Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Развитие региональных систем газоснабжения для обеспечения потребителей газомоторным топливом

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Развитие региональных систем газоснабжения для обеспечения потребителей газомоторным топливом"

На правах рукописи

КОКЛИН ИВАН МАКСИМОВИЧ

РАЗВИТИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ГАЗОМОТОРНЫМ ТОПЛИВОМ

Специальность: 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 4 ЯНВ 2013

Москва 2013 г.

005048712

005048712

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа

имени И.М. Губкина

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор

Калинин Василий Валерьянович РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, заведующий кафедрой Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Тухбатуллин Фарит Гарифович ООО «Газпром газнадзор», заместитель генерального директора доктор технических наук, Салюков Вячеслав Васильевич НП «Союзпрогрессгаз», заместитель председателя

доктор технических наук, профессор Басов Евгений Дмитриевич Сев.Кав.ГТУ, профессор кафедры Ведущая организация: ООО «Научно-исследовательский институт при-

родных газов и газовых технологий — ООО «Газпром ВНИИГАЗ» Московская область Защита состоится «14» «февраля» 2013г. в 15 часов в ауд. 502 на заседании диссертационного совета Д 212.200.06 при Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: Ленинский проспект 65, ГСП-1, г. Москва, 119991

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Автореферат разослан «_//__» 2013 г. Объявление о защите

диссертации и автореферат размещены на официальном сайте РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина http//www.gubkin.ru и направлены на размещение в сети Интернет Министерства образования и науки Российской Федерации по адресу http://vak2.ed.eov.ru. Ученый секретарь

диссертационного совета ^—

д.т.н. профессор Ревазов A.M.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Анализ работы системы газоснабжения автотранспортной и сельскохозяйственной техники в регионах страны показывает, что имеются значительные диспропорции в развитии инфраструктуры автогазонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), низкие загрузки мощности и отсутствие комплексных методик перевода автотракторной техники на газомоторное топливо.

Решение этой важной задачи требует комплексного подхода в исследовании как единого процесса функционирования газозаправочного и газоисполь-зующего оборудования, оптимального проектирования, строительства, эксплуатации сетей газоснабжения с учетом потребностей перевода автомобильной техники на газомоторное топливо, с оптимизацией технических решений для получения максимально-возможной эффективности.

В этой связи тема предлагаемой диссертационной работы актуальна как с теоретической, так и с практической точки зрения, поскольку направлена на решение проблем создания научных основ развития систем газоснабжения, обеспечивающих выполнение государственных программ газовой моторизации автомобильного транспорта и сельскохозяйственной техники.

Целью работы является определение методов повышения эффективности работы систем газоснабжения за счет создания региональных систем обеспечения газомоторным топливом автотранспорта и сельхозтехники.

Для достижения поставленной цели в работе определены и решены следующие основные задачи исследования:

> Выполнено обобщение и проведен анализ имеющегося опыта перевода автотранспорта и сельскохозяйственной техники на компримированный природный газ (КПГ) с целью разработки комплексного подхода к выбору направлений повышения эффективности эксплуатации региональных сетей газоснабжения.

> Разработана методика проведения испытаний и проект регионального полигона для испытания и отладки технологий перевода автотракторной техники на КПГ.

> Проведены экспериментальные исследования эксплуатационных характеристик работы газовых двигателей на компримированном природном

газе и разработана методика организации технологии переоборудования автотракторной техники для работы на КПГ.

> Разработаны научные основы создания регионально-районных систем газоснабжения автотракторной техники газомоторным топливом на основе комбинированной схемы газообеспечения АГНКС-ПАГЗ-ГРС. В процессе промышленного эксперимента отработан стационарно-передвижной режим заправки на газораспределительных станциях.

Поставленные задачи решались с использованием теории моделирования физических процессов и методов математического анализа. Эксперименты проведены на промышленных образцах техники, а их результаты обработаны с применением методов математической статистики.

Объект исследования - система газоснабжения автотранспорта и сельхозтехники газомоторным топливом (компримированным природным газом).

Научная новизна работы состоит в том, что на основе теоретического обобщения работ отечественных и зарубежных ученых, результатов исследований автора, а также опыта эксплуатации АГНКС и автотранспортной техники, работающей на КПГ, впервые исследована проблема развития систем газоснабжения для комплексного перевода автотранспорта и техники сельскохозяйственного назначения.

Впервые разработана и внедрена схема газообеспечения АГНКС-ПАГЗ-ГРС, отработан стационарно-передвижной режим заправки на газораспределительной станции, предложена и обоснована комбинированная схема газоснабжения автотракторной техники на базе газораспределительных сетей поселковых, межпоселковых и магистральных газопроводов как элементов единой системы газоснабжения страны (ГСГС).

Научная новизна также заключается в определении важнейших организационно-технических проблем и разработке обоснованных решений по совершенствованию технологий перевода автотранспортной и сельскохозяйственной техники для использования компримированного природного газа в качестве моторного топлива.

Наиболее значимые научные результаты, которые характеризуют новизну и комплексность исследований и выносятся на защиту, следующие: - схема газообеспечения АП ПСС-ПАГЗ-ГРС, стационарно-передвижной режим заправки на газораспределительных станциях, комбинированная схема газоснабжения автотракторной техники на базе газораспределительных се-

тей поселковых, межпоселковых и магистральных газопроводов как элементов единой системы газоснабжения страны;

- организационно-технические решения по совершенствованию технологии перевода автотранспортной и сельскохозяйственной техники для использования компримированного природного газа в качестве моторного топлива;

- предложения по кадровому обеспечению эксплуатации газозаправочной и газоиспользующей техники.

Практическая ценность работы состоит в создании методологии развития элементов газотранспортной сети для перевода автотранспортной отрасли и аграрно-промышленного комплекса страны на альтернативное топливо (сжатый природный газ), что значительно повышает экономическую и экологическую эффективность работы, как сети газоснабжения, так и автотранспортной техники в промышленности и сельском хозяйстве.

Выполненные разработки способствовали практической реализации технологий перевода на КПГ более 50 моделей автотранспортных средств (легковые, автобусы, специальные, грузовые, грузоподъемные) и тракторов, в том числе впервые - гусеничных тракторов.

Теоретические и практические результаты работы, кроме производственной сферы, используются при чтении лекций и выполнении курсовых и дипломных работ для студентов РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина на кафедре «Нефтепродуктообеспечение и газоснабжения» и в Ставропольском государственном аграрном университете (СтГАУ) на кафедре «Тракторы и автомобили».

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- Отраслевом совещании ОАО «Газпром» «Использование газа в качестве моторного топлива на транспорте России в современных условиях», г. Невинномысск, октябрь 2001г.;

- 6-ой Международной научно-практической конференции «Сжатый и сжиженный газ», Анталия (Турция), октябрь 2003 г.;

- Научно-производственном совещании «Перевод сельскохозяйственной техники и автотранспортных средств на природный газ», г. Владимир, сентябрь 2004г.;

- 7-ой Международной научно-практической конференции «Сжатый

и сжиженный газ», Долмеп (Мальта), октябрь 2004г.;

- 8-ой Международной научно-практической конференции «Сжатый и сжиженный газ», Крит (Греция), октябрь 2005г.;

- Семинаре «Эффективность использования природного газа в качестве моторного топлива сельхозпредприятиями Кочубеевского района», с. Кочубеевское Ставропольского края, апрель 2006г.;

- 10-й Международной научно-практической конференции «Сжатый и сжиженный газ», Альмупскар (Испания); октябрь 2007г.;

1-й Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири», г. Тюмень, апрель 2007г.;

- Российской научно-практической конференция «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», г. Ставрополь, апрель 2007г.;

- Научно-техническом Совете ОАО «Газпром», секция «Распределение и использование газа», г. Сочи, май 2008г.;

18-м заседании комиссии 11равительства Российской Федерации и НП «Российское газовое общество» по использованию природного и сжиженного нефтяного газа в качестве моторного топлива, г. Кисловодск, октябрь 2008г;

- Третьем Донском нефтегазовом конгрессе «Развитие газомоторного рынка ЮФО, проблемы повышения эффективности и экологической безопасности», г. Ростов-на-Дону, апрель2009г.;

- Научно-практической конференции, приуроченной к 50-летию Невинномысского ЛПУМ1май 2009г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 50 печатных работ, в том числе 19 статей в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых журналов. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы из 123 наименований. Содержание изложено на 280 страницах, 57 рисунках, 88 таблицах и 16 приложениях.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и основные задачи исследования, показана новизна и практическая значимость проведенных исследований.

В первой главе анализируется современное состояние систем обеспечения газомоторным топливом и практика использования альтернативных видов топлива.

Выполнен анализ опыта перевода автотранспорта и сельскохозяйственной техники на КПГ. Дается характеристика технико-организационных решений и исследований в области использования природного газа в качестве моторного топлива более чем за 70-летний период в России.

Исследованию важных, но относительно локальных задач указанной проблемной ситуации посвящено большое число разработок. Существенно важные результаты были получены ведущими учеными отрасли, из которых необходимо отметить работы Аксенова Д.Т., Васильева Ю.Н., Генкина К.И., Гриценко Л.И., Золотаревского Л.С., Малснкиной И.Ф., Мкртчана Я.С., Прохорова А.Д., Рачевского Б.С., Чирикова К.Ю.,Мужиливского П.М. и других авторов, на чьи результаты автор опирался в своих исследованиях.

