آگاهی از تحلیل کامل سیستم حفاظت دیزل ژنراتور (Protective System Analysis) کمک می کند به خوبی از دستگاه تان محافظت نمایید. حفاظت از موتور، آلترناتور، تابلو و سیستم کنترل و ایمنی کاربر از مهم ترین مواردی است که در این زمینه باید انجام شود. اجزای اصلی سیستم حفاظتی دیزل ژنراتور (Diesel Generator) عبارتند از: رله های حفاظتی - سنسورها- تابلو کنترل و مدار فرمان. تابلو برق دیزل ژنراتور از مهم ترین قسمت های کنترل عملکرد و سلامت دستگاه است.
سیستم حفاظت دیزل ژنراتور چیست؟
این سیستم در حقیقت مجموعه ای از سنسورها، منطق ها و تجهیزات است که از اجزای مختلف دیزل ژنراتور محافظت می کند. موتور، ژنراتور، تابلو کنترل و مصرف کننده ها همگی نیاز به حفاظت دارند. حفاظت از این بخش ها باعث می شود از خرابی ها و هزینه های ناشی از آنها جلوگیری کنید.
مهم‌ترین وظایف سیستم حفاظت دیزل ژنراتور
وقتی از حفاظت ژنراتور دیزلی یا هر دستگاه دیگر صحبت می کنیم منظورمان حفاظت از بخش های مختلف دستگاه است. در ادامه اجزای اصلی سیستم حفاظت دیزل ژنراتور بررسی می شوند. سیستم کنترل اضطراری ژنراتور هم به عنوان بخشی در نظر گرفته می شود که بخش های مهم را کنترل و مدیریت می کند.
حفاظت از موتور: برای این منظور باید دمای آب، فشار روغن، سطح آب رادیاتور و دور موتور مرتبا چک شود.
حفاظت از آلترناتور: برای این منظور باید حواستان به ولتاژ، فرکانس و میزان جریان باشد. همچنین حفاظت در برابر اتصال کوتاه و توان معکوس را هم باید در نظر داشته باشید.
حفاظت از تابلو و سیستم کنترل: شارژ باتری باید مرتبا چک شده و همچنین مدار تحریک چک شود.
حفاظت از ایمنی کاربر و تجهیزات جانبی: موارد مختلفی هست که در این جا هم باید به آنها دقت کنید. مشکلات سوخت از جمله نشت آن می تواند حتی باعث خطرات جانی مختلف برای افراد شود. لرزش های بیش از اندازه دستگاه باعث آسیب به آن می شود.
اجزای اصلی سیستم حفاظتی دیزل ژنراتور
برخی از مهم ترین اجزای این سیستم از قرار زیر است.
رله‌های حفاظتی (Protection Relays)
رله حفاظتی ژنراتور از اجزای مهم در حفاظت دیزل ژنراتور محسوب می شود. وظیفه رله ها این است که شرایط غیر عادی را شناسایی کرده و از آلترناتور و تجهیزات متصل به آن محافظت کنند. رله ها پارامترهای مختلفی مثل فرکانس، توالی فاز، جریان و ولتاژ را بررسی می کنند. خطاهای مختلفی مثل اضافه جریان، ولتاژ نامناسب، اتصال کوتاه، فرکانس نامتعارف و موارد مشابه مکن است پیش بیاید. رله ها در این حالت مدار را قطع کرده و هشدارهای لازم را می دهند. رله ها ممکن است به شکل مستقیم و یا به صورت توکار در کنترل های مختلفی گنجانده شوند.
به صورت کلی رله ها از دستگاه در برابر بارهای خطرناک محافظت کرده و در نتیجه بسیاری از هزینه ها را کاهش می دهند. خطاها سریعا تشخیص داده شده و مدار به موقع قطع می شود. همه این موارد باعث می شود عملکرد دستگاه ایمن و پایدار بماند.
