ديزل ژنراتورها به‌منظور تأمین انرژی الکتریکی به‌خصوص در مناطق دورافتاده مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین به دلیل حفظ میزان کارایی مورد قبول و عملکرد استاندارد، سرعت ثابت معمولی برای این دستگاه در نظر گرفته‌اند که حتی برای شرایط بالاتر از نیاز معمولی هم طراحی شده‌اند که معمولاً بیش از ۵۰ % توان مجاز است، به عبارتی اگر تقاضای توان بار واقعی کم باشد. این امر باعث کاهش بازدهی سوخت می‌شود. امروزه تقاضا برای انرژی برق مخصوصاً در مناطق دورافتاده مانند جزایر و روستاهای کوچک دائماً در حال افزایش است. زیرا گسترش شبکه به دلیل محدودیت‌های مالی و فنی در این مناطق، کاری پرهزينه و غيرممكن به نظر می‌رسد؛ بنابراین می‌توانند از دستگاه‌های دیزل برای تأمین برق استفاده کنند.
دیزل ژنراتور چیست؟
دیزل ژنراتور یا به عبارتی، ژنراتور دیزلی، که به آن موتور برق هم گفته می‌شود، می‌تواند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند. در حقیقت، یک دیزل ژنراتور ترکیبی از یک موتور دیزل و یک آلترناتور ساخته شده که برای تولید انرژی از آن استفاده می‌شود. این ژنراتورها اغلب در موارد اضطراری و مناطقی که شبکه برق در دسترس نیست کاربرد دارند.
قطعات اصلی دیزل ژنراتور
هر دیزل ژنراتور از قطعات مختلفی تشکیل شده که این قطعات عبارت‌اند از:
- موتور دیزل
- آلترناتور
- سیستم سوخت
- تنظیم‌کننده ولتاژ
- سیستم خنک‌کننده و سیستم اگزوز
- سیستم روغن‌کاری
- شارژر باطری
- صفحه کنترل
- قاب مونتاژ اصلی یا لغزش
سیستم سوخت
نوع سوخت دیزل‌های ژنراتور، گازوئیل یا همان دیزل است. مهم‌ترین بخش این قسمت، همان مخزن است که سوخت لازم را به مدت ۶ تا ۸ ساعت کار نگه می‌دارد. در واحدهای بزرگ‌تر، یک ساختار خارجی جداگانه در نظر می‌گیرند در صورتی که، در واحدهای قابل‌حمل، این مخزن داخل محفظه ژنراتور قرار گرفته است. از دیگر بخش‌های سیستم سوخت‌رسانی می‌توان به موتور، پمپ، فیلتر و لوله یا شیر تهویه مخزن سوخت اشاره کرد که از فشار بیش از حد به داخل مخزن جلوگیری می‌کند. همچنین مجهز به یک اتصال سرریز است که در صورت پر شدن مخزن، سوخت روی سطح موتور یا آلترناتور پاشیده نشود.
مزایا
دیزل ژنراتورها به دلیل مزایای زیادی که دارند، مورد استفاده اکثر شرکت‌ها هستند. البته در کنار این مزایا دارای یک‌سری معایب هم هستند که در ادامه با آن‌ها آشنا خواهید شد.
مزایای دیزل ژنراتور عبارت‌اند از:
- تعمیر و نگهداری کم
مولدهای دیزل نسبت به دیگر ژنراتورهای موجود نیاز کمتری به تعمیر و نگهداری دارند. دلیل آن‌هم می‌توان این باشد که در ساخت موتور ژنراتور قطعات کمتری به‌کاررفته است؛ بنابراین دیگر نگرانی در مورد تعویض شمع یا بازسازی کاربراتورها وجود نخواهد داشت.
- بهره‌وری بالا سوخت
حساسیت دیزل‌ها نسبت به نوع سوخت بسیار کم بوده به‌طوری‌که می‌توان از سوخت‌های ارزان‌تر مانند نفت، گازوئیل و مازوت استفاده کرد. سوخت یکی از گزینه‌های مهم برای شخصی است که اقدام به خرید دیزل ژنراتور کرده است. اگرچه قیمت گازوئیل نسب به سایر سوخت‌ها کمتر است؛ اما ممکن است در حین کار بازدهی کمتری را در مقایسه با سایر سوخت‌ها ایجاد کند.
- ماندگاری
موتورهای دیزلی در برابر آسیب‌های محیط بسیار سخت هستند و می‌تواند در هر شرایط محیطی متحمل سایش زیادی باشند.
