دیزل ژنراتور

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
یک دیزل ژنراتور بر روی یک مخزن نفت

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 تولید برق استفاده می‌شود، می‌گویند.

مجموعه دیزل ژنراتور[ویرایش]

موتور ژنراتورها می‌توانند از ۱ تا ۲۰ کیلوولت آمپر (KVA) برای منازل، فروشگاه‌ها، ادارات کوچک و تا (۲۰۰۰KVA/۲MVA) 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 تولید برق استفاده می‌شوند و برای این منظور می‌توان از چندین دستگاه ژنراتور استفاده کرد. ژنراتورها در سایزهای بزرگتر به صورت مجزا به محل نصب حمل شده و در آنجا مونتاژ و تجهیزات فرعی به آنها اضافه می‌شود.

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 نیاز خود استفاده می‌کنند. به وسیله نیروی محرکه برقی می‌توان حرکت یکنواخت و قدرتمندتری علاوه بر استفاده مناسب تر از فضا داشت. محرکه‌های برقی قبل از جنگ جهانی اول در کشتی‌ها مورد استفاده قرار گرفتند و در طول جنگ جهانی دوم به تکامل رسیدند.

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[ویرایش]

کامینز (CUMMINS) / ولوو (VOLVO) / جی ام (GM) / پرکینز (PERKINS) دوسان (DOOSAN) / آکسا (AKSA)

بعضی از متداول ترین ژنراتورها[ویرایش]

استامفورد (STAMFORD) / استامفورد پاور (STAMFORD POWER) مک آلته (MECC ALTE)

دیزل ژنراتور[ویرایش]

یک دیزل ژنراتور کاترپیلار

ترکیبی 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 مواقعی که نیاز ضروری به فراهم کردن توان و انرژی است و نیز زمانهایی که شبکه وجود ندارد، مورد استفاده قرار می گیرندزمانی که شبکه قطع می‌شود، درست بخوبی کاربردهای پیچیده تر مانند اوج برش، پشتیبانی شبکه و ارسال به شبکه‌های توان، انرژی فراهم می‌شود.

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.

اندازه ژنراتور[ویرایش]

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 خطی را شامل می‌شود. وظیفه مورد انتظار بطور مثال امور اورژانسی، تواندهی پیوسته یا اولیه (پرایم)، بخوبی شرایط محیطی مانند ارتفاع، دما و تنظیم مقررات گازهای گلخانه‌ای باید مد نظر قرار گیرد. بسیاری از تولید کنندگان ژنراتورهای بزرگتر، مجموعه‌ای از نرم‌افزار را ارائه خواهند داد که محاسبه‌های اندازه پیچیده را به سادگی با خواندن شرایط سایت و ویژگی‌های بار الکتریکی متصل انجام خواهند داد.

ایستگاه‌های توان – حالت "جزیره" الکتریکی[ویرایش]

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 بارهای جزئی را دارند، فراهم می‌کند. این پلنت، ژنراتور را بصورت آنلاین قرار می‌دهد و غیرفعال کردن بستگی به سیستم و زمان معین 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 طریق پردازش همزمان بصورت الکتریکی بهم متصل شوند. این همزمانی شامل جور کردن ولتاژ، فرکانس و فاز قبل از اتصال ژنراتور به سیستم است. از دست رفتن همزمانی پیش از اتصال می‌تواند باعث یک اتصال کوتاه جریان بالا و یا ساییدگی و پاره گی در ژنراتور و یا تابلواش شود. فرایند همزمانسازی می‌تواند بصورت خودکار بوسیله یک ماژول سنکرون ساز خودکار انجام گیرد. همزمانساز خودکار ولتاژ، فرکانس و پارامترهای فاز و ولتاژهای باسبار زمانیکه سرعت توسط موتور فرماندار یا ECM (ماژول موتور کنترل) تنظیم می‌شود را از ژنراتور می‌خواند.