سنسورها و ماژول‌های نظارتی
سنسورها و ماژول ها نقش مهمی در حفاظت از دیزل ژنراتور دارند. این بخش ها شرایط موتور و ژنراتور را به صورت لحظه ای بررسی می کنند. برخی از سنسورها مهم تر از بقیه هستند. این سنسورها عبارتند از: فشار روغن، دمای آب، سطح سوخت، دور موتور، سنسورهای جریان، ولتاژ و غیره. ماژول های نظارتی هم داده های این سنسورها را تحلیل کرده و در زمان های لازم هشدار یا فرمان توقف را صادر می کنند.
بسیار مهم است که این بخش به درستی کار کند تا از آسیب های مختلف به موتور و آلترناتور جلوگیری شود.
تابلو کنترل و اتوماسیون حفاظتی
تابلو کنترل نقش مهمی در مدیریت دستگاه و ثبات مدار الکتریکی ژنراتور دارد. این بخش مرکز پردازش و حفاظت دیزل ژنراتور است. این قسمت شامل اجزای مختلفی است که عبارتند از:
- کنترلر دیجیتال
- رله های حفاظتی
- نمایشگر
- کلیدهای کنترلی
- ماژول شارژ
- سیستم آلارم
این تابلو حفاظت های مختلف را به عمل آورده و علاوه بر آن اتوماسیون را هم مدیریت می کند. منظور از اتوماسیون استارت خودکار در مواقع لازم، کنترل بار، ثبت رخدادها و مدیریت عملکرد ژنراتور در مواقع خاص است. اگر تابلو کنترل به درستی کار کند باعث عملکرد پایدار و ایمن سیستم می شود. Automatic Transfer Switch (ATS) نوعی از تابلو کنترل است که قطع و وصل دستگاه را به صورت خودکار انجام داده و از خطرات مختلفی مثل آتش سوزی و سوختن دستگاه های مختلف جلوگیری می کند. باید دستگاه را به صورت دوره ای بررسی کنید تا در صورت نیاز تعمیر سیستم حفاظتی ژنراتور به موقع انجام شود.
مدار فرمان و قطع اضطراری (Emergency Shutdown)
آخرین لایه حفاظت از دستگاه مدار فرمان است. موتور در شرایط خطرناک متوقف می شود تا جلوی آسیب های بعدی گرفته شود. مدار فرمان شامل بخش های مختلفی است که عبارتند از: کلید توقف اضطراری، مدار خاموش کن، رله های مواقع بحران و مسیرهای ایزوله برای مدیریت خطاهای ناخواسته.
اما این مدار در چه مواقعی فعال می شود؟ در شرایط مختلفی مثل افت فشار، دمای خیلی زیاد، اتصال کوتاه و یا خطرات بزرگ این مدار فعال می شود. خیلی مهم است که این بخش به درستی کار کند تا در لحظه های بحرانی از سیستم محافظت نماید.
برد کنترل دیزل ژنراتور نقش مهمی در سلامت دستگاه ایفا می کند.
انواع حفاظت در دیزل ژنراتورها
حفاظت ژنراتورها در برابر خطرات با راه های مختلفی انجام می شود. حفاظت در دیزل ژنراتورها انواع مختلفی دارد که در ادامه آنها را بررسی می کنیم. کنترل پنل (Control Panel) دستگاه بخش مهمی از حفاظت های لازم را انجام می دهد. حفاظت جریان بیش از حد یکی از حفاظت های مهم این دستگاه محسوب می شود.
حفاظت در مقابل اضافه بار (Overcurrent Protection)
یکی از مهم ترین مکانیزم های حفاظتی دیزل ژنراتور و روش‌های ایمن‌سازی دیزل ژنراتور ، حفاظت در مقابل اضافه بار است که باعث می شود جلوی آسیب های مختلف به سیم پیچ ها گرفته شود. اگر جریان بیش از اندازه باشد این سیم پیچ ها آسیب می بینند. هنگامی که بار مصرفی از توان ژنراتور بیشتر است سیم پیچ ها گرم شده و عمر عایق ها کم می شود. رله های گفته شده در این شرایط میزان جریان خروجی را سنجیده و اگر افزایش غیر مجازی داشته باشیم هشدار لازم را صادر می کند. پس از آن کلید اصلی قطع شده و ژنراتور از شبکه جدا می شود. حفاظت گفته شده باعث می شود جلوی سوختن سیم پیچ ها، ایجاد مشکل در قطعات و هزینه های ناشی از آنها گرفته شود.
