Навіщо потрібні газові навантажувачі?

Наши партнеры ArtmMisto

Випуск №50. Стаття №2.

Е щё зовсім недавно вилочні навантажувачі були переважно дизельними, однак застосування різних видів газу в якості палива для навантажувачів дозволило істотно обмежити шкідливі викиди в атмосферу, а також значно скоротити експлуатаційні витрати.

Сучасний склад характеризується високим ступенем механізації. Ще не так давно виконувалися вручну маніпуляційні дії, пов'язані з навантаженням-розвантаженням товарів, сьогодні майже повністю виключені. Широке застосування механізації різко підвищило продуктивність праці по обробці вантажів і ефективність використання складського простору. Іншими словами, зросли пропускна здатність складів і їх корисний об'єм. Раціональна механізація пов'язана з вибором відповідного обладнання для виконання певних робіт в даному місці.

У разі вибору навантажувачів потрібно керуватися, зокрема, слідує
міркуваннями:

характер місця, в якому буде використовуватися навантажувач (на відкритому повітрі, в закритому або частково закритому приміщенні, добре або погано вентильованому), і вид переміщуються їм вантажів (продовольчі товари, чутливі до вихлопів навантажувача, або промтовари, якість яких від зіткнення зі шкідливими викидами не погіршиться) - ці чинники зумовлюють вибір типу приводу навантажувача.

Працюючі дизельні або бензинові навантажувачі, особливо в закритих і недостатньо вентильованих приміщеннях, серйозно загрожують здоров'ю водіїв. Очевидною альтернативою їм є електронавантажувачі, однак щоденна експлуатація електронавантажувачів створює багато клопоту, оскільки вони мають меншу потужність і відносно більш короткий пробіг між дозарядженню акумуляторних батарей (АКБ). Крім того, електронавантажувачі відрізняються досить тривалим часом підготовки до роботи, що вимагаються для зарядки АКБ. Ще одним недоліком електронавантажувачів є висока вартість АКБ, причому термін роботи останніх часто не перевищує двох років.

Експлуатація ж газових навантажувачів приносить очевидну користь. Так, при тих же тягових характеристиках витрати на їх експлуатацію нижче. Завдяки "чистому" згорянню палива моторне масло забруднюється в меншій мірі і його можна рідше (приблизно на 70%) міняти. Тому навантажувачі на зрідженому газі не вимагають частих оглядів. Одночасно збільшується термін служби кривошипно-шатунного механізму, а рівень створюваного ним шуму знижується на 3-5дБ. Відповідним регулюванням можна підвищити потужність і крутний момент. Рівень токсичності вихлопів також істотно знижується.

За підрахунками експертів, гроші, витрачені при переобладнанні автонавантажувача на газовий, окупляться вже через рік експлуатації останнього. Це відбувається завдяки тому, що газ дешевше бензину і навіть дизельного палива, а моторного масла газового навантажувача потрібно менше. В Європі середня вартість переобладнання навантажувача на харчування зрідженій газовою сумішшю пропану і бутану (LPG) становить € 1100-1300, а стисненим (компримованим) природним газом (CNG) - € 1500-1800 і залежить також від виду двигуна, кількості його циліндрів і т .п. Адаптація до газу навантажувача з бензиновим двигуном набагато простіше, ніж з дизельним, оскільки в першому випадку переобладнання на газ зводиться до підключення до двигуна газової апаратури, а в другому - завдання зниження ступеня стиснення палива є досить складною.

Резюмуючи сказане вище, можна сказати, що в разі недостатньої вентиляції складських приміщень, високої інтенсивності руху навантажувачів, що перевозять досить важкі вантажі, єдиний правильний вибір - це навантажувач з газовим приводом.

Поява перших конструкцій двигунів, що приводяться в дію газом, відноситься до середини XIX століття. Перший двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) потужністю 12л. с. (8,8кВт) був сконструйований в 1860 році жили у Франції люксембурзьким винахідником Етьєном Ленуаром, який отримав популярність як творець технології виготовлення гальванопластіческіх копій (1851г.), Електричного гальма (1855 г.) і пише телеграфу (1865р.).