В главе выполнен обзор ранее разработанных программ и проектов развития системы газоснабжения автотракторной техники на территории РФ и ее субъектов. Создание сети АГНКС, включая проектирование и строительство станций на территории СССР, проводилось при поддержке и участии видных государственных деятелей и высококвалифицированных специалистов: Байбакова Н.К., Каширова С.С., Афлятонова Ф.С., Будзуляка Б.В., Стативко В.Л., Бе-доусенко В.А., Гавриленко С.Д., Роднянского В.М., Зиновьева В.В. и др. Огромный вклад в создание сети газовых заправок внесли специалисты ведущих советских институтов: ЮжНИИГипрогаз (г. Донецк), Гипроспецгаз (г. Санкт-Петербург), ВНИПИтраисгаз (г. Киев), ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (г. Москва), и др. Научный и практический вклад в создание и совершенствование газотопливной аппаратуры для использования КПГ на транспорте и в сельскохозяйственной технике сделан А.И. Моревым, В.А. Лукшо, Г.С. Савельевым, А.Д. Седых и др. Эти труды стали в диссертации основой исследований в области применения природного газа в качестве моторного топлива на транспорте и сельском хозяйстве.

Заслуживают внимания работы следующих авторов: Арустамова Г.К., Жечкова М.А., Ильяковой Е.Е., Токунова C.B., Клюсовой Т.М., Ровнера Г.М.,

7

Маленкиной И.Ф, раскрывающих результаты исследования проблем технологии, организации производства, повышения эффективности ГМТ (метан) в разных регионах России, выполненных за последние 25 лет.

Работы этих ученых направлены на решение обособленных задач в части использования газомоторного топлива (ГМТ): экономической целесообразности; экологической эффективности; исследования качественного состава КПГ; разработки промышленного комплекса, его производства и реализации; обоснования критериев, позволяющих размещать АГНКС; организационные аспекты газификации.

Анализируя труды ученых, автор пришел к выводу о необходимости разработки методологии использования подхода к проблеме применения ГМТ в отраслях народного хозяйства страны на основе комплексности и синхронизации решения научно-технических задач газовой моторизации автотранспорта и сельхозтехники для решения проблем топливообеспечения сельскохозяйственной отрасли.

В рамках исследования выполнен анализ требований нормативных документов и современных технологий к комплексным системам снабжения транспортных средств ГМТ.

Проведено сравнение требований к моторным топливам для автотранспортных двигателей, определяющих энергетические свойства.

Автором описаны исследования современных подходов к использованию КПГ в регионах Российской Федерации, выполнен анализ регионального внутреннего рынка моторных топлив с учетом сельхозпотребителей на примере Владимирской области и Кочубеевского района Ставропольского края.

Выполненный анализ позволил определить цели и задачи развития сетей АГНКС на основе критериев максимальной прибыли, оптимального размещения, разработать методики организационно-технических решений, направленных на повышение эффективности использования ГМТ в регионах.

Показано, что в настоящее время единая система газоснабжения страны обеспечила условия для создания разветвленной сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций. Принципиальная схема газоснабжения автотракторной техники КПГ с использованием передвижных автогазозаправ-щиков (ПАГЗ) показана на рис. 1.

Представленная технологическая схема позволяет также использовать КПГ (в основном буферный) на газификацию малых поселков, фермерских хозяйств, полевых станов, сельхозпредприятий.

В работе исследовано влияние технических, технологических, экономических и организационных параметров обеспечения газомоторным топливом на повышение эффективности эксплуатации АГНКС.

Рис. 1. Принципиальная схема газоснабжения автотракторной техники

При решении вопросов развития сети АГНКС необходимо учитывать, что она зависит от разных категорий потребителей. Автотранспортные предприятия эксплуатируют многочисленные модификации АТС (грузовые, легковые, автобусы, грузоподъемные и специальные), для которых важным требованием является минимальный холостой пробег для заправки как экономический критерий.

Сельскохозяйственные потребители характеризуются спецификой видов работ, обеспечивающих аграрно-технические операции в растениеводстве и обслуживании животноводства. 11оэтому необходимо решать задачу обеспечения эффективности АГНКС с условием эффективности автотранспортных средств и сельскохозяйственной техники.

Эта задача решается и осуществляется по этапам с постоянным уточнением технико-экономических показателей (ТЭП).

Рассматривая систему заправки автотракторной техники сжатым природным газом, следует подчеркнуть, что к ней применимы все нормы и принципы проектирования систем АЗС с учетом специфики, вытекающей из физико-химических свойств КПГ, технологии подготовки, заправки и его транспортировки.

Функционально систему газоснабжения моторной техники можно представить как взаимосвязанные блоки: газозаправочного и использующего оборудования выражением:

• ^ =

Ргз = /(Хоо > Xво > Ху, XА, Хэл, XЕ ) ^га = КХА,ХБ,ХВ)

Применительно к проблеме развития системы обеспечения газомоторным топливом, автором использована методика размещения АЗС, разработанная отечественными учеными, сущность которой заключается в минимизации целевой функции Ъ, учитывая ограничения по рентабельности и пропускной способности АГНКС, выраженной функцией:

"^■ЛГпйп ~ Xк < XКт№ ^

Целевая функция представляет сумму эксплуатационных затрат, включая доставку топлива на АГНКС, реинновационные отчисления от стоимости сооружения и реконструкции АГНКС, а также потери на АГНКС от простоя автотранспорта и ТРК, выраженную через число заправок и потери автотранспорта от холостого пробега. По аналогии с АЗС также решается задача определения мощности АГНКС с учетом списочного количества автомашин населенного пункта в зоне строительства новой АГНКС.

Решение задачи выполнялось в два этапа.

На первом этапе определяются параметры целевой функции (2).

+ (2)

ы\ п,

(3)

(=1

где: ТУ,- число заправок в г'-м пункте; С,- стоимость перевозки тонны ГМТ до ¡'-го пункта; 5- суммарное число заправок на конец расчетного периода; а0 - расстояние холостого пробега; Ь0- коэффициент выхода на линию; - объем потребляемого топлива. А,- количество автотранспорта в г'-м пункте на конец расчетного периода; п - число пунктов размещения АГНКС.

На втором этапе формировалась сеть возможных мест расположения АГНКС, выбираемых из условия

лгр>ли (4)

где: А'р - расчетное число заправок, рассчитываемое путем минимизации целевой функции 7; Ли- минимальное число заправок, при котором АЗС целесообразно сооружать.

Однако недостатком данной методики является произвольность выбора пункта возможного размещения АГНКС. Расчет загрузки по «пиковому» часу, как правило, завышает требуемую мощность станции, а включение в целевую функцию 2 затрат в сфере автотранспорта на простои в ожидании заправки не отражает современных экономических отношений, а также специфику системы производства КПГ, включающую необходимость наличия магистральных газопроводов, сетей поселковых и межпоселковых, АГНКС и Г1АГЗ.

Принцип проектирования сети АЗС, в соответствии с которым сначала произвольно выбирают достаточно большое количество подходящих площадок, а затем производят отбор тех из них, которые оказались расположенными наиболее удачно для потребителей, недостаточен при проектировании АГНКС.

В этой связи в качестве критерия оптимальности размещения АГНКС используется экономическая эффективность использования КПГ для транспортного средства, заправляющегося на данной станции. Экономическая эффективность в расчете на один автомобиль определяется по формуле:

где: Ца- оптовая цена газобаллонного автомобиля;

5/, - фактическая производительность соответственно по базовому (нефтяное топливо) и расчетному варианту (метан); И,, И2 - годовые эксплуатационные издержки на один автомобиль (без учета отчислений на реновацию) соответственно но базовому и расчетному варианту; А",', К'2 - капитальные вложения на один автомобиль соответственно для базового и расчетного вариант; Р2 - коэффициент реновации, обратный срок службы автомобиля; Ен- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Необходимое среднесуточное число заправок п3 для размещения АГНКС в зоне, где сформирована группа потребителей, определялось по формуле:

где: А„ - списочное число автомобилей, оснащенных ГБО в шт.; а„- коэффициент использования парка (а„= 0,6-0,8); 1СС - среднесуточный пробег базового

(5)

автомобиля на КПГ в км; 1Х - запас хода базового автомобиля на одной заправке в км.

Требуемое количество А1 'НКС ЫА определялось по ее базовой пропускной способности в сутки

"з

(7)

Размещение ПАГЗ предполагалось в районах концентрации автотранспорта (АТП) и сельхозмашин на площадках при отсутствии стационарных АГНКС.

Для расчета количества ПАГЗ на расчетный год принималось средневзвешенное расстояние доставки /ср дополнительного количества газа (2д от АГНКС до потребителя

Ш (8)

где: Ц - расстояние доставки, км; П;; - количество ПАГЗ.

п а((9)

Т„ • псм "Я' Р.-'ут 'К

где: Ог - годовой объем перевозок, т; / - расстояние перевозки, км; 1„р- время простоя под погрузкой, разгрузкой и оформление документов за одну ездку, ч; т- число ездок с грузом (при /?„=0,5; 0,75; 1 т =1; 1,5; 2 соответственно); /?„ -коэффициент использования пробега (рп= 0,5); у т - средняя техническая скорость, км/ч (у7=36 км/ч);£н- коэффициент незавершенности перевозок (Аг„=1,1); Т„- годовой фонд времени пребывания автомобиля на линии (Г„=2019 час); псм -число смен работы автомобиля на линии (и„,=2); q- грузоподъемность автомобиля, т; Рг - коэффициент использования грузоподъемности; ки - коэффициент использования автотранспортных средств (ки = 0,8).

Вторая глава посвящена анализу и проблемам перевода автотракторной техники на природный газ и его использованию в качестве моторного топлива, проведению оценки надежности и эффективности функционирования систем заправки автотранспорта для регионов РФ.

