Технико-экономические показатели газодизельных и газоискровых двигателей, работающих на КПГ

щ

Альтернативное топливо

Технико-экономические показатели газодизельных и газоискровых двигателей, работающих на КПГ

Г.С. Савельев,

зав. лабораторией ГНУ ВИМ, д.т.н., Д.В. Дегтярев,

инженер ГНУ ВИМ

На основе экспериментальных исходных данных рассчитана коммерческая эффективность конвертации автотракторных дизелей в газодизельные и газовые двигатели с искровым зажиганием. С учетом коэффициента загрузки двигателя проведен анализ показателей обоих вариантов.

Ключевые слова: коммерческая эффективность, коэффициент загрузки двигателя, стоимость переоборудования, цена топлива, расход топлива.

Technical and economic indicators gazo-diesel and gazo-spark the engines working on natural gas

G.S. Savelyev, D.V. Degtyaryov

On the basis of the experimental initial data commercial effectiveness of converting of autotractor diesel engines in газодизельные and gas engines with spark ignition is calculated. Taking into account factor of loading of the engine the analysis of indicators of both variants is carried out.

Keywords: commercial effectiveness, factor of loading of the engine, re-equipment cost, the fuel price, fuel consumption.

Для работы на компримирован-ном природном газе (КПГ) применяются две технологии конвертации дизелей:

• доработка топливной системы при использовании газодизельного (газожидкостной) способа смесеобразования с запальной дозой дизельного топлива (ДТ);

• установка системы зажигания и смесеобразования, а также снижение степени сжатия до 12 при переходе на газоискровые двигатели.

Выполненные авторами исследования, в том числе коммерческой эффективности обоих способов конвертации, позволяют более корректно оценить эффективность данных технологий.

Конвертация в газодизельные двигатели, кроме незначительных изменений конструкции, обеспечивает возможность оперативного переключения на дизельный процесс, что является важным преимуществом при ненадежном обеспечении газомоторным топливом (ГМТ). Однако необходимость использования дизельного топлива для запальной дозы значительно снижает экономический эффект данного способа конвертации, но при снижении запальной дозы у газодизельного трактора К-701 на 5 % чистый дисконтированный доход от конвертации возрастает на 10 %.

При конвертации дизелей в газоискровые двигатели происходит полное замещение дизельного

топлива более дешевым газовым, что обеспечивает существенное повышение коммерческой эффективности по сравнению с газодизелями.

Следует отметить, что при расчетах коммерческой эффективности переоборудования тракторов и автомобилей на газомоторное топливо в исходных данных, как правило, принимается завышенный расход топлива для режима номинальной мощности без учета коэффициента загрузки двигателя (Кз). Это приводит к существенному завышению показателей коммерческой эффективности, которые не подтверждаются в реальной эксплуатации. В изложенных ниже материалах учитывалась реальная загрузка двигателя на основе существующих нормативов для автотракторной техники.

При увеличении Кз газодизеля значительно возрастает экономия затрат на топливо и чистый дисконтированный доход (ЧДД) за счет снижения доли запальной дозы ДТ в суммарном расходе топлива. По результатам приемочных испытаний трактора К-701 установлено, что увеличение Кз на 1 % приводит к росту экономии затрат на топливо на 2,3 % .

Технико-экономические показатели трактора МТЗ-82 с газодизельным и газоискровым двигателями были также определены с использованием экспериментальных данных по расходу топлива для различной загрузки двигателя (табл. 1). У газодизельного трактора МТЗ-82 с увеличением Кз от 50 до 75 % чистый дисконтированный доход возрастает на 44 % (при повышении Кз на 1 % ЧДД увеличивается на 1,7 %). У газоискрового двигателя ввиду отсутствия запальной дозы ДТ при увеличении коэффициента загрузки ЧДД растет в меньшей степени по сравнению с газодизелем (при увеличении Кз на 1 % ЧДД возрастает на 0,8 %).

В целом конвертация дизеля в газоискровой двигатель более эффективна по сравнению с переоборудованием на газодизельный режим.

Рост цен на топливо и газобаллонное оборудование

> Л

«Транспорт на альтернативном топливе» № 2 (26) апрель 2012 г.

