автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Совершенствование технической эксплуатации газобаллонных автомобилей путём обеспечения возможности слива газа

На правах рукописи

РАЕНБАГИНА ЭЛЬМИРА РАШИДОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПУТЁМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ СЛИВА ГАЗА ^

Специальность 05.22.10 — Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

15 ЯНВ 2015

Омск-2014

005557224

005557224

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобилыю-дорожная академия (СибАДИ)»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ПЕВНЕВ Николай Гаврилович

ЕРОХОВ Виктор Иванович,

доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный маншностроитсльный университет (МАМИ)» (г. Москва), профессор кафедры «Автомобильные и тракторные двигатели»;

Ведущая организация:

АНИСИМОВ Илья Александрович,

кандидат технических наук, доцент, федеральное государственное бюджеиюе образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет (ГюмГНГУ)» (г. Тюмень), доцент кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта».

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет (ОГУ)» (г. Оренбург).

Защита состоится «18» февраля 2015 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета ВАК РФ Д 212.250.02 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобнльно-дорожная академия (СибАДИ)» по адресу: 644080, г. Омск, проспект Мира, 5, ауд. 3124. Тел. (3812) 65-15-54, e-mail: dissovetsibadi@bk ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» и на сайте академии по адресу http://www.sibadi.org/science/studies/di5sertations/11984/

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью учреждения, просим направлять в диссертационный совет по адресу: 644080, г. Омск, проспект Мира, 5. Тел. (3812) 65-15-54, e-mail: dissovetsibadi'gjbk.ru.

Автореферат разослал «18» декабря 2014 г. Ученый секретарь

диссертационного совета, уА^ Кузнецова доктор технических наук V ---Виктория Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Сжиженные углеводородные газы (СУГ) повсеместно используются как бытовое и технологическое топливо, а также применяются в качестве топлива для автомобильного транспорта. Все большая доля автомобилей переводится на СУГ, так как при прочих равных условиях газ является экономически более выгодным топливом.

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 мая 2013 г. №767-р разработан комплекс мер, обеспечивающий повышение уровня использования газомоторного топлива на общественном автомобильном транспорте и транспорте дорожно-коммунальных служб в городах с численностью населения более 1 млн. человек до 50 % общего количества техники.

Перечнем поручений Президента РФ от 14 мая 2013 г. предусмотрен комплексный план расширения использования газа в качестве моторного топлива, включающий внедрение и эксплуатацию техники, работающей на газомоторном топливе, а также внесение изменений в нормативно-правовую базу, регулирующую требования к объектам, предназначенным для производства, хранения и использования газомоторного топлива.

В процессе технического обслуживания газобаллонных автомобилей (ГБА) приходится выполнять ряд специфических операций, указанных в нормативном документе РД 03112194-1094-03, к которым относится слив сжиженного газа из автомобильных газовых баллонов. Слив сжиженного газа из автомобильных баллонов разрешается производить только на посту слива СУГ для исключения загрязнения окружающей среды и скопления взрывоопасных газовых облаков в низинах и ямах.

Анализируя современные конструкции газобаллонного оборудования (ГБО) совместно с автомобильными газовыми баллонами, имеющими различную запорно-предохранительную арматуру (ЗПА), было выявлено, что осуществить слив газа из автомобильного газового баллона, оборудованного мультиклапаном и смонтированной системы питания, невозможно. Это приводит к нарушению технологического процесса технической эксплуатации ГБА и отрицательно влияет на экологическую обстановку, а также может явиться причиной взрыва и повлечь материальные убытки и человеческие жертвы.

Следовательно, исследование вопросов совершенствования технологических процессов технической эксплуатации ГБА и конструкции двухтопливной системы питания для обеспечения возможности слива СУГ из автомобильного газового баллона является острой и крайне актуальной проблемой.

Настоящее диссертационное исследование определяется требованиями паспорта научной специальности 05.22.10 — Эксплуатация автомобильного транспорта п. 18 — Применение альтернативных топлнв и энергий на автомобильном транспорте, их влияние на перевозочный процесс и техническую эксплуатацию.

