دیزل ژنراتور
دیزل ژنراتور چیست؟
دیزل ژنراتور یا مولد دیزل به ترکیبی از موتور دیزل، ژنراتور و انواع متعلقات فرعی از قبیل شاسی، اتاقک پوشاننده جهت محافظت و کاهش 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:
موتور ژنراتورها می‌توانند از ۱ تا ۲۰ کیلوولت آمپر (KVA) برای منازل، فروشگاه‌ها، ادارات کوچک و تا2000 کیلوولت آمپر یا 2 مگاولت آمپر(2 MVA-2000 KVA) قابل استفاده برای مجتمع‌های اداری بزرگ و کارخانه‌ها برق تولید کنند. ژنراتورها در توان های مختلف را میتوان درون یک اتاقک ایزوله قابل حمل قرار داد. این اتاقک که نقش اصلی آن کاهش صدای ژنراتور می باشد را در اصطلاح “کانوپی سایلنت” گویند. 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 ژنراتورهای 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.
دیزل ژنراتور
یک دیزل ژنراتور ترکیبی از موتور دیزل و یک ژنراتور الکتریکی (غالباً آلترناتور) است که برای تبدیل انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. مجموعه دیزل ژنراتورها در مکان هایی بدون اتصال به شبکه توان، مانند مواقعی که نیاز ضروری به فراهم کردن توان و انرژی است و نیز زمان هایی که شبکه وجود ندارد، مورد استفاده قرار می گیرند.
در نظر گرفتن سایز دیزل ژنراتور برای جلوگیری از کم شدن بار یا کمبود توان ضروری است.
انواع ژنراتور
به طور کلی سیستم هایی که مبتنی بر یک موتور (engine) و یک ژنراتور (alternator) هستند به نام موتور ژنراتور (Gensets) معروفند. موتور ژنراتورها به سه دسته تقسیم میشوند:
- موتور ژنراتورهای گازوئیل سوز (Diesel Gensets)
- موتور ژنراتورهای گازسوز (Gas Gensets)
- موتور ژنراتورهای دوگانه سوز (Dual Fuel Gensets)
بر اساس استاندارد ISO-8528 سه دسته توان برای موتور ژنراتورها تعریف میشود، شامل:
توان اضطراری (Standby):
این توان برای ۳۵۰ تا ۴۰۰ ساعت کار در سال تعریف میشود. بر این اساس موتور ژنراتور میتواند به ازای هر ۱۲ ساعت کارکرد ۱۰% اضافه توان (Overload)داشته باشد.
توان ابتدایی (Prime):
این توان دو تعریف دارد:
الف) ۷۵۰ ساعت کار در سال
ب) نامحدود در سال به شرط اینکه هر ۷۵۰ ساعت متوسط توان کشیده شده از ژنراتور از ۸۰% توان prime بیشترنباشد.
توان پیوسته (Continuous):
این توان به معنای کارکرد بدون وقفه (۲۴ ساعته) و سالانه میباشد. این تعریف دقیقا به معنای یک نیروگاه میباشد. اصولاً موتور ژنراتورهای با دور پایین و نیز موتور ژنراتورهای گازسوز دارای یک چنین توانایی هستند. این توان برای ۷۰۰۰ ساعت یا بیشتر در سال تعریف میگردد.
انواع موتور ژنراتورها
الف) موتور ژنراتورهای گازوئیل سوز:
پرفروش ترین موتور ژنراتورهای دنیا هستند و علت آن هم این است که گاز در بسیاری از نقاط دنیا کمیاب است. از نظر سرعت روشن شدن (زیر بار رفتن) سریعترین موتور ژنراتور در دنیا میباشد. یعنی بعد از حدود ۱۸ ثانیه از استارت، دور ثابت شده و آماده بارگیری است.
طول عمر این موتور ژنراتورها در حدود ۸۰۰۰ تا حداکثر ۱۲۰۰۰ ساعت می باشد (برای کلاس کاری ۱۵۰۰ دور بر دقیقه) که در این میان استثنائاتی نیز وجود دارد مثل کاترپیلار آمریکا با ۲۵۰۰۰ ساعت کارکرد و گاسکور اسپانیا با حدود ۵۷۰۰۰ ساعت.
زمان تعویض روغن در این دسته از موتور ژنراتورها بین ۲۰۰ تا ۲۵۰ ساعت است (کلاس کاری ۱۵۰۰ دور بر دقیقه).
پاشش سوخت توسط انژکتورها انجام میگیرد. حرارت ایجاد شده در اگزوز بین۴۰۰ الی ۵۰۰ درجه سانتیگراد است. دمای آب جهت خنک کاری ۹۰ درجه سانتی گراد است.
مهمترین نکته میزان حداکثر بارگیری ژنراتور در استارت اول است ( مثل حداکثر سرعت ماشین با دنده یک است) که برای اکثر موتور ژنراتورهای گازوئیل سوز حدود ۳۰ درصد است و حداکثر به ۴۰ درصد میرسد (گاسکور).
سازندگان مطرح دنیا در این دسته: کامینز آمریکا، پرکینز انگلستان، ولوو سوئد، گاسکور اسپانیا، دویتس MWM آلمان، Man آلمان، میتسوبیشی ژاپن، کاترپیلار آمریکا و وارتسیلا از فنلاند.
