Тепловозы на природном газе - Дипломная работа

Железнодорожный транспорт на тягу поездов расходует более 5 млн. тонн дизельного топлива, которое поставляется с постоянно возрастающим напряжением, вызванным увеличивающимся дефицитом нефтепродуктов. В Российской Федерации объем нефтедобычи в 1994 г. сократился по сравнению с 1989 г. более чем на 45%. Значительное снижение расхода дизельного топлива может быть достигнуто только путем его замещения газомоторным топливом (до 70 - 80% на магистральных и до 50% на маневровых газодизельных локомотивах). Развитие отечественного тепловозостроения, начиная с его становления, связано с применением газового топлива в качестве моторного. Уже в середине 1930-х гг. было организовано серийное производство мотовозов с газогенераторными установками для питания двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время использование природного газа в качестве моторного топлива на различных видах транспорта является составной частью энергетической стратегии России. Создание и внедрение на сети железных дорог газотепловозов обеспечит снижение загрязнений окружающей среды, особенно при работе маневрового парка тепловозов в районе городов, а также замещение дефицитного дизельного топлива природным газом. Энергетические и физические показатели газового (метанового) топлива, используемого в качестве моторного, обеспечивают ряд термодинамических и экологических преимуществ по сравнению с нефтяным. По отечественным и зарубежным данным при эксплуатации двигателей на природном газе выбросы токсичных веществ уменьшаются по углеводородным составляющим и окислам азота в 1,5 - 2,0 раза. При переходе на газодизельный процесс значительно снижается дымность, повышается экономичность газодизельных двигателей (на 2-5%), увеличивается ресурс, межремонтный пробег и срок службы моторного масла (на 20-40%). Все эти разработки включают принципиально новые для железно-дорожного транспорта технологии, нетрадиционные технические и научные решения. В дипломном проекте приводится сравнение газовых моторных топлив с нефтяными топливами из которых вытекает целесообразность использования природного газа. В связи с этим разработан проект газобаллонного тендера для магистрального локомотива с четырёхтактным дизелем, основанный на использовании облегчённых металлокомпозиционных баллонов. В 89 городах уровень загрязнения воздуха характеризуется как высокий и очень высокий (табл. 1.1.). Имеющиеся резервы повышения экономичности транспортных ДВС не могут перекрыть этот дефицит по следующим причинам: - ожидаемое повышение эксплуатационной экономичности ДВС за счет их конструктивного совершенствования составит не более 20%, что уже недостаточно для покрытия дефицита; - перевод значительной части автомобильного транспорта на дизельные ДВС при максимальном эффекте на один переводимый автомобиль 40% позволит уменьшить удельный расход жидкого топлива в автомобильном транспорте не более чем на 15-20%, что также не решает проблемы дефицита. Его доля в общемировом балансе потребления энергоносителей неуклонно возрастает (рис. 1.1.). Рис. 1.1. Таким образом, имеется комплекс факторов, определяющих широкие перспективы применения газового топлива в транспорте. 1.3 Свойства газомоторных топлив В качестве моторного топлива можно применять практически любой горючий газ. Часто в природном газе встречаются инертные компоненты: азот, углекислый газ, реже содержатся водород, оксид углерода, кислород. В дипломе представлен расчет вероятности возникновения взрыва (пожара) дизельной секции газодизельного локомотива 2ТЭ116Г, выполненный по методике ВНИТИ [3] (см. Газовый трамвай Во французском эксперименте трамвай выполнял перевозки по маршруту, привязанному к заводу фирмы «Ланди». 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 НДС. Выбор вида (агрегатного состояния) природного газа для тепловозов Природный газ может находиться в двух состояниях: сжиженном (СПГ) и сжатом или компримированном (КПГ). При сжатом до 20,0 МПа состоянии (обычное давление в газовых баллонах) плотность газа увеличивается в 200 раз.