Главное звено в системе заправки - АГНКС, которая является комплексом взаимосвязанных и взаимодействующих элементов основного и вспомогательного технологического оборудования, системы управления, контрольно-измерительных приборов и автоматики, электропитания и схем обеспечения безопасности, математически представляет функцию:

РАГНКС — /(Х^,Х2,Х3,Х4,Х5,Х6.......Xп)

(10)

Дня оценки надежности существующего технологического оборудования АГНКС исследована статистика отказов, характеризующая надежность эксплуатации АГНКС (по результатам 16-ти газотранспортных предприятий Российской Федерации) с разделением параметров потоков, включающих элементы: компрессорные агрегаты отечественного и зарубежного производителя; КИП и А; электрооборудование; технологическое оборудование.

Результаты анализа потока отказов за наблюдаемый период показаны (Рис. 2)

_ £0.0

£

5 45,0

415,0

35.2 30,0 26,0 20,0

15.3 10,0

5,0 0,0

Рис. 2. Ранжирование отказов

Ранжирование потока отказов позволило сделать вывод: надежность стационарной компрессорной установки (СКУ) определяется надежностью компрессора.

Большая разнотипность газотопливных систем, используемых для семейства базовых двигателей, потребовало проведения сравнительных испытаний их надежности.

В работе для выбора наиболее качественного газобаллонного оборудования проведена обработка результатов сравнительных испытаний разнообразных газотопливных систем по показателям надежности и трудоемкости обслуживания. В частности, расчет надежности проведен по методике РД 50-690-89. При этом основными расчетными показателями являлись средняя наработка на отказ и наработка до цензурирования для газобаллонного оборудования (ГБО).

В главе проведена статистическая обработка эксплуатационных данных ГБО, используемого на различных предприятиях, по наработкам на отказ и до цензурирования, причем в качестве аппроксимирующей функции распределения выбрано двухпараметрическое распределение Вейбула-Гнеденко (11):

определены начальные и уточненные оценки параметров выбранного распределения, на основе использования линеаризации эмпирической функции наблюдения подтверждена согласованность с видом функции распределения эксплуатационных данных по наработкам на отказ и до цензурирования со степенями соответствия Я2=0.96 и Я2 =0.99 соответственно, получены плотности распределения времени работы до отказа (рис. 3) и до цензурирования (рис. 4).

Итоговые расчетные данные по надежности комплектов ГБО представлены в таблице 1.

Таблица 1. Расчетные данные по надежности ГБО

Автосистема газ-бензин РЗАА газ-бензин САГА-7 газ-бензин Мобильгаз Газодизель ЬоуаЮ газ-бензин

Средняя наработка на отказ, тыс. км. /у (тыс. км.) 15,67 21,72 20,43 8,967 25,12

Коэффициент вариаций, V 0,758 0,68 0,727 0,399 0,728

Рис. 3. Функция плотности распределения времени работы до отказа /(О = 0.23 г ехр (-?'-21/5.17)

Рис.4. Функция плотности распределения времени работы до цензурирования

/(О = 0.04 ?0'7бехр (-¿''744.86)

,1.76/

При обработке первичных данных, полученных от опорных предприятий, были получены следующие оценки затрат на текущий ремонт и регулировки для рассматриваемых комплектов ГБО, которые указаны в таблице 2.

Таблица 2. Трудовые затраты на текущий ремонт и регулировки ГБО

Газотопливные системы Чел/час.на 100 авт. на 1 ООО км.пробега, час Годовые затраты в чел/час.на 10 авт. при месячном пробеге 8 тыс.км.

Автосистема «Газ-бензин» 4,37 42

РЗАА «Газ-бензин» 2,5 24

САГА - 7 «Газ-бензин» 3,13 30

Мобильгаз «Газодизель» 20,83 200

ЬоуаШкГаз - бензин» 1,9 18

Полученные расчетные данные (таблица 2), а также данные трудовых затрат на текущий ремонт и регулировки подтвердили, что наиболее надежно и менее трудоемко ГБО Рязанского завода автомобильной аппаратуры и фирмы ЬоуаШ.

С целью исследования эксплуатационных характеристик газового двигателя, его надежности, безопасности и экологичности под научным руководством автора в Невинномысском ЛПУМГ по технической документации, разработанной МАДИ (ТУ) и ООО «Газпромом ВНИИГАЗ» исследованы эксплуатационные характеристики автомобилей и тракторов, работающих на КПГ. В качестве экспериментального оборудования был использован конвертированный дизельный двигатель КамАЗ 7408.10, установленный на автобусе А-4216.

Аналогичные испытания проведены с газовым двигателем зарубежного производства конвертированного дизеля 11АВА-МАКГ-2156, установленного на автобусе «Икарус-283».

Показатели эксплуатационных исследований АТС, проведенных в Невинномысском ЛПУМГ совместно с МАДИ (ТУ) и ООО «Газпром ВНИИ-ГАЗ», приведены в таблице 3.

Таблица 3. Показатели эксплуатационных испытаний автобусов с газовыми двигателями Невинномысского ЛПУМГ.

Марки Показатели Ед. изм. Годы

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

«ИКАРУС-283» Пробег км 32250 6970 16987 20185 4390 1994 - -

Расход КПГ мJ 14474 3489 8494 10992 2195 1689

Экономическая эффективность РУ б. 99084 20138 45270 52170 74870 7809 - -

ЛИАЗ (А4216) Пробег км 9599 14768 12800 15968 14500 15030 16865 13938

Расход КПГ м-1 4515 7384 6400 7984 7250 7508 6265 6969

Экономическая эффективность РУ б. 25453 47550 52900 49920 54200 48770 53918 25124

Исследования, проведенные с целью определения надежности эффективности функционирования газобаллонных систем автотранспортных средств, показали достаточную работоспособность систем и рекомендованы для про-мышленно-практического применения.

Также были исследованы эксплуатационно-технические характеристики трактора К-700А на тормозном стенде в Кубанском научно-исследовательском институте испытания тракторов и сельхозмашин (КубНИИТиМ) и в полевых условиях колхоза «Казьминский» и землях службы подсобного хозяйства и озеленения (ПСХиО) Невинном ысского ЛПУМГ.

Исследования в газодизельном режиме трактора К-700А показали повышение производительности за час технологического времени на всех операциях от 3 до 11% за счет увеличения мощности двигателя; снижение погектарного расхода топлива на 5-22%, в том числе дизельного - на 31-42%; общее снижение погектарного расхода топлива в стоимостном выражении составило - 1125%.

Эффективность газовой моторизации тракторов показана в таблице 4. Таблица 4.Эффективность переоборудования тракторов для работы па компримированном газе (ЮН")

Показатели эффективности Марка трактора

К-701 МТЗ-80/82 ДТ-75М

Капиталовложения на переоборудование, в ценах 2001-2002гг.) тыс. руб. 83,7 61,1 40

Срок окупаемости (без учета заправочных средств), месяцы 5 12 8

На полях колхоза «Казьминский» с целью сравнения результатов эксплуатации газодизельного трактора с дизельным проведены их испытания в параллельной работе. Результат приведен табл. 5, 6.

Таблица 5. Результат параллельной работы тракторов

Газодизельный - ЛПУМГ Дизельный - колхоза Расходы на 1 га На сколько часов хватает одной заправки газом Выявленные замечания

Пахота Пахота Газодизельный Дизельный, (Л)

Время работы, час в, га расходы Время работы, час га Д.т. (л) Д.т (л) Газ, м3

Д.т. (л) Газ, м3

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12

7 14,3 130 172 9 14, 9 199 9Д 12,2 13,4 8 Не выявлено

Таблица б.Затраты топлива при обработке почвы (пахоты)газифицированных тракторов К-700А________

Вид работы Глубина обработки, (см) Норма выработки, га/см Расход дизтоплива, 1 га Расход Цена, руб. Стоимость обработки 1 га, руб.

диз.т., (кг) газ, м3 диз.т., (кг) газ, м3 на диз. т. на газе

Пахота 18-20 12,8 18,7 4,7 14 6,0 3,15 112 72,3

Пахота 20-22 12,2 21,7 5,4 16,3 6,0 3,15 130 83,7

Испытания показали, что производительность газодизелыюго трактора выше дизельного более чем на 10 %, доля замещения дизельного топлива 55%, что соответствует данным испытания на тормозном стенде.

Важным явились испытания пилотных образцов газодизельных тракторов модели МТЗ 80/82 с целью определения технических параметров газоисполь-

зующей аппаратуры.

При непосредственном участии автора диссертации впервые в России разработана и смонтирована газобаллонная установка (ГБУ) на гусеничном тракторе ДТ-75Д в соответствии с документальной разработкой во ВНИИГАЗе, были проведены стендовые испытания, ведутся эксплуатационные наблюдения, определен положительный экологический эффект, выявлены результаты, позволяющие заводу-изготовителю разработать конструкцию трактора с учетом работы его на газовом топливе.

На основании выполненных исследований, эксплуатационно-технических характеристик отечественных марок тракторов при участии автора разработано

«Руководство по организации и проведению переоборудования тракторов для работы на компримированном природном газе» и выполнена научно-исследовательская работа по теме «Рекомендации и методические указания для подготовки и переподготовки механизаторских кадров и ИТР по эффективному использованию машинно-тракторных агрегатов (МТА) с двигателями, работающими на компримированном природном газе».

Исследована эксплуатация малотоннажных газовых автомобилей с разными видами моторного топлива (бензин, СУГ, КПГ) в отдельно взятых предприятиях (Невинномысское Л11УМГ, Карачаево-Черкескгаз).

Исследования показали, что эксплуатация автомобиля УАЗ-452 на КПГ в 1,25 раза дешевле, чем на пропан - бутане; в 2 раза дешевле, чем на бензине.

