Экономические выгоды использования газотепловозной тяги. Применение природного газа в качестве моторного топлива имеет для ОАО "РЖД" весьма актуальное значение.
Затраты на дизельное топливо для тепловозов составляют около 20% общих эксплуатационных расходов в локомотивном хозяйстве компании. В условиях жёсткого тарифного регулирования ОАО "РЖД" вынуждены искать пути снижения себестоимости перевозок с целью повышения конкурентоспособности на рынке транспортных услуг. Применение природного газа в качестве моторного топлива при определённых условиях может дать значительную экономию средств направляемых на энергоносители. Это преследует несколько целей: экономию средств на приобретение топлива, поскольку цена эквивалентного количества газа значительно (до 50 %) ниже, чем дизельного топлива; снижение вредных выбросов в атмосферу с выпускными газами дизелей, так как при работе на природном газе их токсичность значительно ниже, чем при работе на дизельном топливе, а дымность (сажа) меньше на порядок; обеспечение устойчивого топливоснабжения тепловозов в перспективе с учетом динамики изменения добычи нефти и газа, их сравнительных запасов и прогнозов истощения месторождений.
Актуальность этой проблемы определена правительственными документами: федеральной целевой программой «Топливо и энергия» и Концепцией энергетической политики России в новых экономических условиях [1]. Расчёты показывают, что суммарное замещение дизельного топлива природным газом на железнодорожном транспорте может составить около 1 млн. т/год, а потребность в природном газе - 1,2 млрд. м3/год. 1.2 Недостатки дизелей За последние 20 лет промышленностью достигнуто значительное улучшение технико-экономических показателей дизельных силовых установок.
Так, у современных дизелей максимальное давление сгорания достигает 18,0 25,0 МПа, что позволяет реализовать индикаторный КПД на уровне 0,55. Это соответствует удельному индикаторному расходу топлива 154 г/(кВт•ч). С учетом максимально возможного механического КПД дизеля 0,9 минимальный удельный расход топлива составляет 170 г/(кВт-ч). Кроме механических потерь, существуют затраты энергии на охлаждение (4 6 %). Реально на локомотивах может быть реализован максимальный эффективный КПД ηе=0,47(179г/(кВт•ч)). Дальнейшее увеличение параметров цикла нецелесообразно из-за значительных потерь, связанных со свойствами реальных газов и ростом влияния вредного пространства камеры сгорания на показатели работы двигателя.
Кроме того, возрастают трудности смесеобразования и токсичность выпускных газов.
На фоне возрастающих требований к снижению токсичности выпуска, последнее обстоятельство является достаточно существенным.
Появляется необходимость снижения экономичности и установки систем очистки выпуска с подогревом выпускных газов на режимах частичных нагрузок. Это приведет к потере экономичности двигателя еще на 2 3 %. Таким образом, можно считать, что в перспективе экономичность дизельных двигателей не будет лучше 175 г/(кВт•ч). Удельный вес дизелей может снизиться в 1,5 2 раза за счет увеличения быстроходности, однако всегда останется необходимость смены форсунок и поршневых колец.
Затраты на обслуживание и ремонт дизелей составляют более 50 % всех затрат на обслуживание и ремонт тепловозов. Затраты связаны не только с приобретением запасных частей, но и с тяжелым физическим трудом, не поддающимся механизации и автоматизации. 1.3