چرا ژنراتورهای دیزلی در ارتفاعات دچار افت توان می شوند؟

ژنراتورهای دیزلی از مهم ترین تجهیزات تامین برق در مکان هایی هستند که دسترسی به شبکه برق سراسری محدود یا غیرممکن است؛ از جمله پروژه های معدنی، کمپ های کوهستانی، سایت های نظامی یا مناطق دورافتاده. یکی از مسائلی که اپراتورها و مهندسان در چنین شرایطی با آن روبرو می شوند، افت توان ژنراتورهای دیزلی در ارتفاعات است. شاید در نگاه اول این مسئله عجیب به نظر برسد، اما علت آن به شرایط محیطی و به ویژه کاهش فشار و چگالی هوا در ارتفاعات بازمی گردد. در این مقاله به طور کامل و تشریحی بررسی خواهیم کرد که چرا ژنراتورهای دیزلی در ارتفاعات دچار افت توان می شوند، این پدیده چه پیامدهایی دارد و چه راهکارهایی برای جبران این کاهش توان وجود دارد.

جهت خرید شیر توپی با راد پایپ تماس بگیرید.

کاهش چگالی هوا در ارتفاعات چه تأثیری بر عملکرد ژنراتورهای دیزلی دارد؟

ژنراتورهای دیزلی برای کارکرد صحیح نیاز به فرآیند احتراق کامل سوخت در محفظه سیلندرها دارند. این احتراق زمانی بهینه خواهد بود که نسبت مشخصی از هوا و سوخت با هم مخلوط شوند. هوا برای دیزل موتور نه تنها تأمین کننده اکسیژن برای احتراق است، بلکه نقش مهمی در خنک کردن اجزای داخلی موتور نیز ایفا می کند. در ارتفاعات بالا، با افزایش ارتفاع از سطح دریا، فشار و چگالی هوا کاهش می یابد. به عبارت دیگر، در واحد حجم هوای ورودی به سیلندر، میزان اکسیژن کاهش پیدا می کند. وقتی هوای کمتری وارد موتور شود، مقدار اکسیژنی که برای سوختن کامل گازوئیل لازم است، کاهش می یابد و همین مسئله موجب می شود که بخشی از سوخت بدون احتراق کامل بسوزد یا اصلاً نسوزد. نتیجه این فرآیند، کاهش راندمان احتراق و افت توان خروجی ژنراتور است.

افت توان ژنراتور دیزلی در ارتفاعات از چه ارتفاعی آغاز می شود و چقدر است؟

به طور استاندارد، اکثر سازندگان ژنراتورهای دیزلی عملکرد نامی دستگاه را برای شرایط «استاندارد دریایی» طراحی می کنند؛ یعنی فشار هوا در سطح دریا و دمای ۲۵ درجه سانتی گراد. با افزایش ارتفاع، معمولاً از حدود ۵۰۰ متر بالاتر از سطح دریا، افت تدریجی توان ژنراتور آغاز می شود و هر چه ارتفاع افزایش پیدا کند، این افت توان محسوس تر می شود. به عنوان یک قاعده تقریبی، برای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع بالاتر از سطح دریا، حدود ۳ درصد از توان نامی ژنراتور کاهش می یابد. به عنوان مثال، یک ژنراتور دیزلی که در سطح دریا ۱۰۰ کیلووات توان تولید می کند، در ارتفاع ۳۰۰۰ متری ممکن است تنها حدود ۷۰ کیلووات توان واقعی تولید کند. این افت توان می تواند باعث شود که ژنراتور نتواند بار الکتریکی مورد انتظار را به خوبی تأمین کند و عملکرد کل سیستم دچار اختلال شود.

چرا افت توان در ژنراتورهای دیزلی بیشتر از موتورهای بنزینی است؟

دیزل ژنراتورها از موتورهای دیزلی استفاده می کنند که اصول کار آن ها مبتنی بر نسبت تراکم بالا و احتراق به دلیل گرمای ناشی از تراکم هوا است. موتورهای دیزلی بر خلاف موتورهای بنزینی فاقد دریچه کنترل هوا (Throttle) هستند و هوای ورودی به طور کامل به داخل سیلندر کشیده می شود. بنابراین، در ارتفاعات که چگالی هوا کاهش می یابد، حجم هوای واقعی و اکسیژن ورودی کاهش چشمگیرتری دارد.

از سوی دیگر، موتورهای بنزینی معمولاً دارای سیستم های تنظیم هوا و سوخت هستند که تا حدی می توانند نسبت هوا به سوخت را در ارتفاعات اصلاح کنند، اما موتورهای دیزلی چنین قابلیت ذاتی ندارند. بنابراین، کاهش چگالی هوا تأثیر شدیدتری روی موتورهای دیزلی دارد.