Исходя из полученных результатов экспериментов определены потенциальные возможности газификации автомобильного транспорта в зоне обслуживания АГНКС в городах Невиниомысск, Черкесск и селах Кочубеевского района.

Исследования, выполненные в главе, обеспечивают технико-экономический анализ и комплексную оценку свойств газозаправочного и га-зоиспользующего оборудования в совокупности с особенностью функционирования сельхозтехники, позволяют разработать методику расчета объемов потребления КПГ в регионе и выполнить прогнозные расчеты развития парка техники, работающей на ГМТ.

В третьей главе приведена методика определения потребности в КПГ в регионально-районном разрезе. Определены источники газоснабжения на примере Владимирской области и Кочубеевского района Ставропольского края.

На основе расчетов выполнен прогноз развития автотранспорта и сельскохозяйственной техники.

Из всех видов пассажирского транспорта первое место принадлежит автобусному транспорту, являющемуся основным в городах и сельской местности. Качественное изменение грузового автотранспорта выразилось в снижении средней грузоподъемности, большей специализации и дальнейшей дизелизации автопарка грузовых машин при сокращении объемов их выпуска. Парк грузовых автомобилей РФ составляе т 5 167 849 ед. (2008 г.).

Удельный вес в структуре легкового транспорта более 75 % принадлежит

индивидуальным владельцам. В целях прогнозирования количества легкового

транспорта в главе использован способ логического модулирования численно-

18

сти населения, выполнена прогнозная оценка обеспеченности легковыми автомобилями жителей Владимирской области на период до 2020 года.

Изменение численности автомобильного парка по видам АТС должно прогнозироваться с учетом следующих факторов:

• Для легкового автотранспорта - по изменению численности населения и уровню обеспеченности граждан легковым автотранспортом на 1000 чел.

• Для грузового автотранспорта - рост объема грузоперевозок или соответственно рост потребности в моторных топливах.

• Для автобусного парка - рост объемов пассажироперевозок, связанных с изменением численности населения и увеличением автомашин в личном пользовании граждан.

• Для сельскохозяйственной техники - увеличение производства сельскохозяйственной продукции.

В главе предложена методика оценки норм расхода моторных и газовых топлив с учетом дорожно-транспортных, климатических и других эксплуатационных факторов по видам автомобилей.

Для легковых автомобилей нормирующее значение расхода топлива рассчитывается по следующему соотношению:

QH = 0.01-Н,-la-(1+0,01-KJ (12)

где: Qh~ нормативный расход топлива, литры; Hs- базовая норма расхода топлива на пробег автомобиля, л/100 км; 1а - пробег автомобиля, км; К„-поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или снижение) к норме в процентах.

Для бортовых грузовых автомобилей или автопоездов нормирующее значение расхода топлива рассчитывается по следующему соотношению:

QH=0,01-{ (H,Mg G„P) ■ la+Hw ■ Grp-lrr} ' (1 + 0,01 ■ К„){\Ъ)

где: QH - нормативный расход топлива, литры или куб.м; Hs - базовая норма расхода топлива на пробег автомобиля, л/100 км или куб.м/100 ткм; Hg -норма расхода топлива на дополнительную массу прицепа или полуприцепа, л/100 ткм или куб.м/100 ткм; Gnp - собственная масса прицепа или полуприцепа, т; 1а - пробег автомобиля, км; Н„ - норма расхода топлива на транспортную работу, л/100 ткм или куб.м/100 ткм; Gn, - масса груза, т; 1ГР - пробег автомобиля с гру-

зом, км; Кп - поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или снижение) к норме в процентах.

Для автобусов нормируемое значение расхода топлива устанавливается аналогично легковым автомобилям:

0,01 • н, ■ !а (1 + 0,01-кя;+Ног-т (14)

где: Нот — норма расхода топлива на работу штатных независимых отопителей, л/час; Т - время работы автомобиля с включенным отопителем, час.

Для тракторов нормирующее значение расхода топлива рассчитывается по следующему соотношению:

£)ц= Нт ■ Тр-(1 + 0,01 ■ К,) (15)

г де: Нт - базовая норма расхода топлива на работу трактора, л/час; Тр - время работы трактора в году, час.

На основе структуры эксплуатационных расходов, принимая линейную аппроксимацию данных, получили зависимость эксплуатационных затрат АГНКС (рис. 5) Зэ (руб/год) от годовой реализации (2 (куб.м/год) в виде:

3,-282300 + 1,3798-д (16)

7000000

6000000

у = 1,3798x1+ ЗЕ+06 И2 = 0,48

3 5000000

4000000

3000000

2000000

юооооо 4-

0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 Реализация газа, куб.м.

Рис. 5. Зависимость эксплуатационных затрат АГНКС от годовой реализации КПГ

Предложенная методика расчета потребности в КПГ, определение основных источников для газоснабжения АГНКС является основополагающей в разработке научных основ развития региональных систем обеспечения газомоторным топливом.

Четвертая глава диссертации посвящена разработке научных основ создания регионально-районных систем газоснабжения автотракторной техники газомоторным топливом.

Работы, выполненные в ряде научно-исследовательских учреждений, и в первую очередь ОАО «Газпром ВНИИГАЗ», подтверждают, что эффективность заправки автотракторной техники во многом зависит от схемы построения сети заправочных станций и их индивидуальной пропускной способности (мощности).

Для определения конфигурации сети газообеспечения техники, применяемой в сельскохозяйственном производстве, автором использованы критерии, введенные и описанные И.Ф. Маленкиной в монографии «Система обеспечения эффективного развития и эксплуатации сети метановых автозаправочных станций» (2005г.). При этом автором введены новые критерии, такие как Потенциальная емкость потребления компргшированного природного газа, характеризующая потребительскую возможность использования КПГ в качестве моторного топлива для автотранспортного сектора в рассматриваемом регионе. С учетом потенциального спроса на КПГ в сельскохозяйственном секторе экономики в работе предложены следующие дополнительные факторы, влияющие на расчет прогнозного спроса на КПГ, такие, как: численная и структурная динамика регионального автомобильного парка и объемы транспортных перевозок.

Автором отмечено, что критерий Л-.н.п. Территориальная плотность газифицированных населенных пунктов, характеризующий уровень развития сетей газоснабжения и возможность развития рынка КПГ в регионе, и Уровень урбанизации Ур применимы для ранжирования субъектов РФ не пригодны в части микроанализа, т.е. оценки и возможности сооружения АГНКС в населенных пунктах на территории отдельного района. В этом случае наиболее предпочтительным является использование показателей, «привязанных» к районам. К таким показателям следует отнести:

- максимальный потенциал реализации (КПГ) - Jq

к Н -I

j (17) е ft 100

где: Hai ~ норма расхода топлива г'-й группы АТС, нм3/100 км; lcpi - среднегодовой пробег АТС i - й группы, км; Nt - число АТС i - й группы; Кг - коэффициент газификации АТС;

- коэффициент удаленности от системы газоснабжения

0,5/3

ку= I . (18)

Л//77

где: h - пробег АТС на одной заправке КПГ, км; 1МГП - расстояние от центра района области до ближайшего МГ, км.

При оценке эффективности проекта использован чистый приведенный доход (NPV):

т

NPV = X ß,t ~Кл~ Кгбо (19)

(=1

где: R— результат в г'-ом году; 3— затраты в i—ом году; Д— коэффициент дисконтирования; КА- стоимость АГНКС; К^о- стоимость газобаллонного оборудования.

Реализация газа на АГНКС Q в год:

Q=E v3lfy-q°^- <2°)

з

Затраты на покупку газа 3„:

3n = Q^rn-YJV3lfr-q^rnq!^Wrn (21)

з

где: Цп - цена закупки газа у ОАО «Газпром», руб/куб.м.;К3 - объем заправки баллонов АТС, н.м3; 1ср — пробег АТС на одной заправке КПГ, км; у - доля АТС, переведенных на КПГ; qs- плотность АТС, ед/км2;50^- общая площадь зоны обслуживания АГНКС, км2; m — число АГНКС.

При условии R-3 = const по годам расчетного периода уравнение чистой дисконтированной прибыли (ЧДП) для одной АГНКС имеет вид:

ЧДП, = ((ко,82-Зд)• 0,66-КА -Кл -^(22)

где: R - выручка от реализации газа через АГНКС, руб; ö - коэффициент отчисления налогов на имущество (2,2 %); 0,66 - коэффициент, учитывающий налоговые отчисления на прибыль (34 %).

з 3 т

Суммируя по всем АГНКС, получим:

ЧДП = £ ЧДП 1 = X {((Л0.82 - 3,)• 0,66 - ^ • • X Р,}" т ■ КА - КГБ0 (24)

Условием принятия проекта будет выполнение условия (31):

ЧДП > 0 , (25)

при ограничении г = .т 4 ' ^^

где: г- радиус зоны обслуживания АГНКС, км; Бр - площадь региона.

Эффективность перехода па газовое топливо техники для индивидуальных владельцев определяется такими факторами:

- срок окупаемости вложенных средств, включая сопутствующие затраты;

- удобство эксплуатации техники и его заправки.

Условие эффективного переоборудования автотракторной техники на работу на ГМТ выражается формулой:

Jpt-3)pt-K> о

(27)

т„

3, = 3,+ 3У. (28)

где: Э, - экономия затрат на топливо в t году; Зг дополнительные затраты при эксплуатации ГБА, включающие увеличение холостых пробегов на заправку на ЛГЗС или АГНКС по сравнению с АЗС; Зу - затраты на установку ГБО;/? - коэффициент дисконтирования; К - стоимость комплекта ГБО и его установки, руб.

