Phương án kỹ thuật chuyển đổi sử dụng diesel sang sử dụng khí thiên nhiên

Phương án kỹ thuật chuyển đổi động cơ sử dụng diesel sang sử dụng hoàn toàn khí thiên nhiên (CNG) dedicated conversion, giúp giảm phát thải CO2, tăng tuổi thọ động cơ, giảm chi phí đầu tư động cơ CNG

DẦU KHÍ VIỆT NAM -

THUYẾT MINH

PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL SANG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ THIÊN NHIÊN NÉN

Tp.Hồ Chí Minh, ngày10.08.2016

MỤC LỤC

TỔNG CÔNG TY KHÍ VIỆT NAM – CÔNG TY CỔ PHẦN 1

CÔNG TY CỔ PHẦN PHÂN PHỐI KHÍ THẤP ÁP 1

DẦU KHÍ VIỆT NAM 1

- 1

THUYẾT MINH 1

PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL SANG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ THIÊN NHIÊN NÉN 1

Tp.Hồ Chí Minh, ngày10.08.2016 1

MỤC LỤC 2

PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI THÍ ĐIỂM PTGTVT SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL SANG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ THIÊN NHIÊN NÉN 2

ĐỊNH NGHĨA 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1Giới thiệu Công ty cổ phần … 4

1.2Các Đặc Tính Của Khí Nén Tự Nhiên (CNG) 4

1.2.1.Thành phần của nhiên liệu CNG 4

1.2.2.So sánh nhiên liệu CNG cùng với các loại nhiên liệu khác 5

1.2.3.Ưu điểm của việc sử dụng nhiên liệu CNG 6

1.3Đối tượng chuyển đổi 7

Xe buýt dự kiến chuyển đổi tại Biên Hòa: 7

Xe buýt dự kiến chuyển đổi thử nghiệm tại Hà Nội: 9

Xe buýt dự kiến chuyển đổi thử nghiệm tại Quảng ninh: 10

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ DIESEL SANG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CNG 12

2.1.Phương án kỹ thuật chuyển đổi động cơ Diesel sang CNG cho phương tiện giao thông đường bộ (xe buýt, xe đầu kéo,…) 12

2.1.1.Công nghệ chuyển đổi và sơ đồ nguyên lý 12

2.1.2.Nội dung cải tạo, các bước công nghệ và yêu cầu kỹ thuật 13

Nội dung thực hiện cải tạo: 13

Quy trình công nghệ 14

Yêu cầu kỹ thuật 15

2.1.3.Mô tả các thiết bị và chức năng của bộ chuyển đổi CNG 15

2.2 Phương án kỹ thuật chuyển đổi nhiên liệu cho tàu du lịch 26

2.3 Phương án kỹ thuật chuyển đổi nhiên liệu cho phà 32

2.4 Phương án kỹ thuật chuyển đổi nhiên liệu cho đầu máy xe lửa 40

2.5 Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan 48

2.6 Biện pháp bảo đảm An toàn – Phòng chống cháy nổ 51

CHƯƠNG 3: TÌNH HÌNH CÁC PHƯƠNG TIỆN CHUYỂN ĐỔI TRÊN THẾ GIỚI 51

3.1 Tình hình phương tiện vận tải sử dụng CNG trên thế giới 51

3.2 Tình hình sử dụng nhiên liệu CNG cho tàu trên thế giới 55

3.3 Kinh nghiệm chuyển đổi nhiên liệu sử dụng diesel sang CNG trên thế giới 58

3.4 Phương thức triển khai chuyển đổi đại các nước trên thế giới 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

ĐỊNH NGHĨA

BTU Viết tắt của tiếng Anh British thermal unit, tức đơn vị nhiệt

Anh) tương đương 1060 joules hoặc 252 cal

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

Hiện nay trên thế giới nói chung và châu Á nói riêng, việc sử dụng PTGTVT chạy bằng nhiên liệu khí tự nhiên CNG rất phổ biến và đang có xu hướng phát triển mạnh mẽ Theo thống kê của tạp chí NGV Journal (website: www.ngvjournal.com) hiện nay trên toàn thế giới

có hơn 22 triệu xe chạy bằng nhiên liệu CNG, 26.677 trạm nạp CNG, tiêu thụ hàng năm hàng

tỷ m3 khí thiên nhiên Các quốc gia có số lượng lớn các phương tiện vận tải chạy bằng CNG như Mỹ, Brazil, Argentina, Đức, Hàn Quốc, Italia, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia

Nguyên nhân nhân chủ yếu của việc phát triển mạnh mẽ các phương tiện vận tải dùng nhiên liệu CNG là tiết kiệm chi phí nhiên liệu và bảo vệ môi trường; chi phí nhiên liệu CNG thấp hơn chi phí nhiên liệu dầu diesel từ 10-30%, khí thải của động cơ dùng CNG chủ yếu là CO2 và hơi nước, giảm tác nhân gây ô nhiễm môi trường trong khi khí thải của động cơ diesel chứa nhiều muội và NOx, CO cũng như các khí độc khác, là tác nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường [1]

1.1 Giới thiệu Công ty cổ phần ….

Công ty… là công ty cổ phần, thành viên của Tổng Công ty Khí Việt Nam (PVGAS) với chức năng và nhiệm vụ chủ yếu là: vận chuyển, phân phối, kinh doanh khí tự nhiên bằng đường ống đến các hộ khách hàng trong các khu công nghiệp, vận chuyển, phân phối, kinh doanh khí nén (CNG) đến các khu công nghiệp xa trạm Trung Tâm, cung cấp nguồn nhiên liệu CNG cho các phương tiện vận tải, tàu thuyền

Hiện tại, Công ty là đơn vị duy nhất cung cấp và phân phối khí nhiên/nguyên liệu bằng đường ống đến các khách hàng trong Khu công nghiệp Phú Mỹ và Mỹ Xuân (Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu), Gò Dầu (Tỉnh Đồng Nai), KCN Tiền Hải (Tỉnh Thái Bình) và nén khí CNG để bán cho các KCN lân cận Hà Nội, Thái Nguyên, Hải Phòng, Bắc Ninh,…

Tên công ty: Công ty …

1.2.1 Thành phần của nhiên liệu CNG

Thành phần chủ yếu của khí tự nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas) là methan

CH4, chiếm từ 80% - 90%, là khí không màu, có mùi nhẹ giống như xăng (để đảm bảo an toàn khi sử dụng, khí được thêm vào chất có mùi đặc trưng để có thể nhận biết khi bị rò rỉ), không vị, được nén trong bình chứa cứng ở áp suất cao (200 – 250 bar) Các thành phần cơ bản của CNG được trình bày trong bảng 1

1.2.2 So sánh nhiên liệu CNG cùng với các loại nhiên liệu khác

Bảng 2: So sánh nhiên liệu CNG với các loại nhiên liệu khác

10 Khối lượng riêng (kg/lít), 1 bar,

14 Năng lượng ở áp suất chứa (MJ/lít) 32,4 36,3 23,6 8,5

 Ngoài ra khí CNG còn có một số ưu và nhược điểm hơn so với xăng dầu:

Khả năng bắt lửa Nhẹ hơn không khí, dễ tan vào không khí Nặng hơn không khí, tích tụ dưới đất, dễ bắt lửaVật liệu chứa Vật liệu đặt biệt, áp suất nổ trên 450 bar

Thép thường áp suất thiết kế 18

dòng để tránh rò rỉ khí khi gặp sự cố Không cần

1.2.3 Ưu điểm của việc sử dụng nhiên liệu CNG

a) Cải thiện mức ô nhiễm môi trường

Do thành phần khí thải không chứa các tạp chất như lưu huỳnh, chì và mạch carbon ngắn, phương tiện giao thông vận tải sử dụng nhiên liệu CNG ít gây ô nhiễm môi trường nhờ giảm một lượng lớn các chất độc hại như CO2, CO, NOX, HC Theo số liệu nghiên cứu của thế giới thì lượng khí độc hại do động cơ sử dụng nhiên liệu CNG chỉ bằng 10% đến 20% so với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng và diesel

Hình 1 trình bày kết quả thử nghiệm xe chạy khí thiên nhiên so với tiêu chuẩn EURO 4 Theo đồ thị này, khí sử dụng khí thiên nhiên, nồng độ HC, CO và NOx của động cơ giảm đi đáng kể

b) Giá thành thấp

Do chi phí sản xuất thấp nên giá thành CNG rẻ hơn nhiều lần so với xăng Vì vậy, chi phí sử dụng nhiên liệu CNG thấp hơn nhiên liệu xăng Điều này dẫn đến việc triển khai sử dụng sẽ được dễ dàng hơn

