Способы экономии топлива в агропромышленном комплексе

В связи с непрерывным ростом количественного и мощностного состава машинно-тракторного парка увеличивается расход нефтепродуктов, таких как бензин, дизельное топливо, масла и смазки. Качество применяемых на тракторах, автомобилях и сельхозмашинах топлив, масел и смазок за последние годы существенно улучшилось,

однако увеличилась цена на эти продукты. Поэтому перед агропромышленным комплексом ставится задача их экономного использования [1].

Потери нефтепродуктов возникают как при эксплуатации машин, так и при транспортировке, хранении и приемо-отпускных операциях. Нефтепродукты непроизводительно расходуются при плохой организации работы машинно-тракторного парка, холостых переездах и простоях, а также несвоевременном и некачественном обслуживании машин.

Отсутствие надлежащего дифференцированного учета, нарушение принципов материальной заинтересованности механизаторов в экономном расходовании топлив и масел, плохое знание основ правильного применения горюче-смазочных материалов на тракторах, комбайнах и других сельхозмашинах также отрицательно влияют на экономию нефтепродуктов в сельском хозяйстве.

В связи с этим существует проблема экономного расхода нефтепродуктов в агропромышленном комплексе и ею необходимо заниматься.

Результаты и обсуждение

Ежегодные потери топлива, масел и рабочих жидкостей при эксплуатации тракторов и самоходных уборочных машин в среднем достигают от 12 до 23 % от общего количества горюче-смазочного материала, поступающего в сельское хозяйство.

Связано это с низким качеством топлива с высоким содержанием серы, неэкономичностью и малой надежностью сельхозтехники. Экономичность двигателей из-за низкого качества топлива резко ухудшается, происходит разрегулировка систем и ме- ханизмов. Необходимо использовать качественное топливо, что позволит продлить

Блок-схема классификации потерь топлива

моторесурс двигателей, следовательно, снизить затраты на производство сельхозпродукции.

Кроме того, машиннотракторные агрегаты часто используются нерационально, поскольку квалификация механизаторов оставляет желать лучшего. Только из гидросистем тракторов и самоходных машин потери масла ‒ около 250‒300 тыс. т в год, т.е. – 500 кг на один трактор. На рисунке показана блок-схема классификации потерь топлива в агропромышленном комплексе.

Проведенные исследования в Государственном научно-исследовательском технологическом институте (ГОСНИТИ) позволили выявить главные причины потерь горюче-смазочных материалов при эксплуатации сельхозтехники и выработать комплекс мероприятий по их снижению [2].

Наиболее характерны потери топлива при эксплуатации: до 6 % – при снижении мощности и экономичности двигателя с увеличением наработки, до 10 % – при неудовлетворительной организации использования тракторов, холостых переездах, до 5 % – при заправке и до 5 % – при хранении. Их можно предотвращать своевременным, качественным техническим обслуживанием и ремонтом, правильным комплектованием машинно-тракторных агрегатов [3]. Известно, что топливно-энергетические показатели автотракторных дизелей во время эксплуатации непрерывно ухудшаются. Удельный расход топлива тракторных и комбайновых двигателей увеличивается в среднем на 1 % на каждые 100 моточасов, а эффективная мощность уменьшается на 0,5 %. Физическое старение тракторных двигателей вызывает еще более высокий перерасход топлива. Установлено, что удельный расход топлива тракторов ВТ-100 и МТЗ-80 к пятому году эксплуатации возрастает на 20‒25 %, а к десятому – на 40 %. Поэтому периодический контроль и восстановление до нормы топливной экономичности ДВС МТП технико-экономически оправданы и целесообразны во всех случаях интенсивного применения машин. Для этого через каждые 500 моточасов наработки тракторов необходимо измерять расход топлива на холостом ходу с помощью экспресс-методов. Более точно топливную экономичность двигателей определяют через 1000 моточасов. Полученные значения расхода топлива и топливной экономичности двигателя сравнивают с номинальным допустимым и предельными значениями.

Таким образом, своевременное проведение технического обслуживания позволит повысить топливную экономичность тракторов и другой техники.

Трактор можно использовать дальше, если фактический расход топлива и топливная экономичность находятся в пределах от номинального до допустимого. Если показатели превышают допустимые значения, но меньше предельных, трактор используется после регулировки узлов топливной аппаратуры. Если фактический расход топлива и топливная экономичность выше предельных значений, тщательно проверяют систему питания, устраняют обнаруженные неисправности.

