3-3-11 ملاحظات راه‌اندازی موتور

راه‌اندازی درست براي يك موتور الكتريكي متصل به يك موتور ـ ژنراتور مستلزم توليد نيروي چرخشي لازم براي باري كه موتور بايد بگرداند و نگهداري ولتاژ سيستم بیش‌ازحدود بحراني آن است. موتورها اغلب در هنگام راه‌اندازی همچون يك بار امپدانس ثابت رفتار می‌کنند. بدين معني كه گشتاور راه‌اندازی متناسب است با مجذور ولتاژ ترمينال. اگر ولتاژ ترمينال موتوري در هنگام راه‌اندازی 80 درصد مقدار اسمي آن باشد، گشت آور راه‌اندازی آن 64 درصد گشت آور روتور قفل‌شده خواهد بود. بنابراين منظور از مطالعه راه‌اندازی موتور يافتن حداكثر افت ولتاژي است كه سيستم و موتور می‌تواند تحمل كند. چون ضريب قدرت راه‌اندازی موتورها پايين است (نوعاً از 20 درصد تا 50 درصد) و جريان روتور قفل‌شده بالا است (نوعاً از 500 درصد تا 700 درصد،) ديماند نيروي راه‌اندازی موتورها اغلب رآكتيو بوده و ممكن است تا ده برابر بار كامل ديماند نيروي رآكتيو موتور باشد.

اندازه موتور ـ ژنراتور بايد به‌گونه‌ای انتخاب شود كه بار مداوم برحسب كيلووات، بعلاوه الزامات راه‌اندازی موتور و اتلاف ژنراتور را تأمین كند.

سازندگان ژنراتورها معمولاً براي محاسبه اثرات راه‌اندازی موتور راهبردهايي ارائه می‌کنند. يك قاعده معمول اغلب محاسبه 5/0 اسب نيرو در هر كيلووات است ليكن تصميم نهايي بايد بر اساس داده‌های سازنده اتخاذ گردد. در مواردي كه راه‌اندازی موتور برحسب کیلوولت ـ آمپر يا ادامه كـار برحسب كيلووات از مقاديـر اسمي دستگاه موتور ـ ژنراتور متجاوز باشد، اثرات انحراف ولتاژ و فركانس حاصله بر روي تجهيزات غير راه‌اندازی موتور بايد ارزيابي شود (يعني راه‌اندازهای موتور، رله‌ها، كامپيوترها، تجهيزات مخابراتي و غيره).

اندازه ژنراتورها معمولاً بر اساس حداكثر ديماند مداوم برحسب كيلوولت ـ آمپر تعيين می‌شود. در مواردي كه بارهاي با انرسي بالاي غیرمعمول بدون استفاده از راه‌اندازهای با كاهش ولتاژ باشد، يا اگر در زمان راه‌اندازی تنظيم ولتاژ و فركانس غير ازآنچه مشخص‌شده قابل‌تحمل نباشد، بايد ژنراتوري با ظرفیت اسمي بالاتر انتخاب شود.

3-3-12 ملاحظات بار لحظه‌ای

دستگاه موتور ـ ژنراتـور بايد به‌گونه‌ای طراحي و انتخـاب شود كـه داراي ظرفيت كافـي و قابليت لازم بـراي به حداقل رساندن بار لحظه‌ای بوده و مجهز به يك رگولاتور ولتاژ با ظرفيت پاسخ كافي براي به حداقل رساندن افت يا موج ولتاژ پس از بار لحظه‌ای باشد. بسياري كاربردهاي صنعتي می‌توانند افت ولتاژ زيادي را تحمل كنند تا جايي كه باعث قطع كنتاكتورها يا عملكرد ترمز خودكار نشود (معمولاً تا 80 درصد، اما در موارد خاص تا 65 درصد). در این‌گونه موارد اثر بارهاي غیرخطی بر روي کنترل‌های دستگاه موتور ـ ژنراتور بايد ارزيابي و كنترل شود. همچنين بايد تأثیر بر روي مدارهاي الكترونيكي و كامپيوترها نيز بررسي و در نظر گرفته شود.

