اصل کار اساسی یک مجموعه ژنراتور گاز
ژنراتورهای گازی با تبدیل انرژی شیمیایی ذخیرهشده در سوختهایی مانند گاز طبیعی، پروپان یا حتی بیوگاز ابتدا به حرکت مکانیکی و سپس به برق واقعی کار میکنند. هنگامی که سوخت در محفظه احتراق موتور میسوزد، انفجارهای کوچک اما قدرتمندی ایجاد میشود که پیستونها را به جلو و عقب هل میدهد و در نتیجه باعث چرخش میللنگ میشود. این حرکت چرخشی است که قسمت دینام ژنراتور را به حرکت درمیآورد. در داخل دینام، پدیدهای به نام القای الکترومغناطیسی در حال کار کردن است. در اصل، هنگامی که روتور درون سیمپیچ استاتور حرکت میکند، میدانهای مغناطیسی تغییر میکنند و این حرکت باعث جاری شدن جریان الکتریکی از طریق سیمپیچهای مسی میشود. از آنجا که این فرآیند بهطور بسیار قابل اعتمادی کار میکند، این ژنراتورهای گازی نه تنها بهعنوان منبع پشتیبان در قطعی برق، بلکه بهعنوان منبع اصلی تأمین برق در مکانهای دورافتاده و مراکز صنعتی که به تأمین مداوم برق نیاز دارند نیز بهکار گرفته میشوند.
اجزای کلیدی یک مجموعه ژنراتور گاز و عملکردهای آنها
موتور و دینام: قلب سیستم مجموعه ژنراتور گاز
در مرکز سیستم، موتور و آلتارناتور همراه با هم کار میکنند. هنگامی که موتور احتراق داخلی روشن میشود، سوخت گازی را میسوزاند تا حرکت مکانیکی دورانی ایجاد شود که بلافاصله آلتارناتور را به کار میاندازد. درون آلتارناتور چه اتفاقی میافتد؟ خب، از طریق پدیدهای به نام القای الکترومغناطیسی، تمام این حرکت به برق متناوب (AC) تبدیل میشود. عملکرد این قطعات چقدر خوب باشد، تأثیر زیادی بر خروجی ژنراتور دارد. اگر این قطعات بهخوبی هماهنگ شده و با دوام ساخته شده باشند، ژنراتور برق با کیفیتتری تولید میکند، کارآمدتر کار میکند و حتی در شرایط تغییر بار در طول روز نیز قابل اعتماد باقی میماند.
سیستم سوخت، رگولاتور ولتاژ و سیستم خنککننده: قطعات پشتیبان برای عملکرد پایدار
سیستمهای پشتیبانی موجب ادامه ایمن و بدون وقفه عملیات میشوند. سیستمهای سوخت، ذخیرهسازی، فیلتراسیون و تحویل گاز را در سطوح فشار دقیق مورد نیاز برای عملکرد مناسب مدیریت میکنند. رگولاتورهای ولتاژ خودکار (AVR) با تنظیم جریان القایی آلترناتور هنگام تغییر شرایط بار، به ثابت نگه داشتن ولتاژ کمک میکنند. سیستمهای خنککننده، چه از نوع خنکشونده با هوا و چه مایع، حرارت اضافی تولیدشده توسط قطعات موتور و آلترناتور را دفع میکنند که از داغ شدن بیش از حد جلوگیری کرده و عمر قطعات را افزایش میدهد. تمام این مکانیزمهای پشتیبانی مختلف در ترکیب، به حفظ خروجی قدرت قابل اعتماد و نیز محافظت از قطعات مهم موتور در برابر آسیب کمک میکنند.
ساختار ژنراتور/آلترناتور و وابستگی آن به القای الکترومغناطیسی
آلتِرناتورها از طریق القای الکترومغناطیسی کار میکنند و در اصل به دو بخش اصلی متکی هستند: یک روتور چرخان که به آن سیمپیچ میدان نیز گفته میشود، و یک استاتور ثابت که به عنوان سیمپیچ آرمیچر شناخته میشود. هنگامی که جریان الکتریکی از طریق روتور عبور میکند، یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود. با چرخیدن این قطعه، میدان مغناطیسی به طور مداوم تغییر میکند و در نتیجه جریان الکتریکی در سیمپیچهای استاتور که در اطراف آن قرار دارند، القا میشود. نحوه طراحی این اجزا به طور مستقیم بر خروجیهای الکتریکی مهمی از جمله سطح ولتاژ، فرکانس جریان (تعداد چرخههای در ثانیه) و کیفیت یا تمیزی موج الکتریکی حاصل تأثیر میگذارد. رعایت تراز دقیق بین روتور و استاتور و همچنین حفظ عایقبندی مناسب بین آنها، نقش تعیینکنندهای در دستیابی به حداکثر بازده سیستم و اطمینان از عملکرد قابل اعتماد بلندمدت بدون خرابیهای غیرمنتظره دارد.
انواع سوخت و فرآیند احتراق در مجموعههای ژنراتور گازی
انواع متداول سوخت برای ژنراتورها: گاز طبیعی، پروپان و بیوگاز
اغلب مولدهای گازی با استفاده از گاز طبیعی، پروپان یا گاز بیوگاز به عنوان سوخت اصلی خود کار میکنند. گاز طبیعی به این دلیل برجسته میشود که مستقیماً از طریق خطوط لوله موجود تأمین میشود و برای مکانهای ثابتی که نیاز به تأمین برق مداوم دارند و نمیخواهند در مورد تدارک مجدد سوخت نگران باشند، مناسب است. برای افرادی که در مکانهایی فعالیت میکنند که تأمین مواد در آنجا دشوار است، پروپان نیز مزایایی دارد، زیرا میتواند مدت طولانیتری حفظ شود و به راحتی بین محلهای مختلف قابل حمل است. سپس بیوگاز وجود دارد که از موادی مانند پسماندهای غذایی و فضولات حیوانی تولید میشود و گزینهای سبز محسوب میشود، اما تنها در جاهایی عملی است که دستگاههای هضمکننده تخصصی محلی در دسترس باشند. انتخاب بین این سوختها زمانی که باید موتورها به درستی تنظیم شوند، انتشارات به هوا مدیریت شوند و هزینه واقعی روزانهٔ بهرهبرداری محاسبه شود، اهمیت زیادی دارد.
