دیزل ژنراتور
دیزل ژنراتور، به ترکیبی از موتور دیزل، ژنراتور و انواع متعلقات فرعی از قبیل شاسی، اطاقک پوشاننده، عایق‌های صدا، سیستم‌های کنترل، قطع کننده‌های اضطراری مدار، سیستم مولد گرما، سیستم استارت اتومات و غیره که به منظور توليد برق استفاده مي‌شود، مي‌گويند.
تعریفِ دیگری از دیزل ژنراتورترکیبی از موتور دیزل و یک ژنراتور الکتریکی (غالباً آلترناتور) است که
برای تبدیل انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مجموعه دیزل
ژنراتورها در مکانهایی بدون اتصال به شبکه توان، مانند مواقعي که نياز
ضروري به فراهم کردن توان و انرژي است و نيز زمانهايي که شبکه وجود ندارد،
مورد استفاده قرار مي گيرندزماني که شبکه قطع مي‌شود، درست بخوبي کاربردهاي
پيچيده تر مانند اوج برش، پشتيباني شبكه و ارسال به شبكه‌هاي توان، انرژي
فراهم مي‌شود.
در نظر گرفتن سایز دیزل ژنراتور برای جلوگیری از کم شدن بار یا کمبود توان
ضروری است و این عمل بوسیله الکترونیک مدرن بویژه بارهای غیرخطی دشوار شده
است.
مجموعه دیزل ژنراتور
موتور ژنراتورها می‌توانند از ۱ تا ۲۰ کیلوولت آمپر برای منازل، فروشگاه‌ها، ادارات کوچک و تا 2000 کاوا قابل استفاده برای مجتمع‌های اداری بزرگ و کارخانه‌ها برق تولید کنند. یک ژنراتور ۲۰۰۰ کیلوولت آمپر را می‌توان درون یک اطاقک ایزوله قابل حمل قرار داد. ژنراتورهای ۵ مگاوات برای ایستگاه‌های کوچک توليد برق استفاده مي‌شوند و براي اين منظور مي‌توان از چندين دستگاه ژنراتور استفاده کرد. ژنراتورها در سايزهاي بزرگتر به صورت مجزا به محل نصب حمل شده و در آنجا مونتاژ و تجهيزات فرعي به آنها اضافه مي‌شود.
دیزل ژنراتورهای کوچک تا ۲۵۰ کیلو ولت آمپر نه تنها برای تولید برق اضطراری بلکه به جهت تامین برق مورد نیاز به صورت مستمر یا در زمان اوج مصرف و یا حتی در زمانی که کمبود زنراتورهای بزرگتر حس میشود استفاده می‌شوند.
کشتی‌ها و بسیاری از وسائل نقلیه بزرگ زمینی مانند قطارها نیز از دیزل ژنراتور نه فقط برای تامین برق روشنایی بلکه برای تامین نیروی محرکه مورد نياز خود استفاده مي‌کنند. به وسيله نيروي محرکه برقي مي‌توان حرکت يکنواخت و قدرتمندتري علاوه بر استفاده مناسب تر از فضا داشت. محرکه‌هاي برقي قبل از جنگ جهاني اول در کشتي‌ها مورد استفاده قرار گرفتند و در طول جنگ جهاني دوم به تکامل رسيدند.
دستگاه‌های تولید برق بر اساس ظرفیت تولید نرمال تا ماکزیمم و بر اساس قدرت تولیدی و به کیلووات طبقه‌بندی و نامگذاری شده و با توجه به نوع مصرف آن برای تولید برق مستمر یا اضطراری انتخاب می‌شوند.
بعضی از متداول ترین موتورها
بعضی از متداول ترین موتورها
کامینز (CUMMINS) / ولوو (VOLVO) / جی ام (GM) / پرکینز (PERKINS) دوسان (DOOSAN)/ ام تی یو (MTU) / میتسوبیشی (Mitsubishi)
استامفورد (STAMFORD) / استامفورد پاور (STAMFORD POWER) مک آلته (MECC ALTE)
اندازه ژنراتور
مجموعه مولد بر اساس بار الکتریکی که برای آنها درعرضه در نظر گرفته شده، تمام ویژگی‌های بارهای الکتریکی (kWe، KVA، VAR و محتواهای هارمونیک شامل جریانهای شروعی (عموماً از موتور) و بارهای غیر خطي را شامل مي‌شود. وظيفه مورد انتظار بطور مثال امور اورژانسي، تواندهي پيوسته يا اوليه (پرايم)، بخوبي شرايط محيطي مانند ارتفاع، دما و تنظيم مقررات گازهاي گلخانه‌اي بايد مد نظر قرار گيرد. بسياري از توليد کنندگان ژنراتورهاي بزرگتر، مجموعه‌اي از نرم‌افزار را ارائه خواهند داد که محاسبه‌هاي اندازه پيچيده را به سادگي با خواندن شرايط سايت و ويژگي‌هاي بار الکتريکي متصل انجام خواهند داد.
ایستگاه‌های توان – حالت “جزیره” الکتریکی
ایستگاه‌های توان – حالت “جزیره” الکتریکی
یک یا چند دیزل ژنراتوری که بدون اتصال به شبکه برق عمل می‌کند در اصطلاح در وضعیت جزیره عمل می‌کنند که ویژگی‌های چند ژنراتور موازی که مزایای استفاده از افزونگی و بهره‌وری بهتر در بارهاي جزئي را دارند، فراهم مي‌کند. اين پلنت، ژنراتور را بصورت آنلاين قرار ميدهد و غيرفعال کردن بستگي به سيستم و زمان معين دارد.
یک نیروگاه جزیره‌ای در نظر گرفته شده برای منبع توان اصلی، یک اجتماع مجزا (“توان اصلی”) غالباً دارای حداقل سه ژنراتور دیزل خواهد بود، که از هر دوی آنها انتظار می‌رود که بتوانند بار مورد نیاز را حمل کنند. گروه‌ها تا ۲۰ غیر معمول نیست. ژنراتورها می‌توانند از طريق پردازش همزمان بصورت الکتريکي بهم متصل شوند. اين همزماني شامل جور کردن ولتاژ، فرکانس و فاز قبل از اتصال ژنراتور به سيستم است. از دست رفتن همزماني پيش از اتصال مي‌تواند باعث يک اتصال کوتاه جريان بالا و يا ساييدگي و پاره گي در ژنراتور و يا تابلواش شود. فرايند همزمانسازي مي‌تواند بصورت خودکار بوسيله يک ماژول سنکرون ساز خودکار انجام گيرد. همزمانساز خودکار ولتاژ، فركانس و پارامترهاي فاز و ولتاژهاي باسبار زمانيكه سرعت توسط موتور فرماندار يا ECM (ماژول موتور كنترل) تنظيم مي‌شود را از ژنراتور مي‌خواند.
بار می‌تواند بین ژنراتورهای در حال فعالیت موازی از طریق تقسیم بار سهیم شود. تقسیم بار می‌تواند با استفاده از کنترل افت سرعت بوسیله فرکانس در ژنراتور کنترل شود، در حالی که به طور مداوم کنترل سوخت موتور برای تغییر بار تنظیم مي‌شود و از منابع قدرت باقي مانده است.
یک دیزل ژنراتور بار بیشتری می‌گیرد هنگامی که سوخت تأمینی برای احتراق در سیستم افزایش می‌یابد و بار رها خواهد شد اگر سوخت تأمینی کاهش يابد.
علاوه بر وظایف شناخته شده مانند تأمین توان پس از قطع شبکه، دیزل ژنراتورها به طور معمول شبکه‌های قدرت اصلی در سراسر جهان را به دو راه مجزا پشتیبانی می‌کنند.
انتهای برش
انتهای برش
ماکزیمم تعرفه‌های تقاضا در بسیاری از نواحی افراد را به استفاده از دیزل‌ها تشویق می‌سازد تا به زمان تقاضای ماکزیمم غلبه شود. در اروپا عموماً بعدازظهر روزهای زمستان، زمان اوج محسوب میشود هنگامیکه مردم به خانه بازگشته و چراغها روشن است و پخت و پز در حال انجام است، حدود ۵:۳۰ تا ۷ بعد از ظهر، در حالی که در ایالت متحده آمریکا اغلب در تابستان‌ها و در مواجهه با بار (سنگيني) شرايط هوايي، زمان اوج رخ ميدهد.