3-3-13 سیستم‌های دستي

سرويس برق پشتيبان با کنترل دستي ساده‌ترین و ارزان‌ترين روش براي استفاده در مواردي است كه راه‌اندازی خودكار و انتقال بار از حساسيت خاصي برخوردار نمی‌باشد. در این‌گونه موارد بايد يك اپراتور به‌صورت تمام‌وقت در محل حضورداشته باشد.

3-3-14 سیستم‌های خودكار

موتور ـ ژنراتورهايي كه به‌عنوآن‌یک سيستم نيروي اضطراري خودكار استفاده می‌شود بايد مجهز به کنترل‌های راه‌اندازی خودكار موتور، شارژر باتري خودكار و كليد انتقال خودكار باشد. در اغلب كاربردها، سيستم برق شهري به‌عنوان منبع برق عادي استفاده می‌شود و موتور ـ ژنراتور به‌عنوان سيستم برق اضطراري، در صورت قطع برق عادي يا نامطلوب بودن كيفيت آن جايگزين می‌گردد. در اين نوع سيستم منبع برق عادي كنترل و مانيتور می‌شود و در صورت قطع برق يا كاهش ولتاژ و فركانس بیش‌ازحدود معيني موتور به‌طور خودكار شروع به کار می‌کند. پس از تثبيت ولتاژ و سرعت ژنراتور به مقادير اسمي، بار به‌طور خودكار به برق پشتيبان منتقل می‌شود. هنگام بازگشت نيروي برق عادي كليد انتقال به‌طور خودكار بار را منتقل نموده و موتور ـ ژنراتور خاموش می‌شود. براي ملاحظات ويژه انتقال بار موتورهاي الكتريكي به بند 7-4-3 نگاه كنيد.

3-3-15 وسايل انتقال خودكار

تجهيزات انتقال مورداستفاده در دستگاه‌های موتور ـ ژنراتور مشابه‌کلیدهاي انتقال در سیستم‌های تغذيه برق چندگانه می‌باشد با اين تفاوت كه در اين نوع دستگاه‌ها كنتاكت هاي معيني پیش‌بینی‌شده كه هنگام قطع نيروي برق عادي بسته می‌شود. اين كنتاكت هاي معين، راه‌اندازی و قطع موتور ـ ژنراتور را شروع می‌کند. وسيله انتقال خودكار همچنين ممكن است مجهز به وسايل اضافي براي ادامه كار موتور ـ ژنراتور در حالت بدون بار براي پنج دقيقه قبل از خاموش شدن دستگاه باشد. براي اطلاعات اضافي در مورد وسايل انتقال خودكار به بند 4-3 رجوع شود.

3-3-16 قابليت اطمينان دستگاه‌های موتور ـ ژنراتور

براي نگهداري موتور در شرايط مطلوب بايد در هر بار راه‌اندازی آن فرصت داده شود تا كليه بخش‌های موتور به حرارت عادي بهره‌برداری برسد. در موارد قطع برق کوتاه‌مدت موتور ـ ژنراتور بايد پس از بازگشت برق عادي براي حداقل 15 دقيقه به كار ادامه دهد. يك برنامه كنترلي بايد به‌گونه‌ای پیش‌بینی شود كه حداقل هفته‌ای يك بار موتور ـ ژنراتور راه‌اندازی شده و براي مدت معيني زير بارکار كند.

براي حصول اطمينان و رضايت از كار موتور ـ ژنراتور موارد زير بايد ملاك عمل قرارگرفته و رعايت شود:

الف ـ سيستمهايي كه با آب شهر خنك می‌شود قابل‌اطمینان نمی‌باشد زيرا در مواقع اضطراري ممكن است با قطعي آب مواجه گردد. استفاده از سيستم خنک‌کننده با رادياتور يا يك سيستم خنک‌کننده تبادل حرارتي با منبع آب مستقل توصيه می‌شود.

