Безотказность эксплуатации автомобильных средств МЧС России путем обеспечения качества топлива с помощью новых пористых наноматериалов

Kvashnin Andrey Borisovich

Candidate of Technical Sciences

FSBI VNII GOChS (FC),

Moscow, Russia

Novitskaya Anastasia Sergeevna

Junior Researcher FSBI VNII GOChS( FC),

Moscow, Russia

Annotation

The results of research and experimental work on improving the efficiency of operation of automotive and automotive equipment of the Ministry of Emergency Situations of Russia on the basis of preventing the use of fuel contaminated with mechanical impurities and oxidation products in the equipment are carried out.

В настоящее время на вооружении Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России) находятся значительное количество технических средств на автомобильном и автотракторном шасси. Эффективная и безотказная эксплуатация этой техники в условиях чрезвычайных ситуациях и стихийных бедствиях целиком и полностью зависит от качественного состояния топлива, применяемого в объектах технических средств МЧС России. Наиболее распространённая причина отказа техники по причине горючего – забивка фильтроэлементов топливной системы механическими примесями и продуктами окисления топлива.

Наличие механических примесей, эмульсионной воды и фактических смол в дизельном топливе увеличивает концентрацию токсичных веществ в отработавших газах и снижает ресурс работы двигателя, что приводит к его отказу. Экспериментальные исследования показали, что содержание фактических смол в дизельном топливе может резко возрастать при его внутрискладских перекачках и заправке автомобильной техники МЧС России, особенно при использовании гибких резинотканевых рукавов.

Длительное контактирование топлива с материалом резинотканевых рукавов и повышение его температуры от воздействия солнечной радиации приводит к увеличению в нём содержания фактических смол, вызывающее нагаро- и лакообразование в камерах сгорания, забивку калиброванных отверстий топливной аппаратуры и нарушение температурного режима двигателя.

Исследование динамики процесса образования фактических смол выявили зависимость их содержания в дизельном топливе от продолжительности его контакта с материалом гибких рукавов. Параллельно проводились испытания топлива в стеклянной таре. Процесс накопления фактических смол в дизельном топливе, находящемся в резинотканевых рукавах, протекает весьма интенсивно. Через 15 суток их содержание в рукавах Б-2-50х10 и Б275х10 достигает соответственно 4317 и 2079 мг/100 см3 при начальном содержании 4 мг/100 см3.

По окончании процесса осмоления топлива проводилась его очистка путём фильтрования через пористый наноматериал, разработанный сотрудниками ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), он является гидрофобной высокопористой структурой с пористостью свыше 80 % и порами размером 20 нм. Наноматериал состоит из двух слоев: гидрофобного и фильтрующего, который армируется металлической сеткой. Содержание фторопласта в гидрофобном слое 35 % (масс.) в фильтрующем слое – 10 % (масс.). В качестве наполнителя в гидрофобном и фильтрующем слоях используется активированный уголь с удельной поверхностью более 1000 м2/г.

Экспериментальное исследование пористого наноматериала показало, что его применение для очистки дизельного топлива от фактических смол и других загрязнений достаточно эффективно. Так, содержание воды в дизельном топливе после очистки снизилось с 245 до 0,01 мг/л, а содержание механических примесей – с 0,06 до 0,001 кг/м3.

Разработано устройство для комплексной очистки дизельного топлива от механических загрязнений, эмульсионной воды и продуктов окисления углеводородов (рисунок 1), включающее гидродинамический фильтр с фильтрующим элементом из пористого наноматериала в виде правильной усечённой шестигранной пирамиды и дополнительный фильтрующий элемент, по конструкции аналогичный основному, предназначенный для очистки той части топлива, которая создаёт гидродинамический эффект на внутренней поверхности основного фильтрующего элемента и отводится с этой поверхности.

2            3              4           5

Рисунок 1 – Устройство для комплексной очистки дизельного топлива:

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – входной патрубок; 4 – пружина; 5 – болт в сборе; 6 – основание фильтрующего элемента; 7 – пористая перегородка; 8 – перфорированное днище; 9 – патрубок сброса части топлива; 10 – накидная гайка; 11 – основание дополнительного фильтрующего элемента;

12 – пористая перегородка дополнительного фильтрующего элемента; 13 – днище;

14 – патрубок слива отстоя; 15 – выходной патрубок.

Использование устройства для очистки дизельного топлива от механических примесей, эмульсионной воды и органических загрязнений при заправке транспорта МЧС России способно существенно повысить ресурс работы двигателей объектов автомобильной и автотракторной техники МЧС России, что позволит с высокой эффективностью выполнять задачи по предотвращению и ликвидации последствий стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций.