Самосвал БелАЗ

Карьерные самосвалы на газовом топливе

В течение последних семи лет в адрес ОАО «БЕЛАЗ» – управляющей компании холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» — поступают многочисленные запросы о возможности приобретения карьерной техники, использующей газ в качестве моторного топлива. Как...

В течение последних семи лет в адрес ОАО «БЕЛАЗ» – управляющей компании холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» — поступают многочисленные запросы о возможности приобретения карьерной техники, использующей газ в качестве моторного топлива.

Как правило, речь идет не о заказе самосвала, работающего на газовом топливе, а о потенциальной возможности приобретения такой продукции. Интерес потребителей  обусловлен целым рядом причина. Во-первых, это низкая стоимость газа по сравнению с дизельным топливом. Во-вторых, карьерная техника наиболее удобна для «газификации»: она эксплуатируется недалеко от места своей дислокации, и одна заправка может обслуживать весь парк самосвалов в отличие от подавляющего большинства транспортных средств, движущихся по дорогам общего пользования, заправки для которых необходимо иметь по всему пути их следования. В-третьих, переход на газ существенно улучшает экологическую ситуацию в обычно сильно загазованных карьерах.

Рассмотрим эту проблему перехода на газ комплексно. В качестве газового моторного топлива в нашем случае может быть использован либо пропан-бутан, либо метан. Храниться в транспортном средстве газ может либо в компримированном (сжатом), либо в сжиженном виде. Для техники, работающей в карьере — зоне повышенной опасности, — может быть использован только метан, который легче воздуха.

Еще одним аргументом в пользу выбора именно метана является то обстоятельство, что карьерные самосвалы БЕЛАЗ грузоподъемностью 90 тонн и более имеют электромеханическую трансмиссию. В случае утечки пропан-бутан, который тяжелее воздуха, может «затечь» в контакты электротрансмиссии, что грозит катастрофическими последствиями. Второе важное обстоятельство в пользу метана — количество топлива, которое можно разместить в самосвале. При прочих равных условиях СПГ (сжиженного природного газа — метана СН4) в самосвале можно разместить примерно в три раза больше, чем КПГ (компримированного природного газа). Таким образом, при использовании СПГ количество заправок в течение определенного промежутка времени будет втрое меньше — да и продолжительность одной заправки заметно короче. Для карьерной техники, эксплуатация которой обходится дорого, как количество заправок, так и продолжительность одной заправки показатели критичные. Поэтому оптимальным газомоторным топливом для карьерной техники является СПГ.

Уточним, что при использовании СПГ в качестве топливного бака применяется криогенная емкость, так как температура СПГ составляет –162° С, а система подготовки СПГ перед подачей в камеру сгорания двигателя (испарение с целью получения необходимой в данный момент газообразной порции СПГ с заданными по температуре и давлению параметрами) достаточно сложна.

Существует ряд обстоятельств, ограничивающих широкое использование СПГ на карьерной технике. Первое — отсутствие в достаточном количестве заводов по сжижению газа в местах эксплуатации БЕЛАЗов. Например, в России лишь два таких региона: Кольский полуостров (завод в Петрозаводске) и Кузбасс (завод в Новокузнецке). Второе — это необходимость серьезных вложений в создание инфраструктуры для СПГ в местах эксплуатации, требующейся для доставки, хранения, заправки самосвалов, сервиса газового оборудования. И, наконец, третье — большая цена газовых самосвалов по сравнению с обычными дизельными (высокая стоимость «газового» двигателя и криогенного бака для СПГ).

Сегодня на российском рынке сложилась парадоксальная ситуация, когда продавцы газа не видят смысла строить заводы по сжижению там, где нет потребителя, потребители не заказывают газовую технику, так как ее негде заправить, а ОАО «БЕЛАЗ», в отсутствие заказов на газовую технику, ее не производит.

Газ в силовой установке может использоваться двумя разными способами. Во-первых — как монотопливо в так называемом газопоршневом двигателе (в камеру сгорания подается только газ, воспламенение искровое). При конвертации дизеля в газопоршневой двигатель требуется глубокая, а следовательно, и недешевая его переделка: оригинальные поршни, оригинальный распредвал, оригинальная топливная система, необходимость установки систем зажигания и автоматического регулирования, оригинальные впускные и выпускные клапаны, и это еще далеко не все.

Во-вторых — в газодизельном режиме: в камеру сгорания подается как газ, так и дизельное топливо; воспламенение дизтоплива, как и в дизеле, от сжатия, газ же загорается от дизтоплива. Возможна установка сравнительно недорогого навесного оборудования на дизельный двигатель для его перевода в газодизельный режим работы. Недостаток такой схемы — в необходимости установки на самосвал двух топливных систем (дизельной и газовой), а также в зависимости от наличия в местах эксплуатации двух инфраструктур для  доставки, хранения, заправки самосвалов обоими видами топлива. А ее большое достоинство — в том, что при отсутствии газа такой двигатель может работать как обычный дизель. В зависимости от режима работы силового агрегата система постоянно регулирует соотношение подаваемых в камеру сгорания порций дизтоплива и газа.

