Плотность природного газа

Однако, при всех этих преимуществах автовладельцы  не спешат переходить на газ. И этому есть объяснение. Во-первых, за газовое оборудование нужно сразу заплатить. И уж если платить, то за импортное. Сама эксплуатация автомобиля на газу (особенно в зимний период) имеет свои недостатки (хотя и летом они также проявляются), ну и, конечно, многих смущает сам баллон, который нужно установить в багажнике любимого железного коня. 

Из большого перечня заменителей жидких топлив нефтяного происхождения в первую очередь привлекает природный газ  – топливо, отличающееся относительной  экологической чистотой. 
 
 

  
 
 

  
 
 

Сегодня Аргентина занимает почетное первое место среди стран с самым  газифицированным автомобильным транспортом. Вместе с занимающей второе место  в этом списке Италией она значительно  оторвалась от преследующих их США  и Страны кленового листа. И только на пятом месте в этом рейтинге идет самая богатая газом в мире Россия. Причем число автомобилей «на газе» у нас в 13(!) раз меньше, чем в Аргентине, к тому же населения в этой латиноамериканской стране в 5 раз меньше, чем в Российской Федерации.  

Наша  страна является пионером в создании и промышленном выпуске газобаллонных  автомобилей. 

Из-за падения  нефтяной добычи в 80-е годы был принят ряд правительственных постановлений  по газификации автомобильного транспорта. В результате выполнения этих решений за 10 лет (1983-1993 гг.) было построено 191 автомобильная газонаполнительная компрессорная станция (АГНКС) в Российской Федерации в 129 городах. 

Начиная с 1984 г. в Российской Федерации освоен серийный выпуск газового топливного оборудования практически для всех марок автомобилей, составляющих основу грузопассажирского парка: автобусов ЛиАЗ, ЛАЗ, ПАЗ, Икарус; грузовых автомобилей ЗИЛ, газ, КамАЗ, МАЗ; легковых газ, УАЗ, ВАЗ, АЗЛК. Успешно работают на газе тракторы ЛТЗ, МТЗ, «Кировец», речные суда Р-55 и маневровые тепловозы ТЭМ-2. Первый в мире самолет ТУ-156 на природном газе совершил более 100 испытательных полетов. 

Главное преимущество природного газа – экологическое. Отработавшие газы двигателей, работающие на природном газе, содержат низкие уровни вредных веществ. По составу природный газ на 90-98% состоит из метана – нетоксичного углеводорода, который при сгорании дает, главным образом, диоксид углерода и воду. Двигатель на природном газе производит примерно на 65% меньше выбросов оксидов азота и на 80% меньше выбросов твердых частиц, чем дизельный двигатель, оборудованный окисляющим каталитическим нейтрализатором. 

Работа  на природном газе предполагает и  ряд других преимуществ. Он фактически не содержит серы, которая влияет на здоровье людей и закисляет почву и воду, а также разрушает фасады зданий. Если брать все в комплексе, то отработавшие газы двигателя, работающего на природном газе, по наиболее вредным компонентам в несколько раз менее опасны, чем бензиновых или дизельных двигателей. Кроме того, автомобили на природном газе являются бесшумными и меньше вибрируют, чем с дизельными и бензиновыми двигателями. 

По расчетам американских специалистов, в случае, если на природном газе будут работать 14 тыс. автобусов (25% автобусного парка США) и каждый из них будет заправляться газом 300 раз в год, вероятность возгорания составит один раз в 35 – 70 лет. Риск несчастного случая при обращении с природным газом крайне незначителен. Газ не токсичен и легче воздуха. В случае утечки он поднимается вверх и быстро смешивается с атмосферным воздухом, превращаясь во взрывобезопасную смесь. 

По энергетическому  и расходному эквиваленту 1м3 природного газа заменяет в эксплуатации примерно 1л бензина или дизтоплива. При  этом, что особенно важно для транспортников в нынешней нелегкой ситуации с постоянно растущими ценами на топливо, цена природного газа ограничена специальным постановлением Правительства Российской Федерации, что не позволит ей неограниченно возрасти при росте спроса на газ. Согласно этому постановлению, 1м3 газа не может стоить дороже 0,5л самого дешевого бензина марки А-76. 

Оценка  достоинств и недостатков использования  природного газа на транспорте, сделанная  еще в 50-е годы, продолжает жить и  сегодня.  

Достоинства природного газа, как природного топлива: 

- повышение  моторесурса двигателя в 1,5 раза; 

- отсутствие  детонации (октановое число газа 105-110); 

- отсутствие  нагара на поршнях и свечах, а также в отработавших газах; 

- более  длительный срок моторного масла  (в 1,5-2 раза) с благотворным влиянием его на срок службы всех деталей, износ которых зависит от качества смазки; 

- увеличение  срока службы свечей в 1,5-2 раза;  

- общее  улучшение экологических параметров  отработавших газов (за исключением  запаха); 

- уменьшение  расходов на топливо в 1,5-2 раза. 

Недостатки  процесса газификации автомобиля: 

- снижение  мощности двигателя (бензинового)  – от 10 до 15%; 

- ухудшение  тягово-скоростных свойств транспортного  средства (время разгона возрастает  на 24-30%, максимальная скорость движения снижается на 5-6%, максимальный угол преодолеваемого подъема снижается на 30-40%); 

- возможность  появления запаха газа в салоне (в случае неисправности глушителя  или кузова); 

- вес  и объем баллона с газом; 

- удорожание  обслуживания топливной аппаратуры. 

На природном  газе может работать и бензиновый, и дизель, и другие виды двигателей. На эффективность перевода на природный  газ влияет целый ряд факторов. Условно их можно разделить на две группы. 

