Тема 1 Виды и свойства газообразного топлива, применяемые на автомобильном транспорте. Газобаллонное топливо является альтернативным видом энергоносителей по отношению к жидкому топливу, получаемому из нефти. Физико-химические и эксплуатационные свойства газообразных топлив существенно отличаются от бензиновых и дизельных топлив, что влияет на конструктивную систему питания. Более сложным является обслуживание, ремонт, хранение, заправка, подготовка, ремонт ГБО. К газообразным, газобаллонным углеводородным топливам, которые достаточно широко применяется в настоящее время и имеют перспективы расширения их использования относятся: 1. Сжатый природный газ (метан) – КПГ. 2. Газ сжатый нефтяной (смесь пропан-бутан) – ГСН. Другие виды газообразных топлив – сжиженный природный газ (метан), биогаз (метан и другие составляющие), диметилэфир, водород – пока не получили коммерческого применения. Основными компонентами газообразных углеводородных топлив являются углеводородные газы – метан, пропан, бутан и другие виды. Эти газы могут хранится в автомобильных баллонах в сжатом состоянии. От агрегатного состояния компонентов газообразного топлива зависят способы заправки и его хранения. При снижении давления метана в газовом редукторе высокого давления температура резко снижается. Падение температуры газа составит около 30оС (независимо от поры года). Таким образом, важными мероприятиями для эксплуатации газобаллонного оборудования является очистка от воды и других примесей газообразного топлива. При заправке на автомобильных газобаллонных компрессорных станциях: своевременная замена фильтров в системе питания автомобиля, подогрев газа перед снижением давления в редукторе, особенно в зимний период эксплуатации. Пропан-бутан – основные компоненты – по сравнению с метаном имеют значительно более высокие температуры кипения при атмосферном давлении (-42.5-0.5) и критические температуры (+96.8 и +152.9оС). Такие свойства позволяют хранить пропан-бутан в сжиженном состоянии в диапазоне эксплуатационных температур (от 40 до 45оС) при относительно низком давлении (до 1.6 Мпа или 16 атм.). Основными преимуществами газов, находящихся в сжиженном состоянии, являются: большая концентрация тепловой энергии в единице объёма, например, один 50 литровый баллон, заправленный на газозаправочной станции рассчитан на 500 километров пробега автомобиля ВАЗ. Давление насыщенных паров оказывает большое влияние на конструкцию и работу газобаллонного оборудования. По максимальному давлению газа рассчитывают прочность баллона. Газы поступают из баллона в редуцирующее устройство (редуктор) двигателя. В отличие от бензина, под действием избыточного давления в баллоне. Для метана доминирующим является давление заправки, а для сжиженных газов давление в значительной степени зависит от газа в баллоне. Компоненты ГСН в сжиженном виде имеют большой коэффициент объёмного расширения, поэтому во избежание разрушения баллона запрещается заполнять баллон полностью (необходимо оставлять паровую подушку минимум 10% от объёма баллона). Степень заполнения автомобильных газовых баллонов должна быть в пределах 80-85% от объёма. Арматура автомобильных газовых баллонов имеет специальное устройство – автоматическое прекращение заправки баллона. Основные компоненты ГСН – пропан, бутан и этан имеют больший, по сравнению с метаном, показатель плотности и тяжелее воздуха (метан легче воздуха). Метан, благодаря низкой плотности, почти в два раза легче воздуха. Таким образом, пропан-бутан скапливается в каналах и на полу рабочих зон автотранспортных предприятий в связи с чем представляет большую опасность по сравнению с метаном. Метан благодаря низкой плотности почти в два раза легче воздуха и в случае утечки устремляется вверх, в вентиляционное устройство. Плотность паровой фазы газа оказывает влияние на массовый заряд газовоздушной среды, поступающие в цилиндры двигателя, а, следовательно, и на мощность и топливную экономичность. В зимнее время, когда плотность газовоздушной смеси достигает максимальных значений двигатель газобаллонного оборудования имеет наилучшие показатели. Ряд зарубежных конструкций двигателей имеют функцию отключения подогрева впускного коллектора для увеличения плотности заряда. Все компоненты газообразных топлив первоначально не имеют ни цвета, ни запаха, поэтому для обнаружения утечек и обеспечения безопасности при эксплуатации этих видов топлива на газооборудовании автомобилей это газообразное топливо одорируют. Анализ топлива показывает, что газовое топливо по отношению к бензину дешевле, экономичнее. Но есть и недостатки: падение мощности двигателя от 7 до 20%. Компоненты газового топлива имеют пределы воспламенения. Газообразное углеводородное топливо относится к наиболее чистым в экологическом отношении. Выбросы токсичных веществ с отработавшими газами значительно ниже чем с бензиновыми выбросами. Газ сжиженный нефтяной – в качестве топлива для автомобилей представляет собой смесь пропан-бутана. Остальные смеси, которые находятся в нефтяном топливе практически не используются. Стандарт газообразного топлива представляет и имеет две марки: А) Газообразное топливо летнее; Б) Газообразное топливо зимнее. В газе сжиженном нефтяном марки ПА давление насыщения паров при температуре -35оС не менее 0.07 Мпа. Тема 2 Устройство газобаллонного оборудования Автомобильное газовое оборудование – это газодозирующая система, установка которых позволяет использовать в качестве топлива сжиженный газ вместо бензина. При этом газобаллонное оборудование (ГБО) встраивается в автомобиль дополнительно, поверх бензинового устройства. В состав автомобильной газобаллонной установки входят следующие комплектующие: А) Автомобильный газовый баллон – может иметь различные размеры и формы. Чаще всего встречается цилиндрической формы и устанавливается в ниши, предназначенные для запасного колеса. Б) Переключатель вида топлива – данная часть устройства газобаллонного оборудования монтируется в салон и используется для смены режима газ/бензин. В) Редуктор-испаритель – часть комплекта газового оборудования для автомобиля, отвечающая за подогрев и испарение сжиженного газа, целью которого является снижение давления газа. Г) Электромагнитный газовый клапан с фильтром. Эта часть устройства ГБО предназначенная для перекрытия подачи газа во время простоя автомобиля или использования бензина. Фильтр очищает топливную смесь. Д) Электромагнитный бензиновый клапан (в карбюраторных автомобилях) или эмулятор форсунок (в инжекторных автомобилях). Служит для прекращения подачи бензина во время использования газа. Е) Выносное заправочное устройство. Эта часть оборудования ГБО устанавливается методом врезки в задний бампер и служит для безопасного присоединения шланга для заправки баллона газом. Ж) Мультиклапан. Выполняет несколько функций, в том числе отвечает за перекрытие утечки газа при повреждении газобаллонной установки. Кроме этого в состав комплектующих входит газовая магистраль высокого давления, смеситель газа, газовый дозатор, газонепроницаемый кожух, а также элементы крепежа (кронштейны, муфты, штуцера, гайки, переходники. Принцип работы газобаллонного оборудования практически идентичен принципу впрыска бензинового топлива. Сначала сжиженный газ поступает из баллона в газовую магистраль, откуда ещё в сжиженной форме проникает в газовый клапан-фильтр, где очищается от взвесей и смол. На следующей ступени газ поступает в редуктор-испаритель, здесь его давление понижается с 16 атмосфер до 1. Затем, по шлангу низкого давления, газ через дозатор поступает в смеситель переключателя газ/бензин. Переключение между режимами газ/бензин осуществляется с помощью переключателя видов топлива, который помещается на приборную панель авто. Газовое оборудование для автомобилей инжекторного типа имеет отличие в том, что здесь бензиновый клапан не используется. Вместо него устанавливается эмулятор форсунок, который при подаче газа имитирует работу бензиновых форсунок. В настоящий момент существует две схемы подключения газобаллонного оборудования. Первая - классическая, когда газ подается в карбюратор или инжектор и вторая - последовательная, когда газ подается в газовые форсунки, расположенные рядом с бензиновыми. Первая схема газобаллонного оборудования – традиционная, она менее дорогая при установке, быстро окупается, но имеет существенный недостаток. Смесь, образующаяся в результате переключения режимов, имеет низкое качество, что способствует более быстрому износу двигателя. Вторая – более дорогостоящая, но зато признана на сегодняшний день самой лучшей системой подачи газа. Тема 3 Установка оборудования Автомобильное газовое оборудование – это газодозирующая система, которая позволяет использовать в качестве топлива сжиженный газ. В газобаллонном оборудовании 4 поколения (ГБО 4-го поколения) присутствуют специальные газовые форсунки, которые кроме функции подачи газа в коллектор выполняют функцию эмулятора. Эксплуатация газобаллонного автомобиля Пуск двигателя на газообразном топливе: 1. Открыть вентиль газового баллона. 