Самосвал БЕЛАЗ-75139

Интегрально соотношение сжигаемых в режиме реальной эксплуатации по весу газа и дизтоплива обычно составляет 45% и 55% соответственно. Но оно может быть и другим: например, фирма E-Controls (США) декларирует, что при использовании ее оборудования это соотношение составляет 93% газа и 7% дизтоплива — однако это, во-первых, не проверено на карьерной технике, во-вторых, очень дорого. Нужно иметь в виду, что многочисленные фирмы, предлагающие перевод дизеля на газодизельный режим работы, во-первых, как правило, не владеют наработками по подготовке (испарению) СПГ перед подачей в камеру сгорания двигателя, во-вторых, обычно декларируют 70—80% замещения дизтоплива газом. На отдельных режимах работы двигателя это вполне достижимо, интегрально же превышение уровня 50% — вполне достойный результат. Очень сильно влияет на интегральный процент замещения то обстоятельство, что, как правило, на холостом ходу (ожидание погрузки) и на режиме максимальной мощности двигатель работает в чисто дизельном режиме.

Поставщики дизельных двигателей для самосвалов БЕЛАЗ пока не имеют ни газопоршневых, ни газодизельных вариантов своих двигателей, адаптированных для использования на карьерной технике. Тем не менее, идя навстречу многочисленным запросам потребителей, а также на основании анализа рынка, ОАО «БЕЛАЗ» самостоятельно реализует несколько проектов по созданию карьерных самосвалов на газомоторном топливе.

Один из них — перевод двигателей Cummins КТА50-С на газодизельный режим работы на двух карьерных самосвалах БЕЛАЗ-75139 грузоподъемностью 136 тонн в хозяйстве Ковдорского горно-обогатительного комбината. Поставщиками навесного оборудования выступает немецкая компания Heinzmann, топливной системы — московское предприятие «Гелиймаш».

Здесь же необходимо упомянуть работу  новокузнецкого предприятия «Сибирь-Энерго», проделанную им по переводу 50 карьерных самосвалов БЕЛАЗ грузоподъемностью 136 тонн на газодизельный режим работы при минимальном участии ОАО «БЕЛАЗ». Этот проект также находится в стадии доработки.

Следующим значимым проектом ОАО «БЕЛАЗ» является изготовление карьерного самосвала БЕЛАЗ-75476 грузоподъемностью 45 тонн с газопоршневым двигателем КУНГУР-550, разработанным на базе силовой установки ЯМЗ-240НМ2. Конвертация и поставка двигателя, равно как и разработка и поставка топливной системы, произведена ООО «Технология 1604» из Екатеринбурга. Мощность двигателя увеличена до 550 л.с. (против имеющихся штатно 500 л.с. у ЯМЗ-240НМ2). Топливная экономичность по показателю в граммах на кВт/час практически равна топливной экономичности в граммах дизтоплива на кВт/час у ЯМЗ-240НМ2. Таким образом, в первом приближении по стоимости дизтоплива и стоимости СПГ (по весу) можно оценить снижение топливной составляющей в стоимости перевозок. Из-за увеличения мощности двигателя на 50 лошадиных сил машина стала более производительной.

С апреля 2018 года карьерный самосвал БЕЛАЗ-75746 успешно работает в АО «Невьянский цементник», пос. Цементный Невьянского р-на Свердловской области. По результатам испытаний БЕЛАЗ на СПГ можно сделать вывод, что использование самосвала на сжиженном газообразном топливе несет следующие преимущества: снижение затрат на топливо в стоимостном выражении в два раза по сравнению с новым карьерным самосвалом БелАЗ-7547 на дизельном топливе; увеличенный межсервисный интервал до 500 мч против 250 мч у БелАЗ-7547.

В дальнейших планах сотрудничества «БЕЛАЗ» c компанией «Технология 1604» —создание карьерного самосвала семейства 7513 грузоподъемностью 136 тонн с газопоршневым двигателем на базе дизельного двигателя Cummins КТА50-С в 2019 году и карьерного самосвала семейства 7558 грузоподъемностью 90 тонн с газопоршневым двигателем на базе дизельного двигателя Cummins КТА38-С в 2020 году.

В настоящее время ОАО «БЕЛАЗ» изготовлен второй образец карьерного самосвала БЕЛАЗ-75476 со следующими основными усовершенствованиями: топливные баки увеличенного объема обеспечивают работу самосвала в течение 12 часов; установлена автоматическая коробка передач; реализован вывод на электронную панель приборов в кабине информации, поступающей от электронной системы управления двигателем.

Никита Дасиевич Волоцкий,
инженер-конструктор 1-й категории

Василий Васильевич Дук,
начальник бюро УГК НТЦ

Алексей Николаевич Сергель,
начальник бюро УГК НТЦ
е-mail:    A.Sergel@belaz.minsk.by

 

 

 

 

 

Категории
Горнодобывающая промышленностьОбратите вниманиеСтатьи

Комментировать

*

*

Похожие

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: