گازسوزکردن و دوگانه سوز کردن موتورهای دیزلی

اگر همه ما تجربیات مفید خود را در اختیار دیگران قرار دهیم همه خواهند توانست با انتخاب ها و تصمیم های درست تر، استفاده بهتری از وقت و عمر خود داشته باشند.

همچنین گاهی هدف از نوشتن ترویج نظرات و دیدگاه های شخصی نویسنده یا ابراز احساسات و عواطف اوست. برخی هم انتشار نظرات خود را فرصتی برای نقد و ارزیابی آن می دانند. البته بدیهی است کسانی که دیدگاه های خود را در قالب هنر بیان می کنند، تاثیر بیشتری بر محیط پیرامون خود می گذارند.

۰ نظر
۰ ۰

محمدرضا بدلی افشرد

۲۱

ارديبهشت

آشنایی با مفاهیم موتورژنراتورها

مقدمه:

با توجه به اهمیت استفاده از گاز شهری به عنوان یک سوخت پاک و ارزان برای تولید برق در ژنراتورهای در توانهای مختلف این تکنولوژی یک رویکرد جدید در بکارگیری موتورهای دوگانه سوز(گازوگازوئیل همزمان) بدون افت توان خروجی ژنراتور وگاها افزایش آن یک راه کار بسیار مفید در استفاده بهینه از دیزل ژنراتور های موجود برای تولید برق با گاز شهری میباشد.

مفهوم دوگانه سوز شدن دیزل ژنراتور ها مبحث جدیدی نیست، آدولف دیزل به عنوان مخترع موتورهای احتراق داخلی دیزلی از اوایل 1900 میلادی آزمایشات مختلفی را بر روی دوگانه سوز شدن موتورهای دیزل آغاز نمود.

گاز شهری به دو دلیل مهم زیر از توجه خاصی برخوردار است:

1- خصوصیات احتراقی گاز شهری با طراحی های موتور دیزل سازگار است.

2- این منبع پاک انرژی برای همه قابل دسترس، اقتصادی و جایگزینی مناسب برای سوخت های مشابه است.

طی قرن بیستم، متدهای متنوع و مختلفی برای بهینه ساختن گاز طبیعی به عنوان سوخت موتورهای دیزلی بوجود آمده است

این در حالیست که با استفاده از پیشرفته ترین سیستمهای میکروپروسسوری، سنسورهای دقیق و مکانیزمهای کنترل گاز و گازوئیل بطور همزمان میتوان مصرف گازوئیل را حتی تا 95% کاهش دهد بدون آنکه توان خروجی موتور کاهش یابد و یا اینکه عکس العمل موتور در زمان بارگیری با لختی مواجه شود.

استفاده ترکیبی از گاز طبیعی و گازوئیل به طور همزمان در سیستم دوگانه سوز در مقایسه با سوخت دیزل و یا گاز بصورت سوخت واحد دارای مزایای فراوانی به شرح ذیل میباشد:

1- قابلیت افزایش زمان کارکرد موتور.

2- کاهش۷۰درصدی مصرف سوخت گازوئیل.

3- کاهش قابل توجه ذخیره گازوئیل مورد نیاز.

4- کاهش هزینه های تهیه وتامین سوخت گازوئیل

5- کاهش هزینه قیمت تمام شده هر کیلو وات ساعت از توان خروجی مولد.

6- انعطاف پذیری تغییر ترکیب سوخت در هر زمان از کار موتور و بدون وقفه

7- افزایش پایداری و کاهش احتمال بی برقی با توجه به دو منبع انرژی گاز و گازوئیل.

8- کاهش هزینه تعمیر و نگهداری در مقایسه با سوخت گازوئیل.

9- عکس العمل سریع موتور در بارهای ضربه ای و غیرخطی (همانند کار در وضعیت 100 ٪ گازوئیل)

10- کاهش آلایندگی گاز خروجی اگزوز موتور در حالت کار به صورت سوخت ترکیبی

11- عدم ایجادتغییر عمده واساسی در ترکیب وساختار کلی موتور ونیز مسیر سوخت رسانی.