ب)موتور ژنراتور گاز سوز:
این موتور ژنراتورها به دو دسته تقسیم بندی میشوند:
* موتور ژنراتورهای پایه گازوئیل سوز:
موتور ژنراتورهایی که با کیت گازسوز شده اند، این دسته از موتور ژنراتورها دارای طول عمر کمی هستند و در زیر بار بدترین پاسخدهی را دارند چرا که Base آنها دیزل (گازوئیل سوز) است و توسط کیتهایی به گازسوز تبدیل میشوند . زیرا:
اولاً در حجم سیلندر هیچگونه تغییری ایجاد نمیگردد و حجم مذکور متناسب با ارزش سوخت گازوئیل ابتدائا طراحی شده است بنابراین روی سوخت گاز به هیج عنوان به توان گازوئیل نمیرسد.
ثانیاً مواد خورنده سوخت گاز و گازوئیل کاملاً متفاوت میباشد و بنابراین جنس سیلندر و پیستون در موتور ژنراتورهای گازوئیل سوز و گازسوز کاملاً متفاوت است .در هنگام تبدیل این مورد امکان تبدیل ندارد .
ثالثا در موتور ژنراتورهای گازسوز پارامتری بنام knock وجود دارد و در مواردی که تبدیل صورت میگیرد برای این مورد فکری نمیگردد که بسیار مخرب می باشد.
** موتور ژنراتورهای پایه گازسوز:
این دسته از موتور ژنراتورها دارای طول عمر بسیار طولانی (بسیار طولانیتر از گازوئیل سوزها) میباشند، زیرا این دسته از موتور ژنراتورها در زمان طراحی در کارخانه سازنده موتور به طور اساسی بر اساس سوخت گاز طراحی میگردند بنابراین مشکلات دسته الف را ندارند.
عمدتاً این موتور ژنراتورها برای کارکرد دائم continuous کاربرد دارند. قیمت آنها با افزایش توان کاهش می یابد و در کل برای تولید برق ارزان قیمت توجیه اقتصادی دارند.
در این دسته از مولدها سوخت توسط کاربراتور با هوا مخلوط و توسط شمع عمل جرقه زنی صورت میگیرد.
این دسته از موتور ژنراتورها دارای یک قابلیت دیگر به نام CHP(Combined Heat and Power) و CCHP(Combined Cold and Hot Power) میباشند. بدان معنی که همزمان با تولید برق می توان با بازیابی حرارتهایی که تلف میشود مثل اگزوز با ۴۰۰ درجه سانتی گراد و یا آبی که جداره سیلندر را خنک می سازد ، آب گرم و یا حتی بخار آب تولید نمود. در صورت موجود بودن چیلر جذبی آبگرم، میتوان این آبگرم را در سیکل آن وارد کرد و آب خنک و یا هوای خنک تولید کرد. با اینکار میتوان راندمان را تا ۸۵% هم بالا برد که بسیار قابل توجه است. راندمان الکتریکال موتور ژنراتورها حدود ۴۰ درصد است. یعنی از گاز ورودی ۴۰ درصد آن به انرژی مفید تبدیل میشود.
دسته دیگری از این موتور ژنراتورها هستند که با گازهایی که برای ما ایرانیها کمی ناآشنا است کار میکنند مانند Landfill,Digester,Swage,biomass که البته در اروپا و آمریکا با زحمت فراوان از این گازها استفاده میکنند چون گاز زیادی ندارند. طول عمر این دسته از موتور ژنراتورها بین ۳۰۰۰۰ ساعت تا ۶۰۰۰۰ ساعت برای کلاس ۱۵۰۰ دور بر دقیقه می باشد.
نمونه ای از موتور ژنراتور گازسوز کاترپیلار
ج) موتور ژنراتورهای دوگانه سوز:
به مانند گازسوزها دو دسته اند:
اول آنهایی که با کیت تبدیل به دوگانه سوز میشوند که مشابه با مورد بالا دارای معایبی هستند.
دوم موتور ژنراتورهای دوگانه سوز که از پایه دوگانه سوز طراحی و تولید شده اند. برخلاف تفکرات عمومی کارکرد دوگانه سوزها به شکل یا گاز یا گازوئیل امکانپذیر نیست و مشکلات تئوریکالی دارد. بنابراین این دسته از ماشین آلات بایستی مخلوطی از گاز و گازوئیل را بسوزانند و فقط در صورت قطع گاز روی گازوئیل ادامه کار دهند (برعکس آن غیر ممکن است).
تولید کنندگان آن در دنیا محدود میباشند که از آن جمله میتوان به وارتسیلا از فنلاند و گاسکور از اسپانیا اشاره کرد.
پاشش سوخت در این دسته از موتور ژنراتورها توسط انژکتور صورت میگیرد و دارای سنسورهای knock میباشند. سیکل کارکرد آنها بسیار شبیه به موتورهای دیزل است.
.
منبع: وبسایت http://rooyansanat.com
تهیه وتدوین: محمدرضا رستمی طهرانی