Степень разработанности темы исследования. Проблемам и вопросам использования СУГ в качестве моторного топлива посвятили свои работы такие

известные ученые, как Генкин К.И., Самоль Г.И., Гольдблат И.И., Рачевский Б.С., Патрахальцев H.H., Ерохов В.И., Пронин E.H., Ким A.A., Певнев Н.Г., Бондаренко Е.В., Лукшо В.Н., Панов Ю.В., Гжегож Яжиньски, Питер Бойзен и др. Среди этих работ вопрос выполнения нормативных требований при технической эксплуатации ГБА затрагивался только в докторской диссертации Певнева Н.Г. Таким образом, существующие научные положения определяют дальнейшее направление развития исследований в области технической эксплуатации газобаллонных автомобилей.

Целью диссертационного исследования является совершенствование конструкции системы питания и технологических процессов технической эксплуатации ГБА для обеспечения возможности слива СУГ из автомобильных газовых баллонов.

Достижение поставленной цели потребовало решения взаимообусловленных и взаимосвязанных задач:

1. Исследовать возможность слива СУГ из систем питания газобаллонных автомобилей, укомплектованных автомобильными газовыми баллонами, оборудованными различной ЗПА.

2. Разработать комплекс взаимосвязанных технических решений, включающий модернизированную систему питания и посты слива для обеспечения возможности слива СУГ из автомобильного газового баллона.

3. Разработать математическую модель, позволяющую определять взаимосвязь параметров технологического процесса слива СУГ от параметров состояния СУГ и конструктивных параметров магистрали слива СУГ.

4. Установить закономерности изменения параметров технологического процесса слива СУГ от параметров состояния СУГ и конструктивных параметров магистрали слива СУГ, а также подтвердить результаты теоретических исследований путем проведения экспериментов.

5. Разработать дополнения в нормативно-техническую документацию для проектирования ГБО, переоборудования и эксплуатации ГБА, работающих на СУГ, на основании полученных результатов исследований.

6. Определить ущерб окружающей среде от несанкционированного слива СУГ и предложить методику расчета экономического эффекта от внедрения комплекса взаимосвязанных технических решений по обеспечению слива СУГ.

Объектом исследования является система питания газобаллонного автомобиля, укомплектованного автомобильным газовым баллоном с мульти-клапаном.

Предметом исследования являются процессы, протекающие при сливе СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном.

Научная новизна:

— разработан комплекс взаимосвязанных технических решений по обеспечению безопасного слива СУГ из автомобильного газового баллона при технической эксплуатации ГБА;

- разработана математическая модель технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном;

- установлена закономерность влияния параметров состояния СУГ на параметры технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном;

- установлена закономерность влияния конструктивных параметров магистрали слива СУГ на параметры технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном.

Теоретическая и практическая значимость работы:

Результаты исследований могут быть использованы:

- при разработке нормативно-технической документации по проектированию ГБО, переоборудованию и эксплуатации ГБА;

- при проектировании постов слива СУГ на АТП и АГЗС;

- при расчете экономического эффекта от внедрения постов слива СУГ;

- высшими учебными заведениями в учебном процессе при подготовке аспирантов, магистрантов, специалистов и бакалавров.

Методология и методы исследования основываются на теории технической эксплуатации автомобилей, теории термодинамики, гидродинамики, теории вероятности и математической статистики. В качестве приемов исследований используются методы прямого эксперимента, математический анализ, моделирование, корреляционно-регрессионный анализ, методы прогнозирования, наблюдения, измерения и сравнения.

Положения, выносимые на защиту:

- комплекс взаимосвязанных технических решений, обеспечивающий безопасок) техническую эксплуатацию ГБА;

- математическая модель технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном;

- закономерность влияния параметров состояния СУГ на параметры технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном;

- закономерность влияния конструктивных параметров магистрали слива СУГ на параметры технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном.

