نحوه انتخاب اندازه مناسب مجموعه دیزل ژنراتور بدون بزرگنمایی یا کمبود توان بار شما

اندازه گیری صحیح مجموعه دیزل ژنراتور تفاوت بین سالها برق پشتیبان قابل اعتماد و یک نصب پرهزینه و مستعد خرابی است. یک مجموعه دیزل ژنراتور بیش از حد بزرگ سرمایه را هدر می دهد، در بار کم سوخت اضافی می سوزاند و باعث تجمع رطوبت می شود، در حالی که یک واحد کوچکتر از حد ولتاژ و فرکانس را به محض شروع یک موتور بزرگ کاهش می دهد. اندازه مناسب با رتبه بندی های توان آماده به کار، اولیه و پیوسته مطابقت دارد تا با پروفایل واقعی بار تأسیسات، از جمله جریان های شروع، ضریب توان و رشد برنامه ریزی شده. شرایط سایت مانند ارتفاع، دمای محیط و چرخه وظیفه نیز خروجی قابل استفاده را کاهش می دهد و باید در محاسبه گنجانده شود. مطالعات بار که فقط به کل نامی نگاه می کنند، به طور معمول جریان های جهشی را که در واقع مشخصات را تعیین می کنند، از دست می دهند. روش زیر برای مدیران خرید، مهندسان کارخانه و مشاورانی نوشته شده است که باید انتخاب اندازه خود را توجیه کنند. این مقاله توضیح می دهد که اندازه گیری مجموعه ژنراتور شامل چه مواردی است، چرا دقت هم قابلیت اطمینان و هم بودجه عملیاتی را حفظ می کند، و چگونه یک مطالعه بار را گام به گام برای مشخص کردن یک مجموعه دیزل ژنراتور که هر بار را شروع می کند، به طور موثر کار می کند، و برای دهه ها به سایت خدمت می کند.

اندازه گیری مجموعه دیزل ژنراتور چیست؟

اندازه گیری مجموعه دیزل ژنراتور فرآیند مهندسی تعیین خروجی کیلووات و کیلوولت آمپر است که یک مجموعه ژنراتور باید ارائه دهد تا بتواند هر بار متصل را بدون تجاوز از محدودیت های طراحی خود شروع کرده و به طور مداوم تأمین کند. یک مجموعه دیزل ژنراتور در واقع دو دستگاه است که روی یک قاب پایه کوپل شده اند: یک موتور دیزل که قدرت مکانیکی را در کیلووات تولید می کند و یک آلترناتور که آن را به برق الکتریکی در کیلوولت آمپر با ضریب توان اعلام شده، معمولاً 0.8 تأخیر برای مجموعه های صنعتی سه فاز، تبدیل می کند. موتور باید قدرت واقعی کافی برای تمام بارهای در حال اجرا را تأمین کند، در حالی که آلترناتور باید توان ظاهری را تحمل کند، از جمله تقاضای راکتیو بزرگ که موتورهای الکتریکی در حین شروع می کشند.

رتبه بندی ها در ISO 8528-1 تعریف شده اند. توان آماده به کار، که اغلب ESP نامیده می شود، حداکثر خروجی موجود برای بار متغیر در طول قطع برق شهری است، بدون اضافه بار مجاز و معمولاً تعداد محدودی ساعت کار در سال. توان اولیه، یا PRP، بار متغیر را پوشش می دهد که می تواند برای ساعات نامحدود کار کند و 10 درصد اضافه بار را برای 1 ساعت در 12 ساعت مجاز می داند. توان پیوسته، یا COP، برای بار ثابت است که برای ساعات نامحدود بدون هیچ گونه اضافه بار کار می کند. از آنجایی که رقم آماده به کار یک مجموعه معمولاً حدود 10 درصد بیشتر از رقم اولیه آن است، واحدی که فقط بر اساس رتبه بندی آماده به کار انتخاب شده است، می تواند در صورت تبدیل شدن قطع برق به یک رویداد تمام روز، فراتر از قابلیت پیوسته خود فشار داده شود.