Первая  – технические факторы: изменение  издержек на топливо, основную и дополнительную заработную плату, расхода на смазочные и другие эксплуатационные материалы, на шины, на техническое обслуживание и ремонт, амортизационные отчисления, накладные на товар расходы. 

Вторая  – организационно-технические факторы, которые оцениваются изменением коэффициентов использования пробега, грузо- и пассажировместимости, технической скорости и др. 

В структуре  расходов статья «топливо» - наиболее весомая, она дает практически всю экономию средств. 

Кроме того, совершенно обязательно создание производственно-технической базы (ПТБ), обеспечивающей безопасную эксплуатацию, обслуживание и ремонт подвижного состава на основе руководящего документа РД-3112199-98 «Требования пожарной безопасности для предприятий, эксплуатирующих автотранспортные средства на компримированном природном газе». 

Важнейшей проблемой, возникающей при эксплуатации газовых транспортных средств, стало  восстановление утраченной работоспособности  при отказах газовой системы  автомобилей. 

Однако, отмеченные трудности, в большинстве известных публикаций в целом при экономической оценке дают положительный баланс в использовании газового топлива. 

Опыт  авторов и других исследователей по конвертации для работы на природном  газе в газовые и газодизели убедительно  показывает, что создавшаяся проблема носит комплексный характер, основная составляющая которой, технические решения. 

В 80-е  годы возобновилась работа по конвертации  дизелей в газодизели. Основными  исполнителями стали исследователи  дизелей, которые используя прежний опыт работ, заложили в управление принцип качественного регулирования. Не разобравшись, что используемый в системе питания двухступенчатый газовый редуктор (взят с карбюраторного двигателя) работает по принципу количественного регулирования. Были созданы конструкции использующие одновременно два противоположных принципа регулирования. Как результат: управление газодизелем было нестабильным. На отдельных режимах газодизель работал на дизтопливе. В среднем система питания газодизеля КамАЗ позволяла замещать газами только 25-30% дизтоплива. Ее неработоспособность стала причиной отказа эксплуатационников использовать газодизеля. 

Одновременно  испытывалась система питания, созданная  авторами данного материала. На дизель установили газовый карбюратор. В основе системы питания заложен принцип количественного регулирования для одновременного управления подачей жидкого и газового топлив. Во время межведомственных испытаний автобуса «Икарус-260» 9испытания на полигоне НИЦИАМТ) газодизель Габа-Ман работал с использованием 90-95% природного газа и 5-10% дизтоплива. Нужно отметить, что такие результаты подтверждаются другими исследованиями газодизелей. Однако преодолеть ведомственный барьер, установленный НАМИ не удалось и работы в начале 90-х годов были приостановлены. 

Для создания газового двигателя на базе дизеля необходимо уменьшить степень сжатия, снять систему подачи дизтоплива, установить систему искрового зажигания  и систему подачи газовоздушной  смеси в цилиндры. Этим путем пошли  большинство исследователей. Но сертифицировать пока удалось газовый двигатель для стационарных установок с узкими диапазонами изменения нагрузочных характеристик. На автомобиле газовый двигатель с таким простым набором изменений дизеля работает неустойчиво. 

На наш  взгляд развивать идею конвертации дизелей в «чисто» газовые ранее подобранные двигатели нецелесообразно, т.к. оплачивается двойная работа. Различие в рабочем процессе конструкции и системах управления и др. бензинового и дизельного двигателей достаточно изучено. 

Поэтому сегодня, когда стоит задача создания малотоксичных и экономичных двигателей определяющим является вид топлива. Под заданное топливо необходимо проектировать двигатель способный эффективно его сжигать. 

Наш анализ должен убедить читателя, что природный  газ сегодня является единственным доступным заменителем бензину и дизтопливу. И для его использования требуется разработка газового двигателя нового технического уровня. 
 
 

Источники 

Газовые месторождения СССР. Справочник, 2 изд., М., 1968; Еременко 

Н. А., Геология черного золота и газа, М., 1968; Смирнов А. С., Ширковский А. И., 

Добыча  н транспорт газа, М., 1957; Коротаев Ю. П., Полянскии А. П., 

Эксплуатация  газовых скважин, 2 изд., М., 1961: Шмыгля П. Т., Разработка газовых и газоконденсатных месторождений (теория и практика), М., 1967; 

Базлов  М. Н., Жуков А. И., Алексеев Т. С., Подготовка природного газа и конденсата к транспорту, М., 1968; Разработка газового месторождения  системой неравномерно расположенных  скважин, М., 1968; Гудков С. ф., 

Переработка углеводородов природных и попутных газов, М., 1960. 
 
 

На современном  этапе развития газ рассматривается  не только как наиболее благородное  и экономичное топливо. Продукция  газовых, газоконденсатных и серогазоконденса-тонефтяных месторождений является комплексным сырьем для многих отраслей. Из продукции скважин со сложным составом после переработки можно получить: 

метан — топливный газ, технологическое  сырье в металлургической промышленности и в промышленности строительных материалов; 

этан  — сырье для производства этилена; 

пропан  — сырье для органического  синтеза, хладагент, топливо; 

бутан — сырье для органического  синтеза, высокооктановая добавка  к моторным топливам, топливо; 

сжиженный газ (смесь пропана и бутана) - сырье для химической переработки, топливо; 

пентан  — высокооктановую добавку к  моторным топливам; 

стабильный  конденсат - высокоэффективный аналог нефти; 

серу  — сырье для производства серной кислоты, удобрений; 

сероорганику  — растворители, одоранты и т.д.; 

гелий — стратегическое сырье, широко используемое в аналитической химии, космонавтике и т.д.