ب‌ ـ استفاده از ضد يخ براي سيستم خنک‌کننده ممكن است موردنیاز باشد. براي بهبود شرايط راه‌اندازی موتور بايد از نوعي سيستم گرمايش مانند گرم‌کن اتاق يا حرارت دهنده غوطه‌ور و يا ژاكت بخار استفاده شود.

پ ـ به‌منظور كاهش صداي موتور بايد يك سيستم خفه‌کننده صدابر روي خروجي موتور پیش‌بینی و نصب شود.

ت‌ ـ سيستم ذخيره سوخت بايد برابر قوانين و مقررات محلي و الزامات بيمه پیش‌بینی شود. ظرفيت منبع سوخت بسته به شرايط تحويل سوخت بايد در نظر گرفته شود.

ث‌ ـ استفاده از منبع سوخت دفن شده در زمين مطلوب‌تر است. منابع مستقر درروی زمين ممكن است به مواد ضد انجماد نياز داشته باشد.

ج‌ ـ كيفيت بنزين و سوخت ديزل درصورتی‌که راكد مانده و استفاده نشود پس از چند ماه كاهش می‌یابد.

آزمون‌های منظم و افزودنی‌ها می‌تواند مواد سوختي را سالم نگهدارد. استفاده از سوخت براي منظورهاي مختلف سبب تازگي آن می‌شود.

چ ـ لرزش موتور در هنگام كار بايد با استفاده از لر زهگيرهاي مناسب كنترل شود. همچنين لوله‌کشی‌های مختلف مانند سوخت، اكزوز، آب و برق بايد مجهز به كوپلينگ هاي انعطاف‌پذیر باشد.

ح‌ ـ نصب تجهيزات بايد برابر الزامات مقررات محلي در برابر زلزله انجام شود.

خ‌ ـ انواع روش‌های كمك به راه‌اندازی موتور شامل موارد زير است كه روش سوم غالباً ترجيح داده می‌شود:

1- حرارت دادن هوا قبل از رسيدن به سيلندر

2- تزريق مايعات فرار به درون هواي موتور

3- گرم نگه‌داشتن بلوك موتور

3-3-17 ورود و خروج هوا

لوله‌های خروجي موتور (اگزوز) در داخل ساختمان بايد به‌منظور حفاظت كاركنان و كاهش دماي اتاق توسط وسايل عايق گاز پوشيده شود. لوله‌کشی اگزوز براي جلوگيري از برگشت فشار بايد داراي قطر كافي باشد. براي جلوگيري از آلودگي هواي ورودي، لوله‌های اگزوز بايد به‌دوراز کانال‌های ورودي هوا نصب شود.

در اتاق‌های ژنراتور تدارك امكانات لازم براي جريان هواي تازه به‌منظور نگهداري اتمسفر راحت براي كاركنان و هواي تميز و خنك براي موتور ـ ژنراتور ضرورت دارد. مؤثرترین و کم‌هزینه‌ترین روش معمولاً استفاده از يك بادزن (فن) از نوع فشاري بر روي رادياتوري 1 است كه توسط يك كانال به خارج ساختمان متصل می‌شود. بازشو ورودي كانال بايد تقریباً 25 تا 50 درصد از كانال بزرگ‌تر باشد.