Степень достоверности исследований подтверждается:

- достаточным числом наблюдений исследуемых параметров;

- корректностью применения апробированного математического аппарата теории вероятности и математической статистики, корреляционно-регрессионного анализа;

- оценками сходимости расчетного времени слива жидкой фазы СУГ из автомобильного газового баллона с экспериментальными данными.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на 62-й научно-технической конференции СибАДИ (Омск, 2008 г.), IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (Омск, 2009 г.), на 63-й научно-технической конференции

ГОУ «СибАДИ» (Омск, 2009 г.), V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (Омск, 2010 г.), 64-й научно-технической конференции ГОУ «СибАДИ» в рамках юбилейного международного конгресса «Креативные подходы в образовательной, научной и производственной деятельности», посвященного 80-летию академии (Омск, 2010 г.), на 65-й Всероссийской научно-технической конференции ФГБОУ ВПО «СибАДИ» «Ориентированные фундаментальные и прикладные исследования — основа модернизации и инновационного развития архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплексов России» (Омск, 2011 г.), на 66-й Международной научно-практической конференции «Ориентированные фундаментальные и прикладные исследования - основа модернизации и инновационного развития архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплексов России» (Омск, 2012 г.), на Тюменском международном инновационном форуме «НЕФТЬГАЗТЭК» (Тюмень, 2013 г.), на международном конгрессе «Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации» (Омск, 2013 г.).

Реализация результатов работы. Разработанный пост слива СУГ на АТП и модернизированная система питания двигателя ГБА внедрены на предприятиях г. Омска, что подтверждается актами внедрения. Кроме того, результаты исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «СибАДИ» при подготовке аспирантов, магистрантов, специалистов и бакалавров.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 14 статьях, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ. Получены 2 патента на полезную модель РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (145 наименований), 10 приложений (29 страниц). Объём диссертации составляет 179 страниц (в том числе 30 таблиц и 49 иллюстраций).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, излагается научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены перспективы использования СУГ в качестве моторного топлива и оценка состояния технической эксплуатации газобаллонных автомобилей.

Применение СУГ в качестве моторного топлива подтверждено многолетней практикой и приобретает все большую актуальность. Это подтверждается увеличением мирового парка ГБА и спроса на СУГ. Внедрение газового топлива на автомобильном транспорте в таких странах, как США, Канада, Новая Зеландия, Австралия, Италия и др. происходит с помощью эффективной кредитной и льготной налоговой политики. Рынок СУГ в России также продолжает расти,

основными потребителями являются легковые автомобили и малотоннажные грузовые автомобили (82%). Особенно это актуально для районов, где осуществляется добыча газа либо переработка нефти.

Анализируя этапы появления ГБА, можно сделать вывод, что ГБО изменялось в зависимости от принципа подачи топлива в двигатель и экологических требований. На практике большинство эксплуатируемых ГБА оборудованы автомобильным газовым баллоном с ЗПА в виде мультиклапана, реже встречаются газовые баллоны с ЗПА в виде отдельных вентилей разного назначения.

Обзор современных требований нормативно-правовой базы технической эксплуатации ГБА на СУ Г выявил, что РД 03112194-1094-03 и ПОТ РМ-027-2003 предусматривают технологический процесс слива газа из автомобильного баллона на посту слива СУГ в следующих случаях:

а) перед поступлением ГБА на посты, линии ТО-2 и ТР, где выполняются работы, общие для газобаллонных и бензиновых автомобилей (сварочные, малярные работы с инструментами, дающими искрение и т.д.);

б) перед проведением сезонного обслуживания при подготовке автомобилей к зимней эксплуатации;

в) перед снятием и отправкой автомобильного газового баллона на освидетельствование;

г) при нарушении внутренней или наружной герметичности ЗПА баллона;

д) при возникновении аварийной ситуации.

На практике произвести технологический процесс слива газа из автомобильного газового баллона с мультиклапаном невозможно, т.к. в мультиклапане отсутствуют разъемы для подсоединения сливного шланга, а в расходной магистрали мультиклапана установлен скоростной клапан, который ограничивает скорость истечения газа в магистрали. Таким образом, ЗПА автомобильных газовых баллонов в виде мультиклапана утратила возможность сливать газ, и ни в одном нормативном документе не сказано, каким образом осуществлять слив газа из таких баллонов.

Из автомобильного газового баллона с ЗПА в виде отдельных вентилей технологически возможно осуществить слива газа, но практически это невыполнимо из-за отсутствия постов слива.

