Зачем нужны
газовые погрузчики?

Работающие дизельные или бензиновые погрузчики, особенно в закрытых и недостаточно вентилируемых помещениях, серьёзно угрожают здоровью водителей. Очевидной альтернативой им являются электропогрузчики, однако ежедневная эксплуатация электропогрузчиков создаёт много хлопот, поскольку они имеют меньшую мощность и относительно более короткий пробег между дозарядками аккумуляторных батарей (АКБ). Кроме того, электропогрузчики отличаются достаточно длительным временем подготовки к работе, требующимся для зарядки АКБ. Ещё одним недостатком электропогрузчиков является высокая стоимость АКБ, причём срок работы последних зачастую не превышает двух лет.

Эксплуатация же газовых погрузчиков приносит очевидную пользу. Так, при тех же тяговых характеристиках затраты на их эксплуатацию ниже. Благодаря "чистому" сгоранию топлива моторное масло загрязняется в меньшей степени и его можно реже (примерно на 70%) менять. Поэтому погрузчики на сжиженном газе не требуют частых осмотров. Одновременно увеличивается срок службы кривошипно-шатунного механизма, а уровень создаваемого им шума понижается на 3-5дБ. Соответствующей регулировкой можно повысить мощность и крутящий момент. Уровень токсичности выхлопов также существенно снижается.

По подсчётам экспертов, деньги, затраченные при переоборудовании автопогрузчика на газовый, окупятся уже через год эксплуатации последнего. Это происходит благодаря тому, что газ дешевле бензина и даже дизельного топлива, а моторного масла газовому погрузчику нужно меньше. В Европе средняя стоимость переоборудования погрузчика на питание сжиженной газовой смесью пропана и бутана (LPG) составляет €1100-1300, а сжатым (компримированным) природным газом (CNG) - €1500-1800 и зависит также от вида двигателя, количества его цилиндров и т.п. Адаптация к газу погрузчика с бензиновым двигателем намного проще, чем с дизельным, поскольку в первом случае переоборудование на газ сводится к подключению к двигателю газовой аппаратуры, а во втором - задача снижения степени сжатия топлива является достаточно сложной.

Резюмируя вышеперечисленное, можно сказать, что в случае недостаточной вентиляции складских помещений, высокой интенсивности движения погрузчиков, перевозящих достаточно тяжёлые грузы, единственный правильный выбор - это погрузчик с газовым приводом.

Появление первых конструкций двигателей, приводимых в действие газом, относится к середине XIX века. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) мощностью 12л. с. (8,8кВт) был сконструирован в 1860 году жившим во Франции люксембургским изобретателем Этьеном Ленуаром, получившим известность как создатель технологии изготовления гальванопластических копий (1851г.), электрического тормоза (1855 г.) и пишущего телеграфа (1865г.).

Первой компанией, собирающей двухтактные газовые двигатели, была компания "N.A. Otto & Cie.". Любопытно, что эта компания существует и поныне, но уже под именем "Klockner-Humboldt-Deutz AG", и является крупнейшим мировым производителем дизельных двигателей с воздушным охлаждением.

Конструкция первого ДВС представляла собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси атмосферного воздуха и светильного газа с зажиганием от постороннего источника (КПД не превышал 4,65%).

Двигатель Ленуара имел ряд недостаткови не получил широкого распространения из-за проблем с системой электрического зажигания и, главным образом, из-за очень большого расхода дорогого тогда газа (на 1л.с. его требовалось 2,7м³ в час). Для охлаждения такого ДВС требовалось огромное количество воды, но всё равно двигатель так разогревался, что без постоянного смазывания подшипников его сразу заклинивало. Вскоре этот двигатель был вытеснен более совершенным 4-тактным газовым ДВС, об истории появления которого стоит рассказать подробнее.

Будущий создатель 4-тактного ДВС Николаус Август Отто родился в 1832 году в немецком городе Хольцхаузене. В возрасте шестнадцати лет парня выгнали из средней школы, и он стал работать в продовольственной лавке. Позднее, будучи коммивояжером, Отто продавал сахар, кухонную посуду и чай. Именно тогда он узнал об изобретённом Этьеном Ленуаром газовом двигателе, который не получил широкого распространения. Отто чувствовал, что ДВС Ленуара получит большее распространение, если будет работать на жидком топливе.

Он изобрёл карбюратор и пытался всячески усовершенствовать двигатель Ленуара. В 1861г. Отто запатентовал двухтактный двигатель, работающий на газе. Отто и его партнер, немецкий промышленник Ойген Ланген, создали компанию "N.A. Otto & Cie." и построили завод по производству двухтактного ДВС, который в 1867 году получил золотую медаль на Всемирной выставке в Париже. По КПД, достигавшему 14-15%, этому двигателю в то время не было равных.