3-3-18 كاهش صدا و آلودگي

براي كاهش صدا غالباً بايد لرزش از سازه جدا شود. صدا خفه کن‌ها برحسب درجه فرونشاني صدا برای انطباق با استاندارهاي صوتي با عبارت‌هایی همچون صنعتي، مسكوني يا بحراني ناميده می‌شوند. در ورودي هواي اتاق موتور ـ ژنراتور معمولاً نياز به نصب صدا خفه كن نمی‌باشد زيرا تميزكننده هواي ورودي به‌عنوان صدا خفه کن نيز عملكرد دارد. علاوه بر صدا خفه كن، سیستم‌های كنترل آلودگي نيز ممكن است با توجه به مقررات محلي مورد لزوم باشد. كنترل آلودگي به دو صورت كاهش انتشار ذرات و كاهش انتشار گازهاي NOx مطرح است.

مشخصات موتور بايد ازنظر ميزان توليد این‌گونه آلودگی‌ها در سايت موردنظر بررسي شود.

3-3-19 سیستم‌های سوخت

كيفيت پايين سوخت سبب گرفتگي انژكتور و فيلتر شده و قطع كار موتور ـ ژنراتور را در پي خواهد داشت.

كيفيت سوخت را می‌توان به سه طريق اصلاح نمود ـ افزودنی‌های سوخت، عمل‌آوری يا پالايش سوخت و فيلتر نمودن آن درروی موتور ـ ژنراتور.

سوخت درون منبع ذخيره ممكن است در شرايط عادي هوا و به رهبرداري توسط آب، میکروب‌ها يا ذرات ريزي كه به درون تانك نفوذ می‌کند آلوده‌شده و تغيير كيفيت دهد. افزودنی‌های سوخت و برخي عمل‌آوری و پالایش‌ها می‌تواند شرايط را بهبود بخشد، اما اين روش‌ها کاملاً ايمني و سلامت سوخت را تأمین ن می‌کند.

عمل‌آوری سوخت در خطوط اوليه تغذيه به موتور ـ ژنراتور توسط يك سيستم پالايش كننده جداگانه انجام می‌شود. سيستم پالايش كننده آب و مواد زائد را از سوخت جدا نموده و سبب سبک‌تر شدن كار فيلتر نصب‌شده بر روي موتور می‌شود. این‌گونه سیستم‌ها بايد در صورت گرفتگي فيلتر موتور ـ ژنراتور بتواند سوخت را از مسير كنارگذر عبور داده و به سيستم پالايش كننده برگشت نمايد. پالايش كننده سوخت بايد هنگام سرويس شدن داراي امكانات لازم براي عبور سوخت از مسير كنارگذر باشد.

مرحله نهايي پالايش سوخت توسط فيلتر نصب‌شده روي موتور ـ ژنراتور است. فيلترهاي سوخت سه مرحله‌ای (100 ميكرون، 30 ميكرون و 10 ميكرون) مجهز به شير براي برداشت آن حين كار موتور بايد براي تجهيزات كلاس F3 و كلاس F4 مورداستفاده قرار گيرد.

فيلترهاي سوخت يك مرحله‌ای (100 ميكرون يا 30 ميكرون) مجهز به شير براي برداشت آن حين كار موتور بايد به‌عنوان حداقل الزامات لازم در تجهيزات كلاس F1 و كلاس F2 استفاده شود.

(1) رادياتوري كه فن در جلوي آن قرار داشته و هوا را به درون آن می‌فشارد.

مركز داده بايد مجهز به يك منبع سوخت ذخيره و شماري منبع سوخت روزانه متناسب با شماره موتور ـ ژنراتورها باشد.

براي سهولت سوخت‌رسانی، منبع سوخت بايد حتی‌المقدور به موتور نزديك باشد. در مواردي كه از سوخت بنزين يا گاز مايع استفاده می‌شود، منبع سوخت نبايد با موتور در يك اتاق استقرار يابد زيرا خطر نشت گاز و آتش‌سوزی وجود دارد، ليكن چنانچه از سوخت ديزل استفاده شود می‌توان منبع سوخت را با موتور در يك اتاق قرارداد. اگر از منبع دور استفاده شود، يك منبع انتقال واسط در نزديكي موتور توصيه می‌شود. مقررات آیین‌نامه ساختمان و بيمه بايد بررسي شود تا مشخص گردد كه منبع سوخت در كنار موتور ـ ژنراتور، خارج يا مجاور اتاق قرارداده شود و يا این‌که در زیرزمین دفن گردد.