Таким образом, техническое состояние и уровень эксплуатации машин определяют не только надежность и ресурсы, но и эксплуатационный расход топлива. Исправность машин – основное условие экономии горюче-смазочных материалов.

Двигатель тракторов, комбайна работает экономично только при условии полного сгорания топлива. Основные показатели, характеризующие состояние топливной аппаратуры и влияющие на перерасход топлива, мощностные параметры дизелей тракторов: угол опережения подачи топлива в цилиндры двигателя, степень неравномерности подачи топлива насосными элементами, давление впрыска и качество распыления топлива, пропускная способность фильтров и др.

Отклонение угла начала подачи топлива от номинального может увеличить расход топлива до 7 %. [4]. Если неисправна форсунка, расход может увеличиваться до 16 %. Несвоевременная очистка топливных фильтров ведет к снижению мощности дизельного двигателя и увеличению расхода топлива до 11 %. Неправильная регулировка выпускных клапанов влечет увеличение расхода топлива, так как из-за задержки выпуска отработанных газов ухудшается наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха. Основную долю экономии топлива обеспечивает своевременная регулировка узлов системы питания, которую необходимо проводить согласно плану технического обслуживания.

Система охлаждения двигателя обеспечивает нормальный температурный режим его работы. При низкой или высокой температуре охлаждающей жидкости его длительная работа не только сокращает срок службы, но и ухудшает экономические показатели, что отрицательно влияет на расход топлива и смазочных материалов. Образование в системе охлаждения слоя накипи толщиной 1,1 мм повышает расход моторного масла на 25 %. Понижение температуры охлаждающей жидкости до 60‒70 оС увеличивает потери топлива на 8‒10 %, до 30‒40 оС – на 30‒40 %. Загрязненный воздухоочиститель не обеспечивает необходимой чистоты и количества поступающего в двигатель воздуха. В результате ухудшается наполнение цилиндров, падает мощность на 4‒5 %, увеличиваются потери топлива. Неправильная регулировка сцепления, подшипников, тормозов вызывает перерасход топлива на 10‒20 %, а схождения передних колес – на 5‒7 %. Снижение давления воздуха в шинах увеличивает расход топлива до 10 %, перенатяжение гусениц – на 0,5 %. Поддержание оптимального температурного режима в системе охлаждения двигателя позволяет не только экономить топливо, но и увеличивает его моторесурс.

Необходимое условие повышения надежности машин – обеспечение эксплуатационной чистоты их рабочих полостей и используемых рабочих жидкостей. Загрязненные масла в 2‒5 раз ускоряют износ трущихся пар, повышенная загрязненность рабочих полостей машин в 70‒90 % случаев ‒ причина отказов гидросистем, в 50 % – топливных систем двигателей. Топливная экономичность машинно-тракторного агрегата во многом зависит от технического состояния и степени загрузки двигателя. Загрузка определяется составом агрегата и режимами работы трактора. Оптимальным считается режим, при котором дизельный двигатель загружен по мощности на 85‒95 % [5].

В настоящее время оптимальный режим загрузки двигателя традиционно устанавливают, ориентируясь на частоту вращения по тахоспидометру, дымности выхлопа, слуху и т.п. Ориентация на загрузку двигателя по слуху, дымности выхлопа является субъективной. Установление загрузки двигателя по показаниям тахоспидометра не позволяет получить информацию ввиду того, что в условиях эксплуатации имеют место большие колебания момента сил сопротивления и частоты вращения коленчатого вала. Как показывают исследования, надежным ориентиром может служить всережимный сигнализатор загрузки, информирующий водителя световыми сигналами о работе двигателя в зоне оптимальной экономичности на номинальном и скоростном режимах.

Таким образом, загрузка двигателя в значительной степени влияет на топливную экономичность машинно-тракторного парка, т.е. на агрегатирование необходимо обращать особое внимание.

Эффективная мощность зависит от количества топлива, подаваемого в цилиндры, эффективности его сгорания и частоты вращения коленчатого вала. С ухудшением этих показателей мощность уменьшается.

