اهمیت انرژی الکتریکی در زندگی روزمره و به ویژه واحدهای صنعتی و خدماتی مختلف بر هیچ کس پوشیده نیست. علی‏رغم توسعه شبکه توزیع و بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات مربوطه، در بسیاری از صنایع از دیزل ژنراتور به عنوان یک منبع رزرو و یا حتی اصلی برای تامین این انرژی استفاده می‌‏شود. از این رو تضمین فعالیت خطوط تولیدی و خدماتی بیش از پیش به این تجهیز وابسته است. از طرفی با نگاهی اجمالی به بازار مالی دیزل ژنراتورها، به خوبی می‌توان ارزش مالی آن‌ها را به مثابه یک دارایی فیزیکی که باید در حفظ و نگهداشت آن کوشید، مشاهده کرد. طبق گزارشات منتشر شده، بازار این تجهیزات در سال 2019، 16.4 هزار میلیارد دلار ارزش داشت. بدین جهت باید برای تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها برنامه ویژه و جامعی داشت، تا ضمن حفظ حیات چرخه تولید صنایع، از خسارات مالی فراوان نیز جلوگیری به عمل آورد.

ساختار و عملکرد دیزل ژنراتور و عوامل موثر بر عملکرد آن

در دیزل ژنراتور انرژی سوخت فسیلی (گازوییل) به‌وسیله موتور دیزل (که یک موتور احتراق داخلی محسوب می‏‌شود) به انرژی مکانیکی و سپس به‌وسیله یک آلترناتور به انرژی الکتریکی تبدیل می‏‌شود. با توجه به ابعاد و ظرفیت مخزن، می‌‏توان بر روی خروجی دیزل ژنراتور در زمان‏‌های مورد نیاز حساب کرد. در ساختار یک دیزل ژنراتور عموماً از یک کوپلینگ مکانیکی، تنظیم‌کننده سرعت (Speed Regulator)، تنظیم‌کننده اتوماتیک ولتاژ، یک شاسی، باطری (برای شروع به کار موتور دیزل)، مخزن سوخت و یک صفحه فرمان (Control Panel) استفاده شده است. همانطور که مشاهده می­‌کنید یک دیزل ژنراتور از بخش­‌های مختلفی تشکیل شده است. اما در این بین سه جزء موتور دیزل، آلترناتور و سیستم خنک‌کننده بخش‌­های اصلی یک دیزل ژنراتور محسوب می‌­شوند. لذا در این نوشتار به بیان ملاحظات تعمیر و نگهداری این سه بخش بسنده می‌­کنیم.

دیزل ژنراتورها معمولاً به گونه‌‏ای طراحی می‌‏شوند که قابلیت رسیدن به 30 الی 80 درصد خروجی نامی (که توسط سازنده یا OEM در نظر گرفته شده) را داشته باشند. انواعی از دیزل ژنراتور که مجهز به واحد کنترل‏‌کننده الکترونیکی (ECU) هستند در بخش تاسیسات (Utilities) مورد استفاده قرار می‌‏گیرند. واحد کنترل‌‏کننده الکترونیکی تجهیزی است که در داخل دیزل ژنراتور تعبیه شده و نقش آن پایش میزان تغییر نیاز به تولید برق و تنظیم سوخت ورودی به محفظه احتراق مولد توان یا موتور دیزل می‌‏باشد.

شاخص‏‌های دیگری نیز وجود دارد که در زمان طراحی یک سیستم تولید انرژی الکتریکی بر حسب مورد استفاده در نظر گرفته می‌‏شوند. از جمله این موارد می‌‏توان به سیستم خنک کاری، سیستم کنترل، شرایط ویژه محیطی، کیفیت سوخت، سیستم تنظیم دور، نوع مولد مورد استفاده و دمای محیط اشاره نمود. بازدهی، شاخص دیگری است که در زمان انتخاب مولد دیزل برای یک ژنراتور باید مورد توجه قرار گیرد. در معنای جامع‏‌تر البته، بازدهی یک دیزل ژنراتور به عواملی همچون شاخص بار (Load Factor)، شرایط محیطی، کنترل سوخت، سیستم خنک‌کاری و دورکاری تجهیز و به طور کلی به کارگیری موفقیت‏‌آمیز یک دیزل ژنراتور به عملکرد صحیح تمامی اجزاء به کار رفته در آن بستگی دارد.