- ذخیره‌سازی ایمن
ذخیره سوخت در دیزل ژنراتور نسبت به دیگر سوخت‌ها ایمن‌تر است. مثلاً بنزین، قدرت انفجار بالایی داشته و در صورت ریختن به‌آسانی آتش می‌گیرد. در مقابل گازوئیل از نظر احتراق خطر کمتری را ایجاد می‌کند.
- افزایش طول عمر
عمر برخی از مدل‌های دیزل ژنراتور بیش از سه برابر یک ژنراتور قابل‌قیاس با گاز است. از‌این‌رو، با تعمیر و نگهداری صحیح، می‌توان عمر و پتانسیل دیزل ژنراتور را افزایش داد.
- منبع تغذیه مداوم
زمانی که شما خاموشی را تجربه می‌کنید، یک دیزل ژنراتور خوب و قابل‌اطمینان اثبات می‌کند که حتی در مواقع ضروری هم کارایی خود را دارد و می‌تواند علاوه بر برق‌رسانی به مدت طولانی مانع از ایجاد ضررهای مالی بزرگ شود.
- خروجی برق
دیزل ژنراتورها توانایی تحمل بارهای بیشتری دارند و می‌توانند به مدت طولانی‌تری در مقایسه با دیگر ژنراتورها کار کنند.
معایب
مانند هر نوع ژنراتور دیگری، دیزل ژنراتورها هم دارای معایبی هستند که عبارت‌اند از:
- سروصدا موتور دیزلی
موتورها دیزل‌ها در زمان فعالیت سروصدای زیادی را تولید می‌کنند؛ بنابراین باید از مکان‌های کاری دور بمانند. البته امروزه موانع ضد صدایی را در نظر گرفته‌اند که افراد می‌توانند برای کاهش صدای آزاردهنده از آن‌ها استفاده کنند.
- هزینه دیزل ژنراتور
راه‌اندازی ابتدایی یک دیزل ژنراتور ممکن است هزینه بیشتری نسبت به دیگر ژنراتورها داشته باشد. بااین‌حال، ازآنجایی‌که هزینه نگهداری و راه‌اندازی دیزل ژنراتور بسیار کم است، می‌توان در مقایسه با یک موتور گازسوز، آن را به یک گزینه اقتصادی در اثر گذشت زمان تبدیل کرد.
- قابلیت دسترسی
این نکته را به‌خاطر داشته باشید که در زمان خاموشی ممکن است سوخت در دسترس نباشد و نمی‌توان دیزل خود را بدون منبع تغذیه نگه داشت؛ بنابراین فراموش نکنید که برای جلوگیری از ایجاد اختلال سوخت دیزل را همیشه تأمین کنید.
- آلایندگی
یکی از معایب اصلی دیزل ژنراتورها می‌تواند تولید دی‌اکسیدکربن، اکسید نیتروژن، ذرات معلق و دیگر آلاینده‌های خطرناک باشد.
- حجم
دیزل‌های ژنراتور با مقاومت بالا، از اجزای سنگین و بزرگی تهیه شده‌اند که همین موضوع می‌تواند هزینه تعمیرات را افزایش دهد.
- نگهداری دیزل ژنراتور
تعمیر و نگهداری یکی از نکات مهمی برای هر وسیله است که باعث افزایش کارایی و عملکرد آن خواهد شد؛ بنابراین سعی کنید برای تعمیر و نگهداری دیزل خود برنامه مشخصی داشته باشید تا علاوه بر کاهش هزینه‌ها، به طول عمر دستگاه خود نیز کمک کنید.
اصول کار دیزل ژنراتور
عملکرد یک دیزل ژنراتور دقیقاً بر اساس قانون پایستگی انرژی است؛ به عبارتی انرژی شیمیایی در اثر احتراق به انرژی و گرما تبدیل خواهد شد. عملکرد یک دیزل شامل مراحل زیر است:
- مرحله مکش
با باز شدن شیر ورودی، پیستون از مرکز جابه‌جا شده و هوا به داخل سیلندر کشیده می‌شود. وقتی هوا با فشار وارد شد، شیر مکش در انتها بسته خواهد شد.
- مرحله احتراق
در مرحله احتراق، سوخت به هوای متراکم فزوده می‌شود و با حفظ فشار شروع به سوختن می‌کند. زمانی که پیستون به مرکز برسد سوخت‌رسانی متوقف خواهد شد. در این زمان، شیر ورودی بسته می‌شود و گازهای داغ فشرده در داخل سیلندر پخش شده و باعث پایین آمدن پیستون خواهد شد.
