Khí nén là gì. Khí nén tự nhiên

Nhưng cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 đã làm mới sự quan tâm đến khí đốt trong ngành công nghiệp ô tô.

Thông số kỹ thuật

Thuộc tính hoạt động

Nhiên liệu mêtan có trị số octan và nhiệt lượng riêng của quá trình cháy cao hơn dầu nhiên liệu hoặc khí hydrocacbon hóa lỏng và không thay đổi thuộc vật chất Tính chất hóa họcở nhiệt độ thấp. Số octan của khí thiên nhiên nén nằm trong khoảng 110-125 và khi đốt cháy, tạo ra 48500 kJ / kg, xăng - 76-98 và 44000 kJ / kg, propan-butan - 102-112 và 46000 kJ / kg. Tuy nhiên, CNG kém hơn xăng và propan-butan về nhiệt trị của hỗn hợp cân bằng, và cung cấp hiệu suất thấp hơn 6-8% trong các động cơ được thiết kế cho 2 loại nhiên liệu.

Xe sử dụng khí nén tự nhiên có chi phí vận hành thấp hơn. Giá cước cho 100 km ô tô khách, ô tô tải, xe buýt chạy bằng khí CNG thấp hơn từ 1,5-2,5 lần so với cùng một chỉ số đối với xe chạy bằng xăng, nhiên liệu diesel hoặc LPG. Khí metan không đóng cặn trên piston, van và bugi, không rửa sạch màng dầu bám trên thành xylanh, không làm loãng dầu trong cacte, do đó số lần chạy đại tu xe tăng lên 1,5 lần, dịch vụ Tuổi thọ của dầu động cơ, bugi và nhóm xi lanh-pít-tông - bằng 1,5-2 lần. Giảm tải cho động cơ cũng làm giảm tiếng ồn khi hoạt động của nó từ 7-9 decibel.

Sự an toàn

Thiết bị dùng khí nén tự nhiên có nhiều biên độ an toàn. Các xi lanh được kiểm tra về độ phá hủy khi rơi từ độ cao, bị va đập từ súng cầm tay, tiếp xúc với ngọn lửa trần, nhiệt độ khắc nghiệt và môi trường khắc nghiệt, và cũng được đặt trong các bộ phận ít có khả năng biến dạng của xe hơn: theo BMW, xác suất thiệt hại đáng kể cho các bộ phận này của cơ thể nằm trong khoảng 1-5 %. Theo thống kê, Hiệp hội Khí đốt Hoa Kỳ đã tổng hợp số liệu thống kê dựa trên hoạt động của 2.400 phương tiện sử dụng nhiên liệu xăng với tổng quãng đường đi được là 280 triệu km trong những năm 1990 và 2000. Dữ liệu cho thấy có 180 trong số 1360 vụ va chạm, có va chạm xảy ra ở khu vực đặt các xi lanh, nhưng không có trường hợp nào bị hư hỏng, và trong 5 trường hợp được ghi nhận là bốc cháy xăng.

Thân thiện với môi trường

Khí tự nhiên nén là một trong những loại nhiên liệu thân thiện với môi trường nhất và tuân thủ tiêu chuẩn Euro-5 / Euro-6. Lượng khí thải carbon dioxide từ CNG là 0,1 gam trên một km. Xe chạy bằng khí CNG thải ra ít nitơ oxit hơn 2 lần, cacbon monoxit ít hơn 10 lần và ít hơn 3 lần so với các loại oxit cacbon khác so với xe chạy bằng xăng. Quá trình đốt cháy khí tự nhiên không tạo ra muội than, và không thải ra chì và lưu huỳnh. Nói chung, việc sử dụng CNG cung cấp ít khói hơn 9 lần trong không khí xung quanh.

Tiêu chuẩn hóa

Chất lượng của CNG được quy định bởi các tiêu chuẩn quốc gia sau:

• GOST 27577-2000 Khí nhiên liệu tự nhiên nén dùng cho động cơ đốt trong. TU ”(tiêu chuẩn RF);
• J1616 1994 "Thực hành khuyến nghị cho phương tiện bề mặt - khuyến nghị thực hành cho nhiên liệu xe khí nén tự nhiên" (tiêu chuẩn Hoa Kỳ do SAE (Hiệp hội Kỹ sư Ô tô) phát triển);
• SAE J1616 (tiêu chuẩn Hoa Kỳ);
• CARB (đặc điểm kỹ thuật cho CNG, Hoa Kỳ, California);
• DIN 51624 "Nhiên liệu ô tô Khí tự nhiên - yêu cầu và quy trình thử nghiệm" (tiêu chuẩn Đức);
• Legge 14 Novembre 1995 Số 481. "Disposizioni generali in tema di Qualita del gas natural" (tiêu chuẩn thiết lập tiêu chuẩn của Ý cho đường ống dẫn khí đốt tự nhiên được sử dụng để sản xuất CNG);
• Quy định của Bộ Kinh tế Ba Lan về các yêu cầu chất lượng đối với khí nén tự nhiên (CNG) (tiêu chuẩn Ba Lan);
• GB 18047-2000 "Khí tự nhiên nén làm nhiên liệu xe" (tiêu chuẩn Trung Quốc);
• SS 15 54 38 "Nhiên liệu động cơ. - Khí sinh học làm nhiên liệu cho động cơ otto tốc độ cao "(tiêu chuẩn cho biomethane nén được sử dụng làm nhiên liệu động cơ(loại A và B); được phát triển bởi Viện Tiêu chuẩn hóa Thụy Điển, được thông qua vào ngày 15 tháng 9 năm 1999 và được công nhận chung ở các nước Châu Âu);
• PCD 3 (2370) C Khí thiên nhiên nén (CNG) dùng cho ô tô. Đặc điểm kỹ thuật ”(tiêu chuẩn của Ấn Độ);
• PNS 2029: 2003 "Khí thiên nhiên dùng làm nhiên liệu nén cho xe cộ - Đặc điểm kỹ thuật" (tiêu chuẩn Philippines);
• 10K / 34 / DDJM / 1993 (nghị định của Tổng giám đốc Dầu khí, ngày 01/02/1993) (tiêu chuẩn Indonesia).

Các công nghệ xử lý và sử dụng khí thiên nhiên, được phản ánh trong các tiêu chuẩn quốc gia, được tóm tắt trong tiêu chuẩn quốc tế ISO 15403 "Khí thiên nhiên dùng làm nhiên liệu nén cho xe cộ". Phần đầu tiên thiết lập các yêu cầu đối với các chỉ số khí tự nhiên đảm bảo hoạt động an toàn và không gặp sự cố của thiết bị nạp khí và thiết bị phương tiện, phần thứ hai thiết lập các yêu cầu đối với các giá trị định lượng của các thông số bình thường hóa chất lượng của khí tự nhiên làm nhiên liệu vận tải.

Cách sử dụng

Ô tô

Động cơ ô tô chạy bằng xăng được phân loại theo số lượng loại nhiên liệu, việc sử dụng chúng được cung cấp bởi thiết kế. Động cơ khí (nhiên liệu đơn, chuyên dụng, đơn hóa trị) được thiết kế để chạy trực tiếp bằng khí tự nhiên, đảm bảo hiệu suất cao nhất. Theo quy định, xe chạy bằng xăng không được trang bị bình xăng, nhưng đôi khi hỗ trợ sử dụng xăng làm nhiên liệu dự phòng. Động cơ xăng-gas (nhiên liệu kép, hai nhiên liệu, hai chiều) cho phép sử dụng cả khí đốt và xăng. Hầu hết các xe ô tô chạy xăng là máy được hoán cải ngoài nhà sản xuất. Động cơ xăng-diesel (nhiên liệu kép) tiêu thụ nhiều dầu diesel hơn ở tốc độ thấp và nhiều khí hơn ở tốc độ cao. Động cơ gas và xăng-gas phổ biến nhất trên ô tô con và xe tải nhẹ, gas-diesel - trong xe tải hạng nặng.

Các loại xe thương mại chạy bằng khí nén tự nhiên được nhiều nhà sản xuất ô tô quan tâm, bao gồm Audi, BMW, Cadillac, Ford, Mercedes-Benz, Chrysler, Honda, Kia, Toyota, Volkswagen. Trong đó, ở phân khúc ô tô con và xe tải nhẹ, trên thị trường có Fiat Doblò 1.4 CNG, Fiat Qubo 1.4 Natural Power, Ford C-Max 2.0 CNG, Mercedes-Benz B 180 NGT, Mercedes-Benz E200 NGT, Mercedes-Benz Sprinter NGT, Opel Combo Tour 1.4 Turbo CNG, Opel Zafira 1.6 CNG Ecoflex, Volkswagen Caddy 2.0 Ecofuel và Life 2.0 Ecofuel, Volkswagen Passat 1.4 TSI Ecofuel, Volkswagen Touran 1.4 TSI Ecofuel, Volkswagen Transporter Caravelle 2.0 Bensin / Gas, Volvo V70 2.5FT Summum và người mẫu khác. Các phương tiện chở hàng và chở khách chạy bằng CNG lớn do Iveco, Scania, Volvo và các hãng khác sản xuất. Các nhà sản xuất xe chạy bằng khí đốt chính của Nga là GAZ Group, KamAZ và Volgabus. Tổng cộng có khoảng 150 mẫu xe khinh khí cầu có mặt trên thị trường Nga, bao gồm xe đầu kéo KamAZ, GAZon Next CNG hạng trung, GAZelle Next CNG trọng tải nhỏ và GAZelle-Business CNG, xe Lada Vesta, Lada Largus, các loại xe cải tiến. của UAZ Patriot và khác.

Chính phủ của nhiều quốc gia sử dụng các biện pháp khuyến khích về tổ chức, quy định và tài chính để phổ biến nhiên liệu khí đốt. Các biện pháp tổ chức phổ biến bao gồm lệnh cấm sử dụng nhiên liệu diesel trên các phương tiện có công suất vừa và nhỏ hoặc chở khách, trong các thành phố và khu bảo vệ thiên nhiên (Pakistan, Iran, Hàn Quốc, Brazil), cấm sử dụng các loài dầu nhiên liệu trong giao thông công cộng và đô thị (Pháp), quyền ưu tiên tiếp cận của các công ty tiêu thụ nhiên liệu khí đốt theo trật tự đô thị (Iran, Ý). Các biện pháp quản lý chủ yếu ảnh hưởng đến thiết kế và xây dựng các trạm nạp khí CNG và bao gồm các lệnh cấm xây dựng các trạm nạp khí không có đơn vị nạp khí tự nhiên (Ý) hoặc nới lỏng việc xây dựng các trạm nạp khí CNG trong các khu vực đô thị (Thổ Nhĩ Kỳ, Áo, Hàn Quốc) . Các ưu đãi tài chính bao gồm các khoản thanh toán một lần cho việc chuyển đổi hoặc mua xe CNG mới (Ý, Đức), các khoản vay trợ cấp để chuyển đổi (Pakistan), miễn phí đỗ xe cho chủ xe (Thụy Điển), miễn thuế nhập khẩu thiết bị khí đốt nhập khẩu ( Các nước Liên minh châu Âu, Iran), bác bỏ ràng buộc giá nhiên liệu khí đốt với dầu (EU).