12- تغییرات بدون هیچ گونه افت افت توان

13- عکس العمل سریع موتور در بارهای ضربه ای وغیر خطی(همانندکار در وضعیت ۱۰۰%گازوئیل)

14- انعطاف پذیری تغییر ترکیب سوخت در هر زمان از کار موتور وبدون وقفه.بدین معنی است که در هر لحظه از کار موتور اگر گاز ورودی قطع شودبطور خودکار سوخت موتوربه ۱۰۰%گازوئیل و وضعیت کار عادی تغییر خواهد کرد.این امر در روند بازدهی موتور تاثیری ندارد.

بطور کلی دوگانه سوز کردن موتورهای دیزلی اعم از نووکارکرده وبا هر نوع سیستم سوخت رسانی با توان200 کیلووات وبیشتر دارای صرفه اقتصادی بوده و البته در خصوص موتورهای کارکرده ،پیش از هر اقددامی ،نیاز به امکان سنجی سلامت موتوردارد.

برای تبدیل سوخت موتوردیزل پایه به موتور دوگانه سوز،موتوردیزل پایه بدون تغییرات باقی خواهد ماند.برای استفاده از گاز طبیعی در موتور دیزل ،تعدادی از تجهیزات مورد نیاز،طراحی ،ساخت وبرروی موتور نصب می گردند.اهم این تجهیزات عبارتنداز:

– میکسرگاز وهوا

– دریچه کنترل دبی گاز

– مدیریت هوشمند(ECU)

– سنسورLVDT

– تابلو کنترل وفرمان

– صفحه نمایش لمسی

– واتمتر

– فن مکنده تخلیه گاز درخط دود

– شیر ایمنی منیفلد هوا

– شیر ایمنی منیفلد دود

– تجهیزات مربوط به گاز رسانی (لوله کشی واتصالات)

– سامانه های حفاظتی (شیر های کنترل،شیرهای اطمینان و…)

موتور ابتدا در حالت دیزل ،روشن وپس از گرم شدن وبارگذاری اولیه به صورت خودکار (اتوماتیک)به حالت دوگانه سوز تبدیل خواهد شد.در هنگام خاموش موتور،ابتدا موتور به صورت خودکار (اتوماتیک)از حالت دوگانه سوز خارج شده وسپس با استفاده از گازوئیل ،خاموش خواهد شد.

سامانه هوشمند جهت دوگانه سوز کردن دیزل ژنراتورها

– دارای نمایشگر قابل اتصال به کامپیوتر با نرم افزار اختصاصی شرکت

– قابلیت زمان بندی استفاده از دیزل ژنراتورها در زمان پیک مصرف

– سوئیچ اتوماتیک بین برق شهر و دیزل ژنراتور هنگام قطع و وصل برق شهر

– نمایش و ذخیره سازی پارامترهای توان تولیدی، مصرف سوخت،میزان ساعت کارکرد دیزل ژنراتور
– مجهز به تجهیزات ایمنی لازم از قبیل شیر خفه کن، سنسور تشخیص نشت گاز و …

– دارای دریچه کنترل جهت تنظیم میزان گازورودی به میکسر به نسبت توان موتور

به طور کلی سیستم هایی که مبتنی بر یک موتور( engine) و یک ژنراتور( alternator) هستند به نام موتور ژنراتور (gen set) معروفند.

موتور ژنراتورها به سه دسته تقسیم می شوند.

موتورژنراتورهای گازوئیل سوز(Diesel gen sets) ، موتور ژنراتورهای گازسوز

(Gas gen sets) ، و موتورژنراتورهای دوگانه سوز(dual fuel gen sets) . که dual fuel به مفهوم استفاده توام دو سوخت بصورت ترکیبی و عمدتا گازوئیل و گازطبیعی می باشند و به موازات آن اصطلاح غیر معمول Bi fuel به مفهوم دوسوخته داریم که منظور همان موتورهایی است که می توانند هم فقط با بنزین کار کنند و هم فقط با گاز کار کنند ولی اشتباها دوگانه سوز نامیده می شوند در این متن منظور از دوگانه همان مفهوم واقعی کلمه dual fuel می باشد.