Хотя 4-тактный цикл для ДВС французский инженер Альфонс Бо де Роша запатентовал ещё в 1862 году, первый четырёхтактный ДВС, который стал реальной альтернативой паровому двигателю, был изготовлен компанией Отто и Лангена лишь в 1876 году. В течение последующих 10 лет были проданы свыше 30 тыс. 4-тактных ДВС. Эти двигатели (их назвали "оттоциклами" в честь изобретателя) считаются прообразом современных ДВС.

Последовавшее за этим основание в Филадельфии (США) компании "Schleicher, Schumm & Со." как филиала немецкой фирмы "Gasmotoren-Fabrik Deutz" дало толчок производству и распространению в США именно 4-тактного двигателя, которому решили дать имя "Ottos neuer Motor" (новый двигатель Отто).

Если на заре развития ДВС в них в качестве моторного топлива использовался светильный газ, то с 1915 года на транспорте начинает применяться и сжатый (компримированный) природный газ. Масштабные работы по переводу автотранспорта на природный газ развернулись после 1925 года. Тогда же началось производство газобаллонных автомобилей и строительство газонаполнительных станций. Во Франции после 1926 года было построено 15 газонаполнительных станций в Париже, Лионе и других городах. В 1934 году на газ стали переводить автомобили в Дании, Румынии, Югославии, Норвегии, Швеции, Финляндии и Италии. Первым автомобилем, приводимым в действие сжиженной газовой смесью пропана и бутана (LPG), стал Mercedes, выпущенный одноимённой фирмой в 1936 году.

Началом использования природного газа в качестве моторного топлива в СССР считается 1936 год, когда вышло постановление Совнаркома о газификации автотранспорта, согласно которому в 1937 году на дороги СССР должны были выйти первые 500 автомашин, работающих на природном газе.
В годы Великой Отечественной войны (вследствие дефицита жидких топлив) получили массовое применение газогенераторные автомобили - с двигателем внутреннего сгорания, который работал на газе, получаемом из твёрдого топлива (древесных чурок, угля, торфа и различных брикетов) в специальном газогенераторе.
В 1949-53 годах были спроектированы и переданы в производство газобаллонные автомобили ГАЗ-51Б и ЗиС-156. В 50-х годах были построены 30 мощных автомобильных газонаполнительных компрессорных станций, снабжавших газом около 40 тыс. автомобилей.

А сегодня в мире на газе ездят миллионы транспортных средств, которые заправляются на нескольких тысячах газонаполнительных станций. Число погрузчиков, работающих на газе, также постоянно растёт. Они занимают достойное место в производственных программах большинства продуцентов во всём мире. Многие фирмы также специализируются на переоборудовании имеющихся в эксплуатации дизельных и карбюраторных (бензиновых) вилочных погрузчиков в газовые.

Итак, нас уже убедили в том, что газовый погрузчик - это хорошо,
но какой именно газ в качестве моторного топлива лучше использовать? Давайте разбираться.

Рис.1. В каком году, по данныи ОПЕК, иссякнут запасы нефти и газа

Сегодня почти 40% общемировых энергопотребностей и 99% энергопотребностей для автомобильного, водного и воздушного транспорта удовлетворяются за счёт нефтепродуктов.

Нефть - это энергоноситель, характеризующийся самым высоким риском в отношении безопасности поставок; цены на нефть прямо или косвенно оказывают влияние на стоимость большинства энергоносителей; кроме того, автомобильный, водный и воздушный секторы транспорта, использующие в качестве топлива нефтепродукты, являются крупнейшими источниками загрязнения окружающей среды. При существующем объёме нефтедобычи это уникальное минеральное сырьё иссякнет уже в не столь отдалённом будущем (см. рис.1), а цены на него уже в ближайшие годы из-за роста стоимости добычи и доставки, а также вследствие политических катаклизмов могут стать недоступными для массового потребителя.

Существует мнение, что в XXI веке в приводах ДВС будут гораздо чаще использоваться природный газ и водород. Это связано как с экологическими и экономическими причинами, так и с относительно большей гарантией безопасности эксплуатации погрузчиков. Однако главной причиной прогнозируемого бума в применении упомянутых видов топлива является их потенциальная доступность. По оценкам, природного газа (и, конечно, водорода) человечеству хватит на больший срок, нежели топлива, являющегося производным от добываемой нефти.