Vận chuyển nước

Khí thiên nhiên nén ít phổ biến hơn để làm nhiên liệu cho hàng hải nội địa và hàng hải hơn là loại khí đốt tự nhiên hóa lỏng thuận tiện hơn trong việc vận chuyển và lưu trữ, nhưng lại có ứng dụng trong các hệ thống đẩy nhiên liệu kép. Khí đốt được sử dụng làm nhiên liệu vận chuyển trên các tàu du lịch ở Mỹ (ví dụ như phà Elizabeth River I với sức chứa 149 người) và Nga (Moscow và Neva-1), Hà Lan (Mondriaan và Escher, hạ thủy năm 1994, Rembrandt và Van Gogh năm 2000). Cũng trong năm 2011, 11 sà lan CNG đang di chuyển ở Amsterdam. Ở Canada và Na Uy, CNG được sử dụng trộn với nhiên liệu diesel trong các nhà máy điện dùng cho tàu chở hàng rời và phà chở khách. Ví dụ về tàu CNG bao gồm tàu ​​sân bay đá vôi M.V., được hạ thủy ở Adelaide, Australia vào cuối những năm 1980. Accolade II, cũng như phà M.V. Klatawa và M.V. Kulleet được xây dựng vào năm 1985, cung cấp dịch vụ vận chuyển hành khách và ô tô qua sông Fraser gần Vancouver trong 15 năm. Năm 2008, Tập đoàn Jenosh có trụ sở tại Singapore đã hạ thủy một con tàu container có các bình khí được chất vào các container 20 feet tiêu chuẩn. Trong năm 2009-2010, nhà máy đóng tàu Wuhu Daijang của Trung Quốc đã đóng 12 con tàu này để hoạt động ở Thái Lan và nhận được đơn đặt hàng 12 con tàu khác, trong khi Tập đoàn Jenosh bắt đầu phát triển một con tàu container có tầm hoạt động 1.500 hải lý, tập trung vào khách hàng từ Ấn Độ, Pakistan, Indonesia và Việt Nam.

Hàng không

Khí nén chưa được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu hàng không. Năm 1988, phòng thiết kế Tupolev đã cho cất cánh một chiếc Tu-155 chạy bằng khí CNG, được sử dụng để thử nghiệm nhiên liệu khí: một khối lượng khí nhỏ hơn có thể cung cấp cho máy bay trọng tải lớn hơn. Khí nén có tiềm năng cho các máy bay nhỏ với mức tiêu thụ nhiên liệu tương đối thấp. Ví dụ, vào năm 2014, Aviat Aircraft đã ra mắt Aviat Husky hai chỗ ngồi, chiếc máy bay sử dụng nhiên liệu kép đầu tiên được sản xuất.

Vận tải đường sắt

An toàn môi trường và tính khả thi về kinh tế của việc sử dụng khí nén tự nhiên góp phần vào việc sử dụng nó trong các phương thức vận tải khác, bao gồm cả đường sắt. Năm 2005, chuyến tàu chạy bằng khí nén đầu tiên trên thế giới bắt đầu hoạt động tại khu vực miền trung của Peru. Vào tháng 1 năm 2015, Bộ trưởng Bộ Đường sắt Ấn Độ đã khánh thành một đoàn tàu chạy bằng hệ thống động lực hỗn hợp diesel / CNG trên tuyến giữa hai thành phố Rewari và Rohtak ở bang Haryana. Cũng trong tháng 1 năm 2015, một đoàn tàu chạy bằng khí đốt đã đi vào tuyến giữa các thành phố Opava và Gluchin của Séc.

Sự phổ biến

Khu vực vĩ ​​mô lớn nhất về số lượng xe CNG là châu Á. ~ 15 trong tổng số ~ 24,5 triệu ô tô tập trung ở đó. Khoảng 5 triệu người khác ở Mỹ Latinh. Ở châu Âu, CNG được sử dụng trên 2 triệu phương tiện. Các quốc gia châu Phi và Bắc Mỹ chiếm tổng cộng khoảng 370 nghìn ô tô.

Châu phi

Phiên bản NGV Châu Phi vào tháng 11 năm 2014, số liệu được trích dẫn rằng có khoảng 213.000 xe CNG và 200 trạm chiết rót ở Châu Phi. Từ năm 2012 đến năm 2016, đội tàu NGV ở Châu Phi chỉ tăng 3%. Trên thực tế, thị trường phát triển duy nhất là Ai Cập, nơi cơ sở hạ tầng đã được phát triển từ giữa những năm 1990 và đến tháng 9 năm 2014 đã có gần 208 nghìn xe LPG (chưa đến 3% tổng số xe của cả nước) và 181 trạm xăng.

Ở những nơi khác trên lục địa - Nigeria, Nam Phi, Mozambique, Algeria, Tanzania và Tunisia - việc sử dụng CNG diễn ra lẻ tẻ và chủ yếu ảnh hưởng đến xe buýt. Tại Nigeria, vào năm 2010, một chương trình nhà nước trị giá 100 triệu đô la Mỹ đã được đưa ra để xây dựng cơ sở hạ tầng nạp khí, giúp tăng đội xe khí lên vài chục nghìn trong tương lai. Sự lan rộng của KKE ở Châu Phi, bao gồm cả ở Ai Cập, bị cản trở giá cao trang bị lại ô tô và xây dựng các trạm xăng, vì mọi thứ thiết bị cần thiếtđược nhập khẩu.

Châu đại dương

Số lượng phương tiện sử dụng CNG ở Châu Đại Dương là rất thấp. Ở New Zealand, trong bối cảnh khủng hoảng dầu mỏ những năm 1970 và đầu những năm 1980, 120.000 phương tiện, tương đương 11% toàn bộ đội xe, đã được chuyển đổi sang CNG. Với việc nhà nước bãi bỏ trợ cấp chuyển đổi phương tiện vào năm 1986 và trong bối cảnh giá dầu giảm, đội xe CNG dần bắt đầu giảm và đến năm 2016 số lượng xe chạy bằng khí đốt giảm xuống còn 65 chiếc.

Bắc Mỹ

Từ năm 2012 đến năm 2016, đội tàu NGV ở Bắc Mỹ đã tăng 26%. Sự tăng trưởng này phần lớn là do hiệu ứng cơ bản thấp - ở Bắc Mỹ có ít ô tô CNG hơn ở châu Phi - chỉ khoảng 180 nghìn ô tô.

Canada

Ở Canada, nhờ các chương trình liên bang và tỉnh được triển khai vào những năm 1980 để khám phá khí đốt làm nhiên liệu và đưa nó vào vận tải đường bộ, số lượng phương tiện chạy bằng khí CNG đã tăng lên 35.000 vào giữa những năm 1990. Khí đốt đã được sử dụng rộng rãi như một loại nhiên liệu trong xe buýt thông thường. Sau khi giá dầu giảm, các chương trình hỗ trợ khí đốt đã bị cắt giảm. Sau đó, trong bối cảnh nguồn cung hạn chế từ các nhà sản xuất phương tiện sử dụng khí CNG và cơ sở hạ tầng ngày càng thu hẹp (từ năm 1997 đến năm 2016, số lượng trạm xăng đã giảm từ 134 xuống 47), đội xe gas đã giảm xuống còn 12.000 chiếc. .

Hoa Kỳ

Như ở Canada, từ đầu những năm 1980, Hoa Kỳ đã thực hiện các chương trình thay thế nhiên liệu dầu mỏ đắt tiền bằng khí đốt. Số lượng xe CNG đạt đỉnh vào năm 2004 (121.000 chiếc) và đã ngừng tăng lên. Mãi cho đến những năm 2010, tăng trưởng mới bắt đầu, được thúc đẩy bởi cả các sáng kiến ​​môi trường từ các bang như California và việc giá xăng giảm mạnh do cuộc cách mạng đá phiến. Năm 2016, có 160.000 xe chạy bằng khí đốt và 1.750 trạm xăng ở Mỹ. Mật độ trạm xăng cao nhất trong năm 2013 là ở Nam California. Tính đến năm 2016, nhiều công ty tư nhân và chính phủ ở một số bang đã công bố kế hoạch xây dựng một chuỗi các trạm xăng.

Giá xăng thấp kéo theo nhu cầu từ các công ty thương mại. Các nhà sản xuất linh kiện ô tô của Mỹ bắt đầu cung cấp các thiết bị mới cho xe tải và xe buýt. Xe buýt học sinh chạy bằng CNG đã được giới thiệu bởi Thomas Built Buses và Freightliner Custom Chassis Corporation. Nhu cầu về những phát triển mới được hỗ trợ bởi Bộ Giao thông Vận tải Hoa Kỳ, cơ quan đã công bố khoản tài trợ trị giá 211 triệu đô la để sửa chữa và nâng cấp trường học và xe buýt đi lại ở 41 tiểu bang. Một phần của các dự án được hỗ trợ liên quan đến việc thay thế các xe buýt diesel cũ bằng các xe buýt mới chạy bằng khí nén tự nhiên. Năm 2016, các công ty vận tải FedEx và United Parcel Service đã mở rộng đội tàu NGV của họ trong khi xây dựng các trạm nạp khí CNG của riêng họ.

Việc phổ biến CNG trên thị trường đại chúng bị cản trở do nguồn cung máy hạn chế. Trên thực tế, chiếc ô tô sản xuất duy nhất thích ứng với việc sử dụng khí CNG là Honda Civic. Ram 2500 chạy bằng CNG của Chrysler ra mắt vào năm 2012. Đối với năm mô hình 2014, Ford đã giới thiệu mẫu xe bán tải chạy bằng nhiên liệu sinh học F-150, và vào năm 2015, đối thủ cạnh tranh sử dụng nhiên liệu sinh học của nó, Chevrolet Silverado, đã được ra mắt.

Mỹ La-tinh

Châu Mỹ Latinh là thị trường lớn thứ hai sau Châu Á. Năm 2016, có khoảng 5,5 triệu xe CNG. Quốc gia có tỷ lệ sử dụng CNG làm nhiên liệu cho xe cộ cao nhất ở Nam Mỹ là Bolivia: năm 2016, 360.000 ô tô sử dụng khí CNG, tức là gần như chỉ chiếm 30% số xe. Đồng thời, chỉ số này đối với giao thông công cộng thậm chí còn cao hơn - 80%. Một trong những lý do khiến CNG thâm nhập nhiều là do liên minh của các lái xe đã đảm bảo nguồn tài chính cho việc chuyển đổi phương tiện sang CNG thông qua ngân sách nhà nước từ thuế và phí bán khí tự nhiên mà không phải trả thêm tiền từ lái xe.