حفاظت در برابر اتصال کوتاه
جریان بیش از اندازه می تواند به تابلو برق و کابل ها آسیب جدی بزند. دقت کنید که حتی چند لحظه وجود این جریان هم باعث آسیب های جبران ناپذیری می شود. جریان اتصال کوتاه از جریان نامی خیلی بیشتر است و باعث آسیب دیدن به کلیدها، ذوب اتصالات مختلف و سوختن قطعات می شود. برای جلوگیری از این شرایط از کلیدهای قدرت استفاده می شود که از رله های لحظه ای بهره می برد تا بتواند خطاها را در سریع ترین زمان ممکن رفع نماید. رعایت این موارد می تواند از اتفاقات زیان باری مثل آتش سوزی جلوگیری کند.
حفاظت دیفرانسیلی (Differential Protection)
سیستم حفاظتی دیفرانسیلی از روش های حفاظت سیستم های الکتریکی از جمله دیزل ژنراتورها است. سیستم حفاظت دیفرانسیلی دیزل ژنراتور بر اساس مقایسه جریان ورودی و جریان خروجی ایفای نقش می کند. در صورتی که ژنراتور سالم باشد جریان خروجی با جریان ورودی برابر خواهد بود و یا تفاوت بسیار کمی خواهد داشت. در صورتی که ژنراتور دچار مشکل شده باشد و مثلا اتصال کوتاه رخ داده باشد، تفاوت بین این دو جریان زیاد شده و رله دیفرانسیل دستور قطع می دهد. عملکرد رله دیفرانسیل در سلامت دستگاه بسیار پر رنگ است. به این اختلاف جریان، جریان دیفرانسیل گفته می شود.
حفاظت در برابر افزایش دما و فشار
موارد مختلفی باعث خرابی موتور برق می شود. افزایش دمای آب، روغن یا اجزای داخلی موتور می تواند باعث خرابی موتور دیزل شود. علاوه بر این افت فشار یا افزایش بیش از اندازه آن هم می تواند باعث مشکلات زیادی گردد.
با استفاده از سنسورهای دقیق باید دما و فشار حفاظت شود. همچنین فشار سیستم و وضعیت حرارتی باید تحت نظارت باشد و با ارسال آلارم و سپس خاموش کردن موتور از کل سیستم محافظت کند.
دمای بالا به دلایل مختلفی می تواند پیش بیاید. گرفتگی رادیاتور، کمبود آب، اضافه بار، خرابی ترموستات و غیره از این جمله هستند. همچنین کاهش فشار روغن هم به دلایل مختلفی پیش می آید .نشتی، کمبود روغن و یا خرابی پمپ از جمله این دلایل است. با کنترل به موقع و حفاظت های لازم می توان از آسیب دیدن یاتاقان ها، سرسیلندر، پیستون و دیگر اجزای حیاتی دستگاه جلوگیری نمود.
حفاظت ولتاژی (Voltage Regulator)
حفاظت ولتاژ ژنراتور نقش مهمی در سلامت دستگاه دارد. هنگامی که ولتاژ از محدوده مجاز خارج می شود دستگاه می تواند دچار آسیب های مختلفی شود. برای جلوگیری از همه این آسیب ها باید حفاظت ولتاژ را جدی بگیرید. ولتاژ بیش از اندازه می تواند در نتیجه موارد متعددی پیش بیاید. کاهش ناگهانی بار و خرابی AVR از جمله دلایل این موضوع است. افت ولتاژ هم به دلایل مختلفی رخ می دهد. برخی از این دلایل عبارتند از: اضافه بار، مشکلات مختلف مربوط به سیستم تحریک و یا عملکرد گاورنر.
