ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОБАЛЛОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УТЕЧКИ ГАЗА Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

As a result, we chose tubes with a wall thickness of 5 mm (GOST ISO 14644-1), from which the turns of the transverse turner were covered.

Key words: potato digger, transverse turner, bar elevator, separation, elastic tubes, tuber damage.

Literatura

1.Belyaev, N. M. Soprotivlenie materialov: 14-e izd./N.M. Belyaev. - M.: Nauka, 1965. - 846 s.

2.Byshov, N.V. Teoreticheskie i prakticheskie osnovy primeneniya sovremennyh separiruyushchih ustrojstv so vstryahivatelyami v kartofeleuborochnyh mashinah [Tekst] /N.V. Byshov, S.N. Borychev, G.K. Rembalovich [i dr.] // Politematicheskij setevoj elektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2013. - №89. - S. 866 - 876.

3.Golikov, A.A. Sovershenstvovanie tekhnologicheskogo processa i rabochego organa separacii kartofeleuborochnyh mashin /A.A. Golikov//Dis. ... kand. tekhn. nauk - Ryazan', 2014. - 138 s.

4.Kamaletdinov R.R. Nauchno-metodologicheskoe obosnovanie tekhnologij i tekhnicheskih sredstv vozdelyvaniya i uborki kartofelya na osnove ob"ektno-orientirovannogo modelirovaniya: avtoref. dis.d.t.n. 05.20.01 [Tekst]/R.R. Kamaletdinov; Bashkir. gos. agrar. un-t Ufa 2017 g. -22s.

5.Kostenko, M.YU. Tekhnologiya uborki kartofelya v tyazhelyh polevyh usloviyah s primeneniem innovacionnyh reshenij v konstrukcii i obsluzhivanii uborochnyh mashin: dis. ... dokt. tekhn. nauk: 05.20.01 / M.YU. Kostenko. - Ryazan', 2011. - 462 s.

6.Mitrofanov VS. Fiziko-mekhanicheskie svojstva kartofelya. V kn. «Teoriya, konstrukciya i proizvodstvo s/h mashin», tom V. - M.: Sel'hozgiz, 1940.

7.Patent na izobretenie № 2672492 RF, A01D 33/08. Kartofelekopatel' /Byshov, N.V. Borychev, S.N. Kostenko, M.YU. Lipin, V.D. Ruzimurodov, A.A; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO RGATU; zayavl. 10.01.2018; opubl. 15.11.2018 Byul.№ 32.

УДК 621.436 DOI 10.36508fRSATU.2020.81.88.018

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОБАЛЛОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УТЕЧКИ ГАЗА

КОКОРЕВ Геннадий Дмитриевич, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Техническая эксплуатация транспорта», kgd5408@rambler.ru

КОНЬКОВ Иван Юрьевич, аспирант, ivantriplex@yandex.ru

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

В представленной статье рассматривается проблема диагностирования газобаллонного оборудования, в процессе как технической, так и коммерческой эксплуатации автомобиля, оснащенного этим оборудованием. Одним из способов решения указанной проблемы является использование специальных датчиков и необходимость внедрения газовых датчиков в стандартную комплектацию газобаллонной аппаратуры автомобиля. Вопросы безопасности газобаллонного оборудования весьма актуальны. Любой, кто хоть раз задумывался об установке на автомобиль газобаллонного оборудования, задавался вопросом о его безопасности. Целью работы являлось исследование предложенного способа повышения безопасности использования газобаллонного оборудования на автомобиле. Внедрение газовых датчиков для обнаружения утечек газа и своевременного оповещения пользователя о возникшей в процессе эксплуатации неисправности позволяет своевременно диагностировать и, как следствие, оперативно устранить неисправность. Усовершенствование стандартной комплектации газобаллонного оборудования позволяет повысить информированность пользователей о возникших утечках газа и в связи с этим снизить риски при использовании газобаллонного оборудования на автомобиле. Целью эксперимента в исследовании являлась проверка своевременного выявления утечки газа из системы и сигнализация о данной неисправности. Эксперимент проводился с использованием стандартного переносного газоанализатора. Одним из преимуществ данного исследования являлась автоматизация процесса определения утечек газа, а также универсальность использования предложенных датчиков (подобные доработки газобаллонной аппаратуры автомобиля могут использоваться как для пропан-бутана, так и для метана), что позволяет использовать предложенные решения для большинства автомобилей, работающих на газе. Предложен также алгоритм действия водителя при возникновении запаха газа в салоне