اندازه گیری همچنین باید نحوه رفتار بارها را منعکس کند. بارهای مقاومتی مانند بخاری ها و روشنایی جریان ثابت می کشند، در حالی که موتورهای القایی، پمپ ها و کمپرسورها در چند ثانیه اول شروع مستقیم، شش تا هشت برابر جریان بار کامل خود را می کشند. تجهیزات الکترونیکی مانند درایوهای فرکانس متغیر، منابع تغذیه بدون وقفه و بارهای IT هارمونیک ها و فاکتورهای اوج بالا را اضافه می کنند. از آنجایی که بزرگترین موتور اغلب اندازه آلترناتور را تعیین می کند، یک مجموعه که فقط از کل کیلووات در حال اجرا انتخاب شده است، اغلب از نظر کیلوولت آمپر کمبود دارد.

در نهایت، محاسبه ضریب بار، ضریب تقاضا و کاهش رتبه سایت را در نظر می گیرد. همه بارها به طور همزمان کار نمی کنند و تعداد کمی از آنها به طور مداوم با حداکثر نامی کار می کنند، بنابراین اعمال فاکتورهای تقاضای واقع بینانه از بزرگنمایی جلوگیری می کند. برعکس، ارتفاع بیش از 1000 متر و دمای محیط بیش از حدود 40 درجه سانتیگراد چگالی هوا را کاهش می دهد، به این معنی که موتور قدرت کمتری تولید می کند و آلترناتور نیز باید کاهش رتبه یابد. یک مطالعه بار حرفه ای تمام این عناصر را برای تعیین اندازه نامی، محفظه و کلاس رتبه بندی قبل از خرید ترکیب می کند.

چرا اندازه گیری صحیح مهم است

بزرگنمایی و کوچک نمایی اشتباهات متضاد به نظر می رسند، اما هر دو به یک جا ختم می شوند: پول هدر رفته و برق غیرقابل اعتماد. یک مجموعه بیش از حد بزرگ گران است، نصب آن سنگین است و در مصرف سوخت ناکارآمد است. موتورهای دیزل بهترین مصرف سوخت خاص خود را بین حدود 60 تا 80 درصد بار نامی خود به دست می آورند؛ زیر حدود 30 درصد بار، محفظه احتراق خنک می شود، سوخت ناقص می سوزد و کربن نسوخته روی انژکتورها، سوپاپ ها و مسیرهای اگزوز جمع می شود. این وضعیت به عنوان تجمع رطوبت شناخته می شود: روغن رقیق می شود، دیواره های سیلندر صیقلی می شوند، توربوشارژر کثیف می شود و فواصل تعمیر و نگهداری به شدت کاهش می یابد. یک مجموعه کوچکتر از حد به طور متفاوتی اما به همان اندازه دردناک شکست می خورد، زیرا هنگامی که بزرگترین موتور شروع می شود، ولتاژ می تواند به اندازه کافی افت کند تا کنتاکتورها را رها کند، درایوهای فرکانس متغیر را مجدداً تنظیم کند، یا سوئیچ انتقال خودکار را از انتقال خودداری کند و بیمارستان، مرکز داده یا خط تولید را دقیقاً در لحظه ای که برق پشتیبان وعده داده شده بود، تاریک بگذارد.

فقط صورتحساب سوخت را در نظر بگیرید. موتورهای ژنراتور مدرن توربوشارژ شده در حدود 200 گرم در کیلووات ساعت در خروجی نامی مصرف می کنند، اما مصرف در هر کیلووات ساعت مفید در بار کم به شدت افزایش می یابد زیرا اصطکاک و سیستم های کمکی در حالی که کار مفید کاهش می یابد، انرژی را می کشند. یک مجموعه توان اولیه که سالها با بار یک چهارم کار می کند، در هر واحد تولید مفید، سوخت بسیار بیشتری نسبت به یک دستگاه با اندازه مناسب می سوزاند و زودتر نیاز به تعویض روغن و سرویس انژکتور دارد. در طول عمر دارایی چند ساله، این دو اثر اغلب بیش از تفاوت قیمت اولیه بین دو دستگاه هزینه دارند.