Hình 1: So sánh khi sử dụng nhiên liệu CNG với tiêu chuẩn Euro 4

1.1.1 Trị số octan

Khí thiên nhiên có trị số octan cao, khoảng 130 (bảng 2) Trị số octan cao giúp động cơ

có tính chống kích nổ tốt hơn, do đó ta có thể nâng cao tỷ số nén, cải thiện hiệu suất nhiệt

1.3 Đối tượng chuyển đổi

Hiện nay, trên thế giới đã thực hiện chuyển đổi PTGTVT (động cơ) sử dụng diesel sang sử dụng khí thiên nhiên nén thành công và áp dụng đại trà chuyển đổi cho PTGTVT ở các quốc gia: Mỹ, Canada, Argentina, Braxin, Nga, Italy, Hàn Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ, Thái Lan, Ấn Độ, Indonesia, Úc, Newzealand… Hiện tại, PVGAS D mong muốn ứng dụng giải pháp chuyển đổi và thực hiện chuyển đổi thử nghiệm một số phương tiện vận tải đường bộ và đường thủy nội địa cho các đơn vị vận tải:

Stt Phương tiện chuyển

-Chuyển đổi hệ thống nhiên liệu từ diesel sang CNG

-Chuyển đổi động cơ sử dụng diesel sang

-Chuyển đổi hệ thống nhiên liệu từ diesel sang CNG

-Chuyển đổi động cơ sử dụng diesel sang

sử dụng hoàn toàn CNG

1.1.1 Thông số kỹ thuật của xe buýt dự kiến chuyển đổi

 Xe buýt dự kiến chuyển đổi tại Biên Hòa:

o Xe buýt Transico 1-5 A-CA6900D210-2-B60E

− Kích thước bao (dài x rộng x cao): 10280 x 2500 x 3360mm

− Khối lượng bản thân: 9,000 kg

− Khối lượng toàn bộ tham gia giao thông: 12,000 kg

− Số người cho phép chở: 30 chỗ đứng + 30 chỗ ngồi

− Động cơ: CA6113-BZS, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, tăng áp, dung tích xylanh 6,557 cm3

− Vận tải: Xe buýt công cộng.

− Số Km/ngày: 200-250 km

− Tiêu hao nhiên liệu Diesel 1 xe/tháng: 1500 lít ÷1875 lít

Hình ảnh khảo sát xe buýt 1-5:

o Xe buýt Transico 3-2 CA K47 UNIVERSE 11

− Kích thước bao (dài x rộng x cao): 11400x2500x3420 mm;

− Khối lượng bản thân: 10,500 kg;

− Khối lượng toàn bộ tham gia giao thông: 14,100 kg;

 Xe buýt dự kiến chuyển đổi thử nghiệm tại Hà Nội:

o Xe buýt DAEWOO BS105 hoặc loại khác tương tự

− Kích thước bao (dài x rộng x cao): 8945x2490x3225 mm;

− Khối lượng bản thân: 8,540 kg;

− Khối lượng toàn bộ tham gia giao thông: 12,440 kg;

− Số người cho phép chở: 26 chỗ ngồi và 34 chỗ đứng;

− Động cơ: D1146 hoặc Model khác tương tự, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, không tăng áp

− Vận tải: xe buýt công cộng;

− Tiêu hao nhiên liệu Diesel 1 xe/tháng: 1800 lít ÷ 2250 lít;

o Xe buýt Transico Hyundai Aero City 540 hoặc loại khác tương tự

− Kích thước bao (dài x rộng x cao): 10340 x 2500 x 3300mm

− Khối lượng bản thân: 8.950 kg

− Khối lượng toàn bộ tham gia giao thông: 11.940 kg

− Số người cho phép chở: 46

− Động cơ: Huyndai D6AV, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, không tăng áp

− Vận tải: xe buýt công cộng

− Tiêu hao nhiên liệu Diesel 1 xe/tháng: 1500 lít ÷1875 lít;

 Xe buýt dự kiến chuyển đổi thử nghiệm tại Quảng ninh:

o Xe buýt DAEWOO BS-090-DL

− Kích thước bao (dài x rộng x cao): 8945x2490x3220 mm;

− Khối lượng bản thân: 8,700 kg;

− Khối lượng toàn bộ tham gia giao thông: 13,445 kg;

− Số người cho phép chở: 26 chỗ ngồi và 45 chỗ đứng;

− Động cơ: D1146, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, không tăng áp

− Vận tải: xe buýt công cộng;

