Заправляемся биодизелем и работаем

Written by sovxoz   // 28.08.2013   // 0 Comments

 Заправляемся биодизелем


Заправляемся биодизелем

Интенсивный рост цены на дизельное топливо за последние годы и связанное с этим увеличение себестоимости сельскохозяйственной продукции обусловили актуальность разработок по использованию биодизельного топлива (БП), что представляет собой смешанные в определенной пропорции эфиры жирных кислот с минеральным дизельным топливом (ДТ). БП получают из возобновляемых ресурсов, его химические свойства близки к нефтяному. Такое топливо имеет хорошие смазывающие свойства, снижает негативное экологическую нагрузку от токсичных выбросов с отработавшими газами двигателей мобильной сельскохозяйственной техники, а его применение направлено на выполнение норм Правил ЕЭК ООН ? 96, европейского стандарта EN 14214:2003 и соответствующего ДСТУ 6081:2009.

Перспективы применения двигателей внутреннего сгорания тесно связаны с решением ряда проблем по замене нефтяных топлив альтернативными и уменьшением загрязнения окружающей среды.

Так называемые биотоплива включают этанол, метанол, диметиловый эфир, биогаз, биодизель, растительные масла. Ориентироваться следует прежде всего на этиловые эфиры растительных масел как наиболее перспективные виды топлива биологического происхождения. Потому что производство этанола из сельскохозяйственных возобновляемых ресурсов обеспечивает полную независимость от спиртов на основе нефти.

Для тягово-транспортных машин на современном этапе наиболее перспективным биодизельное топливо является продуктом переетерефикации растительных масел и смесью метиловых или этиловых жирных кислот. Оно может использоваться в чистом виде или как смесь с обычным дизельным топливом в различных пропорциях. Сырьем для него служат растительные масла (рапсовое, соевое, подсолнечное, кукурузное и др.), метанол и этанол.

По своей структуре растительные масла мало чем отличаются друг от друга и различаются только содержанием углерода и степени насыщенности жирных кислот. Масла имеют близкий к дизельному топливу вуглецевоводневий состав и лишь немного уступают ему по теплотворной способности, поэтому могут достаточно эффективно применяться в дизелях.

Изменение показателей эксплуатации
Оценка основных эксплуатационно-технологических показателей проводилась для МТА в составе МТЗ-80 + культиватор КОЗР-5, 4 при работе на различных видах топлива и с учетом изменения мощности двигателя трактора вследствие коксования сопловых отверстий распылителей форсунок дизеля. Эксплуатационно-технологические испытания проводились на культивации в технологическом процессе выращивания сахарной свеклы.

Результаты обрабатывались по ГОСТ 24055-88.

Таблица 1. Технико-экономические показатели машинно-тракторного агрегата в составе трактора МТЗ-80 и культиватора КОЗР-5, 4
alt
Анализируя полученные результаты, можем отметить, что при использовании альтернативного топлива по выбранному, в результате теоретических исследований, режимом скорость движения и производительность не изменились, а расход топлива увеличилась на 1,5%. Благодаря использованию биодизельного топлива удалось загрузить двигатель трактора на 78%. При более низкой цене на биодизельное топливо достигнут эффект снижения стоимости выполнения технологического процесса на гектар выполненной работы на 8,7%.

Из выводов эксплуатационно-технологических испытаний утверждение, что биодизельное топливо целесообразно применять на технологических операциях с недозагруженность двигателя, подтверждается. Используя расчеты и экспериментальные данные, получен рекомендации по рациональному соотношение ГП и этилового эфира рапсового масла Ээро в составе БП для выполнения различных технологических операций.

Таблица 2. Рациональное соотношение ГП и Ээро в составе биотоплива для выполнения различных технологических операций
alt

Также для каждой конкретной смеси приведены рекомендации о периодичности технического обслуживания.

Таблица 3. Нужна периодичность проведения ТО
alt

Снижение мощности? Незначительное
Перспективным направлением в использовании растительных масел в качестве моторного топлива во многих странах Европы определено применение метилового и этилового эфира рапсового масла. Если характеристики чистого масла и смеси масла с дизельным топливом существенно отличаются от показателей дизельного топлива, то рапсовые эфиры имеют характеристики, подобные дизельного топлива и могут применяться на двигателях без дополнительных изменений в конструкции.

В Научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (Москва) был проведен анализ эффективности применения нефтяных и биотоплив в дизелях в полном жизненном цикле. При этом было установлено, что применение биодизельного топлива является эффективным средством снижения затрат минерального топлива, а также в целом позволяет уменьшить затраты на полный жизненный цикл дизельных двигателей с учетом расходов на горюче-смазочные материалы.

altПрименение биодизельного топлива по сравнению с нефтяным дизельным в полном жизненном цикле позволяет снизить расход природных ресурсов на 55-65%; уменьшить выбросы парниковых газов в 3,4-4,6 раз; снизить вред окружающей среде на 15-16%; уменьшить расходы по учетом экологического ущерба на 40%.

В бгрунтований наиболее оптимальный состав биодизельного топлива, не превышает 70% дизельного топлива и 30% метиловых эфиров рапсового, подсолнечного или соевого масел. При таких смесях снижение эффективной мощности и увеличение удельного расхода топлива находиться в пределах 3 … 5%, что существенно не повлияет на изменение технико-экономических показателей работы МТА, при этом снижение содержания загрязняющих веществ в отработанных газах составит: дымность — около 10%; СО2 — до 30%. Выполненные исследования показали, что при использовании в качестве альтернативного топлива 100% метилового эфира рапсового масла (меро) эффективная мощность двигателя уменьшается на 12%, при одновременном увеличении удельного расхода топлива на 10 … 13%.

Снижение эффективной мощности дизельного двигателя можно объяснить величинами энергетических характеристик дизельного и биодизельного топлива.

Как следует из данных, приведенных в отчетах научных исследований, наименьшая минимальный расход топлива имеет место при испытании на чистом ГП, наибольшая — при испытании на чистом меро. Расход топлива при испытании дизеля на смесях дизельного топлива и меро в различных пропорциях занимает промежуточное значение. Так, увеличение удельного расхода топлива на смеси 95% ГП и 5% меро составляет 2%, на смеси 90% ГП и 10% меро — 4%, на смеси 80% ГП и 20% меро — 6%, на смеси 70% ГП и 30% меро — 9%.

Итак, исходя из результатов испытаний, можно сделать вывод: использование меро качестве топлива целесообразно как смесь с дизельным топливом в пропорции до 10 … 15% с предварительным подогревом топлива до температуры примерно 70 0 С.

Применение дизельного топлива в смеси с этиловым эфирами растительных масел позволит снизить в топливе содержание серы и улучшить его смазывающие свойства. Замена метилового спирта, который является сильнейшим ядом, исключает возможность отравления его парами.

В Украинском научно-исследовательском институте масел и жиров УААН (Харьков) разработана технология, которая использует в качестве катализатора вместо щелочи алкилбензолсуль-фокислоту (АБСК), что обеспечивает снижение себестоимости продукции. Менее выражена агрессивность этанола до резиновых уплотнений нивелирует ущерб от ее побочного эффекта и позволит повысить допустимое содержание остаточного этанола с 0,2 до 5%. Полученные характеристики этиловых эфиров рапсового, подсолнечного и соевого масла удовлетворяют установленным требованиям. При этом себестоимость биодизеля может быть меньше, чем дизельного топлива, что делает его использование для транспортно-технологических средств целесообразно с экономической точки зрения.

Однако некоторые ученые отмечают, что для обеспечения технико-экономических показателей работы дизелей, близких к показателям на чистом дизельном топливе, следует провести усовершенствование параметров топливной аппаратуры. При этом совершенствование может идти двумя путями: создание такой аппаратуры, которая бы отвечала требованиям многотопливного двигателя или создание топливной аппаратуры, приспособленной для работы только на биодизеле. Сделать вывод о сроке службы элементов топливной аппаратуры к техническому обслуживанию можно только после длительных эксплуатационных испытаний.

Недостаточно исследован вопрос надежности работы двигателей, в частности, их топливных систем при использовании биологического топлива. Как показывает проведенный анализ исследований по этому вопросу, больше всего разногласий в выводах авторов идет вокруг коксования сопловых отверстий распылителей форсунок. Поэтому целесообразным проведение исследований, которые позволят ответить на этот вопрос и уточнить сроки использования распылителей форсунок к техническому обслуживанию при работе двигателя на топливах биологического происхождения.

Профессор Виктор Войтов (ХНТУСХ им. П. Василенко) по результатам проведенных исследований использования биотоплива указывает на необходимость сокращения сроков технического обслуживания распылителей форсунок вследствие коксования. Кроме того, обращается внимание на более быстрый выход из строя фильтрующих элементов топливных фильтров тонкой очистки. Однако вместо отмечается положительное влияние использования альтернативных видов топлива на работу топливного насоса. Предлагается даже при работе на эфирах растительных масел продлить срок его эксплуатации до очередного технического обслуживания.