В результате в процессе технической эксплуатации ГБА водитель вынужден нарушать требования нормативных документов и стравливать СУГ в окружающую среду при необходимости опорожнить газовый баллон. Такие случаи в процессе эксплуатации ГБА нередки и характерны не только для России, но и для стран Европы. При этом выбросы СУГ в окружающую среду отрицательно влияют на экологическую обстановку в жилой зоне города, наносят вред здоровью людей, а также могут быть причиной взрыва и повлечь материальные убытки и человеческие жертвы, так как тяжелый углеводородный газ, плохо рассеивающийся в воздухе, может легко образовать взрывчатую газовоздушную смесь.

Несоответствие в теории и практике технической эксплуатации ГБА (из-за отсутствия в конструкции современных ГБА устройств для слива газа из

автомобильных баллонов) требует принятия организационных и технологических решений, обеспечивающих безопасное выполнение технологических процессов при технической эксплуатации ГБА. Это указывает на актуальность и практическую необходимость настоящего исследования.

Во второй главе представлены теоретические исследования технологических процессов при технической эксплуатации ГБА.

Снижение отрицательного влияния автомобильного транспорта на окружающую среду и человека является одной из главных целей ТЭА и требует нормативно-технического обеспечения технического обслуживания, ремонта, хранения и заправки подвижного состава.

Для исключения выбросов углеводородов при неисправностях ЗПА газовых баллонов в окружающую среду предложены варианты простых и надежных постов слива СУГ на АГЗС и АНТ. При этом на вариант поста слива на АТП получен патент РФ на полезную модель. Предложенный пост может располагаться на АТП и предприятиях, осуществляющих переоборудование и обслуживание ГБА.

Основными параметрами технологического процесса слива СУГ являются время и давление, необходимые для слива жидкой фазы. Эти параметры обуславливают продолжительность полного слива СУГ из автомобильного газового баллона, а значит, и время нахождения автомобиля на посту слива.

Продолжительность выдавливания жидкой фазы СУГ из автомобильного газового баллона зависит от её массы в баллоне и свойств СУГ. При этом процессы, протекающие в газовом баллоне, подчиняются законам термодинамики и гидродинам ики.

СУГ представляет собой двухфазную смесь «жидкость — пар». При этом пары сжиженных газов находятся в насыщенном состоянии только в том случае, если имеется свободная поверхность жидкости данного вещества в замкнутом пространстве. Эта двухфазная система может существовать лишь при температуре, которой будет отвечать определенная упругость паров. Таким образом, каждой температуре соответствует определенное давление.

Химический состав паровой и жидкой фаз СУГ с изменением температуры меняется, соответственно изменяется общая упругость паров, что влияет на работоспособность двигателя ГБА и требует осуществлять подачу в двигатель только жидкой фазы для достижения стабильности состава рабочей смеси.

В настоящем исследовании принято допущение, что процесс выдавливания жидкой фазы СУГ из автомобильного газового баллона в сливной резервуар является адиабатическим, т.е. передачи тепла от молекул газа стенкам сливной магистрали не происходит. Никаких химических превращений в газовом баллоне не происходит, меняются только параметры состояния жидкой и паровой фаз. Параметрами состояния жидкой и паровой фаз являются давление р и плотность р СУГ, зависящие от концентрации компонентов СУГ и температуры окружающего воздуха.

Согласно закону сохранения масс, масса М жидкой фазы СУГ, заключенной в жидком объёме V, остается постоянной с течением времени:

М = ]р(х,у,г,0с1У, (1)

V

где р(х,у,г,1) —плотность жидкой фазы, кг/м3; У-объём жидкой фазы, м3.

В силу произвольности объема V и непрерывности подынтегральной функции, получаем уравнение непрерывности для несжимаемой жидкости

(2)

— + р ■ Шуи = 0. Л

Закон движения и сохранения энергии для реальной нетеплопроводной жидкости описывается уравнением Бернулли

р, а.и,2 р,

р-ё р-ё г%

К

(3)

где Ъ\ и т-2 — высоты центров тяжести сечений относительно плоскости отсчета 0-0, м; р, и р2 — абсолютные давления в центрах тяжести сечений, Па; р — плотность жидкой фазы СУГ, кг/м3; § - ускорение свободного падения, м/с2; а, и а2 -коэффициенты Кориолиса; г»! и и2 — средние скорости в сечениях, м/с; и г2 -высоты центров тяжести сечений относительно плоскости отсчета 0-0, м; Ьи — потери напора при движении жидкой фазы СУГ от первого до второго сечения, м.

