سنکرون پارالل سازی دیزل ژنراتور

سنکرون پارالل سازی دیزل ژنراتور

برد و تابلو سنکرون سازی ژنراتور-سنکرون چیست و چگونه میتوان چند دیزل ژنراتور را با هم و با شبکه سنکرون پارالل کرد؟ سنکرون سازی چه شرایطی دارد.

شرایط سنکرون سازی دیزل ژنراتور با برق شبکه چیست

عملیات سنکرون سازی دیزل ژنراتور
از آنجایی که جهان به نیروی الکتریکی بیشتری برای کارکرد و رشد وابسته است، سیستم های پشتیبان قدرت، مانند دیزل ژنراتورها، نقش مهمی در تأمین برق بدون قطعی ایفا می کنند. انتخاب یک ژنراتور در درجه اول به میزان قدرت آن بستگی دارد که برای برنامه خاص شما لازم است. اغلب اوقات ممکن است نیاز به حداقل توان پشتیبان برای اطمینان از عملکرد بی وقفه دستگاه های اساسی یا تجهیزات حیاتی داشته باشید.

یا ممکن است مجبور باشید ، ژنراتور کل بار شما را تامین کند. در هر صورت، همیشه نمی توان یک ژنراتور پیدا کرد که دقیقا مطابق با نیاز شما باشد. گاهی اوقات ظرفیت خروجی دیزل ژنراتور های استاندارد موجود در بازار ممکن است تا حد زیادی از حداقل مورد نیاز شما فراتر رود یا کمتر از حداکثر نیاز شما باشد. لذا سنکرون پارالل کردن ژنراتورها می تواند به ما کمک کند.

جهت مشاوره و سنکرون پارالل سازی دیزل ژنراتورها با شرکت دیزل صنعت ماهان تماس حاصل نمایید. پرسنل دیزل صنعت ماهان دارای تجربه بسیار بالایی در زمینه سنکرون پارالل سازی انواع دیزل ژنراتورها و طراحی نیروگاه های دیزلی میباشند.

عملیات سنکرون پارالل سازی ژنراتورها:

ساده ترین راه برای راه اندازی یک سیستم سنکرون پارالل ژنراتور ، استفاده از ژنراتورهایی است که دقیقا همانند هستند. یا حداقل دارای خروجی و درجه (pitch) یکسان هستند. یکی دیگر از روش های انعطاف پذیر برای برق اضطراری شما، دو یا چند ژنراتور با خروجی متغیر است. در هر دو سناریو، ژنراتورها می توانند به صورت موازی به تابلو برق سنکرون پارالل متصل شوند. تا خروجی خود را در زمان نیاز به حداکثر یا حداقل خروجی مورد نظر در طول زمان دیگر محاسبه و رمپ کنند.

سنکرون پارالل کردن ژنراتورها ی برق سنکرون

مزایای  موازی کردن یا سنکرون سازی ژنراتورها:

سنکرون پارالل کردن دیزل ژنراتورها همیشه بیش از یک واحد ژنراتور بزرگ به طور قابل توجهی سودمند است. با این حال، سنکرون سازی دیزل ژنراتورها به محدودیت های فضا و سطح بالایی از پیچیدگی های مربوط به راه اندازی و نگهداری، محدود است. تا همین اواخر، بسیاری از کسب و کارهای بزرگ و کوچک از کارکرد موازی مجموعه ژنراتورها بی توجه رد شده بودند.

با معرفی تکنولوژی های کنترل یکپارچه دیجیتال پیشرفته، اکنون به راحتی سنکرون سازی ژنراتورها عملی می شوند و از مزایای اضافی این سیستم ها می تواند بهره مند شود.

قابلیت اطمینان: کارکرد موازی ژنراتورها (دیزل ژنراتورهای پارالل) ، قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به یک واحد ژنراتور برای بارهای بحرانی فراهم می کند. اگر یک ژنراتور نتواند بارهای بحرانی را تامین کند ، بار به ترتیب اولویت در میان سایر ژنراتورها در سیستم توزیع می شود. در بسیاری از محدوده ها، بارهای بحرانی که به بالاترین میزان نیروی برق پشتیبان قابل اعتماد نیاز دارند، معمولا فقط یک مقدار از کل انرژی تولید شده توسط سیستم را تشکیل می دهند.

در یک سیستم پارالل ، این بدان معنی است که  نیروی پشتیبان لازم برای تامین بار باید همیشه پاسخگو باشد ، حتی اگر یکی از واحدها از دست برود.

قابلیت ارتقاء تطابق ظرفیت دیزل ژنراتور با بار کار سختی ست و در صورتی که پیش بینی بار کم باشد برای ژنراتورهای تک ، یک فاجعه است و باید آنرا با یک دیزل ژنراتور قوی تر جایگزین کرد مخصوصا اگر بار ، ضربه باشد. ولی در سیستمهای دیزل ژنراتورهای سنکرون پارالل ، در صورت پایین بودن ظرفیت مجموعه دیزل ژنراتورها ، شما میتوانید یک دیزل ژنراتور را با هزینه ای کمتر ارتقا دهید یا یک دیزل ژنراتور اضافه کنید.

با سنکرون سازی ژنراتورها همچنین در زمانهای کاهش بار میتوان بعضی ژنراتورها را از مدار خارج کرد.

انعطاف پذیری: دیزل ژنراتورها در سیستم سنکرون پارالل دارای انعفاط پذیری بیشتری میباشند. یک ژنراتور بزرگ فضای زیادی را اشغال میکند ولی در سیستم سنکرون پارالل میتوان با استفاده از چند دیزل ژنراتور کوچک ، آنها را در محل های مختلفی قرار داد.

نکته: جهت رهایی از شر سنکرون پارالل کردن ژنراتورها میتوانید برق مصرف کننده را به چند بخش تقسیم کرده و برای هر کدام یک ژنراتور کوچک گذاشت.

سهولت سرویس و نگهداری و کارایی: اگر یک ژنراتور در سیستم سنکرون خراب شود یا نیاز به تعمیر و نگهداری داشته باشد، آن را می توان بدون اختلال در عملکرد سایر ژنراتورها از مدار سنکرون خارج کرد. پتانسیل ذاتی در یک سیستم سنکرون پارالل لایه های مختلف حفاظت را فراهم می کند و تأمین برق بی وقفه برای مناطق حساس و بحرانی را تضمین می کند.

هزینه ، اثربخشی و عملکرد کیفی: ژنراتورهایی که به طور سنکرون پارالل کار می کنند معمولا ظرفیت های کوچکتری دارند. موتورهای مورد استفاده در ژنراتورها ی سنکرون عمدتا موتورهای صنعتی و جاده ای با تکنولوژی پیشرفته و با حجم بالا طراحی و ساخته شده اند. که با قابلیت اطمینان بالا و هزینه پایینتر تولید شده است.