پشتیبانی شبکه
پشتیبانی شبکه
دیزل ژنراتورهای آماده به انجام کار اضطراری و نیروگاه‌های آبی بعنوان عملکرد ثانویه، استفاده گسترده‌ای برای محافظت از شبکه‌های ملی مختلف در هر زمان و به دلایل مختلف در آمریکا و انگلستان دارند. بطور مثال در انگلستان تعداد ۰٫۵ GWe از دیزل‌ها بطور منظم استفاده می‌شوند تا از شبکه ملی حمايت کنند که پيک بار آن ۶۰ GW است. اينها در مجموعه‌اي با سايزي معادل با ۲۰۰kw تا ۲MW قرار گرفته‌اند. اين حالت هميشه زماني اتفاق مي‌افتد که بعنوان مثال ظرفيت زيادي از نيروگاه حدود ۶۶۰ مگاوات بطور ناگهاني از دست برود و يا يک جهش ناخواسته ناگهاني در ميزان توان باعث فرسايش ذخيره شده طبيعي در حال چرخش شود. اين مسئله براي هر دو بخش مفيد است. ديزل‌ها براي دلايل ديگري نيز خريداري شده‌اند، اما بايد براي حصول اطمينان بطور کامل آزمايش شود. شبکه موازي شده، ساده ترين راه جهت انجام اين عمل است. اين روش عملکردي است که عموماً بوسيله يک بخش سومي که عملكرد ژنراتور را مديريت مي‌كند و با اپراتور سيستم ارتباط برقرار مي‌كند، انجام مي‌گيرد.
به این روش شبکه‌های ملی بریتانیا با توان ۲ گیگاوات از نیروگاهی که بالاتر است و به همان سرعت دو دقیقه در برخی موارد به صورت موازی عمل می‌کند، تماس می‌گیرد. این مورد بسیار سريع تر نسبت به بار پايه توان است که مي‌تواند ۱۲ ساعت از سرما بگيرد و سريعتر از توربين گازي است که مي‌تواند زمان زيادي را مصرف کند.
سوختی که برای دیزل‌ها استفاده میشود سوختی که در آزمایش‌ها تست شده است. سیستم مشابه‌ای که در فرانسه عمل می‌کندEJP، تعرفه‌های بخصوص ماکزیمم شبکه، در حداقل ۵ گیگاوات مجموعه دیزل ژنراتور تجهیز میشود تا در دسترس باشد. کار اولیه ديزل‌ها توان دادن به شبکه است. در طي عملکرد نرمال در همزمان سازي با شبکه نيروگاهي برق با پنج درصد افت سرعت کنترل اداره شده‌اند. اين به اين معني است که تمام سرعت بار ۱۰۰٪ است و هيچ سرعت باري ۱۰۵٪ نيست و اين نيازمند عملکرد پايدار شبکه است بدون جستجو و فقدان نيروگاه‌هاي برق. عموماً تغييرات سرعت، کمترين است. تنظيمات خروجي توان با افزايش کم خيز منحني بوسيله افزايش فشار فنر بر روي يك گاورنر سانتريفوژ ايجاد شده است. عموماً اين يك نياز پايه سيستم براي همه نيروگاه‌ها است زيرا نيروگاه‌هاي جديدي و قديمي در پاسخ به تغييرات لحظه‌اي در فركانس بدون وابستگي به ارتباطات خارجي، بايستي سازگار باشند.
قیمت تبدیل انرژی
مصرف سوخت، مهمترین بخش نیروگاه‌های دیزلی است و قیمت تمام شده برای کاربردهای توان، در حالی که قیمت اصلی الویت اساسی برای پشتیبانی ژنراتور است، بايد در نظر گرفته شود. مصارف خاص متفاوت هستند اما يک پلنت ديزل جديد بين ۰٫۲۸ تا ۰٫۴ ليتر از سوخت هر کيلووات ساعت را در ترمينال‌هاي ژنراتور مصرف خواهد کرد.
