Каким газом заправляют автомобили, пропан и бутан в чем разница

С появлением двигателей внутреннего сгорания поиск экономных и экологичных видов топлива не прекращается. Углеводородные газы уверенно, постепенно занимают нишу в этой области.

Несколько десятилетий владельцев транспортных средств волнует вопрос: какой вид газа оптимально решает проблемы экономичности топлива, пропан-бутан или метан?

Для чего нужно знать особенности пропана и метана?

Когда-то наиболее экономичным топливом было дизельное. Водители выбирали автомобили с соответствующим двигателем либо выполняли переоборудование. Со временем стоимость дизельного горючего намного увеличилась, самым дешёвым современным способом экономии топлива стало использование газа.

Сегодня газовые автомобильные системы активно внедряются в автопарках коммерческих, производственных предприятий, бюджетных учреждений. Переводят на ГБО свои автомобили многие владельцы частных транспортных средств.

Подключился и автопром. Появляются модели марок машин отечественного и зарубежного производства, которые на конвейере оборудованы газобаллонной системой. Причины понятны — газ позволяет существенно экономить средства на заправках. Если для кого-то не важен финансовый вопрос, экологичность применения газового топлива не оставляет сомнений.

Какой газ лучше для авто — пропан-бутановая смесь или метан? У каждого претендента на замену бензина есть положительные и отрицательные стороны. Автовладельцы делают выбор, исходя из условий использования альтернативного топлива. Разобраться в эксплуатационных характеристиках пропана и метана, значит сделать осознанный, просчитанный во всех отношениях выбор для своего автомобиля.

Если принято решение об установке газовой системы, следует учесть ряд особенностей. Нужно знать, как правильно заправлять автомобиль, определиться, ГБО какого поколения и производителя приобретать, куда обращаться за установкой, какой вид газового топлива для авто выбрать. Для начала нужно разобраться: чем отличается пропан от бутана и метана?

Метан, пропан и бутан

Пропан-бутановое топливо — сжиженная газовая смесь, метановое горючее — сжатая субстанция. Два вида газового горючего имеют различия по составу, особенностям и специфике применения.

Углеводородный газ пропан имеет органическое происхождение. Является продуктом переработки нефтепродуктов либо выделенным компонентом природного газа.

Каким газом заправляют автомобили? Существуют две марки газовых смесей:

1. Пропан бутан автомобильный, используется как транспортное топливо;
2. Техническая пропан-бутановая смесь, для расхода в быту.

Потребительские свойства пропановому горючему придают следующим образом:

• газ подвергается процедуре тщательной очистки;
• пропан соединяют с этаном и бутаном, в сжиженном состоянии нагнетают в ёмкости с давлением 10-15 атм.

Таким образом, в состав горючего входят пропан и бутан разница у которых заключается в том, что первый — зимний газ, второй — летний.

Сжиженный бутан не работает на морозе. Чистому «зимнему» пропану противопоказано лето, высокая температура повысит давление в газовом баллоне.

По госту содержание бутана в топливной газовой смеси не должно быть более 60%, для северных регионов и зимой доля пропана не должна быть ниже 75%. Такая газообразная субстанция хорошо ведёт себя в цилиндрах двигателя автомобиля.

 

C₃H₈ тяжелее воздуха, становится взрывоопасным, вредным для человека, если концентрация превышает 2,1%.

Сжиженный нефтяной газ сохраняет газообразные свойства при нормальном температурном режиме, любом давлении. Тот факт, что пропан-бутан может сжижаться, позволяет загружать в автомобиль большие объёмы топлива, значительно увеличивая запас хода. Пропан авто не повредит, если будет высокого качества.

Метан газ — это углеводород, легче воздуха, практически не растворим в воде. Добывают газ из недр земли.

Чтобы попасть к потребителю, CH₄ проходит несколько технологических этапов:

1. Газ фильтруют.
2. Дополняют одорантами.
3. Метан сжимают компрессором до 200-250 атм.
4. Автомобильную топливную смесь помещают в тяжёлые толстостенные резервуары повышенной прочности.

Взрывоопасным газ становится при концентрации в окружающей среде более 4,4%. Метан топливо имеет способность к накоплению в закрытых пространствах, быстро рассеивается. Стоит дешевле пропана, относится к самому чистому газовому топливу, в отличие от пропана, примесей в нём ничтожно мало, не требуется глубокая очистка.

На заметку! Влияние на человеческий организм метана минимально на открытых площадях из-за низкого веса.

В качественном компримированном метане не менее 90% природного газа.

Какое газовое горючее принесёт больше экономии автовладельцу?

Сравнительные характеристики метана и пропан-бутана:

1. Установка пропанового газобаллонного оборудования обойдётся более чем в два раза ниже по цене.
2. По стоимости топлива — метан гораздо дешевле пропан-бутана.
3. Суг снижает показатели мощности автомобиля по сравнению с бензином до 3-5%, что проявляется на скорости от 140 км в час. Метан способен «ослабить» двигатель автомобиля до 20%. Современные поколения ГБО этот показатель нивелируют.
4. По степени экологичности — у сжиженного газа больше примесей, пропан-бутан не относится к полностью безопасным веществам. Метановый газ отличается тем, что на данный момент это самый чистый топливный ресурс наряду со спиртовым, превосходит по безопасности электродвигатели.
5. По весу газовых баллонов и объему горючего, у пропана-бутана, сжатого под невысоким давлением, явное преимущество, его объёма хватит на путь в три раза длиннее.
6. Уровень взрывоопасности метана, который моментально рассеивается на открытом воздухе, в два раза ниже. Прочные метановые резервуары при аварии меньше подвержены деформации.
7. По доступности заправочных азс — пропановые искать не нужно, они почти на одном уровне с бензиновыми. Метановые автозаправки — в крупных городах.
8. Октановое число у пропан-бутановой смеси 100, у метановой 110.

Итоговая разница следующая: газ метан дешевле и безопасней, но дороже по монтажу и обслуживанию. Чтобы заправляться пропан-бутаном, не обязательно жить в большом городе. ГБО доступное по цене, баллоны более лёгкие, но газ более вредный и опасный.

Поэтому понятно, почему владельцы частных и коммерческих грузовых автомобилей останавливают выбор на метане. Машины не чувствуют веса баллонного оборудования, потеря мощности не чувствительна. Экономия на горючем существенная.

Почему выгодно заправлять авто газом

При всех достоинствах и недостатках, у разновидностей газового горючего есть общие «бонусы», привлекательные для автовладельцев:

• автогаз имеет более низкую стоимость относительно бензина;
• высокая экологическая составляющая, газ оказывает меньшее негативное воздействие на человека, токсичность газовых выхлопов незначительна;
• установка ГБО увеличивает запас гсм в автомобиле, если залить полный бак бензина и наполнить газовый баллон;
• использование газа в комплексе с бензиновым горючим замедляет износ деталей машины (эффективнее, если двигатель приспособлен к газу с завода).

Эти качества позволяют автовладельцам использовать газ вместо бензина, сеть агзс год от года расширяется.

Мнение о том, что газобаллонное оборудование способно выводить из строя верхнюю часть блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, справедливо, когда ГБО на автомобиль установлено кустарным способом.

Газовая система будет иметь статус отличной надёжности, полную безопасность, высокий кпд, если устанавливать её у профессионалов, заправлять автомобиль качественным газом, не игнорировать регулярное прохождение технического осмотра. Правильно выполненный монтаж газового баллона поможет избежать повреждения оборудования в ДТП.

На заметку! Что касается утечек газа, то добавленные в газ меркаптаны с характерным запахом позволят сразу заметить дефекты в системе.

 

progbo.com

Зависимость температуры кипения пропана от давления таблица. Сжиженный углеводородный газ

Сжиженные углеводородные газы (пропан-бутан, в дальнейшем СУГ) – смеси углеводородов, которые при нормальных условиях (атмосферное давление и Т воздуха = 0°С) находятся в газообразном состоянии, а при небольшом повышении давления (при постоянной температуре) или незначительном понижении температуры (при атмосферном давлении) переходят из газообразного состояния в жидкое.

Основными компонентами СУГ являются и .

Пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ, СНГ, по-английски – liquified petroleum gas, LPG) – это смесь двух газов. В состав сжиженного газа входят в небольших количествах также: пропилен, бутилен, этан, этилен, метан и жидкий неиспаряющийся остаток (пентан, гексан).

Сырьем для получения СУГ являются в основном нефтяные попутные газы, газоконденсатных месторождений и газы, получаемые в процессе переработки нефти.

С заводов СУГ в железнодорожных цистернах поступает на газонаполнительные станции (ГНС) газовых хозяйств, где хранится в специальных резервуарах до продажи (отпуска) потребителям.

Потребителям СУГ доставляется в баллонах или автоцистернами ().

В сосудах (цистернах, резервуарах, баллонах) для хранения и транспортировки СУГ одновременно находится в 2-х фазах: жидкой и парообразной. СУГ хранят, транспортируют в жидком виде под давлением, которое создаётся собственными парами газа. Это свойство делает СУГ удобными источниками снабжения топливом коммунально-бытовых и промышленных потребителей, т.к. сжиженный газ при хранении и транспортировке в виде жидкости занимает в сотни раз меньший объем, чем газ в естественном (газообразном или парообразном) состоянии, а распределяется по газопроводам и используется (сжигается) в газообразном виде.

Область применения СУГ

Благодаря своей экологичности (чистота сгорания) и относительно низких затратах на производство и переработку газ пропан-бутан получил широкое применение для производственных и хозяйственных нужд населения. Область применения сжиженного углеводородного газа широка. Так, например, СУГ используется в качестве источника тепла, топлива для а/м, сырья для производства аэрозолей, в качестве топлива для автопрогрузчиков и т.д.

• Промышленность
  В промышленности сжиженные углеводородные газы (пропан-бутан, изобутан) используется в качестве сырья и топлива. В строительной отрасли СПБТ (смесь пропана и бутана) применяется при переработке металлов, при газосварочных работах.
  Широк спектр применения СУГ на крупных складских предприятиях. Так, например, СПБТ используется для отопления больших складских и торговых площадей (в инфракрасных обогревателях (излучателях). Благодаря своей экологичности, отсутствию запаха газ используется в качестве топлива на автопогрузчиках на продуктовых складах и в пищевой промышленности.
  Широко СУГ применяется в нефтехимической промышленность. В косметической промышленности используется изобутан при производстве спреев, автохимии.
  Также изобутан применяется при производстве вспененных изоляционных материалов.
• Автотранспорт
  Пропан-бутан – сжиженный углеводородный газ – применяется в качестве моторного топлива как альтернатива традиционному виду топлива – бензину. И успешно конкурирует по ним по цене.
  Сегодня с появлением новых совершенных систем 4 поколения ГБО перевод а/м на газ становится все более популярным. В настоящее время принимается ряд региональных программ перевода автомобилей на газ. Но из-за отсутствия должного финансирования, к сожалению, процесс тормозится.
  В основном перевод автомобилей на газ происходит в частном порядке.
  Но многие автолюбители, кто использует газ вместо бензина, отмечают значительные улучшения работы двигателя и реальную экономию средств.
  Специалисты отмечают неоспоримые преимущества использования сжиженного углеводородного газа вместо бензина. Так, например, увеличивается ресурс двигателя в 10 – 15%, снижается расход моторного масла на 10%. При работе на газу не возникает детонации при любом режиме работы двигателя. Автомобиль, работающий на газу, имеет дополнительную защиту от воровства и слива топлива.
  Автолюбитель, использующий газ, не испытывает неудобств, связанных с заправкой, т.к. внешне процесс заправки машины газом очень походит на заправку бензином. Да и количество газовых заправок растет с каждым днем.
  Перевод автомобилей на газ – это реальная экономия ваших средств.
• Коммунальный сектор
  Традиционный вариант использования СУГ – это использование в быту: для отопления пропаном дома и приготовления пищи. Объемы потребления газа варьируются в зависимости потребителя: от небольших приусадебных хозяйств до коттеджных поселков и крупных строительных объектов.
  В частных домах,

innovakon.ru

Безопасные методы эксплуатации автомобилей, работающих на сжиженных углеводородных газах (пропан-бутан) или на сжатом природном газе методические разработки

Учреждение образования «Государственный институт

повышения квалификации и переподготовки кадров

в области газоснабжения «Газ-институт»

Безопасные методы эксплуатации автомобилей,

работающих на сжиженных углеводородных

газах (пропан-бутан) или на сжатом природном газе

МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Минск 2006

Печатается по решению Совета института

Учреждения образования «Государственный институт повышения квалификации и

переподготовки кадров в области газоснабжения

«Газ-институт»

Составитель: П.П.Парфенович

Рецензент:

М.Г.Дзагнидзе – кандидат технических наук, преподаватель кафедры «Газоснабжение» УО «Газ-институт»

В методических разработках рассмотрены вопросы, связанные с особенностями устройства автомобилей, работающих на газообразном топливе. Предоставлены сведения о принципах работы, устройстве и неисправностях узлов и агрегатов газобаллонного оборудования. Изложена технология установки газобаллонного оборудования на автомобили. Даны основы технологического обслуживания газовых систем.

Пособие предназначено для слушателей повышения квалификации водителей, изучающих безопасные методы эксплуатации автомобилей, работающих на сжиженных углеводородных газах (пропан-бутан) или на сжатом природном газе.

© Учреждение образования «Государственный институт переподготовки кадров в области газоснабжения «Газ-институт», 2006

Оглавление.

Предисловие	4
^	6
1. Общетехнические сведения	7
2. Приборы для измерения давления	7
^	8
4. Горение газа и требования к газовому топливу	10
^	11
6. Регулятор Новогрудского ЗГА	25
^	29
8. Газовое оборудование автомобилей, работающих на сжатом природном газе	35
^	44
^	61
11. Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации и техническом обслуживании ГБА	64
12. Литература	75

Предисловие

В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с особенностями устройства автомобилей, работающих на газообразном топливе.

Предоставлены сведения о принципах работы, устройстве и неисправностях узлов и агрегатов газобаллонного оборудования. Изложена технология установки газобаллонного оборудования на автомобили. Даны основы технологического обслуживания газовых систем.

Пособие рассчитано для учащихся проходящих обучение в учреждении образования “Газ–институт” по программе П–305 “Повышения квалификации водителей по изучению безопасных методов эксплуатации грузовых автомобилей, работающих на сжиженных углеводородных газах (пропан–бутан) или на сжатом природном газе”.

В Республике Беларусь первая автомобильная газонаполнительная станция (АГНКС) в г. Минске введена в эксплуатацию в сентябре 1984 года. Сегодня сеть автомобильных станций состоит из 24 АГНКС. Производственные мощности станций способны ежегодно реализовывать более 160 млн. м³ компримированного природного газа (КПГ), что эквивалентно замещению 120 тысяч тонн традиционного нефтяного топлива. Для расширения зоны обслуживания потребителей КПГ используется 5 передвижных газозаправщиков.

В ОАО ” Белтраснгаз ” действует 7 пунктов по переоборудованию автомобилей для работы на КПГ, пункт технического освидетельствования газовых баллонов.

За 20 лет на АГНКС реализовано 847,5 млн. м³ КПГ. Заправлено 460 767 автомобилей. Замещено 19 748 тонн жидкого моторного топлива.

Автомобильный транспорт является основным потребителем жидких топлив – бензина и дизельного топлива. При сгорании, которых выделяются вредные для человека и окружающей среды веществ–отработавшие газы. Постоянный рост числа автомобилей приводит как к неуклонному сокращению запасов сырья для производства топлив – нефти, так и к накоплению в окружающей среде вредных веществ, поступающих с отработавшими газами.

Расширить сырьевую базу автомобильных топлив и одновременно уменьшить вредное воздействие на экологию можно за счет использования так называемых нетрадиционных, или альтернативных топлив. Наибольшее распространение на автомобильном транспорте получили газообразные углеводородные топлива, которые относятся к чистым в экологическом отношении моторным топливам. Стоимость газообразного топлива в два-три раза ниже стоимости бензина и дизельного топлива, а запасы его сырья превосходят нефтяные. Эти факторы обусловили применение газа на автотранспорте.