© Кокорев Г Д., Коньков И. Ю., 2020г.

автомобиля.

Ключевые слова: газобаллонное оборудование, газоанализаторы, пропан-бутан, газ, утечка газа, датчики утечки газа, способы обнаружения утечек газа, течеискатель.

Введение

В современных условиях стремительного развития высоких технологий диагностика и ремонт все реже и реже осуществляются раздельно [47]. Обычно осуществляется предремонтное диагностирование. При переходе к техническому обслуживанию и ремонту по фактическому техническому состоянию все большую роль играет развитая система диагностирования [4-7]. Данным обстоятельствам способствует и постепенное усложнение газобаллонного оборудования (ГБО), и сокращение времени, необходимого компьютеризированным диагностическим системам на выполнение своих функций (сегодня оно исчисляется минутами, и это совсем не предел).

Ремонт и диагностика ГБО сохраняют свою неразрывную связь даже тогда, когда выполняются

вне сервисного центра - на выезде. Переносные диагностические комплексы не уступают стационарным ни в точности, ни в скорости, позволяя оперативно и с прогнозируемо высоким результатом устранять неисправности газобаллонного оборудования автомобилей где угодно - не только в местах их хранения, но и в городе, и на шоссе, и в поле.

Одной из основных проблем, связанных с использованием ГБО на автомобиле, является утечка газа. Проблема данной неисправности связана с тем, что автомобилисты могут определить утечку только по выявлении отчетливого запаха газа и повышенном его расходе.

Объекты и методы

Ниже представлена схема стандартного газобаллонного оборудования автомобиля.

Рис. 1 - ГБО 4-Как видно из схемы, стандартное оборудование не комплектуется датчиками утечки газа, что непосредственно влияет на безопасность использования газа на автомобиле в целом [1,2,3].

Стандартный план действий автомобилиста при запахе газа состоит в следующем.

Если во время движения или во время остановки чувствуется отчетливый запах газа в салоне или возле авто, необходимо немедленно принять меры. Первое, что следует сделать — это остановиться и заглушить двигатель, если автомобиль находится в движении, затем перекрыть подачу газа на мультиклапане, который крепится к газовому баллону. Дальше следует подождать, пока запах газа выветрится; если этого не происходит и по-прежнему слышна утечка газа (ощущается запах газа), продолжать движение на таком автомобиле нельзя. Необходимо вызвать специалистов для определения проблемы и ее устранения на месте, либо вызвать эвакуатор. Если же запах газа ушел, и вы убедились в том, что утечка

го поколения

газа прекратилась благодаря перекрытой подаче, можно осуществить пуск двигателя и продолжить движение до ближайшего СТО исключительно на бензине.

Любой запах газа в салоне автомобиля свидетельствует о разгерметизации топливной системы ГБО. Как правило, это связано с баллоном или мультиклапаном, которые чаще всего располагаются в багажнике или в салоне авто.

В связи с этим можно сделать вывод, что при использовании ГБО есть «больные места», где утечка газа наиболее вероятна. Стандартная диагностика утечки газа может производиться несколькими способами, наиболее распространенные будут описаны ниже [1,2,3].

