Установка для роботи на зрідженому природному газі (СПГ) метані «Гелій - САГА»
Реалізація нових технологічних рішень, спрямованих на використання зрідженого природного газу - метану (СПГ) в якості моторного палива, дозволяє отримати значний економічний ефект за рахунок зменшення експлуатаційних витрат (звичайна «Газель» при заправці газовим паливом проїжджає не 200 км, як прийнято вважати, а 450 ), а також створити енергетичний міст в екологічно благополучне суспільство.
Головна особливість в конструкції автомобільної установки для роботи на СПГ - наявність бака криогенного паливного (БКТ) з високими вакуумно-теплоізоляційними властивостями для зберігання газу. Охолоджений до температури -160 ° C метан переходить в рідкий стан вже при атмосферному тиску і значно зменшується в об'ємі.
Науково-виробнича фірма «САГА» спільно з НПО «ГЕЛІЙМАШ» розробила газотопливною обладнання, призначене для утримання і подачі СПГ в БКТ і в двигун автомобіля «Газель».
Мал. 31. Схема розміщення АГТС «Гелій-САГА» на автомобілі «Газель»: 1 - редуктор-випарник; 2 - теплообмінник; 3 -трубопроводи подачі газу до теплообмінника; 4 - бак кріогенний паливний; 5 - арматурний шафа; 6 - дренажний трубопровід; 7 - панель приладів.
Схема розміщення автомобільної газової паливної системи (АГТС) «Гелій-САГА» на «Газелі» приведена на рис. 31. Криогенний паливний бак (4) закріплений за допомогою двох кронштейнів на правому лонжероні рами автомобіля за кабіною водія. Заправний пристрій контрольно-вимірювальні прилади встановлені в арматурному шафі (5), розміщеному на БКТ. Дренажний трубопровід (6) призначений для відводу в атмосферу пароподібного газу, що вийшов з-під запобіжних клапанів, розташованих в арматурному шафі, а також для аварійного скидання газу при пошкодженні арматури. Дренажний трубопровід виведений над тентом бортового кузова і прикріплений до кузова хомутами. Аварійне скидання газу з БКТ здійснюється через швидкісний клапан, що також знаходиться в арматурному шафі.
Панель приладів (7), розташована в кабіні водія, забезпечує управління газовою апаратурою та контроль її роботи.
На арматурному шафі БКТ, пофарбованому в червоний колір, білою фарбою зроблено напис «МЕТАН».
Мал. 32. Бак кріогенний паливний.
Криогенний паливний бак представляє собою подвійний / циліндричний резервуар (рис. 32), виготовлений з нержавіючої сталі. Внутрішній посудину розрахований на надлишковий тиск, що дорівнює робочому тиску 0,5 МПа. Для підтримки необхідного розрідження в ізолюючому просторі між посудиною внутрішнім і кожухом для забезпечення термоізоляції зовнішня поверхня внутрішнього судини покрита високоефективної вакуумно-багатошаровою ізоляцією (екранно-вакуумна теплоізоляція). Внутрішній посудину закріплений в кожусі двома циліндричними опорними втулками зі склопластику (на малюнку не показані).
Місткість газового судини 100 л. Кількість СПГ, що заливається в бак, 90 л (еквівалентний об'єм газу в нормальних умовах 60 м3).
Запас газу в баку забезпечує приблизно такий же пробіг автомобіля, як і на бензині.
У баку газ зберігається без втрат протягом п'яти діб - так зване бездренажное зберігання. Тепло навколишнього атмосфери нагріває бак, і приблизно через 120 год тиск в ньому може збільшитися. При цьому спрацьовують запобіжні клапани, і парова фаза газу викидається в навколишнє середовище через дренажний трубопровід. Скинути газ бака для зниження тиску можна також через кульові крани (див. Нижче) в дренажний трубопровід.
При заправці рівень СПГ в баку контролюють за манометром в арматурному шафі, а при русі - за вказівником рівня газу, який знаходиться в кабіні водія.
