موتور دیزل : گونه ای موتور درون سوز است که در آن از چرخه دیزل برای ایجاد حرکت استفاده می شود. فرق اصلی آن با دیگر موتور ها استفاده از احتراق در اثر تراکم است. در این دیزل ژنراتور عمل انفجار صورت نمی گیرد، بلکه مخلوط سوخت و هوا در اثر تراکم بسیار بالا بدون جرقه زدن در موتور دیزل متراکم می شوند و دور اصلی این موتور دیزل بر خلاف موتور های بنزین سوز ۱۰۰ دور/دقیقه محسوب می گردند
موتور دیزل، به انواع گسترده ای از موتور ها گفته می شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می توانند ماده سوختنی را شعله ور سازند. در این موتور ها برای شعله ور ساختن سوخت از حرارت های بالا استفاده می شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می کنند.
همانگونه که می دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر موتور می شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می شود که در نتیجه آن سوخت شعله ور می شود و منجر به حرکت در موتور دیزل می گردد.
موتور دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه بندی هستند. مثلا می توان موتور دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتور دیزل دو زمانه و یا موتور دیزل چهار زمانه تقسیم بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتور دیزل خطی و موتور دیزل V یا موتور دیزل خورجینی تقسیم بندی می کردند.
ساختار موتور دیزل :
ساختمان ساختار موتور دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتور های اشتعال جرقه ای تفاوت می کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتور ها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتور دیزل وجود دارد و در سایر موتور های احتراق داخلی وجود ندارد.
پمپ انژکتور: وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
انژکتور ها: باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می شوند.
فیلترهای سوخت: باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می شوند.
لوله های انتقال سوخت: می بایست غیر قابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.
توربو شارژر: باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر موتور می شوند.
همانگونه که اشاره شد موتور دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتور های چهار زمانه و دو زمانه تقسیم می شوند. لیکن در هر دوی این موتور ها چهار عمل اصلی انجام می گردد که عبارتند از مکش یا تنفس - تراکم یا فشار - کار یا انفجار و تخلیه یا دود اما بر حسب نوع موتور دیزل ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.
ساختمان و اساس کار ژنراتور در دیزل ژنراتور
ساختار ژنراتور در دیزل ژنراتور
ژنراتور ها و موتور الکتریکی
ژنراتور ها و یا موتور الکتریکی گروه از وسایل استفاده شده جهت تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی یا برعکس . توسط وسایل الکترومغناطیس هستند . یک ماشینی که انرژی الکتریکی به مکانیکی تبدیل می کند موتور نام دارد. و ماشینی که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند ژنراتور یا آلترناتور یا متناوب کننده یا دینام نامیده می شود .
دو اصل فیزیکی مرتبط با عملکرد موتور و ژنراتور ها وجود دارد. اولین اصل فیزیکی اصل القایی الکترومغناطیسی کشف شده توسط مایکل فارادی دانشمند بریتانیایی است. اگر یک هادی در میان یک میدان مغناطیسی حرکت کند یا اگر طول یک حلقه ی القایی ساکنی جهت تغییر استفاده شود. یک جریان ایجاد می شود یا القا می شود در کنتاکنتور بحث این اصل این است که در مورد واکنش الکترومغناطیسی بحث می کند و این که این واکنش در ابتدا توسط آندر مری آمپر در سال 1820 که دانشمند فرانسوی است کشف شد . اگر یک جریان از میان یک کنتاکتور که در میدان مغناطیسی قرار گرفتند عبور کند . میدان نیروی مکانیکی بر آن وارد می کند .
ساده ترین ماشینی های دینامو الکتریک دیسک دینامیکی است که توسعه یافته توسط افرادی است که آن شامل یک صفحه ی مسی پیچیده شده است. که این پیچش از مرکز تالبه وجود دارد و بین قطب های یک آهنربای سمبر اسبی است .
وقتی دیسک می چرخد یک جریان بین مرکز دیسک و لبه ی آن توسط عملکرد میدان آهنربا القا می شود که دیسک یا صفحه میتواند ساخته شود. جهت عمل کردن به عنوان یک موتور توسط بکار بردن یک ولتاژ بین لبه ی دیسک و مرکزش که این به علت چرخش دیسک به دنده بدلیل نیروی تولید شده توسط واکنش مغناطیس است . میدان مغناطیسی آهن ربای دائم به اندازه ی کافی برای کار کردن کافی است . که حتی به عنوان یک موتور یا دینام کوچک بکار می رود ( کار می کند ). در نتیجه برای ماشین های بزرگتر آهنربای بزرگتری بکار می رود. هم موتور و هم ژنراتور ها دارای دو اصل هستند : قسمتها و میدان که آهنربای الکترومغناطیسی با سیم پیچ هایش و آرمیچر و ساختاری که از کنتاکتور حمایت می کند و کار قطع میدان مغناطیسی و حمل جریان القا شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است. آرمیچر معموﻸ هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القایی که دور سیم پیچ ها پیچیده شده اند است.
موتور AC:
دو نوع اساسی موتور طراحی شده اند برای عمل کردن بر روی جریان متناوب پولی فاز موتور سنکرون و موتور القایی موتور سنکرون اساسآ یک تناوب گر ( آلترناتور ) سه فاز است که بصورت معکوس کار می کند. آهنربا های میدان روی رتور پیچیده شده اند توسط جریان مستقیم تحریک شده اند و سیم پیچ آرمیچر به سه قسمت تقسیم می شود و با جریان متناوب سه فاز تغذیه می شوند .