2. Переключатель вида топлива перевести в положение «газ». 3. Воздушную заслонку карбюратора оставить в полностью открытом положении. 4. Установить рычаг переключения передач в нейтральное положение. 5. Нажать на педаль сцепления (для разгрузки аккумулятора и стартера). 6. Включить зажигание не менее чем через 1.5 секунды. 7. Если двигатель не начал работать при первой попытке, то, примерно через 30 секунд, повторить попытку. Пуск холодного двигателя (при температуре ниже -5оС) производится на бензине, а затем переводится на газ. Если после повторной попытки двигатель не запустился – необходимо искать причину без дальнейших попыток. Перевод питания двигателя с газа на бензин: 1. На холостом ходу: поставить автомобиль на стояночный тормоз, завести двигатель. При повышенных оборотах двигателя перевести клавишу переключателя вида топлива в положение «газ». НЕ ДОПУСКАЙТЕ ПОЛНОЙ ВЫРАБОТКИ ГАЗА ИЗ ГАЗОБАЛЛОННОЙ УСТАНОВКИ. После прекращения работы двигателя под нагрузкой и начала торможения автомобиля двигателем необходимо немедленно перевести клавишу переключателя вида топлива в положение «газ» и продолжить движение на газообразном топливе. При полной выработке бензина из бензобака и поплавковой камеры карбюратора перевести клавишу в положение «бензин». Заправка газового баллона: 1. Выключить зажигание и поставить автомобиль на стояночный тормоз. 2. Снять крышку с выносного заправочного устройства (ВЗУ) и подсоединить выходной штуцер. 3. Подсоединить к ВЗУ заправочный штуцер газобаллонной станции. 4. Открыть заправочный вентиль на мультиклапане баллона и подачу газа на колонке газонаполнительной станции. 5. Произвести заправку баллона газом до срабатывания автомата заправки. 6. Закрыть заправочный вентиль на баллоне и подачу газа на колонке. ЗАПРАВЛЯТЬ БАЛЛОН БОЛЕЕ 80-85% КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО. Тема 4 Поколения ГБО и их отличия Газобаллонное оборудование по техническим характеристикам подразделяется на следующие типы: А) Вакуумные электронные Б) Эжекторные с электромеханическим дозатором; В) Инжекторные. Также, газовое оборудование автомобилей насчитывает 5 поколений. 1-е поколение – системы с вакуумным управлением и механическим дозатором газа. Плюсы 1-го поколения: а) Элементарная конструкция; б) Низкая стоимость; в) Возможность применения на автомобилях с инжекторным двигателем. Минусы 1-го поколения: а) Неравномерная работа двигателя; б) Необходимость запуска на бензиновом топливе. 2-е поколение – принцип действия основан на работе электронного дозирующего устройства, который взаимодействует с датчиком кислорода. Плюсы 2-го поколения: а) Простая и надёжная конструкция; б) Пониженный расход топлива по отношению к первому поколению. Минусы 2-го поколения: а) Высокий расход относительно бензина; б) Необходимость запуска на бензиновом топливе в зимнее время. 3-е поколение – работа данной системы основана на принципе управления электронным блоком. Работа дозатора топлива направлена на взаимодействие с датчиком кислорода, расположенного в выпускном коллекторе. Двухступенчатый редуктор-испаритель, магистральный клапан с интегрированным фильтром жидкого газа, дозатор распределитель, блок управления, обратные вакуумные клапана форсунок, датчик абсолютного давления в коллекторе. Плюсы 3-го поколения: а) Пониженный расход топлива по отношению ко второму поколению; б) Дешёвое топливо. Минусы 3-го поколения: а) Высокая цена на оборудование; б) Необходимость запуска на бензиновом топливе в зимнее время; в) Отсутствие автоматического переключения между бензином и газом; г) Высокий расход газа относительно бензина. 4-е поколение – выполняет свои задачи путём последовательного впрыска с электромагнитными форсунками. Газовые форсунки расположены на коллекторе, вблизи впускного клапана, аналогично 3-му поколению. Плюсы 4-го поколения: а) Автоматическое переключение между бензином и газом; б) Дешёвое топливо. Минусы 4-го поколения: а) Высокая цена оборудования; б) Необходимость запуска двигателя в сильные морозы на бензиновом топливе. в) Несовместимость с двигателями, в которых применяется непосредственный впрыск топлива в цилиндры. 