Theo số liệu năm 2016, về số lượng tuyệt đối các phương tiện CNG, Bolivia đứng trước Colombia, với 543.000 trong số đó, cũng như Argentina và Brazil với lần lượt là 2,295 triệu và 1,781 triệu phương tiện CNG. Việc sử dụng rộng rãi CNG ở Argentina được tạo điều kiện thuận lợi bởi chính sách của Tổng thống Raul Alfonsin, được thực hiện vào những năm 1980 nhằm thay thế chi phí nhiên liệu dầu mỏ ngày càng tăng. Tại Brazil, CNG lần đầu tiên được sử dụng làm nhiên liệu cho ô tô chở khách vào năm 1996, và trước đó, ô tô chạy bằng cồn sinh học được sản xuất từ ​​đường mía đã phổ biến ở nước này. Nhờ một số chương trình của chính phủ, số lượng phương tiện chạy bằng khí CNG đã lên tới một triệu chiếc chỉ trong vòng 9 năm.

Châu Âu

Thị trường khí đốt châu Âu lớn thứ ba trên thế giới sau châu Á và châu Mỹ Latinh. Tính đến năm 2016, có hơn 2,187 triệu phương tiện sử dụng khí đốt tự nhiên ở châu Âu, con số này đã tăng 25% so với bốn năm trước đó. Tổng số trạm chiết nạp đã lên tới 4608 chiếc.

EU và EFTA

Tại Liên minh Châu Âu, Chỉ thị của Nghị viện Châu Âu và Hội đồng Châu Âu 2014/94 / EU về việc triển khai cơ sở hạ tầng nhiên liệu thay thế ngày 22 tháng 10 năm 2014 đang có hiệu lực. Chỉ thị yêu cầu các quốc gia thành viên EU thông qua các chương trình khung quốc gia để phát triển thị trường nhiên liệu thay thế và thiết lập các tiêu chuẩn về số lượng trạm nạp cần thiết với các loại nhiên liệu thay thế dựa trên quy mô dân số và khoảng cách giữa các trạm nạp với nhau, cung cấp để áp dụng các tiêu chuẩn toàn EU cho các trạm nạp và trạm sạc cho xe điện, thiết lập một cách thức để truyền thông cho người tiêu dùng về các loại nhiên liệu thay thế, bao gồm cả một phương pháp để so sánh giá nhiên liệu rõ ràng và ngắn gọn. Chỉ thị thiết lập các khung thời gian sau để phát triển cơ sở hạ tầng CNG ở EU: tạo đủ cơ sở hạ tầng ở các khu vực đô thị và đông dân cư vào cuối năm 2020, thiết lập mạng lưới các trạm nạp CNG dọc theo hành lang TEN-T (Tiếng Anh) tiếng Ngađến cuối năm 2025.

Nga

Đến tháng 10/2016, hơn 145.000 phương tiện sử dụng khí CNG đã được đăng ký tại Nga.

Về cơ bản, khí đốt tự nhiên ở Nga được bán tại các trạm nén khí nạp ô tô (trạm nạp khí CNG), nơi nhận khí đốt trực tiếp thông qua các đường ống dẫn khí đốt. Một giải pháp tương tự được kế thừa từ Liên Xô, nơi bắt đầu chương trình phát triển vận tải khí đốt vào những năm 1980. Chương trình này được phát triển cho tương lai, vì Liên Xô không bị thiếu hụt các sản phẩm dầu mỏ. Quyết định thành lập một mạng lưới các trạm nạp khí CNG trong nước được đưa ra vào tháng 12 năm 1983, cùng thời điểm nhà máy đầu tiên ở khu vực Matxcova được đưa vào hoạt động, đặt tại làng Razvilka, nơi giao nhau của Đường vành đai Matxcova và Đường cao tốc Kashirskoye. và được thiết kế cho 500 trạm xăng mỗi ngày. Trạm được trang bị thiết bị của Ý, nhưng các máy nén do Liên Xô sản xuất đã được lắp đặt trên các trạm AGNKS-500 được xây dựng từ năm 1985-1987 trên đường Vành đai Moscow.

Tính đến cuối năm 2016, cả nước có khoảng 320 trạm nạp khí CNG. Chủ sở hữu và nhà điều hành lớn nhất của các trạm CNG là Gazprom. Để phát triển toàn diện ngành công nghiệp động cơ khí, vào tháng 12 năm 2012, Gazprom đã thành lập một công ty chuyên biệt, Gazprom Gas Engine Fuel. Đến năm 2020, công ty có kế hoạch nâng mạng lưới lên 480-500 điểm, cũng như lắp đặt các mô-đun nạp khí CNG tại các trạm nạp nhiên liệu lỏng hiện có của các công ty đối tác.

Những người tiêu thụ nhiên liệu động cơ khí lớn nhất ở Nga là các vùng Stavropol và Krasnodar, các vùng Sverdlovsk, Chelyabinsk, Kemerovo và Rostov, cũng như các nước cộng hòa Kabardino-Balkaria, Tatarstan và Bashkortostan. Vào tháng 5 năm 2013, Chính phủ Liên bang Nga đã ban hành Nghị định số 767-r, trong đó đặt ra các mục tiêu về việc sử dụng khí tự nhiên trong giao thông công cộng và đô thị cho các thành phố có dân số trên 100.000 người. Để kích cầu, đến năm 2020 ở các thành phố này có kế hoạch chuyển tới một nửa phương tiện giao thông công cộng và phương tiện tiện íchđối với khí đốt tự nhiên. Là một phần của sáng kiến ​​này, xe buýt chạy bằng khí đốt tự nhiên đã được đưa vào hoạt động ở một số thành phố. Ở St.Petersburg, những chiếc xe buýt đầu tiên như vậy đã xuất hiện vào năm 2013. Rostov-on-Don và Volgograd có kế hoạch mua hơn 100 xe buýt CNG cho World Cup.

Châu Á

Châu Á là khu vực lớn nhất về số lượng phương tiện vận tải CNG. Theo Asian NGV Communications, tổng số phương tiện như vậy trong năm 2016 là hơn 16,4 triệu. Các quốc gia lớn nhất về số lượng phương tiện CNG nằm ở châu Á: Trung Quốc (hơn 5 triệu phương tiện), Iran (hơn 4 triệu), Pakistan (hơn 3 triệu), Ấn Độ (hơn 3 triệu) và Thái Lan (475 nghìn). Tính đến tháng 2 năm 2017, có hơn 17,2 nghìn trạm xăng ở các nước Châu Á.

Pakistan là quốc gia đứng đầu thế giới về khí hóa phương tiện (một phần ba tổng số phương tiện), trước Argentina và Brazil. Tại Pakistan, việc sản xuất cả xe hạng nhẹ CNG và xe tải và xe buýt đã được mở rộng, và khối lượng sản xuất vượt quá khối lượng chuyển đổi. Cả nước có hơn 2.300 trạm nạp khí CNG, việc xây dựng mới được trợ giá, thuế nhập khẩu thiết bị khinh khí cầu đã được bãi bỏ, các loại bình và bộ thiết bị khí được quy định ở cấp nhà nước.

Ghi chú

Bình luận

Nguồn

1. Andrey Filatov. Thay thế nén (vô thời hạn) . ABS-Auto (tháng 6 năm 2016). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
2. Belyaev S. V., Davydkov G. A. Những vấn đề và triển vọng của việc sử dụng nhiên liệu động cơ khí trong giao thông vận tải // Tài nguyên và Công nghệ: tạp chí. - 2010. - S. 13-16.
3. Trofimova G. I., Trofimov N. I., Babushkina I. A., Cheremsina V. G. Mêtan làm nhiên liệu thay thế // Biểu tượng của khoa học: tạp chí. - 2016. - Số 11-3. - trang 165-171. - ISSN 2410-700X.
4. Chương trình cấp nhà nước của Cộng hòa Tatarstan "Phát triển thị trường nhiên liệu động cơ khí ở Cộng hòa Tatarstan cho giai đoạn 2013-2023" (vô thời hạn) . Bộ giao thông vận tải và cơ sở đường bộ của Cộng hòa Tatarstan. Truy cập ngày 11 tháng 6 năm 2017.
5. Mikhail Snegirevsky. Làm thế nào để chuyển đổi một chiếc ô tô sang khí đốt và tại sao nó có lãi (vô thời hạn) . 5 bánh (28/11/2016). Truy cập ngày 11 tháng 6 năm 2017.
6. So sánh hiệu quả sử dụng các loại nhiên liệu động cơ khác nhau ở Nga (vô thời hạn) . Chuyên gia trực tuyến. Truy cập ngày 11 tháng 6 năm 2017.
7. Azatyan V. V., Kozlyakov V. V., Sazhin V. B., Sarantsev V. N.Đảm bảo an toàn cháy nổ khi làm việc với khí nén thiên nhiên và hydro // Những tiến bộ của hóa học và công nghệ hóa học: tạp chí. - 2009. - T. XXIII, số 1 (94). - trang 109-112.
8. Nikolaichuk L. A., Dyakonova V. D. Hiện trạng và triển vọng phát triển thị trường nhiên liệu động cơ khí ở Nga. - 2016. - Tháng 3-Tháng 4 (quyển 8, số 2). - S. 1-2. - ISSN 2223-5167. - DOI: 10.15862 / 106EVN216.
9. Gnedova L. A., Fedotov I. V., Gritsenko K. A., Lapushkin N. A., Peretryakhina V. B. Nhiên liệu động cơ khí dựa trên khí mê-tan. Phân tích các yêu cầu về chất lượng và nguyên liệu // Vesti gazovoy nauki: sưu tầm khoa học kỹ thuật. - 2015. - Số 1 (21). - S. 86-97.
10. Các loại động cơ (vô thời hạn) . Cơ sở kiến ​​thức về xe Gal tự nhiên. Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
11. Đây là Năng lượng Nâng cao. - Kinh tế Năng lượng Tiên tiến, 2016. - Tr 61. - 75 tr.
12. Ô tô nhà máy chạy bằng khí mê-tan (vô thời hạn) . Trạm nén khí ô tô. Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
13. Kolchina I. N. Phân tích kinh nghiệm nước ngoài trong việc sử dụng khí tự nhiên làm nhiên liệu động cơ // Hệ thống quản lý an toàn sinh thái: Kỷ yếu Hội nghị Khoa học và Thực tiễn Quốc tế Correspondence lần thứ IX (Yekaterinburg, 30–31 tháng 5 năm 2015). - 2015. - S. 79-84.
14. http://ap-st.ru/ru/favorites/8596/ (vô thời hạn) (liên kết không có sẵn). Xe tải chở hàng Thiết bị đặc biệt (02/02/2015). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017. Bản gốc lưu trữ ngày 12 tháng 9 năm 2017.
15. Vadim Shtanov. Người tiêu dùng xe chạy bằng khí đốt thiếu trạm đổ xăng ở Nga (vô thời hạn) . Vedomosti (ngày 14 tháng 3 năm 2016). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
16. Mikhail Ozhereliev. Người vận chuyển có lợi nhuận: xe tải mêtan (vô thời hạn) . 5 Bánh xe (ngày 2 tháng 10 năm 2015). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
17. Hiện đại hóa tổ hợp vận tải của Nga: sử dụng khí đốt tự nhiên làm nhiên liệu động cơ // Giao thông vận tải Liên bang nga. Tạp chí khoa học, thực hành, kinh tế: tạp chí. - 2015. - Số 5 (60). - S. 16-17.
18. Chuyển đổi phương tiện sang sử dụng nhiên liệu động cơ khí: vấn đề và triển vọng (vô thời hạn) . trường cao học kinh tế. Truy cập ngày 12 tháng 6 năm 2017.
19. Alakarov I. A., Hoàng Koang Leong. Việc sử dụng và lưu trữ khí tự nhiên làm nhiên liệu hàng hải ở nước ngoài và ở Nga: đánh giá // Bản tin của Nhà nước Astrakhan Đại học kỹ thuật. Loạt bài: Tạp chí Kỹ thuật và Công nghệ Hàng hải. - 2012. - Số 2. - trang 59-64.
20. . - Ngân hàng Thế giới, 2011. - S. 72. - 116 tr.
21. Các tàu biển chở khí đốt tự nhiên khác đang hoạt động (vô thời hạn) . Brett & Wolf. Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
22. Hãy xem một số máy bay chạy bằng khí đốt tự nhiên (vô thời hạn) . Well Said (ngày 6 tháng 11 năm 2014). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
23. Dean Sigler. Biomethane tái tạo - một giải pháp thay thế kinh tế? (vô thời hạn) . Bầu trời bền vững (ngày 14 tháng 12 năm 2016). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
24. Paula Alvardo. Chuyến tàu CNG đầu tiên bắt đầu hoạt động ở Peru (vô thời hạn) . Treehugger (ngày 21 tháng 6 năm 2005). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
25. Chuyến tàu CNG đầu tiên: Bộ trưởng Đường sắt Suresh Prabhu khởi động chuyến tàu CNG đầu tiên từ Rewari (vô thời hạn) . India Today (ngày 13 tháng 1 năm 2015). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.
26. VMG giới thiệu đầu máy CNG tại Cộng hòa Séc (vô thời hạn) . NGV Global News (17/01/2015). Truy cập ngày 30 tháng 7 năm 2017.