سنکرونیزاسیون ژنراتور

ملاحظات کلیدی در راه اندازی نیروگاههای دیزلی:
در اکثر موارد، هر ژنراتور در یک سیستم سنکرون پارالل شامل چهار تا شش کنترل کننده میکرو است که با هم کار می کنند.  اگر هرکدام از ژنراتورها توسط تولید کنندگان مختلف ساخته شده و برد های کنترل کننده سنکرون بر اساس ترکیبی از فن آوری های آنالوگ و دیجیتال باشند پیچیدگی نصب افزایش می یابد.

به طور معمول، حدود 3-4 هفته طول می کشد تا یک ژنراتور ظرفیت بزرگ را به صورت سنکرون تنظیم کرده و آماده عرضه نیروی برق پشتیبان کنید. با این وجود، در برنامه های کوچکتر مانند خوابگاه های خصوصی و کسب و کارهای کوچک، زمان کمتری می تواند باشد. فرآیند سنکرون کردن ، در هر دو مورد، شامل شش ویژگی اصلی و یک فرایند پیچیده است که نیاز به کمک یک تکنسین برقی دیزل ژنراتور با تجربه دارد.

برای به دست آوردن ذهنیت از برخی پارامترها ، ویژگی های کلیدی زیر بحث می شود:

کنترل سرعت:

هر ژنراتور با سرعت و فرکانس مشخص موتور خود کار می کند. هنگامی که ژنراتورها با یکدیگر سنکرون پارالل می شوند، سرعت موتورشان روی سرعت کلی سیستم قفل می شود.

تعادل بار:

بار توسط هر ژنراتور سنکرون و سرعت موتور آن را تعیین می کند. در یک سیستم سنکرون پارالل کل بار توسط همه ژنراتورها به اشتراک گذاشته شده است.

هماهنگ سازی سنکرونیزاسیون:

قطعا ضروری است که فاز هر ژنراتور را با سیستم کلی هماهنگ کنیم. تجهیزات سنکرون سازی خودکار نیز می توانند در بسیاری از موارد استفاده شوند.

حالت سنکرون چیست

مقررات ولتاژ حالت سنکرون: همانطور که در مورد سرعت موتور ژنراتورها بیان شد ، ولتاژ هر ژنراتور به ولتاژ ژنراتورهایی که با آنها سنکرون شده قفل شده است. هنگامی که هر واحد دارای نقطه تنظیم ولتاژ کمی بالاتر از سایر ژنراتورها در سیستم باشد، تمام بار ولتاژ سیستم را تحمل خواهد کرد. تنظیم کننده های ولتاژ ژنراتورها در یک سیستم جریان متقابل واکنش پذیر هستند و مقادیر ولتاژ هر یک از ژنراتورها را با تمام ترانسفورماتورهای کنترل ولتاژ های دیگر ژنراتورها تنظیم می کند.

کنترل کننده یا برد کنترلی ژنراتور سنکرون: یک برد کنترلر سنکرون برای چک کردن پارامترهای دیزل ژنراتورهای هر واحد در سیستم نصب شده است.وظیفه برد سنکرون کنترل بار و ژنراتور و زمانبندی برای روشن / خاموش شدن است.

رله فعال: یک کنترل کننده رله فعال برای هماهنگ سازی مناسب بار ، توازن ولتاژ و توابع برق با پلاریته معکوس بررسی می شود.

اتصال ژنراتور به برق شهر

در سیستم های سنکرون پارالل قدیمی، هر یک از ژنراتورها علاوه بر یک کنترل کننده اصلی که سیستم ترکیبی را اداره می کند، دارای کنترل کننده های خاص خود است. این مشکل در تنظیمات ژنراتورها موجب پیچیدگی و هزینه نصب بسیار زیاد میشود. هر یک از بردهای کنترلی کار یک ژنراتور را کنترل میکنند و باید با کار سیستم سنکرون سازی که توسط برد کنترلی اصلی کنترل می شود، هماهنگ باشند.

در سیستم های سنکرون پارالل سازی قدیمی تر نیز به علت عملکرد همزمان بردهای کنترلی متعدد، سر و صدای الکتریکی زیادی وجود دارد. این باعث اختلال زیادی می شود و این سیستم ها اغلب به خاموشی موقت مستعد هستند. بنابراين، نياز به نظارت مستمر براي تأمين برق بدون وقفه در حين خرابي برق شبکه، که موجب افزایش هزينه و مانع غلبه بر آن است، مي باشد.

بعضی از مسائل در نیروگاههای دیزلی قدیمی با ادغام سیستم های کنترل شده دیجیتالی غلبه می کنند. در سیستم سنکرون سازی، هر ژنراتور دارای تنها یک برد کنترلی دیجیتال است. که برای نظارت و کنترل کلیه ویژگی های بالا استفاده می شود. این امر به طور قابل توجهی موجب کاهش نویز و افزایش عملکرد واحد سنکرون پارالل می شود. همچنین این برد ها دستگاه های پلاگین هستند.

اگر کسی بخوبی نتواند آن را انجام دهد، ممکن است خسارتهای جبران ناپذیری در سیستم رخ دهد یا ژنراتورها از سیستم سنکرون خارج شوند. هنگامی که همه چیز توسط حرفه ای های آموزش دیده آدیزل صنعت ماهان تنظیم شده است، نیاز به دسترسی به کمک های متخصص فنی نیز بسیار کاهش می یابد.

طریقه سیم کشی دیزل ژنراتورها در سیستم سنکرون پارالل

شرکت هایی که از ژنراتورهای سنکرون شده استفاده می کنند نیز نیازی به اضطراب در مورد سیم کشی اضافی ندارند. زیرا تمام ارتباطات دیجیتال است و وایرینگ به حداقل کاهش می یابد. کارکرد ویژگی های کلیدی را می توان با استفاده از برد اصلی سنکرون دید. و راه را برای عیب یابی سیستم سنکرونیزاسیون فراهم کرد. برد سنکرون مدرن همواره می تواند به کامپیوتر و اینترنت برای نظارت از راه دور نیز متصل شود.

در زیر طریقه سنکرون پارالل کردن دیزل ژنراتور های کمنز یا کامینز با یکدیگر و با برق شهر ، با بردهای کامینز پاور (PCC) توضیح داده شده است:

اتصال یک ژنراتور به برق شهر:

 

برد ژنراتور سنکرون

 

 سنکرون کردن ژنراتور تک

 

سیستمهای سنکرون چند ژنراتور:

پانل های HMI

پانل های مانیتورینگ (HMI) می تواند برای پیکربندی های سنکرون سازی مختلف یک مولد مورد استفاده قرار گیرد. تمام ژنراتورها بوسیله مجموعه پانل های اپراتور با پانل HMI ارتباط برقرار می کنند. این پانل یا بردهای سنکرون می توانند به طور همزمان به پنج ژنراتور جداگانه نظارت و کنترل داشته باشند و بتوانند با قابلیت های پارالل مجهز شوند.  منظور از HMI پنل یا برد کنترلی دیزل ژنراتورهای کامینز پاور می باشد که بر روی درب تابلو برق های دیزل ژنراتور کامینز نصب میگردد.

