Установка призначена для отримання сумішних бензинів в умовах АЗС, АТП, у середині господарства, сховищах, фермерських господарств

1. Установка призначена для отримання сумішних бензинів в умовах АЗС, АТП, у середині господарства, сховищах, фермерських господарств.

2. Установка може працювати як у закритих приміщеннях, так і на відкритих територіях. Існує варіант пересувної установки на базі автомобіля.

Загальні технічні дані:

тиск рідини при вході у дозатор, 7,20 м. рід. ст.;

допустима вакуумметрична висота втягування дозатора, 6,0 м. рід. ст.;

загальна подача домішку дозатором при трубопроводі для її підводу 0 11/2’’, м³/с 0,6·10^-3;

тиск рідини через кавітатор 95,0 м. рід. ст;

об’ємна подача рідини через кавітатор при трубопроводі 0 11/2’’, м³/с 6,2·10^-3;

режим працювання, безперервний;

вага дозатора, 12 кг;

вага кавітатора, 15 кг;

габаритні розміри дозатора, 95х183 мм;

габаритні розміри кавітатора, 164х190 мм;

з’єднання дозатора-ежектора насосом живлення здійснюється трубопроводом 021/2’’;

з’єднання дозатора із баком, який містить присадку, трубопроводом 011/2’’;

робоче положення кавітатора та дозатора горизонтальне.

Зміна продуктивності установки може досягтись завдяки додатково встановлених кавітаторів, паралельно підключених та двох розподільних баків. Будова установки.

Рисунок 4.1 Схема установки для приготування сумішевих бензинів

Установка для отримання сумішного бензину складається з двох баків 1, 2 для присадки та низько октанового бензину, насосу живлення 5, електродвигуна 3, муфти 4, дозатора ежекторного типу 9, гідродинамічного кавітатора 10, запірних кранів 6, 7, 12, 14, манометра 8,13 та ємкості для готової продукції 11.

Дозатор ежекторного типу, в якому рідина перемішується із зовнішнім потоком низькооктанового бензину.

Він складається: з корпусу1, сопла 3, розширювача 5, регулювальної гайки 2, штуцера 4. (рис.4.1)

Рисунок 4.1 Дозатор ежекторного типу

Кавітатор призначений для кінцевого змішування та диспергування рідинних присадок (ВКД). Конструкція кавітатора показана на рис.4.2

Кавітатор складається: корпус 1, в якому сосно розміщені сопло2. відбивач 3.

Відхилення вісі сопла від вісі відбивача не повинно перевищувати 0,05 мм.

Рисунок 4.2 Гідродинамічний кавітатор

Робота установки.

Низько октановий бензин з бака 2 за допомогою насоса 5 подається в магістраль α при відкритому 6,7,14, краном 6 регулюється необхідний тиск в магістралі α, сировина поступає в дозатор ежекторного типу, який встроєний в нагнітаючу магістраль α, проходячи через сопло 3 (мал.4.1) ввернуто в корпус 1 в зоні А між соплом і розширювачем 5, створюється розрідження в зв’язку з цим з ємкості 1 (лист 2) при відкритому крані 14 дозується ВКД, змішавшись в зоні А суміш бензину ВКД потрапляє через трубопровід до гідродинамічного кавітатора 10, рис. (4.2).

В кавітаторі під дією ультразвукових коливань проходить кінцева змішування компонентів (бензину та ВКД). Далі готовий продукт виходить до ємкості 11.

4.1 Розрахунок гідродинамічного диспергатора для отримання сумішного бензину

Результати модернізації:

витрата рідини Q = 30 л/хв (в СU Q = 30/6000 = 5,0·10^-4 м³/с);

тиск на вході Р = 15 атм. (в СU Р = 1,5 МПа).

Приводимо розрахунок диаметра сопла, мм:

d = , (3.11)

де ρ - щільність рідини, кг/м³;

φ - коефіцієнт витікання = 0,85.

d = ,

Довжина циліндричної частини сопла, мм

l = 5.4·d, (3.12)

l = 5.4·3,5 = 19 мм

Довжина кінцевої частини сопла, мм

l₁ ≈ l, (3.13)

Вхідний діаметр конуса, мм [6]

d₁ = 1,27·d₁ (3.14)

d₁ = 1,27·35 = 4,5 мм

 

Діаметр відбиваючої лунки [6], мм

D = 2·d₁ (3.15)

D = 2·3,5 = 7 мм.

