گاورنر دیزل ژنراتور چیست؟
گاورنر دیزل ژنراتور چیست و نحوه کارکرد آن چطور است؟ دیزل ژنراتور متشکل از یک موتور است که جایگزین برق در مواقعی است که در ساختمان ها برق اصلی قطع می شود. این دستگاه برق تولید می کند و با سوخت دیزل کار می کند و در واقع توان تغییر حرکت چرخشی به برق را دارد. به طور خلاصه دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به برق بدل می کند. ژنراتور دیزلی در مقایسه با سوخت های دیگر با دمای بیشتر می سوزد و به همین دلیل کارایی و قدرت بیشتری دارد.
از اجزای تشکیل دهنده این موتورها می توان به منبع تغذیه، سیستم سوخت، سیستم روغن کاری، خنک کننده و خروجی، صفحه کنترل، شارژ باطری، قالب مونتاژ اصلی و گاورنر اشاره کرد.
تعریفی از گاورنر دیزل ژنراتور و نحوه کارکرد آن
در پاسخ به این پرسش که گاورنر دیزل ژنراتور چیست، می توان گفت که گاورنر یکی از اصلی ترین قطعاتی است که در دیزل ژنراتور به کار برده می شود. زمانی که دیزل ژنراتور کار می کند، لازم است که به دور موتور بهینه برسد تا بازدهی بالایی داشته باشد. این دور موتور بهینه به طور معمول ۱۵۰۰ دور در دقیقه خواهد بود که متناظر با فرکانس ۵۰ هرتز در ایران است.
موتور که روشن می شود و به دور موتور بهینه می رسد، پس از آن سیستم های مصرف کننده روشن می شود و در اصطلاح زیر بار خواهد رفت. در چنین زمانی دور موتور به دلیل تقاضای توان مکانیکی بیشتر، تمایل به کاهش دارد. گاورنر دیزل ژنراتور با عملکردی هوشمندانه، این کاهش را حس کرده و با بالاترین مقدار سوختی که به دیزل ژنراتور می رسد، دوباره دور موتور را به مرز بهینه برساند. این عمل با یک حلقه کنترلی (Feedback Loop) انجام می شود؛ یعنی گاورنر به طور مداوم دور موتور را اندازه می گیرد، با مقدار هدف (Setpoint) مقایسه می کند و بر اساس خطا (Error) سوخت ورودی را تنظیم می کند.
گاورنر سوخت را به طور خودکار تنظیم می کند و یکی از مهم ترین بخش های دیزل ژنراتور محسوب می شود. آنها می توانند سرعت ثابتی را میان دو وضعیت کم و زیاد دور موتور ایجاد کنند و در برابر نوسانات بار، پایداری فرکانس خروجی را تضمین نمایند.
نقش حیاتی گاورنر در کنترل فرکانس و توان
اهمیت اصلی گاورنر دیزل ژنراتور صرفاً در حفظ دور موتور نیست، بلکه در کنترل دقیق فرکانس برق خروجی است. فرکانس برق تولیدی (برحسب هرتز) مستقیماً با سرعت چرخش ژنراتور تناسب دارد. برای عملکرد صحیح تجهیزات الکتریکی حساس، لازم است که فرکانس در یک محدوده بسیار باریک و استاندارد (معمولاً 50±0.5 هرتز) باقی بماند.
- پاسخ به تغییر بار: هرگاه بار الکتریکی متصل به ژنراتور به طور ناگهانی افزایش یابد، به دلیل نیاز به توان مکانیکی بیشتر برای تولید انرژی الکتریکی، سرعت موتور افت می کند. گاورنر باید در کسری از ثانیه با افزایش سوخت، گشتاور موتور را بالا ببرد تا سرعت را به حالت قبل بازگرداند.
- پایداری ولتاژ (غیرمستقیم): اگرچه کنترل ولتاژ مستقیماً توسط رگولاتور ولتاژ اتوماتیک (AVR) انجام می شود، اما پایداری فرکانس که توسط گاورنر تأمین می شود، بر عملکرد صحیح AVR نیز تأثیر می گذارد. یک دور موتور بسیار نامنظم می تواند بر خروجی ولتاژ نیز اثر منفی بگذارد.
- کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و مصرف سوخت: یک گاورنر دقیق، با تنظیم بهینه سوخت ورودی بر اساس بار واقعی، نه تنها پایداری را حفظ می کند، بلکه از مصرف بیش از حد سوخت نیز جلوگیری کرده و بهره وری را بالا می برد.