چه راهکارهایی برای جبران افت توان ژنراتور دیزلی در ارتفاعات وجود دارد؟

برای جبران افت توان ژنراتورهای دیزلی در ارتفاعات چند راهکار فنی و مدیریتی وجود دارد که می تواند تا حد زیادی این مشکل را حل کند. اولین و مؤثرترین راهکار، استفاده از توربوشارژر یا سوپرشارژر است. توربوشارژرها از انرژی گازهای خروجی موتور برای فشرده کردن هوای ورودی به سیلندرها استفاده می کنند و به این ترتیب چگالی هوای ورودی را حتی در ارتفاعات بالا افزایش می دهند. بسیاری از ژنراتورهای دیزلی مدرن به صورت پیش فرض مجهز به توربوشارژر هستند و برای کار در ارتفاعات گزینه مناسبی محسوب می شوند. راهکار دوم، انتخاب ژنراتوری با ظرفیت بالاتر نسبت به نیاز واقعی در شرایط ارتفاعات است. به عنوان مثال، اگر در سطح دریا ژنراتوری با توان ۱۰۰ کیلووات کافی است، در ارتفاع ۳۰۰۰ متری بهتر است ژنراتوری با ظرفیت حدود ۱۳۰ کیلووات انتخاب شود تا افت توان جبران شود. همچنین نگهداری دقیق و سرویس منظم ژنراتور به ویژه فیلتر هوا، انژکتورها و سیستم های خنک کننده نیز می تواند به بهبود عملکرد دستگاه در شرایط سخت ارتفاعی کمک کند.

نکات مهم در انتخاب ژنراتور دیزلی برای استفاده در ارتفاعات

در انتخاب دیزل ژنراتور برای ارتفاعات، باید نکات زیادی را مد نظر داشته باشید. بررسی قدرت موتور یکی از موضوعات بسیار مهم در این زمینه است. موتور این دستگاه ها معمولا برای ارتفاعات بالاتر از ۱۰۰۰ متر نیاز به تنظیمات خاصی دارند. در این شرایط، باید به ازای هر ۱۰۰۰ متر افزایش ارتفاع، قدرت موتور را ۳ تا ۵ درصد افزایش دهید. انتخاب نوع سوخت نیز موضوع مهم دیگری است که در انتخاب ژنراتور باید به آن توجه شود. سوخت به کار رفته برای این کار باید کیفیت مناسبی داشته باشند. همچنین برای این منظور بهتر است از سوخت ‌های با نقطه انجماد پایین استفاده شود تا از مشکلاتی مانند یخ ‌زدگی در دماهای پایین جلوگیری گردد. سیستم خنک ‌کاری این ژنراتور ها نیز باید با توجه به دماهای پایین تنظیم شود. استفاده از مایعات خنک ‌کننده با نقطه انجماد پایین می ‌تواند به بهبود عملکرد ژنراتور در ارتفاعات کمک کند. فضای نصب و وزن این سیستم نیز باید برای نصب در ارتفاعات مد نظر قرار گیرد. انتخاب یک نمونه سبک‌ تر و کم ‌حجم ‌تر از این دستگاه می ‌تواند به نصب آسان ‌تر و بهینه ‌تر کمک نماید.

مطالب بیشتر: فروش انواع فلنج

سخن پایانی

افت توان ژنراتورهای دیزلی در ارتفاعات یک پدیده کاملاً طبیعی و شناخته شده است که به دلیل کاهش فشار و چگالی هوا اتفاق می افتد و می تواند تا حد زیادی بر عملکرد و راندمان سیستم های برقی در پروژه های واقع در مناطق کوهستانی تأثیر بگذارد. با شناخت دقیق علت های این پدیده و استفاده از راهکارهای جبرانی مانند تجهیز ژنراتورها به توربوشارژر یا انتخاب ظرفیت بالاتر، می توان از این چالش عبور کرد و عملکرد پایدار و مطمئنی در ارتفاعات داشت.

سؤالات متداول

1. از چه ارتفاعی باید افت توان ژنراتور دیزلی را جدی گرفت؟
   معمولاً از ارتفاع ۵۰۰ متر به بالا افت توان آغاز می شود و در ارتفاعات بالای ۱۵۰۰ متر به طور جدی قابل توجه است.
2. توربوشارژر چه نقشی در بهبود عملکرد ژنراتور دیزلی در ارتفاعات دارد؟
   توربوشارژر با فشرده کردن هوای ورودی باعث افزایش چگالی و جبران کاهش اکسیژن در ارتفاعات می شود.
3. آیا انتخاب ژنراتور بزرگ تر برای ارتفاعات راهکار خوبی است؟
   بله، انتخاب ژنراتور با ظرفیت بالاتر نسبت به نیاز واقعی می تواند افت توان ناشی از ارتفاع را جبران کند.