چهار مزیت یک مجموعه دیزل ژنراتور با اندازه مناسب برجسته است:

• هزینه کل مالکیت کمتر. مجموعه مناسب در هر کیلووات ساعت مفید سوخت کمتری می سوزاند، هزینه خرید، حمل و نقل و نصب آن کمتر است و از تعمیرات اساسی زودرس ناشی از کار مداوم در بار کم جلوگیری می کند.
• شروع قابل اعتماد و عملکرد ولتاژ. آلترناتور به اندازه کافی بزرگ است تا کیلوولت آمپر شروع موتور را جذب کند، افت های گذرا را در کلاس نگه می دارد در حالی که تنظیم ولتاژ حالت پایدار نزدیک به ± 1 درصد باقی می ماند و از الکترونیک حساس محافظت می کند.
• انطباق و حسابرسی. تأسیساتی که توسط NFPA 110، کدهای بیمارستانی یا الزامات بیمه اداره می شوند، باید ثابت کنند که برق اضطراری با بار متصل مطابقت دارد و یک مطالعه اندازه گیری مستند، مدرکی است که بازرسان درخواست می کنند.
• فضای خالی صادقانه برای رشد. حاشیه 10 تا 25 درصدی عمدی، تجهیزات جدید را بدون جریمه تجمع رطوبت ناشی از بزرگنمایی کور جذب می کند، و در صورت دو برابر شدن تقاضا، می توان یک واحد دوم را در موازات اضافه کرد.

ضریب بار شایسته توجهی مشابه تقاضای اوج است. یک مجموعه آماده به کار که بین خاموشی ها روزها با بار 20 درصد بیکار می ماند، حتی اگر محاسبات درست به نظر برسد، ممکن است دستگاه اشتباهی باشد، زیرا موتور هرگز به دمای عملیاتی نمی رسد. برای وظیفه اولیه در کارخانه ها، معادن و اردوگاه های ساختمانی، بار متوسط را در باند کارآمد موتور نگه دارید و اجازه دهید کلاس رتبه بندی و حاشیه، اوج ها را جذب کنند.

نحوه اندازه گیری مجموعه دیزل ژنراتور در پنج مرحله

این پنج مرحله را با نقشه های الکتریکی، برنامه موتور و داده های سایت در دست دنبال کنید. اگر مطالعه پیچیده به نظر می رسد، تیم مهندسی تامین کننده واجد شرایط می تواند آن را برای شما انجام دهد، اما درک منطق شما را در کنترل مشخصات نگه می دارد.

مرحله 1: فهرست برداری از هر بار

هر قطعه تجهیزات را با داده های نامی آن فهرست کنید: کیلووات یا کیلوولت آمپر در حال اجرا، ولتاژ، فاز و ضریب توان، و اینکه آیا به طور مداوم، متناوب یا فقط در حین نگهداری کار می کند. آمپر بار کامل و روش شروع هر موتور را یادداشت کنید، چه مستقیم، ستاره-دلتا، استارتر نرم یا درایو فرکانس متغیر، زیرا این امر جریان جهشی شروع را تعیین می کند. تجهیزات از قبل بودجه بندی شده برای آینده را شامل شود و بارهای کمکی مانند شارژرهای باتری، بخاری های فضا و خود سیستم انتقال سوخت را به خاطر بسپارید.

مرحله 2: محاسبه تقاضای شروع و اوج

موتورها معمولاً مقصر مجموعه های کوچکتر از حد هستند. شروع مستقیم می تواند شش تا هشت برابر جریان بار کامل را بکشد: یک موتور 75 کیلوواتی با ضریب توان 0.9 نزدیک به 83 کیلوولت آمپر کار می کند اما ممکن است برای چند ثانیه اول حدود 500 تا 600 کیلوولت آمپر تقاضا کند. تصمیم بگیرید که کدام موتورها با هم شروع می شوند؛ اگر بزرگترین موتور پس از روشن شدن موتورهای دیگر شروع می شود، جهش آن به بار موجود اضافه می شود. استارترهای نرم و درایوهای فرکانس متغیر جریان هجومی را به حدود دو تا سه برابر جریان بار کامل کاهش می دهند، که می تواند اندازه قاب آلترناتور مورد نیاز را به طور چشمگیری کاهش دهد. مجموعه همچنین باید افت ولتاژ گذرا را در کلاس عملکرد ISO 8528-5 انتخاب شده، معمولاً 15 تا 20 درصد برای کلاس G2، نگه دارد و در حدود یک ثانیه بازیابی شود.