Во многих странах на государственном уровне приняты экологические программы и законы по снижению вредного влияния отработавших газов автомобильного транспорта за счет использования газового топлива. Наибольших успехов в решении этих задач наряду с Россией достигли Италия, Австралия, Аргентина, Австрия, Швеция, Канада, Новая Зеландия, США и Япония.

Для работы на газообразных топливах транспортные средства переоборудуются в газобаллонные автомобили (ГБА). На базе серийных бензиновых и дизельных автомобилей выпускают ГБА и комплекты газового оборудования для установки на них.

Но перевод автомобилей на газообразные топлива требует выполнения дополнительных работ по установке газовой системы питания, включая газовые баллоны, ее техническому обслуживанию и ремонту. Применение газа на автомобиле повышает требования пожарной безопасности при его эксплуатации.

В данном учебном пособии рассмотрены основные принципы установки газобаллонного оборудования (ГБО) на автомобиль. Его работы, устройства, обслуживания и ремонта.

^

О. Ч. – октановое число

СУГ – сжиженный углеводородный газ;

ЗГА – завод газового оборудования;

ГБА – газобаллонный автомобиль;

^ – автомобильная газонаполнительная компрессорная станция;

КПГ – компримированный природный газ;

ГБО – газобаллонное оборудование;

^ – технические условия;

СО – окись углерода;

NО – окись азота;

СПГ – сжатый природный газ;

ДВС – двигатель внутреннего сгорания;

Рр – рабочее давление;

^ – отдел технического контроля;

ПСК – предохранительно – сбросной клапан;

ЭМК – электромагнитный клапан;

РВД – регулятор высокого давления;

РНД – регулятор низкого давления;

АКБ – аккумуляторные батареи;

^ – техническое обслуживание;

ПАН – Проматомнадзор;

ВЗУ – выносное заправочное устройство;

РД – регулятор давления;

НПЗ – нефтеперерабатывающий завод;

ГРС – газораздаточная станция

^

Рассматривая свойства горючих газов и работу газового оборудования, мы будем сталкиваться с некоторыми физическими величинами; такими как:

масса, плотность, давление, теплота сгорания, октановое число.

Масса (m) – это количество вещества находящееся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Измеряется в килограммах.

Плотность (ρ) – масса вещества находящиеся в единице объёма.

Единица измерения ρ = m/v = кг/м³

Удельная теплота сгорания (Q) – это количество тепла, выделившееся при сгорании 1 м³ газа. Измеряется Q = ккал/м³ или Q = кДж/м³; 1 ккал = 4,19 кДж.

Октановое число – это условная единица измерения, показывающая предельное содержание (по объёму) изооктана (о.ч. = 100) и нормального гептана (о. ч.=0), которая по антиденатационной стойкости равна испытываему топливу.

Процент изооктана в смеси, эквивалентный по детанационной стойкости испытываемому топливу, называется – октановым числом.

Давление – это сила, действующая на единицу площади.

Виды давления:

– атмосферное (давление воздуха на поверхность земли)

– избыточное (давление свыше атмосферного)

– абсолютное (сумма избыточного и атмосферного давлений)

– разряжение (давление ниже атмосферного).

Единицы измерения давления:

1 кгс/см² = 760 мм рт. ст = 10000 мм. вод. ст. ≈ 100000 Па = 100 КПа = 0,1 МПа.

^

Для измерения давления до 0,1 кгс/см² применяются U-образные жидкостные манометры с водяным заполнением.

Для измерения давления свыше 0,1 кгс/см², применяют пружинные манометры. Манометр состоит из корпуса, входного штуцера, трубки Бурдона, рычажного устройства, стрелки и шкалы.

Манометры должны иметь класс точности не ниже:

2,5 – при рабочем давлении сосуда до 2,5 МПа;

1,5 – при рабочем давлении сосуда свыше 2,5 МПа.

Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра.

Манометры должны проходить периодические поверки:

– посадка стрелки на “0” – 1 раз в 15 дней;

– поверка контрольным – 1 раз в 6 месяцев;

– госповерка – 1 раз в год.

Манометр не допускается к применению в случаях, когда:

а) Манометр U – образный: 1 – трубка, 2 – шкала	б) Пружинная схема манометра: 1 – стрелка, 2 – трибка, 3 – пружина, 4 – сектор, 5 – датчик давления (трубчатая пружина), 6 – проводок, 7 – штуцер

Рис. 1.

– отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении проверки;

– просрочен срок проверки;

– стрелка при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора;

– разбито стекло или имеются повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

^

Природный газ состоит в основном из метана СН₄, содержание которого колеблется от 70 до 98 % с небольшими примесями этана С₂Н₆, пропана С₃Н₈, бутана С₄Н₁₀ и других газов.

Природный газ не имеет цвета и запаха, не токсичен, на организм человека оказывает удушающее воздействие. По энергетическим параметрам 1 м³ природного газа соответствует (эквивалент) 1 литру бензина. Природный газ обладает эффектом Джоуля – Томпсона, т.е. при снижении давления понижается температура. К = 0,55 ⁰С/кгс/см², т.е. при снижении давления с 200 кгс/см² до 10 кгс/см², температура снижается на 94,5 ⁰С.

Для бытовых нужд природный газ должен соответствовать требованиям ГОСТ 5542-87, а для автомобилей по ГОСТ 27577-2000 газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания.

Сжиженный газ при нормальном давлении Р = 760 мм рт. ст. и плюсовой температуре находится в газообразном состоянии. При небольшом повышении давления Р = 2 кгс/см² и более переходит из газообразного состояния в жидкое. Сжиженный газ относится к группе искусственных газов, и получают его из нефти и НПЗ или на газобензиновых заводах из попутного газа или газоконденсата. Сжиженный газ состоит из пропана С ₃Н₈ и бутана С₄ Н₁₀. Он не имеет цвета и запаха, на организм человека оказывает удушающее воздействие.

^

Сравнительная таблица № 1

№ п/п	Параметр	ед. изм.	Природный газ (метан)	Пропан	Бутан	Бензин
1.	Плотность жидкой фазы	кг/л	0,416	0,58	0,6	0,735
2.	Плотность газовой фазы	кг/м3	0,75	2,0	2,7	5,18
3.	Относительная плотность газовой фазы ( по воздуху )		≈ 0,58	1,55	2,09	3,78
4.	Температура кипения	0С	-161	-42,1	-0,5	35-205
5.	Пределы воспламенения с воздухом	%	5 – 15	2,1 – 9,5	1,5 – 8,5	1,5 – 6,0
6.	Температура воспламенения в воздухе	0С	680 – 750	510 – 580	475- 550	470 – 530
7.	Удельная теплота сгорания	мДж/м3	33,8	85,6	111,6	213,1
8.	Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива	м3	9,5	23,9	30,9	58,6
9.	Октановое число		110	105	95	80-98

При попадании жидкой фазы на открытые участки тела человека происходит обморажение.

Для бытовых нужд сжиженный газ выпускают трех марок по ГОСТ 20448-90:

ПТ – пропан технический;

СПБТ – смесь пропана-бутана техническая;

БТ – бутан технический.

В качестве топлива для автомобилей СУГ должен соответствовать ГОСТ

27578-87 и имеет две марки:

ПА – пропан автомобильный;

ПБА – пропан-бутан автомобильный.

Табл. № 2

	ГОСТ 20448-90			ГОСТ 27578-87
	ПТ	СПБТ	БТ	ПА	ПБА
С3Н8	не	не нормир.	не нормир.	90 ± 10 %	50 ± 10 %
С4Н10	не нормир.	не > 60 %	не	не нормир.	не нормир.
Тяжелые остатки	не >0,7 %	не > 1,6 %	не > 1,8 %	0 %	0 %

^

Предназначена для возможности определения наличия утечки газа на запах. Запах газа должен ощущаться при концентрации равной 1/5 (20 %) от нижнего предела взрываемости, что для природного газа составляет 1 % для СУГ 0,4 %. В качестве одоранта применяют этилмеркаптан С₂Н₅SН 16-19 грамм на 1000 м³ природного газа и 70-90 грамм на 1 т. в зависимости от марки или состава газа.