Самый распространенный - «обмыливание» соединений в месте, где больше всего чувствуется запах газового топлива. На стыки и резьбовые соединения наносится мыльный раствор (пена), после чего ведется наблюдение. Если раствор стал пузыриться и менять свою форму, значит, в

этом месте есть нарушение герметичности; если же с обмыленным участком ничего не происходит, можно предположить, что соединение герметично. Хотя следует понимать, что стопроцентной уверенности данный способ не дает. Второй способ обнаружения утечки газа - использование профессионального диагностического оборудования и приспособлений. На СТО используют так называемый течеискатель, который позволяет найти даже малейшие неплотности и микротрещины. В систему заливается специальная жидкость, которая светится в лучах ультрафиолета. Если в системе есть негерметичность, жидкость просачивается и светится под воздействием УФ-лучей. Похожий способ используется для поиска утечки хладагента в системе кондиционирования автомобиля.

Еще один способ обнаружения утечки газа на автомобиле с ГБО - использование детектора утечки газа или газоанализатора, что по сути одно и то же. Такой прибор позволяет безошибочно определить место утечки газа с минимальной затратой времени и сил [1,2,3].

Все способы нацелены только на выявление

электромагнитный клапан давления

Рис. 3 - Доработанная схема комплектации ГБО 4-го поколения

Большая часть возможных причин утечки проявляется в районе мультиклапана с газовым баллоном и в районе двигателя автомобиля.

Поэтому для повышения безопасности нами было принято решение модифицировать газобаллонное оборудования двумя чувствительными элементами, датчиками или сенсорами, расположенными рядом с мультиклапаном в районе двигателя автомобиля, и сигнальной лампой в салоне для оповещения пользователя о появлении утечки газа.

Стационарные датчики непрерывно автоматически будут отслеживать концентрацию газа, иметь несколько предустановленных порогов срабатывания, при достижении которых через встроенные реле осуществляется включение сигнальной лампы на приборной панели автомобиля. Для более точных показаний и корректной работы дат-

места утечки газа, но не на определение причины появление этой утечки в целом.

Для более безопасного использования ГБО нами предложена доработанная схема ГБО 4-го поколения.

Рис. 2 - Поиск утечки газа при помощи «обмы-ливания» соединений.

@ О

Рис. 4 - Датчики для обнаружения утечки газа

Чаще всего газ уходит по следующим причинам:

• ослабление резьбовых соединений;

• микротрещины в газовой магистрали;

• задубевшие уплотнители, сальники и прочая резина, чья задача заключается в уплотнении различных соединений и стыков.

чики должны калиброваться и проходить проверку каждое обслуживание ГБО ТО-1 (т.е. каждые 10 тыс. км пробега).

При разгерметизации газобаллонного оборудования должен сработать датчик и подать сигнал на сигнальную лампу, водитель будет оповещен загоранием лампы, что будет сигнализировать о неисправности. Дальнейшие действия автомобилиста при выявлении утечки были описаны выше.

Установка датчиков должна быть индивидуальна в каждом автомобиле. Так, например, для автомобилей, работающих на пропан-бутане, будут устанавливаться датчики, распознающие только этот газ, а в автомобилях, оборудованных метаном - только метан. Сделано это для того, чтобы датчики не реагировали на побочные испарения, будь то пары бензина и прочее. Также обязательным критерием для использования датчиков в России в связи с погодными условиями будут рабочие температуры от -30 до +35 °С.

Так как молярная масса воздуха, состоящего из 20,9 % объемных долей кислорода О2 (М = 2*16 = 32 г/моль) и 79,1 % объемных долей азота N2 (М = 2*14 = 28 г/моль), составляет 0,209*32 + 0,791*28 = 28,836 г/моль, то любое вещество с молярной массой менее 28,836 г/моль легче воздуха.

Молярная масса пропана (его формула СзН8) М=12*3+1*8=44 г/моль. Пропан значительно тяжелее воздуха (плотный газ), значит, если будет происходить утечка - газ будет скапливаться внизу. Т.е. первый датчик в моторном отсеке лучше устанавливать чуть ниже редуктора газа, ЭМК газа и прочих «уязвимых мест», но ни в коем случае не ставить его у защиты, т.к. он будет подвержен дополнительному износу. Большинство баллонов для ГБО 4 устанавливаются в отсек для запасного колеса, там же устанавливается и мультиклапан, соответственно, оптимальным решением будет размещение второго датчика там же.