KHÍ HYDROCARBON LỎNG LỎNG

Khí hiđrocacbon hóa lỏng ở áp suất khí quyển và nhiệt độ trên 0 ở trạng thái khí. Với sự gia tăng áp suất tương đối nhỏ - không quá 1,6 MPa - nó biến thành chất lỏng bay hơi. LPG chủ yếu bao gồm hỗn hợp của hai loại khí: propan (khoảng 80%) và butan (khoảng 20%). Ngoài ra, nó còn chứa một lượng nhỏ các khí như etan, pentan, propylen, butylen và etylen. Nhiệt lượng đốt cháy một đơn vị khí hóa lỏng có khối lượng lớn - 46 MJ / kg. Ở mật độ khoảng 0,524 g / cm (ở 20 ° C), nhiệt trị thể tích của khí hóa lỏng vượt quá 24.000 MJ / m. Nhượng quyền xăng về mặt chỉ số này, khí đốt hóa lỏng làm nhiên liệu thay thế hoàn toàn cho nó. Khối lượng tương đối nhỏ của xi lanh thép thành mỏng, được thiết kế cho áp suất vận hành lên đến 1,6 MPa, cho phép bạn lưu trữ một lượng khí vừa đủ trên xe mà không làm giảm trọng tải của nó. Do đó, xe chạy bằng khí đốt hóa lỏng có phạm vi hoạt động tương đương với xe chạy xăng. Nhiên liệu khí hòa trộn tốt hơn với không khí và do đó cháy hoàn toàn hơn trong xi lanh. Vì lý do này, khí thải của ô tô chạy bằng nhiên liệu khí ít độc hơn so với ô tô chạy bằng xăng. Khả năng chống kích nổ cao của khí đốt hóa lỏng (chỉ số octan nghiên cứu là hơn 110) nên có thể tăng tỷ số nén của động cơ xăng chuyển sang chạy bằng khí đốt hóa lỏng.

Các chỉ tiêu chính đặc trưng cho chất lượng của khí đốt hóa lỏng làm nhiên liệu cho ô tô là thành phần cấu tạo, áp suất hơi bão hòa, không có cặn lỏng (không bay hơi) và hàm lượng tạp chất có hại.

Thành phần cấu tạo của khí- chỉ số khí đốt hóa lỏng, trong mọi thời tiết được cung cấp bởi các trạm nạp khí cho ô tô chạy bằng khí cầu, nên thay đổi trong giới hạn cho phép. Khí hóa lỏng chứa (theo khối lượng) không ít hơn 80 ± 5% propan, không quá 20 ± 5% butan và không quá 6% các khí khác (propylen, butylen, etylen). Vi phạm tỷ lệ giữa propan và butan làm thay đổi nhiệt đốt cháy khí và thành phần của hỗn hợp dễ cháy. Kết quả là quá trình cháy hỗn hợp trong xi-lanh động cơ diễn ra xấu đi và tính độc hại của khí thải tăng lên.

Áp suất hơi bão hòaảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp khí cho các xilanh động cơ vào mùa lạnh. Ở nhiệt độ âm 30 ° C, nó không được thấp hơn 0,7 MPa. Khi áp suất giảm hơn nữa, nguồn cung cấp khí liên tục từ xi lanh sẽ bị gián đoạn. Áp suất hơi cũng không được vượt quá 1,6 MPa ở 45 ° C, vì các chai được sử dụng trên các phương tiện có xi lanh khí được thiết kế cho áp suất làm việc tối đa này.

Hàm lượng lưu huỳnh, kiềm và nước tự do. Với hàm lượng lưu huỳnh tăng lên, nó lắng đọng trong thiết bị nhiên liệu, thu hẹp các phần dòng chảy của đường ống và tác động phá hủy lên các bộ phận cao su. Đốt cháy trong xi-lanh động cơ, lưu huỳnh làm tăng độc tính của khí thải. Hàm lượng của nó không được vượt quá 0,015% trọng lượng. Kiềm và nước tự do phải không có.

cặn lỏng. Cặn này không được tồn tại ở 40 ° C.

KHÍ NÉN

Khí nén, không giống như khí đốt hóa lỏng, giữ nguyên trạng thái khí ở nhiệt độ bình thường và bất kỳ sự gia tăng áp suất nào. Nó chỉ biến thành chất lỏng sau khi làm lạnh sâu (dưới âm 162 ° C). Làm nhiên liệu cho ô tô, khí tự nhiên nén đến 20 MPa được sử dụng, được khai thác từ các giếng của mỏ khí đốt. Thành phần chính của nó là mêtan. Khí nén có nhiệt lượng đốt cháy rất cao trên một đơn vị khối lượng - 49,8 MJ / kg, nhưng do tỷ trọng cực thấp (0,0007 g / cm  ở 0 ° C và áp suất khí quyển), thể tích nhiệt đốt cháy của khí nén thậm chí lên đến 20 MPa của khí tự nhiên không vượt quá 7000 MJ / kg, tức là ít hơn 3 lần so với khí hóa lỏng. Giá trị thấp của nhiệt lượng đốt cháy thể tích khiến cho xe không thể dự trữ đủ lượng khí trên xe ngay cả khi ở áp suất cao. Do đó, phạm vi sử dụng của các phương tiện CNG chỉ bằng một nửa so với các phương tiện chạy bằng xăng hoặc LPG. Theo phương pháp nghiên cứu, trị số octan của mêtan vào khoảng 110. Do trữ lượng lớn và giá thành rẻ, khuyến khích sử dụng khí nén tự nhiên thay cho xăng, đặc biệt đối với giao thông nội đô và ngoại thành.

Hiệu suất khí nén: thành phần cấu tạo của khí nén và hàm lượng các chất có ảnh hưởng xấu đến hoạt động của thiết bị khí nén và gia tốc mài mòn động cơ.

Thành phần cấu tạo của khí. Khí nén được sử dụng trong mọi thời tiết trên xe phải chứa (theo thể tích) ít nhất 90% metan, không quá 4% etan, một lượng nhỏ (đến 2,5%) khí hydrocacbon dễ cháy khác, cacbon monoxit - tối đa 1 %, oxy - lên đến 1%, nitơ - không quá 5%.

Một thực tế tương tự có thể được nhìn nhận từ ít nhất ba quan điểm. Vì vậy, việc sử dụng khí nén thiên nhiên trong giao thông làm chất đốt có thể nói là được nhiều người nghèo, thậm chí là người nghèo, nhưng có thể nói đây là sự lựa chọn của những người tiết kiệm và không quen lãng phí tiền bạc. vô ích, và cũng có ý kiến ​​cho rằng khí mê-tan là nhiên liệu của tương lai và những người hiện đang chuyển sang sử dụng nó chỉ đơn giản là theo kịp thời đại và đi trên làn sóng của dòng chính gần gũi và đầy hứa hẹn. Làm thế nào để đếm - sự lựa chọn là của bạn!

Việc tìm kiếm các nguồn nhiên liệu ô tô thay thế đang là vấn đề được quan tâm nhiều nhất trong những năm gần đây. chú ý. Việc tăng giá dầu, các hãng vận tải năng lượng, thắt chặt các yêu cầu về môi trường, tiết kiệm nhiên liệu và chất bôi trơn - tất cả những điều này đã trở thành động lực chính trong việc tìm kiếm nhiên liệu thay thế cho nhiều quốc gia. Trong thập kỷ cuối của thế kỷ 20, làn sóng thứ ba phổ biến khí đốt tự nhiên được sử dụng làm nhiên liệu động cơ bắt đầu tạo đà cho nền kinh tế thế giới.
Các chuyên gia dự đoán làn sóng này sẽ đạt đến đỉnh điểm vào cuối quý I của thế kỷ XXI.

Khí tự nhiên
Khí tự nhiên, chiếm hơn 90% là mêtan, hiện có sẵn hầu như khắp nơi trên thế giới. Và sau đó nói gì về Nga!

Theo các chuyên gia, việc sử dụng khí đốt tự nhiên ít bị ảnh hưởng bởi các cuộc khủng hoảng kinh tế, điều này không thể không nói đến thị trường dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ. Mêtan, cho dù là khí tự nhiên hóa thạch hay biomethane, đều có thể được phân phối thông qua cả mạng lưới khí đốt tự nhiên hiện có và mạng lưới nạp khí đã tồn tại. Đúng như vậy, ở một số quốc gia trước ngưỡng cửa của cuộc cách mạng công nghiệp, vấn đề mạng lưới phân phối vẫn chưa được giải quyết. Mêtan cần thiết cho vận chuyển đường bộ có thể được cung cấp cho người tiêu dùng:
■ thông qua mạng lưới đường ống dẫn khí đốt quốc tế;
■ ở dạng khí đốt tự nhiên hóa lỏng sử dụng tàu chở dầu, tàu chở dầu đường bộ hoặc đường sắt;
■ thông qua các đường ống áp suất thấp tại địa phương (biomethane);
■ xe bồn (biomethane hóa lỏng).
Hiện tại, các tiêu chuẩn quốc tế đã được thông qua và các loại phương tiện chính phù hợp để vận chuyển khí mê-tan đã được phê duyệt, và ở hầu hết các khu vực đã có các nhà cung cấp được chứng nhận về thiết bị khí hoàn chỉnh để sử dụng trên ô tô.