Одорируют природный газ на газораспределительной станции, а сжиженный газ на заводе-изготовителе.

^

Горение газа – это химическая реакция соединения газа с кислородом в результате, которого выделяется углекислый газ СО₂, водяные пары Н₂О↑, тепло и свет.

Горение газового топлива может протекать только в условиях смешивания его с воздухом, содержащим кислород необходимый для реакции горения, причем лишь в определенных соотношениях см. табл. № 1 п. 8. Если в газовоздушной смеси газа слишком мало, а воздуха много, то такая “бедная” смесь гореть не может. Если газа в смеси много, а воздуха недостаточно, то при такой “богатой” смеси горение газа также не будет.

Горючие газы характеризуются нижним и верхним пределами воспламенения (табл.1. п. 5.), (пределами взрываемости).

При недостатке кислорода происходит неполное сгорание, при этом в состав продуктов горения входят: углекислый газ СО₂, окись углерода (угарный газ) СО, сажа С, частицы несгоревшего газа, водяные пары и тепло.

Это приводит к увеличению расхода топлива, выделению отравляющего вещества СО и загрязнению двигателя за счет образования нагара.

Определить неполное сгорание газа можно с помощью прибора ГИАМ, по цвету дымовых газов (коричневый, черный).

Исключить неполное сгорание можно путем качественной регулировки.

Требования к газовому топливу.

kzbydocs.com

А у нас в машине газ…

Пока бензин и дизельное топливо неумолимо дорожают, а всевозможные альтернативные силовые установки для автотранспорта остаются страшно далёкими от народа, проигрывая традиционным двигателям внутреннего сгорания в цене, автономности и эксплуатационных расходах, самым реальным способом сэкономить на заправке остаётся перевод автомобиля на «газовую диету». На первый взгляд это выгодно: стоимость переоборудования автомобиля вскоре окупается за счёт разницы в цене горючего, особенно при регулярных коммерческих и пассажирских перевозках. Недаром в Москве и многих других городах значительная доля муниципального автотранспорта уже давно переведена на газ. Но тут возникает закономерный вопрос: почему же тогда доля газобаллонных автомобилей в транспортном потоке и в нашей стране, и за рубежом не превышает нескольких процентов? Что таит обратная сторона газового баллона?

Наука и жизнь // Иллюстрации

Предупреждающие таблички на заправке установлены неспроста: каждое соединение технологического газопровода — потенциальное место утечек горючего газа.

Баллоны для сжиженного газа легче, дешевле и разнообразнее по форме, чем для сжатого, а потому их проще компоновать исходя из свободного пространства в автомобиле и необходимого запаса хода.

Обратите внимание на разницу в цене жидкого и газообразного топлива.

Баллоны со сжатым метаном в кузове тентованной «Газели».

Редуктор-испаритель в пропановой системе требует подогрева. На фото хорошо виден шланг, соединяющий жидкостный теплообменник редуктора с системой охлаждения двигателя.

Принципиальная схема работы газобаллонного оборудования на карбюраторном двигателе.

Схема работы оборудования для сжиженного газа без перевода его в газообразную фазу в двигателе внутреннего сгорания с распределённым впрыском.

Метановая заправка — это просто специализированная компрессорная станция на газопроводе. В абсолютном большинстве случаев здесь же имеется стационарная ёмкость для заправки сжиженным пропан-бутаном.

Пропан-бутан хранят и перевозят в цистернах (на фото — за синими воротами). Благодаря такой мобильности заправку можно разместить в любом удобном месте, а при необходимости быстро перенести в другое.

На пропановой колонке заправляют не только автомобили, но и бытовые баллоны.

Колонка для сжиженного газа внешне отличается от бензиновой, но процесс заправки похож. Отсчёт залитого топлива идёт в литрах.

‹

›

Понятие «газовое автомобильное топливо» включает в себя две совершенно разных по составу смеси: природный газ, в котором до 98% приходится на метан, и производимый из попутного нефтяного газа пропан-бутан. Кроме безусловной горючести общим для них является ещё и агрегатное состояние при атмосферном давлении и комфортных для жизни температурах. Однако при низких температурах физические свойства этих двух наборов лёгких углеводородов здорово различаются. Из-за этого они требуют совершенно разного оборудования для хранения на борту и подачи в двигатель, да и в эксплуатации автомобили с разными системами газового питания имеют несколько существенных различий.

Сжиженный газ

Пропан-бутановая смесь хорошо знакома туристам и дачникам: именно её заправляют в бытовые газовые баллоны. Она же составляет основную долю газа, который впустую сгорает в факелах нефтедобывающих и перерабатывающих предприятий. Пропорциональный состав топливной пропан-бутановой смеси может различаться. Дело не столько в исходном составе нефтяного газа, сколько в температурных свойствах получаемого горючего. Как моторное топливо чистый бутан (С₄Н₁₀) хорош во всех отношениях, кроме того, что он переходит в жидкое состояние уже при 0,5°С при атмосферном давлении. Поэтому к нему добавляют менее калорийный, но более холодостойкий пропан (С₂Н₈) с температурой кипения –43°С. Соотношение этих газов в смеси задаёт нижний температурный предел применения топлива, которое по этой же самой причине бывает «летним» и «зимним».

Относительно высокая температура кипения пропан-бутана даже в «зимнем» исполнении позволяет хранить его в баллонах в виде жидкости: уже под небольшим давлением он переходит в жидкую фазу. Отсюда и другое название пропан-бутанового топлива — сжиженный газ. Это удобно и экономично: высокая плотность жидкой фазы позволяет уместить в малом объёме большое количество топлива. Свободное пространство над жидкостью в баллоне занято насыщенным паром. По мере расхода газа давление в баллоне остаётся постоянным до самого его опустошения. Водителям «пропановых» машин при заправке следует заливать баллон максимум на 90%, чтобы оставить внутри место для паровой подушки.

Давление внутри баллона прежде всего зависит от температуры окружающей среды. При отрицательных температурах оно падает ниже одной атмосферы, но даже этого достаточно для поддержания работоспособности системы. Зато с потеплением оно быстро растёт. При 20°C давление в баллоне составляет уже 3—4 атмосферы, а при 50°C достигает 15—16 атмосфер. Для большинства автомобильных газовых баллонов эти значения близки к предельным. А это значит, что при перегреве в жаркий полдень на южном солнцепёке тёмный автомобиль с баллоном сжиженного газа на борту… Нет, не взорвётся, как в голливудском боевике, а начнёт сбрасывать излишки пропан-бутана в атмосферу через предохранительный клапан, предназначенный именно для такого случая. К вечеру, когда вновь похолодает, топлива в баллоне окажется заметно меньше, зато никто и ничто не пострадает. Правда, как показывает статистика, отдельные любители дополнительно сэкономить на предохранительном клапане время от времени пополняют хронику происшествий.

Сжатый газ

Иные принципы лежат в основе работы газобаллонного оборудования для машин, потребляющих в качестве топлива природный газ, в обиходе обычно именуемый метаном по своему основному компоненту. Это тот же газ, что подаётся по трубам в городские квартиры. В отличие от нефтяного газа метан (СН₄) обладает низкой плотностью (в 1,6 раза легче воздуха), а главное — низкой температурой кипения. Он переходит в жидкое состояние лишь при –164°С. Наличие небольшого процента примесей других углеводородов в природном газе не сильно изменяет свойства чистого метана. А значит, превратить этот газ в жидкость для использования в автомобиле невероятно сложно. В последнее десятилетие активно велись работы по созданию так называемых криогенных баков, позволяющих хранить в автомобиле сжиженный метан при температурах –150°С и ниже и давлении до 6 атмосфер. Были созданы опытные образцы транспорта и заправок под этот вариант топлива. Но пока практического распространения эта технология не получила.