Исходя из оценки объемов потребления К11Г, числа необходимых мобильных средств доставки КГ1Г для с/к техники в полевых условиях, количества рейсов ПАГЗ с оценкой удельных затрат на единицу техники для определения целесообразности переоборудования транспортных средств и создания средств заправки разработаны рекомендации по выбору мест расположения АГНКС на территории субъектов РФ с целью оптимального уплотнения существующей газозаправочной сети.

Для выбора мест размещения АГНКС использован метод поиска координат расположения станции (Х0, У0) по критерию минимального холостого про-

23

бега АТС и доставки ГМТ для сельхозмашин от мест дислокации с координатами (Х„ У,).

Расстояние от АГНКС до любого пункта определяется по формуле:

и = + 29)

Суммарная транспортная работа всех АТС при пробеге на заправку из / пункта до АГНКС при потребности в газе Q,, тыс. м3 км/год,

А = X0, • ^(Х,-Х0)2 +(¥1-¥0)2 7№-Хо)2 + (У4-Го)2(30)

Оптимальные координаты , К0 найдем условия

— = 0; — = 0.(31)

или

Координаты находятся методом последовательных приближений, принимая начальные значения равными средним по числу (К) рассматриваемых мест размещения АГНКС.

УХ Ту,

Автор предложил методологию для решения задачи развития региональной автозаправочной сети, для условий использования альтернативных видов топлива (СУГ, Биогаз) и базирования на разветвленной сети магистральных газопроводов в сочетании с существующими и проектируемыми поселковыми и межпоселковыми газопроводами.

Пятая глава посвящена реализации практических методов формирования районно-региональных систем обеспечения КПГ сельскохозяйственной техники на базе Невинномысского газотранспортного узла.

Разработана принципиальная схема обеспечения сельскохозяйственных предприятий Кочубеевского района с использованием ПАГЗ и площадки ГРС представлена на рис. 6.

Рис. 6. Принципиальная схема доставки и заправки КПГ сельхозпредприятий Кочубеевского района Ставропольского края

Для её практической реализации впервые разработана и внедрена схема газообеспечения - АГНКС-ПЛГЗ-ГРС, отработан стационарно-передвижной режим заправки на газораспределительной станции. Схема позволяет рационально использовать газозапраночное оборудование, повысить производительность труда и загрузку эксплуатационного персонала.

Построение схемы оснонано на секционировании и кольцевании магистральных, межпоселковых и поселковых газопроводов с комплексом заправок (ПАГЗ, сжиженным природным, СНГ и др.).

Схема (рис.7) предполагает комбинированный комплексный технологический подход, позволяющий:

- использовать существующие АГНКС;

- осуществить привязку блочных АГНКС к магистральным газопроводам, размещая их на ПХГ, КС, ГРС, РЭП, что даёт существенную выгоду в загрузке газопроводов-отводов, в минимизации численности обслуживающего персонала на АГНКС (используется штатный персонал ГРС);

- используя научно-технические достижения в технологии сжиженного природного газа (СПГ), разместить ожижители газа на крупных ГРС;

Рис. 7. Комбинированная схема газозаправок на базе Невинномысского газотранспортного узла

- использовать опыт размещения газонаполнительных станций (ГНС) на существующих АГНКС в городах и районных центрах для обеспечения нефтяным сжиженным газом (НСГ) автомобилей и коммунально-бытовых нужд населения;

- осуществить размещение блочных мини-АГНКС в городах и населенных пунктах с подключением их к межпоселковым и поселковым сетям низкого давления (0,3; 0,6; 1,2 МПа);

- использовать межпоселковые газопроводы и сети предприятий для подключения когенерационных установок для автономного электро-тепло-снабжения предприятий и населения;

- разработать технические требования для проектирования обеспечивающих комплексное решение загрузки газопроводов-отводов, в т.ч. и привязки на них АГНКС;

- разместить биогазовые установки на крупных сельхозпредприятиях, в первую очередь на птицефабриках;

- использовать передвижные газозаправщики для доставки газомоторного топлива для потребителей, удаленных от газовых сетей, и в первую очередь,

для сельскохозяйственных, при этом используя схемы стационарно-передвижные, объездные, челночные и т.п.

Реализация предлагаемой схемы дает возможность надежно обеспечить газовым моторным топливом как автомобильный транспорт, так и сельскохозяйственный (тракторы, комбайны), железнодорожный (тепловозы), авиационный (самолеты).

Для обоснования и практического построения системы обеспечения ГМТ потребителей и в первую очередь сельхозпредприятий выполнено ТЭО регионального испытательного полигона по переоборудованию сельскохозяйственной техники на газ для образцов вторичного рынка и структура полигона, разработчиком которого является автор. Полигон создается на базе колхоза-племзавода «Казьминский».

Функционально полигон предусматривает увязку организационно-технологической цепи: разработка и изготовление ГБО с последующим изготовлением пилотных образцов на пункте переоборудования «Кавказавтогаз» в г. Невинномысске, с передачей их на обкатку в службу сельского подсобного хозяйства и озеленения (ПСХ и О) Невинномысского ЛГГУМГ. Обкатанный и отлаженный образец техники передается в колхоз для эксплуатации. Промыш-ленное(массовое) переоборудование тракторной техники с ГБО осуществляет ОАО «Кочубеевский ремонтный завод» на договорных условиях с колхозом.

Газозаправочную функцию осуществляет «Кавказавтогаз» - филиал ООО «Газпром трансгаз Ставрополь», используя в комплексе АГНКС в селе Казьминское и полевые ПАГЗы.

Научно-техническое сопровождение функционирования полигона осуществляют ООО «Газпром ВНИИГАЗ», «Автосистема», НАТИ, ГНУ ВИМ и ООО «Газпром трансгаз Ставрополь». Координацию функционирования полигона осуществляет Невинномысский филиал кафедр РГУ нефти и газа.

Участники проекта и организационная структура проведения работ представлены на схеме (Рис. 8).

Учитывая расположение отделений колхоза в населенных пунктах (Гуса-

ровское, Благодарное, Вревское) и количество тракторной техники, определены среднесуточные объемы потребляемого газа и рассчитано число ПАГЗ, определены маршруты доставки КПГ.

Выполнена оценка снижения вредных загрязняющих веществ (ЗВ) и предотвращенного экологического ущерба. Расчеты показывают высокую экологическую эффективность предлагаемых мероприятий. В результате замены

365 единиц АТС, работающих на ЖМТ, на КПГ выбросы в атмосферу от выхлопных газов могут быть сокращены приблизительно на 63%.

Экономия от замещения нефтяного топлива составляет более 20,1 млн. руб. в год, с учетом экологического фактора - 25,8 млн. руб. в год.

Организация полигона позволяет повысить эффективность и конкурентоспособность главной задачи АПК Российской Федерации.__

Рис. 8. Состав участников и организационная структура полигона по внедрению оборудования по использованию КПГ в качестве моторного топлива для сельхозмашин на базе колхоза «Казьминский» Кочубеевского района Ставропольского края.

Основные результаты:

1. Научно обобщена проблема использования природного газа в качестве моторного топлива в отраслях народно-хозяйственного комплекса, развивает важнейшее направление газовой моторизации автомобильного транспорта и сельского хозяйства с целью эффективного использования топливно-энергетических ресурсов в Российской Федерации.

2. На основе анализа отечественного и зарубежного опыта обоснованы и разработаны организационно-технические решения, направленные на совершенствование технологий перевода автотранспортной и сельскохозяйственной техники на использование компримированного природного газа в качестве моторного топлива.

3. Экспериментальные исследования эксплуатационных характеристик двигателей, работающих на нефтяном топливе, позволили разработать методы конвертации дизельных двигателей в газовые с искровым зажиганием для работы на компримированном природном газе.

4. Разработаны научные основы регионально-районных систем газоснабжения автотракторной техники на основе синхронизации, развития систем регионального газоснабжения и систем газопотребления газомоторным топливом. Разработана концепция создания регионального полигона для испытания, отладки и промышленного перевода автотракторной техники агропромышленного комплекса для работы на компримированном природном газе.

5. Результаты выполненной работы внедрены в ряде газотранспортных систем («Газпром трансгаз Ставрополь», «Газпром трансгаз Екатеринбург», «Газпром трансгаз Краснодар») и сельхозпредприятий Ставропольского края, а именно:

1. схема развития дейс твующей сети АГНКС в рамках целевой комплексной программы развития газозаправочной сети и парка техники, работающей на природном газе на 2007-2015г;

2. перспективная схема развития региональной сети газоснабжения Ставропольского края для газообеспечения АГНКС-ПАГЗ-ГРС;

3. технологические режимы заправки газомоторным топливом на газораспределительных станциях;

4. предложения по кадровому обеспечению для эксплуатации газоза-правочиой и газоиспользующей техники.

Выводы и рекомендации:

1. Использование природного газа в качестве моторного топлива прогрессивно и перспективно; оно решает важные экономические, экологические и социальные проблемы. Природный газ, используемый в качестве моторного топлива, дает сокращение потребления жидких топлив (бензина, керосина, дизельного топлива), обеспечивает энергосбережение, увеличивает срок службы автотранспортной техники, снижает загрязнение окружающей среды.

2. Многолетними исследованиями и практической внедренческой работой доказано, что перевод автотранспорта и сельскохозяйственной техники на использование природного газа в качестве моторного топлива пред-

ставляет собой вполне решаемую задачу, которая может быть осуществлена в весьма сжатые сроки.

3. Всесторонний анализ работы существующей сети газоснабжения автотранспорта и сельскохозяйственной техники в регионах России показал, что ее эффективность крайне мала по следующим основным причинам:

— в регионах существует значительная диспропорция в развитии инфраструктуры автомобильных газонаполнительных компрессорных станций;

— сеть АГНКС загружена лишь на незначительную часть своей возможности;

— отсутствует комплексная методика перевода автотракторной техники на газомоторное топливо.

