ООО «Завод Криомаш» имеет более чем сорокалетний опыт в вопросах применения криогенных технологий в различных областях техники. В 2012 году предприятие получило техническое задание от Коломенского ВНИКТИ на разработку топливных систем для магистральных и маневровых тепловозов на СПГ. Руководство работами со стороны ВНИКТИ осуществлял В.Ф. Руденко.
Топливная система магистрального тепловоза, на котором был установлен авиационный двигатель мощностью 8 000 кВт, состояла из двух основных СПГ-агрегатов: криогенной емкости для хранения СПГ, разрабатываемой и поставляемой АО «Уралкриомаш», и блока подготовки и выдачи СПГ на двигатель.
Блок был разработан конструкторами ЭКИП и ООО «Криомаш-БЗКМ» и изготавливался на нашем предприятии. Активное участие в разработке со стороны БЗКМ принимали В.В. Семенов, Г.Ю. Цфасман, И.М. Загиев. Было изготовлено два комплекта оборудования, которые были поставлены на магистральные тепловозы ГТ1 и ГТ1h — см. Рис. 1.
Маневровый тепловоз ТЭМ-19 (тепловоз с электрической тягой, маневровый) с газопоршневым двигателем: главной особенностью локомотива являлось то, что двигатель должен был работать 100% на природном газе. Локомотив построили на Брянском машиностроительном заводе, а двигатель — на ОАО «Волжский дизель имени Маминых». Это был первый в России газопоршневой двигатель мощностью 800 кВт для железнодорожного транспорта на СПГ.
Криогенная система хранения СПГ, его газификации и выдачи газа в двигатель с требуемыми параметрами полностью разработана и изготовлена на нашем предприятии. Авторами основных решений были В.В. Семенов, Г.Ю. Цфасман, Г.Н. Левдик. В 2014 году ООО «Криомаш-БЗКМ» на выставке железнодорожного транспорта в Щербинке удостоено двух Золотых медалей за указанные работы. Фото с выставки представлено на Рис.2
Использование СПГ в качестве топлива дает возможность существенно сократить эксплуатационные затраты и значительно снижает объем вредных выбросов в атмосферу. Хранение природного газа в сжиженном состоянии позволяет сократить требуемый объем для хранения топлива. Основные параметры изделия приведены в таблице.
Испытания тепловоза ТЭМ-19 под номером 001 завершены в 2016 году, по их итогам получен сертификат и начата эксплуатация на железных дорогах. Результаты тестов показали, что СПГ-тепловоз позволяет снизить годовые затраты на топливо на 24% по сравнению с дизельными локомотивами. На данный момент уникальный тепловоз передан в локомотивное депо Егоршино Свердловской железной дороги.
В 2018 годуна Людиновском тепловозостроительном заводе ЛТЗ, который входит в холдинг «Синара-Транспортные Машины», приступили к производству нового маневрового локомотива ТЭМГ1. Тепловоз оснащался двумя газопоршневыми установками и предназначался для выполнения маневровой работы на железнодорожных путях колеи 1 520 мм.
Преимущества новой машины в ее исключительной экономичности и экологичности за счет применения схемы с двумя силовыми установками и использования СПГ в качестве моторного топлива. На газотепловозе установлены современная система обеспечения микроклимата, система пожарной сигнализации и пожаротушения, а также система обнаружения утечек газа и т. д. Машина может перевозить грузы весом около 5 000 тонн — это приблизительно 60 грузовых вагонов. Силовые установки способны работать независимо друг от друга. Мощность локомотива с двумя газопоршневыми двигателями — 2*428 кВт (1 164 л. с.).
Система хранения и выдачи СПГ проектировалась и изготавливалась на нашем предприятии. Емкость СПГ составляет 2 750 кг и при полной заправке обеспечивает безэкипировочный пробег до 5 суток. Данный локомотив способен полностью заменить машины ТЭМ18 и ТЭМ19 (частично).
Основной особенностью разработки являлись ограниченные габариты для размещения системы хранения СПГ, которая должна была располагаться под рамой тепловоза в пространстве высотой 1 000 мм. Разработку конструктивных решений возглавлял Г.Н. Левдик.
Учитывая специфику емкостей для хранения криогенных жидкостей, остановились на конструкции из трех цилиндрических сосудов — см. Рис.3.
Из-за стесненных условий пришлось решать ряд сложных задач по расположению приборов, криогенной арматуры и собственно креплению системы. Результат — маневровый тепловоз ТЭМГ с криогенной системой (см. Рис. 4) в настоящее время прошел сертификацию во ВНИКТИ.
Сейчас на нашем заводе изготавливаются еще два образца системы хранения и выдачи СПГ по заказу «Синара-Транспортные машины».
Выводы и предложения
Приведенные выше примеры показывают — применение сжиженного природного газа является перспективным направлением, позволяющим снизить вредные выбросы в атмосферу, решить специфические задачи с исключительным эффектом, во многих случаях значительно снизить эксплуатационные затраты.
Для достижения значительных результатов в этом направлении необходима серьезная материальная поддержка государства по созданию развитой инфраструктуры для заправки железнодорожного транспорта сжиженным природным газом.