عوامل ایجاد مشکل در دیزل ژنراتورها

ژنراتورها باید به طور موثر و کارآمد کار کنند تا بتوانند برق تجهیزات مورد نیاز را در محیط‌های صنعتی تامین نمایند. با این حال نادیده گرفتن مجموعه عواملی که در ادامه بدان اشاره می­‌شود، تولیدکنندگان و مدیران کارخانه­‌ها را در ارتباط با این تجهیز با مشکل مواجه می‌کند:

نادیده گرفتن تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها

از اصلی ترین عوامل بروز خرابی در دیزل ژنراتورها، نداشتن یک برنامه جامع و دقیق تعمیر و نگهداری آن‌­ها است. این تجهیزات همانند سایر همتایان خود لازم است که به صورت پیوسته و متناسب بررسی و آنالیز شوند و مجموعه اقدامات پیشگیرانه­‌ای در قبال آن ها صورت پذیرد. یک از بخش‌­هایی که حتما باید در برنامه تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها گنجانده شود، آزمایش سالانه بانک بار است. این روش انباشتگی رطوبت در دیزل ژنراتورها را با سوزاندن سوخت، روغن و کربن سوزانده نشده در سیلندرها و سیستم اگزوز از بین می‌­برد. نادیده گرفتن این مهم، خرابی‌­های ناگهانی فراوان و کاهش طول عمر تجهیز را به همراه دارد.

انتخاب ناصحیح دیزل ژنراتور از نظر ابعاد و بارگذاری نامناسب آن

یک اشتباه رایج، انتخاب دیزل ژنراتور صنعتی در اندازه نامناسب آن است. متاسفانه استفاده از ژنراتور با بار بسیار سبک می‌­تواند منجر به آسیب جدی و ناکارآمدی آن‌ها شود. یک مسئله برجسته که در نتیجه بارگذاری نامناسب رخ می‌­دهد، انباشت رطوبت (wet stacking) است. این اتفاق معمولاً زمانی رخ می­‌دهد که دیزل ژنراتور با بار کافی کار نمی­‌کند. در نتیجه دمای کارکرد موتور آنقدر بالا نمی­‌رود که اتصالات انبساطی در سیستم اگزوز به درستی چفت و بست شوند. بارگذاری بیش از حد سبک این تجهیز، باعث می‌شود سوخت دیزل به طور کامل نسوزد و سوخت مرطوب در موتور جمع گردد. همچنین سوخت مرطوب از طریق اگزوز نشت کند که این اتفاق می­‌تواند مشکلات زیادی همچون آتش‌سوزی را به همراه داشته باشد.

تامین سوخت

اغلب اپراتورها هنگام کار سوخت کافی برای دیزل ژنراتور فراهم نمی‌­کنند. کمبود سوخت در دیزل ژنراتور منجر به ورود هوا به سیستم سوخت می‌­شود و می­‌تواند به اجزای آن آسیب وارد نماید.

ملاحظات تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها

یک دیزل ژنراتور بسته به کاربرد آن، به دو بخش تجهیزات منبع تغذیه آماده به کار تولیدکننده و تجهیزات اصلی منبع تغذیه تقسیم می‌­شود. عمر مفید این دو بخش با یکدیگر متفاوت است. تعمیر و نگهداری موتورهای احتراق داخلی با تعداد تجمعی ساعاتی که موتور روشن است، سنجیده می­‌شود. به منظور عملکرد صحیح و قابل اعتماد موتور، سیستم تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها باید در چند سطح صورت پذیرد. نگهداری فنی دیزل ژنراتور در دو بخش تعریف می­‌شود. بخش ابتدایی آن شامل بازرسی تعمیر و نگهداری در دو سطح و درجه است. درجه A (روزانه یا هفتگی) و درجه B (250 ساعت یا 4 ماه) می­‌باشد. در بخش دیگر، بازرسی تعمیر و نگهداری کلاس C (هر 1500 ساعت یا 1 سال)، متوسط (هر 6000 ساعت یا یک سال و نیم) و تعمیرات اساسی (هر 10000 ساعت یا بیشتر) قرار می­‌گیرد.

تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها در سطح یک و درجه A و B

اگر اپراتور به درستی عملکرد تجهیز را رصد نماید، موتور در بهترین حالت خود فعالیت می‌­کند. بخش تعمیر و نگهداری باید گزارش­‌های عملکرد روزانه اپراتور را دریافت کرده و تنظیمات لازم متناسبی با برنامه تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها را ترتیب دهند. تفسیر صحیح گزارش عملکرد روزانه موتور و اقدامات عملیاتی بعدی، بسیاری از خرابی­‌ها را بدون نیاز به تعمیرات اضطراری برطرف می­‌کند.