موتور ـ ژنراتوري كه براي كار با بنزين، گاز مايع يا گازوئيل تجهيز شده است يك سيستم خودكفا است و به خدمات خارجي مانند برق عمومي يا شهرداري بستگي ندارد. این‌گونه سیستم‌ها متکی‌به‌خود است و بايد داراي حفاظت پشتيبان مستقل باشد.

3-3-20 تنظيم سرعت موتور توسط گاورنر

دستگاه‌های گاورنر تنظيم سرعت موتور را با دو روش افت سرعت و هم‌زمانی كنترل می‌نمایند. درروش اول افت سرعت، كه بر اثر افزايش بار موتور حاصل می‌شود، سرعت موتور كنترل می‌گردد و درروش دوم گاورنر در تمامي شرايط بار و تا بار كامل سرعت موتور را ثابت نگه می‌دارد. درصد افت سرعت از رابطه زير قابل‌محاسبه است:

  ٪ 100 × سرعت با بار كامل (دور در د ق يسرعتق هبا) - بار کامل سرعت (دور بدون بدرا ر دفيقه)موتور (دور در دقيقه) = سرعت افت (speed droop) تنظيم نوعي افت سرعت براي ژنراتوري كه با گاورنر افت سرعتي كار می‌کند برابر است با 3 تا 5 درصد. بنابراين اگر سرعت و فركانس در بار كامل به ترتيب 1800 دور در دقيقه و 60 هرتس باشد، در حالت بی‌باری با چهار درصد افت، سرعت 1872 دور در دقيقه و فركانس 4/62 هرتس خواهد بود.

هنگامی‌که ژنراتور در دوره نگهداري با سيستم موازي است، گاورنر با روش افت سرعت يعني با بار پايه كار می‌کند. در شرايط جدايي، استفاده از گاورنر در حالت هم‌زمانی كه فركانس ثابت می‌ماند مطلوب‌تر است. در شرايط بار ثابت، فركانس داراي تغييرات كمي از حدود تنظيم گاورنر می‌باشد. حدود اين تغييرات مقياس پايداري گاورنر محسوب می‌شود. يك گاورنر هم‌زمانی بايستي تنظيم فركانس را در حدود 1 درصد نگهدارد.

 4

هنگامی‌که بار افزايش يا كاهش می‌یابد، سرعت و فركانس موتور به‌صورت لحظه‌ای افت‌وخیز می‌یابد و معمولاً يك تا سه ثانيه طول می‌کشد تـا گاورنر سرعت موتور را با بار تـازه تنظيم كند. در مواردي كـه ژنراتور به‌صورت موازي با منبع اوليه نيرو كار می‌کند، گاورنر بايد به‌گونه‌ای تنظيم شود كه در صورت قطع برق عادي به‌طور خودكار از حالت افت به هم‌زمانی تغيير يابد.

3-3-21 روش‌های راه‌اندازی

در اغلب دستگاه‌های موتور ـ ژنراتور براي راه‌اندازی موتور از يك موتور الكتريكي و باتري استفاده می‌شود. براي راه‌اندازی واحدهاي بزرگ كه استفاده از باتري غیرعملی است معمولاً از سیستم‌های بادي يا هیدرولیکی استفاده می‌شود.

3-3-22 شارژ باتري

علاوه بر شارژر باتري مستقر بر روي دستگاه موتور ـ ژنراتور، ژنراتور، يك شارژر باتري خودكار جداگانه نيز براي نگهداري شارژ باتري براي هنگامی‌که ژنراتور خاموش است توصيه می‌شود. قصور در نگهداري و شارژ درست باتري بزرگ‌ترین علت خرابي سیستم‌های برق اضطراري است.