Ưu điểm không thể phủ nhận
Việc chuyển đổi ô tô sang khí đốt tự nhiên không yêu cầu sửa đổi động cơ và có thể cải thiện đáng kể môi trường, do giảm phát thải các chất độc hại vào bầu khí quyển.
Do đó, lượng khí thải carbon monoxide giảm 5-10 lần, hydrocacbon - 3 lần, nitơ oxit - giảm 1,5-2,5 lần. Độ ồn của động cơ đang chạy giảm đi 2 lần. Hoạt động của động cơ sử dụng khí nén trở nên nhẹ nhàng hơn, hiện tượng kích nổ không xảy ra ở bất kỳ chế độ nào, trị số octan của khí là 110. Ngoài ra, mêtan nhẹ hơn không khí và bay hơi ngay lập tức khi nó bị rò rỉ, không tạo ra hỗn hợp nổ.

Việc sử dụng nhiên liệu khí đốt làm tăng tuổi thọ của động cơ và dầu động cơ lên ​​gấp 2 lần và bugi - lên 40%. Với mức tiêu thụ như nhau trên 100 km đường đua, chi phí khí đốt thấp hơn 2-3 lần so với chi phí xăng hoặc nhiên liệu diesel, điều này hạn chế sự tăng giá của các dịch vụ vận tải. Việc sử dụng khí tự nhiên làm nhiên liệu động cơ làm giảm sự phụ thuộc của việc vận chuyển vào dầu và các sản phẩm dầu và giải phóng một phần đáng kể chúng để sử dụng ở những khu vực mà chúng không có giải pháp thay thế. Chúng tôi xin lưu ý ngay rằng chúng tôi sẽ chỉ nói về khí tự nhiên (mêtan: nén hoặc hóa lỏng), chứ không nói về hỗn hợp propan-butan, được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày, cũng như được sử dụng trong giao thông vận tải (cái gọi là hóa lỏng khí hiđrocacbon).

Nén hoặc hóa lỏng
Khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG, tiếng Anh là LNG - liquefied natural gas) thu được bằng cách làm lạnh khí metan tự nhiên đến -162 ° C. Ở trạng thái lỏng, thể tích của chất khí giảm đi một hệ số 600, điều này có thể làm tăng đáng kể hiệu quả của quá trình bảo quản và vận chuyển. Khí tự nhiên hóa lỏng được vận chuyển giống như dầu, trên các tàu chở dầu đặc biệt. Ở các nước nhập khẩu, nó được lưu trữ trong các bồn chứa. Trong các thiết bị đầu cuối đặc biệt, LNG được đốt nóng, do đó nó trở về trạng thái khí và sau đó được bơm vào hệ thống truyền dẫn khí. Khí nén, hay khí nén tự nhiên (CNG, tiếng Anh là CNG - khí thiên nhiên nén) là khí mêtan giống nhau, nhưng ở trạng thái khí, chịu áp suất lên đến 20 MPa. Người tiêu dùng có thể sử dụng ngay loại khí này cho nhu cầu của mình. Các chuyên gia tiếp tục tranh luận về những ưu và nhược điểm của khí thiên nhiên nén và hóa lỏng. Một số người tin rằng theo thời gian, khi các điều kiện cần thiết được tạo ra, khí thiên nhiên hóa lỏng sẽ thay thế khí nén tự nhiên, nhưng một số khác lại không nghĩ như vậy. Bảng 1 cho thấy Đặc điểm so sánh khí thiên nhiên hóa lỏng và nén, nén.

Có thể thấy rằng CNG không yêu cầu các thiết bị vận chuyển đặc biệt để giao hàng từ nhà sản xuất, tuy nhiên, khi sử dụng phải sử dụng các loại xi lanh đặc biệt, đắt tiền và nặng. Đối với giá của loại nhiên liệu như vậy, ở Nga, giá của một mét khối khí nén được quy định theo luật - bằng 50% giá của một lít xăng AI76. Theo vị này, CNG vượt trội đáng kể so với khí hóa lỏng, do giá cả do thị trường quyết định. Tuy nhiên, nó thua về chi phí của xi lanh và thiết bị.
LNG ở nước ngoài
Bất chấp mọi khó khăn, ở nước ngoài, song song với việc sử dụng CNG, việc sử dụng khí mê-tan trong xe cộ và khí đốt tự nhiên hóa lỏng đang ngày càng mở rộng, đây là dấu hiệu đặc biệt của Hoa Kỳ. Do đó, một mạng lưới rộng khắp các trạm đổ xăng đã được tạo ra ở miền Tây Nam Hoa Kỳ ở các bang California, Arizona, Colorado, Texas, Pennsylvania và các bang khác. Các tập đoàn ô tô lớn như Mack, Ford, MAN đều chú trọng vấn đề này một cách nghiêm túc nhất. Ở Châu Âu, việc sản xuất xe chạy bằng khí đốt tự nhiên hóa lỏng được thực hiện bởi các công ty như MercedesBenz, MAN, BMW, v.v. Khí đốt hóa lỏng làm nhiên liệu động cơ đã được sử dụng ở Bỉ, Phần Lan, Đức, Hà Lan, Na Uy, Pháp, Tây Ban Nha, Anh và các nước Châu Âu.
CNG trong CIS
Ngày nay, ở Nga, CNG đã trở nên phổ biến hơn trong lĩnh vực ô tô, đặc biệt là đối với giao thông đô thị và thành phố. Trong những năm gần đây, nhiều nỗ lực đã được thực hiện để mở rộng việc sử dụng loại nhiên liệu này. Các tổ chức nhà nước và công ty tư nhân đều tham gia giải quyết vấn đề này. Đã có kinh nghiệm lâu năm trong việc vận hành các thiết bị khí ô tô chạy bằng khí CNG, đặc biệt là trong cấu trúc của OAO Gazprom.
Năm 2001, Hội đồng Kinh tế SNG đã đề xuất thực hiện chương trình giữa các tiểu bang "Sử dụng khí tự nhiên làm nhiên liệu động cơ cho xe có động cơ cho giai đoạn 2001-2005", và một phần là do ở Nga và các nước CIS, CNG (khí mê-tan nén) được sử dụng rộng rãi hơn là khí đốt tự nhiên hóa lỏng.

Xi lanh CNG
Để thay thế một lít nhiên liệu điêzen bằng cùng một lượng năng lượng chứa trong xăng, cần phải có một thùng nhiên liệu có thể tích lớn hơn 15%. Nếu bạn sử dụng LNG, thì thể tích của bồn chứa sẽ phải tăng lên 70%, và khi sử dụng khí nén tự nhiên (mêtan), được lưu trữ ở áp suất vận hành 200 bar (20 MPa), bồn chứa nhiên liệu phải chiếm khối lượng gấp 4,5 lần.

Do đó, việc sử dụng khí nén tự nhiên bị hạn chế phần lớn bởi sự sẵn có của các loại xi lanh đặc biệt. Không giống như các quốc gia SGB khác ở Nga, vấn đề này đang được giải quyết khá thành công. Theo quy luật, xi lanh chứa khí metan có dạng hình trụ và có điều kiện được chia thành bốn loại, bao gồm cả hai loại xi lanh truyền thống được làm bằng thép và một phiên bản nhẹ - xi lanh sử dụng vật liệu tổng hợp polyme dựa trên carbon thủy tinh hoặc sợi hữu cơ. Các thùng chứa này bao gồm:
■ xi lanh thép liền mạch;
■ xi lanh bằng kim loại-nhựa (loại 1), bao gồm một vỏ kim loại có thành dày (lớp lót) chịu tải chính và một vỏ gia cường bên ngoài làm bằng vật liệu tổng hợp polyme;

■ hình trụ bằng nhựa-kim loại (loại 2) - một lớp lót kim loại có thành mỏng và một lớp vỏ gia cường làm bằng vật liệu tổng hợp polyme thuộc loại "kén" trên toàn bộ bề mặt;
■ Xi lanh composite - một lớp lót polyme có nhúng các phần tử kim loại để gắn thiết bị đóng ngắt và vỏ chịu lực làm bằng vật liệu composite.
Ở Nga, có 4 nhà sản xuất xi lanh cho khí nén tự nhiên (được thiết kế cho áp suất 20 MPa), hai trong số họ sản xuất cả xi lanh bằng kim loại và kim loại-nhựa (xem bảng 2).

Các công ty như Ruzhkhimmash (thành phố Ruzaevka, Mordovia) và Orgenergogaz (một bộ phận của Gazprom), nơi sản xuất các sản phẩm này, đã ngừng sản xuất xi lanh ô tô. Các lô nhỏ được sản xuất bởi NPP "Mashtest" (Korolev).
Có một vài nhà sản xuất xi lanh CNG ô tô ở Ukraine.
Đó là OAO "Nhà máy chế tạo máy Berdichevsky" và OAO "Nhà máy luyện kim Mariupol được đặt theo tên. Ilyich. Trong điều kiện nhu cầu tốt về CNG và mạng lưới các trạm nạp khí phát triển ở Ukraine, các nhà sản xuất ghi nhận nhu cầu tốt đối với sản phẩm của họ.
Hầu hết các nhà sản xuất xi lanh của Nga đều tập trung vào thị trường nội địa và thị trường các nước SNG, mặc dù nhà máy ở Orsk đã nhận được chứng chỉ quốc tế và có thể cung cấp các sản phẩm này cho các nước không thuộc SNG.
Thực tiễn thế giới cho thấy khoảng 70–80% các xi lanh được sử dụng để vận chuyển khí metan đều là kim loại. Và điều này là mặc dù thực tế là việc sử dụng xi lanh kim loại-nhựa có thể làm giảm trọng lượng của bộ phụ kiện khoảng 1,3–1,5 lần, điều này đặc biệt quan trọng khi cần lắp đặt nhiều xi lanh. Điều này là do thực tế là các công nghệ hiệu quả để sản xuất xi lanh "composite" đã xuất hiện muộn hơn nhiều và tất nhiên, thực tế là xi lanh kim loại-nhựa đắt hơn so với xi-lanh hoàn toàn bằng kim loại. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc sử dụng xi lanh nhẹ về lâu dài có lợi hơn do trọng lượng xe giảm dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu, tăng khả năng chuyên chở của xe - điều đặc biệt quan trọng. khi nói đến vận tải hàng hóa.
HBO - thiết bị gas
Ngoài bản thân các xi lanh, để lắp đặt chúng trên xe, cần phải mua thêm thiết bị khinh khí cầu (GBO) thích hợp. Chủ phương tiện có hai lựa chọn - mua HBO trong nước (do Nhà máy thiết bị ô tô Ryazan, Nhà máy thiết bị khí Votkinsk, v.v.) sản xuất hoặc nhập khẩu.
Giá phát hành
Chuyển đổi một chiếc ô tô sang chạy bằng khí CNG không hề rẻ. Do đó, chi phí của một xi lanh composite kim loại là khoảng 7,5–8,5 đô la / l, một loại hoàn toàn bằng kim loại - 7 đô la / l. Do đó, một xi lanh composite kim loại nối tiếp với thể tích 50 lít sẽ có giá 400 đô la, một xi lanh hoàn toàn bằng kim loại - 350 đô la, và con số này chưa tính đến chi phí của thiết bị khinh khí cầu. Nếu có kế hoạch chuyển đổi xe tải hoặc xe buýt sang CNG, thì tùy thuộc vào khối lượng yêu cầu, một số xi lanh sẽ phải được lắp đặt, điều này sẽ dẫn đến việc tăng giá thành của bộ phụ kiện lên nhiều lần. Dịch xe chở khách CNG sẽ có giá 1 nghìn đô la, xe tải và xe buýt - hơn 2,0-2,5 nghìn đô la.