مولفه های ژنراتورهای سنکرون پارالل شده
بسیاری از اجزاء دیزل ژنراتورها برای تنظیم و پیکربندی ژنراتور قابل تعریف هستند. سیستم ها می توانند پایه یا پیچیده باشند تا نظارت از راه دور و راه اندازی روتر را داشته باشند. در زیر یک نمونه از اجزای سیستم پایه آمده است:

دیزل ژنراتور – شامل برد موتور و ژنراتور و اپراتور است.

برد اپراتور – ارتباط با سوئیچ انتقال اتوماتیک بار، موتور و ژنراتور. کنترل استارت، زنگ هشدار و فعالیت های نظارتی.

سوئیچ انتقال خودکار بار – مانیتور در پانل سوئیچ. هنگامی که افت یا افزایش قدرت قابل توجهی رخ می دهد، HMI بار را به پانل های اپراتور ژنراتور مناسب برای استارت یا خاموش کردن موتور انتقال میدهد.

برد کنترل و سنکرون پارالل- برد HMI اصلی ، به بریکرها و کنتاکتورها برای توزیع برق به مدارهای مختلف دستور می دهد.  با استفاده از ژنراتورها می توان دو حالت مختلف را راه اندازی و پیکربندی کرد. در زیر نمونه هایی از پیکربندی مازاد بر نیاز و پیکربندی افزایش ناخواسته بار آمده است. امکانات سنکرون سازی تنها به قابلیت های تجهیزات محدود می شود.

سنکرون کردن مازاد بر نیاز (مناطق بسیار حساس)
پیکربندی های مازاد بر نیاز زمانی استفاده می شود که تولید برق ژنراتور اضطراری برای عملیات ضروری است و می تواند با دو یا چند ژنراتور ایجاد شود. ژنراتور(های) اولیه باید بتواند بار را پشتیبانی کند. ژنراتور ثانویه باید اندازه ای باشد تا بارهای مورد نیاز را هنگامی که ژنراتور اصلی نتواند بدهد را تامین کند.
پیکربندی افزایش توان ناخواسته
دیزل ژنراتور/مجموعه ژنراتور (A) ژنراتورهای دائم کار هستند. دیزل ژنراتور (C) و دیزل ژنراتور (B) ژنراتور استندبای یا امرجنسی است (شکل 2).  هنگامی که برق شبکه از دست برود و ژنراتور اصلی (A) در طول عملیات سنکرون ناکام شود، رویدادهای زیر رخ می دهد:

انتقال اتوماتیک سوئیچ پانل HMI برای راه اندازی دیزل ژنراتور (A) و دیزل ژنراتور (B) از طریق پانل های اپراتور ژنراتور سنکرون.

برد HMI دیزل ژنراتور اولیه را بررسی می کند و ژنراتورها را با یکدیگر سنکرون می کند.

بردهای برق اضطراری فراخوان میشوند.

دیزل ژنراتور (A) هشدار خاموش شدنش فعال میشود.

برد HMI راه اندازی دیزل ژنراتور (C)، ژنراتور (A) را از سیستم سنکرون حذف می کند و عملیات خنک کردن / خاموشی انجام می شود.

برد HMI دیزل ژنراتور (C) را با دیزل ژنراتور (B)، سنکرون پارالل کرده و بوسیله مانیتورینگ ، بار و آلارمهای ژنراتورهای آنلاین را بررسی می کند.

هنگامی که برق شهر مورد نیاز است، سوئیچ انتقال اتوماتیک مولدها را به کندی قطع می کند و به شبکه اصلی متصل می شود.

برد های HMI به بردهای ژنراتور سنکرون(B) و دیزل ژنراتور (C) فرمان انجام عملیات خنک کردن / خاموش کردن را می دهد.

پیکربندی سنکرون پارالل
پیکربندی سنکرون بیشتر مورد استفاده دارد. در یک ژنراتور پیکربندی سنکرون ، همه ژنراتورها دائم کار هستند و اندازه آنها برای برآورده ساختن نیازهای بار مناسب است. در این پیکربندی اگر هر ژنراتور نتواند به کار خود ادامه دهد ، بعضی مصرف کننده ها باید برای کاهش بار از سیستم سنکرون جدا شوند.

پیکربندی سنکرون از دست دادن توان
مجموعه/دیزل ژنراتور (A)، ژنراتور (B) و دیزل ژنراتور (C) همه ژنراتورهای دائم کار هستند.  هنگامی که برق اصلی رفته و  ژنراتور سنکرون (C) در تامین برق ناکام شود، رویدادهای زیر رخ می دهد:

فرمان اتوماتیک برای راه اندازی دیزل ژنراتور (A)، ژنراتور (B) و ژنراتور (C) از طریق برد های سنکرون آغاز می شود.

برد HMI سنکرون انتقال اتوماتیک بار را انجام میدهد.

دیزل ژنراتور (C) دارای هشدار خاموش شدن میشود.

برد HMI شروع به خاموش کردن دیزل ژنراتور (C) می کند و از مدار ،جهت عملیات خنک کردن / خاموش کردن حذف می شود.

هنگامی که برق شبکه در دسترس است، سوئیچ انتقال اتوماتیک ، برق مولد را قطع می کند. و به شبکه اصلی متصل می شود.

HMI پانل ، به ژنراتور مجموعه (A) و دیزل ژنراتور (B) فرمان عملیات خنک کردن / خاموش کردن را ارسال میکند.

 

 پیکربندی ژنراتور های ترکیبی

کنترل شبکه سنکرونیزاسیون از راه دور

HMI های کنترل سنکرون از راه دور

HMI های کنترل از راه دور در مدل های مختلف وجود دارند. مانند:

واحد کنترل از راه دور – این واحد می تواند ژنراتورها را در اتاق کنترل ، از راه دور کنترل کند.

نمایش نمودار – نمایش اطلاعات گرافیکی در مورد عملکرد الکترومکانیکی ژنراتور.

آگاه کننده – نشانه های بصری و شنیداری از هشدارها و وضعیت ژنراتورها را فراهم می کند.

ژنراتورهای بزرگ اغلب می توانند در یک اتاق جدا از اتاق تابلوهای برق قرار گیرند. برای این منظور، مانیتورینگ از راه دور در اتاق برق متصل می شود(شکل 3). برای مراکز حساس می تواند برای بررسی عملکرد ژنراتور در هنگام خرابی استفاده شود.