تغییر موج های سه فاز جریاندر آرمیچر واکنش متغییر مغناطیس را با قطبهای آهنربا های میدان سبب می شوند. و چرخش میدان با یک سرعت ثابت که ای سرعت ثابت توسط فرکانس جریان در خط قدرت AC تعیین می شود را سبب می گردند سرعت موتور سنکرون در وسایل خاصی سودمند است. همچنین در کاربردهایی که بار مکانیکی روی موتور خیلی زیاد می شود و نیز موتور سنکرون نمی توانند استفاده شوند. بخاطر اینکه اگر موتور سرعتش کاسته شود تحت بار آن یک مرحله عقب می ماند .
در واقع یک پله کاسته می شود با فرکانس جریان و منجر به توقف موتور می شود موتور سنکرون می توانند ساخته شوند برای عملکرد از یک منبع قدرت تک فاز توسط با شکل شدن عناصر مدار مناسب که یک میدان مغناطیسی چرخش را سبب می شود ساده ترین موتور یالکتریکی نوع قفس سنجابی موتور القایی استفاده شده باید یک تغذیه سه فاز می باشد استاتور یا ارمیچر ساکن از موتور قفس سنجابی شامل سه سیم پیچ ثابت مشابه با آرمیچر موتور سنکرون می باشد .
عصر چرخشی متشکل از یک هسته: در قسمتی که یک سری از کنتاکتور ها سنگین نظم داده ومنظم شده اند وقرار گرفته اند بصورت یک دایره در اطراف شافت (میله) و موازی با آن برداشتنی هستند کنتاکتور های روتور به شکل قفسه ای استوانه ای و مشابه به ان استفاده می شوند بصورت سنجابی (کار می کنند) جریان سه فاز در سیم پیچ های استاتور جاری می شوند و یک میدان مغناطیسی چرخشی تولید می کند.
این میدان یک جریان در کنتاکتور های نوع قفسه ای القا می کند . واکنش مغناطیسی بین میدان چرخشی و کنتاکتور های حامل جریان روتور روتور را به حرکت در می اورند.
اگر روتور دقیقآ با سرعت یکسانی به مانند میدان مغناطیسی بچرخد هیچ جریانی در آن القا نخواهد شد و از این رو روتور با سرعت سنکرون نباید به حرکت دراید. در عمل سرعتهای چرخش روتور و میدان در حدود 2 تا 5 درصد با هم تفاوت دارند. این تفاوت سرعت بعنوان لغزش معروف است. موتور با روتور های قفس سنجابی می توانند استفاده شوند روی جریان متناوب تکفاز بوسیله نظم های مختلفی از القا و ظرفیت و بر اساس این دو مورد که ولتاژ تکفاز را اصلاح می کند و تغییر می دهد و آن را به ولتاژ فاز تبدیل می کند چنین موتور بعنوان موتور فاز شکاف (Spelat Phase) مشخص و معروفند یا موتور تعدیل کننده یا کند از سر (موتور های خازنی) بر اساس نظم و ترتیب آن ها استفاده می شوند.
موتور قفس سنجابی تکفاز گشتاور شروع(راه اندازی) زیادی ندارند. و برای به کار انداختن در حالی که گشتاور زیاد است موتور خنثی القایی استفاده می شود . یک موتور خنثی القایی ممکن است از نوع فاز شکاف باشد. یا از نوع تعدیل کننده اما یک سوئیچ یا اتو ماتیک یا دستی دارد که اجازه می دهد جریان بین جاروبک های کموتاتور وقتی موتور شروع به حرکت می کند. جاری شود و اتصالات کوتاه همه اجزای کموتاتور بعد از اینکه موتور به یک سرعت تقسیم می شوند . موتور دفع القایی یا خنثی القایی به ای خاطر نامیده شده اند . که گشتاور راه اندازیشان وابسته است به دفع بین روتور و استاتور و گشتاورشان در زمان راه اندازی وابسته است به القا موتور های سیم پیچی شده ی سری با کموتاتور ها که بر روی جریان متناوب با جریان مستقیم عمل می کنند. موتور یونیورسال نامیده می شوند. آن ها معمولآ فقط در اندازه های کوچک ساخته می شوند و معمولآ در مصارف خانگی کاربرد دارند.
آلتر ناتور های جریان متناوب(AC)(آلتر ناتور ها) ژنراتوها:
همانطور که در بالا گفته شد یک ژنراتور ساده بدون کموتاتور تولید خواهد کرد که یک جریان الکتریکی که متناوب می شوند.در مسیر همانطور که آرمیچر می چرخد چنین جریان متناوبی مزیت زیادی دارد . برای انتقال توان الکتریکی و از این رو بشترین ژنراتور های الکتریکی بزرگ از نوع AC هستند.در ساده ترین شکلش یک ژنراتور AC فقط در دو حالت خاص فرق می کند با ژنراتور DC پایانه های سیم پیچ آرمیچرش بیرون هستند.