رله ها سطح ولتاژ را به صورت منظم بررسی کرده و در صورت لازم هشدار می دهد. اگر باز هم مشکلات ادامه پیدا کند خروجی ژنراتور قطع می شود. حفاظت کافی باعث می شود از سوختن یا کاهش عمر مفید دستگاه جلوگیری شود. همچنین کیفیت توان دستگاه هم حفظ می شود.
حفاظت در برابر افت فرکانس و نوسانات برق
یکی از عوامل مهم در ثبات عملکرد ژنراتور حفاظت فرکانس است. فرکانس خروجی به صورت مستقیم به سرعت موتور بستگی دارد. دلایل مختلفی مثل اضافه بار، مشکلات گاورنر و یا سوخت رسانی نامناسب می تواند باعث افت فرکانس شود. همچنین افزایش فرکانس به دلایل مختلفی مثل تنظیمات اشتباه گاورنر یا سبک شدن بار اتفاق می افتد.
رله های فرکانس به صورت مداوم مقدار فرکانس را بررسی می کند. اگر مقدار فرکانس از محدوده مجاز خارج شده باشد بار کاهش داده شده یا ژنراتور از شبکه خارج می شود. حفاظت به عمل آمده از لرزش های شدید جلوگیری کرده و سیستم را در وضعیت پایداری قرار می دهد. نتیجه این است که تجهیزات محافظت شده و تعادل کلی سیستم حفظ می گردد. مهم است که سیستم هشدار ژنراتور به خوبی کار کند تا مطمئن باشید که همه خرابی های احتمالی را به موقع به شما گزارش می دهد.
رله‌های پرکاربرد در سیستم‌های حفاظتی ژنراتور دیزلی
برخی رله ها در سیستم های حفاظتی دیزل ژنراتورها پر کاربرد هستند. این رله ها از قرار زیر هستند:
رله اضافه جریان (Over Current): جهت جلوگیری از آسیب سیم پیچ ها در بار زیاد
رله ولتاژ بیش/کم (Over/Under Voltage): جهت کنترل نوسانات ولتاژ
رله فرکانس بیش /کم (Over/Under Frequency): جهت جلوگیری از آسیب های مکانیکی و الکتریکی ناشی از تعییرات سرعت
رله توان معکوس (Reverse Power): جهت جلوگیری از تبدیل ژنراتور به مصرف کننده انرژی
رله از دست رفتن تحریک (Loss of Excitation): برای محافظت در مقابل ناپایداری ولتاژ
رله خطای زمین (Earth Fault): جهت تشخیص نشتی جریان
رله عدم تعادل فاز Phase Unbalance/Phase Failure): جهت جلوگیری از گرم شدن بیش از اندازه و لرزش سیستم
در مجموع همه این رله ها کمک می کند سلامت و پایداری دستگاه حفظ شود و از بسیاری از دلایل سوختن ژنراتور جلوگیری شود.
نقشه مدار حفاظتی دیزل ژنراتور
نقشه مدار حفاظتی ژنراتور مشخص می کند که هر قسمت از دستگاه در چه وضعیتی است . این نقشه کمک می کند هنگام بروز خطا تصمیمات لازم را بگیرید. نقشه حفاظتی در حقیقت شامل نموداری از ارتباط میان سنسورها، کنترلر، رله ها و عملگرهای حفاظتی مختلف است. سنسورهای مختلف موتور مثل سنسور فشار روغن، سطح آب رادیاتور، دور موتور و دمای آب به ورودی های کنترلر متصل می شود. اگر هر کدام از آنها از محدوده مجاز خارج شده باشد، سیگنال های لازم صادر می شود. این سیگنال ها می تواند سیگنال هشدار و یا خاموشی اضطراری باشد.