 

نظارت از راه دور سیستم سنکرون ژنراتور: نصب مانیتورهای کنترل از راه دور برای قابلیت های نظارت گسترده سیستم های سنکرون پارالل ژنراتورها امکان پذیر است. برخی از قابلیت ها عبارتند از:

دسترسی به رابط کاربری با چندین کامپیوتر برای نظارت سیستم سنکرون دیزل ژنراتور در مکان های مختلف.

رابط  تابلو سنکرون دیزل ژنراتور با دستگاه های هوشمند برای نظارت از طریق WIFI.

ارسال ایمیل از طریق SMTP و متن از طریق اس ام اس از  تابلو سنکرون دیزل ژنراتور به دستگاه های تعیین شده.

 

 مانیتورینگ از راه دور

اتصال ژنراتور به برق شهر

ژنراتورهای سنکرون (Synchronous Generator): ژنراتورهای سنکرون ماشين‌‌های همزمانی هستند که برای تبديل توان مکانيکی به جريان الکتريکی متناوب (AC) به‌ کار می‌روند. در مولد همزمان، يک جريان مستقيم (DC) به سيم‌ پيچی روتور (چرخانه) اعمال می‌شود. که ميدان مغناطيسی روتور را توليد می‌کند. روتور مولد سنکرون نيز توسط يک محرک اوليه به گردش در می‌آيد. و به اين ترتيب يک ميدان مغناطيسی دوار درون ماشين سنکرون ايجاد می‌شود.

قطب‌های مغناطيسی روتور می‌توانند ساختمان برجسته يا صاف داشته باشند. قطب برجسته، قطب مغناطيسی‌ ای است که نسبت به سطح روتور ژنراتور سنکرون پيش‌ آمدگی داشته باشد. و قطب صاف قطب مغناطيسی‌ ای است که با سطح روتور هم‌ سطح باشد. چرخانه‌های قطب صاف معمولاً برای ماشين‌ های دو يا چهار قطبی و روتورهای قطب برجسته برای ماشين‌ های چهارقطبی يا بيشتر به‌ کار می‌روند. چون روتور ژنراتور سنکرون در معرض ميدان‌ های مغناطيسی متغير قرار دارد، آن را از لايه‌ های نازک می‌سازند. تا تلفات جريان گردان کاهش يابد.

برای فراهم کردن توان DC برای انتقال به سيم‌ پيچی‌ های روتور که در حال دوران است دو روش وجود دارد:

با استفاده از حلقه‌های لغزان و جاروبک‌ ها (ژنراتور ذغالی).

با استفاده از يک منبع DC خاص که مستقيماً بر روی محور مولد نصب شده‌(اکسایتر یا تحریک).

مولدهای همزمان طبق تعريف سنکرون يا همزمانند. به اين معنی که بسامد الکتريکی توليد شده با سرعت چرخش ژنراتور سنکرون، همزمان است. ماشین سنکرون يک الکترومغناطيس است که به آن جريان DC اعمال می‌شود. ميدان مغناطيسی روتور همراه با چرخش روتور می‌چرخد. پس بين سرعت چرخش ميدان مغناطيس ماشين (n_m) و فرکانس الکتريکی ايستانه (استاتور) (f_e) رابطه‌ای به صورت معادله‌ي زير وجود دارد (P نشان‌دهنده‌ي تعداد قطب‌های موجود است )

اندازه‌ي ولتاژ القا شده‌ ي در يک فاز معين استاتور نيز از رابطه‌ي زير به‌دست می‌آيد:

اين ولتاژ به شار ماشين (φ)، فرکانس يا سرعت چرخش (f) و ساختمان ماشين بستگی دارد. ولتاژ (E_A)، ولتاژ داخلی توليد شده در يک فاز مولد همزمان است. اما اين ولتاژی نيست که معمولاً در پايانه‌های ژنراتور سنکرون ظاهر می‌شود. در حقيقت تنها زمانی ولتاژ داخلی (E_A)، برابر با ولتاژ خروجی يک فاز (Vφ) است که جريانی از آرميچر ماشين نگذرد. تفاوت بين (E_A) و (Vφ) در اثر چند عامل است:

اعوجاجی که به علت جريان استاتور در ميدان مغناطيسی فاصله‌ ي هوايي ايجاد شده و عکس‌ العمل آرميچر ناميده می‌شود.

خود القاکنايی سیم پیچ های آرميچر.

مقاومت سیم پیچ های آرميچر.

اثر شکل قطب برجسته‌ي روتور (اين مورد مربوط به روتور قطب برجسته می‌شود).

عکس‌ العمل آرميچر موجب تغيير شار در مدار مغناطيسی مولد سنکرون می‌شود. در نتيجه می‌توان برای آن ولتاژی در نظر گرفت (ولتاژ عکس‌العمل آرميچر). و برای مدل کردن آن از يک القاگر سری با ولتاژ داخلی استفاده کرد: (X_ar) پيچک‌های ايستانه نيز يک خودالقايی و يک مقاومت دارند: (X_A) , (R_A). معمولاً راکتانس‌های ناشی از عکس‌العمل آرميچر و خودالقايی ماشين را با هم ترکيب می‌کنند. و به صورت راکتانس همزمان (X_s) نمايش می‌دهند.

در اين صورت ولتاژ پايانه را می‌توان به صورت زير بيان کرد. (در ماشين‌های سنکرون واقعی راکتانس همزمان معمولاً بسيار بزرگ‌ تر از مقاومت سيم‌ پيچی است)

مولد همزمان ماشين همزمانی است که به صورت مولد کار می‌‌کند و توان مکانيکی را به توان الکتريکی سه فاز تبديل می‌‌کند. منبع توان مکانيکی چرخاننده‌ ي اوليه می‌‌ تواند يک موتور ديزل ژنراتور، يک توربين بخار، يک توربين آبی يا هر وسيله‌ ي مشابه ديگر باشد. اين منبع هرچه باشد بايد صرف‌ نظر از ميزان تقاضای توان، سرعت تقريباً مشابهی داشته باشد. در غير اين صورت بسامد سيستم قدرت مقدار ثابتی نخواهد بود. تمام توان مکانيکی ورودی مولد سنکرون به توان الکتريکی خروجی تبديل نمی‌ شود.

و اختلاف بين اين دو توان ، تلفات ماشين را نشان می‌دهد. اين تلفات را می‌توان به سه قسمت تقسيم کرد:

تلفات گردشی: چون سرعت ماشين سنکرون ثابت است پس تلفات گردشی مولد همزمان نيز ثابت است. و شامل این تلفات نيز می‌شود: تلفات اصطکاک و تهويه که مربوط به ايجاد تلفات در بلبرينگها، اصطکاک بر اثر مالش بين قطعات و اصطکاک بين قطعات و هوا می‌شود و تلفات هسته در آرميچر.

تلفات ميدان تحريک DC

تلفات اتصال کوتاه که شامل:

تلفات بار مسی که ناشی از مقاومت آرميچر است.