4. Показано, что разработанная в диссертации комбинированная схема обеспечения автотракторной техники природным газом на основе стационарных газораспределительных станций и передвижных газозаправочных средств способна увеличить загрузку АГНКС более чем на 10%.

5. Рекомендуется взаимосвязанная система газообеспечения по схеме «ГРС - АГНКС - ПАГЗ», представляющая собой наиболее быстро и эффективно решающая проблему перевод автотранспорта и сельскохозяйственной техники на использование природного газа в качестве моторного топлива.

6. Выполненные работы показали, что доставка природного газа, используемого в качестве моторного топлива (ГМТ), к сельскохозяйственным предприятиям позволяет параллельно решению основной задачи осуществить газификацию малонаселенных пунктов, удаленных от газовых сетей, а также обеспечить газом полевые станы и фермерские хозяйства.

7. На базе действующей сети АГНКС разработана методика комплексного развития системы обеспечения ГМТ в регионе. Ее основными элементами являются:

— существующие и перспективные системы регионального газоснабжения;

— учет режимных особенностей газообеспечения и газопотребления;

— методология перевода автотракторной техники на ГМТ, обеспечивающая ее надежность и эффективность;

— использование комплексной системы газообеспечения АГНКС-ПАГЗ-ГРС.

8. Практико-внедренческие работы по проверке и развитию положений диссертации, выполненные на примере обеспечения ГМТ агропромыш-

ленного комплекса Кочубеевского района Ставропольского края, показали, что на расстояниях до 20 км от АГНКС целесообразна заправка ГМТ непосредственно на АГНКС; на больших расстояниях необходимо использовать ПАГЗ. При проектировании мероприятий по переводу автотранспорта и сельскохозяйственной техники на использование природного газа в качестве моторного топлива рекомендуется использовать методику, разработанную в диссертации.

9. Экономический анализ проблемы позволяет утверждать:

— использование сжатого природного газа в качестве ГМТ примерно на 25% дешевле, чем использование сжиженных углеводородных газов (СУГ) и почти в 2 раза дешевле, чем бензина;

— себестоимость обработки 1 га почвы тракторами, работающими на сжатом природном газе более чем в 2 раза меньше, чем тракторами, работающими на дизельном топливе, причем производительность техники увеличивается примерно на 10%;

— расчеты, выполненные для 26 сельскохозяйственных предприятий с количеством моторной техники в 1700 ед., показали, что затраты на переоборудование парка машин для использования природного газа не слишком велики (112 млн. руб.) и окупаются за 1,2 года; причем только в первый год сокращение затрат на моторное топливо составили 85 млн.руб.

Ю.Рекомендуется разработанные в диссертации учебно-программный комплекс и пакет учебно-методических материалов для подготовки кадрового обеспечения решаемой проблемы.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

1. Коклин И.М., Будзуляк Б.В., Васильев Ю.Н., Чириков К.Ю. Экологическая безопасность использования газомоторного топлива. Газовая промышленность. М., № 9,1993. - С. 28-31.

2. Коклин И.М., Васильев Ю.Н., Лагашкин М.И. Перспективы применения поршневых газоперекачивающих агрегатов. Газовая промышленность. М.,№ 1,1994.-С. 12-13.

3. Коклин И.М., Будзуляк Б.В., Васильев Ю.Н., Чириков К.Ю., Беляев И.Г. Газоснабжение железнодорожного, водного и воздушного транспорта. Сборник научных трудов. Совершенствование машин и агрегатов газовой промышленности. М.: ВНИИ Газ, 1994. - С. 3-14

4. Коклин И.М., Васильев Ю.Н. Газовая моторизация Юга России. Газовая промышленность. М., № 6,1995. - С. 36-37.

5. Коклин И.М., Афлятонов Ф.С., Роднянский В.М., Чириков К.Ю. Формы и методы повышения эффективности при переводе транспорта на газомоторное топливо в условиях рынка. Газомоторное топливо (сборник научных трудов). М.: ВНИИ Газ, 1995. - С32-40.

6. Коклин И.М. Опыт эксплуатации автомобилей на газе. Автомобильный транспорт. М.: № 6,1996. - С. 32.

7. Коклин И.М., Васильев Ю.Н., Чириков К.Ю., Аусев В.Г. Особенности эксплуатации автомобилей на газовом топливе. Газовая промышленность.

М.:№ 1, 1997.-С. 62-66.

8. Коклин И.М. Необходимость газификации малотоннажных автомобилей, работающих на природном газе. Автомобильный транспорт. М., № 10, 1998.-С 40.

9. Коклин И.М. Транспортно-техническое обеспечение эксплуатации магистральных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Обз. информ. Сер. Транспорт и подземное хранение газа, 1998. - 31 с.

10. Коклин И.М. Монтаж газобаллонного оборудования и эксплуатация малотоннажных автомобилей, работающих на природном газе. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. Энергосбережение. - М.: ИРЦ Газпром. 1998. - №7-8. - С. 3-7.

11. Коклин И.М. Перевод автомобилей и тракторов на газ в Невинномысском ЛПУМГ. Газовая промышленность М. №10 1999 - С. 31-38.

12. Коклин И.М. Эксплуатация и возможности применения ПАГЗ-5000-25. Газовая промышленность. М., № 2,1999. - С. 69-70.

13. Коклин И.М., Лагашкин М.И. Переоборудование трактора К-700А для работы на сжатом природном газе. Результаты его испытаний. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. № 1,1999. - С. 5-11.

14. Коклин И.М. Газификация собственной техники в Невинномысском ЛПУМГ. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование

газа. Материалы НТС ОАО «Газпром». Опыт эксплуатации газовой аппаратуры транспортных средств и пути ее совершенствования. № 7-9, 1999. - С. 3-8.

15. Коклин И.М., Лагашкин М.И. Автомобиль «Газель» на газе. ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. № 12,1999. - С. 3-6.

16. Коклин И.М., Савельев Г.С., Подосинников В.В., Шапкайц А.Д., Кауров Е.Т., Лобанова Н.Л., Лагашкин М.И. Руководство по организации и проведению переоборудования тракторов для работы на компримированном природном газе ВРД 39-1.20-019-2000. М.: ВНИИ Газ, 2000. - 78 с.

17. Коклин И.М. Опыт эксплуатации газобаллонных тракторов. Тракторы и сельскохозяйственные машины. № 7, 2000. - С. 16-17.

18. Коклин И.М., Прохоров А.Д., Черепенников А.Н. Пути вывода крупногабаритных АГНКС из зоны убыточности. Газовая промышленность. М., № 9,2001.-С. 51-53.

19. Коклин И.М., Зиновьев В.В., Величко H.H., Воробьев A.B. Опыт переоборудования и эксплуатации газобаллонной техники в ООО «Кавказт-рансгаз». Газовая промышленность. М., № 9,2001- С. 35-37.

20. Коклин И.М. Комбинированная схема обеспечения газомоторным топливом. ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. № 4, 2001.-С. 15-16.

21. Коклин И.М. Опыт работы по газификации собственного автомобильного транспорта; взаимодействие между руководителями автотранспортных, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. № 6,2001. - С. 22-29.

22. Коклин И.М., Зиновьев В.В. Комбинированная схема обеспечения газомоторным топливом. ИРЦ Газпром. НТС. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. № 4,2001г. - С. 3-7.

23. Коклин И.М., Кубышев С.Н., Прохоров А.Д., Пятибрат А.Ф. Газораспределительные станции. Опыт эксплуатации, модернизация и реконструкция. ГРС как элемент сети обеспечения газомоторным топливом. М: ИРЦ

Газпром. Обз. информ. Сер. «Транспорт и подземное хранение газа». 2001г.-36 с.

24. Коклин И.М., Зиновьев В.В., Воробьев A.B., Величко H.H. Опыт переоборудования и эксплуатации газоиспользующей и газозаправочной техники в ООО «Кавказтрансгаз». М.: Международный научно-технический журнал - Авто газозаправочный комплекс (АГЗК), № 3,2002г. - С. 14-18.

25. Коклин И.М. Система практической работы в области расширения использования газа в качестве моторного топлива в ООО «Кавказтрансгаз» на примере опыта Невинномысского ЛПУМГ. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Обз. информ. Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. 2002. - 40 с.

26. Коклин И.М. Практические подходы к решению задач по газификации автотранспортной и сельскохозяйственной техники. М.: Международный научно-технический журнал - Автогазозаправочный комплекс

+Альтернативное топливо (АГЗК+АТ), № 1, 2004г. - С. 18-21.

27. Коклин И.М., Воробьев A.B., Величко H.H., Суслов А.Н. Опыт и перспективы использования КПГ для нужд сельского хозяйства в Ставропольском крае. М.: Международный научно-технический журнал - Автогазозаправочный комплекс +Альтернативное топливо (АГЗК+АТ), № 2, 2004г. - С. 36-37.

28. Коклин И.М. Опыт работы Невинномысского газотранспортного узла. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Транспорт и подземное хранение газа, 2004. -57 с..

29. Коклин И.М., Нгуен К.Т. Аналитический метод оценки количества газобаллонных автомобилей - М: НТС Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт №3 2005.-С. 56-60.

30. Коклин И.М., Нгуен К.Т., Прохоров А.Д., Оценка эффективности перевода автотранспортных средств на газомоторное топливо. - М.: НТС. Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт, №4,2005. - С. 37-41.

31. Коклин И.М. Перспектива и возможности комбинированного использования газомоторного топлива в зоне АГНКС и крупногабаритных ГРС. М.: Международный научно-технический журнал - Авто-газозаправочный комплекс +Альтернативное топливо (АГЗК+АТ), № 1 (25), 2005г.-С. 42-46.