А потому в подавляющем большинстве случаев для использования в качестве моторного топлива метан просто сжимают, доводя давление в баллоне до 200 атмосфер. Как следствие, прочность и соответственно масса такого баллона должны быть заметно выше, чем для пропанового. Да и помещается в одинаковом объёме сжатого газа существенно меньше, чем сжиженного (в пересчёте на моли). А это — уменьшение автономности автомобиля. Другой минус — цена. Существенно больший запас прочности, заложенный в метановое оборудование, оборачивается тем, что цена комплекта на автомобиль оказывается почти в десять раз выше аналогичной по классу пропановой аппаратуры.

Метановые баллоны бывают трёх типоразмеров, из которых в легковом автомобиле можно разместить только самые маленькие, объёмом 33 л. Но для того, чтобы обеспечить гарантированную дальность хода в триста километров, таких баллонов нужно пять, суммарной массой 150 кг. Понятное дело, что в компактной городской малолитражке возить постоянно такой груз вместо полезного багажа смысла нет. Поэтому есть резон переводить на метан лишь большие автомобили. Прежде всего, грузовики и автобусы.

При всём этом у метана есть два существенных преимущества перед нефтяным газом. Во-первых, он ещё дешевле и не привязан к цене на нефть. А во-вторых, метановое оборудование конструктивно застраховано от проблем с зимней эксплуатацией и позволяет при желании вообще обходиться без бензина. В случае с пропан-бутаном в наших климатических условиях такой фокус не пройдёт. Автомобиль по факту останется двухтопливным. Причина именно в сжиженности газа. А точнее, в том, что в процессе активного испарения газ резко охлаждается. В результате сильно падает температура в баллоне и особенно — в газовом редукторе. Чтобы аппаратура не замерзала, редуктор подогревают, встраивая в него теплообменник, соединённый с системой охлаждения двигателя. Но чтобы эта система начала работать, жидкость в магистрали надо предварительно подогреть. А потому запускать и прогревать мотор при температуре окружающего воздуха ниже 10°С рекомендуется строго на бензине. И лишь затем, с выходом мотора на рабочую температуру, переключаться на газ. Впрочем, современные электронные системы переключают всё сами, без помощи водителя, автоматически контролируя температуру и не допуская замерзания оборудования. Правда, для поддержания корректной работы электроники в этих системах нельзя досуха опустошать бензобак даже в жаркую погоду. Пусковой режим на газу является для подобной аппаратуры аварийным, и на него систему можно переключить лишь принудительно в случае крайней необходимости.

У метановой аппаратуры никаких трудностей с зимним пуском нет. Наоборот, на этом газе в морозы запустить двигатель даже легче, чем на бензине. Отсутствие жидкой фазы не требует и подогрева редуктора, который лишь понижает давление в системе с 200 транспортировочных атмосфер до одной рабочей.

Чудеса непосредственного впрыска

Сложнее всего переводить на газ со-временные двигатели с непосредственным впрыском топлива в цилиндры. Причина в том, что газовые форсунки традиционно размещаются во впускном тракте, где и происходит смесеобразование во всех остальных типах двигателей внутреннего сгорания без непосредственного впрыска. Но наличие такового напрочь перечёркивает возможность столь легко и технологично добавить газовое питание. Во-первых, в идеале газ тоже надо подавать прямо в цилиндр, а во-вторых, и это ещё более важно, жидкое топливо служит для охлаждения собственных форсунок непосредственного впрыска. Без него они очень быстро выходят из строя от перегрева.

Варианты решения этой проблемы есть, причём как минимум два. Первый превращает двигатель в двухтопливный. Он был придуман довольно давно, ещё до появления непосредственного впрыска на бензиновых моторах и предлагался для адаптации дизелей к работе на метане. Газ не воспламеняется от сжатия, а потому «газированный дизель» заводится на солярке и продолжает на ней же работать в режиме холостых оборотов и минимальной нагрузки. А дальше в дело вступает газ. Именно за счёт его подачи регулируют скорость вращения коленвала в режиме средних и высоких оборотов. Для этого ТНВД (топливный насос высокого давления) ограничивают по подаче жидкого топлива до 25—30% от номинала. Метан поступает в двигатель по собственной магистрали в обход ТНВД. Никаких проблем с его смазкой из-за снижения подачи солярки на высоких оборотах не возникает. Дизельные форсунки при этом продолжают охлаждаться проходящим через них топливом. Правда, тепловая нагрузка на них в режиме высоких оборотов всё равно остаётся повышенной.

Аналогичную схему питания стали применять и для бензиновых моторов с непосредственным впрыском. Причём работает она как с метановой, так и с пропан-бутановой аппаратурой. Но в последнем случае более перспективным считается альтернативное решение, появившееся совсем недавно. Всё началось с идеи отказаться от традиционного редуктора с испарителем и подавать пропан-бутан в двигатель под давлением в жидкой фазе. Следующими шагами стали отказ от газовых форсунок и подача сжиженного газа через штатные форсунки для бензина. В схему добавили электронный модуль согласования, подключающий по ситуации газовую или бензиновую магистраль. При этом новая система лишилась традиционных проблем с холодным пуском на газе: нет испарения — нет и охлаждения. Правда, стоимость оборудования для моторов с непосредственным впрыском в обоих случаях такова, что окупается оно только при очень больших пробегах.

Кстати, экономическая целесообразность ограничивает применение газобаллонного оборудования в дизелях. Именно из соображений выгоды для моторов с воспламенением от сжатия используют только метановую аппаратуру, причём подходящую по характеристикам лишь двигателям тяжёлой техники, оснащённым традиционными ТНВД. Дело в том, что перевод маленьких экономичных легковых моторов с дизеля на газ себя не окупает, а разработка и техническое воплощение газобаллонной аппаратуры для новейших двигателей с общей топливной рампой (common rail) по нынешним временам считаются экономически неоправданными.

Правда, есть и другой, альтернативный путь перевода дизеля на газ — путём полной конвертации в газовый двигатель с искровым зажиганием. У такого мотора уменьшается до 10—11 единиц степень сжатия, появляются свечи и высоковольтная электрика, и он навсегда прощается с дизельным топливом. Зато начинает безболезненно потреблять бензин.

Условия работы

Старые советские инструкции по переводу бензиновых автомобилей на газ предписывали шлифовать головки блока цилиндров (ГБЦ), чтобы поднять степень сжатия. Оно и понятно: объектом газификации в них выступали силовые агрегаты коммерческого транспорта, работавшие на бензине с октановым числом 76 и ниже. У метана же октановое число 117, а у пропан-бутановых смесей оно около ста. Таким образом, оба вида газового топлива существенно менее склонны к детонации, чем бензин, и позволяют поднять степень сжатия двигателя, чтобы оптимизировать процесс сгорания.

Кроме того, для архаичных карбюраторных моторов, оснащавшихся механическими системами подачи газа, увеличение степени сжатия позволяло компенсировать потерю мощности, возникавшую при переходе на газ. Дело в том, что бензин и газы смешиваются с воздухом во впускном тракте в совершенно разных пропорциях, из-за чего при использовании пропан-бутана, а особенно метана, двигателю приходится работать на существенно более бедной смеси. Как результат — снижение крутящего момента двигателя, приводящее к падению мощности на 5—7% в первом случае и на 18—20% во втором. При этом на графике внешней скоростной характеристики форма кривой крутящего момента каждого конкретного мотора остаётся без изменений. Она просто смещается вниз по «оси ньютон-метров».

Однако для двигателей с электронными системами впрыска, оснащаемых современными системами газового питания, все эти рекомендации и цифры не имеют почти никакого практического значения. Потому что, во-первых, их степень сжатия и так достаточна, и даже для перехода на метан работы по шлифовке ГБЦ совершенно не оправданны экономически. А во-вторых, согласованный с электроникой автомобиля процессор газовой аппаратуры организует подачу топлива таким образом, что как минимум наполовину компенсирует вышеозначенный провал по крутящему моменту. В системах же с непосредственным впрыском и в газодизельных моторах газовое топливо в отдельных диапазонах оборотов и вовсе способно поднимать крутящий момент.