Мал. 33. Арматурний шафа: 1 - заправний відсік; 2 - заправна горловина; 3 - манометр; 4 - функціональний відсік; 5 - швидкісний клапан; 6 - клапан перемикання фаз; 7 - запобіжний клапан; 8 - кульові крани.
Арматурний шафа (рис. 33) змонтований безпосередньо на баку. Він складається з двох відсіків: заправного (1) і функціонального (4). Кожен з відсіків забезпечений самостійно кришкою з замком. У заправну відсіку на спеціальній панелі розміщені манометр (3) і заправна горловина (2). У заправної горловини об'єднані дві лінії - заправки і газоскид. У функціональному відсіку знаходяться запобіжні клапани (7), швидкісний клапан (5), клапан (6) перемикання фаз і кульові крани (8). Запобіжні клапани налаштовані на робочий тиск 0,5 МПа.
При збільшенні робочого тиску від 0,54 до 0,57 МПа клапани відкриваються, і відбувається скидання пари метану в дренажний трубопровід.
Швидкісний клапан служить для відключення бака і припинення подачі газу в разі пошкодження або обриву магістрального трубопроводу.
Клапан перемикання фаз виконує дві функції в залежності від значення тиску газу в баку. При тиску до 0,4 МПа в теплообмінник (2) (див. Рис. 31) подається рідка фаза, якщо тиск перевищує 0,4 МПа - подається парова фаза.
Теплообмінник призначений для випаровування рідкої фази і підігріву СПГ, що надходить у двигун.
Трубопроводи системи виготовлені з нержавіючої сталі з прохідним перетином 8 мм і мають тонкі стінки, так як вся система працює під невеликим тиском від 0,15 до 0,55 МПа.
АГТС «Гелій-САГА» працює в такий спосіб. Газ в рідкому вигляді подається по магістралі в теплообмінник, де підігрівається рідиною з системи охолодження двигуна. У пароподібному вигляді газ надходить безпосередньо в газову систему «CAГA-6». Далі дозування газу здійснюється за традиційною схемою редуктором-випарником «САГА-6», де його тиск знижується до значення, близького до атмосферного. Потім під дією розрідження у впускному трубопроводі двигуна газ надходить в змішувач, в якому змішується з повітрям, і газоповітряна суміш через карбюратор направляється у впускний трубопровід і далі в циліндри двигуна.
Автомобільна кріогенна заправна станція (КріоАЗС). призначена для скраплення природного газу, його накопичення і заправки зрідженим природним газом (СПГ) автомобілів. КріоАЗС підключена до газопроводу низького тиску 0,2-0,6 МПа і встановлена в безпосередній близькості від місця розташування автопідприємства. Подібним чином КріоАЗС встановлена на автокомбінате № 41 (м.Москва), що експлуатує 12-15 малотоннажних вантажних автомобілів «Газель» (рис. 34).
Мал. 34. Автомобільна кріогенна заправна станція: 1 - операторська з блоком управління; 2 - заправна колонка СПГ; 3 - кріогенна ємність для накопичення і зберігання СПГ; 4 - технологічний блок; 5 - компресорний блок.
Природний газ по трубопроводу від газорозподільного пункту надходить під тиском 0,25 МПа в компресорне відділення (5), де стискається до тиску 20 МПа, очищається від масла і крапельної вологи і подається в технологічне відділення (4). Тут газ очищується від двоокису вуглецю і пари води, зріджується і при тиску 0,3 МПа по трубопроводу з вакуумно-багатошаровою ізоляцією подається в криогенну ємність (3) для накопичення і зберігання СПГ. З операторської, оснащеної блоком управління (1), по команді оператора скраплений газ під тиском 0,25 МПа подається по роздаточного трубопроводу, оснащеному вакуумно-багатошарової теплоізоляцією, до заправної колонки (2), а від неї - в газовий балон автомобіля «Газель» .
Зі своєї посади оператор за допомогою системи автоматичного управління контролює роботу компресорного та технологічного відділень, кріогенної ємності та заправної колонки. Заправку автомобілів «Газель» оператор здійснює за допомогою пульта управління, розташованого на заправній колонці. Максимальний заправний обсяг - 90 л зрідженого природного газу. Час заправки - не більше 15 хв.