دیزل ژنراتور یا مولد دیزل انگلیسی (Diesel generator) به ترکیبی از موتور دیزل ژنراتور، ژنراتور و انواع متعلقات فرعی از قبیل شاسی، تانک سوخت، اطاقک پوشاننده جهت محافظت و کاهش صدا، سیستمهای کنترل و حفاظت، قطعکنندههای اضطراری مدار، سیستم پیش گرم کن روغن و آب موتور، هیترهای ضد رطوبت، سیستم استارت اتومات و غیره که به منظور تولید برق استفاده میشود، میگویند.
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 زمان هایی که شبکه وجود ندارد، مورد استفاده قرار میگیرند.
زمانی که شبکه قطع میشود، درست به خوبی کاربردهای پیچیدهتر 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 به وسیلهٔ الکترونیک مدرن به ویژه بارهای غیرخطی دشوار شده است.
سایزینگ صحیح دیزل ژنراتور تخصص کافی و تجربه فراوانی را لازم دارد تا بر اساس آن سایز، دستگاه بهینه انتخاب گردد. معمولاً برای این موضوع از نرم افزارهای سایزینگ استفاده میشوند.
مجموعه دیزل ژنراتور
رنج کوچک دیزل ژنراتورها میتوانند از ۱ تا ۲۰ کیلوولت آمپر (KVA) برای منازل، فروشگاهها، ادارات کوچک و تا (3300KVA/3.3MVA) قابل استفاده برای مجتمعهای اداری بزرگ و کارخانهها برق تولید کنند. ژنراتورها در توانهای مختلف را میتوان درون یک اطاقک ایزوله قابل حمل قرار داد. این اتاقک که نقش اصلی آن کاهش صدای ژنراتور است را در اصطلاح «کانوپی سایلنت یا کانتینر سایلنت» گویند.
معمولاً تا رنج توان ۷۰۰ کاوآ را با استفاده از کانوپی و برای بزرگتر از آن با کانتینر پوشش میدهند. برای دسترسی به توانهای بالاتر، از طریق موازی سازی دیزل ژنراتورها استفاده میکنند. (برای مثال: برای دستیابی به توان 10MVA میتوان از موازی سازی ۵ دستگاه 2MVA استفاده نمود). بدین منظور میتوان از چندین دستگاه ژنراتور استفاده کرد.
ژنراتورها در سایزهای بزرگتر از ۵ مگا ولت آمپر معمولاً به صورت مجزا به محل نصب حمل شده و در آنجا مونتاژ و تجهیزات فرعی به آنها اضافه میشود. کشتیها و بسیاری از وسائل نقلیه بزرگ زمینی مانند قطارها نیز از دیزل ژنراتور نه فقط برای تأمین برق روشنایی بلکه برای تأمین 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.
انواع مولدها
بر حسب کاربرد، کارخانجات سازنده مولدها چهار نوع را پیشنهاد میدهند: اضطراری، پایه، دائم و چند منظوره. ژنراتور باید توان مورد نیاز پیشبینی شده معتبر را بدون آسیب فراهم کند این امر با دادن یک یا چند رتبه به ژنراتور بدست میآید.
دیزل ژنراتور اضطراری (Standby)
در حالت قطع برق شهری به صورت خودکار اقدام به تأمین برق مشترکین میکند. یک مدل از ژنراتور به صورت استندبای ژنراتور ممکن است لازم باشد تا فقط چند ساعت در ماه عمل کند.
اما مدلهای دیگری از ژنراتورهای پرایم هستند که باید به صورت 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 پیوستهاست. مجموعه دیزل خاورنو بر طبق توافق جهانی برای هر ژنراتور رتبهای قائل میشوند. این رتبهبندیهای استاندارد تعریف میشود تا اجازه انتخاب صحیح دیزل ژنراتور را بدهد و مقایسه خوبی صورت گیرد تا از عملکرد نادرست دیزل ژنراتور جلوگیری کند.
دیزل ژنراتور پایه (Prime)
معمولاً در اماکنی که موقتاً به برق نیاز دارند به کار میآیند. مانند اردوگاهها، نمایشگاهها، اکتشاف معادن و کمپها.