برای حلقه های لغزان جزئی شده جامد روی شافت (میله) ژنراتو بجای کموتاتور و سیم پیچ های میدان توسط یک منبع DC خارجی تغذیه انرژی می شوند. تا اینکه توسط خود ژنراتور این کار انجام می شود. ژنراتور های AC سرعت پایینی با تعداد زیادی در حدود 100 قطب ساخته می شوند. هم برای بهبود بازده شان و هم برای دست یافتن به فرکانس دلخواه به آسانی. آلترناتور ها با توربین های سرعت بالا راه اندازی می شوند.
همچنین اغلب ماشین های دو قطبی هستند. فرکانس جریان گرفته شده توسط ژنراتو AC مساوی است با نیمی از تعداد قطبها و تعداد چرخش آرمیچر در هر ثانیه. اغلب مطلوب است در مورد ژنراتور که واتژ بالایی وجود داشته باشد و آرمیچر های در حال چرخش در چنین کاربرد هایی صرف عمل نمی کنند. بخاطر احتمال جرقه زنی بین جاروبکها و حلقه های لغزان و خطر شکستهای مکانیکی که ممکن است سبب اتصال کوتاه شود .
آلترناتور ها بنا بر این با یک سیم پیچ ساکن که بدور یک روتور می چرخد . و این روتور شامل تعدادی اهنربای مغناطیسی میدان هستندساخته می شوند اصل عملکرد آنها دقیقآ مشابه عملکرد ژنراتور های AC توصیف شده اند. بجز اینکه میدان مغناطیسی ( نسبت به کنتاکتور های آرمیچر ) به حرکت در می ایند. جریان تولید شده توسط آلترناتور های توصیف شده در بالا به یک پیک می رسد و به صفر ختم می شوند و به یک پیک منفی افت می کنند. و دوباره به سمت صفر می آیند. و در چند زمان در واقع چندین بار در هر ثانیه بسته به فرکانس که ماشین طراحی شده چنین جریان را جریان متناوب تکفاز نامیده اند.
همچنین اگر آرمیچر در داخل دو سیم پیچ قرار گیرد. که این سیم پیچ ها از زاویه ها و گوشه های راست یکدیگر کشیده شده اند و با اتصالات خارجی مجزا تهیه شده اند. دو موج جریان تولید خواهد شد. هر کدام در ماکزیممش خواهد بود وقتی که دیگری به صفر برسد .چنین جریانی را جریان متناوب سه فاز نامیده اند. اگر سه سیم پیچ ارمیچر با زوایای 120درجه با یکدیگر قرار گیرند جریان به شکل موج سه برابر و کریپل تولید خواهد شد که به آن جریان متناوب سه فاز گفته می شود.
یک تعداد زیادترین از فاز ها ممکن است با افرایش تعداد سیم پیچها بدست آمده باشند و گرفته شوند در ارمیچر اما در مهندسی برق مدرن جریان متناوب سه فاز بسیا پر کاربرد است و آلترناتور سه فاز ماشینی دیناموالکتریکی است که بطور کلی برای تولید قدرتالکتریکی (یا توانالکتریکی) بکار می رود. ولتاژ خای بالای 13200 در آلترناتور ها رایج ترند.
ژنراتور الکتریکی
یک ژنراتور الکتریکی دستگاهی است که از یک منبع انرژی مکانیکی تولید انرژی الکتریکی میکند. این فرآیند را تولید الکتریسته می‌نامند. قبل از اینکه ارتباط بین مغناطیس و الکتریسته کشف شود، ژنراتور ها از اصول الکتروستاتیک بهره می‌بردند. ماشین ویمشارت از القای الکتروستاتیک یا تأثیر کردن استفاده می‌کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تریبوالکتریک برق مالشی برای جدا سازی بارهای الکتریکی با استفاده از اصطکاک بین عایقها استفاده می‌کرد. ژنراتور های الکتروستاتیک کارآمد نیستند و تنها برای آزمایشات علمی که نیازمند ولتاژهای بالا است، مناسب هستند.
فارادی
در سال 1831–1832م مایکل فارادی کشف کرد که بین دو سر یک هادی الکتریکی که بصورت عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت میکند، اختلاف پتانسیلی ایجاد میشود. او اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را بر اساس این اثر ساخت که از یک صفحه مسی دوار بین قطبهای یک آهنربای نعل اسبی تشکیل شده بود. این وسیله یک جریان مستقیم کوچک را تولید می کرد.
دینامو
دینامو اولین ژنراتور الکتریکی قادر به تولید برق برای صنعت بود و کماکان مهمترین ژنراتور مورد استفاده در قرن بیست و یکم است. دینامو از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل چرخش مکانیکی به یک جریان الکتریکی متناوب ، استفاده میکند. اولین دینامو بر اساس اصول فارادی در سال 1832 توسط هیپولیت پیکسی که یک سازنده تجهیزات بود، ساخته شد. این وسیله دارای یک آهنربای دائم بود که توسط یک هندل گردانده می‌شد. آهنربای چرخنده بگونه‌ای قرار داده می‌شد که یک تکه آهن که با سیم پوشانده شده بود، از قطبهای شمال و جنوب آن عبور می‌کرد. پیکسی کشف کرد که آهنربای چرخنده ، هر بار که یک قطبش از سیم پیچ عبور میکند، تولید یک پالس جریان در سیم میکند. به علاوه قطبهای شمال و جنوب آهنربا جریانها را در جهتهای مختلف القا میکنند. پیکسی توانست با اضافه کردن یک کموتاتور جریان متناوب تولیدی به این روش را به جریان مستقیم تبدیل کند.
