آموزش سرویس و نگهداری ژنراتور

ژنراتورهای سنکرون به همراه سیستم‌های جانبی آن‌ها، اغلب تجهیزات گران‌قیمتی هستند که در بهره برداری و استفاده از آن‌ها باید نکات بسیاری را رعایت کرد. در این نرم افزار به آموزش سرویس و نگهداری ژنراتور پرداخته شده است که مطالب مفیدی در این زمینه همراه با تصاویر و فیلم ارائه شده است. زیر آشنا بودن پرسنل با ساختمان و نحوه کار سیستم‌های مرتبط با ژنراتورها، نحوه بهره‌برداری صحیح، تعمیرات و تست‌های پیشگیرانه، نکات ایمنی و مسائلی از این قبیل می‌تواند نقش به سزایی در افزایش طول عمر و بهره‌برداری ایمن و صحیح از ژنراتورها داشته باشد.

فهرست مطالب آموزش سرویس و نگهداری ژنراتور :

۱- مقدمه

۲- مبانی تئوری

۲-۱- اساس کار

۲-۲- منحنی‌های عملکرد

۳- ساختمان ژنراتور

۳-۱- اجزاء

۳-۲- سیستم‌ها

۳-۲-۱- سیستم تحریک

۳-۲-۲- سیستم تنظیم ولتاژ

۳-۲-۳- سیستم پایدارساز قدرت

۳-۲-۴- سیستم استارت

۳-۲-۵- سیستم تنظیم فرکانس

۳-۲-۶- سیستم سنکرون

۴- مشخصات فنی

۵- مدهای کاری ژنراتور

۶- بهره‌برداری از ژنراتور

۶-۱- راه‌اندازی

۶-۲- شات داون

۷- تعمیرات دوره‌ای

۷-۱- کلیات

۷-۲- آزمایشات

۷-۳- نکات ایمنی

توضیحاتی درباره ژنراتورهای سنکرون :

ژنراتورهای سنکرون، مبدل‌هایی هستند که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. در این ماشین‌ها، از دو نوع سیم پیچی استفاده شده است. سیم‌پیچی آرمیچر که یک یا چند سیم پیچ ac بوده و از نظر فیزیکی بر روی بخشی فلزی به نام استاتور قرار گرفته‌اند و سیم پیچی فیلد یا تحریک که بر روی بخشی به نام رتور نصب شده‌اند. از درون سیم پیچی‌های فیلد، جریان مستقیم یا DC عبور داده می‌شود تا میدان ثابتی اطراف آن به وجود آید. این میدان از درون استاتور عبور کرده و سیم پیچی‌های استاتور را در بر می‌گیرد. هنگام کار ژنراتور، رتور توسط یک محرک اولیه به گردش درآمده که با گردش آن، خطوط میدان توسط سیم پیچی های استاتور قطع شده و در نتیجه در درون آن‌ها ولتاژ القا می شود.

ژنراتورهای سنکرون می‌توانند به دو صورت مجزا و یا سنکرون شده کار کنند. در حالت مجزا، ولتاژ خروجی و نیز فرکانس ولتاژ می‌تواند با توجه به جریان تحریک و نیز توان ورودی روی شافت، قابل تنظیم باشد. ولتاژ داخلی یک ژنراتور و به تبع آن ولتاژ ترمینال‌های آن ارتباط مستقیم با میزان جریان تحریک دارد؛ به گونه‌ای که با افزایش جریان تحریک، ولتاژ ترمینال نیز افزایش پیدا می‌کند. فرکانس ولتاژ اعمالی به میزان دور رتور بستگی داشته و توسط محرک اولیه ژنراتور تعیین می‌گردد. در صورتی که بار ثابتی به ژنراتور متصل باشد، با افزایش قدرت محرک اولیه، دور رتور افزایش پیدا کرده و فرکانس خروجی ژنراتور افزایش می‌یابد. باید توجه داشت که در این حالت، ضریب توان ژنراتور، به ضریب توان بار بستگی داشته و قابل کنترل نیست.

در حالت سنکرون، ولتاژ و فرکانس خروجی ژنراتور، تغییر چندانی نداشته و نمی‌توان آن ها را با تغییر جریان تحریک و یا تغییر توان ورودی ژنراتور، کنترل کرد. در این حالت تغییر جریان تحریک باعث تغییر ضریب توان ژنراتور می‌شود. با افزایش جریان تحریک ضریب توان کاهش پیدا کرده و با کاهش جریان تحریک، ضریب توان افزایش پیدا کرده و می‌تواند به ضریب توان واحد نیز برسد. با ادامه این فرآیند، ضریب توان وارد محدوده خازنی شده و دوباره کاهش می یابد. به حالتی ضریب توان ژنراتور سلفی است، حالت اضافه تحریک یا Over Excited و به حالتی که ژنراتور در محدوده ضریب توان خازنی کار می‌کند، حالت زیرتحریک یا Under Excited نیز گفته می شود.

بررسی عملکرد ژنراتورهای سنکرون :

عملکرد ژنراتورهای سنکرون توسط منحنی‌های مختلفی نشان داده می شود که مهم‌ترین آن‌ها منحنی اشباع است. این منحنی ولتاژ ترمینال‌های ژنراتور را در موقع بی‌باری، بر حسب جریان تحریک نشان می‌دهد. در این منحنی سرعت ژنراتور، برابر با سرعت نامی در نظر گرفته می‌شود. ژنراتورهای سنکرون اغلب به صورتی طراحی می‌شوند که ولتاژ نامی آن‌ها در انتهای بخش خطی منحنی و به اصطلاح در بخش زانویی منحنی قرار داشته باشد. به جریان تحریکی که این ولتاژ را تأمین می‌کند، جریان تحریک بی‌باری یا No-Load Field Current گفته می‌شود. علاوه بر منحنی اشباع در حالت بی‌باری، سازندگان، اغلب مشابه این منحنی را در بار نامی نیز ارائه می‌کنند.