خروجی موجود با بار متفاوت برای یک زمان محدود است که فقط دیزل ژنراتور تنها مرجع توان برقی باشد برای ارتباط راه دور با معادن، سایتهای ساختمانی، زمین برگزاری نمایشگاه و فستیوال و غیره است.
دیزل ژنراتور 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 این رتبه در دسترس نیست.
توزیع کنندههای مجاز شده مشارکتی برای رتبهبندی معادلند با توان پیوسته مطابق با ISO8528, ISO3046, AS2789, DIN6271, and BS5514 این رتبهبندی قابل اجرا بر روی تمامی ژنراتورها نیست. کاربردهای نوعی- این ژنراتور بار یکسان پیوسته را راهاندازی میکند 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.
سیستم کنترلی یک دیزل ژنراتور
تابلو برق ATS یکی از اصلی ترین اقلام که بر روی دیزل ژنراتور توسط پرسنل محترم دیزل خاور نو نصب می گردد. همواره ناظر اعمال بار بر روی موتور ژنراتور بوده و در مواقع غیرعادی بر مبنای تنظیمات قبلی پاسخ مناسب را از طریق فرمانهای الکترونیکی تابلو ارسال و به صورت خودکار تمامی وضعیت را توأماً کنترل مینماید که موتور ژنراتور در بهترین شرایط به کار خود ادامه دهد.
در حالت انتظار (Standby) در صورت قطع برق مصرفی خارج از واحد بلافاصله و در کمترین زمان، ATS زمان روشن و بکارگیری موتور ژنراتور برقرار میکند. البته برای انجام این فرایند به صورت کاملا اتوماتیک و بدون قطعی برق معمولاً در تابلوهای برق ATS از قطعاتی استفاده میشود. قابلیت سیستم یا برد کنترلی به شرح ذیل است:
طراحی بر اساس میکرو کنترل
1. استارت و استاپ اتوماتیک دیزل
2. قابلیت مانیتورینگ. کنترل و تنظیم از طریق کامپیوتر با برنامه تحت ویندوز
3. حفاظتهای مختلف افزایش درجه حرارت آب کاهش فشار روغن. افزایش و کاهش دور دیزل. افزایش ولتاژ ژنراتور کاهش ولتاژ باتری
4. نشان دهندههای اخطار مختلف: اخطار خرابی دینام. اخطار خطای انجام استارت در حالت اتوماتیک. اخطار خرابی سنسور روغن یا قطع بودن کابل ارتباطی در حالت اتوماتیک
5. قابلیت تنظیم تمامی پارامترهای زمانی از روی پنل
7. قابلیت کار با ولتاژ متغیر از۱۲ولت تا ۴۸ولت بهطور اتو ماتیک
8. قابلیت کار در دو حالت دستی و اتوماتیک
9. نشان گر زمان کار دیزل ژنراتور بر حسب ساعت
10. اندازگیری سه فاز شهر یا دیزل ژنراتور و تشخیص آمادگی
11. قابلیت نمایش دور موتورRPM5. آلارم ویژه دمای آب
12. CHECK UP کامل موتور
13. با قابلیت: نمایش آمپراژ، ولتاژ، فرکانس
تنظیم اتوماتیک ولتاژ
AVR یا برد ولتاژ رگولاتور، وظیفه تثبیت ولتاژ خروجی را به عهده دارد. این ماجول با گرفتن نمونه ولتاژ خروجی و پایش مداوم آن، با کنترل مقدار میدان تحریک در روتور آلترناتور، ولتاژ خروجی دستگاه را به صورت ثابت روی مقدار تنظیم شده نگه میدارد. به عنوان مثال با افزایش بار مصارف متصل به ژنراتور، افت ولتاژی در خروجی ایجاد خواهد شد که برد رگولاتور این افت را سنجش و بر اساس آن مقدار میدان تحریک آرمیچر را زیاد می نماید تا ولتاژ خروجی به مقدار تنظیم شده برگردد.
همین روش در کاهش توان مصرفی به صورت بالعکس انجام خواهد شد. در حالت پایدار رگولاتورها قادر خواهند بود تا 0.5% ولتاژ نامی، خروجی ژنراتور را رگوله کنند.