تلفات سرگردان که به دو قسمت تقسيم می‌شود:

تلفات هسته‌ي آهنی ناشی از شار آرميچر

تلفات مس اضافی ناشی از اثر پوستی و جريان‌های گردابی در فرکانس‌های همزمان.

اندازه‌گيری پارامترهای مدل مولد همزمان یا سنکرون

مدار معادلی که برای ژنراتور سنکرون به‌ دست آمد سه کميت دارد. و برای توصيف دقيق رفتار يک مولد همزمان واقعی بايد آنها را تعين کرد:

رابطه‌ي بين جريان و شار ميدان (جريان ميدان و E_A)

راكتانس همزمان

مقاومت آرميچر

برای پيدا کردن اين کميت‌ ها آزمون‌ های مختلفی طراحی شده‌ است:

آزمون مدار باز  ژنراتور سنکرون

اولين گام در اين راه انجام آزمون مدار باز بر روی مولد سنکرون است. برای انجام اين آزمايش، دیزل ژنراتور سنکرون در سرعت نامی چرخانده می‌شود. پايانه‌ ها به بار اتصال ندارند. و جريان ميدان برابر صفر قرار داده می‌شود. سپس جريان ميدان را با گام‌ های تدريجی افزايش می‌دهند. و ولتاژ پايانه ای را در هر گام اندازه مي‌گيرند. چون پايانه‌ ها باز هستند و در نتيجه جريانی از مدار نمي‌گذرد. پس ولتاژ پايانه برابر E_A است. و بدين ترتيب می‌توان منحنی E_A يا  را برحسب  I_f رسم کرد.

اين منحنی مشخصه‌ي مدار باز مولد (OCC) نام دارد. که از آن می‌توان ولتاژ توليد شده‌ ي داخلی را به ازای هر مقدار جريان ساخت. در شکل يک منحنی به صورت نوعی نشان داده شده است. توجه کنید که منحنی ابتدا خطی است ولی به ازای مغادير بزرگ جريان پديده‌ ي اشباع تا حدی مشاهده می‌شود. دليل اين پديده اين است که رلوکتانس آهن اشباع نشده در ژنراتور سنکرون بسيار کوچکتر از رلوکتانس فاصله‌ي هوايی است . پس در ابتدا تقريباً همه‌ي نيروی محرکه مغناطيسی روی فاصله‌ي هوايی قرار دارد و افزايش شار ناشی از آن خطی است.

هنگامی‌ که آهن به اشباع مي‌رسد، رلوکتانس آن به سرعت افزايش مي‌يابد و آهنگ افزايش شار در اثر افزايش نيروی محركه‌ ي مغناطيسی کند تر می‌شود. ناحيه‌ ي خطی مشخصه‌ ي مدار باز، خط فاصله‌ ي هوايی ناميده می‌شود.

آزمون اتصال کوتاه  ژنراتور سنکرون

برای انجام اين آزمون دوباره جريان ميدان در صفر تنظيم می‌شود. و پايانه‌ های مولد توسط مجموعه‌ای از آمپرمتر ها اتصال کوتاه مي‌شوند. سپس جريان آرمیچر I_a يا جريان خط I_L همراه با افزايش جريان ميدان اندازه‌ گيری می‌شود. اين منحنی مشخصه اتصال کوتاه (SCC) نام دارد. و در شکل نشان داده شده است.

تعيين راکتانس ژنراتور سنکرون

ولتاژ توليد شده واقعی E_A را به ازای جریان ميدان از مشخصه‌ ي مدار باز به دست مي‌آوريم.

جريان اتصال کوتاه I_a را به ازای جريان ميدان از مشخصه‌ ي اتصال کوتاه به دست مي‌آوريم.

با استفاده از معادله‌ي  ، X_s را بدست مي‌آوريم.

در اين روش ما X_s > > R_A  در نظر مي‌ گيريم که اين قضيه با واقعيت موضوع نيز مي‌خواند .اما مشکل اساسی‌ این روش اين است که در آن ژنراتور سنکرون به ازای جريان‌ های بزرگ ميدان در اشباع قرار دارد. در حالی‌ که I_a که از آزمايش اتصال کوتاه به‌دست مي‌آيد به ازای تمامی جريان‌های ميدان در حالت اشباع نشده قرار دارد. بنابراين E_A گرفته شده از OCC به ازای يک جريان معين ميدان، همان E_A شرايط اتصال کوتاه نيست. و اين تفاوت موجب می‌شود که مقدار X_s تنها تقريبی از مقدار واقعی باشد.

با اين وجود جواب به‌ دست آمده از اين روش تا نقطه‌ ي اشباع دقيق است. پس راکتانس همزمان اشباع نشده‌ ي ژنراتور سنکرون را می‌توان به ازای جريان ميدان واقع در ناحيه‌ ي خطی (خط فاصله‌ ي هوايی) منحنی OCC به آسانی به‌دست آورد. رفتار دیزل ژنراتور سنکرون زير بار به شدت تابع توان بار و کار کردن آن به تنهايی يا موازی با ديگر مولدهای سنکرون است.

اثر تغييرات بار بر کار مولد سنکرون تنها

یک دیزل ژنراتور سنکرون يک بار را تغذيه می‌کند. اگر بار دیزل ژنراتور سنکرون را زياد کنيم چه روی می‌دهد؟ افزايش بار به معنی افزايش توان حقيقی و يا واکنشی است که از دیزل ژنراتور سنکرون کشيده می‌شود. اين افزايش بار باعث زياد شدن جريان بار کشيده شده از دیزل ژنراتور سنکرون می‌شود. چون مقاومت ميدان تغيير نکرده است، جریان ميدان ثابت است. بنابراين شار نيز ثابت است. چون گرداننده‌ي اوليه نيز سرعت w را ثابت نگه مي‌ دارد، اندازه‌ ي E_A ثابت مي‌ ماند.

اگر E_A ثابت بماند، با تغيير بار چه چيزی تغيير می‌کند؟  برای پاسخ دادن به اين پرسش از رسم كردن نمودار فازوری و نشان دادن تغيير بار، همراه با در نظر گرفتن محدوديت‌های دیزل ژنراتور سنکرون استفاده می‌كنيم.

مقاومت ژنراتور سنکرون را در نظر نمی‌گيريم:

نخست ژنراتوری را در نظر می‌گيريم كه با ضريب قدرت پس‌ فاز كار می‌كند. اگر با همين ضريب توان بار افزايش يابد، اندازه‌ي I_A نسبت به  همين زاويه‌ي قبلی را خواهد داشت. بنابراين ولتاژ عكس‌ العمل آرميچر jX_sI_A  بزرگتر از قبل می‌شود. اما زاويه‌اش تغييری نمی‌كند. چون بردار   بايد انتهای  را كه به‌ عنوان مرجع است به انتهای E_A كه به رغم تغييرات بار اندازه‌ اش تغيير نمی‌كند وصل كند. با در نظر گرفتن موارد بالا تنها يك نقطه وجود دارد كه در آن ولتاژ عكس‌ العمل آرميچر با موقعيت قبلی‌ اش موازی است.