Экспериментальная часть

Для проведения эксперимента был использован переносной измеритель уровня концентрации горючих газов МЕГЕОН 08002, который детектиру-

ет все углеводородные горючие газы, СОСО2 в высокой концентрации, сероводород, аммиак, дым, пары растворителей и нефтепродуктов, пары ла-

Рис. 5 - Газоанализатор МЕГЕОН 08002

В ходе эксперимента газоанализатор закреплялся в багажном отсеке вблизи мультиклапана и газового баллона и с внутренней стороны крыла автомобиля. Стояла задача определить время отклика при утечке газа, для этого ослаблялись самые «уязвимые» места в газобаллонном оборудовании. Эксперимент проводился на открытом воздухе, в безветренную погоду при 0 °С при отсутствии паров других жидкостей и газов. Эксперимент отклика газоанализатора в подкапотном пространстве проводился в 3 этапа, 1 - машина работает на холостых оборотах, скорость 0 км/ч, 2 этап - скорость 30 км/ч, и 3 этап - скорость

60 км/ч. Данный этапы были выбраны из-за рассеивания газа ветром при движении автомобиля; т.к. багажный отсек загерметизирован, соответственно, эксперимент в нем проводился в 1 этап. Испытание датчиков в экстремальных условиях не являлось целью опыта, главным были скорость и безошибочность обнаружения утечки газа. Результаты исследований сведены в таблицу, где описаны время отклика газоанализатора на появления утечки газа

Таблица 1 - Время распознавания газоанализатором утечки газа в системе газобаллонного оборудования, с

2 3 4

№ эксперимента 1 газоанализатор в багажном отсеке газоанализатор в подкапотном пространстве автомобиля (0 км/ч) газоанализатор в подкапотном пространстве автомобиля (30 км/ч) газоанализатор в подкапотном пространстве автомобиля (60 км/ч)

1 4 5 6 10

2 3 7 8 8

3 3 6 7 8

4 2 6 8 9

5 3 6 7 10

6 4 8 8 8

7 5 6 8 7

8 2 5 9 8

9 3 5 6 7

10 3 8 5 8

Как и ожидалось, время обнаружения утечки в багажном отсеке намного быстрее, т.к. газ оседает на полу багажного отсека, в отличие от подкапотного пространства автомобиля, где газ оседает на землю и улетучивается.

Ниже результаты исследования сведены в диаграмму, где по оси абсцисс перечислены номера опытов, а по оси ординат - время обнаружения утечки.

Диаграмма обнаружения утечки газа

щ 2 Газоанализатор (подкапотноепространство) ■ 1 Газоанализатор (багажный отсек)

Рис. 6 - Диаграмма обнаружения утечки газа

Среднее время распознавания утечки газа в багажном отсеке составит примерно 3,2 с, в подкапотном пространстве при скорости 0 км/ч -6,2 с, 30 км/ч - 7,2 с, 60 км/ч - 8,3 с. Как и ожидалось, в результате опытов были замечены закономерности - распознавание утечки увеличивается в подкапотном пространстве при увеличении скорости движения автомобиля, быстрее всего распознать утечки можно в закрытом пространстве - в нашем случае это багажный отсек. Но главный вывод, который можно было сделать после опытов - газоанализатор показал точное распознавание утечки и всякий раз сигнализировал о неисправности.

Исходя из результатов исследования, можно сделать выводы о том, что при использовании газовых датчиков на автомобиле водитель будет своевременно оповещен обутечке газа.