👇لیست محصولات خازن صنعتی بهنیکو
انواع مختلف گاورنر دیزل ژنراتور
انواع گاورنر دیزل ژنراتور چیست؟ آنها ابتدا ساده تر بودند و با توسعه فناوری تغییرات زیادی در آنها ایجاد شد. گاورنرهای مختلفی در دسترس هستند که هر کدام کاربرد خودشان را دارند. از جمله این گاورنرها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. گاورنر مکانیکی (Mechanical Governor)
قدیمی ترین و ساده ترین ها است. از مزایای آن می توان به تعمیرات ساده و سرعت عکس العمل بالا اشاره کرد. وقتی دور موتور کم می شود، این مدل گاورنر با سرعت بیشتری از انواع دیگر می تواند مقدار سوخت ورودی را تنظیم کند و دور موتور را به مرز بهینه برساند. این گاورنرها متشکل از تعدادی چرخ دنده، هرزگرد، وزنه (Flyweights)، تسمه و زنجیره هستند. وزنه ها با نیروی گریز از مرکز عمل می کنند و حرکت اهرم سوخت را کنترل می کنند.
۲. گاورنر الکتریکی (Electronic Governor)
این نوع با قطعاتی که در آن تعبیه شده است می تواند دور موتور را تحلیل کند. یک حسگر (مانند مگنت پیکاپ) سرعت موتور را به شکل سیگنال الکتریکی به کنترل کننده می فرستد. قسمت الکترونیکی مقدار ورود سوخت به دیزل ژنراتور را از طریق یک قطعه عملگر (اکچویتور) که به پمپ سوخت متصل است، تحت کنترل در می آورد. این نوع بالاترین دقت و سریع ترین زمان پاسخگویی را دارد.
۳. گاورنر الکترومکانیکی (Electro-mechanical Governor)
این گاورنرها دو بخش دارند. بخش مکانیکی می تواند دور موتور را اندازه بگیرد و بخش الکتریکی مقدار ورود سوخت به موتور را اندازه می زند. در واقع، در این نوع، کنترل اولیه توسط بخش مکانیکی و اصلاح و تنظیم نهایی توسط یک سیم پیچ الکتریکی (سولنوئید) انجام می شود.
۴. گاورنر هیدرولیکی (Hydraulic Governor)
در مقایسه با انواع دیگر کاربرد کمتری دارد. این نوع گاورنر برای موتورهای بسیار بزرگ و در توان های بالا استفاده می شود، مانند توربین های برق آبی یا دیزل ژنراتورهای لوکوموتیوها. از فشار روغن (هیدرولیک) برای تولید نیروی لازم جهت جابجایی قطعات تنظیم سوخت استفاده می کند. این نوع گاورنر قدرت زیادی دارد، اما به دلیل نیاز به سیستم روغن مجزا و پیچیدگی های مکانیکی، سرعت عملش نسبت به نوع الکترونیکی پایین تر است.
مفهوم دروپ (Droop) در گاورنر و عملکرد موازی
یکی از مفاهیم کلیدی که در عملکرد گاورنر دیزل ژنراتور، به خصوص در زمان کارکرد موازی چند ژنراتور، اهمیت پیدا می کند، مفهوم دروپ (Droop) یا تنظیمات درصد سرعت است.
دروپ چیست؟ دروپ به درصد کاهش مجاز سرعت موتور (RPM) از حالت بی باری (No Load) تا حالت تمام بار (Full Load) گفته می شود. به طور معمول، این مقدار بین 3 تا 5 درصد تنظیم می شود.
حالت | سرعت بدون بار | سرعت تمام بار (با تنظیم %5 دروپ) |
سرعت اسمی | 1500RPM
| 1500RPM
|
سرعت واقعی | 1500RPM
| 1425RPM
|
اهمیت دروپ:
- اشتراک بار (Load Sharing): اگر دو ژنراتور بدون دروپ (حالت ایزوکرونوس) به صورت موازی کار کنند، به دلیل تفاوت های جزئی در عملکرد، یکی از آن ها تمام بار را بر دوش می کشد و دیگری بار بسیار کمی دارد. تنظیم دروپ (شیب کنترل شده سرعت-بار) این امکان را فراهم می کند که هر ژنراتور بر اساس میزان کاهش سرعت خود، سهم متناسبی از بار کل را بر عهده بگیرد و بدین ترتیب، عملیات موازی سازی به درستی انجام شود.
- پایداری سیستم: دروپ به سیستم اجازه می دهد تا یک نقطه تعادل پایدار برای به اشتراک گذاری توان بین واحدهای تولیدی مختلف پیدا کند.
در سیستم هایی که یک دیزل ژنراتور به تنهایی و بدون اتصال به شبکه یا ژنراتور دیگر کار می کند، می توان از حالت ایزوکرونوس (Isochronous) استفاده کرد که در این حالت، گاورنر سعی می کند سرعت را بدون توجه به بار، دقیقاً روی 1500RPM نگه دارد، اما در عملکردهای موازی یا سنکرونایز، تنظیم دروپ ضروری است. گاورنرهای الکترونیکی به راحتی بین حالت دروپ و ایزوکرونوس قابل تنظیم هستند.