و اندازه‌ اش افزايش يافته است. و مشاهده می‌كنيم كه با افزايش بار دیزل ژنراتور سنکرون ، ولتاژ  كاهش نسبتاً شديدی يافته است. اينك فرض كنيد كه بار دارای ضريب توان واحد است. با افزايش بار دیزل ژنراتور سنکرون مشاهده خواهيم كرد كه در اين بار  اندكی كاهش يافته است. سرانجام فرض كنيد كه دیزل ژنراتور سنکرون بار پيش‌ فاز داشته باشد. با زياد شدن بار افت ولتاژ آرميچر در بيرون مقدار قبلی‌ اش قرار می‌گيرد و V_varphi افزايش می‌يابد.

تنظيم ولتاژ معيار مناسبی برای مقايسه‌ي رفتار مولدها است. تنظيم ولتاژ (V_R) مولد با معادله‌ ي زير تعريف می‌شود. شکست در تجزيه (خطای lexing):

V_f=\frac{V_nl –V_fl}{V_fl}

كه در آن مقدار V_nl ولتاژ بی‌باری مولد و V_fl ولتاژ بار كامل دیزل ژنراتور سنکرون است. معمولاً ثابت ماندن ولتاژ تغذيه‌ ي بار حتی اگر خود بار تغيير كند، وضعيت مطلوبی است. بنابراين راه واضح برای جبران اثر تغييرات، تغيير دادن E_A است. به عنوان مثال فرض كنيد يك بار پس‌فاز به دیزل ژنراتور سنکرون افزوده می‌شود. و همان‌طور كه نشان داديم ولتاژ پايانه‌ای افت می‌كند. برای جبران اين افت اعمال زير را دنبال می‌كنيم:

كاهش مقاومت ميدان ژنراتور سنکرون، جريان ميدان را افزايش می‌دهد.

افزايش جريان ميدان ژنراتور سنکرون باعث زياد شدن شار جانبی می‌شود.

افزايش شار ماشين ،ولتاژ داخلی را زياد می‌كند.

افزايش E_A، و ولتاژ پايانه‌ای مولد را افزايش می‌دهد.

پارالل کردن ژنراتورها ی سنکرون

امروزه به‌ ندرت می‌توان دیزل ژنراتور سنکرونی يافت كه مستقل از ديگر دیزل ژنراتورهای سنکرون كار كند. و به تنهايی بار خودش را تغذيه كند. چنين حالتی را تنها در كاربرد های اندكی، مثلاً‌ به عنوان ژنراتور اضطراری می‌ توان يافت. در كاربرد های معمولی هميشه تعدادی دیزل ژنراتور به‌ طور سنکرون پارالل توان مورد نياز بارها را توليد می‌كنند. سنکرون كردن ژنراتور های سنکرون چندين فايده دارد:

باری كه چند مولد می‌ توانند تأمين كنند بيشتر از باری است كه يك ماشين به تنهایی تأمين می‌كند.

داشتن ژنراتور های سنکرون شده زياد، قابليت اطمينان را افزايش می‌دهد. چون خرابی يكی از آن‌ها موجب نمی‌شود كه تمام توان تأمين شده برای بار قطع شود.

اگر تعداد ژنراتور ها زياد باشد امكان خارج كردن يك يا چند ژنراتوراز شبكه برای سرويس و نگه‌داری موجود است.

شرایط و نحوه پارالل ژنراتور

مقدار rms ولتاژهای خط دو دیزل ژنراتور بايد برابر باشد.

دو ژنراتور پارالل بايد ترتيب فاز يكسانی داشته باشند.

زواياي فاز پارالل ژنراتورها بايد برابر باشد.

بسامد یا فرکانس ژنراتور سنکرون جديد (ژنراتوری که با مدار پارالل می‌شود) بايد اندكی بيشتر از بسامد سيستم در حال كار باشد.

چگونه پارالل ژنراتور انجام دهیم-روش سه لامپی

فرض كنيد بخواهيم ژنراتوری را با سيستم در حال كاری پارالل كنيم. برای اين كار بايد مراحلی را انجام دهيم: نخست با استفاده از ولت‌ متر، جريان ميدان ژنراتور جديد را تنظيم می‌كنيم تا ولتاژ پايانه‌ اش برابر ولتاژ خط برق شبکه یا ژنراتور سنکرون در حال كار شود. دوم، ترتيب فاز مولد جديد را با ترتيب فاز سيستم در حال كار مقايسه‌ می‌كنيم. اين كار را به چند راه مختلف می‌توان انجام داد. يكی از اين راه‌ها روش سه لامپی است. در اين روش بين سه لامپ را با كليدی كه ژنراتور را با سيستم پارالل می‌كند موازی می‌كنيم.

وقتی كه زاويه‌ي فاز بين دو سيستم تغيير می‌كند، لامپ‌ها پرنور (اختلاف فاز زياد) و كم‌ نور (اختلاف فاز كم) می‌شود. اگر هرسه لامپ با هم پرنور و كم‌نور شوند، دو سيستم ترتيب فاز يكسانی دارند. سپس فرکانس ژنراتوری که میخواهیم پارالل کنیم را بايد تنظيم كرد تا بيشتر از فرکانس سيستم در حال كار باشد. برای اين كار ابتدا با فرکانس سنج، فرکانس ها را اندازه می‌گيريم تا فرکانس های نزديك به‌ هم به‌ دست آيد. و سپس تغييرات فاز بين دو سيستم را در نظر می‌گيريم.

وقتی كه فرکانس ها خيلی نزديك به هم باشند، فاز ولتاژ های دو سيستم نسبت به هم خيلی كند حركت می‌ كند. اين تغييرات فاز را مشاهده می‌كنيم و هنگامی‌ كه زوايای فازها نسبت به هم برابر شوند كليد را می‌بنديم. چه وقت می‌توان گفت دو سيستم هم‌ فازند؟ يك راه ساده مشاهده‌ي سه لامپی است. هنگامی كه هر سه لامپ خاموشند، اختلاف ولتاژ دو سر آنها صفر است و دو سيستم هم‌ فازند. البته اين روش زياد دقيق نيست و راه بهتر استفاده از سنكروسكوپ است.

مشخصه‌ های فرکانس– توان ژنراتورهای سنکرون پارالل

توان خروجی ژنراتور سنکرون پارالل سازی شده با فرکانس آن مرتبط است. رابطه‌ ي فرکانس و توان را می‌ توان به طور كلی با معادله‌ ي زير بيان كرد:

P = s_p(f_nl – f_sys)

كه در آن P: توان خروجی مولد

s_p: شيب منحنی

f_nl: فرکانس بی‌ باری

f_sys: فرکانس كار سيستم

مقادير نامی ژنراتور سنکرون شده

كميات نامی ژنراتور سنکرون پارالل عبارتند از: ولتاژ، بسامد، سرعت، توان ظاهری (كيلوولت آمپر)، ضريب توان، جريان ميدان و ضريب سرويس.