Сечение 1-1 выбрано по началу движения жидкости из баллона по заборной трубке. Сечение 2-2 выбрано по выносному заправочному устройству (ВЗУ) для слива газа (рисунок 1).

&„ - диаметр заборной трубки; I — длина заборной грубки; с![ — диаметр магистрали до

тройника; - длина магистрали до

тройника; с12 — диаметр магистрали слива газа; £2 — длина магистрали слива газа.

Скоростной клаяин

Рисунок 1 - Схема движения газа из автомобильного газового баллона в сливную магистраль

Таким образом, технологический процесс слива СУГ из автомобильного баллона описывается с помощью системы уравнений

М = |р(х, у, г,

V

ф

— + рс}1уи = 0;

Р/ «2и2 р-ё 2ё

Р'ё 2ё

при следующих ограничениях:

• режим движения жидкости в сливной магистрали турбулентный, Ке > Яе ;

• температура эксплуатации газобаллонного автомобиля - от минус 35°С до плюс 30°С;

• компонентный состав СУГ - 54% пропана, 46% бутана;

• давление напорной магистрали Р„ =1,6 МПа.

На основании проведенного анализа зависимостей параметров состояния СУГ и конструктивных параметров магистрали слива СУГ построен алгоритм определения времени слива жидкой фазы СУГ из автомобильного газового баллона при различных условиях эксплуатации (рисунок 2).

Основными конструктивными параметрами магистрали слива СУГ являются: диаметр расходной магистрали с!ь диаметр магистрали слива с12, длина магистрали до тройника £г, длина магистрали слива (рисунок 1). Эти параметры обуславливают продолжительность полного слива жидкой фазы СУГ из баллона, а значит, и время нахождения автомобиля на посту слива.

Рисунок 2 - Алгоритм определения времени слива жидкой фазы СУГ из автомобильного газового баллона при различных условиях эксплуатации и конструктивных параметрах магистрали слива СУГ

С учетом влияния конструктивных параметров магистрали слива на время слива СУГ из автомобильного газового баллона предложен вариант

дооборудования системы питания двигателя газом, защищенный патентом РФ на полезную модель. Сущность предлагаемой конструкции системы питания двигателя газом заключается в установке дополнительного тройника в магистрали подачи газа в двигатель, к которому подсоединён вентиль слива газа и ВЗУ без обратного клапана. Причем в тройник со стороны двигателя установлен скоростной клапан, демонтированный из мультиклапана (рисунок 3).

1 — газовый баллон; 2 -мультиклапан; 3 -магистральный газовый клапан с фильтром; 4 -газовый редуктор; 5 — рампа газовая; 6 — рампа бензиновая; 7 — бензиновый клапан; 8 — бензонасос; 9 - тумблер переключения вида питания; 10-ВЗУ, 11 -тройник со скоростным клапаном; 12 —вентиль слива газа; 13 - ВЗУ без обратного клапана для слива газа.

Рисунок 3 - Вариант дооборудования системы питания двигателя газом в случае использования баллона с мультиклапаном

При движении жидкости в прямых трубах постоянного сечения возникают потери энергии на трение по длине. Эти потери обусловлены внутренним трением в жидкости, и поэтому они имеют место не только в шероховатых, но и в гладких трубах.

Общие потери напора по длине магистрали слива СУГ

где X — коэффициент гидравлического трения, или коэффициент Дарси; О — расход в сечении трубопровода, м3/с.

Местные гидравлические сопротивления, вызванные деформацией потока в магистрали слива СУГ, определяются по формуле

1ь„=5й (6)

.=1 з2 • 2%

С учетом подстановки потерь напора (Ьдл, и ряда преобразований

уравнения Бернулли, получена формула для определения расхода СУГ через поперечное сечение магистрали слива

(Хироатяа ью*ж

9 =

Ар

Га А 1 А • 1 —а, <1, ) 1 ¿Г)

Время слива жидкой фазы СУГ составит

х

(7)

(8)

где Мжф — масса жидкой фазы СУГ в автомобильном газовом баллоне, кг.

Таким образом, разработанная математическая модель позволяет определять ьремя слива различной массы жидкой фазы СУГ из автомобильного газового баллона в зависимости от конструктивных параметров магистрали слива СУГ и параметров состояния СУГ (рисунок 4).

У= 258 л

У= 190 л

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 Температура окружающего воздуха I, °С Рисунок 4 - Влияние температуры на время слива жидкой фазы СУГ из баллонов различного объема

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по определению параметров технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона. Для проведения испытаний изготовлена экспериментальная установка, общий вид которой представлен на рисунке 5.

Экспериментальная установка включает в себя пост слива СУГ из автомобильного газового баллона, оборудованного мультиклапаном и магистралью слива СУГ.

Задачами экспериментов являются: оценка работоспособности предложенного варианта поста слива СУГ и магистрали слива газа из автомобильного газового баллона, оборудованного мультиклапаном; исследование изменений параметров технологического процесса слива СУГ от температуры окружающей среды; проверка адекватности математической модели по результатам эксперимента.

Эксперимент проводился по разработанной методике. Автомобильный газовый баллон находился на открытом воздухе в течение 3 часов. Перед началом эксперимента фиксировалась температура окружающего воздуха с помощью термометра ЛТ-300, давление СУГ в резервуаре - манометром МТИ-1216, масса

автомобильного газового баллона - весами МИДЛ-П 150. После чего включалась экспериментальная установка. Через каждые 30 секунд, исходя из показаний секундомера СОПпр-2-ОЮ, производились замеры массы автомобильного газового баллона.

1 — баллон со сжатым природным газом; 2 -редуктор ДКП-1-65; 3 -аккумуляторная батарея;

4 — напорная магистраль;

5 — весы напольные МИДЛ-П 150; 6 -автомобильный газовый баллон объемом 50 л; 7 -мультиклапан; 8 — магистраль слива СУГ; 9 — сливной резервуар объемом 130 л; 10 — манометр.

Рисунок Ъ - Общий вид экспериментальной установки

В результате проведенного эксперимента были получены данные о зависимости массы СУГ в автомобильном газовом баллоне от времени слива СУГ. Получаемые в ходе экспериментов результаты исследований использовались для построения графических зависимостей исследуемых параметров от величины варьируемых факторов (рисунок 6). Исходные данные: объем автомобильного газового баллона — 50 л; объем сливного резервуара — 130 л; объем баллона с природным газом: — 50 л; диаметр трубки напорной магистрали — 8 мм; длина напорной магистрали - 2000 мм; диаметр заборной трубки - 6 мм; длина заборной трубки — 200 мм; диаметр трубки

25

о

I

.о с; 3£ 20

S £

ю О)

о

X о 15

о I-со ^ с;

ш CD 1_ as ю S 10

> о

О со

03 т 5

и ш

го

5

о

Время слива жидкой фазы СУГт, мин ""^зависимость, построенная по результатам эксперимента -зависимость, построенная по уравнению регрессии

сливной магистрали — п , „

, Рисунок 6 - Зависимость массы СУГ в автомобильном газовом

мм, длина сливнои баллоне от времени слива при температуре от плюс 9,48 до плюс магистрали - 1800 мм; ю,56 °С по результатам эксперимента и уравнению регрессии масса СУГ -21,4 кг.

Обработка результатов экспериментальных испытаний производилась на основе методов корреляционно-регрессионного анализа. По результатам обработки

экспериментальных данных получены уравнения регрессии с коэффициентом детерминации R2=0,98, что говорит о том, что полученные уравнения наилучшим образом описывают исследуемый технологический процесс слива СУГ. Значение линейного коэффициента корреляции составляет г = -0,99, что свидетельствует о наличии прямой и тесной связи между признаками.

