Газотурбовоз: локомотив на сжиженном газе

[holodilshik.livejournal.com]

Оригинал взят у holodilshik в Газотурбовоз: локомотив на сжиженном газе

Немного отвлечемся от темы инженерных коммуникаций и всего, что с ними связано и поговорим о железнодорожном транспорте.

По работе недавно дважды столкнулся с темой железнодрожного транспорта, работающего на сжиженном газе. Видимо, уже близится окончательная доводка нового российского газотурбовоза ГТ1. В 2014 году планировалось завершить полный комплекс испытаний испытаний газотурбовоза ГТ1. Перспективные полигоны газотурбовозов: направление Новый Уренгой – Сургут – Тюмень, а также БАМ.
И, как я понимаю, уже началась подготовка инфраструктуры под этот амбициозный проект.

Тема меня очень заинтересовала, поэтому поговорим о ней подробно. Я не являюсь специалистом в области железнодорожного транспорта, поэтому прошу, если что, сильно не ругаться

Фотография газотурбовоза ГТ1

Немного Истории:
Вообще, первые газотурбовозы появились в середине 20-го века, а точнее в США в 1948. Отдельные машины также производились в Европе, но широкого применения не нашли.
В СССР работы над созданием первого газотурбовоза начались в середине 50-х годов. Паралельно велось несколько проектов и выпущено нескольео опытных образцов. В частности: пасажирский газотурбовоз ГП1, газотурбовоз ГТ101-01 и опытный газотурбовоз Г1-01. В 1965- м году на железной дороге эксплуатировались опытные образцы газотурбовозов, однако...   Работы по созданию газотурбовозов начались еще в период освоения производства тепловозов ТЭЗ.. Изначально стояла задача спроектировать и построить газотурбовозы с техническими характеристиками, позволяющими эксплуатировать их с большим экономическим эффектом, нежели тепловозы. Однако созданные к 1965 г. газотурбовозы в этом отношении уступали уже имеющимся тепловозам. Стало понятно, что экономичность их силовых установок не может конкурировать с дизелями, внедряемыми на тепловозах. Поэтому проекты по созданию газотурбовозов были прекращены.

Фотография советского опытного газотурбовоза Г1-01


Устройство:
Газотурбовоз представляет из себя локомотив с газотурбинным двигателем.
Газотурбинный двигатель, работающий на сжиженном природном газе, соединён с электрическим генератором. Вырабатываемый им электрический ток подаётся на тяговые электродвигатели, которые и приводят локомотив в движение. Как уже понятно, топливом для локомотива является сжиженный природный газ.

Подробно принцип действия объяснен в ролике:

Магистральный грузовой газотурбовоз ГТ1 принципиально новый для наших дорог локомотив, имеет мощность 8300кВт . Его проект разработан специалистами подмосковного коломенского ВНИКТИ. Опытный образец был изготовлен на Воронежском локомотиворемонтном заводе. Н аднный момент он не имеет аналогов в мировой железнодорожной индустрии. Газотурбинный двигатель НК-361 изготовлен на Самарском научно-техническом комплексе имени Н.Д. Кузнецова. В планах до 2020 года произвести 40 газотурбовозов. Уже изготовлен второй образец.

Как я понимаю, создание этого локомотива обусловили несколько факторов - это рост стоимости дизельного топлива и проблемы экологии.
Наиболее эффективным способом снижения расхода дизельного топлива на тепловозных двигателях посчитали применение природного газа. Энергетические и физические характеристики газового топлива должны были обеспечить более высокие экономические, ресурсные и экологические показатели тепловозов. А доступность газа в районах перспективной работы данных локомотивов должны бли решить проблему заправки на месте.

Видимо, сейчас одной из проблем помимо техники, явлется как раз  отсутсвие заправочных комплексов для этих локомотивов. Сейчас газотурбовоз заправляют на комплексе по производству сжиженного газа в Екатеринбурге. На сегодняшний момент - это единственный комплекс в стране, где имеется возможность экипировки тягового подвижного состава непосредственно в том месте, где и производится сжиженный газ. Заправляемый объём – 17 тонн. Это, на мой взгляд, первое время будет сдерживать развитие. Однако с заточкой под северные газоносные регионы сделать на месте станции сжижения газа мне кажется достаточно простой задачей, тем более объемы небольшие. Учитывая, что одной заправки хватает на 750 км - придется сделать достаточное кол-во таких комплексов.

Фотография - Газотурбовоз. Видно очень большое количество вагонов.



Главным преимуществом газотурбовозов является возможность развивать большую мощность при относительно небольших размерах и массе. Газотурбовоз благодаря своей тяговитости отличное решение для удаленных северных районов, связанных с добычей полезных ископаемых. Один локомотив может таскать составы весом более 10 тысяч тонн!!! Т.е. он очень хорош для освоения отдаленных районов Сибири и Дальнего Востока.
Преимуществом является также возможность работы на  дешёвом газовом топливе и существенно меньший расход смазочного масла. И, конечно, он очень экологичен. Огромным плюсом является то, что он может эксплуатироваться на неэлектрофицированных участках железных дорог.

Презентация газотурбовоза ГТ1 состоялась в рамках международной транспортной выставки "Иннотранс-2008" в г.Берлине.

Comments

[vlkamov.livejournal.com]

Не потребуется.
http://sdelanounas.ru/blogs/45297/

[fan-d-or.livejournal.com]

Отличайте "возможность переделки" от "стоимости переделки" - это две очень большие разницы.

ГТД в силу принципиальной регулируемости всех рабочих параметров (регулируемости именно в процессе функционирования) требует переделки всего лишь программы регулирования, прошиваемой нынче в электронный блок управления.

