Паливозаправне устаткування для мобільних машин

Яків Білоконь, канд. техн. наук, доцент

Стрімкий розвиток технологій роздрібного продажу нафтопродуктів характеризується вдосконаленням виробництва й сервісу обладнання стаціонарних і мобільних засобів для механізованого заправляння паливом баків автомобілів, тракторів, комбайнів та інших самохідних агрегатів.

В Україні понад 7000 стаціонарних заправних станцій (АЗС), у яких застосовуються електроприводні паливороздавальні колонки (ПРК) різних типів і конструкцій: із ручним чи дистанційним керуванням або автоматизовані.

Сучасна ПРК – це технічний комплекс, який здатен продавати паливо як за готівку, так і шляхом використання різнотипових магнітних чи електронних карток. Узагальнені технічні показники ПРК (бензин, дизельне паливо) подані в таблиці.

Узагальнені технічні показники паливороздавальних колонок

Лічильні пристрої можуть бути стрілочними чи електронними (різних типів). Підготовка, облік і видача пального покупцеві здійснюється за допомогою гідравлічної системи колонки.

Принцип роботи колонки ґрунтується на гідравлічній схемі: на дистанційному пристрої (пульт, комп’ютер або касовий апарат) встановлюється доза, а за зняття роздавального крана автоматично вмикається електродвигун. Під дією розрідження, створеного насосом, паливо із резервуара через приймальний клапан поступає в насос, який постачає його у газовідокремлювач. Через клапан та вимірювач об’єму відміряна кількість палива потрапляє роздавальним краном у бак споживача.

За постачання палива у газовідокремлювач швидкість потоку різко знижується через збільшення прохідного перетину потоку рідини, внаслідок чого з палива виділяється найбільше парів та повітря як за малого, так і значного підсмоктування. Паливо з газовідокремлювача потрапляє у вимірювач об’єму. Заповнюючи циліндри, паливо приводить у рух поршні, які переміщуються з одного крайнього положення в друге.

Поступальний рух поршня разом із кулісою, на якій він жорстко закріплений, перетворюється в обертовий рух вала, причому за один хід поршня колінчастий вал і золотник повертаються на 180°. Обертання колінчастого вала з золотником дає змогу заповнювати почергово кожен із чотирьох циліндрів, одночасно витісняючи паливо з протилежного циліндра (два поршня закріплені на одній кулісі). Обертальний рух колінчастого вала вимірювача об’єму передається через з’єднувальну муфту на вал датчика витрати палива.

Принцип дії об’ємного лічильника полягає у витісненні рідини з вимірювальної камери робочим органом (шестеренним, дисковим або поршневим). Переміщення робочого органу відбувається завдяки різниці тиску палива до і після лічильника. Оскільки об’єм робочої камери незмінний (відомий), то достатньо фіксувати кількість обертів (циклів) робочого органу, і з використанням передавального механізму перерахувати їх у кількість пропущеного палива.

Відома система комерційного обліку нафтопродуктів на АЗС і нафтоскладах дає змогу уникати впливу людського фактору під час виконання технологічних операцій та руху палива. Вона складається з підсистеми обліку й контролю рідин у місткостях і підсистеми обліку зливання/наливання, об’єднаних у один комплекс. Важливою перевагою такої системи є наявність аварійної сигналізації щодо порушення екологічної обстановки на об’єкті. Датчики витікання й протікання, встановлені у відповідних місцях, дають змогу в автоматичному режимі блокувати пошкоджену ділянку і таким чином мінімізувати втрати пально-мастильних матеріалів та забруднення навколишнього середовища.

Роздавальні крани – швидкодієві запірні пристрої. Припинення постачання може здійснюватися вручну або автоматично. У кранів ручної дії запірний клапан відкривається/закривається натисканням рукоятки, яка може мати декілька фіксованих позицій для зміни прохідного перетину. Автоматизовані крани припиняють видачу палива за досягнення в баку певного рівня наповнення (дія ґрунтується на принципі ежекції повітря під час руху рідини, внаслідок чого мембрана прогинаючись, зачиняє запірний клапан).

Шланги до ПРК можуть мати внутрішню, зовнішню або сумісно дві металеві захисні спіралі. Останнім часом стали застосовувати рукави з полімерних матеріалів. Робота роздавальних рукавів відбувається у складних умовах, тож часто вони перегинаються, скручуються (можливі наїзди колесами автомобілів, які заправляються).