مرحله 3: اعمال فاکتورهای تقاضا و تنوع

همه بارها با حداکثر نامی کار نمی کنند و تعداد کمی به طور همزمان کار می کنند. هر بار را در یک ضریب تقاضای واقع بینانه ضرب کنید، سپس تنوع را در سراسر تأسیسات اعمال کنید تا مجموع طراحی منعکس کننده رفتار واقعی باشد تا مجموع بدترین حالت نامی. هم کیلووات در حال اجرا و هم کیلوولت آمپر در حال اجرا را در ضریب توان 0.8 محاسبه کنید، زیرا یک مجموعه می تواند از نظر کیلووات کافی باشد اما از نظر کیلوولت آمپر محدود باشد. ضریب بار حاصل را که به عنوان کیلووات متوسط تقسیم بر کیلووات نامی تعریف می شود، محاسبه کنید و بررسی کنید که کارکرد عادی بین حدود 60 تا 80 درصد از رتبه ای که قصد انتخاب آن را دارید قرار گیرد.

مرحله 4: انتخاب کلاس رتبه بندی، حاشیه و کاهش رتبه سایت

وظیفه را با ISO 8528-1 مطابقت دهید: رتبه بندی آماده به کار برای پشتیبان اضطراری، رتبه بندی اولیه برای وظیفه طولانی مدت متغیر، و رتبه بندی پیوسته برای بار پایه ثابت. برای رشد بار و عدم قطعیت اندازه گیری، 10 تا 25 درصد حاشیه اضافه کنید، اما نه بیشتر، زیرا حاشیه مجوز بزرگنمایی نیست. سپس کاهش رتبه سایت را اعمال کنید: بالاتر از 1000 متر ارتفاع و 40 درجه سانتیگراد محیط، خروجی کاهش می یابد، معمولاً حدود 1 درصد در هر 100 متر ارتفاع اضافی و در هر 5 تا 6 درجه سانتیگراد اضافی بسته به موتور، بنابراین تأیید کنید که خروجی کاهش یافته هنوز تقاضا را پوشش می دهد. در نهایت، تأیید کنید که کیلوولت آمپر آلترناتور، نه فقط کیلووات موتور، مطالعه شروع از مرحله 2 را برآورده می کند.

مرحله 5: با تست بارbank تأیید کنید

محاسبات کاغذی شایسته اثبات هستند. یک تست پذیرش با یک بارbank مقاومتی را که از 25، 50، 75 و 100 درصد رتبه بندی عبور می کند، مشخص کنید در حالی که فرکانس، ولتاژ و پایداری را ثبت می کنید، به علاوه یک تست شروع موتور جداگانه در صورت عملی بودن. مصرف سوخت را با برگه داده مقایسه کنید، تنظیم ولتاژ را در حدود ± 0.5 تا 1 درصد تأیید کنید و دمای اگزوز و خنک کننده را ثبت کنید. گزارش تست به عنوان خط پایه برای نگهداری برنامه ریزی شده و افزودن بار در آینده تبدیل می شود و در صورت بروز سوالات بعدی از خریدار و تامین کننده محافظت می کند.

سوالات متداول

تفاوت بین رتبه بندی های توان آماده به کار، اولیه و پیوسته چیست؟

آماده به کار (ESP) بار متغیر را در طول قطع برق شهری پوشش می دهد، معمولاً به چند صد ساعت در سال بدون اضافه بار محدود می شود. توان اولیه (PRP) بار متغیر را برای ساعات نامحدود اجرا می کند، با 10 درصد اضافه بار برای 1 ساعت در 12 ساعت. پیوسته (COP) بار ثابت را بدون اضافه بار تأمین می کند. کلاس را با وظیفه خود مطابقت دهید.