Як показано в [5] оптимальний профіль лунки близький до сегменту сфери, причому кут виходу струменя L = 35⁰…. .40⁰. з цих міркувань розрахунок глибини і радіус заокруглення лунки буде розраховуватися, мм.

R = , (3.16)

R =

Глибина заокруглення буде розраховуватися, мм

h = R (1-cos α), (3.17)

h = 7 (1-cos 40⁰) = 7 (1 - 0,77) = 1,6 мм

Для стійкого звукоутворення потрібно об’єм робочої камери і яка розраховується за формулою [6], м³

Vм = 50000·d³, (3.18)

Vм = 50000· (3,5·10^-3) ³ = 0,002 м³

Конструкція випромінювача повинна задовольняти соосність сопла і відбивача у межах 0,02 мм, регулювання зазору L повинно проводитися у межах від 2 до 3 мм.

Частоту коливань, проводимо розрахунок за емпіричною формулою [4], кГц;

f = 3,3/d, (3.19)

f = 3,3/3,5 = 0,94 кГц

Рисунок 4.3 Гідродинамічний диспергатор

4.2 Методика проведення випробувань

При проведенні експлуатаційних випробувань визначають фізико-хімічні характеристики (в тому числі антидетонаційні властивості по двигунному методу ГОСТ511 і по досліджуваному методу ГОСТ 8226) всіх сортів змішаного бензину і більшого числа сортів товарного бензину, використання яких проводять випробовування автомобілів. При цьому визначають фізико-хімічні характеристики зразків змішаного і товарного бензинів згідно технічних умов ТУУ00149943.801-98. бензини автомобільні з підвищеним кінцем кипіння і ГОСТ2048-77 (тільки для товарних бензинів).

Фізико-хімічна характеристика сортів змішаного і товарного бензину А-80 і А-92 визначається стандартними методами згідно вимог ТУУ001149943.501-98 і ГОСТ2048.

Антидетонаційні властивості сортів змішаного і товарного бензину визначається з використанням аналізатора детонаційної стійкості бензину розробленого Державтотранстгідропроект і атестованого УКРЦСМ. Зміна детонаційної стійкості сортів палива використовується безмоторною установкою згідно методам ГОСТ511: ГОСТ8336 (по моторним і досліджувальним методами). Результати визначаються фізико-хімічними і антидетонаційними властивостями сортів змішаного і товарного бензинів А-80 і А-92 заносять в таблицю.

В процесі експлуатаційних випробувань періодично (через 2000 км пробігу) проводиться аналіз моторних мастил.

Аналіз моторних мастил проводять згідно стандартної методики спеціальної методики згідно з УКРНРИНП "Масла".

Перед кожним контрольним стендовим випробуванням автомобіля вимірюється компресія в циліндрах двигуна з використанням компреси метру 0-324 послідовно з 1-го по останній циліндр. Вимірювання в кожному циліндрі проводять 3 рази. Якщо відповіді вимірювань мають різницю більшу як ±0,02 МПа вимірювання повторяють.

За результати вимірювань застосовуються середньо арифметичне трьох вимірів, округленого до 0,01 МПа. Компресія визначається на холодному і гарячому двигуні при чіткому дотримані температури двигуна по температурі охолодженої рідини і моторного мастила при кожному наступному випробувані. [4]

Контрольні стендові випробування автомобілів при роботі на змішаному і товарному бензині проводять на стенді діагностики тягових характеристик автомобілів методом 4819. при цьому визначають тягові динамічні і економічні показники автомобілів. Тягові показники оцінюються по силі тяги на колесах на бігових барабанах стенда, Рк [кН]. Динамічні показники по часу розгону автомобіля Трозг, [с], від 40 до 70 км/час. Економічні показники по концентрації ВГ моноокису вуглецю СО%, і вуглеводів Сш Нn. В режимах максимального навантаження при швидкості автомобілів ЗИЛ-431410 Vа - 50км/год і ГАЗ-2410 Vа = 60км/год, визначається:

максимальна сила тяги Рк, кН;

рівень концентрації СО% Сш Нn.

Такі самі показники визначаються (крім Рк) в режимах часткового завантаження при Vа = 60км/год і Рк = 1,0 кН ЗИЛ - 431410, Рк = 0,4 кН ГАЗ-2410.