بهرحال موتورهای دیزل می‌توانند بر روی تنوع وسیعی از سوخت‌ها عمل کنند و به پیکربندی بستگی دارد از طریق سوخت دیزل eponymous که عموماً از نفت خام بدست می‌آید، معمول هستند. موتورها می‌توانند با تمام طیف عصاره سوخت تجمیع شده کار کنند از گاز طبيعي، الکل،گازوئيل، گاز چوب تا روغن‌هاي سوخت از روغن ديزل تا سوخت‌هاي رسوبي. بدين ترتيب با معرفي بعنوان هواي مصرفي و با استفاده از مقدار کمی سوخت فسیلی برای احتراق معرفی می‌شوند. تبدیل به ۱۰۰٪ سوخت فسیلی می‌تواند بلافاصله انجام گیرد.
انواع مولدها
انواع مولدها
بر حسب کاربرد، کارخانجات سازنده مولدها چهار نوع را پیشنهاد می دهند: اضطراری، پایه، دائم و چند منظوره.
ژنراتور باید توان مورد نیاز پیش بینی شده معتبر را بدون آسیب فراهم کند این امر با دادن یک یا چند رتبه به ژنراتور بدست می‌آید.
مولد اضطراری استندبای
مولد اضطراری استندبای
در حالت قطع برق شهری به صورت خودکار اقدام به تامین برق مشترکین می کند. یک مدل از ژنراتور بصورت استندبای ژنراتور ممکن است لازم باشد تا فقط چند ساعت در ماه عمل کند اما مدل‌های دیگری از ژنراتورهای پرایم هستند که باید بصورت پیوسته عمل کنند. زمانی که یک ژنراتور جایگزين راه مي‌افتد، ممکن است با شرايطي بخصوص عمل کند مانند ۱۰٪ بار اضافه که در طي زمان فعاليت مي‌تواند منظور شود. ژنراتوري با مدل يکسان مي‌تواند مرتبه بالاتري را براي سرويس جايگزين راه‌اندازي کند که آن براي امور پيوسته است. شركت‌هاي سازنده بر طبق توافق جهاني براي هر ژنراتور رتبه‌اي قائل مي‌شوند.
این رتبه بندی‌های استاندارد تعریف میشود تا اجازه انتخاب صحیح را بدهد و مقایسه خوبی بین سازنده‌ها صورت گیرد تا از عملکردنادرست ماشین جلوگیری کند و راهنمای طراحان باشد.
مولد پایه (Prime)
مولد پایه (Prime)
معمولا در اماکنی که موقتا به برق نیاز دارند به کار می آیند. مانند
اردوگاه ها، نمایشگاه ها، اکتشاف معادن و کمپ ها. نباید در کاربردهای ساخت
توان استفاده شود. خروجی موجود با بار متفاوت برای یک زمان نامحدود است.
عموماً پیک تقاضای۱۰۰٪ رتبه اولیه ekW را با ۱۰٪ ظرفیت بار اضافی برای
استفاده در موقعيت‌هاي ضروري براي ماکزيمم يک ساعت در ۱۲ ساعت را داراست.
۱۰٪ ظرفيت اضافه بار براي زمان محدودي در دسترس است. (معادل با توان اوليه و
مطابق با ISO۸۵۲۸و توان اضافي مطابق با ISO۳۰۴۶ AS۲۷۸۹, DIN۶۲۷۱, and
BS۵۵۱۴) اين رتبه براي تمامي مدل‌هاي ژنراتور قابل استفاده نيست.
کاربردهای نوعی – جایی که ژنراتور تنها مرجع توان باشد برای ارتباط راه دور
با معادن، سایت‌های ساختمانی، زمین برگزاری نمایشگاه و فستیوال و غیره
است.
مولد دائم (Continuous)
مولد دائم (Continuous)
برای امور نیروگاهی یا برق سراسری هستند. قابل کاربرد در فراهم کردن توان
پیوسته برای یک بار ثابت تا رتبه کامل خروجی برای زمانهای نامحدود است. هیچ
قابلیت جانشین شدن اضافه باری برای اين رتبه در دسترس نيست. توزيع
کننده‌هاي مجاز شده مشارکتي براي رتبه بندي معادلند با توان پيوسته مطابق
با ISO۸۵۲۸, ISO۳۰۴۶, AS۲۷۸۹, DIN۶۲۷۱, and BS۵۵۱۴
این رتبه بندی قابل اجرا بر روی تمامی ژنراتورها نیست. کاربردهای نوعی- این
ژنراتور بار یکسان پیوسته را راه‌اندازی می‌کند و یا به موازات توان مصرفی
پیوسته و اصلی براي ماکزيمم سطح مجاز ۸۷۶۰ ساعت در سال واقع مي‌شوند.
