении сроков нахождения грузов в пути.
Стратегической программой развития грузового железнодорожного транспорта ОАО «РЖД» предусмотрено повышение массы и скоростей
движения поездов, особенно на основных направлениях железнодорожной сети. Таким образом, решение проблем развития автономной тяги является одной из ключевых задач. Для решения этих задач в рамках энергетической стратегии ОАО «РЖД» о замещении дизельного моторного топлива альтернативными видами топлива коллектив ОАО «ВНИКТИ» в 2005 г. приступил к разработке магистрального грузового газотурбовоза ГТ-1 мощностью 8300 кВт.
В качестве силовой установки был применен газотурбинный двигатель (ГТД) НК-361 производства ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова», работающий на сжиженном природном газе (СПГ). Использование СПГ в качестве моторного топлива позволило компенсировать основную проблему применения газотурбинного двигателя (ГТД) на железнодорожном транспорте (меньший КПД по сравнению с дизельным двигателем, что соответственно приводит к большему расходу топлива на единицу выработанной энергии) за счет меньшей стоимости природного газа. В то же время основные преимущества ГТД (более высокая энерговооруженность, меньшие габариты и масса, возможность работы на природном газе) позволили создать автономный локомотив столь большой мощности.
Как показали эксплуатационные испытания, использование газотурбовоза дает 13%-ную экономию финансовых средств в сравнении с тепловозом, работающем на дизельном моторном топливе. При этом отпадает необходимость в переформировании железнодорожных составов на стыках полигонов, что тоже дает весомую экономию денежных средств. Еще одним существенным плюсом эксплуатации газотурбовозов на железнодорожных перевозках является и то, что при проводке железнодорожных со-
Рис. 1. Компоновка газотурбовоза ГТ-1: 1 - газотурбинный двигатель НК-361; 2 - криогенная емкость для хранения СПГ; 3 - гибкое межсекционное соединение; 4 - кабины управления
«Транспорт на альтернативном топливе» № 5 (11) сентябрь 2009 г.
к Щ ИШ
ставов большой массы (от 8 тыс. т и выше) снижается степень загруженности железной дороги, что позволяет увеличить пропускную способность железнодорожной сети без вложения дополнительных финансовых средств.
Газотурбовоз ГТ-1 состоит из двух секций. Энергетическое оборудование (ГТД, тяговый генератор) расположено в одной секции, а криогенная емкость для хранения СПГ и аппаратура топливоподачи - в другой. Применение сжиженного природного газа позволило разместить необходимый запас топлива для бездозаправочного
пробега в 1000 км. Схема размещения оборудования на газотурбовозе ГТ-1 приведена на рис. 1.
Перевод природного газа из сжиженного состояния в газообразное (газификация) происходит за счет тепла выпускных газов турбины ГТ-1. При этом передача криогенного газа из секции с криогенной емкостью в секцию с ГТД осуществляется с использованием специально разработанных гибких межсекционных криогенных трубопроводов.
Газотурбовоз ГТ-1 управляется с помощью микропроцессорной системы управления, которая конт-
ролирует состояние всех бортовых систем и агрегатов локомотива. Кроме этого, в помощь обслуживающей локомотивной бригаде дополнительно установлена система видеонаблюдения, позволяющая контролировать обстановку в кузовах секций непосредственно из кабины управления. Камеры видеонаблюдения, расположенные по ходу движения, показывают обстановку перед кабинами машинистов, что делает более безопасным процесс сцепки-расцепки локомотива с составом.
В 2007 г. была закончена сборка газотурбовоза ГТ-1 на Воронежском тепловозоремонтном заводе. С 2007 до 2009 гг. проводились пусконаладочные работы и испытательные поездки газотурбовоза ГТ-1 с железнодорожными составами разной массы. Первая испытательная поездка состоялась 4 июля 2008 г. на Куйбышевской железной дороге, где был проведен железнодорожный состав массой 3200 т. Вслед за этим последовали испытательные поездки на Московской железной дороге с составами массой 5,9 тыс. т, 8,3 тыс. т, 10 тыс. т, а 23 января 2009 г. на испытательном кольце в г. Щербинка газотурбовозом ГТ-1 был проведен железнодорожный состав массой 15020 т, что является мировым рекордом для автономных локомотивов с одной энергетической установкой (рис. 2).
По результатам опытных поездок было принято решение о необходимости доработки криогенной системы газотурбовоза ГТ-1 с целью повышения коэффициента готовности газотурбовоза (уменьшения времени подготовки к поездке). В настоящее время ведутся работы по совершенствованию системы, что позволит сократить время подготовки к выезду более чем вдвое и улучшить управляемость силовым агрегатом. В конце 2009 г. газотурбовоз ГТ-1 должен быть принят к опытной эксплуатации.
