Тепловозы на природном газе
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
я топлива
Одним из ключевых положений, связанных с переводом транспорта на газ, является то, насколько безопасно его применение. При несоблюдении правил эксплуатации и обслуживания любое техническое изделие представляет определенную опасность. При определении потенциального риска следует учитывать такие физико-химические свойства газов, как температура и концентрационные пределы самовоспламенения (рис. 1.6. и рис. 1.7.).
Рис. 1.6. Температура самовоспламенения различных видов топлива
Рис. 1.7. Концентрационные пределы воспламенения в воздухе
Как видно из графиков, нижние температурные и концентрационные пределы воспламенения сжиженного нефтяного и природного газа существенно выше, чем у жидких нефтяных видов топлива. Для воспламенения или взрыва необходимо образование топливовоздушной смеси, то есть объемное смешение газа с воздухом. Нахождение газа в герметичном баллоне под давлением исключает возможность проникновения туда воздуха.
Были случаи, когда происходило разрушение баллона для газа, рассчитанного на рабочее давление 16 атмосфер, при попытке заправить его природным газом, подаваемым в баллон под давлением 200 атмосфер [1].
В дипломе представлен расчет вероятности возникновения взрыва (пожара) дизельной секции газодизельного локомотива 2ТЭ116Г, выполненный по методике ВНИТИ [3] (см. Раздел 6 и Приложение 1).
1.4 Концепция применения природного газа на тепловозах
Проблема снабжения тепловозов топливом и пути ее решения
В 2003 году отмечалось 200-летие создания первого паровоза, разработанного английским инженером Р. Тревитиком. И уже более ста лет тому назад были предприняты практические попытки перевода железнодорожного транспорта на газ. В 1894 году в немецком городе Дессау, а затем в 1895 году в пригороде Парижа Сен-Дени были проведены успешные испытания трамвая, использовавшего в качестве моторного топлива светильный газ (рис. 1.8.).
Рис. 1.8. Газовый трамвай
Во французском эксперименте трамвай выполнял перевозки по маршруту, привязанному к заводу фирмы Ланди. Светильный газ, получаемый на этом заводе, хранился в баллоне под давлением примерно 10 атмосфер [4].
Перевод тепловозного парка железных дорог на альтернативные виды топлива - это задача, продиктованная неблагоприятными последствиями применения нефтяных топлив для всего общества в целом (см. табл. 1.1.).
Железнодорожный транспорт является одним из крупнейших потребителей нефтяного топлива в стране. На осуществление тяги поездов тепловозами расходуется около трёх млн. тонн дизельного топлива в год. При сохраняющейся тенденции увеличения грузопотоков, прогнозируется возрастание этих расходов до пяти млн. тонн в год, поэтому ожидается рост объемов нефтепереработки.
Растет и цена нефти, которая в современных условиях зависит от рынка (рис. 1.9.).
Рис. 1.9. Динамика мировых цен на нефть 1970-2002 гг.
Указанные обстоятельства ставят перед железнодорожным транспортом задачу обеспечения устойчивого снабжения тепловозов моторным топливом и снижение расходов на его приобретение.
Эта задача может решаться в двух направлениях:
сокращение объемов потребления дизельного топлива за счет повышения топливной экономичности тепловозных силовых установок;
за счет его замещения менее дефицитным и более дешевым альтернативным топливом.
Анализ показывает, что повышение эксплуатационной топливной экономичности тепловозов за счет совершенствования дизелей, внедрения компьютерных систем их управления, снижение мощности вспомогательных агрегатов и ряда других мероприятий, возможно в пределах 10…15%.
Повышение выработки дизельного топлива возможно за счет расширения его фракционного состава (прибавления тяжелых фракций) или увеличения качества переработки нефти. Однако, эта задача не решается нефтеперерабатывающей промышленностью, а для тепловозов применение такого топлива связано со снижением энергоресурса двигателей и затратами на их дооборудование и эксплуатацию.
Из альтернативных топлив, по которым ведутся работы в стране и за рубежом, можно рассматривать синтетические топлива, получаемые из угля, сланцев, природного газа и других материалов. К таким топливам относятся, например, метанол и диметиловый эфир (СН3-О-СН3). Диметиловый эфир обладает хорошими моторными и экологическими свойствами и может быть получен в процессе производства метанола. Однако в стране имеются или создаются только опытные установки по производству синтетических топлив и существующие технологические процессы их получения пока экономически не выгодны, так как требуют больших затрат энергии.
Наиболее готовым для применения на тепловозах является природный газ (метан). Более того, энергетические и физические характеристики природного газа - повышенная по сравнению с дизельным топливом на ~ 10% массовая калорийность, улучшенные в 1,5 - 2,0 раза экологические качества (см. табл. 1.5.), увеличение срока работы смазочного масла на 30 - 40% - позволяют получить более высокие экономические, экологические и ресурсные показатели работы газодизельных локомотивов.
Экономическая целесообразность применения природного газа на тепловозах гарантируется Постановлением Правительства РФ №31 от 31.01.93 г., установившим предельную цену за один нм3 сжатого газа, отпускаемого АГНКС (станциями заправки газом), в размере не более 50% от стоимости одного литра бензина А-80, включая Н?/p>