Введение к работе
Актуальность работы. Интенсивный рост цены на дизельное топливо за последние годы (в 3-4 раза) и связанное с этим увеличение доли затрат на традиционное топливо в себестоимости сельскохозяйственной продукции обусловили актуальность разработок по использованию альтернативных видов топлива. Возможность применения определенного вида альтернативного топлива (АТ) определяется его региональными ресурсами, соотношением цен между альтернативными и традиционными топливами, необходимыми затратами на адаптацию двигателей к работе на АТ, на инфраструктуру доставки, хранения и заправки техники.
Применительно к сельскохозяйственному производству по моторным АТ приоритет принадлежит биологическим моторным топливам на основе растительных масел и обезвоженных спиртов, а также газомоторному топливу (ГМТ).
АТ позволяют снизить негативную экологическую нагрузку от токсичных выбросов с отработавшими газами (ОГ) двигателей сельскохозяйственных тракторов для выполнения норм Правил ЕЭК ООН № 96, Директивы 97/68 ЕС и соответствующего ГОСТ Р. 41.96-2005.
Поэтому исследования, направленные на разработку технологий и технических средств адаптации автотракторной техники к работе на альтернативных видах топлива, являются актуальными.
Исследования и разработки, составившие основу диссертационной работы, выполнялись в соответствии с Приказом Минсельхоза России и Россельхозакадемии № 5/10 от 27.01.93, Федеральной Целевой программой «Топливо и энергия», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации № 263 от 06.03.96; решением Бюро Отделения механизации, электрификации и автоматизации Рос- сельхозакадемии от 31 марта 2005 г. Актуальность разработок по ГМТ подтверждена поручением Президента Российской Федерации от 18.10.2004 г. № 1686 ГС и поручением Правительства Российской Федерации от 25.10.2004 г. № МФ-П9-5799 по расширению использования ГМТ в сельском хозяйстве. Часть работ по ГМТ выполнялась в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий ВНИИ ГАЗ».
Цель работы. Повышение эффективности функционирования сельскохозяйственных предприятий путем обеспечения частичной их энергоавтономности по дизельному топливу (ДТ) на основе разработки технологий и технических средств адаптации дизелей для эффективной работы на рапсовом масле (РМ) и смеси РМ с ДТ (СТРМ) без существенных изменений в конструкции двигателя.
Разработка конструкторской документации и технологий переоборудования автотракторной техники для работы на ГМТ.
Предмет исследований. Энергетические, экологические, технико-экономические показатели, параметры рабочего процесса двигателей при работе на биодизельном топливе (БДТ) и ГМТ, комплекты оборудования для адаптации автотракторной техники к работе на БДТ и ГМТ, опытные образцы адаптированной автотракторной техники для приемочных испытаний.
Объекты исследований. Технологии и технические средства, обеспечивающие повышение надежности и эффективности функционирования производственных процессов, снижение себестоимости сельскохозяйственной продукции, повышение экологической безопасности при использовании альтернативных видов топлива.
Методы исследований. Теоретические исследования выполнены при использовании математических моделей, экспериментальные исследования проводились по специальным и гостированным методикам в стендовых и эксплуатационных условиях. Технико-экономические исследования проводились в соответствии с методическими положениями ГОСТ, также использовались «Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования» (утв. Госстроем России, Минэкономики РФ, Минфином РФ и Госкомпромом России от 31.03.94) и «Внутрикорпоративные правила оценки эффективности НИОКР» ОАО «Газпром».
Научную новизну работы составляют:
технологии и технические средства внутрихозяйственной комплексной переработки рапса, обеспечивающие повышение надежности, экологической безопасности и эффективности функционирования производственных процессов в частично энергоавтономном сельскохозяйственном предприятии;
метод определения оптимального соотношения рапсового масла (РМ) и дизельного топлива (ДТ) в СТРМ по критериям эффективности и ресурсосбережения на основе исследований параметров рабочего процесса, энергетических, топливно- экономических и экологических показателей дизелей при работе на РМ и СТРМ;
технологии и конструкторская документация переоборудования автотракторной техники для работы на компримированном (КПГ) и сжиженном (СПГ) природном газе с учетом оптимизации конструкционных параметров и режимов работы по критериям эффективности и ресурсосбережения технологических процессов при максимальном удовлетворении агротехнических требований;
новые энергетические, топливно-экономические, экологические показатели газодизельных и газоискровых двигателей;
зависимости влияния коэффициента загрузки двигателя, запальной дозы ДТ у газодизеля, изменения капвложений на переоборудование, разницы в ценах ГМТ и ДТ на показатели коммерческой эффективности.