− Tiêu hao nhiên liệu Diesel 1 xe/tháng: 1800 lít ÷ 2250 lít;

o Xe buýt DAEWOO BH115E-G2

− Kích thước bao (dài x rộng x cao): 11550 x 2490 x 3225mm

− Khối lượng bản thân: 10,785 kg

− Khối lượng toàn bộ tham gia giao thông: 13,775 kg

− Số người cho phép chở: 46

− Động cơ: DE12TIS, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, có tăng áp

− Vận tải: xe đưa rước công nhân

− Tiêu hao nhiên liệu Diesel 1 xe/tháng: 1500 lít ÷1875 lít;

1.1.2 Thông số kỹ thuật của xe đầu kéo dự kiến chuyển đổi tại Tp.HCM

o Xe đầu kéo Terberg 6B-5.9

− Tiêu hao nhiên liệu Diesel 1 xe/tháng: 1500-2000 lít;

− Số giờ máy nổ trung bình cho 1 xe/tháng: 500 h;

− Kích thước bao: 6925x2495x 2915mm;

− Khối lượng bản thân: 8900 kg;

− Khối lượng toàn bộ cho phép: 27000kg;

− Khối lượng kéo theo cho phép: 69000 kg;

− Động cơ: CUMMINS 6B-5.9, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, tăng áp;

− Vận tải nội bộ cảng Cát lái

−

o Xe đầu kéo Daewoo

− Tiêu hao nhiên liệu Diesel 1 xe/tháng: 1500-1600 lít;

− Số Km/ngày: Khoảng 300 km;

− Kích thước bao: 6925x2495x 2915mm;

− Khối lượng bản thân: 8800 kg;

− Khối lượng toàn bộ cho phép: 24000kg;

− Khối lượng kéo theo cho phép: 66070 kg;

− Động cơ: DE12TIS, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, tăng áp;

1.1.3 Thông số kỹ thuật của tàu du lịch dự kiến chuyển đổi tại Quảng ninh

− Chiều dài lớn nhất: 13.2 mét

− Chiều rộng tàu: 4.34 mét

− Lượng chiếm nước: 26 tấn.

− Động cơ: Yanmar 6CHS, DIESEL, 04 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, không tăng áp

− Vận tải: đưa khách du lịch quanh vịnh Hạ Long

− Tiêu hao nhiên liệu động cơ máy chính: 72 lít/vòng ( 01 tour du lịch quanh vịnh Hạ Long)

− Tiêu hao nhiên liệu máy phát điện: 1.5 lít/giờ

− Vùng hoạt động: tàu thủy nội địa SI

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ DIESEL

SANG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CNG 2.1 Phương án kỹ thuật chuyển đổi động cơ Diesel sang CNG cho phương tiện giao

thông đường bộ (xe buýt, xe đầu kéo,…)

2.1.1 Công nghệ chuyển đổi và sơ đồ nguyên lý

Chuyển đổi thử nghiệm cho các phương tiện giao thông sử dụng Công nghệ chuyển

đổi loại chuyển đổi động cơ sử dụng một loại nhiên liệu từ nhiên liệu diesel sang sử dụng

hoàn toàn khí CNG (Dedicated CNG conversion).

Đối với công nghệ chuyển đổi nhiên liệu diesel sang khí CNG, cần phải cải tạo động

cơ Chỉnh sửa Piston để phù hợp với việc sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên (tỉ số nén của động

cơ sử dụng CNG nhỏ hơn so với động cơ sử dụng dầu Diesel - động cơ diesel thường có tỉ số nén từ 16/1 ÷ 18/1 Động cơ CNG thường có tỉ số nén từ 10/1 ÷ 12/1) [2]

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống CNG : (Xem sơ đồ nguyên lý tại hình 1)

− CNG từ bình chứa đi qua đường ống dẫn CNG áp suất cao (thông qua van solenoid được ECU điều khiển) đến bộ giảm áp, tại đây khí CNG nén áp suất cao được giảm

áp đến áp suất thích hợp và chuyển đến bộ hòa trộn Hòa khí gồm không khí và CNG sẽ được hòa trộn tại đây và được đưa vào động cơ thông qua van tiết lưu được điều chỉnh bằng chân ga Khi vào động cơ, bugi sẽ đánh lửa thông qua các cuộn lửa được điều khiển bởi ECU

− Trong quá trình động cơ hoạt động, ECU liên tục nhận tín hiệu từ các cảm biến như cảm biến vị trí, cảm biến nhiệt độ, cảm biến lambda để điều khiển quá trình nạp và quá trình đánh lửa nhằm giúp động cơ hoạt động an toàn và hiệu quả khi sử dụng nhiên liệu CNG

Hình 1: Mô hình chuyển đổi nhiên liệu Diesel sang sử dụng nhiên liệu CNG.