В четвертой главе приводится описание практического использования результатов выполненных исследований.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования дают основания для разработки дополнений в действующую нормативно-техническую документацию для ГБА, работающих на СУГ. Внесенные изменения в нормативно-техническую документацию разрабатываются и утверждаются в виде стандарта организациями, занятыми разработкой, производством, оказанием услуг по монтажу ГБО и обслуживанию ГБА, руководствуясь требованиями статьи 17 Федерального закона от 27 декабря 2002 г. №184-ФЗ «О техническом регулировании», исходя из необходимости применения этих стандартов для целей, указанных в статье 11 настоящего Федерального закона, «для совершенствования производства и обеспечения качества продукции, выполнения работ, оказания услуг на основании результатов исследований, измерений и разработок».

В нормативно-техническую документацию для ГБА рекомендуется внести следующее: ОСТ 37.001.653-99 п. 4.1 «Требования к комплекту газобаллонного оборудования» — дополняем магистралью слива СУГ; ТУ 152-12-008-99 п. 1.3.1 «Под газобаллонным оборудованием, устанавливаемым на АТС при переоборудовании на ГСН, понимается» — дополняем магистралью слива СУГ; РД 3112194-1098-03 п. 6 «Типовая технологическая последовательность и содержание операций по установке газобаллонного оборудования для СУГ на АТС» — дополнить последовательностью монтажа магистрали слива СУГ; РД 31121991094-03 п. 3.1 «Комплектность газобаллонного оборудования для СУГ и эксплуатационные требования к нему» — дополняем магистралью слива СУГ; п. 5 «Организация технического обслуживания и текущего ремонта ГБА, работающих на СУГ» — дополняем методикой проведения обслуживания ГБА, оснащенных магистралью слива СУГ; технологическими схемами постов слива СУГ на АГЗС и Allí; технологией слива СУГ из автомобильного газового баллона.

В пятой главе представлена методика расчета экономического эффекта от внедрения результатов выполненных исследований в практику технической эксплуатации ГБА. При применении разработанного комплекса взаимосвязанных технических решений по обеспечению безопасного слива СУГ из автомобильного газового баллона с мультиклапаном предотвращенный ущерб окружающей среде для условий эксплуатации 35 тыс. ГБА в г. Омске составит 12,7 млн. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что из автомобильного газового баллона, оборудованного мультиклапаном, и системы питания, смонтированной по ТУ 152-12-008-99, слить газ невозможно.

2. Разработан комплекс взаимосвязанных технических решений, включающий модернизированную двухтопливную систему питания двигателя с баллоном, оборудованным мультиклапаном (патент на полезную модель № 90137 от 27.12.2009), позволяющую осуществить слив газа из баллонов этого типа, и пост слива СУГ для АТП (патент на полезную модель № 102244 от 20.02.2011).

3. Разработана математическая модель, позволяющая определять взаимосвязь параметров технологического процесса слива СУГ от параметров состояния СУГ и конструктивных параметров магистрали слива СУГ. Оценка сходимости математической модели осуществлялась по результатам эксперимента. Для доверительной вероятности Р=0,9 значение дисперсионного отношения Фишера, полученное на основе экспериментальных данных, больше табличных значений F-критерия, что свидетельствует об адекватности математической модели результатам эксперимента.

4. Установлены закономерности влияния конструктивных параметров магистрали слива СУГ и параметров состояния СУГ на параметры технологического процесса слива СУГ из автомобильного газового баллона, оборудованного мультиклапаном.

5. Разработаны дополнения в нормативно-техническую документацию для проектирования ГБО, переоборудования и эксплуатации ГБА.

6. Определен экономический эффект при предотвращении ущерба окружающей среде от несанкционированного слива СУГ, который составляет 12,7 млн. руб./год, и предложена методика определения экономического эффекта от внедрения комплекса взаимосвязанных технических решений для обеспечения слива СУГ.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Мннобрнауки РФ:

1. Раенбагина, Э.Р. Пост слива газа на АГЗС и определение технологических параметров слива газа из автомобильных баллонов / Н.Г. Певнев, Э.Р. Раенбагина // Транспорт на альтернативном топливе. — 2010. — №4. — С. 46-50.