دیناموی گرام
به هر حال هر دوی این طرحها دارای مشکل یکسانی بودند: آنها پرشهای جریانی القا می‌کردند که از هیچ چیز پیروی نمی‌کرد. یک دانشمند ایتالیایی به نام آنتونیو پاسینوتی این مسأله را با جایگزینی سیم پیچ چرخنده توسط یک سیم پیچ حلقه‌ای که او با سیم پیچی یک حلقه آهنی درست کرده بود، حل کرد. این بدان معنی بود که آهنربا همواره از بخشی سیم پیچ عبور می‌کرد که این مسأله موجب یکنواختی جریان خروجی می‌شد. زنوب گرام چند سال بعد در حین طراحی اولین نیروگاه تجاری در پاریس در دهه 1870م ، این طرح را دوباره ابداع کرد. طراحی وی با نام دینامی گرام معروف است. نسخه‌های مختلف و تغییرات زیادی از آن هنگام تا کنون در این طراحی بوجود آمده است، اما ایده اصلی چرخش یک حلقه بی پایان از سیم ، کماکان قلب تمامی دیناموهای پیشرفته باقی ماند.
مفاهیم
دانستن این مطلب مهم است که ژنراتور تولید جریان الکتریکی میکنند و نه بار الکتریکی که در سیمهای سیم پیچی‌اش وجود دارد. این تا حدودی شبیه یک پمپ آب است که ایجاد یک جریان آب میکند اما خود آب را ایجاد نمی‌کند. ژنراتور های الکتریکی دیگری هم وجود دارند، اما بر اساس دیگر پدیده‌های الکتریکی نظیر: پیزو الکتریسته و هیدرو دینامیک مغناطیسی ، ساختار یک دینامو شبیه یک موتور الکتریکی است و تمام انواع عمومی دیناموها میتوانند مانند موتور ها کار کنند. همچنین تمامی انواع عمومی موتور های الکتریکی میتوانند مانند یک ژنراتور کار کنند. ژنراتور های الکتریکی اصلاح شده دارای بازده و قابلیت اعتماد بیشتری هستند.
ژنراتور های توربینی در بیش از 100 سال پیش که برای اولین بار وارد عرصه کاری شدند با هوا خنک میشدند. با این حال همچنان که خروجی واحد ژنراتور افزایش پیدا کرد نیاز به خنک کنندگی موثر افزایش یافت. این نیاز منجر به تکمیل ژنراتور هایی شد که با هیدروژن و آب، خنک میشدند. هدایت حرارتی هیدروژن، هفت برابر هوا بوده و با همان‌فشار مطلق، چگالی آن یک دهم هواست.
پیش از انتخاب نوع سیستم خنک کنندگی مورد استفاده برای ژنراتور ، دوموضوع عمده وجود دارد که عبارتند از: اندازه مگاولت آمپر ژنراتور و یک سایت هوا با کیفیت خوب. با وجود این که خنک کنندگی با هوا نوعا برای واحدهایکوچکتر استفاده میشود هم اکنون اصلاح‌فن‌آوریهای جدید به هوا این امکان رامیدهد تا برای ژنراتور هایی که حداکثر30مگاولت آمپر ظرفیت دارند مورد استفاده‌قرار گیرد. ژنراتور های الکتریکی، حجم زیادی ازهوا را مصرف میکنند. در جایی که کیفیت‌هوا مساله ساز نیست ژنراتور ها با سیستم خنک کنندگی هوای باز که بازده بالایی از نظر فیلتراسیون و آب بندی محوری تحت فشار دارند بهترین انتخاب و همچنین دارای حداقل هزینه است.
سایت نیروگاه قدرت که دارای ذرات ریز و سولفور قابل ملاحظه هستند باید ژنراتور هایی را که خنک کنندگی آنها با آب و هوای محبوس انجام میشود مورد بررسی قرار دهند. این ژنراتور ها چنانچه دارای سیستم خنک کنندگی با آب و آب بندیمحوری تحت فشار با فیلترهای هوایجبرانی باشند از نظر فیزیکی بزرگتر هستند.ژنراتور هایی که خنک کنندگی آنها با آب و هوای محبوس صورت میگیرد از ژنراتور هایی که خنک کنندگی آنها با هوای باز انجام میشود گران‌تر بوده و بازده کمتری نیزدارند.
با این همه در حالی که ذرات ریز، یک موضوع قابل بررسی است و وقتی که مساله‌ای از نظر ذخیره‌سازی هیدروژن در نیروگاه وجود ندارد عموما ژنراتور هایی که با هیدروژن خنک میشوند انتخاب مناسبی به نظر میرسد. با وجود آن که این نوع از ژنراتور گرانترین نوع است ولی بالاترین بازده را دارد.