Chi phí cho xi lanh ô tô của các nước CIS cho 50 lít khí hydrocacbon hóa lỏng (hỗn hợp propan-butan) là 30-50 đô la, và chi phí trang bị lại một chiếc xe sẽ khoảng 200-400 đô la, tùy thuộc vào nhà sản xuất và loại HBO.
Hoàn vốn
Theo tính toán của các chuyên gia, tính đến giá nhiên liệu đầu năm 2006, khả năng hoàn vốn của xe cơ giới khi chuyển từ xăng sang khí nén, với quãng đường đi được trung bình hàng năm là 60 nghìn km là từ 3 đến 5 năm, tùy theo tải trọng và loại xe. Nếu tính cả chi phí xăng dầu tăng từ đầu năm đến nay và quãng đường đi được của xe lớn hơn, thì thời gian hoàn vốn có thể ngắn hơn đáng kể. Nếu lấy thiết bị xe đầu kéo tự động, chẳng hạn như K700 hoặc T150, thì do mức tiêu hao nhiên liệu ấn tượng nên thời gian thu hồi vốn khoảng một năm.
Rõ ràng là tại sao ở các nước phương Tây và ở thủ đô của chúng ta, giao thông đô thị chủ yếu được chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí đốt thay thế - mức tiết kiệm là quá rõ ràng và tuyệt vời.
Kinh nghiệm thế giới
Đến cuối năm 2005, có hơn 4,6 triệu xe CNG trên thế giới. Không nghi ngờ gì nữa, các nhà lãnh đạo trong số các quốc gia trong lĩnh vực này là Argentina, Brazil và Pakistan. Hai quốc gia đầu tiên có đội xe chạy bằng khí gas (GBV) trên một triệu chiếc.
Trạm nạp khí CNG
Các trạm nạp khí CNG hiện đại phải đáp ứng các yêu cầu sau:
■ chi phí thấp;
■ kích thước và trọng lượng tối thiểu;
■ dễ cài đặt và vận hành;
■ độc lập với hệ thống cung cấp điện và nhiệt;
■ điều kiện làm việc an toàn và thoải mái tối đa cho nhân viên phục vụ;
■ tự động hóa điều khiển trạm;
■ tốc độ tiếp nhiên liệu với độ chính xác đủ để kế toán thương mại(lên đến 2%).
Các nhà sản xuất phải sẵn sàng cung cấp cho khách hàng đủ loại trạm nạp khí CNG về hiệu suất.

Argentina và Brazil có hệ thống trạm nạp khí CNG (CNG) rất phát triển. Đến đầu năm 2006, số lượng trạm nạp khí CNG đang hoạt động ở các nước này đã vượt quá một nghìn, điều này cho phép Argentina bán khoảng 280 triệu mét khối. m. khí đốt mỗi tháng, và Brazil - khoảng 163 triệu mét khối. Đáng chú ý là tỷ lệ cao nhất trong việc xây dựng các trạm nạp khí CNG mới được ghi nhận ở Pakistan và Trung Quốc, nơi dự kiến ​​xây dựng hơn 200 trạm. Hơn 100 trạm nạp khí CNG đang được xây dựng ở Brazil và Iran, nhưng Argentina, quốc gia dẫn đầu về số lượng xe chạy bằng khí đốt, không có kế hoạch xây dựng các trạm nạp khí CNG mới.
Nga và CIS
Mặc dù có trữ lượng khí đốt tự nhiên đáng kể, nhưng Nga vẫn kém Ukraine trong việc sử dụng CNG và chiếm vị trí thứ 12 trong bảng xếp hạng thế giới (xem Bảng 3).

Đội xe chạy bằng khí mê-tan của Nga ước tính khoảng 52.000 chiếc. Ngày nay ở Nga có 215 trạm nén khí CNG, 87% trong số đó thuộc về Gazprom, tổng công suất thiết kế là
là khoảng 2 tỷ mét khối. m / năm, cho phép tiếp nhiên liệu 250 nghìn xe ô tô mỗi năm. Năm 2005, các trạm nạp khí CNG của Nga đã bán được 237 triệu mét khối. m khí tự nhiên (19,75 triệu mét khối / tháng).
Như vậy, lượng tải của các trạm nạp khí hiện có ở Nga chỉ đạt 10-15%, nhưng nhìn chung, trong những năm gần đây, lượng tiêu thụ khí đốt tự nhiên bằng vận tải đường bộ ở Nga tăng trưởng đều đặn 25-30% mỗi năm.

Douglas Consulting cũng đã thành lập mạng lưới các tổ hợp tiếp nhiên liệu đa năng (MFP) của riêng mình ở Nga, không chỉ bán nhiên liệu NGV mà còn cung cấp đầy đủ các dịch vụ chuyển đổi ô tô sang khí tự nhiên. Trong những năm gần đây, các công ty dầu khí khác cũng đã chú ý đến khí CNG. Theo chính sách của Gazprom, các kế hoạch khí hóa các khu vực bắt buộc phải cung cấp cho việc xây dựng các trạm nạp khí CNG, và toàn bộ ngành công nghiệp đang dần được chuyển đổi sang khí đốt. Ví dụ, OAO Russian đường sắt»Đang thực hiện thành công chương trình chuyển đổi đầu máy diesel đường trục chính và đường trục sang khí đốt.
Một chương trình tương tự để khí hóa máy móc nông nghiệp đang được chuẩn bị. Chương trình "Chiến lược năng lượng của Nga giai đoạn đến năm 2020" chỉ ra rằng trong những năm tới, mức tiêu thụ nhiên liệu động cơ sẽ tăng mạnh nhất - 15-26% vào năm 2010 và 33-55% vào năm 2020. Đồng thời, về lâu dài, khí thiên nhiên hóa lỏng và khí nén sẽ được sử dụng làm nhiên liệu động cơ cùng với các sản phẩm dầu mỏ lỏng truyền thống (tương đương với 5 triệu tấn sản phẩm dầu mỏ vào năm 2010 và lên đến 10–12 triệu tấn vào năm 2020).
Tại Tatarstan, khu vực dầu mỏ của Nga, có 9 trạm nén khí của Tattransgaz LLC với tổng công suất 70,6 triệu mét khối. m / năm, trong khi tải trọng thực tế bình quân đạt 7–8% công suất thiết kế do số lượng xe chạy bằng khí nén ít. Trong năm 2006–2010 OOO Tattransgaz có kế hoạch đưa vào hoạt động thêm 11 trạm nạp khí CNG. Ngoài ra, hàng chục trạm phân phối khí đốt hoạt động ở nước cộng hòa, có khả năng cài đặt bổ sung mô-đun máy nén tiếp nhiên liệu để cung cấp một lượng đáng kể khí nén tự nhiên cho các phương tiện tiếp nhiên liệu. Do đó, KKE ở Nga có triển vọng tốt.
Ukraine
Tính đến cuối năm 2005, có khoảng 67.000 phương tiện vận chuyển LPG và 147 trạm nạp khí CNG ở Ukraine. Doanh số bán CNG đạt 540 triệu mét khối. tai của tôi. Ban đầu, hầu hết các trạm nạp khí CNG do Ukravtogaz điều hành, nhưng sau đó các nhà khai thác độc lập bắt đầu xuất hiện. Tuy nhiên, bất chấp những lợi thế thuyết phục, tiềm năng của CNG vẫn chưa được phát huy hết. Theo ước tính của các cơ cấu làm việc trong lĩnh vực khí đốt, Ukraine có thể tái trang bị 20-25 nghìn phương tiện mỗi năm.
Các chuyên gia tin rằng một trong những lý do có thể xảy ra cho sự tụt hậu là do Ukraine thiếu sản xuất hiện đại các loại xi lanh composite kim loại. Hai nhà sản xuất đã đề cập trước đó chỉ cung cấp xi lanh hoàn toàn bằng kim loại cho thị trường trong nước và họ vẫn chưa thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu của thị trường.
Trong số các nhiệm vụ cần giải quyết còn có sự phát triển của mạng lưới GZS, sự hỗ trợ của nhà nước và chính quyền thành phố trong lĩnh vực này.
Armenia
Theo Bộ Giao thông vận tải Armenia, khoảng 38.000 ô tô hiện đang được lắp đặt hệ thống lắp đặt khí đốt, chiếm từ 20 đến 30% số ô tô hoạt động tại nước này - một con số khá cao. Nguyên nhân khiến việc sử dụng CNG tăng mạnh là do sự chênh lệch đáng kể giữa giá khí nén tự nhiên và nhiên liệu ô tô truyền thống. Theo dự báo, tốc độ tăng trưởng cao của quá trình chuyển đổi ô tô sang khí đốt ở nước này sẽ còn tiếp tục trong những năm tới, hơn nữa có thể lên tới 20 - 30% / năm.
Các thành viên khác của khối thịnh vượng chung
Tajikistan đang có sự gia tăng đáng kể trong việc tiêu thụ khí đốt tự nhiên bằng vận tải đường bộ. Bắt đầu từ năm 1997, sau khi có nghị định tương ứng của Chính phủ, số lượng trạm nạp khí CNG tăng từ 3 lên 53 trạm vào năm 2006. Về cơ bản, các trạm này có năng suất không cao. Đến nay, mạng lưới các trạm CNG ở Belarus bao gồm 24 trạm CNG tại 17 thành phố của nước cộng hòa, 5 trạm nạp khí di động. Công viên dịch vụ - 5,5 nghìn xe LPG. OJSC Beltransgaz đã phát triển một chiến lược mở rộng việc sử dụng CNG, dựa trên chương trình quốc gia về mở rộng việc sử dụng khí đốt làm nhiên liệu động cơ và một khái niệm cho sự phát triển của mạng lưới trạm nạp khí CNG. Đến năm 2010, dự kiến ​​nâng số lượng LPG lên 14,5 nghìn và sản lượng CNG bán ra lên 72,3 triệu mét khối. tai của tôi.
Ở Moldova và Uzbekistan, quá trình chuyển đổi của các phương tiện giao thông sang khí nén tự nhiên và khí hóa lỏng không quá nhanh. Vì vậy, ở Moldova có khoảng 4,5 nghìn GVA và chỉ có 8 trạm nạp khí CNG. Tại Uzbekistan, chưa đến 10 nghìn chiếc xe chạy bằng nhiên liệu khí đốt (chưa đến 1% toàn bộ đội xe), khoảng 30,0 nghìn tấn khí hydrocacbon hóa lỏng và 70-72 triệu mét khối được sử dụng. m CNG, mặc dù tài nguyên thiên nhiên có thể làm tăng đáng kể lượng HBA.