Процент соотношения топлив
Д ля выполнения сельскохозяйственной операции МТА вызывает много трудностей даже при использовании багатопараметрових тяговых характеристик. Если подбирать смесь в диапазоне изменения доли биотоплива от 0 до 100%, используя Многопараметровые тяговые характеристики, для 10 смесей с увеличением доли биотоплива на 10% в каждой, то для выбора оптимального режима МТА надо проанализировать, при работе на четырех передачах, 44 Многопараметровые тяговые характеристики. Это большой объем работы, в то время любое упрощение анализа или уменьшение количества проанализированных смесей, или отказ от рассмотрения всех возможных передач трансмиссии приведут к ухудшению результата. Да и такую ??оптимизацию можно назвать лишь частичной, так много режимов не будут рассмотрены. Для упрощения анализа багатопараметрових тяговых характеристик можно применить график, построенный на основе багатопараметрових характеристик. Он позволяет быстро исключить невозможны режимы работы МТА и, как следствие, существенно сократить границы проведения анализа.

altРациональное соотношение БП и ГП определялось на стенде СТЭ-28-ГОСНИТИ при испытаны двигателя Д-240 трактора МТЗ-80. Основной задачей было подтвердить, что при недогрузки двигателя удельный расход топлива увеличивается незначительно, и определить как скоростной режим двигателя влияет на изменения эффективной мощности и удельного расхода топлива при использовании биодизельного топлива. В качестве эталонной для дальнейших сравнений была получена регуляторная характеристика двигателя при работе на номинальном режиме работы (согласно ТУ) и дизельном топливе. При использовании смеси дизельного топлива 70% + этиловый эфир рапсового масла 30%, как и предполагалось, уменьшается номинальная мощность и возрастает удельный расход топлива. Этот факт достаточно просто объясняется тем, что этиловый эфир рапсового масла имеет низкую, по сравнению с дизельным топливом теплоту сгорания. Установлено, что при использовании чистого Ээро мощность и удельный расход топлива ухудшаются пропорционально увеличению часки Ээро в смеси.

Для получения оптимального соотношения топлива в смеси следует также получить характеристики работы двигателя на частичных скоростных режимах.

В целом, проанализировав полученные результаты, можно утверждать, что тенденции к уменьшению эффективной мощности и увеличение удельного расхода топлива хранятся на всех проанализированных скоростных режимах и существенно не отличаются: для всех смесей, в которых доля Ээро была не превышала 30%, наблюдается уменьшение эффективной мощности на 3,5-4,3% и увеличение удельного расхода топлива на 4-5,2%, при дальнейшем увеличении количества Ээро в смеси эти параметры ухудшаются. Для 100% Ээро эффективная мощность уменьшается на 11,3%, а удельный расход топлива возрастает на близко к 12%.

При выборе рационального соотношения альтернативного и дизельного топлива, опираясь на ГОСТ 18509-88, можно утверждать, что за пределы допустимого ухудшения показателей мощности дизеля не выходят смесевые топлива с содержанием альтернативного топлива до 30%.

Но следует также учитывать, что если двигатель работает не на номинальной мощности, а есть недогруженным, то согласно результатам испытаний почти при всех соотношениях и режимах работы мощность и удельный расход топлива ухудшаются не более на 1-3%. При существенном недогрузке двигателя на 60% и более можно выполнять сельскохозяйственные операции на смеси топлива, доля альтернативного в котором колеблется от 5 до 100% без существенного ухудшения производительности.

Рекомендуемая периодичность технического обслуживания распылителей форсунок двигателя при использовании биодизельного топлива: 925 моточасов (90% ДТ + 10% Ээро) 865 моточасов (80% ДТ + 20% Ээро) 785 моточасов (70% ДТ + 30% Ээро) 330 моточасов (100% Ээро) .

По результатам полевых испытаний смесевого топлива (ДТ 80% + Ээро 20%) установлено, что расход топлива при максимальной крюковой мощности увеличивается на 8,5-9,5% для смесевого топлива относительно ДП. Но при работе на режимах, когда двигатель не работает на максимальной мощности, а есть недогруженным, получаем предусмотренные в теоретических исследованиях результаты: удельный расход для смесевого топлива возрастает на 1,5-3%; в то время, как крюковая мощность и действительная скорость уменьшаются не более чем на 1,5-2%.

В результате исследований обосновано рациональное соотношение по эффективности эксплуатации ГП и БП, которое для МТА на базе универсально-пропашных тракторов при выполнении энергоемких технологических процессов (вспашка, сплошная культивация и т. д.) не должно превышать 30% Ээро в смеси, на малоэнергоемких технологических процессах (сев, Междурядная обработка и т.п.) доля Ээро может колебаться в пределах от 5 до 100%.


Tags:

Заправляемся биодизелем


Similar posts

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code