5-е поколение – подходит для использования в любых инжекторных бензиновых автомобилях. От ГБО 4-го поколения отличается тем, что топливо подается в цилиндры в жидком состоянии. Непосредственно в самом баллоне расположен топливный насос, способный обеспечить подачу жидкого газа. Плюсы 5-го поколения: а) Возможность запуска двигателя на газовом топливе в сильные морозы; б) Автоматическое переключение между бензином и газом; в) Дешёвое топливо. Минусы 5-го поколения: а) Высокая цена на оборудование; б) Практически не ремонтируется; в) Повышенное требование к качеству газа. Тема 5 Хранение ГБО автомобиля в гараже. Наличие трёх запорных элементов на запорной и расходной ветвях аппаратуры, а также многочисленные другие элементы конструкции обеспечивают газобаллонному автомобилю высокие эксплуатационные характеристики. Автомобиль, оборудованный такой аппаратурой, безопасно хранить в гараже при закрытых вентилях. Выработать газ до остановки двигателя и выключить зажигание. При низких температурах при въезде в гараж перевести работу двигателя на бензин. Неисправности газобаллонного оборудования При работе двигателя на газе в системе питания могут возникнуть неисправности, которые вызывают затруднительный пуск двигателя, неустойчивую работу на холостом ходу. Негерметичность соединений газовой установки может быть двух видов: внутренней и внешней. Наиболее часто эта неисправность встречается в подвижных запорных соединениях (клапан-седло), в расходном и магистральном вентилях, а также в клапанах первой и второй ступени редуктора. Утечка газа через клапан первой ступени редуктора определяется по показаниям манометра редуктора. В этом случае, при остановке двигателя, повышается давление в камере первой ступени, что может повлиять на нормальную работу двигателя и повлечь за собой открытие клапана второй ступени редуктора. В оборудовании, работающем под давлением паровой фазы газа, насчитывается несколько меньше соединений. Это соединение по разъёмным соединениям испарителя и фильтра, в штуцерах и трубопроводах. Затруднённый пуск двигателя происходит при переобогащении или переобеднении. Причинами переобогащённой смеси является негерметичность клапанов первой и второй ступени редуктора и неплотность обратного клапана подачи газа. Переобеднение горючей смеси вызывает негерметичностью шланга подачи газа. Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу может быть вызвана неправильной регулировкой подачи газа. Ремонт, обслуживание и хранение Газобаллонные автомобили хранят на открытых, закрытых стоянках. При хранении в гараже помещение должно быть обеспечено естественной циркуляцией воздуха, принудительной циркуляцией воздуха, установка крышных вытяжных вентиляторов. Газоопасные работы К газоопасным относятся работы, связанные с осмотром, чисткой, ремонтом, разгерметизацией технологического оборудования. Также, к газоопасным работам на сетях относятся работы, проводимые на трубопроводах, на газопроводах. К выполнению газоопасных работ допускаются работники, не моложе 18 лет, прошедшие обучение, аттестацию, медицинское освидетельствование, практическое обучение, иметь индивидуальные средства защиты. Виды газоопасных работ К таким видам относятся работы без оформления наряд-допуска – это периодически повторяющиеся работы. Каждая газоопасная работа, выполняемая с оформлением наряда-допуска или регистрируемая в журнале учёта газоопасных работ, состоит из двух этапов – подготовка объектов и непосредственное проведение. Требования охраны труда перед началом работ Проведение газоопасных работ осуществляется эксплуатационным персоналом предприятия под руководством ответственного лица за подготовительные работы. При выполнении газоопасных работ должны проводится подготовительные работы. Выполнять газоопасные работы следует в составе не менее трёх человек (1 – руководитель работ, 2 – исполнителя). Члены бригады должны быть обеспечены соответствующими СИЗ (спецодежда, спецобувь, инструмент, приспособления и вспомогательные материалы). Газоопасные работы в колодцах, тоннелях, коллекторах, глубиной более 1-го метра должны выполнятся бригадой из трёх человек – один в колодце и два наверху. При выполнении газоопасных работ запрещается: Перед началом газоопасных работ ответственный за их проведение опрашивает каждого исполнителя о его самочувствии. Входить в зону газоопасных работ можно только с разрешения ответственного лица за проведение газоопасных работ. Работа должна начинаться в присутствии ответственного за проведение работ. При проведении газоопасных работ все распоряжения должны выдаваться ответственным лицом за газоопасные работы. Для освещения необходимо применять взрывозащитные переносные светильники (12 вольт). При выполнении газоопасных работ в