یکی دیگر از این منحنی‌ها، منحنی نسبت ولتاژ به فرکانس است. در یک ژنراتور، میزان شار مغناطیسی ایجاد شده در هسته، ارتباط مستقیم با نسبت ولتاژ به فرکانس ژنراتور دارد. با افزایش این نسبت از حد مشخصی، تلفات هسته افزایش پیدا کرده و باعث وقوع مشکلات حرارتی برای ژنراتور می‌شود. از طرف دیگر، کاهش بیش‌از حد شار مغناطیسی در هسته و به عبارت دیگر کاهش نسبت ولتاژ به فرکانس نیز باعث ایجاد مشکلات پایداری برای ژنراتور می‌شود. در منحنی‌هایی که برای نشان دادن حد مجاز این نسبت وجود دارد، محدوده بین دو خط که دارای شیب مثبت هستند در نظر گرفته می‌شود.

از طرفی دیگر، بر طبق استاندارد، ژنراتورها در حالت پایدار باید در محدوده ولتاژی بین ۹۵ تا ۱۰۵ درصد ولتاژ نامی و محدوده فرکانسی ۹۸ تا ۱۰۲ درصد فرکانس نامی کار کنند. با اعمال این محدودیت‌ها بر روی منحنی، محدوده کارکرد پایدار و ایمن ژنراتور مشخص می شود. در حالت‌های گذرا، محدوده تغییرات فرکانس ژنراتور، بر طبق استاندارد باید بین ۹۵ تا ۱۰۳ درصد فرکانس نامی باشد که از این لحاظ در حالت‌های گذرا، محدوده کارکرد ایمن ژنراتور، اندکی بزرگتر از حالت پایدار است.

توضیحاتی درباره سرویس و نگهداری ژنراتور :

سیستم‌های مختلفی در کارکرد ژنراتور تأثیر گذارند که از آن‌ها می‌توان به سیستم تنظیم ولتاژ یا AVR، سیستم استارت، سیستم تنظیم فرکانس، سیستم پایدارساز قدرت و سیستم تحریک اشاره کرد. سیستم‌های تحریک ژنراتور، انواع مختلفی دارند که مهم‌ترین آن‌ها انواع استاتیک و Brushless هستند. سیستم‌های استاتیک، اغلب برای ژنراتورهای بزرگ به کاربرده شده و زمان پاسخ آن نسبت به سیستم تحریک بدون جاروبک کم‌تر است. در این سیستم، انرژی مورد نیاز جهت تحریک اغلب به کمک یک ترانسفورماتور که ترانسفورماتور تحریک نامیده می شود، از ترمینال‌های ژنراتور گرفته شده و پس از یکسوسازی با استفاده از جاروبک و حلقه‌های لغزان به سیم‌پیچی رتور اعمال می‌شود.

یکسوساز مورد استفاده اغلب تریستوری بوده و قابلیت اعمال ولتاژ منفی یا مثبت به رتور را دارا می‌باشد. زاویه آتش این تریستورها توسط سیستم کنترل ولتاژ تعیین می‌شود.
ژنراتورهای سنکرون از موقعی که از حالت سکون، وارد مدار می‌شوند و سپس از مدار خارج می شوند، در مدهای کاری مختلفی قرار می‌گیرند. این مدها به ترتیب عبارتند از: مد خاموش، مد Turning Gear، مد Ramp Up، مدField Applied-Open Circuit، مد Online یا Synchronized و مد Run Down.

تعمیرات دوره‌ای یا Preventive Maintenance در بازه‌های زمانی مشخص و با توجه به دستورالعمل‌های سازنده، جهت افزایش بازدهی، افزایش طول عمر ژنراتور، کاهش هزینه نگهداری و مواردی از این قبیل بر روی ژنراتور انجام می شود. این تعمیرات و بازرسی‌ها، می‌تواند به صورت روزانه، هفتگی، ماهیانه، سالانه و یا بر اساس میزان ساعات کارکرد دستگاه صورت گیرد. برخی از این فعالیت‌ها، تنها در حد بازرسی و چک بوده ولی برخی دیگر تعمیرات اساسی را شامل می‌شوند. این تعمیرات اساسی اغلب تحت عنوان Overhaul بیان می‌گردند که برای انجام آن‌‌ها ژنراتور باید برای مدت زمان مشخصی از مدار خارج شود. تعداد Overhaulها، بازه‌های زمانی انجام آن‌‌ها، فعالیت‌های قابل انجام در هر کدام و غیره توسط سازنده بیان شده و همواره باید توصیه‌های سازنده به دقت رعایت شود.

هنگام انجام تعمیرات پیشگیرانه، آزمایشات و تست‌های مختلفی بر روی یک ژنراتور صورت می‌گیرد که مهم‌ترین آن‌ها به این شرح‌اند:

۱- اندازه‌گیری مقاومت اهمی سیم‌پیچی‌ها

۲- اندازه‌گیری مقاومت عایقی سیم‌پیچی‌ها

۳- تست اندیس پلاریزاسیون

۴- تست ولتاژ بالا یا Hipot

۵- تست هسته استاتور

۶- تست فشار جاروبک‌ها

۷- چک بیرینگ‌ها

۸- تست لرزش

ادامه مطلب