Phanh cho CNG
Theo các nhà phân tích thị trường, có những vấn đề cản trở quá trình chuyển đổi rộng rãi sang CNG. Những điều chính là:
■ chi phí cao cho việc trang bị lại các phương tiện để chạy bằng khí đốt và thường là thiếu các quỹ cần thiết cho những mục đích này từ các hộ gia đình, các dịch vụ tiện ích, v.v ...;
■ Thiếu sản xuất hàng loạt xe chạy LPG thành phẩm của các nhà sản xuất ô tô Nga;
■ mạng lưới trạm nạp khí CNG kém phát triển. Ở các nước châu Âu, các điểm chiết nạp nằm cách nhau tối đa 30 km, và ở Liên bang Nga có những tuyến đường mà hàng nghìn km không có một trạm nạp khí CNG nào.

Ngoài ra, cần giải quyết vấn đề mức độ hao mòn cao (đặc biệt là về dự trữ động cơ) của đội xe. tài sản thành phố và các cơ quan chính phủ, sự không chuẩn bị của nhân viên ở nhiều vùng của Liên bang Nga để phục vụ các phương tiện chạy bằng khí CNG. Ở Nga, số lượng công ty có chứng chỉ và có thể chuyển đổi xe cộ làm việc về CNG, kiểm tra kịp thời phương tiện có LPG. Vấn đề này đặc biệt liên quan đến các khu vực.
Việc chuyển giao vận tải sang khí thiên nhiên chắc chắn là một nhiệm vụ quan trọng và với cách tiếp cận hợp lý, có lợi về mặt kinh tế, nhưng giải pháp của nó chỉ có thể thực hiện được khi có sự tham gia trực tiếp của các tổ chức ban ngành liên quan và sự hỗ trợ của nhà nước.

Nga, quốc gia có trữ lượng khí đốt tự nhiên lớn nhất thế giới, không thể không tận dụng tình hình này để phổ biến CNG và có thể thay thế các nhiên liệu truyền thống.

Sergey Kim Tháng 10 năm 2006

P.S. Thay mặt tôi, tôi có thể nói thêm rằng chồng của người họ hàng của tôi, người đã làm tài xế taxi hơn 15 năm, liên tục chuyển những chiếc xe mới mua của anh ấy sang khí mê-tan, và sau khi làm lại, chi phí nhiên liệu cho quãng đường đi của chiếc xe đã giảm xuống. bằng khoảng 3 lần so với xăng.

Có thể nói, đó là một trải nghiệm trực tiếp.

NÉN KHÍ

NÉN KHÍ, sự giảm thể tích của một chất khí khi đặt áp suất bên ngoài vào nó. Một số khí, bao gồm carbon dioxide, có thể được hóa lỏng bằng cách nén ở nhiệt độ phòng. Các khí khác phải được làm mát trước để chúng có thể chuyển thành chất lỏng dưới áp suất. Nhiều nhất nhiệt, tại đó một chất khí có thể được biến thành chất lỏng bằng cách tạo áp suất lên nó, được gọi là tới hạn.

.

Xem "KHÍ NÉN" là gì trong các từ điển khác:

NÉN, giảm thể tích của một chất bằng cách ép nó vào một khoảng không gian nhỏ (ví dụ khi nén một chất khí) hoặc hạn chế sự nở ra của chất bị nung nóng (như khi nấu trong nồi áp suất). Quá trình này… … Từ điển bách khoa khoa học và kỹ thuật

Nén, nén (từ nén tiếng Latinh): Wiktionary có mục "nén" ... Wikipedia

- (a. làm mát bằng khí; n. Gasabkuhlung; Gaskuhlung; ph. refroidissement du gaz; và. coldracion de gas, enfriamiento de gas) hạ nhiệt độ của khí được bơm tại các điểm thu gom khí và trạm nénđường ống dẫn khí chính, ... ... Bách khoa toàn thư địa chất

- (xung kích), một vùng chuyển tiếp mỏng lan truyền với tốc độ siêu âm, trong đó mật độ, áp suất và vận tốc trong VA tăng mạnh. U. trong. phát sinh trong các vụ nổ, kích nổ, trong chuyển động siêu thanh của các cơ thể, trong quá trình ... ... Bách khoa toàn thư vật lý

Các quá trình nhiệt Bài báo là một phần của cùng tên ... Wikipedia

Chuyển va từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng. S. g. Chỉ có thể ở tốc độ pax nhỏ hơn nhiệt độ tới hạn. Trong ngành S. g. Với quan trọng. nhiệt độ bầy đàn cao hơn nhiệt độ môi trường (thực tế là trên 50 ° C) được thực hiện bằng cách nén khí vào ... ... Từ điển bách khoa bách khoa lớn

Khí tự nhiên- (Khí tự nhiên) Khí thiên nhiên là một trong những chất mang năng lượng phổ biến nhất Định nghĩa và ứng dụng của khí, các tính chất vật lý và hóa học của khí thiên nhiên Nội dung >>>>>>>>>>>>>>>… Bách khoa toàn thư của chủ đầu tư

VÀ; Tốt. [từ vĩ độ. nén nén.] 1. Techn. Sự nén không khí, khí đốt hoặc hỗn hợp dễ cháy dưới áp suất trong xi lanh động cơ. 2. Giảm số lượng viết mà không ảnh hưởng đến nội dung của nó. Thực hiện nén văn bản cần thiết của bài báo. * * *…… từ điển bách khoa

- (tiếng Latinh nén là nén) nén khí trong xi lanh động cơ, không khí trong máy nén. Từ điển mới của từ nước ngoài. bởi EdwART, 2009. nén [lat. nén] - nén; nén khí trong xilanh động cơ. Từ điển lớn từ ngoại quốc. ... ... Từ điển các từ nước ngoài của tiếng Nga

GOST 28567-90: Máy nén. Điều khoản và Định nghĩa- Thuật ngữ GOST 28567 90: Máy nén. Thuật ngữ và định nghĩa Tài liệu gốc: Hubkolbenverdichter oder Membranverdichter, Lage der Zylinder oder Membran rechtwinklig zueinander (Winkelbauart) 68 Định nghĩa thuật ngữ từ các tài liệu khác nhau:…… Sách tham khảo từ điển về thuật ngữ của tài liệu quy chuẩn và kỹ thuật

Sách

• , Romanenko Svetlana Valentinovna. Ấn phẩm trình bày tài liệu của khóa học cơ bản của các bài giảng về kỷ luật Sức bền của Vật liệu, được đọc trong hai học kỳ tại Đại học Dầu khí Quốc gia Nga (NRU) mang tên. I. M. Gubkin. Được xem xét…
• Sức bền vật liệu. Sách giáo khoa, S. V. Romanenko. Ấn phẩm trình bày tài liệu của khóa học cơ bản của các bài giảng về kỷ luật Sức bền của vật liệu, được đọc trong hai học kỳ tại Đại học Dầu khí Quốc gia Nga (NRU) mang tên. I. M. Gubkin. Được xem xét…

V quy trinh san xuat liên quan đến việc sử dụng các chất khí (phân tán, trộn, vận chuyển khí nén, làm khô, hấp thụ, v.v.), chuyển động và nén của khí xảy ra do năng lượng truyền cho chúng bởi các máy có tên gọi chung nén. Đồng thời, năng suất của các nhà máy nén có thể lên tới hàng chục nghìn mét khối / giờ và áp suất dao động trong khoảng 10–8–103 atm, dẫn đến rất nhiều loại và kiểu dáng máy móc được sử dụng để di chuyển, nén và làm hiếm khí. Máy được thiết kế để tạo ra áp suất cao được gọi là máy nén, và máy làm việc để tạo ra chân không được gọi là máy bơm chân không.

Máy nén được phân loại chủ yếu theo hai tiêu chí: nguyên lý hoạt động và mức độ nén. Tỷ lệ nén là tỷ số giữa áp suất khí cuối cùng ở đầu ra của máy R 2 đến áp suất đầu vào ban đầu P 1 (tức là P 2 /P 1).

Theo nguyên lý hoạt động, máy nén được chia thành piston, cánh (ly tâm và hướng trục), quay và phản lực.

Theo mức độ nén, họ phân biệt:

- máy nén được sử dụng để tạo ra áp suất cao, với tỷ số nén R 2 /R 1 > 3;

- máy thổi khí dùng để di chuyển khí có điện trở cao của mạng lưới đường ống dẫn khí, trong khi 3> P 2 /P 1 >1,15;

- quạt được sử dụng để di chuyển một lượng lớn khí ở P 2 /P 1 < 1,15;

- máy bơm chân không hút khí từ không gian có áp suất thấp (dưới khí quyển) và bơm nó vào không gian có áp suất cao (trên khí quyển) hoặc khí quyển.

Bất kỳ máy nén nào cũng có thể được sử dụng như máy bơm chân không; chân không sâu hơn được tạo ra bởi các máy quay và pittông.

Không giống như rơi chất lỏng, các tính chất vật lý của chất khí phụ thuộc về mặt chức năng vào nhiệt độ và áp suất; các quá trình chuyển động và nén của chất khí gắn liền với các quá trình nhiệt động bên trong. Ở chênh lệch áp suất và nhiệt độ thấp, những thay đổi về tính chất vật lý của các chất khí trong quá trình chuyển động của chúng ở vận tốc thấp và áp suất gần với khí quyển là không đáng kể. Điều này làm cho nó có thể sử dụng tất cả các điều khoản và luật cơ bản của thủy lực để mô tả chúng. Tuy nhiên, khi lệch khỏi điều kiện bình thường, đặc biệt là ở mức độ nén khí cao, nhiều vị trí của thủy lực trải qua một sự thay đổi.

1. Cơ sở nhiệt động lực học của quá trình nén khí

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi thể tích khí ở áp suất không đổi, như đã biết, được xác định bởi định luật Gay-Lussac, tức là, tại P= const thể tích của một chất khí tỷ lệ thuận với nhiệt độ của nó:

ở đâu V 1 và V 2 - các thể tích khí tương ứng ở nhiệt độ T 1 và T 2 được biểu thị trên thang Kelvin.

Mối quan hệ giữa các thể tích khí ở các nhiệt độ khác nhau có thể được biểu diễn bằng quan hệ

, (4.1)

ở đâu V và V 0 - thể tích khí cuối cùng và ban đầu, m 3; t và t 0 - nhiệt độ khí cuối cùng và ban đầu, ° С; β t- hệ số tương đối của độ nở thể tích, độ. -một .

Thay đổi áp suất khí tùy thuộc vào nhiệt độ:

, (4.2)

ở đâu R và R 0 - áp suất khí cuối cùng và ban đầu, Pa; β R- hệ số nhiệt độ tương đối của áp suất, độ. -một .

Khối lượng khí M không đổi khi khối lượng thay đổi. Nếu ρ 1 và ρ 2 là mật độ của hai trạng thái nhiệt độ của chất khí thì
và
hoặc là
, I E. Khối lượng riêng của một chất khí ở áp suất không đổi tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối của nó.