2.1.2 Nội dung cải tạo, các bước công nghệ và yêu cầu kỹ thuật

 Nội dung thực hiện cải tạo:

− Tháo bỏ hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel (bơm cao áp, kim phun, bình dầu

…) để lắp đặt hệ thống nhiên liệu mới sử dụng CNG

− Cải tạo động cơ diesel gồm Piston, nắp quy lát

− Ngoài ra, ta còn thực hiện tính toán lại tải trọng cho phù hợp với các quy định hiện hành.

b Cải tạo piston của động cơ cũ nhằm giảm tỷ số nén động cơ

c Khoét, taro lỗ gắn kim phun cao áp để chuyển đổi gắn bugi

d Lắp đặt bình chứa CNG và các phụ kiện bình chứa lên xe

e Lắp đặt đầu nạp nhiên liệu CNG và đường ống dẫn CNG đến bình chứa

f Lắp đường ống dẫn CNG từ bình chứa đến bộ giảm áp

k Lắp đặt hệ thống điện điều khiển điện tử, nối các dây lấy tín hiệu từ ECU của động cơ

và các dây tín hiệu đến kim phun, van solenoid, công tắc điều khiển, theo chỉ dẫn của nhà sản xuất

l Lắp bình chữa cháy vào thành bên trái ô tô ngay sau người lái.

m Kiểm tra điều chỉnh và chạy thử bằng phần mềm chuyên dụng của nhà sản xuất

 Yêu cầu kỹ thuật

- Lựa chọn bộ chuyển đổi (CNG Conversion Kit) của Nhà sản xuất theo tiêu chuẩn ECE

- Các bộ phận của hệ thống CNG phải cách ống xả hoặc nguồn nhiệt tương tự từ 100

mm trở lên trừ khi các bộ phận này được cách nhiệt thích hợp

- Lỗ thoát của bình khí phải được thông với môi trường bên ngoài xe không được hướng vào vòm che bánh xe hoặc các nguồn nhiệt như ống xả

- Bình chứa CNG phải đủ số lượng và đáp ứng các tiêu chuẩn Việt Nam về bình chứa CNG hoặc các tiêu chuẩn tương ứng của nước ngoài

- Bình chứa phải lắp đặt chắc chắn lên xe và không được lắp trong khoang động cơ, bảo đảm an toàn khi chịu tác động bên ngoài và được thông gió hợp lý

2.1.3 Mô tả các thiết bị và chức năng của bộ chuyển đổi CNG

Bộ chuyển đổi bao gồm các thiết bị:

• Bình chứa khí CNG

• Giá đỡ bình chứa khí CNG

• Đĩa bánh răng + cảm biển đo tốc độ trên trục chính

• Thiết bị hòa trộn khí CNG và khí trời

• ECU: bộ điều khiển động cơ chuyển đổi CNG

• Thiết bị điều áp turbo: để điều chỉnh lượng khí đầu vào

• Van điều chỉnh lưu lương khí sau khí hòa trộn + cảm biến vị trí của van điều chỉnh lưu lượng

• Bu gi đánh lửa

• Động cơ bước: để điều chỉnh lượng khí CNG

• Cảm biến nhiệt độ: để đo nhiệt độ nước làm mát

• Van nạp khí CNG: để nạp khí CNG vào bình chứa

• Van điện từ cao áp: để điều khiển đóng/mở khí CNG

• Đồng hồ hiển thị áp suất: để hiển thị áp suất trong bình chứa CNG.

a) Bình chứa CNG

Do nhiên liệu CNG được chứa trong bình có áp suất cao, nên đòi hỏi công nghệ chế tạo bình nhiên liệu phải đạt được cấc tiêu chuẩn về an toàn rất cao, bình chứa CNG được thiết kế sản xuất theo tiêu chuẩn ECER 110; ISO 11439:2000 Áp suất làm việc 200 – 250 bar, áp suất thử 300-375 bar, áp suất phá hủy 450 bar