Выводы

Любая, даже незначительная, утечка газа представляет опасность и чревата большими неприятностями, поэтому предложенный способ усовершенствования комплектации ГБО 4-го поколения повысит в первую очередь безопасность его использования, увеличит информированность водителя о неисправностях и отказах газобаллонного оборудования автомобиля, а также ускорит нахождение и устранение неисправности.

В ходе эксперимента выявлено своевременное оповещение водителя об утечке газа в системе. Большим преимуществом данной доработки будет универсальность ее использования (она подходит как для пропан-бутановых газобаллонных аппаратур, так и для метановых). В результате исследований, проводимых на пропан-бутановом газобаллонном оборудовании, было выявлено безошибочное выявление утечки газа. Среднее время обнаружения утечки в багажном пространстве составило 3,2 с, а в подкапотном пространстве в среднем от 6,2 до 8,3 с при условии, что автомобиль движется со скоростью до 60 км/ч. Соответственно, важный вывод - в том, что при уве-

личении скорости автомобиля или сильных порывах ветра время обнаружения утечки в передней части автомобиля будет увеличиваться.

К недостаткам системы газовых датчиков можно отнести их износостойкость. Так, газовый датчик, расположенный в багажном отсеке, прослужит намного дольше, в отличие от датчика под капотом. Воздействие факторов окружающей среды, суровые климатические условия в регионах РФ отрицательно скажутся на долговечности использования датчиков, поэтому для поддержания их работоспособности обязательным условием использования будет проведение своевременного технического обслуживания, проверка работоспособности, что, в свою очередь, повлияет на финансовую составляющую, однако в итоге положительный эффект от внедрения датчиков повысит эффективность использования автомобиля с газоболонным оборудованием.

Систему газовых датчиков можно устанавливать по желанию автовладельца, но не стоит забывать об удобстве при установке дополнительных опций: например, наряду с манометром или обратным клапаном газоанализатор упростит использование ГБО. Но самым явным преимуществом будет безопасность автовладельца. Не стоит забывать, к каким последствиям может привести даже незначительная неисправность автомобиля, а тем более газобаллонной аппаратуры.

Список литературы

1.Утечка газа на авто с ГБО: вероятные причины и способы обнаружения утечки газа [Электронный ресурс]URL: https://gboshnik.ru/ utechka-gaza-na-avto-s-gbo-veroyatnyie-prichinyi-i-sposobyi-obnaruzheniya-utechki-gaza/

2.Денисов А.С., Гребенников А.С. Практикум по технической эксплуатации автомобилей. / А.С.Денисов, А.С.Гребенников - М.: «Академия», 2012. - 272 с.

3.Газоанализатор, газосигнализатор. Назначение и классификация. [Электронный ресурс] URL: http://www.analitpribor-smolensk.ru/dop_menu/

gazoanalizator-gazosignalizator/

4.Кокорев, Г.Д. Повышение эффективности процесса технической эксплуатации автомобильного транспорта в сельском хозяйстве/Г.Д. Коко-рев//Материалы международной юбилейной научно-практической конференции посвященной 60-летию РГАТУ.- Рязань: РГАТУ, 2009.С. 166-177.

5.Успенский, И.А. Основные принципы диагностирования МСХТ с использованием современного диагностического оборудования / И.А. Успенский, П.С. Синицин, Г.Д. Кокорев // Сборник научных работ студентов РГАТУ. Материалы науч-

но-практической конференции. - Рязань. 2011, 1 том. - С. 263-269.

6.Кокорев, Г.Д. Современное состояние виброакустической диагностики автомобильного транспорта / Г.Д. Кокорев, И.Н.Николотов, И.А.Успенский // Нива Поволжья. Февраль 2010 №1 (14) - С. 39-43.

7.Кокорев, Г.Д. Диагностирование дизельных двигателей методом цилиндрового баланса / Г.Д. Кокорев, И.Н. Николотов, И.А. Успенский //Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2009.- №8. - С. 45-46.