Альтернативное топливо

Таблица 1

Показатели коммерческой эффективности трактора МТЗ-82 с газодизельным и газоискровым двигателями при различном Кз

Параметры К = з 0,50 К = з 0,75

Газодизель Газоискровой Газодизель Газоискровой

ЧДД за 10 лет, тыс. руб. 571 945 822 1132

Срок окупаемости, мес. 12 8 8 6

Экономия ДТ, л/год 10665 15120 14040 18495

Таблица 2

Цены на топлива и газобаллонное оборудование

Год и вариант расчета ДТ, руб./л КПГ, руб./м3 Стальной баллон, руб. Металлопластиковый баллон, руб.

2003,вариант 1 7,5 3,7 2000 8360

2007,вариант 2 18 8,5 9700 12 000

2007, вариант 3 - 8,5 - 12 000

Таблица 3

Коммерческая эффективность переоборудования тракторов на КПГ

Показатель Газодизельный Газоискровой

К-701 Т-150К МТЗ-82 ДТ-75 МТЗ-82

Вариант 1 ЧДД за 10 лет, тыс. руб. Дисконтированный срок окупаемости, мес. 939 6 421 11 203 20 225 13 -

Вариант 2 ЧДД за 10 лет, тыс. руб. Дисконтированный срок окупаемости, мес. 2259 9 1021 13 598 12 506 18 -

Вариант 3 ЧДД за 10 лет, тыс. руб. Дисконтированный срок окупаемости, мес. - - - - 852 8

на топливо и ГБО свидетельствуют о высокой эффективности переоборудования тракторов при всех вариантах (табл. 3).

Сроки окупаемости затрат на переоборудование тракторов находятся в пределах от 6 до 20 мес. (для варианта 1) и от 9 до 18 мес. (для варианта 2) при норме 72 мес.

Наиболее эффективно переоборудование самого мощного трактора К-701 за счет максимальной годовой экономии дизельного топлива. Повышение стоимости ГБО за 4 года для данного трактора приводит к увеличению затрат на переоборудование в 3,5 раза (с 83,7 тыс. до 292,3 тыс. руб.), при этом срок окупаемости увеличивается с 6 до 9 мес.

Однако за счет увеличения разницы цен на ДТ и КПГ в 2,5 раза чистый дисконтированный доход в 2007 г. в 2,4 раза выше

больше, чем в варианте 1 (225 тыс. руб.), однако за счет пятикратного роста цен на баллоны срок окупаемости возрастает с 13 до 18 мес. Более низкие значения ЧДД у данного трактора объясняются его меньшей годовой загрузкой. Сравнительно большой срок окупаемости 12 мес. получен у газодизельного трактора МТЗ-82 за счет меньшей по сравнению с К-701 в 3,4 раза годовой экономии дизельного топлива и использования дорогих металлопластиковых баллонов, однако ЧДД при варианте 2 также повышается в 2,9 раза.

Расчеты для трактора К-701 показали значительное влияние запальной дозы ДТ на коммерческую эффективность переоборудования. При прочих равных условиях увеличение запальной дозы ДТ с 15 до 45 % приводит к снижению ЧДД на 60 % и увеличению срока окупаемости с 5 до 7,2 мес.

Таким образом, рост цен на топливо и газобаллонное оборудование

неоднозначно влияет на показатели коммерческой эффективности. Повышение стоимости ГБО для трактора К-701 за 4 года привело к увеличению затрат на переоборудование в 3,5 раза (с 83,7 тыс. до 292,3 тыс. руб.), при этом срок окупаемости увеличивается с 6 до 9 мес. Однако за счет увеличения разницы цен на ДТ и КПГ в 2,5 раза ЧДД увеличился в 2,4 раза с 939 тыс. до 2 259 тыс. руб.

Конвертация дизеля в газоискровой двигатель более эффективна по сравнению с переоборудованием на газодизельный режим.

При коэффициенте загрузки двигателя 75 и 50 % чистый дисконтированный доход у газоискрового двигателя выше соответственно на 37 и 65 % по сравнению с газодизельным вариантом, то есть у машин с низкой загрузкой двигателя по мощности преимущества конвертации дизеля в газоискровой вариант возрастают.

«Транспорт на альтернативном топливе» № 2 (26) апрель 2012 г.

11^ АН| ИШГ I мтШ| Т1Р1Г тгп п°1"ПТГПТГИШШИШ