سیستم های خنک کنندگی
طراحی واحدهایی که با هیدروژن خنک میشوند در مقایسه با ژنراتور هایی که با هوا خنک میشوند پیچیده‌تر است. سیستمهایی که با هیدروژن خنک میشوند به محفظه‌ای که در مقابل فشار مقاوم باشد و نیز به آب بندی خاص و یک دستگاه تهویه گازی نیاز دارند. علاوه بر آن سیستمهایی که با هیدروژن خنک میشوند قبل از آن که برای تعمیر و نگهداری از سرویس خارج شوند باید با دی اکسید کربن پاکسازی شوند. همچنین قبل از آن که مجدد از هیدروژن پرشوند و به سرویس بازگردند لازم است با دی اکسید کربن پاکسازی شوند. با وجود آن‌که ژنراتور هایی که با هوا خنک میشوند ازنظر فیزیکی بزرگتر از ژنراتور هایی هستند که با هیدروژن خنک میشوند، با اندازه یکسان دارای هزینه اولیه کمتری هستند. به علاوه تعمیر آنها ساده‌تر و با هزینه کمتر است. ژنراتور های بزرگی که با هوا خنک شده و متعلق به شرکت آلستوم هستند عموم مجهز به سیستم خنک کنندگی آب - هوای محبوس (TEWAC) هستند.
در سیستم خنک کنندگی آب - هوا ، ژنراتور به وسیله هوا خنک میشود. هوای گرم پس از آن که‌در خنک کن های آب - هوا سرد شد مجدد وارد سیکل میشود. در این واحدها هادیهای سیم‌پیچ میدان روتور تو خالی بوده و به صورت محوری خنک میشوند. برخلاف بخش فعال ژنراتور های قدیمی که باهوا خنک میشوند، سیم‌پیچهای میدان‌جدیدتر در هر ماشین دارای دو بخش خنک کن است. در بخش اول جریان هوا از زیر استوانه انتهایی میگذرد و قبل از خروج به داخل هادی تو خالی جریان پیدا میکند. جریان هوای خنک کن برای بخش دوم از طریق یک شیار فرعی که در زیر سیم پیچ تعبیه شده است صورت میگیرد.
هسته استاتور که به شکل محوری به‌اتاقهایی تقسیم شده است هوای خنک کننده برای استاتور را فراهم میآورد. این کار با جریان متناوب هوا به داخل و به بیرون‌اتاقکهای تهویه انجام میشود.
تولیدکنندگان با اضافه کردن اتاقکهای تهویه بیشتر نسبت به ماشینهای ژنراتور کوتاهتر قدیمی توانسته‌اند میزان خنک کنندگی ژنراتور را بهینه کنند. طبق گزارش آلستوم، بهینه سازی خنک کنندگی واین واقعیت که هم اکنون خروجیهای بیشتری برای هوای خنک کن روتور وجوددارد توزیع دما در سیم‌پیچ استاتور و هسته‌را یکنواخت کرده است.
شکستن مانع 300 کیلوولت آمپری
انجام اصلاحات، طی چند سال اخیر برروی طراحی ژنراتور هایی که با هوا خنک میشوند سبب شده است که واحدهای تولید شود که تا چند سال گذشته فقط با ژنراتور هایی که با هیدروژن خنک میشوند امکان‌پذیر بود. در طول چهار دهه گذشته‌ظرفیت ژنراتور هایی که با هوا خنک میشوند از 90 مگاولت آمپر به بیش از 300مگاولت آمپر افزایش یافته است.
یکی از تولیدکنندگان (آلستوم) خروجی ژنراتور هایی که با هوا خنک میشوند را تا33 درصد افزایش داده است. این کار باافزایش قطر روتور و طول فعال آن به میزان10 درصد اجرا شده است. افزایش خطی ژنراتور نیز حجم Slot (یکی از شیارهای نگهدارنده رسانا در سطح روتور یا استاتوریک ماشین گردنده الکتریکی) را بزرگتر کرده‌و در نتیجه سیم‌پیچهای بیشتری قابل اضافه‌کردن بود. متاسفانه وقتی قطر روتور افزایش داده‌میشود اتلاف سیم‌پیچ نیز افزایش مییابد. بخش قابل توجهی از اتلاف سیم پیچیناشی از اصطکاک سطح است.
ژنراتور ها دیگری که توسط آلستوم تکمیل شده یک ماشین 50 هرتز 500 مگاولت آمپری است. این ماشین یک پیشرفت عمده در فن آوری ژنراتور هایی که‌با هوا خنک میشوند بوده و خنک کنندگیآن به شکل معکوس امکان‌پذیر شد. در خنک کنندگی معکوس ، فنها در بالا دست کولر قرار میگیرند و به این ترتیب بخش فعال ژنراتور به طور مستقیم و بدون هیچ‌گونه پیش گرمایشی از هوایی که ازکولرها میآید بهره‌مند میشود. هوایی که به‌طور مستقیم از فنها تامین شده است‌همچنان که از درون فن عبور میکند ، پیش گرم میشود.
هوا در پایین دست کولرها در ابتدا ازیک ناحیه مخلوط عبور میکند که توزیع همگنی از هوای سرد را به ورودی ژنراتورمیرساند. حتی اگر یک کولر، خارج ازسرویس باشد این نوع از خنک کنندگی به‌ژنراتور این امکان را میدهد که با 75 درصداز خروجی اسمی خود کار کند.
محفظه ژنراتور 500 مگاولت آمپرآلستوم که با هوا خنک میشود کاملاجوشکاری شده و دارای یاتاقانهایی است که‌بر روی محفظه‌ای نصب شده و از یک‌سیستم خنک‌کننده بسته استفاده میکند.ابتکار طراحی عمده دیگر آن است که‌ژنراتور با راه آهن قابل حمل‌ونقل است.