ولتاژ، سرعت و فرکانس نامی ژنراتور سنکرون

فرکانس نامی ژنراتور سنکرون پارالل شده به سيستم قدرتی كه به آن متصل است بستگی دارد. امروزه فرکانس هايی كه معمولاً در سيستم قدرت به كار می‌روند عبارتند از:Hz 50 (در اروپا، آسيا و غيره)،Hz 60 (در امريكا) و Hz 400 (برای مقاصد خاص و كاربردهای كنترلی و هواپیمایی). اگر فرکانس كار معلوم باشد به ازای تعداد قطب معين تنها يك سرعت چرخش ممكن وجود خواهد داشت:

شايد بديهی‌ ترين محدوديت، ولتاژی است كه ژنراتور برای كار سنکرون در آن طراحی شده است. ولتاژ ژنراتور به شار، سرعت چرخش و ساختمان مكانيكی ماشين بستگی دارد. به ازای اندازه‌ ي مكانيكی معين بدنه و سرعت معين ،هرچه ولتاژ مطلوب بيشتر باشد، شار لازم در ژنراتور بيشتر خواهد بود. اما شار را نمی‌توان به طور نامحدود زياد كرد. زيرا هميشه يك جريان ماكزيمم مجاز ميدان وجود دارد. جنبه‌ ي ديگری كه در تعيين ماكزيمم ولتاژ مجاز وجود دارد، ولتاژ شكست عايق سيم‌پيچی است.(ولتاژهای عادی نبايد به مقدار ولتاژ شكست نزديك شود).

توان ظاهری و ضريب توان نامی ژنراتور

دو عامل وجود دارد كه حدود توان ماشين‌ های الكتريكی را تعيين می‌كند: يكی از آن‌ها گشتاور مكانيكی روی محور ماشين و ديگری گرم شدن سيم‌پيچی‌ های آن است. در همه‌ ي دیزل ژنراتور های سنکرون شده محور مكانيكی ،استحكام كافی برای تحمل توان در حالت پايدار بسيار بزرگتر از مقدار نامی دیزل ژنراتور سنکرون را دارد. پس حدود عملی حالت پايدار را گرمايش سيم‌ پيچی‌ های ژنراتور تعيين می‌كند. در ژنراتور سنکرون دو سيم‌ پيچی وجود دارد و هر دوی آن‌ها بايد در برابر گرمايش زیاد حفاظت شود. اين دو سيم‌پيچی، سيم‌پيچی آرميچر و سيم‌پيچ ميدان تحریک ژنراتور هستند.

كار كوتاه مدت و ضريب سرويس ژنراتور در سیستم سنکرون پارالل

مهم‌ ترين عامل محدود كننده‌ ي كار حالت پايدار ژنراتور سنکرون، گرم شدن سيم‌ پيچی‌ های آرميچر و ميدان آن است. اما حد گرمايی معمولاً نقطه‌ای بسيار پايين‌ تر از ماكزيمم توانی كه ژنراتور سنکرون از نظر عملی می‌ تواند توليد كند قرار دارد. در واقع يك ژنراتور سنکرون می‌تواند در زمان محدود تا 300 درصد توان نامی‌ اش توليد كند. (تا اين كه سيم‌ پيچی‌ هايش بسوزد). ژنراتور سنکرون را می‌توان در توان‌های بیشتر از توان نامی به كار برد.

مشروط به آن كه قبل از برداشتن بار اضافی سيم‌ پيچی‌ های ژنراتور  بيش از حد گرم نشده باشند. هرچه توان نامی ژنراتور بيشتر باشد، مدت زمانی كه ژنراتور سنکرون می‌تواند آن را تحمل كند كمتر می‌شود. ماكزيمم افزايش درجه حرارتی كه ژنراتور سنکرون می‌تواند تحمل كند به كلاس عايقی سيم‌ پيچی‌ هايش بستگی دارد. چهار كلاس عايقی وجود دارد:H, F, B, A  . عموماً اين كلاس‌ها به ترتيب متناظر با افزايش درجه حرارت به مقدار 60، 80، 105، 125 درجه بيشتر از درجه حرارت محيط‌ اند.

هرچه كلاس عايقی يك ژنراتور سنکرون  بيشتر باشد توانی كه بدون گرمايش بيش از حد می‌ توان از آن كشيد بيشتر است. گرم شدن بيش از حد سيم‌ پيچی‌ ها مسأله‌ ای بسيار جدی برای ژنراتور است. يك قاعده سر انگشتی قديمی می‌گويد به ازای هر 10 درجه افزايش درجه حرارت نسبت به حرارت مجاز سيم‌ پيچی‌ ها باعث میشود عمر متوسط ژنراتور سنکرون نصف شود. حساسيت مواد عايقی امروزی نسبت به شكست كمتر از اين است. اما افزايش حرارت هنوز به‌ طور مؤثری اثر خود را دارد.

يك سوال در مورد مسأله‌ي گرمايش بيش از حد ژنراتور سنکرون مطرح است: توان مورد نيازی كه بايد از ژنراتور سنکرون گرفته شود را بايد با چه دقتی بدانيم؟ غالباً قبل از نصب، بار فقط به صورت تقريبی معلوم است. به همين دليل ژنراتور سنکرون با كاربرد عام يك ضريب سرويس دارد. ضريب سرويس به صورت نسبت ماكزيمم توان واقعی ماشين به مقدار نامی پلاك آن تعريف می‌شود. ضريب سرويس يك محدوده‌ ي اطمينان برای خطای ناشی از تخمين نامناسب بار فراهم می‌كند.

ويژگی گاورنر سنکرون

گاورنر وسيله‌ای است که بر سر راه ورودی گاز وسايل گازسوز قبل از شير کنترل و یا گازوئیل سوز قرار می‌گيرد. وظيفه گاورنر تثبيت فشار ورودی به دستگاه می‌باشد. برای اين منظور گاورنر مدل GCP83 به صورت خود تنظيم Self Adjusting فشار خروجی را در محدوده معينی به ازای تغييرات فشار شبکه تنظيم می‌نمايد. قطعاً عملکرد دیزل ژنراتور گازسوز در فشار نامی 18mbar منجر به راندمان بالاتر و کاهش آلاينده‌های خطرناک حاصل از احتراق سوخت دیزل ژنراتور سنکرون گازسوز خواهد شد.