Першою компанією, яка щороку збирає двотактні газові двигуни, була компанія "NA Otto & Cie.".
Цікаво, що ця компанія існує і понині, але вже під ім'ям "Klockner-Humboldt-Deutz AG", і є найбільшим світовим виробником дизельних двигунів з повітряним охолодженням.

Конструкція першого ДВС представляла собою одноциліндровий горизонтальну машину подвійної дії, яка працювала на суміші атмосферного повітря і светильного газу з запалюванням від стороннього джерела (ККД не перевищував 4,65%).
Двигун Ленуара мав ряд недостаткові не отримав широкого поширення через проблеми з системою електричного запалювання і, головним чином, через дуже велику витрату дорогого тоді газу (на 1к.с. його потрібно 2,7м3 на годину). Для охолодження такого ДВС була потрібна величезна кількість води, але все одно двигун так розігрівався, що без постійного змащування підшипників його відразу заклинювало. Незабаром цей двигун був витіснений більш досконалим 4-тактним газовим ДВС, про історію появи якого варто розповісти докладніше.

Майбутній творець 4-тактного ДВС Ніколаус Август Отто народився в 1832 році в німецькому місті Хольцхаузене. У віці шістнадцяти років хлопця вигнали із середньої школи, і він став працювати в продовольчої крамниці. Пізніше, будучи комівояжером, Отто продавав цукор, кухонний посуд і чай. Саме тоді він дізнався про винайденому Етьєном Ленуаром газовому двигуні, який не отримав широкого розповсюдження. Отто відчував, що ДВС Ленуара отримає більшого поширення, якщо буде працювати на рідкому паливі.

Він винайшов карбюратор і намагався всіляко вдосконалити двигун Ленуара. У 1861р. Отто запатентував двотактний двигун, що працює на газі. Отто і його партнер, німецький промисловець Ойген Ланген, створили компанію "NA Otto & Cie." і побудували завод з виробництва двотактного ДВС, який в 1867 році отримав золоту медаль на Всесвітній виставці в Парижі. За ККД, що досягає 14-15%, цього двигуна в той час не було рівних.

Хоча 4-тактний цикл для ДВС французький інженер Альфонс Бо де Роша запатентував ще в 1862 році, перший чотиритактний ДВС, який став реальною альтернативою паровому двигуну, був виготовлений компанією Отто і Ланге лише в 1876 році. Протягом наступних 10 років було продано понад 30 тис. 4-тактних ДВС. Ці двигуни (їх назвали "оттоцікламі" в честь винахідника) вважаються прообразом сучасних ДВС.

Наступне за цим підставу в Філадельфії (США) компанії "Schleicher, Schumm & Со." як філії німецької фірми "Gasmotoren-Fabrik Deutz" дало поштовх виробництву і розповсюдженню в США саме 4-тактного двигуна, якому вирішили дати ім'я "Ottos neuer Motor" (новий двигун Отто).
Якщо на зорі розвитку ДВС в них в якості моторного палива використовувався світильний газ, то з 1915 року на транспорті починає застосовуватися і стислий (компримированні) природний газ. Масштабні роботи по переводу автотранспорту на природний газ развернулісьпосле 1925 року. Тоді ж почалося виробництво газобалонних автомобілів і будівництво газонаповнювальних станцій. У Франції після 1926 було побудовано 15 газонаповнювальних станцій в Парижі, Ліоні та інших містах. У 1934 році на газ стали переводити автомобілі в Данії, Румунії, Югославії, Норвегії, Швеції, Фінляндії та Італії. Першим автомобілем, що приводиться в дію зрідженій газовою сумішшю пропану і бутану (LPG), став Mercedes, випущений однойменної фірмою в 1936 році.
Початком використання природного газу в якості моторного палива в СРСР вважається 1936 рік, коли вийшла постанова Раднаркому про газифікацію автотранспорту, згідно з яким в 1937 році на дороги СРСР повинні були вийти перші 500 автомашин, які працюють на природному газі.
У роки Великої Вітчизняної війни (внаслідок дефіциту рідких палив) отримали масове застосування газогенераторні автомобілі - з двигуном внутрішнього згоряння, який працював на газі, що отримується з твердого палива (деревних чурок, вугілля, торфу та різних брикетів) в спеціальному газогенераторе.
У 1949-53 роках були спроектовані і передані в виробництво газобалонні автомобілі ГАЗ-51Б і ЗІС-156. У 50-х роках були побудовані 30 потужних автомобільних газонаповнювальних компресорних станцій, що забезпечували газом близько 40 тис. Автомобілів.