- مرحله تخلیه
در مرحله تخلیه، پیستون دوباره به سمت بالا می‌رود و با باز شدن شیرهای تخلیه، شیر سوخت بسته خواهد شد. در اینجا گازهای سوخته به دلیل انبساط بالا، پیستون به جهت بالا به حرکت درمی‌آوردند و باقی گازها از طریق دریچه اگزوز به بیرون می‌روند. در نهایت شیرهای تخلیه بسته شده و چرخه تکمیل می‌شود.
سیستم استارت و باتری
وظیفه اصلی باتری تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است. باتری‌های مورد استفاده در دیزل ژنراتور معمولاً یک باتری بدون تعمیر و نگهداری هستند که به دلیل مزایای ساختاری خود، مصرف الکترولیت بسیار کاهش یافته است و نیازی به اضافه‌کردن آب مقطر نیست. همچنین به علت داشتن ویژگی‌هایی نظیر مقاومت بالا در برابر ضربه، مقاومت در برابر دمای بالا، سایز کوچک و امکان تخلیه عمر باتری را تا ده برابر باتری معمولی افزایش می‌دهد.
نقش باتری در دیزل ژنراتور:
- برای راه‌اندازی موتور دیزل
- برای نظارت بر شبکه و شرایط روغن/آب قبل از راه
- برای تحریک زیرا برخی ژنراتورها بعد از راه‌اندازی نیاز به تحریک دارند.
سیستم اگزوز یا خروجی
اگزوز در کاهش صدای حاصل از احتراق شده نقش اساسی ایفا می‌کند همچنین باعث خروج گازها از سیلندر به محیط خارجی می‌شود. در اینجا طراحی مسیر لوله‌ها اهمیت بسیار بالایی دارد؛ زیرا هر‌گونه مقاومت در مسیر خروج گازها باعث ایجاد فشار منفی شده که این موضوع به نوبه‌ی خود توان خروجی موتور و حرارت را کاهش می‌دهد. گازهای خروجی توسط مانیفولد اگزوز جمع‌آوری می‌شود و در نهایت به سمت لوله خروجی هدایت می‌شوند. مانیفولد‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که تولید دود در آن‌ها با حداقل اغتشاش و ایجاد حداقل فشار منفی صورت می‌گیرد.
سیستم خنک کننده
در این سیستم، از هوا به‌عنوان یک وسیله خنک‌کننده استفاده می‌کنند. سیستم خنک‌کننده دیزل ژنراتور به کمک فن، هوای خنک را به قطعات داخل موتور می‌رساند و آن‌ها را خنک نگه می‌دارد. طوری که هوا گرمای موتور را به خود جذب کرده و از موتور خارج می‌شود. بدین ترتیب، دمای موتور دیزل ژنراتور تنظیم شده و می‌تواند در دمای مطلوب فعالیت خود را ادامه دهد. در مقابل سیستم خنک‌کننده آب، دارای مزایایی مانند ساختار ساده، وزن سبک، استفاده و نگهداری راحت است.
لازم به ذکر است که دیزل ژنراتورهای هوا خنک، با انواع آب‌و هوا ها سازگارند اما نویز، آلودگی صورتی و آلودگی حرارتی زیادی را ایجاد می کنند.
تنظیم کننده ولتاژ
سطح ولتاژ خروجی ژنراتور توسط وسیله‌ای به نام رگولاتور یا avr تنظیم می‌شود. عملکرد رگولاتور به‌گونه‌ای است که با تغییر ولتاژ و جریان، میزان ولتاژ خروجی را تغییر می‌دهد. همچنین وظیفه تولید برق dc مورد نیاز برای اکسایتر یا سیم‌پیچ تحریک ژنراتور را هم بر عهده دارد. ژنراتور به دلیل وجود پسماند مغناطیسی سیم‌پیچ‌ها، در حد چند ولت از ولتاژ برخوردار می‌شود و به همان نسبت می‌تواند ولتاژ لازم برای باتری را تأمین کند. اما این نکته را هم در نظر بگیرید که رگولاتور وظیفه رگوله کردن ولتاژ خروجی را برعهده دارد تا در بارهای خروجی یا فرکانس‌های متغیر، ولتاژ دیزل ولتاژ تغیر نکند.