خرابیهای موتور
دیزل ژنراتور میتواند از مسائلی سوء مانند رسوبات داخلی (غالباً به رسوب در سوراخها و ستون باز میشود) و تجمع کربن و عدم روغن کاری مناسب آسیب ببیند.
موتورهای مجموعه دیزل خاور نو که به صورت ایده آل موتورهای دیزل 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 با بار کم مورد استفاده قرار گرفته است.
راهاندازی یک موتور با بار کم سبب فشارهای استوانهای کم میشود و در نتیجه رینگ پیستون به صورت ضعیفی بسته میشود زیرا بستگی به فشار گاز نیرو در برابر فیلم روغن بر روی سوراخها برای شکلدهی مهر و موم دارد. فشار سیلندری کم سبب احتراق ضعیف، فشار کم حاصل از احتراق کم و دما میشود. احتراق ناقص سبب شکلگیری دوده و پسماند 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 میشوند که گازهای گرم احتراقی به صورت ضعیفی میوزند و رینگ پیستون را مسدود میکنند و سبب نیاز به روغن کاری بر روی دیوارههای استوانهای به دلیل «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 تزریقکنندهها به وسیلهٔ دوده مسدود شوند و باعث وخامت بیشتر در احتراق و دودهای سیاه رنگ میشود. مشکلی که با شکلگیری اسیدها در روغن موتور افزایش یافتهاست، به وسیلهٔ آب غلیظ شده و احتراق به وسیلهٔ محصولاتی است که باید به صورت 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 بهطور تغییرناپذیری 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.
استفاده تحت بار زیر حد مجاز به ناچار 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 تزریقکننده هاست. این آلودگی برای و مجاور بودنها مناسب نیست. ایجاد رسوبات 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 تزریقکننده 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.
به هرحال اگر این رسوبات پیشروی کند تا مرحلهای است که رینگهای پیستون داخل شیارهایشان را تصرف کنند. این عمل هیچ تأثیری 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. بهترین راه حل استفاده از لود بانک است تا حداقل یک بار در سال دستگاه با توان ۱۰۰٪به مدت ۱ ساعت استفاده سود تا رسوبات ناشی از احتراق ناقص سوخته و از موتور خارج شوند.
کاناپی مهار صدای دیزل ژنراتور
با توجه به اینکه دستگاه های دیزل ژنراتور دستگاه هایی صنعتی و پیستونی می باشند لذا کارکرد اینگونه از دستگاه ها با ایجاد آلودگی صوتی همراه است. از طرفی با توجه به اینکه بخشی زیادی از مراکز تجاری و اداری، مراکز درمانی، منازل مسکونی و … جهت تأمین برق خود در شرایط قطع برق و اضطراری از اینگونه تجهیزات استفاده می کنند. لذا مهار صدای دستگاه امری بسیار مهم تلقی می گردد. از این رو راه کارهایی متفاوتی از سوی کمپانی های تولید کننده دستگاه های دیزل ژنراتور ارائه می گردد. یکی از بهترین راهکارها جهت کاهش صدای دیزل ژنراتور استفاده از کاناپی و یا کاور بر روی دستگاه دیزل ژنراتور می باشد.
کاناپی یا کاور دستگاه دیزل ژنراتور باعث شکستن حجم صدای تولیدی دستگاه دیزل ژنراتور و در نتیجه کاهش صدای دستگاه می شود و همچنین عاملی است جهت حفاظت فیزیکی دستگاه و عدم دسترسی به اجزای دستگاه. کاناپی یک دستگاه دیزل ژنراتور به صورت استاندارد مطابق با ابعاد شاسی دستگاه ساخته می شود، به طور معمول ابعاد دستگاه دیزل ژنراتور بزرگتر از یک دستگاه بدون کاناپی می باشد، ولی میزان ظرفیت تانک سوخت روزانه یکی است.