А сьогодні в світі на газі їздять мільйони транспортних засобів, які заправляються на декількох тисячах газонаповнювальних станцій. Число навантажувачів, що працюють на газі, також постійно зростає. Вони займають гідне місце в виробничих програмах більшості продуцентів в усьому світі. Багато фірм також спеціалізуються на переобладнанні наявних в експлуатації дизельних і карбюраторних (бензинових) навантажувачів в газові.

Отже, нас уже переконали в тому, що газовий навантажувач - це добре,
але який саме газ в якості моторного палива краще використовувати? Давайте розбиратися.

Рис.1. В якому році, за данни ОПЕК, вичерпаються запаси нафти і газу

Сьогодні майже 40% загальносвітових енергопотреб і 99% енергопотреб для автомобільного, водного та повітряного транспорту задовольняються за рахунок нафтопродуктів.
Нафта - це енергоносій, який характеризується найвищим ризиком щодо безпеки поставок; ціни на нафту прямо або побічно впливають на вартість більшості енергоносіїв; крім того, автомобільний, водний і повітряний сектори транспорту, що використовують в якості палива нафтопродукти, є найбільшими джерелами забруднення навколишнього середовища. При існуючому обсязі нафтовидобутку це унікальне мінеральна сировина вичерпається вже в не настільки віддаленому майбутньому (див. Рис.1), а ціни на нього вже в найближчі роки через зростання вартості видобутку і доставки, а також внаслідок політичних катаклізмів можуть стати недоступними для масового споживача.

Існує думка, що в XXI столітті в приводах ДВС будуть набагато частіше використовуватися природний газ і водень. Це пов'язано як з екологічними і економічними причинами, так і з відносно більшою гарантією безпеки експлуатації навантажувачів. Однак головною причиною прогнозованого буму в застосуванні згаданих видів палива є їх потенційна доступність. За оцінками, природного газу (і, звичайно, водню) людству вистачить на більший термін, ніж палива, що є похідним від видобутої нафти.
Стиснений природний газ (CNG).
З середини минулого століття в світі накопичено значний досвід застосування природного газу в якості палива для вантажних і пасажирських транспортних засобів. Стрімке зростання автомобільного парку, особливо в сфері вантажних перевезень, зумовлює високі рівні атмосферного забруднення. Одним з можливих шляхів вирішення цієї проблеми може стати створення відповідної інфраструктури для перевезення і обробки вантажів транспортними засобами, що працюють на природному газоподібному паливі (NGV), на відміну від палива, яке отримано з нафти.
Заміна бензину і дизельного палива газоподібним моторним паливом з високим октановим числом і з великою теплотворною здатністю могла б значно знизити обсяг таких шкідливих викидів, як монооксид вуглецю, діоксид вуглецю, оксиди азоту та інші.