بررسی اصلاحات
در حالی که بیش از 20 سال از کار اغلب نیروگاههای قدرت ایالات متحده میگذرد متخصصان نیروگاههای تولید برق در جست‌و جوی راههایی بوده‌اند تا قابلیت اعتماد ودر دسترس بودن ژنراتور های قدیمی رابهبود بخشند. غیر از جایگزینی ژنراتور ها،برخی از ژنراتور های قدیمیتر را معمولا میتوان با سیم پیچی مجدد استاتورها ونوکردن exciter (ژنراتور کمکی کوچکی که‌جریان میدانی لازم را برای ژنراتوری باجریان متناوب فراهم میکند) اصلاح کرد. دبلیوجی مور مدیر مهندسی کویل‌برق ملی در کلمبوس اوهایو میگوید که درهنگام اصلاح و بازسازی ژنراتور های الکتریکی، یکی از اولین مراحل، آن است که‌شرایط فورجینگ روتور ارزیابی شود.
در غیر از مواردی که مسائل جدی بروز کندجایگزین کردن روتور، لازم نیست. هرگونه ترکی که در سوراخها پیدا شود عموما از فرکانس پایین و ناشی از تنشهای چرخشی در اثنای شروع بکار و توقف واحد است.
با این همه چنین ترکهایی را نباید نادیده‌گرفت چرا که میتوانند منجر به گسیختگیکاتاستروفیک روتور شوند. به گفته قبل از بازگرداندن یک روتور قدیمیتر به‌سرویس باید سوراخها به طور کامل بازرسیشوند تا شرایط کیفی آنها برای کارکرددرازمدت تایید شود. علاوه بر بازرسی چشمی سوراخ،آزمایشهای مغناطیسی و ماورای بنفش UT نیز باید اجرا شود. هرگونه مسأله‌سطحی را میتوان با سنگ زدن سوراخ،اصلاح کرد. با این حال، ترکهای عمیق‌تر بایدبا سوراخ کردن برداشته شوند.
محلهای دندانه دار روتور میتواند درشعاعهای ماهیچه‌ای بالای دندانه، ایجادترک کند. این سوراخها را میتوان با بازرسی چشمی، آزمایش با جریان گردابی (آزمایش‌غیر تخریبی که در آن تغییر امپدانس یک‌کویل آزمایش که به نزدیک نمونه هادی آورده شده است جریانهای گردابی ایجادشده به وسیله کویل را از خود نشان میدهد و در نتیجه برخی از خواص یا معایب نمونه‌را آشکار میکند)، نافذ رنگی (مایعی دارایرنگ که برای تشخیص ترکها یا سایر معایب‌سطحی مواد غیر مغناطیسی بکار میرود) ویا با آزمایش ذرات مغناطیسی مرطوب،آشکار کرد. با این همه میگوید:
هیچ گزارشی از وقفه اجباری ناشی از ترکهایدندانه‌دار ، ثبت نشده است . ترکهای کوچک را میتوان با بزرگ کردن شعاع ماهیچه ، برداشت به طور ی که در عین حال ترکهایبزرگتر نیاز به برداشتن بالای دندانه‌ها و سپس بازسازی یک حلقه حایل طولانی تر دارند.
هنگامی که رطوبت، وجود داشته باشد حلقه‌های حایل غیر مغناطیسی از جنس5Cr 18Mn نسبت به تنش ترک خوردگی تاثیر پذیرند و در اثنای هر گونه اصلاح ژنراتور باید تعویض شوند. معمولا این نوع حلقه‌ها با حلقه‌هایی از جنس18 Cr 18Mn تعویض میشوند. طبق‌گزارش G.E. فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی18-18 نسبت به تنش ترک خوردگی مقاوم‌است.
ترک خوردگی شیار فنری شبه بست (نوعی فنر که به عنوان بست استفاده میشود ) به وسیله نیرو های متناوب حلقه حایل مخروطی در حال کشش بالای دندانه‌ها ایجاد میشود. با این وجود میگوید: این ترکها به سادگی بایک آزمایش نفوذ پذیری فلورسنت مغناطیسی مرطوب، آشکار میشوند. مشابه‌ترک خوردگی دندانه روتور، ترکهای درون‌شیار فنر شبه بست را میتوان با بزرگ کردن‌شعاع، اصلاح کرد.