Переделка поршневого двигателя (да ещё в варианте с самовоспламенением при сжатии) требует изменения конструкции ПД - фактически полного, поскольку даже изменение тепловых потоков при изменении рабочих режимов требует перепроектирования системы охлаждения.

И не путайте движок маневрового локомотива, для которого принципиально не ставится задача высокого КПД, с мощным магистральным тягловым средством - где именно КПД выходит на первое место.
Запустить на другом топливе - это не то же самое, что получить максимальную экономическую эффективность основного процесса.
Если цель просто "запуститься" - можно смириться с недостачей КПД и обойтись "как получится". Тем паче, что на маневровике двигатель - не главное, а главное - дергаться туда-сюда.
Если цель снизить главные транспортные расходы - неизбежно придётся перелопачивать главную тепловую машину.
И в таких условиях ГТД однозначно выигрывает...

[antontsau.livejournal.com]

если идет разговор о магистральном тягаче, где затраты на топливо первейшая вещь, то какая в пень турбина с ее никаким кепеде. Только дизель, дизель и дизель, может быть комбинированного цикла - это вообще ничего не стоит, вон половина городских автобусов на таком катается.

[fan-d-or.livejournal.com]

Это у ПД никакой в пень КПД - газотурбинная техника давно уже убрала всё именно по этому параметру.

Что касается турбизации мелкотранспортных средств - то эффективность именно турботехники сильно зависит от физических размеров установки. Потому на автотранспорте турбина пока не востребована - хотя вот уже на танке вполне себе прижилась.

Условная граница мощности единичного агрегата - порядка 500 л.с.
Локомотив - далеко за этой границей.

ХИНТ: для получения высокого КПД для тепловых машин внутреннего сгорания (к коим относятся и ПД, и ГТД) решающим фактором является пресловутый Пи-Ка то есть, степень сжатия воздуха компрессором перед сжиганием топлива.
И для ПД сжатие больше 10 - это недостижимо по чисто физическим ограничениям (принцип работы поршневого компрессора).

Для ГТД степень сжатия выше 30 - давно пройденный рубеж.
Именно поэтому ГТД имеет в 2...3 раза более высокую топливную эффективность, чем ПД без наддува.

Немного улучшить параметры ПД можно наддувом - турбинным, или же с приводом нагнетателя от рабочего вала.
Но и в этом случае предел - 15...18. Просто потому, что наддув, то есть добавление в существующие рабочие объёмы дополнительного воздуха, требует увеличения расхода и горючего - а, значит, и повышение теплонапряжённости процессов в камере сгорания.

При этом, сами газодинамические процессы в цилиндрах ПД организованы крайне плохо - потому что в одном агрегате совмещены функции и компрессора, и утилизатора работы: туда-сюда-обратно - тебе и мне крайне неприятно.

Сложный рабочий процесс в ПД - компромисс между разными требованиями. Попытка его интенсифицировать наддувом неизбежно приводит к перегреву отдельных элементов конструкции - и требует полного переконструирования двигателя. Либо снижает эффективность форсирования.

Так, что рассчитывать на достижение газодинамического КПД ПД, приближающегося к КПД ГТД не приходится вовсе.
Поршень жив только традициями, да особенностями конкретной эксплуатации...

[antontsau.livejournal.com]

это тотальный бред. У дизелей (особенно огромных, неторопливых, судовых) кпд такой, какой никаким турбинам транспортного размера не приснится. Из турбины даже пароходного размера вынужденно получается сброс с еще очень высокой температурой, иначе размер растет совсем в небеса. На стационаре еще можно, сделать последние колеса хоть в пять метров диаметром, парогазовые циклы и тп и тд, получить целый огромный цех набитый оборудованием и вот тогда кепеде еще как-то держится в рамках, но цена газа все равно всю экономику подрывает.

на танке турбина не "прижилась" а "попытались и обплевались". При том, что танку на кепеде плевать, у него не в солярке стоимость, хотя даже там возникают проблемы с запасом хода.

для достижения высокого кепеде на любом тепловом дрыгателе путь один - повышать разницу между входом и выходом. Цикл Карно, и никак иначе. У дизеля, особенно крупного, вполне достигается выхлоп ну не 30С, конечно, но 100С, а турбине для такого надо вырасти с дом размером. Нагрев же определяется свойствами материалов, и примерно одинаков что у турбины что у дизеля, как металл прочность терять начинает. Если делать всякие суперпуперсплавы, то температуру можно поднять, ну так если дизель сделать из таких же сплавов, то и на нем температура тоже замечательно поднимется.

ну и да, у дизеля сжатие в 10 - это когда колхозный дт75 запускают спусканием его с горки, когда он уже и пускачом не заводится и масло в него льют столько же, сколько солярки, потому что поршни в цилиндрах болтаются. Характерное сжатие для дизелей 30, плюс еще вдув турбиной раза в два. 10 это оттомоторы, ну так у них с кепеде тоже все весьма печально.

[fan-d-or.livejournal.com]

Бред - это ваши представления о вопросе.

Изучите курс "тепловых машин" для начала разговора...

[antontsau.livejournal.com]

еще один списиялисьт? у которого дизель имеет сжатие 10? вас с этого курса тепловых машин выгнали что ли?

Все это - практика, известные решения и общедоступные данные, а делать умный вид и этак "да у мене! курс!" - это конечно можно, но не аргумент.

[filos0v.livejournal.com]

Современные дизельные двигатели обычно имеют коэффициент полезного действия до 40-45 %, некоторые малооборотные крупные двигатели — свыше 50 %
арогазовые турбины могут иметь высокий КПД — до 60 % — при использовании выхлопа газовой турбины в рекуперативном генераторе пара для работы паровой турбины.

Видимо речь про разные сжатия. Он про давление которое создает компрессор, а вы про степень сжатия.