Основные технические характеристики газотурбовоза ГТ-1 приведены ниже в таблице.
ЙИИИИРШШДЛЪаъ¡ЯДу»«Транспорт на альтернативном топливе» № 5 (11) сентябрь 2009 г.
Таблица
Основные технические характеристики газотурбовоза ГТ-1
Параметры Значения параметров
Назначение Грузовой
Осевая формула 2 -2 -2 +2 -2 -2 0 0 0'0 0 0
Вид топлива, расходуемый запас, т СПГ, 17,0 т
Мощность на валах тяговых двигателей, кВт 6720,0
Часовой расход газа на режиме полной мощности, кг 2300
Конструкционная скорость, м/с (км/ч) 27,8 (100)
Служебная масса, т 300
Сила тяги при трогании с места, кН 883
Касательная сила тяги длительного режима, кН 620
Скорость длительного режима, км/ч 38
КПД газовой турбины, % 30%
От редакции: триумф российских газовых технологий
22.06.2009 г. ОАО «Российские железные дороги» получило свиде-
тельство о новом национальном рекорде в области техники за создание первого и самого мощного в мире магистрального газотурбовоза ГТ-1, работающего на СПГ.
Один газотурбовоз заменяет собой четыре дизельных локомотива или один трехсекционный электровоз. Замечательным фактом является также и то, что газотурбовоз ГТ-1 является самым экологически безопасным из всех локомотивов, использующих углеводородное топливо: он уже с большим запасом перекрыл европейские нормы, которые начнут применяться к локомотивам только в 2012 г.
Газовая турбина использует природный газ, который хранится в сжиженном состоянии. Запас СПГ составляет 17 т и его хватает на 750-1000 км хода. Газотурбовоз ГТ-1 внесен, как научно-техническое достижение, в «Книгу рекордов России». Аналогичная заявка направлена в редакцию «Книги рекордов Гиннеса».
С юбилеем, коллега!
Недавно заместителя главного редактора журнала «Транспорт на альтернативном топливе» Олега Юрьевича Бриллиантова коллеги и друзья поздравляли с юбилеем.
Олег Юрьевич родился на Дальнем Востоке в Приморском крае в семье военнослужащего.
После окончания школы в 1952 г. поступил учиться в Рижское Высшее Инженерное Военное Училище ВВС им. К.Е.Ворошилова, которое успешно окончил в 1957 г., получив специальность инженер-электрик ВВС. После учебы служил в авиационном полку ВВС Черноморского Военно-Морского Флота в Крыму на инженерной должности.
Затем Олег Юрьевич работал инженером-испытателем в опытно-научной части на Центральном атомном полигоне на Крайнем Севере (арх. Новая Земля), военным представителем на серийном заводе (г. Йошкар-Ола, Марийская Республика) и в научно-исследовательском институте в Москве.
В 1970-1990 гг. работал в Военном Издательстве МО СССР (г. Москва) и прошел путь от редактора до заместителя главного редактора редакции. Занимался выпуском различной технической литературы, предназначенной для различных специалистов по новым видам боевой техники Советской Армии (авиационной, морской, ракетной, бронетанковой и др.).
За время службы в Военном Издательстве окончил Московский полиграфический институт и получил второй диплом о высшем образовании по специальности редактор.
В 1990 г. был уволен по возрасту в запас из рядов Советской Армии в звании полковника. Всего прослужил в Советской Армии 39 лет, пройдя путь от младшего лейтенанта до полковника.
За многолетнюю добросовестную службу в Советской Армии награжден орденом «За службу Родине в ВС СССР» 3-й степени, медалью «За боевые заслуги», а также 12 другими медалями.
После увольнения из рядов Советской Армии продолжал активно трудиться на гражданском поприще. Много лет работал директором издательского Центра ООО «Анкил», коммерческим директором ООО «Аудитор», ответственным секретарем научно-технического журнала «АЗК», зам. главного редактора журнала «АГЗК+АТ». В настоящее время является зам. главного редактора журнала «Транспорт на альтернативном топливе».
Где бы ни работал Бриллиантов О.Ю., его всегда отличали творческий подход к делу, высокая дисциплина, умение находить интересные оригинальные решения. Коллеги уважают Олега Юрьевича за интеллигентность, ум, образованность и светлый юмор.
Мы желаем Олегу Юрьевичу крепкого здоровья, оптимизма, творческого подъема, успехов на ниве издательской деятельности и долгих лет жизни.
Национальная газомоторная ассоциация Редакция журнала «Транспорт на альтернативном топливе»
«Транспорт на альтернативном топливе» № 5 (11) сентябрь 2009 г. ¡ДадДцдЩйц.|РЦ>д^»ИРШИШИИЙ