Для зручності споживачів виконують конструкції колонок, які мають два роздавальних рукави, що працюють від однієї вимірювальної системи. Цього разу під час випускання палива через один рукав, другий блокується спеціальним клапаном.

Для зберігання рідин застосовують переважно горизонтальні сталеві (СТ3ПС5, 09Г2С) резервуари об’ємом 5 – 75 м³, розраховані на внутрішній надлишковий тиск 0,04 – 0,07 МПа. Правильний облік пально-мастильних матеріалів, запобігання втратам і задоволення вимог контролюючих органів забезпечуються на сучасній АЗС вимірювальними приладами. Їх мінімальний комплект складається із: мірника (10, 20, 50 л для контролю точності видачі пального колонками), метрштока (для вимірювання рівня палива і підтоварної води в резервуарах), товарної та водочутливої паст (для точного визначення рівня палива й води за допомогою метрштока), пробовідбірника, ареометрів (для визначення густини й температури бензину та дизельного палива).

Для безпечного функціонування резервуарного обладнання призначені зливні муфти, дихальні клапани, вогневі запобіжники, приймальні клапани, гнучкі адаптери (сильфони).

Як відомо, механічні домішки й вода, що можуть міститися в пальному, призводять до прискореного спрацювання деталей двигуна, порушень його роботи, пошкоджень. Головні джерела забруднень це: атмосферний пил, що проникає через нещільно закриті горловини місткостей; атмосферні опади, які потрапляють під час виконання робіт у негоду через відкриті горловини цистерн; продукти корозії деталей пристроїв; природнє накопичення вологи внаслідок фізико-хімічних якостей вуглеводневого палива. Найпоширенішим способом позбавлення від забруднень і води є фільтрація рідин у комунікаціях (строк служби пластикових промивних фільтрів не менше двох років).

За неможливості заправлення баків машин паливом на стаціонарних АЗС, а також у польових умовах роботи, задіяні спеціальні пункти або змонтовані на шасі автомобілів чи причепів мобільні засоби. У першому з цих двох варіантів зазвичай застосовують наземне встановлення резервуарів, чим досягається зручність спостереження за їх справністю і можливість відпускання палива самопливним способом. У мобільному варіанті для здійснення технологічних операцій (заповнення цистерн, заправлення баків машин із фільтрацією та обліком видачі тощо) цистерни обладнані відповідними пристроями, а також протипожежними засобами.

Приймання, видача й перекачування палива здійснюється за допомогою насоса переважно лопатевого типу (привід від двигуна автомобіля через коробку відбору потужності й карданну передачу). Насос з’єднаний із всмоктувальним і нагнітальним патрубками гнучкими шлангами, закріпленими хомутами. В цистернах встановлюються хвильорізи, поплавцеві покажчики рівня палива, обмежувачі наповнення (у деяких конструкціях наповнення контролюється автоматично).

Під час заповнення й спорожнення дренажний пристрій сполучає порожнину цистерни з атмосферою (у складі – повітропровід і кран із сітчастим фільтром). Для накопичення із наступним видаленням води й механічних домішок у нижній частині передбачений відстійник. Попереднє очищення палива здійснюється фільтрувальними елементами з металевої сітки (у всмоктувальній магістралі), тонке очищення (граничні розміри часток 15 – 20 мкм) – переважно фільтрами із нетканих матеріалів.

Технологічне обладнання автоцистерн забезпечує наповнення їх нафтопродуктами, видачу за допомогою насоса або самопливом, перекачування з одного резервуара в другий (оминаючи цистерну).

Колонки для заправлення машин скрапленим вуглеводневим газом (пропан/бутан) оснащені такими пристроями (незалежно від механічного чи електронного виконання): газовіддільником із фільтром тонкого очищення (в межах 30 мкм); диференціальним клапаном (контроль тиску в системі); шлангом (0,25 МПа) завдовжки 5 м із заправною струбциною й розривною муфтою; швидкісним клапаном (запобігання витіканню газу за пошкодження шланга); лічильником газу (припустима погрішність у діапазоні температур від -35 до +45°С у межах ±1,5%). Об’єм резервуарів для зберігання зрідженого газу – 5 – 10 м³ , максимальне заповнення – 85% геометричної порожнини.

Природний газ із магістральних газопроводів для заправлення машин стискується до 20 МПа (рівень у металевих армованих склопластиком балонах автомобілів). Кількість виданого газу визначається спеціальними пристроями за різницею тиску в балонах на початку та в кінці заправлення.