مقایسه جامع و انتخاب انواع گاورنر
انتخاب نوع گاورنر به نیازهای کاربردی و حساسیت بار بستگی دارد. در زیر، خلاصهای از ویژگی های کلیدی انواع گاورنر آورده شده است:
ویژگی | مکانیکی | الکترومکانیکی | الکترونیکی (آنالوگ/دیجیتال) |
دقت فرکانس | کم (حدود %5±) | متوسط (حدود %2−1±) | بسیار بالا (حدود %0.25±) |
پیچیدگی | پایین | متوسط | بالا |
سرعت پاسخ | خوب | خوب تا عالی | عالی و قابل تنظیم |
قابلیت موازیسازی | محدود (فقط با دروپ) | متوسط | عالی (ایزوکرونوس و دروپ) |
قیمت | پایین | متوسط | بالا |
نگهداری | بالا (قطعات مکانیکی متحرک) | متوسط | پایین |
کاربرد معمول | دیزل های قدیمی، بارهای غیرحساس | جایگزینی برای گاورنرهای مکانیکی | دیتا سنترها، بیمارستان ها، بارهای حساس، سنکرونایز |
تنظیمات گاورنر الکترونیک آنالوگ در دیزل ژنراتور
گاورنر دیزل ژنراتور چیست و چگونه تنظیم می شود؟ گاورنرهای الکترونیک به طور خودکار در کارخانه تنظیم می شوند. اما به دلیل این که گاورنرها روی همه موتورهای دیزل قابل نصب هستند، باید سیستم گاورنر را با دیزل منطبق کرد. تنظیم دقیق گاورنرهای الکترونیک از طریق متغیرهای کنترلی معروف به PID (تناسبی-انتگرالی-مشتق گیر) انجام می شود، هرچند در مدل های آنالوگ با نام های ساده تری مانند GAIN و STABILITY شناخته می شوند.
1. تنظیم سرعت (SPEED/RPM): ابتدا دیزل روشن و دور موتور (مثلاً 1500RPM) با پتانسیومتر SPEED تنظیم می شود.
2.تنظیم بهره (GAIN - متناظر با P در PID):
- GAIN (ضریب بهره) به پاسخ سریع گاورنر به تغییر بار می پردازد.
- با چرخاندن پتانسیومتر GAIN در جهت حرکت عقربه های ساعت، گاورنر سریع تر واکنش نشان می دهد. این عمل تا جایی ادامه می یابد که دیزل دچار نوسان (Hunting) شود.
- سپس پتانسیومتر را آرام برعکس حرکت عقربه های ساعت چرخانده تا دیزل به حالت عادی برگردانده شود. این نقطه، بهترین ضریب بهره را تنظیم می کند که پاسخ سریع بدون نوسان ایجاد می کند.
3.تنظیم پایداری (STABILITY - متناظر با D در PID):
- STABILITY (ضریب پایداری) برای میرا کردن نوسانات پس از یک تغییر ناگهانی بار و کاهش زمان تثبیت (Settling Time) استفاده می شود.
- با چرخاندن STABILITY در جهت حرکت عقربه های ساعت، دیزل از حالت عادی بیرون آمده و دچار نوسان می شود.
- سپس لازم است که آرام برعکس عقربه های ساعت چرخانده شود تا دیزل حرکت عادی خود را از سر بگیرد. به این شکل، ضریب پایداری تنظیم می شود و سیستم از نوسان پس از اعمال بار جلوگیری می کند.
4.تنظیمات فرکانس (RESET - متناظر با I در PID):
- در برخی مدل های پیشرفته، پتانسیومتر RESET (انتگرالی) برای حذف خطای ماندگار سرعت پس از اعمال بار استفاده می شود.
بهبود بهره وری و پایداری شبکه صنعتی با بهنیکو
جبران ساز توان راکتیو و ترانس کاهش مصرف برق
اگر در صنعت خود با مشکلات کاهش ولتاژ، افزایش هزینه های برق و جریمه های توان راکتیو مواجه هستید، راهکارهای مهندسی بهنیکو می تواند پایداری و راندمان سیستم های برقی شما را تضمین کند. از مشاوره تا اجرای راهکارهای جبران توان راکتیو و استفاده از ترانسفورماتورهای کاهش مصرف برق، ما در کنار شما هستیم.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد جبران ساز توان راکتیو و ترانس کاهش مصرف برق، همین حالا با متخصصین مجموعه بهنیکو تماس بگیرید.
قیمت خرید خازن کارخانه
برای کاهش قبض برق و جلوگیری از جریمه های توان راکتیو، نصب بانک های خازنی ضروری است. بهنیکو مجموعه ای از باکیفیت ترین خازن های صنعتی و تجهیزات جبران توان راکتیو را با مناسب ترین قیمت خرید خازن کارخانه ارائه می دهد.