کنترل‌­هایی که باید در این سطح و درجه به طور منظم توسط اپراتور تجهیز صورت پذیرد، شامل آیتم­‌های زیر است:

• قبل از روشن شدن، صفحه روغن باید بررسی شود. برخی از خط­کش‌­های روغن دارای دو علامت بالا “H” و علامت پایین “L” هستند.
• از مقیاس روغن روی ژنراتور برای بررسی سطح روغن می­‌توان استفاده کرد. به منظور دستیابی به قرائت دقیق، در حالت خاموش، روغن به مدت 15 دقیقه لازم است بررسی گردد. مقیاس روغن باید با صفحه اصلی روغن مطابقت داشته باشد و سطح روغن باید تا حد امکان به علامت “H” نزدیک باشد. در صورتی که سطح روغن از علامت “L” پایین‌­تر یا بالاتر از علامت “H” بود، نباید موتور را روشن کرد.
• می‌بایست به صفحات خنک کننده موتور افزوده شود و سیستم خنک‌کننده در سطح کار کامل نگهداشته شود. سپس وضعیت صفحات خنک‌کننده در این حالت بررسی گردد.
• لازم است تسمه موتور چک شود، در صورت لغزش تسمه یا شل بودن، باید تسمه محکم گردد.
• بعد از انجام بررسی­‌های اولیه، موتور توسط اپراتور روشن شود و فشار روغن، توان موتور، دمای آب و روغن خنک‌کننده مورد بررسی قرار گیرد. اطمینان حاصل گردد که صدای موتور طبیعی است. گاز خروجی، مصرف سوخت و نشت احتمالی روغن نیز لازم است چک گردد.

تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها در سطح دو و درجه A و B

برای هر بازرسی تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتور در سطح A و B گام‌های پیشین را بردارید و فرم‌­های مربوط به آن‌­ها را تکمیل و مواردی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌­شود را جایگزین روغن موتور کنید.

• باید موتور روشن شود تا دمای آن به بالاترین میزان کاری برسد و سپس خاموش شود. دوشاخه پیچ روغن از بخش تحتانی ظرف جدا گردیده و روغن رها شود.
• باید گشتاور پیچ روی صفحه روغن به میزان 70 تا 80 نیوتون متر برسد.
• افزودن روغن به خط کش میلنگ باید تا رسیدن به علامت “H” ادامه یابد.
• بعد از روشن کردن موتور باید اطمینان حاصل شود که نشت روغن وجود ندارد.

بعد از آن دوباره موتور متوقف گردد و به مدت 15 دقیقه اجازه داده شود تا روغن به تشت روغن بازگردد و سپس سطح آن مورد بررسی قرار گیرد. در صورت نیاز به افزودن روغن به آن، مطابق با استانداردهای تعریف شده شرکت سازنده به آن روغن اضافه شود. اطمینان حاصل گردد که  فیلتر اصلی نصب باشد.

تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتور در سطح C

در این سطح لازم است اقدامات زیر در دستور کار قرار گیرد:

• مخزن سوخت، فیلتر، خط لوله، پمپ دیزل و نازل باید کاملاً تمیز شوند.
• سیستم روغن‌کاری تمیزکننده از جمله میل­‌لنگ، لوله روغن، فیلتر روغن، پمپ روغن و کولر روغن لازم است کاملا بررسی گردد و عمل تعویض روغن انجام شود. این نکته را در نظر داشته باشید که به کولر روغن توجه ویژه شود و از نظر خوردگی یا آسیب کنترل گردد.
• از کار افتادگی ژنراتور و کموماتور مورد بررسی قرار گیرد. می­‌توان از کاغذ سنباده برای بررسی برس الکتریکی استفاده کرد.
• سیستم زمان­بندی سوپاپ و شیر STC مورد بازبینی قرار گیرد و در صورت لزوم تنظیم شود.
• محلول پاک­‌کننده مورد استفاده شامل 150 گرم کنا kona و 6 لیتر آب است. قبل از شروع عملیات تمیزکاری، سیستم خنک‌کننده کاملا تخلیه شود و سپس به مقدار مساوی محلول تمیزکننده به آن اضافه گردد تا از رسوب محلول جلوگیری شود. بعد از آن سیستم خنک کننده با آب تمیز شود.
• بعد از هر 1500 ساعت کار تجمعی، ژنراتور و موتور باید دمونتاژ گردد. بلبرینگ­‌های قدیمی آن باز شده و کره تعویض گردد. مطمئن شوید که درایو دنده استارت مورد بررسی قرار گیرد.
• اجزای ژنراتور کاملاً مورد بازبینی قرار گیرد و تنظیمات مربوط به هر جزء انجام شود.