Кроме того, электроника чётко отслеживает необходимое опережение зажигания, которое при переключении на газ должно быть больше, чем для бензина, при прочих равных условиях. Газовое топливо горит медленнее, а значит, и поджигать его нужно раньше. По этой же причине возрастает тепловая нагрузка на клапаны и их сёдла. С другой стороны, меньшей становится ударная нагрузка на цилиндро-поршневую группу. Кроме того, для неё зимний пуск на метане существенно полезнее, чем на бензине: газ не смывает масло со стенок цилиндров. Да и вообще в газовом топливе не содержится катализаторов старения металлов, более полное сгорание топлива уменьшает токсичность выхлопа и нагар в цилиндрах.

Автономное плавание

Пожалуй, наиболее заметным минусом в газовом автомобиле становится его ограниченная автономность. Во-первых, расход газового топлива, если считать по объёму, получается больше, чем бензина и тем более солярки. А во-вторых, газовая машина оказывается привязанной к соответствующим заправкам. Иначе смысл её перевода на альтернативное топливо начинает стремиться к нулю. Особенно сложно тем, кто ездит на метане. Метановых заправок очень мало, и все они привязаны к магистральным газопроводам. Это просто небольшие компрессорные станции на ответвлениях главной трубы. В конце 80-х — начале 90-х годов ХХ века в нашей стране пытались активно переводить транспорт на метан в рамках государственной программы. Именно тогда и возникло большинство метановых заправок. К 1993 году их было построено 368, и с тех пор это число если и выросло, то совсем незначительно. Большинство заправок находится в европейской части страны вблизи федеральных трасс и городов. Но при этом их расположение определяли не столько с точки зрения удобства автомобилистов, сколько с точки зрения газовиков. Поэтому лишь в очень редких случаях газовые заправки оказались непосредственно у шоссе и практически никогда внутри мегаполисов. Почти везде, чтобы заправиться метаном, необходимо сделать крюк на несколько километров в какую-нибудь промзону. Поэтому, планируя дальний маршрут, эти заправки надо искать и запоминать заранее. Единственное, что удобно в такой ситуации, — стабильно высокое качество топлива на любой из метановых станций. Газ из магистрального газопровода весьма проблематично разбавить или испортить. Разве что фильтр или система осушки на какой-то из таких заправок может внезапно выйти из строя.

Пропан-бутан можно перевозить в цистернах, и благодаря этому свойству география заправок для него существенно шире. В некоторых регионах им можно заправиться даже в самом дальнем захолустье. Но изучить наличие пропановых заправок на предстоящем маршруте тоже не помешает, чтобы их внезапное отсутствие на шоссе не стало неприятным сюрпризом. При этом сжиженный газ всегда оставляет долю риска попасть на топливо не по сезону или просто некачественное.

Фото автора.

www.nkj.ru

Безопасные методы эксплуатации автомобилей, работающих на сжиженных углеводородных газах (пропан-бутан) или на сжатом природном газе методические разработки

Учреждение образования «Государственный институт

повышения квалификации и переподготовки кадров

в области газоснабжения «Газ-институт»

Безопасные методы эксплуатации автомобилей,

работающих на сжиженных углеводородных

газах (пропан-бутан) или на сжатом природном газе

МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Минск 2006

Печатается по решению Совета института

Учреждения образования «Государственный институт повышения квалификации и

переподготовки кадров в области газоснабжения

«Газ-институт»

Составитель: П.П.Парфенович

Рецензент:

М.Г.Дзагнидзе – кандидат технических наук, преподаватель кафедры «Газоснабжение» УО «Газ-институт»

В методических разработках рассмотрены вопросы, связанные с особенностями устройства автомобилей, работающих на газообразном топливе. Предоставлены сведения о принципах работы, устройстве и неисправностях узлов и агрегатов газобаллонного оборудования. Изложена технология установки газобаллонного оборудования на автомобили. Даны основы технологического обслуживания газовых систем.

Пособие предназначено для слушателей повышения квалификации водителей, изучающих безопасные методы эксплуатации автомобилей, работающих на сжиженных углеводородных газах (пропан-бутан) или на сжатом природном газе.

© Учреждение образования «Государственный институт переподготовки кадров в области газоснабжения «Газ-институт», 2006

Оглавление.

Предисловие	4
^	6
1. Общетехнические сведения	7
2. Приборы для измерения давления	7
^	8
4. Горение газа и требования к газовому топливу	10
^	12
6. Регулятор Новогрудского ЗГА	29
^	32
8. Газовое оборудование автомобилей, работающих на сжатом природном газе	40
^	47
^	62
11. Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации и техническом обслуживании ГБА	66
12. Литература	75

Предисловие

В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с особенностями устройства автомобилей, работающих на газообразном топливе.

Предоставлены сведения о принципах работы, устройстве и неисправностях узлов и агрегатов газобаллонного оборудования. Изложена технология установки газобаллонного оборудования на автомобили. Даны основы технологического обслуживания газовых систем.

Пособие рассчитано для учащихся проходящих обучение в учреждении образования “Газ–институт” по программе П–305 “Повышения квалификации водителей по изучению безопасных методов эксплуатации грузовых автомобилей, работающих на сжиженных углеводородных газах (пропан–бутан) или на сжатом природном газе”.

В Республике Беларусь первая автомобильная газонаполнительная станция (АГНКС) в г. Минске введена в эксплуатацию в сентябре 1984 года. Сегодня сеть автомобильных станций состоит из 24 АГНКС. Производственные мощности станций способны ежегодно реализовывать более 160 млн. м³ компримированного природного газа (КПГ), что эквивалентно замещению 120 тысяч тонн традиционного нефтяного топлива. Для расширения зоны обслуживания потребителей КПГ используется 5 передвижных газозаправщиков.

В ОАО “Белтраснгаз” действует 7 пунктов по переоборудованию автомобилей для работы на КПГ, пункт технического освидетельствования газовых баллонов.

За 20 лет на АГНКС реализовано 847,5 млн. м³ КПГ. Заправлено 460 767 автомобилей. Замещено 19 748 тонн жидкого моторного топлива.

Автомобильный транспорт является основным потребителем жидких топлив – бензина и дизельного топлива. При сгорании, которых выделяются вредные для человека и окружающей среды веществ–отработавшие газы. Постоянный рост числа автомобилей приводит как к неуклонному сокращению запасов сырья для производства топлив – нефти, так и к накоплению в окружающей среде вредных веществ, поступающих с отработавшими газами.

Расширить сырьевую базу автомобильных топлив и одновременно уменьшить вредное воздействие на экологию можно за счет использования так называемых нетрадиционных, или альтернативных топлив. Наибольшее распространение на автомобильном транспорте получили газообразные углеводородные топлива, которые относятся к чистым в экологическом отношении моторным топливам. Стоимость газообразного топлива в два-три раза ниже стоимости бензина и дизельного топлива, а запасы его сырья превосходят нефтяные. Эти факторы обусловили применение газа на автотранспорте.

Во многих странах на государственном уровне приняты экологические программы и законы по снижению вредного влияния отработавших газов автомобильного транспорта за счет использования газового топлива. Наибольших успехов в решении этих задач наряду с Россией достигли Италия, Австралия, Аргентина, Австрия, Швеция, Канада, Новая Зеландия, США и Япония.

Для работы на газообразных топливах транспортные средства переоборудуются в газобаллонные автомобили (ГБА). На базе серийных бензиновых и дизельных автомобилей выпускают ГБА и комплекты газового оборудования для установки на них.

Но перевод автомобилей на газообразные топлива требует выполнения дополнительных работ по установке газовой системы питания, включая газовые баллоны, ее техническому обслуживанию и ремонту. Применение газа на автомобиле повышает требования пожарной безопасности при его эксплуатации.

В данном учебном пособии рассмотрены основные принципы установки газобаллонного оборудования (ГБО) на автомобиль. Его работы, устройства, обслуживания и ремонта.

