Газове паливо

Герой однієї з російських народних казок лича Ємеля по грізному приказу відправився в палац на печі. Піч як транспортний засіб протягом століть зачаровувала багато поколінь юних читачів. Чи нереальна ситуація, описана в казці? Ідея використання для транспорту енергії від згоряння дерев'яних «чурок» для одержання генераторного газу, насправді, не нова.

Ще в 1936 р. у нашій країні було налагоджено серійне виробництво газогенераторних установок для автомобілів. Роботи в цій області дуже швидко вивели СРСР на перше місце. Практично невичерпні запаси деревної сировини на території нашої країни були потужним стимулом для активізації робіт з одержання й використанню в автомобільному транспорті окису вуглецю — генераторного газу. Автомобілі з газогенераторними установками були звичні на дорогах війни й зіграли більшу роль у безперебійному постачанні армії всім необхідним. По закінченню війни газогенераторні установки почали демонтувати з автомобілів; нафтопродукти, що стали доступними й дешевими, поступово витісняли це, сподівалось, архаїчне джерело енергії. Однак торжество нафтопродуктів, як ми знаємо, дуже часто носило тимчасовий характер.

Нафтові кризи, що періодично трясуть економіку ряду капіталістичних країн, відродили інтерес до газогенераторних автомобільних двигунів. Великі роботи в цій області ведуться у Швеції, де створене спеціальне відділення в Інституті енергетичних і екологічних досліджень при Королівській академії наук. У Бразилії ще з 60-х років минулого століття існує фірма, що створює й реалізує на світовому ринку агрегати для газогенераторних автомобілів. Дуже цікавий досвід Філіппін, де компанія ГЕМКОР уже має на своєму рахунку близько тисячі випущених газогенераторних установок для автомобілів і рибальських судів. В еру генераторного газу вступають Нікарагуа, Танзанія, Гвінея, Таїланд, Індонезія.

Казкова піч впевнено завойовує континенти. У цей час великі роботи ведуть у напрямку вдосконалювання конструкції газогенераторних установок, підвищення тепловіддачі генераторного газу. Як затверджують фахівці, велике майбутнє у своєрідного гібрида газогенератора й дизеля: важкі вантажівки, що роблять далекі рейси, будуть при цьому споживати пальне, що складається на 80 % з генераторного газу й на 20 % з дизельного палива. Одне «заправлення» автомобіля дерев'яними «чурками» (розміри кожної не перевищують сигаретну пачку) дозволить подолати відстань приблизно в 1000 км: на 10 км шляху потрібно 10 кг деревини й менше 1 л дизельного палива. Маса самої газогенераторної установки при цьому ледве більше тонни. Наведені дані наводять на думку, що резерви підвищення ефективності газогенераторних автомобілів ще є.

Якщо в якості палива замість бензину використовувати природний газ, викид шкідливих компонентів зменшується майже в 5 раз. Ще в 40-х рр. XX ст. у Донбасі й в інших районах країни були побудовані газонаповнювальні станції, і велика кількість автомобілів переведена на газове паливо. Але... дешевшали нафтопродукти, став доступним бензин, і роботи з газового палива ждала та ж доля, що й роботи з альтернативних видів палива, — вони були припинені. Сьогодні, коли відроджується інтерес до газового палива, у розпорядженні фахівців сучасна техніка очищення, компресії й скраплення газу, високий ступінь автоматизації газопостачання. На автомобільних газонаповнювальних компресорних станціях (АГНКС) газ, що надходить безпосередньо з магістрального газопроводу, після очищення й сушіння стискають до 200 Па.

Більш ніж в 30 містах нашої країни, крім потужних стаціонарних АГНКС, створена мережа малогабаритних станцій, призначених для обслуговування автобаз. Залежно від потужності газонаповнювальні компресорні станції можуть у добу заправляти від 50 до 500 автомобілів. Моторним паливом, використовуваним на цих станціях, є нафтовий зріджений газ (пропан-бутан). Цікаві результати, отримані українськими фахівцями, по пареведенню автомобілів на природний газ «середнього тиску» — пробіг автомобіля на одній заправленій порції становить 150 км, однак в 2 рази скорочуються капітальні витрати, в 4 рази зменшуються експлуатаційні витрати. Сьогодні на території нашої країни функціонує приблизно 3000 спеціальних газорозподільних станцій (ГРС), призначених для заправлення автомобілів газом «середнього тиску». Кількість їх щорічно збільшується.