Компримированный природный газ (CNG)

С середины прошлого века в мире накоплен значительный опыт применения природного газа в качестве топлива для грузовых и пассажирских транспортных средств. Стремительный рост автомобильного парка, в особенности в сфере грузовых перевозок, обусловливает высокие уровни атмосферного загрязнения. Одним из возможных путей решения этой проблемы может стать создание соответствующей инфраструктуры для перевозки и обработки грузов транспортными средствами, работающими на природном газообразном топливе (NGV), в отличие от топлива, которое получено из нефти.
Замена бензина и дизельного топлива газообразным моторным топливом с высоким октановым числом и с большой теплотворной способностью могла бы значительно снизить объём таких вредных выбросов, как монооксид углерода, диоксид углерода, оксиды азота и другие.

На сегодняшний день в мире эксплуатируются почти 3,5 млн. транспортных средств, работающих на природном газе, и действуют около 7000 станций заправки данным видом моторного топлива, и это не считая газонаполнительных компрессорных установок индивидуального пользования (см. табл.). Большинство европейских стран имеют определённый опыт в области транспортных средств, работающих на природном газе; формируются новые рынки NGV. Европейской Комиссией недавно была принята транспортная политика, в соответствии с которой к 2020 году 10% дизельных/бензиновых транспортных средств в секторе перевозок будут заменены автомобилями, работающими на природном газе. Более того, в некоторых странах цены на природный газ специальными правительственными распоряжениями "заморожены" на существующем уровне, то есть будут оставаться неизменными в течение нескольких лет. То же касается и фискальной политики. Например, в ФРГ уменьшенные налоги на CNG сохранятся до конца 2020 года. Это сделано в интересах производителей и пользователей NGV, чтобы поощрить их направить инвестиции в развитие соответствующей инфраструктуры.

Наиболее крупными парками NGV располагают Аргентина, Бразилия, Пакистан, Италия и Индия (см. табл.), да и в России уже пятый год подряд наблюдается рост популярности компримированного природного газа как моторного топлива: ежегодный рост составляет 20%. В 2003 году 218 российских газонаполнительных станций ежемесячно продавали свыше 110 млн.м³.

ДЛЯ СВЕДЕНИЯ:

Рис. 2. Распределение разведанных запасов нефти по регионам мира

В последнее годы интерес к этому виду топлива наблюдается также у производителей и потребителей погрузчиков: природный газ безопасен в эксплуатации и, будучи легче воздуха, позволяет легко вентилировать помещения.Физико-химические свойства сжатого природного газа (метана), изначально являются гарантом безопасности при использовании его в качестве моторного топлива: так, например, нижний предел самовоспламенения метана составляет 650°С (бензина - 550°С, технического пропана - 460°С, технического бутана - 410° С, а дизельного топлива - 320° С). Метан в два раза легче воздуха, при утечке устремляется вверх и достаточно быстро рассеивается в атмосфере.

Похоже, что природный газ - это топливо будущего, поскольку он представляет собой чистый, щадящий окружающую среду и повсеместно доступный продукт. Низкий уровень содержания вредных веществ в выхлопе двигателя, работающего на CNG, позволяет использовать его также в средствах напольного транспорта, работающих внутри помещений и на прилегающих территориях, то есть даже там, где использование погрузчиков с LPG запрещено.
Естественно, для работы погрузчиков с двигателями CNG необходима расположенная поблизости газонаполнительная станция. Поэтому, прежде чем приобретать такие погрузчики, покупатель должен инвестировать средства в установку подобной станции.

В 2004 г. немецкий концерн "Linde AG" выпустил первый погрузчик, работающий на компрированном природном газе. Переоборудованию под CNG подверглись, в частности, последние модели из серии Linde 39X. В результате они имеют пониженный уровень выбросов вредных веществ и менее шумны в движении. В зависимости от грузоподъёмности и интенсивности работы пробег такого газового погрузчика между дозаправками составляет 3-5 часов, что позволяет эффективно использовать его на складе.

Сильной стороной концерна "Linde AG" является еще и то, что он может "из одних рук" предложить потенциальным клиентам как газовые погрузчики (выпускаемые подразделением "Linde Material Handling"), так газонаполнительные станции к ним (производимые другим подразделением концерна - "Linde Gas"). Здесь следует напомнить читателям, что в течение многих десятилетий различное газовое оборудование, разработанное и изготовленное концерном "Linde AG", снискало, благодаря своему высокому качеству и надёжности, заслуженное уважение во всём мире. Сегодня "Linde AG" является крупнейшей в мире компанией, специализирующейся в области промышленных технологий по подготовке и разделению природного газа с выделением этана, пропана и более тяжелых углеводородных фракций, а также крупнейшим поставщиком оборудования крекинга этана и пропана для получения этилена и пропилена с целью их дальнейшей переработки и лидером в области создания установок по разделению воздуха с получением промышленных газов высокой чистоты (азот, кислород, водород). Кроме того, "Linde AG" выпускает приборы для анализа и контроля газов, манометры и редукторы, проектирует и строит криогенные установки по сжижению природного газа и гелия.