32. Коклин И.М. Потенциальные возможности газовой моторизации на селе -фактор продовольственной независимости России. М.: Международный научно-технический журнал - Автогазозаправочный комплекс

+Альтернативное топливо (АГЗК+АТ), № 1 (25), 2006. - С. 47-51.

33. Коклин И.М., Прохоров А.Д., Савельев Г.С. Газомоторное топливо на службе села. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Транспорт и подземное хранение газа. № 3,2006. - С. 59-64.

34. Коклин И.М., Кобозев А.К., Койчев В.С, Потапенко С.И. Использование газомоторного топлива в сельском хозяйстве Ставропольского края на примере опыта Кочубеевского района. Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе. Доклад на 1УРоссийской научно-практический конференции. Ставрополь,. СтГАУ. 2007. - С. 254-259.

35. Коклин И.М., Потапенко С.И., Тимошенко П.Н., Дворенко В.И. Методика проверки знаний специалистов по переоборудованию и эксплуатации автотракторной техники на газомоторном топливе. Невинномысский технологический институт (филиал) ГОУ ВПО « Сев-Кав ГТУ», 2007. - 76 с.

36. Коклин И.М., Наумов О.П., Савельев Г.С. Эксплуатационные испытания тракторов, переоборудованных для работы на компримированном природном газе. Тракторы и сельхозмашины. № 10, 2008. - С. 24-29.

37. Коклин И.М., Прохоров А.Д. Эффективность газовой моторизации в сельскохозяйственном производстве. АГЗК+ АТ. №5,2008 С. 56-59.

38. Коклин И.М., Наумов О.П. Анализ эжекторной подачи газа газодизельного трактора К-701. М.: ИРЦ Газпром. НТС. Сер. Транспорт и подземное хранение газа. № 2,2008. - С. 67-70.

39. Коклин И.М., Будзуляк Б.В., Васильев Г.Г., Прохоров А.Д. Техническая эксплуатация АГНКС. Учебное пособие. - М.: «ИРЦ Газпром». 2008.332 с.

40. Коклин И.М., Ляхов A.C., Прохоров А.Д. Результативность газовой моторизации в сельском хозяйстве. Газовая промышленность. М.: №11,

2009.-С. 13-16.

41. Коклин И.М., Ресть O.A., Прохоров А.Д. Село - стратегически перспективный потребитель газомоторного топлива. М.: Международный научно-технический журнал - Автогазозаправочный комплекс

+Альтернативное топливо (АГЗК+АТ), № 2 (44), 2009. - С. 23-30.

42. Коклин И.М., Прохоров А.Д. Газовая моторизация в границе ответственности ООО «Газпром трансгаз Ставрополь». М.: Международный научно-технический журнал. Транспорт на альтернативном топливе. № 3, 2009. - С.52-57.

43. Коклин И.М., Наумов О.П. Пути повышения эксплуатационно-технических параметров сельскохозяйственных тракторов. Обз. инф. М.: ОАО «Газпром ЭКСПО», 2009. - 88 с. (Транспорт и подземное хранение газа).

44. Коклин И.М., Потапенко Е.С., Штепа В.М., Маленкина И.Ф. Использование мини-АГНКС на компрессорных станциях. М.: Международный научно-технический журнал - Транспорт на альтернативном топливе. № 6, 2010.-С. 61-63.

45. Коклин И.М. Опыт газовой моторизации на селе на примере Кочубеев-ского р-на. М.: ООО «Газпром ЭКСПО». Материалы научно-практической конференции, приуроченной к 50-летию Невинномысского ЛПУМГ (г. Невинномысск, май 2009). 2010. -С. 49-57.

46. Коклин И.М., Маленкина И.Ф., Тимофеев В.В. Технико-экономическое обоснование создания испытательного полигона для сельскохозяйственной техники, работающей на природном газе. Международный научно-технический журнал - Транспорт на альтернативном топливе. № 1,2011. - С. 30-33.

47. Коклин И.М., Потапенко Е.С., Потапенко С.И., Штепа В.М., Пономарева A.A. Модули компрессорные заправочные на магистральных газопроводах - путь к снижению затрат. Международный научно-технический журнал - Автогазозаправочный комплекс +Альтернативное топливо (АГЗК+АТ), № 1,2011. - С. 3-6.

48. Коклин И.М., Завгороднев A.B., Пятибрат А.Ф., Писаревский В.М., Ма-ленкина И.Ф. Учебная кафедра на производстве как прообраз научно-производственных комплексов газовой отрасли России. Газовая промышленность М. №7, 2011. - С. 80-83.

49. Коклин И.М., Потапенко Е.С., Морозова О.И., Штепа М.В., Эколого-экономическая эффективность эксплуатации мини АГНКС на магистральных газопроводах. Международный научно-технический журнал -Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо (АГЗК + AT) №6,2011. - С.12-13.

50. Коклин И.М., Потапенко Е.С., Маленкина И.Ф., Штепа М.В. Ставропольский опыт автопробегов: исследование эффективности использования ГБТ. Международный научно-технический журнал - Транспорт на альтернативном топливе. №1,2012 С. 37-41.

Напечатано с готового оригинал-макета

Подписано в печать 09.01.2013 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 001.

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 527 к. Тел. 8(495)939-3890/91. Тел./факс 8(495)939-3891.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Коклин, Иван Максимович, Москва

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина (РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина)

0^2013^0315 На нравах рукописи

КОКЛИН ИВАН МАКСИМОВИЧ

РАЗВИТИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ГАЗОМОТОРНЫМ ТОПЛИВОМ

Специальность 25.00.19 - «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» (технические науки)

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант -профессор, доктор физико-математических наук Калинин Василий Валерьянович

Москва -2012г.

СОДЕРЖАНИЕ Стр. Введение........................................................................ 3

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОМОТОРНЫМ ТОПЛИВОМ......................... 10

1.1. Анализ практики использования альтернативных видов топлив 10

1.2. Обзор ранее разработанных программ и проектов развития систем газоснабжения автотракторной техники на территории РФ 25 и её субъектов.............................................................

1.3. Анализ требований нормативных документов и современных технологий к комплексным системам снабжения транспортных средств ГМТ................................................................... 31

1.4. Современные подходы к использованию компримированного природного газа в регионах РФ........................................... 40

1.5. Обзор выполненных исследований и постановка задач работы. 52

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕВОДА АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ НА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

В КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА...................................... 64

2.1. Критерии оценки надежности и эффективности функционирования существующей системы заправки автотранспорта регионов

РФ................................................................................ 64

2.2. Исследование эксплуатационно-технических характеристик автотранспортных средств и сельхозтехники, работающих на ГМТ.............................................................................. 75

2.3. Анализ опыта монтажа и эксплуатации газоиспользующего оборудования...................................................................... 103

2.4. Надежность эксплуатации газомоторной техники и показатели технического обслуживания................................................ 117

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТРЕБНОСТИ В КОМ-

ПРИМИРОВАННОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ В РЕГИОНАЛЬНО-

РАЙОННОМ РАЗРЕЗЕ............................................................. 139

3.1. Определение источников газоснабжения........................................................................139

3.2. Прогноз развития транспорта и сельскохозяйственной техники, определение перспективных категорий потребителей компримированного природного газа как моторного топлива................................................................................. 143

3.3. Методика нормирования расхода моторных и газовых топлив на

автомобильном транспорте................................................. 161

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТА.................................................................... 165

4.1. Основные задачи формирования и развития сети использования альтернативных видов моторных топлив............................... 165

4.2. Факторы, влияющие на развитие региональных рынков газомоторных топлив................................................................ 170

4.3. Расчет эффективности сооружения АГНКС на территории субъектов РФ........................................................................ 173

4.4. Рекомендации по выбору мест расположения АГНКС на территории субъектов РФ.......................................................... 180

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАЙОННО-РЕГИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОМОТОРНЫМ ТОПЛИВОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ, РАБОТАЮЩЕЙ НА КПГ.................................. 182

5.1. Организационно-технические методы формирования системы обеспечения ГМТ предприятий............................................ 182

5.2. Анализ эффективности эксплуатации Невинномысской АГНКС.......................................................................... 205

5.3. Практическая реализация схемы обеспечения ГМТ сельхозтехники на примере Кочубеевского района Ставропольского края.............................................................................. 210

5.4. Разработка рекомендаций по созданию испытательного полигона для сельхозтехники, использующей природный газ в качестве моторного топлива на базе СПК «Казьминский» Ставропольского края............................................................................................................................219

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ............................... 239

ЛИТЕРАТУРА......................................................................... 241

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................... 254

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Природный газ - одна из важнейших составляющих топливно-энергетических ресурсов России, на основе которого решаются крупные народно-хозяйственные и социально-экономические задачи по сокращению потребления жидких нефтяных моторных топлив и энергосбережению в транспортном комплексе, снижению загрязнения окружающей среды и улучшению экологических характеристик автотранспортной и автотракторной техники.

После 1991 года новая экономическая ситуация привела к снижению объемов производства во всех отраслях промышленности (кроме добычи нефти и газа) и сельского хозяйства, где наряду с существенным уменьшением энерговооруженности возникли большие проблемы с обеспечением топливно-энергетическими ресурсами и, в первую очередь, моторным топливом. А рост цен на топливо и энергоресурсы привел к тому, что отечественные товаропроизводители оказались в тяжелой экономической ситуации, что наблюдается в условиях нового экономического кризиса, поскольку доля топливно-энергетических ресурсов на производство по отраслям промышленности и сельского хозяйства достигнет 20% и более. Отсюда необходимо решать проблему энергосбережения и, в первую очередь, моторных топлив.