Практическая значимость и реализация результатов исследований включают:
конструкторскую документацию комплектов адаптации тракторов и автомобилей к работе на РМ и СТРМ, разработанную на основе выполненных теоретических
и экспериментальных исследований;
результаты приемочных испытаний опытных образцов автотракторной техники (8 типов тракторов и 4 типа автомобилей), работающей на ГМТ и БДТ, проведенных девятью МИС и др. организациями);
рекомендации по производству и использованию БДТ из РМ;
руководство по организации и проведению переоборудования тракторов для работы на компримированном природном газе ОАО «Газпром», Минсельхозпрод РФ, 2000 г. и руководство по конвертации дизеля RABA-MAN-D2156 для автобусов «Икарус» в газовый двигатель с искровым зажиганием, ВРД 39-1.20-068-2002, ОАО «Газпром».
Достоверность основных положений и выводов подтверждена экспериментальными исследованиями, оценкой адекватности расчетных и полученных на стендах данных, результатами приемочных испытаний двигателей и тракторов, работающих на АТ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на: конференции ОАО «Автогаз», Паланга, 20.05.91; Совместном заседании Проблемного Совета «Трактородвигателестроение» НТС Госкоммаша и секции «Тракторы» НТС АО «АСМ-Холдинг», М., 19.04.94; Расширенном заседании Комиссии Правительства РФ по использованию природного и сжиженного нефтяного газа в качестве моторного топлива, М., 1995 г.; научно-техническом совете РАО «Газпром», секция «Использование природного газа», ООО «ВНИИГАЗ», 1996 г.; московской международной конференции «Газ в моторах», М., 23.05.96; научно-техническом совете ОАО «Автосельхозмаш-холдинг», М., 27.06.96; бюро отделения механизации, электрификации и автоматизации Россельхозакадемии, 24.04.96; выставке-семинаре в Анд- роповском районе Ставропольского края «Возможности использования сжатого природного газа в качестве моторного топлива», 26.05.99; международной научно- технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве», М., 2000 г.; международной научно-технической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве», М., 2001 г.; отраслевом совещании ОАО «Газпром» по проблеме «Использование газа в качестве моторного топлива на транспорте России в современных условиях», Невинномысск, 2001 г.; международной конференции «Альтернативные источники энергии для транспорта и энергетики больших городов», М., 2005 г.; международном круглом столе «Использование технологий переработки биомассы для производства энергии и на транспорте, опыт Европы, возможности России», М., 2005 г.; бюро отделения механизации, электрификации и автоматизации Россельхозакадемии, М., 2005 г.; конференции по рапсу, Ростов-на-Дону, 23.03.2006 г.; круглом столе на 1-й Международной специализированной выставке «Альтернативная энергетика», М., ВВЦ, 26.04. 2008 г.; третьем Международном конгрессе «Биодизель- 2008», М., 26.11.2008 г.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
-
-
Технологии и технические средства внутрихозяйственной комплексной переработки рапса, обеспечивающие повышение надежности и эффективности функционирования производственных процессов при реализации частично энергоавтономного сельскохозяйственного производства, повышении его экономических показателей и экологической безопасности.
-
Методики и результаты теоретических и экспериментальных исследований топливных систем низкого давления и гидродинамического расчета процесса топливо- подачи тракторных дизелей при работе на РМ и СТРМ.
-
Метод определения оптимального соотношения РМ и ДТ в СТРМ по критериям эффективности и ресурсосбережения на основе исследований параметров рабочего процесса, энергетических, топливно-экономических и экологических показателей дизелей, коксования отверстий распылителей форсунок и нагароотложений на деталях цилиндро-поршневой группы у автотракторных дизелей при работе на РМ и СТРМ.
-
Комплект оснастки для адаптации систем топливоподачи тракторных дизелей, обеспечивающей эффективную их работу на РМ и СТРМ с ручным и автоматизированным переключением видов топлив.
-
Метод оценки коммерческой эффективности производства и использования БДТ из РМ в зависимости от цены маслосемян, производительности и стоимости оборудования для производства БДТ.
-
Технология и конструкторская документация переоборудования автотракторной техники для работы на КПГ и СПГ с учетом оптимизации конструкционных параметров, режимов работы по критериям эффективности и ресурсосбережения при максимальном удовлетворении агротехнических требований.
-
Опытные образцы, результаты стендовых, эксплуатационных и приемочных испытаний сельскохозяйственных тракторов, работающих на КПГ и СПГ, при конвертации дизелей на газодизельный режим и в монотопливные газоискровые двигатели с эжекторными и инжекторными системами подачи газа, в том числе с микропроцессорными системами управления.
-
Результаты оценки влияния на показатели коммерческой эффективности коэффициента загрузки двигателя, запальной дозы ДТ у газодизеля, величины капвложений на переоборудование, разницы в ценах на ГМТ и ДТ. Методика и результаты оценки коммерческой эффективности переоборудования на ГМТ отдельных образцов машин, а также парка техники в масштабе сельскохозяйственных предприятий и регионов.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 61 работе, в т.ч. в двух монографиях, пяти брошюрах, 30 статьях в журналах и изданиях по перечню ВАК РФ. Общий объем опубликованных печатных работ по теме диссертации составляет более 55 печатных листов. По теме диссертации получено 2 авторских свидетельства.
Похожие диссертации на Технологии и технические средства адаптации автотракторной техники к работе на альтернативных видах топлива
-