2. Раенбагина, Э.Р. Организация посга слива газа при АТП / Н.Г. Невнев, Э.Р. Раенбагина //Транспорт на альтернативном топливе. —2010. — №5. — С. 15-17.

3. Раенбагина, Э.Р. Предотвращение ущерба окружающей среде от несанкционированного слива газа из автомобильных баллонов / Н.Г. Певнев, Э.Р. Раенбагина, В.И. Гурдин // Транспорт на альтернативном топливе. — 2011. — №6. — С. 44-50.

Патенты:

1. Патент на полезную модель № 90137 Российская Федерация, МПК F 02 М21/02. Двухтопливная система питания двигателя / Певнев Н.Г., Раенбагина Э.Р., Елгин А.П.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобилыго-дорожная академия (СибАДИ)» (RU). — № 2009132044/22 ; заявл. 25.08.2009 ; опубл. 27.12.2009, Бюл. № 36. 2 с.

2. Патент на полезную модель № 102244 Российская Федерация, МПК F 17 С5/02. Пост слива сжиженного углеводородного газа из автомобильных баллонов на автотранспортном предприятии / Певнев Н.Г., Раенбагина Э.Р.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибЛДИ)» (RU). - № 2010138767/06 ; заявл. 20.09.2010 ; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5. 2 с.

Статьи в прочих изданиях:

1. Раенбагина, Э.Р. Обоснование необходимости совершенствования системы питания двигателя СУГ / Н.Г. Певнев, Э.Р. Раенбагина // Транспорт на альтернативном топливе. - 2009. - № 1. - С. 18-19.

2. Раенбагина, Э.Р. К вопросу совершенствования эксплуатации газобаллонных автомобилей / Э.Р. Раенбагина // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. — Омск: СибАДИ, 2009. — Кн. 2. — С. 264-269.

3. Раенбагина, Э.Р. Нормативно-правовая база эксплуатации газобаллонных автомобилей на СУГ / Э.Р. Раенбагина // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. — Омск: СибАДИ, 2009. — Кн. 2. — С. 269-273.

4. Раенбагина, Э.Р. Значение технического регламента при эксплуатации газобаллонного автомобиля / Д.А. Фоменко, Э.Р. Раенбагина // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. — Омск: СибАДИ, 2009. - Кн. 2. - С. 274-279.

5. Раенбагина, Э.Р. Обоснование необходимости принятия технического регламента для комплекта газобаллонного оборудования / Н.Г. Певнев, Э.Р. Раенбагина, Д.А. Фоменко // АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо. — 2009. — №6.-С. 27-30.

6. Раенбагина, Э.Р. Основные принципы формирования математической модели слива газа из автомобильного баллона / Э.Р. Раенбагина // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. — Омск: СибАДИ, 2010.-Кн. 1.-С. 174-179.

7. Раенбагина, Э.Р. Состояние и перспективы использования газового топлива на автомобильном транспорте / Н.Г. Певнев, Э.Р. Раенбагина // Креативные подходы в образовательной, научной и производственной деятельности: материалы 64-й научно-технической конференции ГОУ «СибАДИ» в рамках юбилейного международного конгресса. - Омск: СибАДИ, 2010. -Кн. 1. - С. 37-41.

8. Раенбагина, Э.Р. Разработка технологического процесса безопасного слива сжиженного нефтяного газа / В.И. Гурдин, Н.Г. Певнев, Э.Р. Раенбагина // Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации: материалы международного конгресса. - Омск: СибАДИ, 2013. - Кн. 3. - С. 33-37.

9. Раенбагина, Э.Р. Аспекты организации постов безопасного слива сжиженного углеводородного газа из автомобильных газовых баллонов / Э.Р. Раенбагина // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы Всероссийской заочной научно-практической конференции. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. — С. — 276-282.

РАЕНБАГИНА ЭЛЬМИРА РАШИДОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПУТЁМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ СЛИВА ГАЗА

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано к печати 11.12.2014 Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Оперативный способ печати. Усл. п. л. 1,0 Тираж 150. Заказ № 331

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии ИПЦ «СибАДИ» г. Омск, пр. Мира, 5