Анализ работы системы газоснабжения автотранспортной и сельскохозяйственной техники в регионах страны в рыночных условиях показывает, что имеются значительные диспропорции в развитии инфраструктуры авто-газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), низкие загрузки (до 20%) мощности и отсутствие комплексных методик перевода автотракторной техники на газомоторное топливо.

Решение этой актуальной задачи требует комплексного подхода в исследовании как единого процесса функционирования газозаправочного и га-зоиспользующего оборудования, оптимального проектирования, строительства, эксплуатации каждого их варианта с оптимизацией технических решений для получения максимально-возможной эффективности.

В зарубежных странах перевод автотранспортных средств на газомоторное топливо проводится на основе общенациональных и региональных программ (США, Канада и др.) при непосредственной поддержке правительств и законодательных органов этих стран.

В России решение этих задач может осуществляться на основе постановления Правительства РФ «О неотложных мерах по расширению замещения моторных топлив природным газом» № 31 от 15.01.1993г., принятой Правительством РФ программы «Газификация регионов РФ», а также «Комплексной программы по стимулированию широкомасштабного внедрения современных технологий перевода сельскохозяйственной техники на газомоторное топливо», утвержденные Министерством сельского хозяйства и ОАО «Газпром», разработанной в соответствии с поручением Президента РФ В.В. Путина от 18.10.2004г. № ПР 1686 ГС.

Однако в нашей стране до настоящего времени не созданы организационные структуры, способные осуществлять координацию работ и внедрение газовых комплексов и газоиспользующего оборудования в отраслях народного хозяйства при реализации проектов использования газа в качестве моторного топлива.

В этой связи тема предлагаемой диссертационной работы актуальна как с теоретической, так и с практической точки зрения, поскольку направлена на решение проблем использования газомоторного топлива (компримиро-ванного природного газа) в народном хозяйстве страны. Посвящена разработке научных основ создания систем газоснабжения, обеспечивающих выполнение государственных программ газовой моторизации автомобильного транспорта и сельскохозяйственной техники.

Целью работы является комплексное исследование влияния технологических, технических, экономических и организационных параметров на эффективность функционирования системы обеспечения газомоторным топливом, на повышение эффективности эксплуатации АГНКС, разработка методики и рекомендаций создания систем газоснабжения автотранспорта и сельхозтехники и рекомендаций по их применению.

Для достижения поставленной цели в работе определены и решены следующие основные задачи исследования:

> Анализ имеющегося опыта перевода автотранспорта и сельскохозяйственной техники на КПГ и его использования в качестве моторного топлива с целью разработки комплексного подхода к выбору направлений повышения эффективности эксплуатации региональных сетей газоснабжения.

> Исследованы эксплуатационные характеристики работы газовых двигателей на КПГ и разработано руководство по организации и проведению переоборудования тракторов для работы на КПГ.

> Разработаны научные основы создания регионально-районных систем газоснабжения автотракторной техники газомоторным топливом с учетом изменений параметров потребления и поставки газа.

> Разработаны рекомендации по созданию регионального полигона для испытания и отладки технологий перевода автотракторной техники на КПГ.

> Разработаны «Рекомендации и методические указания для подготовки механизаторских кадров и ИТР по эффективному использованию машинно-тракторных агрегатов (МТА) с двигателями, работающими на ком-примированном газе».

> Разработана методика проверки знаний специалистов по переоборудованию и эксплуатации автотракторной техники на газомоторном топливе.

Поставленные задачи решались с использованием теории моделирования физических процессов, методов математического анализа и линейного программирования. Эксперименты проведены на промышленных образцах техники, а их результаты обработаны с применением методов математической статистики.

Объект исследования - система газоснабжения автотранспорта и сельхозтехники как элемент нефтепродуктообеспечения топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны.

Научная новизна

На основе теоретического обобщения работ отечественных и зарубежных ученых, результатов работ автора, а также опыта эксплуатации АГНКС и автотранспортной техники, работающей на КПГ, впервые исследована проблема комплексного перевода автотранспорта и техники сельскохозяйственного назначения для обеспечения максимальной экономии в сельскохозяйственной отрасли.

Научная новизна заключается в определении важнейших организационно-технических проблем и разработке обоснованных решений по совершенствованию технологий перевода автотранспортной и сельскохозяйствен-

5

ной техники для использования компримированного природного газа (КПГ) в качестве моторного топлива. Наиболее значимые научные результаты, характеризующие новизну исследований, которые внедрены в стране, и выносятся на защиту следующие положения:

- исследована проблема применения КПГ в качестве моторного топлива в отраслях народного хозяйства (автотранспорт и сельское хозяйство), что позволит развить важнейшее направление в повышении эффективности использования топливно-энергетических ресурсов страны;

- проведены исследования и разработка комплекса по формированию регионально-районной сети газоснабжения автотранспортных средств и сельскохозяйственных машин, включая создание соответствующей инфраструктуры по переоборудованию и эксплуатации газифицированной техники и подготовки кадров;

- исследованы методы и средства перевода автотракторной техники на КПГ и определены пути повышения эксплуатационно-технических характеристик газодизельных тракторов, позволяющих в перспективе широко использовать такие модели в сельскохозяйственном производстве;

- выполнено технико-экономическое обоснование по созданию испытательного полигона для сельскохозяйственной техники и разработано руководство по организации и проведению переоборудования тракторов для работы на компримированном природном газе;

- разработан комплект технических условий на проектирование схем монтажа газобаллонного оборудования на автотранспортные средства, тракторов и пакет нормативно-эксплуатационной документации;

- обоснована идея комбинированного построения регионально-районных систем газоснабжения автотракторной техники на базе газораспределительных сетей поселковых, межпоселковых и магистральных газопроводов;

- разработаны рекомендации и методические указания для подготовки и переподготовки механизаторских кадров и инженерно-технических работников по эффективному использованию машинотракторных агрегатов с двигателями, работающими на компримированном природном газе;

- разработан программный комплекс и методика оценки знаний специалистов, занимающихся переоборудованием автотракторной техники для работы на газомоторном топливе и ее эксплуатацией.

Практическая ценность и внедрение результатов работы

Практическая ценность работы состоит в обеспечении нормативно -технических и организационных условий для перевода автотранспортной отрасли и аграрно-промышленного комплекса страны, перехода на альтернативное топливо (сжатый газ), что значительно повышает экономическую и экологическую эффективность в промышленности и сельском хозяйстве.

Важное значение работа имеет для выполнения «Целевой комплексной программы развития газозаправочной сети и парка техники, работающей на природном газе на 2007-2015 годы, утвержденной приказом ОАО «Газпром» № 71 от20.03.2007года.

Особая практическая значимость работы заключается в том, что способствует повышению устойчивости развития агропромышленного комплекса России, с учетом выполнения поручения президента Российской Федерации (Пр. 169с ГС от 18.10.2004г.), выданного правительству РФ по итогам заседания президиума государственного Совета Российской Федерации 30 сентября 2004г.

Выполненные разработки способствовали практической реализации технологий перевода на КПГ более 50 моделей автотранспортных средств (легковые, автобусы, специальные, грузовые, грузоподъемные) и тракторов, в том числе первого в стране - гусеничного.

Теоретические и практические результаты работы, кроме производственной сферы, используются при чтении лекций и выполнении курсовых и дипломных работ для студентов РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина по специальности 090700 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ», а также для подготовки рабочих газотранспортных профессий в учебных учреждениях ООО «Газпром трансгаз Ставрополь».

Наряду с этим, рекомендации и методические указания для подготовки и переподготовки механизаторских кадров и ИТР по эффективному использованию МТА с двигателями, работающими на компримированном природном газе, используются на кафедре «Тракторы и автомобили» в Ставропольском государственном аграрном университете (СтГАУ).

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на различных уровнях:

- Семинаре «Опыт эксплуатации и ремонта газомотокомпрессоров большой мощности отечественного и зарубежного производства», г. Невин-номысск, август 1974г.;

- Конференции «Перспективные направления в области проектирования, сооружения и эксплуатации систем газопроводного транспорта», г. Москва, апрель 1976г.;

- Симпозиуме по вопросам обеспечения надежности работы ГМК, г. Горький, май 1985г.;

- Семинаре работников газотранспортных служб Главцентртрансгаза, г. Минск, март 1987г.;

- Первой международной конференции «Энергодиагностика. Проблемы теории и практики», г. Москва, сентябрь 1995г.;

- Международной конференции «Энергодиагностика и СОМЛТЮК МОЖКЖЖО», г. Москва, октябрь 1998г.;

- Научно-технической и читательской конференции, приуроченной к 40-летию создания Невинномысского ЛПУМГ «Современные технологии и передовой опыт эксплуатационно-хозяйственной деятельности в газовой промышленности», г. Невинномысск, июль 1999г.;

- Международной конференции «Энергодиагностика и СОМЭЛГЮМ», г. Нижний Новгород, сентябрь 2000г.;

- 3-й Международной конференции «Диагностика трубопроводов», г. Москва, 2001 год;

- Международном форуме «Топливно-энергетический комплекс России: региональные аспекты», г. Санкт- Петербург, апрель 2002г.;

- Отраслевом совещании ОАО «Газпром» «Использование газа в качестве моторного топлива на транспорте России в современных условиях», г. Невинномысск, октябрь 2001г.;

- Научно-производственном совещании «Перевод сельскохозяйственной техники и автотранспортных средств на природный газ», г. Владимир, сентябрь 2004г.;

- 6-ой Международной научно-практической конференции «Сжатый и сжиженный газ», Анталия (Турция), октябрь 2003 г.;

- 7-ой Международной научно-практической конференции «Сжаты