Спеціально для постачання паливом автобаз створені пересувні автозаправники, які перевозять газ під тиском 320 Па. Ці заправники дозволяють постачати автомобілі газом високого, середнього й низького тиску.

Ефективність використання моторного палива із пропан-бутану можна підвищити шляхом його скраплення при температурі мінус 161 °С. Основна перевага зрідженого природного газу (ЗПГ) — його компактність. Завдяки скрапленню в 640 раз знижується об’єм газу, що в значній мірі спрощує транспортування палива на далекі відстані.

В Україні десятки тисяч вантажних автомобілів переведені на паливо зі зрідженого газу, розроблені модифікації ряду марок автобусів, успішно експлуатуються легкові автомобілі, у багажниках яких розташований балон з зрідженим газом місткістю 45-90 л.

Розвинена система газопроводів у нашій країні, найбагатші розвідані й експлуатовані запаси газу служать сприятливими передумовами для використання його в якості моторного палива. Встановлено, що ресурс двигунів, що працюють на газовому паливі, на 30...40 % більше, ніж працюючих на бензині. Газ більш стійкий до детонації, удвічі збільшується термін служби моторного масла й на 50 % — свічок запалювання. Разом з тим широкому використанню газу як палива автомобілів перешкоджає ряд усе ще невирішених проблем. По-перше, газ не забезпечує необхідні пускові властивості двигунів при низьких температурах, у результаті двигуни доводиться обладнювати додатковим пусковим обладнанням, що працюють на бензині. По-друге, система живлення газом досить добре відпрацьована для карбюраторних двигунів, але потребує істотних змін стосовно до дизелів. По-третє, для створення розгалуженої мережі газозаправних станцій будуть потрібні більші капітальні вкладення. Проте, сьогодні у світі кілька мільйонів автомобілів працюють на зрідженому пропан-бутановому газі, парк газобалонних автомобілів нараховує більш мільйона екземплярів. Кількість газобалонних автомобілів збільшується з року в рік..

9.3. Біоенергетика на автотранспорті.

У тропічних лісах Південної Америки дуже поширена рослина копайбу із сімейства бобових. Воно в більших кількостях містить рідину, багату вуглеводнями, надзвичайно близьку по своєму складу до дизельного палива. Цю рідину практично без якої-небудь додаткової обробки можна заливати в паливні баки дизельних автомобілів. Дивний приклад того, як у результаті фотосинтезу формується продукт, на створення якого в індустріальних умовах людей затрачає стільки сил і засобів! Там же, у Південній Америці, культивують плантації цукрового очерету й деяких інших рослин для виробництва одного із сучасних видів моторного палива — етилового спирту.

А тепер по порядку. Добре відомо, що спирти як моторне паливо відрізняються високою стійкістю до детонації й відмінним згорянням. При роботі на спирті потужність двигуна підвищується, цей ефект часто використовують автогонщики. Однак необхідно пам'ятати, що внаслідок низької теплоти згоряння витрата спирту в порівнянні з бензином збільшується в 1,5 рази, а сильне випаровування спирту затрудняє запуск двигуна при низьких температурах.

Різні дикі й культурні рослини, деревина, відходи сільськогосподарського виробництва можуть служити сировиною у виробництві етилового й метилового спиртів. У нашій країні відразу після війни було організоване виробництво гідролізного етилового спирту з відходів деревообробки: з 1 т виробляють 100...120 л спирту. По суті, маленький лісопильний завод із двома пилорамами за рік робить таку кількість тирси, яке достатнє для випуску 1 млн л спирту.

У США етиловий спирт (або етанол) виробляють із відходів сільськогосподарського виробництва, залишків переробки цитрусових на консервних заводах, вичавків буряка на цукрових заводах і т.д. (приблизно 23 млн м³ етанолу в рік).