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 می‌شود و از منابع قدرت باقی 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 یابد.

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[ویرایش]

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 (سنگینی) شرایط هوایی، زمان اوج رخ می‌دهد.

پشتیبانی شبکه[ویرایش]

شبکه پشتیبانی برق در منطقه صنعتی

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 حمایت کنند که پیک بار آن ۶۰ GW است. اینها در مجموعه‌ای با سایزی معادل با ۲۰۰kw تا ۲MW قرار گرفته‌اند. این حالت همیشه زمانی اتفاق می‌افتد که بعنوان مثال ظرفیت زیادی از نیروگاه حدود ۶۶۰ مگاوات بطور ناگهانی از دست برود و یا یک جهش ناخواسته ناگهانی در میزان توان باعث فرسایش ذخیره شده طبیعی در حال چرخش شود. این مسئله برای هر دو بخش مفید است. دیزل‌ها برای دلایل دیگری نیز خریداری شده‌اند، اما باید برای حصول اطمینان بطور کامل آزمایش شود. شبکه موازی شده، ساده ترین راه جهت انجام این عمل است. این روش عملکردی است که عموماً بوسیله یک بخش سومی که عملکرد ژنراتور را مدیریت می‌کند و با اپراتور سیستم ارتباط برقرار می‌کند، انجام می‌گیرد.

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 سریع تر نسبت به بار پایه توان است که می‌تواند ۱۲ ساعت از سرما بگیرد و سریعتر از توربین گازی است که می‌تواند زمان زیادی 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 دیزل‌ها توان دادن به شبکه است. در طی عملکرد نرمال در همزمان سازی با شبکه نیروگاهی برق با پنج درصد افت سرعت کنترل اداره شده‌اند. این به این معنی است که تمام سرعت بار ۱۰۰٪ است و هیچ سرعت باری ۱۰۵٪ نیست و این نیازمند عملکرد پایدار شبکه است بدون جستجو و فقدان نیروگاه‌های برق. عموماً تغییرات سرعت، کمترین است. تنظیمات خروجی توان با افزایش کم خیز منحنی بوسیله افزایش فشار فنر بر روی یک گاورنر سانتریفوژ ایجاد شده است. عموماً این یک نیاز پایه سیستم برای همه نیروگاه‌ها است زیرا نیروگاه‌های جدیدی و قدیمی در پاسخ به تغییرات لحظه‌ای در فرکانس بدون وابستگی به ارتباطات خارجی، بایستی سازگار باشند.

قیمت تبدیل انرژی[ویرایش]

شرایط سخت استحصال انرژی فسیلی

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، باید در نظر گرفته شود. مصارف خاص متفاوت هستند اما یک پلنت دیزل جدید بین ۰٫۲۸ تا ۰٫۴ لیتر از سوخت هر کیلووات ساعت را در ترمینال‌های 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 طبیعی، الکل،گازوئیل، گاز چوب تا روغن‌های سوخت از روغن دیزل تا سوخت‌های رسوبی. بدین ترتیب با معرفی بعنوان هوای مصرفی و با استفاده از مقدار کمی سوخت فسیلی برای احتراق معرفی می‌شوند. تبدیل به ۱۰۰٪ سوخت فسیلی می‌تواند بلافاصله انجام گیرد.

سایز ژنراتور و درجه بندی[ویرایش]

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.

ژنراتور استندبای[ویرایش]

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 جایگزین راه می‌افتد، ممکن است با شرایطی بخصوص عمل کند مانند ۱۰٪ بار اضافه که در طی زمان فعالیت می‌تواند منظور شود. ژنراتوری با مدل یکسان می‌تواند مرتبه بالاتری را برای سرویس جایگزین راه‌اندازی کند که آن برای امور پیوسته است. شرکت‌های سازنده بر طبق توافق جهانی برای هر ژنراتور رتبه‌ای قائل می‌شوند.

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.