В режимах холостого ходу двигуна визначається концентрація СО% Сш НnРРТ в ШГ. При цьому визначається відповідні економічні показники вимогам ГОСТ12203-87.

Визначення переліку (вмісту) шкідливих речовин визначаються при регулювальній системі запалювання, які відповідають роботі змішаному і товарному бензину А-80 (ЗИЛ-431410) і А-92 (ГАЗ-2410).

Оцінка фактичних антидетонаційних характеристик змішаного бензину в умовах експлуатації, вплив змішаного палива на пускові характеристики автомобіля, безвідмовність роботи двигуна, стабільність регулювань паливної апаратури, технічний стан паливної апаратури, в тому числі гумово-технічних виробів, які входять до складу, проводиться по методам лабораторії ДЕЕЕПі СВ при проведені контрольно стендових випробувань автомобілів, а також при контрольних виїздах і шляхом статистичної обробки форм обліку роботи автомобілів, які повинні бути розроблені робочою групою.

Визначення фактичних затрат палива автомобілями підконтрольної групи при виконанні транспортних робіт на змішаному і товарному бензині виконується шляхом статистичного обробітку форм обліку роботи автомобілів, використання паливно-мастильних матеріалів і виконанні транспортних робіт.

Оцінка і аналіз відмов в роботі автомобілів, які можуть бути визвані використанням змішаного бензину, ведеться по формі, які повинні бути розроблені робітничою групою.

Оцінка впливу змішаного бензину на перелік шкідливих речовин в салоні водія або в пасажирському салоні автомобіля і визначення відповідно переліку шкідливих речовин вимогам діючих стандартам Міністерства охорони здоров’я України.

По аналізам результатів експлуатаційних випробувань підконтрольної групи автомобілів з використанням експериментальної групи змішаного бензину і товарних бензинів робляться висновки і пропозиції про можливості використання змішаного бензину для автомобілів замість товарних бензинів А-80 і А-92. [4]

Сорти палива:

змішаний високооктановий бензин згідно ТУУ00149943 501-98 "Бензини автомобільні з підвищеним кінцем закіпання", який містить 92% товарного бензину А-80 і 8% високооктанового кисневовмісного домішку (ВКД) згідно ТУУ18.475-98;

змішаний низько октановий бензин згідно ТУУ00149943,501-98 "Бензини автомобільні з підвищеним кінцем закіпання", який містить 50% товарного бензину А-80, 42% стабільного бензину (із газоконденсату) і 8% високооктанового кисневовмісного домішку (ВКД) згідно ТУУ18,475-98;

товарний бензин А-80 і А-92 згідно ГОСТ 2084-77 і ТУУ00149943.501-98 "Бензини автомобільні з підвищеним кінцем закіпання".

4.3 Програма проведення випробувань

Програма експлуатаційних випробувань підконтрольної групи автомобілів входить:

визначення фактичних затрат палива автомобілями при виконання транспортних робіт на змішаному і товарному бензинах;

оцінка фактичних антидетонаційних характеристик змішаного палива в умовах експлуатації;

оцінка впливу змішаного бензину на пускові якості автомобілів при різному температурному становищі двигунів і різних метеорологічних умов (температура, волога, тиск);

оцінка впливу змішаного бензину на безпечність роботи двигунів при різних температурних становищах двигуна і різних метеорологічних умов;

оцінка впливу змішаного бензину на безпечність роботи двигунів при різних температурних становищах двигуна і різних метеорологічних умов;

оцінка впливу на стабільність регулювань паливної системи двигуна при різних температурних станах двигунів;

оцінка впливу змішаного бензину на утримання шкідливих речовин в картерах двигунів;

оцінка впливу змішаного бензину на вміст шкідливих речовин в повітрі салону автомобіля;

оцінка впливу довготривалого напрацювання двигуна на змішаному бензині на технічний стан циліндрично-поршньової групи;

оцінка впливу довготривалого напрацювання двигуна на змішаному бензині на фізико-хімічні умови моторного масла.

Стендові випробування автомобілів проводять на стенді діагностики тягових характеристик автомобілів мод.4819. стенд вимірює силу тяги на колесах на бігучих барабанах Рк [кН], час розгону Трозг [с] від 40 км/год до 70 км/год.