در قسمت الکتریکی هم اطلاعات جریان و ولتاژ به رله های حفاظتی منتقل می شود تا خطاهای مختلف تشخیص داده شود. این خطاها می تواند شامل اتصال کوتاه، اضافه جریان، فرکانس و یا نوسانات ولتاژ باشد. خروجی کنترلر یا رله ها هم به قطع کننده و مدار خاموش کن موتور متصل می شود تا در مواقع لازم جریان خروجی قطع شده و یا موتور خاموش شود. در کل نقشه مدار حفاظتی مشخص می کند که چگونه و با چه اقداماتی باید جلوی آسیب های مختلف به دستگاه را بگیریم.
نحوه تست و نگهداری سیستم حفاظتی دیزل ژنراتور
تست و نگهداری هر دیزل ژنراتور موضوع بسیار مهمی در حفاظت از آن است. این فرآیند مجموعه ای از بازرسی و آزمون های مختلفی است که با هدف چک کردن عملکرد سنسورها، کنترلر و رله ها انجام می شود. اولین قدم این است که برخی از موارد به صورت چشمی و عملی بررسی می شوند. این موارد شامل فشار روغن، دمای آب، سطح سوخت و CT های جریان است. این مرحله کمک می کند از سالم بودن اتصالات و عدم نشتی یا خوردگی در آنها مطمئن شوید.
پس از آن از تست شبیه‌سازی خطا (Simulation Test) استفاده می شود تا موارد مختلفی مثل افت فشار روغن، افزایش دما، اضافه بار و غیره شبیه سازی شود. هدف از این شبیه سازی این است که ببینیم هنگام مواجهه واقعی با این شرایط، واکنش کنترلر و رله ها چه خواهد بود.
علاوه بر آن لازم است که به صورت دوره ای عملکرد آلارم های مختلف، قطع کننده خروجی و توقف اضطراری هم بررسی شود. دیگر اقدامات لازم در این زمینه عبارتند از: تمیز کردن تابلو، سفت کردن اتصالات، چک کردن وضعیت باتری و کالیبراسیون سنسورها. با وجود این تست ها مطمئن می شویم که سیستم حفاظت همواره به خوبی کار کرده و از اتفاقات ناخواسته جلوگیری می کند.
علاوه بر خرید دیزل ژنراتور پرقدرت مهم است که رسیدگی، تعمیر و نگهداری آن را هم به موقع انجام دهید تا سلامت دستگاه تان حفظ شود.
خطاهای رایج در سیستم حفاظتی دیزل ژنراتور و دلایل بروز آنها
خطاهای مختلفی وجود دارد که به عنوان خطاهای رایج در دیزل ژنراتور شناخته می شود. این خطاها معمولا به دلایل مختلفی رخ می دهد که عبارتند از: مشکل در سنسورها، اتصالات و یا برخی مشکلات عملیاتی.
خطای فشار روغن: در نتیجه کمبود روغن، خرابی پمپ و یا سنسور معیوب.
خطای دمای بالا: در نتیجه گرفتگی رادیاتور، کمبود آب، خرابی ترموستات و یا فن.
خطای ولتاژ یا فرکانس غیر مجاز: به دلایلی مثل خرابی گاورنر، تنظیم نبودن AVR و یا نوسانات بار.
خطای اضافه جریان و اتصال کوتاه: در نتیجه بار بیش از اندازه، سیم کشی معیوب و یا خرابی مصرف کننده.
خطای سنسور: مواردی مثل خطای سطح سوخت یا دمای آب به دلیل سیم کشی نامناسب، اکسید شدگی اتصالات و یا خرابی سنسور.
خطای فقدان تحریک: در نتیجه قطع شدن مدار تحریک، ضعیف شدن دیودهای روتور و یا خرابی AVR.