Недостаток топлива может быть вызван чрезмерным износом подкачивающего насоса, загрязнением фильтрующих элементов тонкой очистки топлива, неудовлетворительным состоянием топливного насоса и регулятора (чрезмерным износом и неправильной регулировкой), закоксовыванием или износом распылителей.

Процесс сгорания топлива ухудшается главным образом из-за плохого качества распыливания топлива форсунками, неправильной установки момента начала подачи, нарушения характеристики впрыска из-за чрезмерного износа прецизионных пар топливного насоса, слишком большой неравномерности подачи топлива в цилиндры, а также чрезмерного износа деталей механизма газораспределения, нарушения герметичности камер сгорания, сильного загрязнения воздухоочистителя и других причин. Эффективная мощность двигателя зависит от качества процесса сгорания топлива, в свою очередь ‒ от состояния деталей системы питания двигателей, поэтому согласно плану технического обслуживания необходимо строго следить за состоянием системы питания.

Снижение мощности может быть как при бездымной работе двигателя, так и при работе с дымлением. В первом случае это происходит из-за недостатка топлива и вследствие снижения частоты вращения коленчатого вала, а во втором – из-за наличия вышеперечисленных неисправностей.

Экономичность двигателя оценивают по параметру, называемому удельным расходом топлива, обозначающему массовый расход, приходящийся на единицу мощности. Его обычно выражают в граммах на лошадиную силу в час (г/э. л. с. ч) [6].

С понижением частоты вращения коленчатого вала мощность двигателя уменьшается, а экономичность, наоборот, возрастает. В данном случае повышение экономичности объясняется соответствующим уменьшением мощности механических потерь, которая находится в прямой зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

На экономичность двигателя значительно влияет процесс сгорания топлива в цилиндрах. При ухудшении процесса сгорания вследствие возникновения неисправностей, перечисленных выше, часть несгоревшего топлива в виде дыма уходит с отработавшими газами в атмосферу. В результате экономичность двигателя резко снижается.

Фактическая мощность работающего двигателя зависит от нагрузки, приложенной к коленчатому валу. При работе двигателя вхолостую эффективная мощность равна нулю. С повышением нагрузки (цикловой подачи) при неизменном скоростном режиме мощность возрастает до того момента, пока рейка топливного насоса не окажется в положении упора, соответствующего максимальной производительности насосных элементов.

Скоростной и нагрузочный режимы с наибольшими значениями частоты вращения коленчатого вала, массового расхода топлива и мощности в общем случае называют максимальными режимами работы двигателя. Все остальные режимы называют частичными (пониженными). Номинальные (расчетные) режимы работы двигателей в практике бывают редко.

Мощность и экономичность двигателя, как правило, оценивают при работе на максимальных скоростном и нагрузочном режимах.

Важным методом является рациональное агрегатирование машин и снижение удельного сопротивления рабочих органов. Неправильное агрегатирование не только снижает производительность агрегата, но и значительно ухудшает качество выполнения операций, увеличивает расход топлива. Например, использование плуга с затупившимися лемехами снижает качество обработки, а возросшее сопротивление приводит к увеличению расхода топлива на 10‒15 %. Затупившиеся лапы культиваторов, диски сошников сеялок увеличивают тяговое сопротивление, поэтому снижают производительность, при этом расход топлива возрастает на 15‒20 %. При неправильном составлении агрегата трактор может быть загружен на 30‒50 %. Неполное использование мощности трактора на каждые 10 % вызывает увеличение перерасхода топлива на 4‒5 % [2].

Обоснованный и предлагаемый для внедрения в сельскохозяйственное производство комплекс мероприятий по снижению потерь топлива может обеспечить реальную экономию более чем на 25‒30 %.

Заключение

Таким образом, для снижения расхода топлива, масел и смазок необходимо:

Правильно организовать производственную эксплуатацию тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин, а именно:

• –    снизить холостые пробеги;

• –    правильно организовать движение техники по полю;

• –    правильно скомплектовать машинно-тракторный агрегат.

Своевременно и качественно проводить техническое обслуживание и ремонт тракторов, автомобилей и сельхозмашин.

Предложенные способы снижения расхода горюче-смазочных материалов могут обеспечить экономию на 25–30 %.

V.P. Kvashin, А.G. Scherbakova, S.V. Zakharov

Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

Ways to save fuel in the agro-industrial complex