Концентрація окису вуглецю СО% і легких Сш НnРРТ в ШГ визначається газоаналізатором "JKEX-201" (Японія) способом інфрачервоної спектроскопії.

Компресія двигуна вимірюється компресометром О-224.

Похибки вимірювань показників:

швидкість, Va = ±2,0% (головна приведена);

сила тяги на колесах, Рк = ±2,0%;

час розбігу, Т = ±0,1с;

концентрація СО в ШГ ±3,0%;

концентрація СшНп (л) в ШГ ± 3,0%;

температура ШГ±1,0⁰С;

компресія ± 0,025 МПа;

температура повітря ± 10⁰С;

температура масла ± 10⁰С;

температура палива ± 10⁰С;

барометричний тиск ± 200Па;

тиск масла ± 20кПа.

Основні характеристики аналізатора детонаційної стійкості бензину:

повторний результат виміру не менше 0,5 октанове число;

діагностика вимірювання октанового числа 50…110 одиниць.

Данні похибки вимірювань показників використовуємо у дослідженнях.

5. Результати досліджень

Для випробувань було взято бензин марок: А-80, А-92, АИ-93, А-95, А-98 по ГОСТ 2084-77 ТУУ00149943.501-98.

Опитні партії які отримали в промислових умовах, шляхом змішування бензинових фракцій, стабільного бензину, товарного бензину, (ВКД) по ТУУ18475-98. Приготування бензину по затвердженій технології і пройшла сертифікацію в системі Укр. Се. Про.

Підконтрольна група автомобілів випробувалась у відповідності до вимог Програмного методу випробувань.

Таблиця 5.1 Склад підконтрольної групи автомобілів

Марка автомобіля	Рік випуску, [рік]	Вага автомобіля, [кг]	Об’єм двигуна, [см3]	Головний вид експлуатації	Марка палива
ЗИЛ-131	1983	9500	6000	Паливо заправник	А-80см А-80
ГАЗ-5312	1968	9600	4250	Паливо заправник	А-80см А-80
ГАЗ-3307	1992	7400	4250	Платформа	А-80см А-80
ГАЗ-2410	1990	1320	2445	Легковий	А-92см АИ-93
ГАЗ-3102	1990	1370	2450	Легковий	А-92см АИ-93
ВАЗ-2107	1991	1030	1458	Легковий	А-92см АИ-93
ВАЗ-21061	1992	1046	1569	Легковий	А-92см АИ-93
AUDI	1993	1400	1900	Легковий	А-95см А-98

Використання підконтрольної групи автомобілів були проведені в умовах експлуатації відповідних категорій №ІІ відповідно ГОСТу 216224-76.

Динамічні характеристики визначалися на тормозних стендах, мод.4819, витікання картерних газів на стенді ELKOU 300SD. Стендові перевірки проводилися через кожні 2500 км пробігу. Результати експлуатаційних випробувань підконтрольної групи автомобілів наведені в додатку А.

Витрата експериментального палива в середньому складає економія 3% при низьких і середніх навантаженнях і 1,5…2,0% при високих навантаженнях.

Під час експлуатаційних випробувань, стендові перевірки технічного стану автомобілів підвищення температури охолоджуваної рідини і масла в двигунах більше, до 80…95⁰С не спостерігалась. Була відсутність різких металевих ударів і підвищення рівня шума вихлопів газів. Контроль виникнення детонації при стендовій перевірці двигуна проводилася шляхом встановлення пєзокерамічних датчиків із зворотнім зв’язком на свічі запалювання. При цьому було встановлено що двигуни працюють стабільно при зменшені кута випередження запалювання на 0,5…1,5⁰С порівняно з номінальною.

За період проведення випробувань автомобілів на змішаному паливі виявлені властивості:

пуск двигунів як вантажних так і легкових автомобілів при температурі навколишнього середовища 10…30⁰С не затруднений оскільки число спроб склали 1…2 протягом 10…20 с.

вплив зміни атмосферного тиску в межах від 740 до 770 мм. рт. ст. і вологості в діапазоні 80…95% на пускові якості автомобілів відсутній.

5.1 Оцінка впливу змішаного бензину на безвідмовність роботи двигуна

За термін проведення випробувань на змішаному бензині середньоарифметичних параметрів двигуна підконтрольної групи автомобілів склав близько 16041 км. Загальне число відказів за період випробувань по всій групі автомобілів досягла 7 разів.