Бразилія — одна з лідируючих країн світу по виробництві етанолу з біомаси для забезпечення транспорту моторним паливом. Уже діє експериментальна установка комплексного використання біомаси в Кайсонсе (штат Байя), яка поряд з виробництвом електроенергії випускає спирт — замінник бензину — і як побічні продукти — газ і добрива. Зовсім недавно Бразилія витрачала на імпорт нафти (власної нафти в цій країні мало) значно більше коштів, чим одержувала від продажу на зовнішньому ринку найважливіших продуктів національного експорту: цукру й кави. Сьогодні ж у Бразилії створено багато заводів, що виробляють етанол із зеленої маси (характерний приклад вдалого застосування методів фіто-енергетики). Передбачалося, що до початку XXI ст. половина нафти, що витрачається в цій країні, буде замінена спиртом. Проведена в країні компанія по заміні бензину спиртом у якості автомобільного палива дозволяє щорічно заощаджувати 2 млн дол. США, які довелося б витрачати на ввіз нафти. Тільки чотири з 100 продаваних у Бразилії автомобілів працюють на бензині, інші — на спиртовому паливі, одержуваному із цукрового очерету. У зв'язку з тим, що закон вимагає, щоб ціна нового палива не перевищувала 65 % вартості бензину, на виробництво спирту з державного бюджету поки виділяються щорічно субсидії в розмірі 250 млн дол.

Автомобілебудівники Бразилії активно включились у фіто-енергетичну програму одержання моторного палива: понад 50 млн дол. США витрачено на розробку автомобільних двигунів, що працюють винятково на спирті.

У європейських країнах виробництво етилового спирту як замінника бензину не цілком виправдане економічно, оскільки вартість вихідної сировини велика. Більш перспективний тут метилової спирт (метанол), який виробляють із торфу, дешевого вуглю, деревних відходів і ін. Однак метанол — досить токсичний продукт і досить агресивний до алюмінієвих сплавів і ущільнювальним матеріалам. Тому метанол слід використовувати як паливо не в чистому виді, а в суміші з бензином. Але не тільки в європейських країнах вигідно заправляти бензобаки метанолом і його сумішами. У Новій Зеландії зданий в експлуатацію перший завод з виробництва синтетичного бензину з метанолу за новою технологією фірми «Собіл». Очікується, що завод забезпечить автомобільним бензином більш половини споживачів.

Спирт як моторне паливо застосовують в автотранспорті в «чистому» так званому вигляді, а також у суміші з бензином (у різних пропорціях). Така суміш одержала назву «газохол». Голландськими вченими розроблене спеціальне обладнання, що дозволяє заправляти автомобілі як звичайним бензином, так і спиртом або ж їх сумішшю (газохолом) у будь-яких пропорціях.

У США всіляко заохочується застосування газохолу в якості моторного палива: відмінний податок на газохол; фірми, що організують виробництво етилового спирту з рослинних відходів, одержують субсидії й кредити. Американські фахівці встановили, що при використанні бензину з 10%-ною добавкою етанолу щорічна економія нафти, може скласти 1,8 млн т. У Бразилії 40 % автомобільного парку країни переведене на рідке паливо із спирту, інші автомобілі будуть працювати на газохолі.

Однак досить про двигуни, що працюють на спирті. Методи фітоенергетики дозволяють для виробництва палива виділяти паливні вуглеводні із соку рослин. Англійська фірма «Лід фрі кемікалз» виробляє бензин і дизельне паливо з морської капусти. Лауреат Нобелівської премії Мелвін Кельвін вважає, що молочай, будяк і інші бур'янисті трави є відмінною сировиною для виробництва нафтоподібної рідини (не менше 1,5 тис. л з 1 га). Фахівці вважають, що в XXI ст. рідке паливо із зеленої маси задовольнить значну частку потреб людини в нафтопродуктах.

9.4. Різновидності експлуатаційних матеріалів.

Автомобільний транспорт України використовує значну частину вироблених у країні продуктів переробки нафти й газу. Як і раніше гостро стоїть проблема раціонального й еко- номної витрати пально-мастильних матеріалів. Так, наприклад, у структурі собівартості автомобільних перевезень витрати тільки на паливо й мастильні матеріали становлять більше 20 %. Однак ці витрати суттєво коливаються залежно від рівня організації їх використання.

Правильний вибір і вміле застосування експлуатаційних матеріалів багато в чому визначають надійність і термін служби техніки, витрати праці на її обслуговування й ремонт, витрати самих матеріалів. Помилка, наприклад, при виборі моторного масла, може привести в найкращому разі до скорочення терміну служби двигуна, а в гіршому — до виходу його з ладу.