Thông thường bình chứa CNG được chế tạo bằng vật liệu thép (Type 1), vật liệu Composite (Type 4) Bình chứa CNG có rất nhiều kích thước bình cho các loại xe khác nhau Tùy theo yêu cầu thiết kế, quãng đường xe thường chạy, kết cấu của xe mà ta lựa chọn phương án lắp đặt bình nhiên liệu Các bình nhiên liệu được nối với nhau thành một cụm và lắp đặt gọn gàng lên xe Việc bố trí bình nhiên liệu và lắp đặt lên xe đảm bảo các yêu cầu về

kỹ thuật, yêu cầu cách ly và tính thẩm mỹ sao cho hành khách khi đi trên xe không có sự khác biệt khi đi trên xe trước cải tạo

Hình 3: Bình chứa CNG

 Ứng với xe buýt và xe đầu kéo thử nghiệm, lựa chọn loại bình chứa bằng thép, áp suất 200-250 barg

Hình 4: Bình chứa CNG lắp đặt trong gầm xe buýt và sau cabin xe đầu kéo.

b) Van bình chứa CNG loại đóng mở bằng tay.

Van bình chứa để đóng ngắt đồng thời để nối kết các bình chứa lại với nhau

Van bình chứa CNG được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn R110 hoặc ISO 15500 – 4.ĐẶC TÍNH CHUNG VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT

• Vật liệu: đồng

• Áp suất làm việc cao nhất

• Áp suất nguy hiểm > 1000 bar

• Nhiệt độ làm việc: -400C÷1200C theo tiêu chuẩn R110

và được sản xuất theo tiêu chuẩn NGV1, áp suất làm việc 200-250 bar, theo tiêu chuẩn R110 hoặc ISO 14469 – 1

d) Bộ đường ống dẫn

Bộ đường ống dẫn và phụ kiện được sản xuất đồng bộ, đầy đủ bao gồm:

• Ống đồng đỏ để dẫn CNG, có đường kính trong 6,0mm

• Ống nilon chun gấp để bảo vệ ống dẫn CNG không bị chạm điện, có đường kính trong

38 mm

• Ống cao su dẫn CNG hóa hơi, có đường kính trong 16mm

• Ống cao su dẫn nước nóng từ két nước làm mát đến bộ giảm áp hóa hơi CNG, đường kính trong 16mm

Hình 6: Bộ đường ống dẫnCác ống được bố trí chắc chắn, sử dụng vòng kẹp để đảm bảo kín tránh rò rỉ

ĐẶC TÍNH CHUNG

 Bộ điều chỉnh áp suất bằng cơ cấu màng 2 ngăn

 Van điều chỉnh áp suất trên van thứ nhất

 Khả năng trao đổi nhiệt ở nhiệt độ cao một cách hiệu quả

 Thỏa mãn tiêu chuẩn ECE R 110 và ISO 15500

Hình 7: Bộ giảm ápTHÔNG SỐ KỸ THUẬT

 Áp suất làm việc cực đại: 220-250 bar

 Tốc độ dòng chảy gas: Max 50 kg/h

 Nhiệt độ làm việc: -400C÷1200C theo tiêu chuẩn R110

 Khối lượng bộ giảm áp: 2036 g

g) Cuộn đánh lửa

Cuộn đánh lửa dùng để cung cấp năng lượng cho bugi đánh lửa đốt cháy hòa khí Cuộn đánh lửa bao gồm 1 ngõ vào, 2 ngõ ra dùng để đánh lửa 2 xy-lanh cùng thời điểm và 1 ngõ tín hiệu điều khiển từ ECU Đối với động cơ 6 xy-lanh có thứ tự các máy là A – B – C – D – E – F thì đánh lửa theo các cặp A – D, B – E, C – F

Hình 8: Cuộn lửa

 Điện áp: 24 V

 Nhiệt độ làm việc: -400C÷1200C

 Khối lượng: 430g

 Thời gian đánh lửa: 1,5 ms

 Năng lượng: 50 mJ

h) ECU

Bộ điều khiển ECU có chức năng điều khiển toàn bộ hoạt động của động cơ Bằng cách thu thập các dữ liệu từ cảm biến được gắn trên động cơ, ECU sẽ tính toán, đưa ra các thông số tối ưu và điều khiển hệ thống nhiên liệu CNG, hệ thống đánh lửa nhằm đảm bảo động cơ hoạt động ở chế độ tối ưu khi chạy bằng CNG