Проведений аналіз відказів розглянуто в таблиці 5.3. вплив змішаного бензину на безвідмовність двигунів при їх роботі в різних температурах у порівнянні експлуатації двигунів на товарних бензинах в аналогічних умовах на значне.

Таблиця 5.2 Відкази і несправності двигунів виявлені при випробуваннях автомобілів на змішаному бензині.

Марка автомобіля	Назви відказів	Причина відказів	Пробіг з початку випробувань	Система автомобіля	Спосіб усунення
1	2	3	4	5	6
ЗИЛ - 130	Підвищений тиск масла	Несправність редукційного клапана	7830	Система мащення	Перевірка і заміна пружини
ГАЗ - 5312	Підвищена витрата палива	Втрата герметичності клапана подачі палива	15856	Система мащення	Заміна ущільнюючого елемента
ГАЗ - 3307	Перебої у роботі двигуна	Окислення контактів преривателя	10005	Система запалення	Зачистка контактів
ВАЗ - 2107	Недостатній тиск масла, шум розподільчого вала	Спрацювання підшипників розподільчого вала	12560	Система мащення газорозподільчого механізму	Заміна підшипників газорозподільчого вала
ВАЗ - 21061	Двигун не розвиває потужності	Несправний прискорюючий насос	15720	Система живлення	Заміна прискорю-ючого насоса
ГАЗ - 2410	Двигун не розвиває потужності	Спрацювання підшипників преривателя	12500	Система запалення	Заміна підшипників
ГАЗ - 3102	Двигун нерівномірно працює на високих обертах	Великий розмір між контактами преривателя	15300	Система живлення	Регулювання розмірів

Викиди картерних газів складають СО - 0,04%….0,32%. Таким чином, використання змішаного бензину приводить до незначного зменшення викидів СмНп і NO_х при практичних незмінних викидах СО, у порівнянні з товарними бензинами.

5.2 Оцінка впливу використання сумішного бензину на вміст шкідливих домішків у повітрі кабіни автомобіля

Зміст шкідливих домішків у повітрі салону і кабіні автомобіля у середньому складав:

окису вуглецю (СО) - 1…2 мг/м³

вуглеводів (СмНп) - 0,5…1 мг/м³

окису азоту (NO_х)

Цей показник співставлений і є декілька нижчим по вмісту шкідливих домі шків у кабіні і салоні автомобілів, працюючих на товарних бензинах.

5.3 Оцінка впливу сумішного бензину на довготривалість роботи двигуна

Оцінка проводилася на зменшеній компресії і величині витікання картерних газів, дані (за даними проблемної лабораторії Мінпромполітики України) занесені в таблицю 5.3.

За час випробувань компресія по всій групі знизилась у середньому на 3,8% у діапазоні від 3% до 5%, а витікання картерних газів підвищилося у середньому на 6% в діапазоні від 5,4% до 7,2%. Ці дані в середньому відповідають параметрам спрацювання циліндро-поршньової групи двигунів, працюючих на товарних бензинах.

Таблиця 5.3 Результати досліджень технічного стану циліндро-поршньової групи двигунів

Параметри			Марки автомобілів
			ЗИЛ-131	ГАЗ-5312	ГАЗ-3307	ВАЗ-2107	ВАЗ-21061	ГАЗ-2410	ГАЗ-3302	AUDI
Компресія [кгс/см2]	До випробувань		07,50	08,50	08,45	12,05	08,35	08,42	12,00	14,00
	Після випробувань		07,56	08,26	08, 20	11,55	08,00	08,00	11,30	13,00
Величина витікання картерних газів, %	До випробувань	ВМТ	17,50	18,50	18,50	19,50	19,50	18,50	18,00	18,00
		НМТ	04,50	04,00	04,00	04,50	04,50	04,00	04,00	03,00
	Після випробувань	ВМТ	18,50	20,00	21,00	21,00	21,50	22,00	20,00	19,00
		НМТ	05,50	06,50	06,00	06,00	06,50	06,50	05,00	04,00

5.4 Результати впливу величини напрацювання двигунів на сумішному бензині на технічний стан паливної апаратури

Відмови паливної апаратури підконтрольної групи автомобілів не спостерігалися. Стан гумових виробів не змінився за період випробувань.

Під час випробувань не було відмічено порушення регулювань паливної апаратури.