Вибрати й належним чином застосувати на автомобільній техніці моторне, трансмісійне або гідравлічне масло — справа не проста. Воно ускладнюється ще й тим, що часто технічною документацією на деякі машини передбачається велика кількість марок мастильних матеріалів. Тому їх уніфікація й обґрунтоване застосування замінників мають велике значення для спрощення експлуатації й забезпечення більш надійної й довговічної роботи автомобільної техніки.

У той же час в автомобілі є набагато більше вузлів і механізмів, що працюють не з моторними маслами, а із пластичними мастилами, головною властивістю яких є втримання змащень на поверхні тертя й тривалий термін служби. Асортименти пластичних мастил дуже широкий, і незважаючи на наявність універсальних марок деякі вузли вимагають спеціальних мастил. Тому грамотне використання техніки й тут припускає правильний вибір мастильних матеріалів. В Україні й за кордоном пластичні мастила звичайно виготовляють на основі мінеральних масел. Для одержання мастил різного призначення, працездатних у широкому діапазоні температур, застосовують синтетичні рідини. Із цією метою найбільш часто використовують поліорганосилоксани (силікони), а також синтетичні вуглеводні, полиглі-коли й ін.

Застосування матеріалів більш високої якості, чим потрібно, веде до невиправданого підвищення витрат на них, і в той же час у цьому випадку підвищена вартість не буде реалізована, тому що дана конструкція механізму, агрегату й автомобіля в цілому не розрахована на матеріал з такими властивостями.

Застосування ж матеріалу з більш низькими якостями неминуче приводить до скорочення термінів служби агрегатів і самого автомобіля, а також до перевитрати самих матеріалів.

Одне з важливих напрямків створення автомобіля XXI ст. — матеріалознавство. Протягом ряду років не дає спокою автомобілебудівникам ідея створення керамічного двигуна. Що й говорити, ідея, насправді, приваблива: кераміка має високу теплостійкість, і залежно від її складу температура плавлення коливається від 1500 до 21 000 °С. Добре відомо, що чим вище температура згоряння в автомобільному двигуні, тим більше пробіг розраховуючи на 1 л палива. Керамічний автомобільний двигун може працювати практично без системи охолодження. Однак висока крихкість кераміки і її недостатня міцність є основними перешкодами на шляху створення таких двигунів. У США і Японії щорічно затрачається по 100 млн дол. США на науково-дослідні роботи з поліпшення властивостей керамічних матеріалів. Час від часу в пресі з'являються сенсаційні повідомлення із цього приводу, але сьогодні, мабуть, передчасно говорити про надійний ДВЗ із кераміки. У цьому зв'язку великою удачею можна вважати результати робіт австралійських учених по створенню частково стабілізованого цирконію — кераміки, що володіє самозахисним механізмом, що запобігають поширення тріщин. У США завершується розробка двох великих проектів (фірми «Форд моторз» і «Дженерал моторз») газотурбінного двигуна.

У Японії компанія «Ніссан» уже випустила перші зразки дизельних і газотурбінних двигунів з керамічними частинами. Відомі роботи з армування керамічними волокнами поршнів циліндрів, у результаті чого різко знижуються втрати теплоти, а також по застосуванню керамічних насадок на кулачках розподільних валів двигунів.

З кожним роком збільшується об’єм застосування в конструкціях автомобілів пластичних мас. Переваги пластмас незаперечна: мала щільність, висока питома міцність, прекрасна технологічність, корозійна стійкість. Боротьба за зниження маси й підвищення паливної економічності автомобілів обумовлює розширення використання легких сплавів. У цей час чавун у ряді відповідальних деталей заміняють алюмінієвими сплавами. Згідно з повідомленням «Бізнес Уік» (Нью-Йорк, США) використання конструкційних пластмас в американському автомобілебудуванні щорічно зростає на 12...15 %. Розраховуючи на один автомобіль очікувана частка пластичних мас досягнеться в середньому 135 кг. Приблизно така ж тенденція характерна для автомобілебудівної індустрії інших розвинених країн.

Питання ефективного й раціонального використання палива й мастильних матеріалів настільки важливі, що на цій основі виникла й розвивається спеціальна наука — хіммотологія.

Хіммотологія займається встановленням закономірностей, що визначають залежність між якістю пально-мастильних матеріалів (ПММ) і якістю роботи механізмів і машин, визначенням вимог до ПММ, розробкою їх нових сортів і методів випробувань, класифікацією й уніфікацією асортиментів ПММ.

