ضریب اصلاح توان ژنراتور بر اساس شرایط محیطی
یکی از اشتباهات رایج در میان مصرف کنندگان و حتی برخی فعالان صنعت برق، یکسان دانستن «ضریب اصلاح توان ژنراتور» با «ضریب توان» یا Power Factor است. این دو مفهوم کاملاً متفاوت هستند و هرکدام کاربرد خود را دارند.
ضریب توان یا Power Factor نسبت توان اکتیو (kW) به توان ظاهری (kVA) را نشان می دهد و معمولاً برای محاسبه بارهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، یک ژنراتور 1000 کاوا با ضریب توان 0.8 حدود 800 کیلووات توان اکتیو تولید می کند.
اما ضریب اصلاح توان یا Derating Factor به شرایط محیطی و عملکرد واقعی موتور و آلترناتور مربوط می شود. این ضریب توان نامی ژنراتور را در شرایط خاص آب و هوایی مشخص می کند. بنابراین ممکن است یک ژنراتور 1000 کاوا به دلیل ارتفاع زیاد محل نصب، تنها 930 کاوا توان واقعی تولید کند. در این حالت ابتدا ضریب اصلاح توان اعمال می شود و سپس توان اکتیو بر اساس ضریب توان محاسبه خواهد شد.
ضریب اصلاح توان ژنراتور بر اساس شرایط محیطی
بسیاری از کاربران و مصرف کنندگان دیزل ژنراتور در زمان انتخاب و خرید دستگاه، تنها به توان نامی روی پلاک توجه می کنند. درصورتی که توان واقعی قابل دسترس یک ژنراتور به شرایط محیطی محل نصب وابسته است. دو عامل بسیار مهم که می توانند عملکرد ژنراتور را تحت تأثیر قرار دهند، ارتفاع از سطح دریا و دمای محیط است.
موتور دیزل برای تولید توان به اکسیژن کافی نیاز دارد. هر عاملی که باعث کاهش اکسیژن ورودی یا افزایش دمای کاری موتور شود، مستقیماً بر توان خروجی اثر خواهد گذاشت.
از طرف دیگر آلترناتور نیز در دماهای بالا با محدودیت حرارتی مواجه می شود. افزایش دمای سیم پیچ ها می تواند راندمان تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی را کاهش دهد.
به زبان ساده، ضریب اصلاح توان عوامل زیر را مشخص می کند:
- چه مقدار از توان نامی ژنراتور قابل استفاده است.
- شرایط محیطی چه تأثیری بر عملکرد موتور و آلترناتور دارند.
- آیا ژنراتور انتخاب شده برای بار مورد نیاز پروژه کافی است یا خیر.
- چه میزان حاشیه اطمینان باید در زمان انتخاب ظرفیت دستگاه در نظر گرفته شود.
شرایط استاندارد محاسبه توان ژنراتور
تمامی سازندگان معتبر دیزل ژنراتور، توان خروجی محصولات خود را تحت شرایط مشخصی اعلام می کنند :
- دمای محیط 25 درجه سانتی گراد
- فشار اتمسفریک استاندارد
- رطوبت نسبی مشخص
- ارتفاع نزدیک به سطح دریا
اگر ژنراتور در شرایطی متفاوت از این استانداردها نصب شود، توان واقعی آن با توان نامی برابر نخواهد بود.
چرا ارتفاع از سطح دریا روی توان ژنراتور تأثیر می گذارد؟
موتور دیزل برای تولید توان مورد نیاز نیازمند اکسیژن است. هرچه ارتفاع محل نصب از سطح دریا بیشتر شود، چگالی هوا کاهش می یابد و در نتیجه مقدار اکسیژن ورودی به موتور کمتر می شود.
کاهش اکسیژن ورودی به موتور دیزل باعث عوامل زیر می شود:
- احتراق کامل سوخت انجام نمی شود.
- راندمان موتور افت می کند.
- دمای کاری موتور افزایش می یابد.
- توان خروجی کاهش پیدا می کند.
- مصرف سوخت افزایش می یابد.
بنابراین توجه به محل نصب دیزل ژنراتور از نظر ارتفاع در انتخاب توان کاری درست، کاهش هزینه سوخت و تضمین سلامت و راندمان دستگاه اهمیت بالایی دارد.
تاثیر دمای محیط بر عملکرد ژنراتور
افزایش دمای هوا باعث می شود:
- چگالی هوا کاهش پیدا کند.
- اکسیژن کمتری وارد سیلندر شود.