همچنين ممکن است براي برش پيک / پشتيباني شبکه حتي از طريق اعمال براي ۲۰۰
ساعت در سال اتفاق بيفتد.
مولد چند منظوره
مولد چند منظوره
توصیه می شود برای کاربردهای با رویکرد اقتصادی از این نوع مولدها استفاده
نشود. مثلا لزومی ندارد یک مولد دائم دارای تابلوی کنترل وصل خودکار در
زمان قطع برق شهر باشد. به هر حال، معمولا یک فرض معمول این است که اگر یک
مولد در حالت اضطراری ۱۰۰۰ کیلووات باشد، در حالت پايه و دائم به ۸۵۰ و ۸۰۰
کيلووات اکتفا شود. معمولا نحوه باردهي مولد در دفترچه مشخصات مولدها وجود
دارد.
خرابی‌های موتور
خرابی‌های موتور
دیزل ژنراتور می‌تواند از مسائلی سوء مانند رسوبات داخلی (غالباً به رسوب در سوراخها و ستون باز میشود) و تجمع کربن آسیب ببیند.
بصورت ایده آل موتورهای دیزل باید در حداقل ۶۰ تا ۷۵٪ بار ماکزیمم بار خود
راه‌اندازی شوند. دوره‌های کوتاه مدت بار کم در حال اجرا هستند و این اجازه
را می‌دهد تا مجموعه با بار کامل یا نزدیک به بار کامل بر یک مبنای منظم
آماده شود.
رسوبات داخلی و تجمع کربن به این دلیل است که دوره‌های طولانی اجرا در سرعت
کم یا بار کم است. چنین شرایطی ممکن است در حالتی اتفاق بیفتد که یک موتور
حالت بیهوده خود را بصورت یک واحد مبدل وضعیت “استندبای” رها مي‌کند و
براي بسرعت رسيدن زماني که نياز است، آماده مي‌باشد اگر توان رساني به
مجموعه براي باري که به آن اعمال شده است، بيش از توان مورد نياز باشد سبب
مي‌شود تا واحد ديزل زير بار باشد يا در بسياري از موارد زماني که ست
مي‌خواهد شروع بکار کند، بار بعنوان آزمايش و بصورت زائده خارج مي‌شود.
راه‌اندازی یک موتور با بار کم سبب فشارهای استوانه‌ای کم میشود و در
نتیجه رینگ پیستون بصورت ضعیفی بسته میشود زیرا بستگی به فشار گاز نیرو در
برابر فیلم روغن بر روی سوراخها براي شکل دهي مهر و موم دارد. فشار
سيلندري کم سبب احتراق ضعيف، فشار کم حاصل از احتراق کم و دما مي‌شود.
احتراق ناقص سبب شکل گیری دوده و پس ماند سوخت نسوخته میشود که مسیر
رینگ‌های پیستون را بسته و می‌چسباند و سبب کاهش شدید در کارایی مهر و موم
کردن میشود و فشار کم ابتدایی را تشدید می‌کند. رسوب‌ها زماني ايجاد مي
شوندکه گازهاي گرم احتراقي بصورت ضعيفي مي‌وزند و رينگ پيستون را مسدود
مي‌کنند و سبب نياز به روغن کاري بر روي ديواره‌هاي استوانه‌اي بدليل “سوخت
ناگهاني” مي‌شوند و دوده‌هايي لعاب مانند ايجاد مي‌کنند که سوراخ روان
مي‌شود.
کربن سخت از احتراق ضعیف شکل می‌گیرد و بسیار خراشنده و ساینده است، سپس
سبب افزایش مصرف سوخت میشود (دود آبی)، انتظار می‌رود که انسداد پیستون و
فشار حفظ شود.
سپس سوخت محترق نشده از عقب رینگ پیستون نشت می‌کند و روغن کاری سرایت
می‌کند. سوختن ناقص باعث میشود که تزریق کننده‌ها بوسیله دوده مسدود شوند و
باعث وخامت بیشتر در احتراق و دودهای سیاه رنگ میشود. مشکلی که با شکل
گیری اسيدها در روغن موتور افزايش يافته است، بوسيله آب غليظ شده و احتراق
بوسيله محصولاتي است که بايد بصورت نرمال در دماي بالاتر جوش آيند. اين
ساخت اسيدي (جوهري) در روغن-کاري باعث کندي مي‌شود اما بي‌نهايت فرسايش
مخرب براي سطح ياتاقان دارد.