^

О.Ч. – октановое число

СУГ – сжиженный углеводородный газ;

ЗГА – завод газового оборудования;

ГБА – газобаллонный автомобиль;

^ – автомобильная газонаполнительная компрессорная станция;

КПГ – компримированный природный газ;

ГБО – газобаллонное оборудование;

^ – технические условия;

СО – окись углерода;

NО – окись азота;

СПГ – сжатый природный газ;

ДВС – двигатель внутреннего сгорания;

Рр – рабочее давление;

^ – отдел технического контроля;

ПСК – предохранительно – сбросной клапан;

ЭМК – электромагнитный клапан;

РВД – регулятор высокого давления;

РНД – регулятор низкого давления;

АКБ – аккумуляторные батареи;

^ – техническое обслуживание;

ПАН – Проматомнадзор;

ВЗУ – выносное заправочное устройство;

РД – регулятор давления;

НПЗ – нефтеперерабатывающий завод;

ГРС – газораспределительная станция

^

Рассматривая свойства горючих газов и работу газового оборудования, мы будем сталкиваться с некоторыми физическими величинами; такими как: масса, плотность, давление, удельная теплота сгорания, октановое число.

Масса (m) – это количество вещества находящаяся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Измеряется в килограммах.

Плотность (ρ) – масса вещества находящиеся в единице объёма.

Плотность измеряется в кг/м³

Удельная теплота сгорания (Q) – это количество тепла, выделившееся при сгорании 1 м³ газа. Измеряется Q = ккал/м³ или Q = кДж/м³; 1 ккал = 4,19 кДж.

Октановое число – это условная единица измерения, показывающая предельное содержание (по объёму) изооктана (о.ч. = 100) и нормального гептана (о. ч.=0), которая по антиденатационной стойкости равна испытываему топливу.

Процент изооктана в смеси, эквивалентный по детанационной стойкости испытываемому топливу, называется – октановым числом.

Давление – это сила, действующая на единицу площади.

Виды давления:

– атмосферное (давление воздуха на поверхность земли)

– избыточное (давление выше атмосферного)

– абсолютное (сумма избыточного и атмосферного давлений)

– разряжение (давление ниже атмосферного).

Единицы измерения давления: кгс/см²; мм рт. ст; мм. вод. ст; Па; КПа; МПа.

^

Для измерения давления до 0,1 кгс/см² применяются U-образные жидкостные манометры с водяным заполнением.

Для измерения давления свыше 0,1 кгс/см², применяют пружинные манометры. Манометр состоит из корпуса, входного штуцера, трубки Бурдона, рычажного устройства, стрелки и шкалы.

Манометры должны иметь класс точности не ниже:

2,5 – при рабочем давлении до 2,5 МПа;

1,5 – при рабочем давлении выше 2,5 МПа.

Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра.

Манометры должны проходить периодические поверки:

– посадка стрелки на “0” – 1 раз в 15 дней;

– поверка контрольным – 1 раз в 6 месяцев;

– госповерка – 1 раз в год.

а) Манометр U – образный: 1 – трубка, 2 – шкала	б) Схема пружинного манометра: 1 – стрелка, 2 – трубка, 3 – пружина, 4 – сектор, 5 – датчик давления (трубчатая пружина), 6 – поводок, 7 – штуцер

Рис. 1.

Манометр не допускается к применению в случаях, когда:

– отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении проверки;

– просрочен срок проверки;

– стрелка при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора;

– разбито стекло или имеются повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

^

Природный газ состоит в основном из метана СН₄, содержание которого колеблется от 70 до 98 % с небольшими примесями этана С₂Н₆, пропана С₃Н₈, бутана С₄Н₁₀ и других газов.

Природный газ не имеет цвета и запаха, не токсичен, на организм человека оказывает удушающее воздействие. По энергетическим параметрам 1 м³ природного газа соответствует (эквивалент) 1 литру бензина. Природный газ обладает эффектом Джоуля – Томпсона, т.е. при снижении давления понижается температура. К = 0,55 ⁰С/кгс/см², где:

К-коэффициент снижения температура при снижении давления на 1 кгс/см² , например при снижении давления с 200 кгс/см² до 10 кгс/см², температура снижается на 94,5 ⁰С.

Для бытовых нужд природный газ должен соответствовать требованиям ГОСТ 5542-87, а для автомобилей по ГОСТ 27577-2000 газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания.

Сжиженный газ при нормальном атмосферном давлении и температуры выше температуры кипения находится в газообразном состоянии. При небольшом повышении давления Р = 2 кгс/см² и более переходит из газообразного состояния в жидкое. Сжиженный газ относится к группе искусственных газов, и получают его из нефти на НПЗ. Сжиженный газ состоит из пропана С₃Н₈ и бутана С₄ Н₁₀. Он не имеет цвета и запаха, на организм человека оказывает удушающее воздействие.

^

Сравнительная таблица № 1

№ п/п	Параметр	ед. изм.	Природный газ (метан)	Пропан	Бутан	Бензин
1.	Плотность жидкой фазы	кг/л	0,416	0,58	0,6	0,735
2.	Плотность газовой фазы	кг/м3	0,75	2,0	2,7	5,18
3.	Относительная плотность газовой фазы ( по воздуху )		≈ 0,58	1,55	2,09	3,78
4.	Температура кипения	0С	-161	-42,1	-0,5	35-205
5.	Пределы воспламенения с воздухом	%	5 – 15	2,1 – 9,5	1,5 – 8,5	1,5 – 6,0
6.	Температура воспламенения в воздухе	0С	680 – 750	510 – 580	475- 550	470 – 530
7.	Удельная теплота сгорания	мДж/м3	33,8	85,6	111,6	213,1
8.	Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива	м3	9,5	23,9	30,9	58,6
9.	Октановое число		110	105	95	80-98

При попадании жидкой фазы на открытые участки тела человека происходит обморажение.

Для бытовых нужд сжиженный газ выпускают трех марок по ГОСТ 20448-90:

ПТ – пропан технический;

СПБТ – смесь пропана-бутана техническая;

БТ – бутан технический.

В качестве топлива для автомобилей СУГ должен соответствовать ГОСТ

27578-87 и имеет две марки:

ПА – пропан автомобильный;

ПБА – пропан-бутан автомобильный.

Табл. № 2

	ГОСТ 20448-90			ГОСТ 27578-87
	ПТ	СПБТ	БТ	ПА	ПБА
С3Н8	не	не нормир.	не нормир.	90 ± 10 %	50 ± 10 %
С4Н10	не нормир.	не > 60 %	не	не нормир.	не нормир.
Объёмная доля жидкого остатка	не >0,7 %	не > 1,6 %	не > 1,8 %	0 %	0 %

^

Одоризация газа предназначена для возможности определения наличия утечки газа на запах. Запах газа должен ощущаться при концентрации равной 1/5 (20 %) от нижнего предела взрываемости, что для природного газа составляет 1 % для СУГ 0,4 %. В качестве одоранта применяют этилмеркаптан С₂Н₅SН 16-19 грамм на 1000 м³ природного газа и 70-90 грамм на 1 т. в зависимости от марки или состава газа.

Одорируют природный газ на газораспределительной станции, а сжиженный газ на заводе-изготовителе.

^

Горение газа – это химическая реакция соединения газа с кислородом в результате, которого выделяется углекислый газ СО₂, водяные пары Н₂О↑, тепло и свет.

Горение газового топлива может протекать только в условиях смешивания его с воздухом, содержащим кислород необходимый для реакции горения, причем лишь в определенных соотношениях см. табл. № 1 п. 8. Если в газовоздушной смеси газа слишком мало, а воздуха много, то такая “бедная” смесь гореть не может. Если газа в смеси много, а воздуха недостаточно, то при такой “богатой” смеси горение газа также не будет.

Горючие газы характеризуются нижним и верхним пределами воспламенения (табл.1. п. 5.), (пределами взрываемости).

При недостатке кислорода происходит неполное сгорание, при этом в состав продуктов горения входят: углекислый газ СО₂, окись углерода (угарный газ) СО, сажа С, частицы несгоревшего газа, водяные пары и тепло.

Неполное сгорание газа приводит к увеличению расхода топлива, выделению отравляющего вещества СО и загрязнению двигателя за счет образования нагара.

Определить неполное сгорание газа можно с помощью прибора ГИАМ, по цвету дымовых газов (коричневый, черный). Исключить неполное сгорание можно путем качественной регулировки

Требования к газовому топливу.

kzbydocs.com

Сжиженный газ – топливо будущего

Сжиженный углеводородный газ является синтетической универсальной смесью пропана, бутана и незначительного количества непредельных углеводородов, получаемой при добыче нефти или ее последующей переработке. В принципе, такая смесь представляет собой побочный продукт нефтедобычи, так сказать, приятный бонус. При разработке месторождений «черного золота» происходит выделение попутного нефтяного газа (ПНГ), который затем на предприятиях соответствующего профиля перерабатывается в сжиженный газ.