بازرسی سطح متوسط تعمیر و نگهداری مجموعه دیزل ژنراتور

• لازم است مونتاژ سرسیلند انجام بگیرد. سرسیلند جدا گردد و ولو سیت، ولو گاید و ولو اسپرینگ مورد بررسی قرار بگیرد و در صورت لزوم تعمیر و یا تعویض انجام پذیرد.
• پیستون و بوش میله اتصال جدا گردد. میزان تمیزی و سایش پیستون و آستر سیلند چک شود و در صروت لزوم تعویض گردند.
• میله اتصال، بلبرینگ میله، مکانیزم توزیع سوپاپ، رگلاتور و سایر قسمت‌­ها مورد بازبینی قرار بگیرد. در صورت شل شدن یا آسیب‌­دیدگی باید تعمیر اساسی انجام گیرد.
• صفحه روکش جدا گردد و حلقه آب‌بندی آستر سیلندر از قسمت تحتانی آن، مورد بررسی قرار گیرد.
• پوشش جلویی باید جدا شود و بررسی دقیق صورت پذیرد که آیا انژکتور بر روی پوشش مکانیزم گیربکس، رسوب گرفته است یا خیر؟ در صورت بروز این اتفاق باید رسوب برطرف شود.
• سایش مجموعه میل لنگ، یاتاقان تراست، صفحه تراست و حلقه داخلی و خارجی بلبرینگ اصلی باید بررسی شود و در صورت لزوم تعویض گردد.
• لازم است مکانیزم گیربکس بررسی شود. پوشش جلویی جدا گردد و ساییدگی سطح مشبک گیربکس چک شود. فاصله مش‌بندی اندازه گیری گردد و در صورت لزوم چرخ دنده‌ها تعمیر و یا تعویض شوند.
• باید انژکتور به طور کامل بررسی شود. همچنین در صورت لزوم سایر اجزای آسیاب و پمپ تزریق سوخت کنترل گردد. لازم به ذکر است که باید وضعیت آب‌بندی پیستون و سایش پین ضد زنگ کنترل شود.
• پمپ روغن موتور، پمپ خنک کننده و سوپر شارژر حتما باید بررسی گردد و در صورت لزوم تنظیم شوند.

خرابی های رایج دیزل ژنراتورها

در برنامه تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها همانند سایر تجهیزات صنعتی توجه به خرابی­‌های متداول آن­‌ها، جهت برنامه­‌ریزی و انجام اقدامات پیشگیرانه یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. توجه به این موضوع در افزایش طول عمر آن­‌ها و جلوگیری از خرابی‌های ناگهانی امری مهم محسوب می‌­شود. دیزل ژنراتورها معمولا با خرابی­‌هایی که به آن‌ها اشاره می­‌شود، مواجه می‌گردند:

خرابی باتری

ضعف یا کم شارژ شدن باتری­‌ها شایع­‌ترین علت خرابی ژنراتورهای آماده به کار است. به طور میانگین 8 درصد از باتری­‌ها به دلیل تجمع سولفاته خراب می­‌شوند. این پدیده به دلیل کامل نبودن فرآیند شارژ باتری رخ می‌­دهد. در نتیجه این رخ داد، کریستال­‌های سولفات در باتری شکل می‌­گیرد و عملکرد آن را تحت تاثیر قرار می­‌دهد و می‌تواند به خرابی باتری بینجامد. برای جلوگیری از این اتفاق لازم است که باتری به صورت دوره‌ای در حالت شارژ به کار رود.

سطح خنک کننده پایین

موتورهای ژنراتور به گونه‌­ای طراحی شدند که در دمای خاصی کار کنند. در صورتی که از دمای تعریف شده تجاوز نمایند، آسیب به بخش‌­های مختلف آن را به همراه دارند. برای جلوگیری از این اتفاق باید سطح مایع خنک کننده رادیاتور را بطور هفتگی چک نمایید و بررسی کنید که نشت نداشته باشد.

عدم استفاده از قدرت و توان تعیین شده

موتورهای دیزلی به گونه‌ای طراحی شدند که با میزان بار مشخصی کار کنند. اگر آن‌ها یک بار در سال با 70-80 درصد قدرت و توان کامل کار نکنند، به واحدهای انژکتور آسیب وارد می‌­شود. همچنین این مهم به آلودگی سوخت روغن موتور منجر می‌­شود. به طور سالیانه به کمک تست بانک بار می­‌توان این موضوع را مورد سنجش قرار داد و کربن اضافی ناشی از کم کاری موتور را اندازه گرفت.