سنسور دما و فشار دیزل ژنراتور از جمله سنسورهای مهمی است که باید همیشه مراقب کارکرد درست آنها باشید. علاوه بر موارد گفته شده خطاهای دیگری مثل شارژ نشدن باتری، خطای ECU و یا Stop Failure را هم داریم. این خطاها در نتیجه خرابی شارژر، ضعیف بودن باتری و یا اشکالات مختلف در تابلو کنترل پیش آمده و در صورت عدم توجه به آنها ممکن است سیستم دچار آسیب های مختلفی شود.
نکات کلیدی در طراحی یک سیستم حفاظتی مطمئن
مجموعه ای از اصول فنی مختلف در سیستم کنترل دیزل ژنراتور وجود دارد که برای اطمینان از سلامت بخش های مختلف دستگاه باید به آنها توجه کنید.
- سنسورها و رله های باکیفیتی انتخاب کنید که با ظرفیت ژنراتور هم هماهنگ باشد و بتواند خطاها را به درستی تشخیص دهد.
- به دقیق بودن تفکیک سطح هشدار و قطع یا همان (Warning & Shutdown) دقت کنید.
- حفاظت های الکتریکی مختلف مثل اضافه جریان، ولتاژ و فرکانس بیش /کم، توان معکوس و اتصال زمین باید با توجه به ظرفیت ژنراتور و نوع بار انتخاب شود.
- ضروری است که در طراحی تابلو مسیرهای کنترلی و حفاظتی از قدرت جدا بوده و سیم کشی سنسورها شیلددار، دارای اتصال زمین و کوتاه باشد.
- مهم است که امکان شبیه سازی خطا و تست دستی در تابلو پیش بینی شود تا مطمئن باشید که می توانید عملکرد سیستم را به درستی بررسی کنید.
- تابلو باید به گونه ای طراحی شود که ساده بوده و قابلیت عیب یابی و دسترسی آسان به اجزاء را فراهم کند.
- حتما از کنترلرهای معتبر و دارای لاگ رخدادها استفاده کنید تا پایداری سیستم حفظ شود.
- قابلیت هایی مثل پیش بینی حفاظت های اضطراری، طراحی مناسب تهویه و ایزولاسیون را هم در نظر داشته باشید.
مزایای حفاظت الکتریکی در ژنراتورها
حفاطت الکتریکی برای هر سیستم ژنراتوری ضروری است. این فرآیندها باعث افزایش ایمنی شده و همچنین پایداری و طول عمر تجهیزات را افزایش می دهد. در صورتی که حفاطت از دستگاه به درستی انجام شود دستگاه در شرایط مختلفی مثل اضافه جریان، اتصال کوتاه و یا ولتاژهای مختلف به خوبی عمل کرده و از آسیب به سیم پیچ ها جلوگیری می شود. همه این موارد باعث می شود هزینه های تعمیرات سنگین کاهش یابد.
وقتی ولتاژ، جریان و فرکانس به صورت مداوم کنترل می شود مطمئن می شوید که ولتاژ و توان در وضعیتی پایدار هستند و کیفیت خوبی دارند. این موضوع باعث می شود مصرف کننده ها و مخصوصا مصرف کننده های حساس دچار آسیب های مختلفی نشوند. رله های مختلف حفاظتی از ناپایداری، لرزش و موارد مشابه در دستگاه جلوگیری می کنند که برای سلامت الکتریکی و مکانیکی دستگاه ضروری است. در نهایت تمامی حفاظت های گفته شده باعث افزایش اطمینان عملیاتی، کاهش خاموشی ها و افزایش عمر مفید دستگاه می شود.
شرکت بازرگانی آبادیزل با کادری مجرب، آماده ارائه مشاوره فنی رایگان به شما مشتریان عزیز می‌باشد. می‌توانید با خرید دیزل ژنراتور یا هر دستگاه مناسب دیگر، خرید بهینه‌ای داشته باشید.
شماره های تماس : ۰۲۱۳۳۹۹۲۲۹۴ – ۰۲۱۳۳۹۱۴۰۸
دیدگاه خود را با ما در میان بگذارید