سیم پیچها و عایق بندی
سیم پیچهای مسی روتور، عمرنامحدودی دارند ولی وقتی که یک روتورتحت تاثیر گرمای بیش از حد قرار گیرد،مس، نرم میشود. اگر مس بیش از حد نرم‌شده باشد، آزمایش، سختی آن را تعیین‌خواهد کرد. >مور< میگوید: بازرسی چشمیباید هرگونه اعوجاج اضافی را مشخص کند. ترک خوردگی درپیچهای مسی روتور درروتورهایی که روی حلقه‌های حایل آن‌محور کوتاهی نصب شده باشد عادی است. این ترک خوردگیها را میتوان با یک آزمایش‌نافذ رنگی بررسی کرد. سیم پیچهای مسیباز پخت شده با مقاومت کم که در واحدهای قدیمی نصب شده‌اند باید با نوعی مس بامقاومت بیشتر جابه‌جا شوند. طبق گفته>مور< این ماده (مس با مقاومت بیشتر)نسبت به تغییر شکل، مقاوم است. متاسفانه‌یک سیم پیچ باز پیچیده شده جدید مسی ازمسهای قدیمی که مجددا استفاده شده باشدگرانتر است. اصلاحاتی که در عایق بندی و صفحات‌لغزش از جنس ماده‌ای با ضریب اصطکاک کم انجام شده است اعوجاج سیم‌پیچهایروتور را به حداقل رسانده و کارکردژنراتور ها را اصلاح کرده است برخلاف‌سیم‌پیچهای روتوری که به صورت اقتصادیمجددا پیچیده شده باشند عموما با سیم‌پیچهای استاتور جایگزین میشوند. باپیشرفتهایی که هم اکنون در سیستمهایعایق بندی انجام شده، عایق‌بندی کمتریمورد نیاز است. کاربرد ژنراتور های الکتریکی دراثردرجه حرارت حداکثر مجاز رساناهای مسیدر سیم پیچهای استاتور و نیز دراثر انتقال‌حرارت در درون عایق‌بندی، محدود شده‌است. با این وجود کارکرد ژنراتور در درجه حرارتهای بالاتر برای مس‌های هادی درهنگامی امکان‌پذیر است که کلاس حرارتیبالاتری برای ماده عایق بندی، استفاده شده‌باشد. واضح است که با کارکرد ژنراتور دردرجه حرارتهای بالاتر، خروجی ژنراتور افزایش پیدا میکند. هم اکنون برای کارکردژنراتور در درجه حرارتهای بالاتر، موادجدیدی وجود دارد. به دلیل این که‌عایق‌بندی جدید، مقاومت حرارتی کمتریدارد انتقال حرارت میله‌های استاتور، بهبودپیدا کرده و خروجی ژنراتور افزایش مییابد. با وجود آن که برای ژنراتور های بزرگترهنوز هم روش خنک کنندگی به وسیله‌هیدروژن مورد استفاده قرار میگیرداصلاحات اخیر در سیستمهای خنک کنندگیبا هوا و همچنین عایق بندی به روش خنک کنندگی با هوا اجازه داده است تا باسیستمهای خنک کنندگی به وسیله هیدروژن‌برای ژنراتور هایی که حداکثر ظرفیت آنها500 مگاولت‌آمپر است رقابت کنند. طبق‌نظر سازندگان، استفاده از ژنراتور هایی که باهوا خنک میشوند و ظرفیتشان بیش از50مگاولت آمپر باشد موضوعی است که‌فقط زمان، آن را حل خواهد کرد.
موتور شدن ژنراتور در اثر برگشت وات (حفاظت توربین بخار)
ژنراتور ها باید انرژی الکتریکی به شبکه بدهند و هیچگاه از شبکه انرژی نگیرند . از این جهت در گذشته (در حدود 30 سال پیش) ژنراتور ها را با یک رلۀ واتمتری مجهز می کردند ، بطوریکه این رلۀ واتمتری در موقع برعکس شدن جهت انرژی ، عمل کرده و ژنراتور را از مدار قطع می کرد .
این قطع کردن ژنراتور در موقع برگشت وات لازم نیست ، زیرا برگشت وات ضرری به ژنراتور وارد نمی کند ، بلکه پس از قدری پاندولی و نوسانی شدن ، ژنراتور مجددا حالت عادی خود را باز می یابد و به کار خود ادامه می دهد . از این جهت امروزه رلۀ برگشت وات جهت قطع ژنراتور در موقع تغییر جهت دادن انرژی الکتریکی به کار برده نمی شود ، بلکه برای حفاظت توربین از آن استفاده می شود .
در لوله های بخار رسان توربین بخار ممکن است دو اشکال پیش آید :
یکی اینکه در اثر ترکیدن و یا سوراخ شدن لولۀ بخار ، عمل رساندن بخار به توربین قطع گردد . در این صورت اگر این ژنراتور بطور موازی با ژنراتور های دیگر بسته شده باشد ، از شبکه انرژی الکتریکیمی گیرد و به صورت موتور به گردش خود ادامه می دهد و توربین را با دور سنکرون می گرداند .
در حالت دوم ممکن است دریچۀ بخار بسته شده ولی به دلیل جذب نبودن سوپاپ خروجی ، بخار صد در صد قطع نگردیده باشد و مقداری بخار به داخل توربین نشت کند بطوریکه حجم بخاری که وارد توربین می شود بیشتر از مقداری باشد که برای گرداندن توربین بدون بار لازم است . در صورتیکه در این حالت ژنراتور از شبکه قطع گردد ، توربین سرعت گرفته و دور آن آنقدر زیاد می شود که به اصطلاح سبب از جا کندن توربین و خورد شدن یاطاقانهای آن می شود .
تنها وسیله ای که در این دو حالت از توربین حفاظت می کند ، رلۀ برگشت وات است . رلۀ برگشت وات معمولاً یک رلۀ اندوکسیونی است که دارای دو حوزۀ عمود بر هم با اختلاف فاز 90 درجه و یک صفحۀ آلومینیومی است .