اصولاً موتورژنراتورهای گازوئیل سوز دارای بیشترین فروش در دنیا هستند.این دسته از موتورژنراتورها حداقل ۹۵% از فروش کل بازار دنیا در دست دارند.پس از آن موتورژنراتورهای گازسوز و دوگانه سوز ۵% بازار دنیا را دارند.

بر اساس استاندارد ایزو ۸۵۲۸ سه دسته توان برای موتورژنراتورها تعریف میشود .

توان اضطراری : standby این توان برای ۳۵۰ تا ۴۰۰ ساعت کار در سال تعریف میشود . بر این اساس موتورژنراتور میتواند به ازای هر ۱۲ ساعت کارکرد ۱۰% اضافه توان (overload) داشته باشد .

توان : prime :این توان دو تعریف دارد .

الف – ۷۵۰ ساعت کار در سال .

ب – نامحدود در سال به شرط اینکه هر ۷۵۰ ساعت متوسط توان کشیده شده از ژنراتور از ۸۰% توان prime بیشترنباشد

توان : continuous این توان به معنای کارکرد بدون وقفه (۲۴ ساعته) و سالانه میباشد . این تعریف دقیقا به معنای یک نیرگاه میباشد . اصولاً موتورژنراتورهای با دور پایین و نیز موتورژنراتورهای گازسوز دارای یک چنین توانایی هستند. این توان برای ۷۰۰۰ ساعت یا بیشتر در سال تعریف میگردد .

تشریح موتورژنراتورها:

۱- موتور ژنراتورهای گازوئیل سوز : همانطوری که گفتیم پرفروش ترین موتورژنراتورهای دنیا هستند و علت آن هم این است که گاز در بسیاری از نقاط دنیا کمیاب است. از نظر سرعت روشن شدن(زیر بار رفتن) سریعترین موتورژنراتور در دنیا میباشد.یعنی بعد از حدود 7 ثانیه از استارت ، دور ثابت شده و آماده بارگیری است .طور عمر این موتورژنراتورها در حدود ۸۰۰۰ تا حداکثر ۱۲۰۰۰ ساعت میباشد(برای کلاس کاری ۱۵۰۰ دور بر دقیقه) که در این میان استثنائاتی نیز وجود دارد مثل کاترپیلار آمریکا با ۲۵۰۰۰ ساعت کارکرد و گاسکور اسپانیا با حدود ۵۷۰۰۰ ساعت .زمان تعویض روغن در این دسته از موتورژنراتورها بین ۲۰۰ تا ۲۵۰ ساعت است (کلاس کاری ۱۵۰۰ دوربردقیقه).پاشش سوخت توسط انژکتورها انجام میگیرد. حرارت ایجاد شده در اگزوز بین ۴۰۰ الی 600 درجه سانتی گراد است . دمای آب جهت خنک کاری ۹۰ درجه سانتی گراد است .

- مهمترین نکته میزان حداکثر بارگیری ژنراتور در استارت اول است ( مثل حداکثر سرعت ماشین با دنده یک است) که برای اکثر موتورژنراتورهای گازوئیل سوز حدود ۳۰ درصد است و حداکثر به ۴۰ درصد میرسد(گاسکور) و البته در مورد موتورهای ECU دار یا موتورهای با گاورنر برقی این ضریب حدود 60٪ توان اضطراری موتورژنراتور می باشد. سازندگان مطرح دنیا در این دسته : کامینز آمریکا ، پرکینز انگلستان ، ولوو سوئد ، گاسکور اسپانیا ، دویتز MWM - MAN - آلمان ، میتسوبیشی ژاپن ، کاترپیلار آمریکا و وارتسیلا از فنلاند هستند .