Hình 9: ECU

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

 Điện áp cung cấp : min = 8V ; max = 18V

 Dòng điện hấp thụ: min = 34 mA; max = 25 A

 Nhiệt độ làm việc -400C đến 1500C

 Tiêu chuẩn chống lọt nước : IP54

 Tuân theo tiêu chuẩn dành cho ô tô về nguyên tắc bảo vệ và tín hiệu vào/ra

 Thỏa mãn tiêu chuẩn R 110

i) Bộ dây dẫn điện

Bộ dây dẫn điện của hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG được nhà sản xuất cung cấp đồng bộ đã được lắp đặt đầy đủ các giắc cắm vào các phụ kiện và chi tiết theo chỉ dẫn của nhà sản xuất

Hình 10: Bộ dây điện

j) Các cảm biến

 Cảm biến lambda

Hình 11: Cảm biến lambdaDùng để đo nồng độ oxy trong khí thải và cung cấp tín hiệu cho ECU xử lý điều chỉnh tỷ lệ hòa trộn cho thích hợp

 Cảm biến nhiệt độ

Hình 12: Cảm biến nhiệt độDùng để đo nhiệt độ nước làm mát của động cơ để cung cấp tín hiệu cho ECU xử lý.

- Điện trở danh nghĩa tại -40 oC = 159005 ohm

- Nhiệt độ hoạt động : -40/120 oC

- Điện áp danh nghĩa : 5 V

- Điện áp ra : 6 ± 20% V

2.1.4 Đánh giá ảnh hưởng của động cơ Diesel sau khi chuyển đổi sang CNG

− Quá trình chuyển đổi động cơ từ nhiên liệu diesel sang đơn nhiên liệu CNG, phải gia công đầu pít tông để thay đổi giảm tỷ số nén, từ tỷ số nén 18/1 ÷ 22/1 xuống 10/1 ÷ 12/1

 Để không thay đổi về độ bền cơ học và độ bền mỏi sau gia công Tiến hành cắt đầu pít tông nguyên mẫu ra nhiều mặt cắt khác nhau để kiểm tra độ dày.

Hình 5: Mặt cắt của đầu pít tông trước gia công

 Trên cơ sở khảo sát đầu pít tông mẫu, và

tính toán biên dạng gia công đảm bảo độ dày không nhỏ hơn độ dày nhỏ nhất của

pít tông mẫu Nên vẫn đảm bảo về độ bền

cơ học và độ bền mỏi cho đầu pít tông gia công.

Hình : Mặt cắt của pít tông sau gia công

− Do tỷ số nén của động cơ chạy CNG thấp hơn tỷ số nén động cơ diesel,nên áp suất cực

đại trong buồng đốt của động cơ chạy CNG cũng thấp hơn động cơ Diesel ban đầu vì vậy vẫn đảm bảo độ bền cơ học, tuổi thọ động cơ

− Gia công lỗ lắp Bugi trên nắp Quy láp không ảnh hưởng làm giảm độ bền vật liệu nắp Quy láp

− Đối với nhiên liệu CNG sản phẩm sẽ cháy gần như hoàn toàn, không gây đóng cặn hoặc

bồ hóng trong động cơ của các phương tiện nên sẽ kéo dài chu kỳ bảo dưỡng và tuổi thọ máy móc thiết bị Tuổi thọ động cơ sau chuyển đổi tốt hơn so với động cơ diesel

− Theo số liệu đã thống kê của hãng NGV Motori [4], thông số vận hành của động cơ trước chuyển đổi và sau chuyển đổi: công suất, mô men hầu như không thay đổi, thể hiện như biểu đồ bên dưới:

Hình : Biểu đồ đo lường công suât, moment của động cơ diesel và động cơ CNG

2.1.5 Đánh giá kết quả thử nghiệm

Để đánh giá động cơ sau khi chuyển đổi thử nghiệm, tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng theo ECE 115 Cần đo lường thông số: công suất và phát thải của động cơ trước và sau khi chuyển đổi Việc đánh giá kết quả thử nghiệm dựa trên các tiêu chí đánh giá, tiêu chuẩn áp dụng như sau:

− Đo công suất hữu ích của động cơ trước và sau chuyển đổi, đo lường theo tiêu chuẩn TCVN 9725:2013 Tiêu chí đánh giá: công suất động cơ sau chuyển đổi nằm trong khoảng 70% - 115% công suất của động cơ trước khi chuyển đổi