معرفی نرم افزار MICAA برای بررسی وضعیت سیم پیچها در موتور ها و ژنراتور ها
سیستم MICAA یکی از ابزارهای مهم نگهداری غیر مستقیم است که به استفاده کنندگان کمک می کند تا خطر وقوع عیب در سیم پیچی های روتور و استاتور و ورقه های هسته موتور ها و ژنراتور های بزرگ را تشخیص دهند . استفاده گسترده از MICAA توسط استفاده کنندگان و صنایع سراسر دنیا باعث شده که از وقوع خطا در ماشینهای در حال کار جلوگیری شده ، مراقبت از سیم پیچها در نیروگاه بهبود یافته و هزینه ها کاهش یابد . سیستم MICAA که ابداعی توسط IRIS با همکاری EPRI می باشد، حاصل صرف میلیونها دلار برای انجام تحقیقات صنعتی و تجارب بهره برداری از نیروگاهها است .
برخی از ویژگیهای MICAA به شرح زیر می باشد :
از تعمیرات و از سرویس خارج کردن های غیرضروری اجتناب می شود زیرا MICAA قادر است با دقت کامل مشکلات ماشین را تشخیص و طبقه بندی کند. MICAA آزمایشات زائد و پر هزینه را با دسته بندی آزمایشات و بررسی اینکه کدام روش با توجه به وضعیت سیم پیچی یک ماشین خاص مناسب تر خواهد بود ، حذف می کند.
هنگامی که از MICAA بعنوان قسمتی از یک برنامه نگهداری جامع و غیرمستقیم استفاده می شود می توان وضعیت نامناسب موتور ها و ژنراتور ها را تشخیص داده و پیش از اینکه دچار حادثه شوند نسبت به تعمیر آنها اقدام نمود .
هزینه ها محدود شده و امکانات نیروگاه را می توان تنها به تجهیزاتی که نیاز به رسیدگی دارند معطوف نمود. افراد کم تجربه تر می توانند بیشتر اطلاعات مناسب برای فرایند تشخیص را جمع آوری کرده و افراد مجرب فرصت می یابند که تنها بر روی ماشینهایی که وجود مشکل در آنها تشخیص داده شده متمرکز شوند.
بانک اطلاعاتی MICAA بطور دائم نگهداری شده و با ایجاد کلمه رمز ورود، میتوان از دسترسی افراد غیر مجاز به آن جلوگیری نمود و بدین ترتیب قابلیت اطمینان آنرا بالا برد.
قابلیت ذخیره دائمی داده ها در MICAA ، دسترسی به سابقه کامل بهره برداری هریک از اجزاء روتور ،استاتور و هسته را فراهم می کند. هنگامی که یک جزء از یک ماشین به ماشین دیگر انتقال می یابد، سابقه بهره برداری ، آزمایش و تشخیص نقص آن نیز به سهولت به پرونده اطلاعاتی ماشین جدید فرستاده می شود .
بانک اطلاعاتی جامع MICAA دارای قابلیت های گرافیکی برای رسم نتایج آزمایش برای هر ماشین است .
ویژگی Tech Help سیصد صفحه ای شامل صدها نمودار و عکس ، حتی افراد نا آشنا با ماشین های دوار را با توضیح مکانیزم خطا در استاتور و روتور آموزش داده و آنها را قادر می سازد تا آزمایشات و بررسی های کارشناسانه بر روی ماشین ها انجام دهند.
MICAA می تواند بر روی هر نوع کامپیوتر شخصی که از سیستم عامل ویندوز استفاده می کند، اجرا شود.
MICAA با یک یا چند استفاده کننده می تواند کار کند. هم با محیط LAN و هم با محیط WAN سازگار است .
مشاوره خرید دیزل ژنراتور
1. پیکربندی دیزل ژنراتور
پیکر بندی دیزل ژنراتور در دو حالت قابل بررسی است :
1. توان الکتریکی ژنراتور دیزل
2. خصوصیات فیزیکی دیزل ژنراتور
اولین سوال در هنگام انتخاب دیزل ژنراتور میزان توان الکتریکی آن است یعنی میزان توان ظاهری دستگاه ( KVA ) و توان اکتیو دستگاه ( KW ) است . این نوع اندازه گیری در دو نوع دستگاه مولد برق از جمله UPS ها ( معمولا برای مصارف سبک مانند برق اضطراری سیستم های کامپیوتری ) و همچنین دیزل ژنراتور ها ( به منظور مصارف سنگین و حجیم مانند تامین برق خانه ، بیمارستان و مصارف صنعتی ) به کاربرده می شود .
حال با این موضوع شما می بایست به دو نکته اساسی توجه داشته باشید که مولد برق شما با در نظر گرفتن توان ظاهری قابل بهرداری است یا توان اکتیو آن !؟ در حالت کلی می توان با در نظر گرفتن این موضوع و سئوالات زیر در انتخاب ژنراتور دیزل خود موفق باشیم :
1. آیا مولد برق شما برای مصارف صنعتی بوده یا صرفا جهت تامین برق تجهیزات ساده و سبک بکار برده می شود !؟
توضیح : این سئوال به منظور شناسایی میزان قدرت دیزل ژنراتور می باشد .
2. آیا قطع و وصل برق در مصارف شما امری موقت است یا متناوب ؟
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 29 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله ساختارموتوردیزلی موتور دیزل