IMPROVING THE SAFETY OF USING GAS CYLINDER EQUIPMENT BY DIAGNOSING GAS LEAKS

Kokorev Gennady D. Dr. tech. associate Professor, Professor of the Department "Technical operation of transport", kgd5408@rambler.ru

Konkov Ivan Y. post-graduate student, ivantriplex@yandex.ru

Ryazan state agrotechnological University named after P. A. Kostychev

The article deals with the problem of diagnostics of gas cylinder equipment in the process of both technical and commercial operation of a car equipped with the latter. One of the ways to solve this problem is the use of special sensors and the need to introduce gas sensors in the standard configuration of gas cylinder equipment of the car. Safety issues of gas cylinder equipment are very relevant. Anyone who has ever thought about installing gas cylinder equipment on a car has wondered about its safety. The purpose of the research was to improve the safety of using gas cylinder equipment on the car. The introduction of gas sensors to detect gas leaks and timely notify the user of a fault that has occurred during operation makes it possible to diagnose the problem in a timely manner and, as a result, quickly fix it. Improving the standard configuration of gas cylinder equipment allows you to increase user awareness of gas leaks and therefore reduce the risks when using gas cylinder equipment on the car. The purpose of the experiment in the study was to check the timely detection of gas leaks from the system and alarm this fault. The experiment was performed using a standard portable gas analyzer. One of the advantages of these studies was the automation of the gas leak detection process, as well as the versatility of using the proposed sensors (such modifications of the car's gas cylinder equipment can be used for both propane-butane and methane), which allows using the proposed solutions for most cars running on gas. An algorithm for the driver's actions in the event of a gas smell in the car interior is also proposed. Key words: gas cylinder equipment, gas analyzers, propane-butane, gas, gas leak, gas leak sensors, methods for detecting gas leaks, leak detector.

Literatura

1.Utechka gaza na avto s GBO: veroyatnye prichiny i sposoby obnaruzheniya utechki gaza [Elektronnyj resurs]URL: https://gboshnik.ru/utechka-gaza-na-avto-s-gbo-veroyatnyie-prichinyi-i-sposobyi-obnaruzheniya-utechki-gaza/

2.Denisov A.S., Grebennikov A.S. Praktikum po tekhnicheskoj ekspluatacii avtomobilej. / A.S.Denisov, A.S.Grebennikov - M.: «Akademiya», 2012. - 272 s.

3.Gazoanalizator, gazosignalizator. Naznachenie i klassifikaciya. [Elektronnyj resurs]URL: http://www. analitpribor-smolensk.ru/dop_menu/gazoanalizator-gazosignalizator/

4.Kokorev G.D. Povyshenie effektivnosti processa tekhnicheskoj ekspluatacii avtomobil'nogo transporta v sel'skom hozyajstve/G.D. Kokorev//Materialy mezhdunarodnoj yubilejnoj nauchno-prakticheskoj konferencii posvyashchennoj 60-letiyu RGATU.-Ryazan': RGATU, 2009.S. 166-177.

5.Uspenskij I.A. Osnovnye principy diagnostirovaniya MSKHT s ispol'zovaniem sovremennogo diagnosticheskogo oborudovaniya / I.A. Uspenskij, P.S. Sinicin, G.D. Kokorev // Sbornik nauchnyh rabot studentov RGATU. Materialy nauchno-prakticheskoj konferencii. - Ryazan'. 2011, 1 tom. - S. 263-269.

6.Kokorev G.D. Sovremennoe sostoyanie vibroakusticheskoj diagnostiki avtomobil'nogo transporta / G.D. Kokorev, I.N.Nikolotov, I.A.Uspenskij//Niva Povolzh'ya. Fevral'2010 №1 (14) - S. 39-43.

7.Kokorev G.D. Diagnostirovanie dizel'nyh dvigatelej metodom cilindrovogo balansa /G.D. Kokorev, I.N. Nikolotov, I.A. Uspenskij //Traktory i sel'skohozyajstvennye mashiny. 2009.- №8. - S. 45-46.