فرآیند احتراق: از تزریق سوخت تا مرحله توان در موتورهای گازی
موتورهای احتراق داخلی با چرخهای چهار مرحلهای کار میکنند: ابتدا مکش، سپس فشردهسازی، بعد تولید قدرت و در نهایت خروج گازهای دود. هنگامی که شیر مکش باز میشود، هوای تازه به داخل محفظه سیلندر کشیده میشود. در مرحله فشردهسازی، هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت میکند، سوخت پاشیده شده و همه چیز تحت فشار مخلوط میشوند. سپس شمع جرقه را ایجاد میکند که منجر به انفجار کوچک اما قدرتمندی میشود و پیستون را به سمت پایین هل میدهد — این همان جایی است که کار مکانیکی واقعی انجام میشود. هنگامی که پیستون حرکت میکند، میله میلبنک (کرنسافت) متصل به پایین آن را به چرخش درمیآورد و حرکت خطی را به حرکت دورانی تبدیل میکند که برای حرکت خودرو و تأمین انرژی لوازم جانبی مانند چراغها یا رادیو لازم است. در نهایت، شیرهای خروج باز میشوند تا تمام گازهای باقیمانده از احتراق از طریق لوله فرار خارج شوند و سیستم آماده شروع چرخه بعدی عملیات شود.
مکانیسمهای اشتعال در موتورهای گازی با احتراق داخلی
اکثر موتورهای گازسوز از چیزی به نام احتراق جرقهای استفاده میکنند. در اصل، شمعها در لحظه مناسب جرقهای ایجاد میکنند تا مخلوط فشرده شده از هوا و سوخت داخل موتور را آتش بزنند. این تصمیمات زمانبندی تصادفی نیستند، بلکه توسط ماژولهای الکترونیکی کنترل میشوند که عواملی مانند میزان بار کاری موتور، دمای کارکرد و سرعت چرخش آن را زیر نظر دارند. این امر به موتور کمک میکند تا سوخت را بهصورت کارآمد بسوزاند و در عین حال مواد مضر را در گازهای خروجی کاهش دهد. موتورهای گاز طبیعی و پروپان نیز معمولاً از همین روش احتراق جرقهای پیروی میکنند. اما امروزه چیز جالبی در مورد برخی از موتورهای بیوگاز در حال رخ دادن است. برخی مدلها که برای نسبت فشار بالاتر طراحی شدهاند، از تکنیکهای متفاوتی مانند سیستمهای احتراق لایهای (لی ان برن) یا محفظههای پیشاحتراق ویژه استفاده میکنند. سازندگان دریافتهاند که این روشها به حفظ عملکرد در شرایط متغیر کارکرد در طول روز کمک میکنند.
مبادلات بین انتشار و کارایی در احتراق گاز طبیعی
در مورد انتشارات، سوزاندن گاز طبیعی به نسبت موتورهای دیزلی، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و ذرات معلق کمتری تولید میکند. با این حال، برای مقدار معادل انرژی تولید شده، دیاکسید کربن بیشتری آزاد میکند. امروزه اکثر ژنراتورهای مدرن گازی با راندمانی حدود ۳۵ تا ۴۵ درصد کار میکنند. برخی تأسیسات حتی فراتر رفتهاند و از سیستمهای ترکیبی حرارت و برق استفاده میکنند که به بیش از ۸۰ درصد استفاده کلی از انرژی دست مییابند. یک مطالعه اخیر از سال گذشته نیز چیز جالبی نشان داد. تأسیساتی که در سیستمهای کنترل پیشرفتهتر سرمایهگذاری میکنند و برنامههای نگهداری منظم را رعایت میکنند، میتوانند نیاز سوخت خود را حدود ۱۵ درصد کاهش دهند. این نوع صرفهجویی به آنها کمک میکند تا در چارچوب مقررات سختگیرانه انتشار باقی بمانند، بدون اینکه هزینههای اضافی زیادی برای تجهیزات بپردازند.
سوالات متداول
عملکرد اصلی یک مجموعه ژنراتور گاز ?
آمپر مجموعه ژنراتور گاز انرژی شیمیایی حاصل از سوختهایی مانند گاز طبیعی، پروپان یا بیوگاز را به حرکت مکانیکی و سپس به الکتریسیته تبدیل میکند و بدین ترتیب منبعی قابل اعتماد برای تأمین انرژی محسوب میشود.
اجزای اصلی یک ژنراتور گازی چیست؟
اجزای اصلی شامل موتور، آلتاناتور، سیستم سوخت، رگولاتور ولتاژ و سیستم خنککننده است که هر کدام به عملکرد کارآمد ژنراتور کمک میکنند.
چگونه کار میکنند مجموعههای ژنراتور گازی ولتاژ را تنظیم میکنند؟
مجموعههای ژنراتور گازی از یک رگولاتور ولتاژ خودکار (AVR) برای حفظ خروجی ولتاژ پایدار و تضمین تأمین برق قابل اعتماد استفاده میکنند.