- راندمان احتراق افت کند.
- دمای موتور افزایش یابد.
- توان تولیدی ژنراتور کاهش پیدا کند.
برای جلوگیری از افت توان،کاهش دمای موتور و آلترناتور و تضمین راندمان و توان کاری ژنراتور علاوه بر محاسبه دمای محیط و ضریب اصلاح توان، میتوان از دستگاه های دیگری همچون خنک کننده ها و رادیاتور ها در مناطق بسیار گرم استفاده کرد.
ضریب اصلاح توان بر اساس ارتفاع از سطح دریا
مقادیر زیر به صورت تقریبی در بسیاری از برندهای ژنراتور مشاهده می شود:
- تا 1000 متر: بدون کاهش توان
- 1000 تا 1500 متر: کاهش حدود 3 درصد
- 1500 تا 2000 متر: کاهش حدود 5 درصد
- 2000 تا 2500 متر: کاهش حدود 8 درصد
- 2500 تا 3000 متر: کاهش حدود 10 درصد
- بالاتر از 3000 متر: نیاز به بررسی اختصاصی سازنده
ضریب اصلاح توان بر اساس دما
به طور معمول تولیدکنندگان برای دماهای بالاتر از 40 درجه سانتی گراد کاهش توان در نظر می گیرند.
- 40°C: بدون کاهش
- 45°C: حدود 2 درصد کاهش
- 50°C: حدود 4 درصد کاهش
- 55°C: حدود 6 درصد کاهش
- 60°C: حدود 8 درصد کاهش
نحوه محاسبه توان واقعی ژنراتور (بر اساس دما + ارتفاع)
در بسیاری از پروژه ها، ارتفاع و دما به طور همزمان بر عملکرد ژنراتور اثر می گذارند. برای محاسبه توان واقعی ژنراتور و اعمال ضریب اصلاح توان بر اساس هر دو فاکتور (دما + ارتفاع) باید ضریب اصلاح هر دو را در نظر بگیریم :
به عنوان مثال :
فرض کنید یک دیزل ژنراتور 500 کاوا در شهر کرمان نصب می شود.
شرایط محیطی:
- ارتفاع: 1750 متر
- دمای محیط: 45 درجه سانتی گراد
- ضریب اصلاح: 0.91
500 × 0.91 = 455Kva
در نتیجه این ژنراتور به جای 500 کاوا، حدود 455 کاوا توان واقعی در اختیار مصرف کننده قرار خواهد داد.
دلیل اهمیت اعمال ضریب اصلاح توان
نادیده گرفتن ضریب کاهش توان می تواند مشکلات متعددی ایجاد کند:
- اضافه بار دائمی ژنراتور
- افزایش مصرف سوخت
- افت ولتاژ و فرکانس
- افزایش دمای موتور
- کاهش عمر موتور و آلترناتور
- خاموشی ناخواسته در زمان پیک بار
- افزایش هزینه تعمیرات
- کاهش قابلیت اطمینان سیستم برق اضطراری
انتخاب ژنراتور با ظرفیت دقیق و بدون در نظر گرفتن ضریب اصلاح، ممکن است در ابتدا باعث کاهش هزینه خرید شود؛ اما در بلندمدت مشکلاتی مانند استهلاک زودهنگام موتور، افزایش مصرف سوخت، افت ولتاژ و کاهش قابلیت اطمینان سیستم را به همراه خواهد داشت. به همین دلیل ضریب اصلاح توان ژنراتور یکی از مهم ترین پارامترهایی است که در طراحی سیستم برق اضطراری باید مورد توجه قرار گیرد. افزایش ارتفاع از سطح دریا و بالا رفتن دمای محیط باعث کاهش چگالی هوا، افت راندمان احتراق و در نهایت کاهش توان واقعی ژنراتور می شود. بنابراین انتخاب ژنراتور صرفاً بر اساس توان نامی کافی نیست و لازم است ضرایب اصلاح مربوط به شرایط اقلیمی پروژه محاسبه شوند. در پروژه های صنعتی، بیمارستانی، مراکز داده و ساختمان های تجاری، محاسبه صحیح Derating Factor می تواند از کمبود توان، افزایش هزینه های نگهداری و خرابی های زودهنگام جلوگیری کند. کارشناسان دلکو صنعت با بررسی دقیق شرایط محیطی هر پروژه، مناسب ترین ظرفیت دیزل ژنراتور را برای بهره برداری مطمئن و بلندمدت پیشنهاد می کنند.
مقالات مرتبط
