Установка для работы на сжиженном природном газе «Гелий-САГА»
Реализация новых технологических решений по использованию сжиженного природного газа метана (СПГ) в качестве моторного топлива позволяет получить значительный экономический эффект благодаря уменьшению эксплуатационных затрат (обычная «Газель» при заправке газовым топливом проезжает не 200 км, как принято считать, а 450), а также создать энергетический мост в экологически благополучное общество.
Главная особенность автомобильной установки для работы на СПГ - наличие сосуда с высокими вакуумно-теплоизоляционными свойствами для хранения газа. Охлажденный до температуры -160 °С метан переходит в жидкое состояние уже при атмосферном давлении и значительно уменьшается в объеме.
Научно-производственной фирмой «САГА» совместно с НПО «Гелиймаш» разработано газотопливное оборудование, предназначенное для хранения и подачи СПГ в двигатель автомобиля «Газель».
Схема размещения АГТС «Гелий-САГА» на автомобиле приведена на рис. 21. Газовый сосуд 4 закреплен при помощи двух кронштейнов на правом лонжероне рамы автомобиля за кабиной водителя. Заправочное устройство и контрольно-измерительные приборы установлены в арматурном шкафу 5, размещенном на сосуде. Дренажный трубопровод 6 предназначен для отвода в атмосферу парообразного газа, вышедшего из-под предохранительных клапанов, расположенных в арматурном шкафу, а также для аварийного сброса газа при повреждении арматуры. Дренажный трубопровод выведен вверх над тентом кузова и прикреплен к кузову хомутами. Аварийный сброс газа из сосуда осуществляется через скоростной клапан, также находящийся в арматурном шкафу.
Панель приборов 7, расположенная в кабине водителя, обеспечивает управление газовой аппаратурой и контроль ее работы.
6  Рис. 21. Схема размещения АГТС «Гелий-САГА» на автомобиле «Газель»: 1 -редуктор-испаритель: 2 - теплообменник; 3 - трубопроводы подачи газа к теплообменнику; 4 - газовый сосуд; 5 - арматурный шкаф; 6 - дренажный трубопровод; 7 - панель приборов |
На арматурном шкафу сосуда, окрашенном в красный цвет, белой краской сделана надпись «МЕТАН».
Сосуд 4 представляет собой двойной цилиндрический резервуар (рис. 22), изготовленный из нержавеющей стали. Внутренний сосуд 2 рассчитан на избыточное давление, равное рабочему давлению 0,5 МПа. Для поддержания требуемого разрежения в изоляционном пространстве между сосудом 2 и кожухом 1 и обеспечения термоизоляции наружная поверхность внутреннего сосуда покрыта высокоэффективным адсорбирующим материалом (вакуумная рубашка 3), образующим слоистую изоляцию. Сосуд закреплен в кожухе двумя цилиндрическими опорными втулками 4 из стеклопластика.
В верхней части полости внутреннего сосуда установлена ловушка 5, предотвращающая выброс жидкой фазы газа в дренажный трубопровод при движении автомобиля по неровной дороге. На днище кожуха 1 расположен вакуумный вентиль 6, при помощи которого можно создавать и долго поддерживать в изоляционном пространстве требуемое разрежение.
Вместимость газового сосуда 100 л. Сосуд заполняют газом не более чем на 90%. Запас газа в сосуде обеспечивает примерно такой же пробег автомобилей, как и на бензине. Автомобиль можно эксплуатировать в радиусе около 450 км от газонаполнительной станции.
В сосуде газ хранится без потерь в течение трех суток - так называемое бездренажное хранение. Тепловой поток, поступающий из атмосферы, нагревает сосуд, и примерно через 72 часа давление в нем может увеличиться. При этом срабатывают предохранительные клапаны и паровая фаза газа выбрасывается в окружающую среду через дренажный трубопровод. Сбросить газ из сосуда для понижения давления можно также через шаровые краны (см. ниже) в дренажный трубопровод.
При заправке уровень СПГ в сосуде контролируют по манометру в арматурном шкафу, а при движении - по указателю уровня газа, который находится в кабине водителя.
Арматурный шкаф (рис. 23) смонтирован непосредственно на сосуде. Он состоит из двух отсеков: заправочного 1 и функционального 4. Каждый из отсеков снабжен самостоятельно открывающейся крышкой с замком. В заправочном отсеке на специальной панели размещены манометр 3 и заправочная горловина 2. В заправочной горловине объединены две линии - заправки и газосброса. В функциональном отсеке находятся предохранительные клапаны 7, скоростной клапан 5, клапан 6 переключения фаз и шаровые краны 8.
 Рис. 22. Газовый сосуд: 1 - кожух; 2 - внутренний сосуд; 3 - вакуумная рубашка; 4 - опорная втулка; 5 - ловушка; 6 - вакуумный вентиль |
|
Предохранительные клапаны настроены на рабочее давление 0,5 МПа. При увеличении рабочего давления от 0,54 до 0,57 МПа клапаны открываются и происходит сброс паров метана в дренажный трубопровод.
Скоростной клапан служит для отключения сосуда и прекращения подачи газа в случае повреждения или обрыва магистрального трубопровода.
Клапан переключения фаз выполняет две функции в зависимости от значения давления газа в сосуде. При давлении до 0,4 МПа в теплообменник 2 (см. рис. 21) подается жидкая фаза, свыше 0,4 МПа - паровая фаза.
Теплообменник предназначен для испарения жидкой фазы и подогрева СП Г, поступающего в двигатель.
Трубопроводы системы изготовлены из нержавеющей стали с проходным сечением 8 мм и имеют тонкие стенки, так как вся система работает под небольшим давлением от 0,15 до 0,55 МПа.
АГТС «Гелий-САГА» работает следующим образом. Газ в жидком виде подается по магистрали в теплообменник, где подогревается жидкостью из-системы охлаждения двигателя. В парообразном виде газ поступает непосредственно в газовую систему «САГА-6». Далее дозировка газа осуществляется по традиционной схеме редуктором-испарителем «САГА-6», где его давление снижается до значения, близкого к атмосферному. Затем под действием разрежения во всасывающем тракте двигателя газ поступает в смеситель, в котором смешивается с воздухом, проходящим через воздушный фильтр. Образовавшаяся газовоздушная смесь через карбюратор направляется во впускную трубу и далее в цилиндры двигателя.