آلودگی سوخت

آلودگی سوخت زمانی رخ می‌­دهد که ذرات معلق در مخزن سوخت تجمع می‌کنند. این اتفاق باعث می‌­شود آب اضافی در مخزن جمع گردد. همچنین فعالیت باکتری­‌ها این شرایط را تشدید می‌­نماید. پولیش و نگهداری منظم از مخرن سوخت می­‌تواند از این پدیده جلوگیری کند.

قطع کننده‌ها و سوئیچ­‌ها

گاهی به واسطه خطای انسانی در حین انجام عملیات تعمیر و نگهداری، صفحه کنترل دیزل ژنراتورها از حالت خودکار خارج می‌­شوند درحالی که قطع­‌کننده‌ها و سوئیچ‌ها در موقعیت اشتباه قرار گرفته‌اند. برای جلوگیری از این اتفاق در حین انجام اقدامات مربوط به تعمیر و نگهداری، مطمئن شوید که صفحه کنترل در حالت خودکار می­‌باشد. همچنین کنترل نمایید که قطع کننده خروجی روشن باشد.

موتور دیزل

موتورهای دیزل نوعی موتور احتراق داخلی می‌­باشند که از احتراق فشاری برای تبدیل انرژی سوخت دیزل به انرژی مکانیکی دوار استفاده می‌­کنند. در دیزل ژنراتور، موتور با به حرکت درآوردن دینام، جریان AC تولید کرده و برق مورد نیاز را تامین می‌­کند.

ملاحظات تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها، واحد موتور دیزل

موتور دیزل ژنراتور، با توجه به پیچیدگی در طراحی و تنوع به دلایل بسیاری دچار خرابی شوند یا کیفیت عملکرد آن‌­ها کاهش یابد. با این حال به برخی از نشانه­‌های خرابی آن­‌ها و دلایل بروزشان اشاره می­‌شود که می­‌تواند در برنامه نگهداری و تعمیرات آن‌­ها راهگشا باشد.

آلترناتور یا دینام

آلترناتور یک ژنراتور الکتریکی است که انرژی مکانیکی دوار را به شکل جریان متناوب به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. انرژی مکانیکی دوار که توسط موتور دیزل تامین می­‌شود، برای چرخاندن روتور اصلی دینام به کار می‌رود. این روتور دارای میدان مغناطیسی است که جریان AC را در استاتور اصلی ایجاد می­‌نماید. سیستم تحریک در دینام، جریان را به روتور اصلی می‌­دهد و از آن برای کنترل میدان معناطیسی و در نتیجه ولتاژ استاتور اصلی استفاده می‌شود.

ملاحظات تعمیر و نگهداری ژنراتور، واحد آلترناتور یا دینام

آلترناتور قطعه انتهایی پازل تولید برق توسط دیزل ژنراتور محسوب می­‌گردد. تولید خروجی مورد نظر و به ثمر نشستن فعالیت سایر اجزاء دیزل ژنراتور به عملکرد صحیح آلترناتور وابسته است. در ادامه به متداول‌ترین عیوب آلترناتور و دلایل بروز آن‌­ها اشاره می­‌شود.

سیستم خنک‌کننده

رادیاتور یک از بخش‌های کلیدی دیزل ژنراتورها محسوب می‌­شود. این جزء، گرما را از خنک‌کننده موتور به هوای اطراف منتقل می­‌کند. رادیاتور از مجموعه پره­‌ها و لوله‌های انتقال سیال تشکیل شده است. مایع خنک‌کننده موتور توسط پمپ به لوله­‌ها منتقل می­‌گردد. مایع ورودی به لوله­‌ها داغ است و هنگام عبور از لوله‌­ها گرمای خود را به پره­‌های رادیاتور می­‌دهد. فن رادیاتور توسط موتورهای الکتریکی به حرکت درمی‌آید. همچنین این بخش می­‌تواند از طریق میل لنگ و مجموعه تسمه و قرقره بچرخد. در ادامه مایع خنک شده دوباره به موتور باز می‌گردد. این سیکل به صورت پیوسته انجام می‌­گیرد و درنتیجه آن دمای موتور در حد مطلوب قرار می­‌گیرد.

ملاحظات تعمیر و نگهداری ژنراتورها، واحد خنک‌کننده

تضمین عمر مفید دیزل ژنراتور و حفظ کیفیت فعالیت آن، به طور مستقیم به عملکرد صحیح واحد خنک کننده ژنراتور وابسته است. لذا بخش مهمی از تعمیر و نگهداری دیزل ژنراتورها به آن اختصاص دارد. در این بخش مجموعه نکاتی جهت آشنایی بیشتر با خرابی­‌های این جزء و دلایل بروز آن­‌ها ارائه می­‌گردد.