چرخه تنزل به این معناست که موتور بزودی بطور تغییر ناپذیری آسیب می‌بیند و
ممکن است هرگز شروع بکار نکند و زمان طولانی تری قادر نخواهد بود که به
تمام توان زمانی که نیازمند است، دست یابد.
راه‌اندازی تحت بار زیر حد مجاز به‌ناچار نه تنها باعث دود سفید از سوخت
نسوخته میشود بلکه با گذشت زمانهای بیشتر، با دود آبی روغن کاری سوخته
نشتی از رینگ‌های پیستون قدیمی آسیب دیده همراه خواهد شد و دود سياه نيز
حاصل از خرابي تزريق کننده هاست. اين آلودگي براي و مجاور بودن‌ها مناسب
نيست.
ایجاد رسوبات و یا کربن اتفاق افتاده است. این مسئله می‌تواند با سلب موتور
و دوباره نفوذ کردن در سوراخهای سیلندر، لغو کردن‌ها، تمیز کردن و دکک
کردن اتاقکهای احتراق، نازلهای تزریق کننده سوخت و سوپاپ‌ها قابل درمان
است. اگر در مراحل اولیه شناسایی شود، راه‌اندازی موتور در ماکزیمم بار خود
برای افزايش فشار داخلي و دما اجازه ميدهد که رينگ‌هاي پيستون به زحمت
رسوب کنند و اجازه ميدهد تا تجمع تدريجي کربن سوخته شود.
بهرحال اگر این رسوبات پیشروی کند تا مرحله‌ای است که رینگ‌های پیستون داخل
شیارهایشان را تصرف کنند. این عمل هیچ تاثیری نخواهد داشت. از این وضعیت
می‌توان با انتخاب دقيق مجموعه ژنراتور مطابق با دستورالعمل چاپ شده
سازندگان جلوگيري کرد.
برای مجموعه ژنراتورهایی که کاربرد اضطراری دارند، استفاده از بار پشتیبانی
شده برای انجام آزمایش می‌تواند غیر عملی باشد. برای انجام آزمایش می‌توان
از یک بانک بار موقت یا دائم استفاده کرد. گاهي اوقات تابلو را مي‌توان به
گونه‌اي طراحي کرد تا به مجموعه‌اي براي تغذيه توان از شبکه براي انجام
آزمايش بار اجازه دهد.
ویژگی های دیزل ژنراتور
ویژگی های دیزل ژنراتور
۱. سویچ فرمان اتصال اتوماتیک
سویچهای ATS نصب شده بر روی موتور ژنراتورهای همواره ناظر اعمال بار برروی
موتور ژنراتور بوده و در مواقع غیر عادی بر مبنای تنظیمات قبلی پاسخ مناسب
را از طریق فرمانهای الکترونیکی تابلو ارسال و بصورت خودکار تمامی وضعیت را
تواماً کنترل مي نمايد که موتور ژنراتور در بهترين شرايط به کار خود ادامه
دهد. در حالت انتظار ( Standby ) در صورت قطع برق مصرفي خارج از واحد
بلافاصله و کمترين زمان، ATS زمان روشن و بکارگيري موتور ژنراتور برقرار مي
کند.
۲. تنظیم اتوماتیک ولتاژ
AVR جدید باعث میشود که موتور بصورت مطمئن و یکنواخت کارکرده و در صورت
اعمال اضافه بار موتور و ژنراتور خاموش می گردد و باعث جلوگیری در خرابی
مولد میگردد. سیم پیچی ژنراتور مطابق با آخرین وضعیت تکنولوژی انجام شده که
از هرگونه اعوجاج ( ایجاد هارمونی ) در طول کار جلوگيري ميکندو عايق بندي
کلاس بالاي ژنراتور از هر گونه اتصال کوتاه و خرابي و سوختن سيم.پيچها
ممانعت بعمل آورده و در نتيجه کار يکنواخت و رضايتبخشي در مصارف القائي (
الکترو موتورها ) در اختيار مصرف کننده قرار ميدهد.