колодцах работники, выполняющие эти работы должны иметь шланговые противогазы. Срок единовременного пребывания работников в шланговом противогазе не должно превышать более 30 минут с последующим отдыхом 15 минут. При работе в колодцах работники должны находится в спасательных поясах. Мероприятия, обеспечивающие безопасность выполнения работ в траншеях, колодцах, котлованах должны быть изложены в наряде-допуске. Периодичность контроля состояния воздушной среды. Работы могут быть приостановлены работниками отдела технического контроля и работниками по технике безопасности при: а) изменение объёма и характера работ; б) обнаружение лицами, осуществляющими контроль за состояние промышленной безопасности и соблюдением норм охраны труда, нарушений требования безопасности. К прерванным работам можно приступить только после устранения выявленных нарушений. Требования охраны труда в аварийных ситуациях При возникновении аварийной ситуации при выполнении газоопасных работ, работы должны быть немедленно прекращены. Ответственный за проведение газоопасных работ должен немедленно сообщить непосредственному руководителю. При несчастном случае необходимо: а) оказать пострадавшему первую помощь; б) вызвать скорую помощь; в) сообщить своему непосредственному начальнику (руководителю); г) сохранить обстановку такой, какой она была до момента происшествия, если это не угрожает здоровью и жизни людей. Требования охраны труда по окончании работ По окончании газоопасных работ всё оборудование, инструмент, оснащение должны быть убраны в специально отведённое помещение. После проведения газоопасных работ место проведения работ должно быть осмотрено лицом, ответственным за проведение этих работ. Обо всех недоделках, обнаруженных во время, и после окончания работ, ответственный за проведение работ должен сообщить своему непосредственному руководителю. Требования, предъявляемые к средствам индивидуальной защиты органов дыхания Шланговые противогазы (ПШ) представляют собой СИЗОД изолирующего типа и служат для защиты органов дыхания, глаз и лица работника в воздушной среде, содержащей 18% и менее кислорода (в колодцах, траншеях, приямках и т.п., а также в емкостях, цистернах и других изолированных аппаратах) и при содержании вредных веществ неизвестного состава и концентраций или объемного содержания вредных веществ в воздухе более 0,5% объемных. Амуниция (спасательный пояс с плечевыми лямками) служит для обеспечения безопасных условий труда при работе в загазованной среде, для страховки и извлечения рабочих при несчастных случаях, а также для закрепления шланга противогаза и сигнально-спасательной веревки. Во взрывоопасных средах — используют ПШ, укомплектованный амуницией из хлопчатобумажных материалов, в условиях воздействия агрессивных веществ (кислот, щелочей и т.д.) следует использовать ПШ, укомплектованный амуницией из синтетических материалов. Применение поясов без наплечных ремней запрещается. Спасательные веревки должны быть длиной не менее десяти метров и испытаны грузом массой двести килограмм в течение пятнадцати минут. После снятия груза на веревке в целом и на отдельных нитях не должно быть повреждений. Испытание спасательных поясов с веревками и карабинов должны проводиться не реже одного раза в шесть месяцев. Результаты испытаний оформляются актом или записью в специальном журнале. Спасательные пояса и веревки должны иметь бирки, на которых должны быть указаны инвентарные номера и дата выполненных испытаний. Газовые баллоны для хранения газообразного топлива должны быть окрашены в красный цвет, иметь обозначения параметров (объём, предельное давление), иметь надпись «огнеопасно», с клеймом последующего испытания (раз в 2 года). Не разрешается эксплуатация и въезд в производственное помещение с неисправной баллонной арматурой. Не разрешается ставить автомобиль на длительную стоянку с баллонами, наполненными жидким метаном. Не разрешается закрывать линейный вентиль на баллоне после остановки двигателя. При этом необходимо выждать не менее 5 мин для испарения жидкого остатка метана в испарителе газовой системы питания автомобиля. Ремонт и обслуживание газобаллонных автомобилей, работающих на газовом топливе, должны проводиться отдельно от автомобилей с карбюраторными двигателями и дизелями. Не разрешается ремонтировать газовую аппаратуру при работающем двигателе. Следует иметь в виду, что жидкий метан, выходящий в виде газа, образует облако, стелящееся по земле и быстро улетучивающееся в атмосферу.