۲- موتور ژنراتور گازسوز :

بر دو دسته هستند :

الف- موتورژنراتورهایی که با کیت گازسوز شده اند.این دسته از موتورژنراتورها دارای طول عمر کمی هستند و در زیر بار بدترین پاسخدهی را دارند چرا که base آنها دیزل (گازوئیل سوز) است و توسط کیتهایی به گازسوز تبدیل میشوند .با توجه به اینکه اولاً در حجم سیلندر هیچگونه تغییری ایجاد نمیگردد و حجم مذکور متناسب با ارزش سوخت گازوئیل ابتدائا طراحی شده است بنابر این روی سوخت گاز به هیج عنوان به توان گازوئیل نمیرسد.ثانیاً مواد خورنده سوخت گاز و گازوئیل کاملاً متفاوت میباشد و بنابراین جنس سیلندر و پیستون در موتورژنراتورهای گازوئیل سوز و گازسوز کاملاً متفاوت است .در هنگام تبدیل این مورد امکان تبدیل ندارد .ثالثا در موتورژنراتورهای گازسوز پارامتری بنام knock وجود دارد و در مواردی که تبدیل صورت میگیرد برای این مورد فکری نمیگردد که بسیار مخرب میباشد.

ب- موتورژنراتورهای پایه گازسوز:این دسته از موتورژنراتورها دارای طول عمر بسیار طولانی (بسیار طولانیتر از گازوئیل سوزها) میباشند.با توجه به اینکه این دسته از موتورژنراتورها در زمان طراحی در کارخانه سازنده موتور به طور اساسی بر اساس سوخت گاز طراحی میگردند بنابراین مشکلات دسته الف راندارند.عمدتاً این موتورژنراتورها برای کارکرد دائم continuous کاربرد دارند.قیمت آنها با افزایش توان کاهش میابد و در کل برای تولید برق ارزان قیمت توجیه اقتصادی دارند.در این دسته از مولدها سوخت توسط کاربراتور با هوا مخلوط و توسط شمع عمل جرقه زنی صورت میگیرد.این دسته از موتورژنراتورها دارای یک قابلیت دیگر بنام CHP(Combined heat and power) وCCHP(Combined cold and hot power) میباشند.بدان معنی که همزمان با تولید برق میتوان با بازیابی حرارتهایی که تلف میشود مثل اگزوز با ۴۰۰ درجه سانتی گراد و یا آبی که جداره سیلندر را خنک میسازد ، آب گرم و یا حتی بخار آب تولید نمود.در صورت موجود بودن چیلر جذبی آبگرم میتوان این آبگرم را در سیکل آن وارد کرد و آب خنک و یا هوای خنک تولید کرد.با اینکار میتوان راندمان را تا ۸۵% هم بالا برد که بسیار قابل توجه است.راندمان الکتریکال موتورژنراتورها حدود ۴۰ درصد است.یعنی از گاز ورودی ۴۰درصد آن به انرژی مفید تبدیل میشود.

دسته دیگری از این موتورژنراتورها هستند که با گازهایی که برای ما ایرانیها کمی ناآشنا است کار میکنندبه دلیل فراوانی گاز طبیعی natural gas در ایران مانند Landfill ,biomass که البته در اروپا و آمریکا با هزار زحمت ازا این گازها استفاده میکنند چون گاز زیادی ندارند .طول عمر این دسته از موتورژنراتورها بین ۳۰۰۰۰ ساعت تا ۶۰۰۰۰ ساعت برای کلاس ۱۵۰۰ دور بر دقیقه می باشد .

3-موتور ژنراتورهای دوگانه سوز : موتورژنراتورهای دوگانه سوز بر خلاف تفکرات عمومی کارکرد دوگانه سوزها به شکل یا گاز یا گازوئیل امکانپذیر نیست و مشکلات تئوریکالی دارد.بنابراین این دسته از ماشین آلات بایستی مخلوطی از گاز و گازوئیل را بسوزانند و فقط در صورت قطع گاز روی گازوئیل ادامه کار دهند برعکس آن غیر ممکن است.

۱ نظر
۰ ۰

محمدرضا بدلی افشرد