Theo định luật Boyle-Mariotte, ở cùng nhiệt độ, tích của thể tích riêng của khí v về giá trị của áp suất của nó R là một giá trị không đổi Pv= const. Do đó, ở nhiệt độ không đổi
, Một
, tức là, mật độ của khí tỷ lệ thuận với áp suất, vì
.

Với phương trình Gay-Lussac, người ta có thể nhận được một quan hệ liên quan đến ba thông số của một chất khí: áp suất, thể tích riêng và nhiệt độ tuyệt đối của nó:

. (4.3)

Phương trình cuối cùng được gọi là Phương trình Claiperon. Nói chung:

hoặc là
, (4.4)

ở đâu R là hằng số khí, là công được thực hiện bởi một đơn vị khối lượng của khí lý tưởng ở đẳng tích ( P= const) quá trình; khi nhiệt độ thay đổi 1 ° thì khí không đổi R có thứ nguyên là J / (kgdeg):

, (4.5)

ở đâu l R là công cụ thể của sự thay đổi thể tích do 1kg khí lý tưởng ở áp suất không đổi, J / kg thực hiện.

Do đó, phương trình (4.4) đặc trưng cho trạng thái của khí lý tưởng. Ở áp suất khí trên 10 atm, việc sử dụng biểu thức này dẫn đến sai số trong tính toán ( Pv≠RT), do đó nên sử dụng các công thức mô tả chính xác hơn mối quan hệ giữa áp suất, thể tích và nhiệt độ của khí thực. Ví dụ, phương trình van der Waals:

, (4.6)

ở đâu R= 8314/M- hằng số khí, J / (kg K); M là khối lượng phân tử của khí, kg / kmol; Một và v -đại lượng không đổi đối với một chất khí nhất định.

Số lượng Một và v có thể được tính toán từ các thông số khí tới hạn ( T kr và R cr):

;
. (4.7)

Ở áp suất cao, giá trị a / v 2 (áp suất bổ sung trong phương trình van der Waals) nhỏ so với áp suất P và nó có thể bị bỏ qua, khi đó phương trình (4.6) chuyển thành phương trình trạng thái của khí Dupré thực:

, (4.8)

giá trị ở đâu v chỉ phụ thuộc vào loại khí và không phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất.

Trong thực tế, để xác định các thông số của một chất khí ở các trạng thái khác nhau của nó, người ta thường sử dụng sơ đồ nhiệt động lực học: T–S(nhiệt độ – entropi), số Pi(sự phụ thuộc của áp suất vào entanpi), P–V(sự phụ thuộc của áp suất vào thể tích).

Hình 4.1 - T – S biểu đồ

Tất cả các thông số khí trên sơ đồ T – S quy về 1 kg khí.

Vì theo định nghĩa nhiệt động lực học
thì nhiệt thay đổi trạng thái của khí
. Do đó, diện tích dưới đường cong mô tả sự thay đổi trạng thái của chất khí bằng năng lượng (nhiệt) của sự thay đổi trạng thái.

Quá trình thay đổi các thông số của chất khí được gọi là quá trình biến đổi trạng thái của nó. Mỗi trạng thái của khí được đặc trưng bởi các thông số P,v và T. Trong quá trình thay đổi trạng thái của chất khí, tất cả các thông số có thể thay đổi hoặc một trong số chúng không đổi. Do đó, một quá trình xảy ra với khối lượng không đổi được gọi là isochoric, ở áp suất không đổi - đường đẳng áp, và ở nhiệt độ không đổi đẳng nhiệt. Khi không có sự trao đổi nhiệt giữa khí và môi trường (nhiệt không bị loại bỏ cũng như không được cung cấp) thì cả ba thông số của khí đều thay đổi ( P,v,T) v quá trình mở rộng hoặc co lại , quá trình này được gọi là đoạn nhiệt, và khi sự thay đổi các thông số khí xảy ra với việc cung cấp hoặc loại bỏ nhiệt liên tục – đa hình.

Với áp suất và thể tích khác nhau, tùy thuộc vào bản chất của quá trình trao đổi nhiệt với môi trường, sự thay đổi trạng thái của khí trong máy nén có thể xảy ra đẳng nhiệt, đoạn nhiệt và đa hướng.

Tại đẳng nhiệt Quá trình, sự thay đổi trạng thái của chất khí tuân theo định luật Boyle – Mariotte:

pv = hăng sô.

Trên sơ đồ p – v quá trình này được mô tả bằng một hyperbol (Hình 4.2). Làm việc 1 kg khí lđược biểu thị bằng đồ thị bởi vùng bóng mờ, bằng
, I E.

hoặc là
. (4.9)

Nhiệt lượng toả ra trong quá trình nén đẳng nhiệt của 1kg khí và nhiệt lượng phải toả ra bằng cách làm lạnh để nhiệt độ của khí không đổi là:

, (4.10)

ở đâu C v và C R lần lượt là nhiệt dung riêng của chất khí ở thể tích và áp suất không đổi.

Trên sơ đồ T – S quá trình nén đẳng nhiệt của khí từ áp suất R 1 đến áp lực R 2 được hiển thị dưới dạng một đường thẳng abđược vẽ giữa các isobars R 1 và R 2 (Hình 4.3).

Nhiệt tương đương với công của nén được biểu thị bằng diện tích giới hạn bởi các phương vị cực và đường thẳng ab, I E.

. (4.11)

Hình 4.4 - Các quá trình nén khí trong sơ đồ
:

A là một quá trình đoạn nhiệt;

B - quá trình đẳng nhiệt

Tại đoạn nhiệt Trong quá trình nén khí, sự thay đổi trạng thái của nó xảy ra do sự thay đổi nội năng của nó và do đó, nhiệt độ.

Ở dạng tổng quát, phương trình của một quá trình đoạn nhiệt được mô tả bằng biểu thức:

, (4.12)

ở đâu
là chỉ số đoạn nhiệt.

Về mặt đồ họa (Hình 4.4) quá trình này trên sơ đồ p – vđược mô tả như một hyperbol dốc hơn trong Hình. 4.2., Kể từ k> 1.

Nếu chấp nhận

, sau đó
. (4.13)

Trong chừng mực
và R= const, phương trình kết quả có thể được biểu diễn theo cách khác:

hoặc là
. (4.14)

Bằng các phép biến đổi thích hợp, người ta có thể thu được các phụ thuộc cho các thông số khí khác:

;
. (4.15)

Do đó, nhiệt độ khí ở cuối quá trình nén đoạn nhiệt của nó

. (4.16)

Công do 1 kg khí thực hiện trong quá trình đoạn nhiệt:

. (4.17)

Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình nén đoạn nhiệt của một chất khí tương đương với công đã tiêu tốn:

Có tính đến quan hệ (4.15), công nén khí trong quá trình đoạn nhiệt

. (4.19)

Quá trình nén đoạn nhiệt được đặc trưng bởi sự hoàn toàn không có sự trao đổi nhiệt giữa khí và môi trường, tức là dQ = 0 và dS = dQ / T, Đó là lý do tại sao dS = 0.

Do đó, quá trình nén khí đoạn nhiệt tiến hành ở một entropy không đổi ( S= const). Trên sơ đồ T – S quá trình này được biểu diễn bằng một đường thẳng AB(Hình 4.5).

Hình 4.5 - Hình ảnh các quá trình nén khí trên sơ đồ T – S

Nếu trong quá trình nén, nhiệt giải phóng bị lấy đi với một lượng nhỏ hơn mức cần thiết cho quá trình đẳng nhiệt (xảy ra trong tất cả các quá trình nén thực), thì công thực tế tiêu tốn sẽ lớn hơn so với nén đẳng nhiệt và ít hơn so với đoạn nhiệt :

, (4.20)

ở đâu m là chỉ số đa hướng, k>m> 1 (cho không khí m
).

Giá trị của chỉ số đa hình m phụ thuộc vào bản chất của chất khí và điều kiện trao đổi nhiệt với môi trường. Trong máy nén không có làm mát, số mũ đa hình có thể lớn hơn số mũ đoạn nhiệt ( m>k), tức là, quá trình trong trường hợp này diễn ra dọc theo siêu âm.

Công việc sử dụng đối với sự hóa hiếm của khí được tính toán bằng cách sử dụng các phương trình tương tự như công việc nén khí. Sự khác biệt duy nhất là R 1 sẽ nhỏ hơn áp suất khí quyển.

Quá trình nén đa hướng khí áp suất R 1 lên đến áp lực R 2 trong bộ lễ phục. 4,5 sẽ được mô tả thẳng AC. Nhiệt lượng toả ra trong quá trình nén đa phương của 1 kg khí có giá trị bằng số công của quá trình nén:

Nhiệt độ cuối nén khí

. (4.22)

Sức mạnh, chi bằng máy nén để nén và làm hiếm khí, phụ thuộc vào hiệu suất, tính năng thiết kế, trao đổi nhiệt với môi trường của chúng.

Công suất lý thuyết sử dụng khi nén khí
, được xác định bởi năng suất và công việc cụ thể của quá trình nén:

, (4.23)

ở đâu G và V- khối lượng và năng suất thể tích của máy tương ứng;
là khối lượng riêng của chất khí.

Do đó, đối với các quá trình nén khác nhau, công suất đầu vào lý thuyết là:

; (4.24)

; (4.25)

, (4.26)

ở đâu - hiệu suất thể tích của máy nén, giảm xuống điều kiện hút.

Điện năng tiêu thụ thực tế lớn hơn vì một số lý do; năng lượng tiêu thụ của máy cao hơn năng lượng mà nó truyền cho khí.

Để đánh giá hiệu quả của máy nén, người ta sử dụng phép so sánh máy này với máy kinh tế nhất cùng loại.

Máy lạnh được so sánh với máy nén khí một cách đẳng nhiệt trong các điều kiện nhất định. Trong trường hợp này, hiệu suất được gọi là đẳng nhiệt,  từ:

, (4.27)

ở đâu n- công suất thực tế mà máy này sử dụng.

Nếu máy móc hoạt động mà không làm mát, thì quá trình nén khí trong chúng xảy ra dọc theo một polytrope, số mũ của nó cao hơn số mũ đoạn nhiệt ( m k). Do đó, công suất tiêu thụ trong các máy như vậy được so sánh với công suất mà máy sẽ tiêu tốn trong quá trình nén đoạn nhiệt của khí. Tỷ lệ của các quyền hạn này là hiệu quả đoạn nhiệt:

. (4.28)

Có tính đến công suất mất do ma sát cơ học trong máy và tính đến hiệu suất cơ học. -  lông, nguồn trên trục của máy nén:

hoặc là
. (4.29)

Công suất động cơ được tính đến hiệu suất. chính động cơ và hiệu suất. chuyển nhượng:

. (4.30)

Công suất đã cài đặt của động cơ được tính với một biên độ (
):

. (4.31)

Giá trị của hell nằm trong khoảng từ 0,930,97;  out tùy thuộc vào mức độ nén có giá trị là 0,640,78; hiệu suất cơ học thay đổi trong khoảng 0,850,95.