Погрузчик Linde AG

Сегодня "Linde" предлагает владельцам парка газовых погрузчиков новую газонаполнительную станцию Linde CNG 300-20-10, отвечающую тем же высоким требованиям.

Газ на такую станцию поставляется по сети центрального газоснабжения, что, естественно, очень удобно: не нужно каждый раз делать заказ на доставку топлива и отслеживать его наличие в достаточном количестве на складе. Однако, прежде чем газ из сети центрального газоснабжения будет использован в качестве топлива для газового погрузчика, он должен быть кондиционирован, профильтрован и сжат (в два этапа) под давлением 300 бар.

Сжатый газ хранится в резервуарах объёмом 600л. Заправка погрузчика газом представляет собой весьма простую процедуру: наливной шланг через специальную муфту вставляется в газовый баллон погрузчика, а весь процесс занимает около минуты, то есть не дольше, чем при дозаправке дизельным топливом. Благодаря средствам безопасности, предусмотренным разработчиком, дозаправке природным газом гарантируется абсолютная надёжность. Но при этом не следует забывать, что использование описанной газоналивной станции экономически целесообразно при наличии у пользователя не менее 10 погрузчиков, работающих на природном газе.

Cжиженная газовая смесь пропана и бутана (LPG)



LPG является смесью алифатических углеводородов пропана (С₃Н₈) и бутана (С₄Н₁₀), а также других углеводородов. При обычном диапазоне температуры окружающей среды эта газовая смесь хранится в жидком состоянии под достаточно низким давлением. Это, несомненно, является его главным преимуществом по сравнению со свойствами природного газа. Октановое число LPG зависит от его химического состава и составляет 90-110. Его значение, как правило, выше октановых чисел бензина.

Нельзя выявлять место утечки газа с помощью пламени, поскольку LPG взрывоопасен: взрыв может произойти в результате воспламенения газовоздушной смеси.Для обнаружения возможных утечек газа в него добавляют специальные душистые вещества, после чего LPG приобретает острый и неприятный запах. Жидкий газ нетоксичен, однако в результате его высокой концентрации в воздухе он приобретает удушающие свойства. Чем выше его концентрация в воздухе (при одновременном снижении уровня содержания кислорода), тем выше риск задохнуться.

LPG хранится в стационарных резервуарах (на заправочных станциях) или в переносных газовых баллонах (на погрузчиках). При замене газовых баллонов нельзя есть, пить, курить и вдыхать газовые пары. В случае повышения температуры сжиженный пропан-бутан очень быстро расширяется, поэтому им никогда нельзя наполнять баллон на весь его объём. Поэтому резервуары и оборудование следует обезопасить от высокого давления в результате повышения температуры. Баллоны рекомендуется эксплуатировать вертикально, за исключением тех случаев, когда специально спроектировано место для их работы в ином положении.

В газообразном состоянии LPG тяжелее воздуха и может скапливаться в углублениях местности, а газовые пары могут распространяться по земле на значительные расстояния. В нормальных условиях эксплуатация газовых погрузчиков, работающих на LPG, не наносит большого ущерба окружающей среде. Сжиженные углеводороды очень легко испаряются, а в случае высвобождения из баллона быстро вступают в химическую реакцию с группами гидрооксидов и с озоном. Следует помнить, что сжиженный газ быстро улетучивается и охлаждается. Результатом попадания сжиженного газа на кожу или работа с некоторыми элементами оборудования без защитных очков и рукавиц может вызвать серьёзное обморожение.

Следует опасаться возникновения разрядов статического электричества вблизи баллонов с LPG. В случае возникновения малого возгорания рекомендуется применять порошковые или пенные (углекислотные) огнетушители. При угрозе возникновения пожара с прилегающей территории необходимо удалить все горючие предметы и эвакуировать людей.

Анализируя нынешнюю структуру цен на природный газ и пропан-бутан, а также принимая во внимание необходимые в обоих случаях инвестиционные затраты на строительство газонаполнительных станций, можно предположить, что в российских условиях ещё достаточно длительное время будет преобладать пропан-бутан, поскольку наша страна по-прежнему располагает большими запасами нефти (см. рис.1), побочным продуктом переработки которой и является LPG.
Но аналитики предупреждают, что цены на топливо нефтяного происхождения будут расти быстреечем на природный газ, тем более что по его разведанным запасам наша страна является мировым лидером.

По материалам журнала "Подъемно-транспортное оборудование"
автор статьи: Анискин В.Е.
Статья публикуется с разрешения редакции журнала