با توجه به اینکه دستگاه های دیزل ژنراتور در هنگام کارکرد از خود گرما تولید می کنند، لذا یک کاناپی اکیداً باید دارای دریچه ورودی و خروجی مجزا داشته باشد. ورودی هوا در کاناپی از سمت ژنراتور و خروجی هوا از سمت رادیاتور می باشد. یکی از مهمترین عواملی که باعث جذب صدای دستگاه و در نتیجه کاهش آن می شود استفاده از فوم و یا عایق های مهار کننده صدا در داخل کاناپی می باشد. این عایق ها باید مقاوم در برابر گرما باشد و در سطح دیواره داخلی کاناپی چسبانده می شود. کیفیت بالای این فوم ها در مهار صدای دیزل ژنراتور نقش بسیار مهمی دارد. به طور معمول از فوم با طرح به اصطلاح شانه تخم مرغی در کاناپی استفاده می شود.
یکی دیگر از عواملی که باعث شکستن حجم صدای دستگاه در داخل کاناپی می شود استفاده از منبع اگزوز 2 جداره و با کیفیت در بخش داخلی کاناپی می باشد. در طراحی کاناپی یک دستگاه دیزل ژنراتور به طور معمول خروجی دود دستگاه به سمت جلوی رادیاتور توسط لوله های استاندارد مطابق با حجم دود تولید شده هدایت می شود و در آنجا وارد منبع اگزوز می گردد و پس از آن از دمپر خروجی تعبیه شده بر روی سقف کاناپی خارج می شود.
معمولاً برای به حداقل رساندن صدای دستگاه از 2 منبع اگزوز 2 جداره در داخل کاناپی استفاده می گردد. لوله های اگزوز و منبع اگزوز می بایستی توسط نوار نسوز و پشم سنگ عایق بشوند. لازم به ذکر است که با توجه مسیر هوا در بخش رادیاتور به سمت بیرون، قرار گرفتن منبع اگزوز در جلوی رادیاتور (مسیر خروجی هوای ژنراتور) باعث کاهش دمای منبع اگزوز می گردد. در طرفین کاناپی یک دستگاه دیزل ژنراتور می بایست درب هایی تعبیه گردد که به راحتی باز و بست شود. به طور معمول بر روی این درب ها دریچه ای با روکش شیشه ای تعبیه می گردد که بتوان از طریق آن کنترل پنل دیزل ژنراتور را رؤیت نمود.
درب های کاناپی باید به راحتی باز و بسته بشوند و مجهز به قفل با کیفیت باشند. استفاده از قفل های با کیفیت موجب عدم دسترسی به افراد غیر مجاز به دستگاه می شوند. بر روی بدنه کاناپی دستگاه دیزل ژنراتور می بایستی یک کلید قطع کن اضطراری و یا به اصطلاح کلید قارچی تعبیه گردد که در شرایط بحرانی اپراتور بتواند سریعاً دستگاه را خاموش کند.
جهت سهولت در امر کابل کشی و اتصال کابل ها به دیزل ژنراتور، به صورت استاندارد دریچه های ورودی کابل در پایین تابلو کنترل کننده دستگاه تعبیه می شود. نکته بسیار حائز اهمیت چگونگی جابجایی دستگاه های دیزل ژنراتور کاناپی دار می باشد. به طور معمول جای قلاب و یا دستگیره هایی با مقاومت بسیار بالا جهت اتصال کابل و یا تسمه جرثقیل تعبیه می گردد، این جای قلاب متصل شده به ستون داخلی کاناپی تعبیه می شود که می توان از این محل ها جهت بلند کردن دیزل ژنراتور استفاده کرد. این دستگیره ها در دیزل ژنراتور های سبک وزن در وسط کاناپی تعبیه می گردد و در دیزل ژنراتور های سنگین وزن در چهار طرف کاناپی تعبیه می شود.
طراحی و محل قرارگیری دستگیره در کاناپی های سبک وزن باید طوری باشد که اگر دیزل ژنراتور از طریق دستگره های میانی بلند شد، تعادل دستگاه در هوا حفظ شود. از طرفی به طور معمول در 4 طرف شاسی دستگاه جای قلاب جهت بلند کردن دیزل ژنراتور تعبیه می شود که از این طریق نیز می توان دستگاه را جابجا کرد. ضریب ایمنی بلند کردن دستگاه از شاسی بالاتر می باشد و باید از تسمه های بلند استفاده کرد.