На каждую тонну сырой нефти приходится от пятидесяти до пятисот кубометров ПНГ, который отправляется вместе с основным продуктом на нефтеперерабатывающий завод, где и производится его сжатие (сжижение). Сжиженный газ получают из ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов), которая выделяется из ПНГ. Затем данная смесь сжимается под высоким давлением без изменения температуры.

Сжиженный газ, предназначенный для промышленного применения и отопления различных зданий, хранится в специальных наземных или подземных емкостях – газгольдерах. По такому показателю, как количество выделяемой энергии, топливо из углеводородных компонентов уступает только магистральному природному газу.

Сжиженные углеводороды являются важным сырьем нефтехимической промышленности. Для изготовления различных изделий такие газы подвергаются процессу пиролиза, который проходит при сверхвысоких температурах. В итоге образовываются соединения олефинов (этилен, пропилен и др.) – ациклических непредельных углеводородов с одной двойной связью между атомами. Затем эти сложные соединения посредством процесса полимеризации преобразовываются в различные виды полимеров и пластиков (полиэтилен, полипропилен и прочие). Таким образом, ежедневно используемая нами упаковочная тара, одноразовая посуда и разнообразные предметы повседневного обихода когда-то были сжиженными газами.

Но основное предназначение подобных газообразных смесей заключается в другом. В свете некоторых проблем в области энергетики на фоне всеобщего экономического кризиса и подчеркнутой заботы мирового сообщества об экологической ситуации на планете сжиженный газ приобретает чрезвычайную актуальность и вскоре может занять ведущие позиции в качестве моторного топлива. Экологически чистого топлива, что немаловажно.

Уже сегодня мировой парк автомобилей, работающих на сжиженном углеводороде, насчитывает более 20 млн. единиц автотранспорта. Также сжиженный газ широко используется для отопления жилых домов и огромных корпусов промышленных предприятий, для сушки, сварки и резки металлов. Кроме того, он занимает довольно прочные позиции в сфере сельского хозяйства, где его применяют для выжигания сорняков и вредителей.

Великолепные экологические, экономические и теплотехнические качества, которыми в полной мере обладает сжиженный нефтяной газ, превращают его в идеальный энергоноситель настоящего и будущего. Он способен на долгие годы решить энергетические и экологические проблемы человечества.

fb.ru

Газ сжиженный – ствойства, удобства использования

Имеет несколько основных свойств — максимальный КПД в процессе отопления и легкие переход в жидкое состояние при невысоком давлении и стандартной температуре. Благодаря этим свойствам сохраняется значительный объем энергии в небольшом сосуде для СУГ.

Углеводородный сжиженный газ в большинстве случаев используется в качестве автомобильного топлива. Это смесь, в состав которой входит: С₃Н₈ (пропан), С₄Н₁₀ (бутан), небольшая концентрация (1%) непредельных углеводородов.

Газ вырабатывается из конденсатной фракции природного газа, из нефти. Смесь углеводородов, образующаяся во время переработки, подается на абсорбционно-газофракционирующую установку, где разделяется на фракции в специализированных колоннах.

Происходит очищение бутана и пропана от соединений щелочи, серы, воды и других веществ, за счет чего в процессе сжигания газа атмосфере наносится незначительный урон. Бутан, в сравнении с пропаном обладает худшей способностью испаряться, поэтому его приходится смешивать с пропаном. Марка ГСН определяет соотношение, в котором будут смешаны бутан и пропан.

Физические и химические свойства

Плотность сжиженного газа в жидкой фазе определяется температурой, при ее увеличении плотность снижается. При стандартном давлении атмосферного воздуха и t-15^о пропан в жидкой фазе имеет плотность 0,51 кг/л, бутан — 0,58 кг/л. Пропан в газообразном состоянии в полтора раза тяжелее воздуха, бутан — в два раза.

Бензин имеет t-кипения, превышающую температуру окружающей среды, а испарение сжиженного газа начинается при более низких температурах. В баке бензин находится в жидкой фазе при атмосферном давлении, а в емкости газ находится в жидкой фазе при давлении, которое соответствует температуре окружающего воздуха.

Октановое число газа выше, чем у бензина, благодаря чему стойкость к детонации газа выше, чем у бензина наивысшего качества. Сжиженный газ обладает средним октановым числом, равным 105 — это не достижимое значение для бензина любых марок. Это обеспечивает возможность получать максимальную экономичность применения в газовом котле топлива.

Диффузия. Сжиженный газ без проблем смешивается с воздухом, что обеспечивает равномерное сгорание. Газов-воздушная смесь сгорает до конца, на нагревательных элементах и в топках не образуется сажа.

Давление в емкости. В замкнутом СУГ сосуде формирует 2-х фазную систему, которая состоит из паровой и жидкой фаз. Давление в сосуде определяется давлением насыщенных паров, зависящего в свою очередь от соотношения бутана и пропана, и температуры жидкой фазы. Давление насыщенных паров определяет испаряемость СУГ. Пропан обладает большей испаряемостью, чем бутан, поэтому при отрицательных температурах у него давление существенно выше. Расчетным и экспериментальным путем установлено, что при пониженных температурах окружающей среды эффективнее применять СУГ с повышенной концентрацией пропана, в таком случае гарантируется испарение газа, достаточного количества для газопотребления. Избыточное давление в сосуде гарантирует подачу газа в сильные морозы к котлу. При повышенных плюсовых температурах окружающей среды эффективнее применять СУГ с меньшей концентрацией пропана, при этом в сосуде будет формироваться существенное избыточное давление, что может спровоцировать срабатывание сбрасывающего клапана. Помимо бутана и пропана, в составе СУГ имеется несущественная концентрация этана, метана и иных углеводородов, влияющих на свойства СУГ. Во время использования сосуда возможно образование конденсата, отрицательно сказывающегося на функционировании газового оборудования.

Изменение объема при нагревании жидкой фазы. Требованиями Экономической Европейской Комиссии ООН предусматривается монтаж автоматического оборудования для ограничения наполнения емкости — не более 85% от общего объема. Условие интерпретируется повышенным коэффициентом расширения объема в жидкой фазе, для бутана он равняется 0,002, а для пропана — 0,003 на один градус увеличения температуры сжиженного газа. Значение коэффициента объемного расширения бутана в десять раз, а пропана в пятнадцать раз больше, чем у Н₂О.

Изменение объема газа во время испарения. Сжиженный газ при испарении образует около 250 литров газообразного. Несущественная утечка СУГ становится опасной, потому что при испарении объем газа возрастает в 250 раз. Плотность в газообразном состоянии в 1,5-2 раза выше плотности воздуха. Таким образом объясняется ситуация, что во время утечек газ плохо рассеивается в воздухе, в частности в замкнутом пространстве. Его пары скапливаются в искусственных и естественных углублениях, образуется взрывоопасная смесь. По требованию СНиП 42-01-2002 предусмотрена обязательная установка газоанализатора, сигнализирующего отсечному клапану закрываться при концентрации газа в 10 процентов от взрывоопасной.

Одорация. Газ практически не обладает запахом. Чтобы обезопасить и своевременно диагностировать утечку газа человеческим носом, в него добавляется несущественное количество сильнопахнущих компонентов. Если массовая доля меркаптановой серы меньше 0,001 процента СУГ — требуется одорация. Для чего используется С₂Н₅SH (этилмеркаптан) — это неприятно пахнущая жидкость, плотность которой составляет 0,839 кг/л, точка кипения 35 градусов, максимально допустимая концентрация в воздушной рабочей зоне 1 мг/м³, порог чувствительность запаха 0,00019 мг/л. Если токсичность в пределах нормы или чуть ниже, запах практически не чувствуется и в помещение не накапливается.

Так же можете прочитать еще полезной информацией по газу и газовому оборудования.

Поделиться информацией:

Похожее

gazpromoff.ru