− Do xe buýt, xe đầu kéo thuộc loại M3, N3 Nên đo nồng độ khí thải của động cơ trước và sau chuyển đổi theo tiêu chuẩn TCVN 6567:2015 Tiêu chí đánh giá: động cơ sau chuyển đổi có chất khí và các hạt ô nhiễm trong khí thải phải đạt từ mức 2 (EURO 2) trở lên

− Đo tiêu hao nhiên liệu của phương tiên trước và sau chuyển đổi

2.2 Phương án kỹ thuật chuyển đổi nhiên liệu cho tàu du lịch

2.2.1 Phạm vi chuyển đổi

Phạm vi chuyển đổi của tàu du lịch sử dụng diesel sang sử dụng hoàn toàn khí thiên nhiên nén

- Chuyển đổi hệ thống nhiên liệu từ diesel sang CNG

- Thay thế động cơ diesel máy chính bằng động cơ CNG có công suất tương đương

- Thay thế máy phát điện diesel bằng máy phát điện CNG có công suất tương đương

2.2.2 Phương án chuyển đổi hệ thống nhiên liệu diesel sang CNG

Hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG cấp cho các thiết bị: động cơ sử máy chính thay mới và máy phát điện Nhiên liệu CNG được nạp từ trạm CNG cố định hoặc di động trên bờ,

áp suất nạp 200 bar Khí thiên nhiên nén được giảm áp đến 8 bar để cấp cho động cơ máy

chính, giảm áp đến 4 bar để cấp cho máy phát điện CNG Hệ thống nhiên liệu diesel không sử dụng, nên được tháo bỏ: thừng chứa, đường ống, bơm dầu diesel.

Hệ thống nhiên liệu khí thiên nhiên nén được thiết kế và lắp đặt theo tiêu chuẩn A-22: Marine Compressed Natural Gas (CNG) system

2.2.3 Các bước thay thế động cơ máy chính và hệ thống nhiên liệu

 Qui trình các bước thay thế động cơ mới sử dụng nhiên liệu CNG

Bước 1: Khảo sát và thiết kế

+ Kiểm tra các xưởng Đóng Tàu (Xưởng gia công, Xưởng Lắp đặt động cơ, cửa hàng phụ tùng )

+ Kiểm tra khảo sát động cơ máy chính của tàu du lịch

+ Lập dự trù vật tư, CCDC, thiết bị để thực hiện lắp đặt

Bước 2: Mua sắm động cơ máy chính thay thế, vật tư phụ

+ Mua sắm động cơ máy chính sử dụng nhiên liệu CNG và hộp giảm tốc

+ Mua sắm phụ tùng, vật tư để lắp đặt động cơ máy chính

Bước 3: Chỉnh sửa các hệ thống phụ trợ của động cơ máy chính.

+ Chỉnh sửa đường ống nhiên liệu dầu diesel

+ Chỉnh sửa đường ống nhiên liệu nước ngọt làm mát

+ Chỉnh sửa đường ống khí vào

+ Chỉnh sửa đường ống khí xả

+ Chỉnh sửa đường ống dầu bôi trơn

+ Chỉnh sửa đường ống làm mát nước biển

+ Làm sạch các đường ống hệ thống phụ trợ

Bước 4: Lắp đặt động cơ máy chính.

+ Gia công bệ máy

+ Lắp đặt động cơ máy chính và hộp giảm tốc

+ Gia công khớp nối hộp giảm tốc và trục chân vịt

+ Cân chỉnh đồng trục, động cơ máy chính – hộp giảm tốc – trục chân vịt

+ Châm nước làm mát, dầu bôi trơn

 Qui trình các bước thực hiện thay thế hệ thống nhiên liệu

Bước 1: Khảo sát và thiết kế

+ Khảo sát vị trí đặt bình chứa CNG

+ Tính toán dung tích bình chứa và lựa chọn loại bình phù hợp

+ Lập dự trù vật tư, CCDC, thiết bị để thực hiện lắp đặt hệ thống nhiên liệu

Bước 2: Mua sắm vật tư

+ Mua sắm bình chứa CNG

+ Mua sắm bộ giảm áp, đường ống và phụ kiện kết nối

Bước 3: Tháo bỏ hệ thống nhiên liệu diesel.

+ Tháo đường ống nhiên liệu diesel

+ Tháo bồn chứa nhiên liệu diesel

+ Tháo bơm nhiên liệu diesel

Bước 4: Lắp đặt hệ thống nhiên liệu CNG.

+ Chế tạo giá đỡ bình chứa

Hướng quay trục cơ (hướng về