چگونه بفهمم مجموعه ژنراتور من خیلی بزرگ است؟

علائم کلاسیک بار کم و تجمع رطوبت هستند. اگر مجموعه به طور منظم زیر حدود 30 تا 40 درصد بار کار کند، دمای اگزوز پایین می ماند، سوخت نسوخته اگزوز را دوده می کند، روغن رقیق می شود و کربن روی انژکتورها و رینگ ها جمع می شود. هزینه سوخت در هر کیلووات ساعت مفید افزایش می یابد و فواصل سرویس کاهش می یابد. قبل از مشخص کردن جایگزین، گزارش های اجرا را مرور کنید.

اگر مجموعه ژنراتور من خیلی کوچک باشد چه اتفاقی می افتد؟

هنگامی که بزرگترین موتور شروع می شود، ولتاژ می تواند به اندازه کافی افت کند تا کنتاکتورها را رها کند، درایوها را قطع کند، یا سوئیچ انتقال خودکار را متوقف کند و بارهای محافظت شده را بدون برق بگذارد. آلترناتور ممکن است تحت اضافه بار مداوم بیش از حد گرم شود و حفاظت موتور می تواند مجموعه را خاموش کند. یک مطالعه شروع، آلترناتور را برای جهش، نه فقط کیلووات در حال اجرا، اندازه گیری می کند.

چرا جریان شروع موتور اینقدر مهم است؟

یک موتور مستقیم، در چند ثانیه اول شروع، شش تا هشت برابر جریان بار کامل خود را می کشد. آلترناتور باید آن کیلوولت آمپر لحظه ای را در حالی که افت ولتاژ در کلاس عملکرد ISO 8528-5 انتخاب شده باقی می ماند، تأمین کند و موتور باید گذرا کیلووات را مدیریت کند. بنابراین، اندازه گیری فقط از کیلووات در حال اجرا اغلب اشتباه است.

چه مقدار کاهش رتبه برای ارتفاع و دما لازم است؟

بالاتر از حدود 1000 متر ارتفاع و 40 درجه سانتیگراد محیط، چگالی هوا کاهش می یابد و هم موتور و هم آلترناتور خروجی خود را از دست می دهند. یک راهنمای رایج حدود 1 درصد کاهش در هر 100 متر بالاتر از 1000 متر است، با کاهش اضافی با افزایش دما، اما منحنی های دقیق بسته به موتور متفاوت است. داده های کاهش رتبه سازنده را بخواهید و هر دو عامل را اعمال کنید.

آیا باید مجموعه را برای بارهای آینده بزرگنمایی کنم؟

حاشیه 10 تا 25 درصدی برای رشد برنامه ریزی شده منطقی است، اما بزرگنمایی کور باعث تجمع رطوبت، صورتحساب های سوخت بالاتر و سرمایه هدر رفته می شود. در عوض، یک کلاس رتبه بندی با فضای خالی انتخاب کنید، مطالعه بار را مستند کنید و برنامه ریزی کنید که در صورت افزایش تقاضا فراتر از قابلیت واحد اول، یک واحد دوم را به صورت موازی اضافه کنید.

نتیجه گیری

اندازه گیری صحیح مجموعه دیزل ژنراتور سه چیز را متعادل می کند: پروفایل واقعی بار، رفتار شروع موتورها و شرایط فیزیکی سایت. بزرگنمایی سرمایه و سوخت را هدر می دهد و باعث تجمع رطوبت می شود، در حالی که کوچک نمایی تهدیدی برای بارهایی است که مجموعه برای محافظت از آنها خریداری شده است. از طریق یک مطالعه بار مستند کار کنید، کلاس رتبه بندی ISO 8528 مناسب را انتخاب کنید، فاکتورهای تقاضا و کاهش رتبه سایت صادقانه را اعمال کنید و نتیجه را با تست بارbank اثبات کنید. این نظم هزینه اولیه را در حد خود نگه می دارد، فواصل نگهداری را قابل پیش بینی می کند و اطمینان حاصل می کند که برق پشتیبان در زمان مهمترین در دسترس است. اگر در حال برنامه ریزی یک نصب جدید هستید یا در مورد مشخصات موجود سوال دارید، با لیست بار و جزئیات سایت خود با تیم مهندسی ما تماس بگیرید تا یک بررسی اندازه گیری رایگان و پیشنهادی متناسب با وظیفه واقعی شما دریافت کنید.