На сучасному автомобілі кількість деталей, у яких є присутня гума, доходить до 500 одиниць. Враховуючи вартість гумовотехнічних виробів, особливо автомобільних шин, слід зазначити, що сучасний фахівець повинен мати знання про те, як раціонально організувати їхнє правильне використання й уміле заощадження. Поряд з іншими гумовими матеріалами, застосовуваними на автомобільній техніці, у досліджуваних дисциплінах приділена особлива увага будові автомобільних шин.

Гарне лакофарбове покриття не тільки надає автомобілю гарний зовнішній вигляд, але й охороняє його кузов від контакту із зовнішнім середовищем і передчасного руйнування. Постійний вплив на корпус автомобіля снігу, дощу, солі в сукупності з піском і дрібними каменями приводять до старіння й поступовому руйнуванню покриття. Термін служби кузова легкового автомобіля до виходу його з ладу в середньому становить 6 років. Комплексна протикорозійна обробка сучасними захисними матеріалами дозволяє продовжити цей строк до 12 років і більше.

Широке застосування лакофарбових і захисних матеріалів також вимагає грамотного їхнього використання, для чого необхідно знати їх склад і призначення.

Питання для самоперевірки:

1. Яка основна мета пошуку альтернативних джерел енергії?

2. Що являють собою альтернативні види палива? Навести приклади.

3. Що Ви знаєте про газове паливо?

4. Назвати, які Ви знаєте види біопалива, з чого його виготовляють, і в яких

країнах набуло широкого використання?

5. На якій основі готовлять пластичні матеріали?

6. Які матеріали, застосовувані на автомобільному транспорті, відносять до

експлуатаційних?

10. Класифікація підприємств автомобільного транспорту,

їх характеристика.

10.1 Типи та класифікація автотранспортних підприємств (АТП).

В залежно від виробничих функцій підприємства автомобільного транспорту поділяються на:

- автотранспортні (АТП),

- автообслуговуючі

- і авторемонтні.

Автотранспортні підприємства здійснюють перевезення вантажів або пасажирів, а також усі виробничі функції по технічнім обслуговуванню, ремонті, зберіганні і постачанню рухомого складу.

Рис.21 – Класифікація АТП.

По своєму призначенню автотранспортні підприємства поділяються:

- на вантажні,

- пасажирські (легкові й автобусні),

- змішані

- і спеціальні (швидкої медичної допомоги, пожежні, комунального обслуговування і т.п.).

По відомчій приналежності автомобілями можуть володіти підприємства

- загального користування (міністерство автомобільного транспорту),

- підприємства і установи інших міністерств,

- кооперативи.

По організації виробничої діяльності АТП поділяються на:

- комплексні, які здійснюють транспортну роботу, всі види технічного

обслуговування (ТО) і тех­нічного ремонту (ТР), зберігання рухомого складу.

- і кооперовані, включаючі го­ловне підприємство і декілька його філій, діяльність

яких розповсюджуєтьсяч на виробництво транспортної роботи і виконання

найскладніших видів ТО і ремонту машин.

10.2 Організаційна структура типового АТП.

Організаційна структура типового АТП приведена на рис. 21.

Найбільш поширені комплексні АТП з кількістю автомобілів 200–400 оди­ниць. До кооперованих АТП відносяться автокомбінати. Вони налічують 700– 1000 одиниць рухомого складу та більше і складаються з головного підприємства і декількох філій (на 150–200 одиниць і більш), розташованих на інших територі­ях у районі обслуговування перевезеннями. Це сприяє скороченню порожніх про-бігів автомобілів і ліквідації малоефективних дрібних підприємств. На головному підприємстві виконуються найбільш працеємкі і складні види технічного обслу­говування (ТО-2), діагностування і ПР всього рухомого складу, а також всі види ТО, ремонту і зберігання тієї частини рухомого складу, яка базується на основном підприємстві. У філіях проводяться зберігання рухомого складу, технічне обслу­говування в обсязі ЩО і ТО-1 і нескладний поточний ремонт.

Рис. 22. Організаційна структура типового АТП.

10.3 Класифікація автообслуговуючих підприємств, їх організаційна

Дата добавления: 2014-01-07