ژنراتور پرایم (زمان راه‌اندازی نا محدود)[ویرایش]

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 موقعیت‌های ضروری برای ماکزیمم یک ساعت در ۱۲ ساعت را داراست. ۱۰٪ ظرفیت اضافه بار برای زمان محدودی در دسترس است. (معادل با توان اولیه و مطابق با ISO۸۵۲۸و توان اضافی مطابق با ISO3046 AS2789, DIN6271, and BS5514) این رتبه برای تمامی مدل‌های ژنراتور قابل استفاده نیست.

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.

ژنراتور بار پایه (پیوسته) کانتینیوز[ویرایش]

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 این رتبه در دسترس نیست. توزیع کننده‌های مجاز شده مشارکتی برای رتبه بندی معادلند با توان پیوسته مطابق با ISO8528, ISO3046, AS2789, DIN6271, and BS5514

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 برای ماکزیمم سطح مجاز ۸۷۶۰ ساعت در سال واقع می‌شوند. همچنین ممکن است برای برش پیک / پشتیبانی شبکه حتی از طریق اعمال برای ۲۰۰ ساعت در سال اتفاق بیفتد.

بطور مثال اگر در یک مجموعه مشخص رتبه پایدار ۱۰۰۰ کیلووات باشد، نسبت به مرتبه یک توان پرایم می‌تواند ۸۵۰ کیلووات باشد و مرتبه پیوسته ۸۰۰ کیلوات است.

خرابی‌های موتور[ویرایش]

دیزل ژنراتور می‌تواند از مسائلی سوء مانند رسوبات داخلی (غالباً به رسوب در سوراخها و ستون باز می‌شود) و تجمع کربن آسیب ببیند.

موتور با سوخت گازویل ساخت شرکت یانمار Yanmar

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 می‌کند و برای بسرعت رسیدن زمانی که نیاز است، آماده می‌باشد اگر توان رسانی به مجموعه برای باری که به آن اعمال شده است، بیش از توان مورد نیاز باشد سبب می‌شود تا واحد دیزل زیر بار باشد یا در بسیاری از موارد زمانی که ست می‌خواهد شروع بکار کند، بار بعنوان آزمایش و بصورت زائده خارج می‌شود.

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 برای شکل دهی مهر و موم دارد. فشار سیلندری کم سبب احتراق ضعیف، فشار کم حاصل از احتراق کم و دما می‌شود.

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 زمانی ایجاد می شوندکه گازهای گرم احتراقی بصورت ضعیفی می‌وزند و رینگ پیستون را مسدود می‌کنند و سبب نیاز به روغن کاری بر روی دیواره‌های استوانه‌ای بدلیل "سوخت ناگهانی" می‌شوند و دوده‌هایی لعاب مانند ایجاد می‌کنند که سوراخ روان می‌شود.

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 اسیدها در روغن موتور افزایش یافته است، بوسیله آب غلیظ شده و احتراق بوسیله محصولاتی است که باید بصورت نرمال در دمای بالاتر جوش آیند. این ساخت اسیدی (جوهری) در روغن-کاری باعث کندی می‌شود اما بی‌نهایت فرسایش مخرب برای سطح یاتاقان 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 سیاه نیز حاصل از خرابی تزریق کننده هاست. این آلودگی برای و مجاور بودن‌ها مناسب نیست.

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 افزایش فشار داخلی و دما اجازه می‌دهد که رینگ‌های پیستون به زحمت رسوب کنند و اجازه می‌دهد تا تجمع تدریجی 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 دقیق مجموعه ژنراتور مطابق با دستورالعمل چاپ شده سازندگان جلوگیری 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. گاهی اوقات تابلو را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد تا به مجموعه‌ای برای تغذیه توان از شبکه برای انجام آزمایش بار اجازه دهد.

منبع[ویرایش]

  • مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Diesel generator»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۲۸ ژانویهٔ ۲۰۱۰).