На сьогоднішній день в світі експлуатуються майже 3,5 млн. Транспортних засобів, що працюють на природному газі, і діють близько 7000 станцій заправки даним видом моторного палива, і це не рахуючи газонаповнювальних компресорних установок індивідуального користування (Див. Табл.) . Більшість європейських країн мають певний досвід в області транспортних засобів, що працюють на природному газі; формуються нові ринки NGV. Європейською Комісією недавно була прийнята транспортна політика, відповідно до якої до 2020 року 10% дизельних / бензинових транспортних засобів в секторі перевезень будуть замінені автомобілями, які працюють на природному газі. Більш того, в деяких країнах ціни на природний газ спеціальними урядовими розпорядженнями "заморожені" на існуючому рівні, тобто будуть залишатися незмінними протягом декількох років. Те ж стосується і фіскальної політики. Наприклад, у ФРН зменшені податки на CNG збережуться до кінця 2020 року. Це зроблено в інтересах виробників і користувачів NGV, щоб заохотити їх направити інвестиції в розвиток відповідної інфраструктури.
Найбільш великими парками NGV розташовують Аргентина, Бразилія, Пакистан, Італія та Індія (Див. Табл.) , Та й в Росії вже п'ятий рік поспіль спостерігається зростання популярності компримованого природного газу як моторного палива: щорічне зростання становить 20%. У 2003 році 218 російських газонаповнювальних станцій щомісяця продавали понад 110 млн.м3.

Останнім роки інтерес до цього виду палива спостерігається також у виробників і споживачів навантажувачів: природний газ безпечний в експлуатації і, будучи легше повітря, дозволяє легко вентилювати помещенія.Фізіко-хімічні властивості стиснутого природного газу (метану), спочатку є гарантом безпеки при використанні його в якості моторного палива: так, наприклад, нижня межа самозаймання метану становить 650 ° С (бензину - 550 ° С, технічного пропану - 460 ° С, технічного бутану - 410 ° С, а дизельного палива - 320 ° С). Метан в два рази легший за повітря, при витоку спрямовується вгору і досить швидко розсіюється в атмосфері.

Схоже, що природний газ - це паливо майбутнього, оскільки він являє собою чистий, щадний навколишнє середовище і повсюдно доступний продукт. Низький рівень вмісту шкідливих речовин у вихлопі двигуна, що працює на CNG, дозволяє використовувати його також в засобах наземного транспорту, що працюють усередині приміщень і на прилеглих територіях, тобто навіть там, де використання навантажувачів з LPG заборонено.
Природно, для роботи навантажувачів з двигунами CNG необхідна розташована поблизу газонаповнювальна станція. Тому, перш ніж купувати такі навантажувачі, покупець повинен інвестувати кошти в установку подібної станції.

У 2004 г. німецький концерн "Linde AG" випустив перший навантажувач, що працює на компрірованном природному газі. Переобладнання під CNG піддалися, зокрема, останні моделі з серії Linde 39X. В результаті вони мають знижений рівень викидів шкідливих речовин і менш шумні в русі. Залежно від вантажопідйомності і інтенсивності роботи пробіг такого газового навантажувача між дозаправками становить 3-5 годин, що дозволяє ефективно використовувати його на складі.
Сильною стороною концерну "Linde AG" є ще й те, що він може "з одних рук" запропонувати потенційним клієнтам як газові навантажувачі (випускаються підрозділом "Linde Material Handling"), так газонаповнювальні станції до них (вироблені іншим підрозділом концерну - "Linde Gas "). Тут слід нагадати читачам, що протягом багатьох десятиліть різне газове обладнання, розроблене і виготовлене концерном "Linde AG", здобуло, завдяки своїй високій якості і надійності, заслужену повагу в усьому світі. Сьогодні "Linde AG" є найбільшою в світі компанією, що спеціалізується в галузі промислових технологій з підготовки та поділу природного газу з виділенням етану, пропану і більш важких вуглеводневих фракцій, а також найбільшим постачальником обладнання крекінгу етану і пропану для отримання етилену і пропилену з метою їх подальшої переробки і лідером в області створення установок по розділенню повітря з отриманням промислових газів високої чистоти (азот, кисень, водень). Крім того, "Linde AG" випускає прилади для аналізу і контролю газів, манометри й редуктори, проектує і будує криогенні установки зі зрідження природного газу і гелію.

Сьогодні "Linde" пропонує власникам парку газових навантажувачів нову газонаповнювальну станцію Linde CNG 300-20-10, відповідає тим же високим вимогам. Газ на таку станцію поставляється по мережі центрального газопостачання, що, природно, дуже зручно: не потрібно кожного разу робити замовлення на доставку палива і відстежувати його наявність в достатній кількості на складі. Однак, перш ніж газ з мережі центрального газопостачання буде використаний в якості палива для газового навантажувача, він повинен бути кондиціонований, профільтрованний і стиснутий (в два етапи) під тиском 300 бар. Стиснутий газ зберігається в резервуарах об'ємом 600л. Заправка навантажувача газом є вельми просту процедуру: наливний шланг через спеціальну муфту вставляється в газовий балон навантажувача, а весь процес займає близько хвилини, тобто не довше, ніж під час дозаправки дизельним паливом.
Завдяки засобам безпеки, передбаченим розробником, дозаправлення природним газом гарантується абсолютна надійність.
Але при цьому не слід забувати, що використання описаної газоналівной станції економічно доцільно при наявності у користувача не менше 10 навантажувачів, що працюють на природному газі.

Зрідженим газова суміш пропану і бутану (LPG)
LPG є сумішшю аліфатичних вуглеводнів пропану (С3Н8) і бутану (С4Н10), а також інших вуглеводнів. При звичайному діапазоні температури навколишнього середовища ця газова суміш зберігається в рідкому стані під досить низьким тиском. Це, безсумнівно, є його головною перевагою в порівнянні з властивостями природного газу. Октанове число LPG залежить від його хімічного складу і становить 90-110. Його значення, як правило, вище октановим чисел бензину.

LPG зберігається в стаціонарних резервуарах (на заправних станціях) або в переносних газових балонах (на навантажувачах). При заміні газових балонів не можна їсти, пити, палити і вдихати газові пари. У разі підвищення температури скраплений пропан-бутан дуже швидко розширюється, тому їм ніколи не можна наповнювати балон на весь його обсяг. Тому резервуари і обладнання слід убезпечити від високого тиску в результаті підвищення температури. Балони рекомендується експлуатувати вертикально, за винятком тих випадків, коли спеціально спроектовано місце для їх роботи в іншому становищі.

У газоподібному стані LPG важчий за повітря і може накопичуватися в поглибленнях місцевості, а газові пари можуть поширюватися по землі на значні відстані. У нормальних умовах експлуатація газових навантажувачів, що працюють на LPG, не завдає великої шкоди навколишньому середовищу. Зріджені вуглеводні дуже легко випаровуються, а в разі вивільнення з балона швидко вступають в хімічну реакцію з групами гидрооксидов і з озоном. Слід пам'ятати, що зріджений газ швидко випаровується і охолоджується. Результатом попадання скрапленого газу на шкіру або робота з деякими елементами обладнання без захисних окулярів і рукавиць може викликати серйозне обмороження.

Слід побоюватися виникнення розрядів статичної електрики поблизу балонів з LPG. У разі виникнення малого загоряння рекомендується застосовувати порошкові або пінні (вуглекислотні) вогнегасники. При загрозі виникнення пожежі з прилеглої території необхідно видалити всі горючі предмети та евакуювати людей.

Аналізуючи нинішню структуру цін на природний газ і пропан-бутан, а також беручи до уваги необхідні в обох випадках інвестиційні витрати на будівництво газонаповнювальних станцій, можна припустити, що в російських умовах ще досить тривалий час буде переважати пропан-бутан, оскільки наша країна по- як і раніше має великі запаси нафти (див. рис.1), побічним продуктом переробки якої і є LPG.
Але аналітики попереджають, що ціни на паливо нафтового походження будуть рости бистреечем на природний газ, тим більше що по його розвіданими запасами наша країна є світовим лідером.

За матеріалами журналу "Підйомно-транспортне обладнання"
автор статті: Аніскін В.Є.
Стаття публікується з дозволу редакції журналу