و همچنين کارکرد ايمن و بدون خطر دیزل ژنراتور پارالل را تضمين می نمايد. چرا که احتراق در فشارهای بالاتر از فشار نامی دیزل ژنراتور گازسوز منجر به حرارت بیش از حد و افزایش میزان غير مجاز منوکسيد کربن می‌شود.که در مورد اولی می‌تواند منجر به آسيب رساندن به قطعات دیزل ژنراتور گازسوز و به تبع آن ايجاد خطر شود. و در مورد دوم آلودگی را افزايش داده که منجر به آسيب رساندن به سيستم تنفس انسان و حتی مرگ خواهد شد.

مشخصات فنی گاورنر  GCP83:

اين گاورنر سنکرون بر اساس استاندارد EN88 طراحی و ساخته شده است. کلاسه‌ بندی اين گاورنر رده B گروه 2 می‌باشد. برای استفاده از گازهای طبيعی و يا مايع پيشنهاد می‌شود. اين گاورنر نياز به سرويس و تعميرات ندارد. دمای کارکرد آن C°80 تا 15-°C می‌باشد. اتصالات پيچی آن مطابق استاندارد DIN2999 PART1  ISO7-1 مي‌باشد. محدوده دبی گاورنر بر اساس دبی هوا 1.8m3/h تا Q=0.5 می‌باشد. دبی نامی گاورنر برای اختلاف فشار ورودی و خروجی 1.5m3/h,∆P=2.5 mbar برای هوا می‌باشد.

ابعاد اتصالات ورودی و خروجیRP3/8 می‌باشد. حداکثر فشار ورودی Pi=100 mbar می‌باشد. محدوده فشار خروجی PO=2.5-30 mbar می‌باشد (بر اساس نوع فنر).

محدوده فشار خروجی رگولاتور ژنراتور سنکرون:

محدوده فشار خروجی با تعويض فنر قابل حصول است . در اين محدوده‌ ها برای تغيير فشار با در دست داشتن نياز مشتری و بر اساس وسيله گازسوز مورد نظر در مسير خروجی می‌توان با برداشتن درپوش و تنظيم پيچ تنظيم پلاستيکی فشار خروجی موردنياز را به‌ دست آورد. و بر اساس نوع فنرها که سازنده گاورنر (گاز کنترل پارس) برای هر فشار خروجی طراحی نموده است محدوده فشار خروجی تنظيم و ارائه نمايد.

راه‌ اندازي‌ استاتيكي‌ تجهيزات‌ با كمترين‌ زمان‌ توقف

راه‌ اندازي‌ استاتيكي‌ تجهيزات‌ جديد مبتني‌ بر فن‌‌آوري‌PROCONTROLP  شركت‌  ABB بوده‌ و وظايفي‌ را انجام‌ مي‌دهد كه‌ عبارتند از:

راه‌اندازي‌ و گردش‌ روتور ژنراتور سنکرون.

قابليت‌ تعمير توربين‌ گازي‌، شامل‌اندازه‌ گيري هاي‌ لازم‌ و تجزيه‌ و تحليل‌ نتايج.

تست‌ عملكرد سيستم‌ كنترل‌، شامل‌ برنامه‌ كنترل‌ توربين‌ گازي‌، محرك‌ هاي‌ خودكار و سيستم‌ ايمني‌ توربين‌.

ارتباط با اتاق ها و تابلو هاي‌ كنترل‌ گرمايي‌ و الكتريكي‌ ژنراتور سنکرون.

عملكرد هشدار دهنده‌ ها و قفل‌هاي‌ حفاظتي تابلو پارالل ژنراتور.

اين‌ مرحله‌ شامل‌ نصب‌ يك‌ ترانسفورماتور جديد ، راه‌ اندازي‌ و اصلاح‌ نول ژنراتور نيز بوده‌ است.

 

‌ سيستم‌ كنترل‌ توربين‌ هاي‌ گازي«EGATROL»

در توربين‌GT13  نيروگاه ها‌‌ی سنکرون قبلاً به‌ وسيله‌ سيستم‌ گاورنر مكانيكي‌ كنترل‌ مي‌شد. بسياري‌ از قطعات‌، دچار فرسودگي‌ مي‌شد و نياز به‌ تعميرات‌ مكرر داشت‌. براي‌ بهبود عملكرد و قابليت ‌اطمينان‌ سيستم‌ سنکرون پارالل، اين‌ گاورنرها با سيستم‌هاي‌ كنترل ‌EGATROL جايگزين‌ شده‌ است‌. EGATROL در سال‌ 1983 به‌ عنوان‌ سيستم‌ كنترل‌ استاندارد توربين‌هاي‌ گازي‌GT13 توسط ABB بكار گرفته‌ شد.

اين ‌سيستم‌ الكتروهيدروليكي‌ از دو بخش‌ تشكيل‌ مي‌شود، واحد كنترل‌ الكتروهيدروليكي‌ و سيستم‌هاي‌ الكترونيكي‌ مربوط به كنترل‌ و مراقبت‌ تمام‌ عوامل‌ كار توربين‌ گازي است. با تغيير سيستـم‌ كنترل‌ بـه EGATROL، تعداد قطعات‌ مكانيكي‌ به‌ شدت‌ كاهش‌ يافت‌ و قطعات‌ در معرض‌ ساييدگي،‌ كلاً حذف‌ مي‌شود. برتري‌ ديگر سيستم‌ EGATROL نياز به‌ تعداد موتورهاي‌ الكتريكي‌ كمتر است. در اين‌ سيستم‌، دسترسي‌ به‌ داده‌ هاي‌ فرايندي‌ و تعويض‌ قطعات‌ معيوب‌ و فرسوده‌، ساده‌ تر است.‌

EGATROL براساس‌ سيستم‌PROCONTROLP كار مي‌كند و از ويژگي‌هايي‌ برخوردار است‌ كه‌ عبارتند از:

فن‌آوري‌ استاندارد كه‌ تعويض‌ سيستم‌ هاي ‌فرسوده‌ اندازه‌ گيري‌ و كنترل‌ آن‌ ساده‌ است.‌

كاهش‌ ارتباط بين‌ اجزا

انعطاف‌ پذيري‌ بالا و امكان‌ تنظيم‌ برنامه‌ هنگام‌ كار

نياز به‌ فضاي‌ كم‌

استفاده‌ از دستگاه‌هاي‌ فرايندهاي‌ موجود

بهينه‌ سازي‌ با استفاده‌ از سيستم‌ كنترل ‌رايانه‌ اي‌

مقادير كنترل‌ دقيق‌ و تكرار پذير

براي‌ تغيير سيستم‌ كنترل‌ به‌ اگاترول‌ تنها تغييرات‌ جزيي‌ در سيستم‌ موجود، لازم‌ است‌. در سيستم‌ كنترل‌ اگاترول‌ نيز تغييراتي‌ داده‌ شده‌ تا با سيستم‌ موجود در نيروگاه‌ هماهنگ ‌شود.

انواع ASD:

ASD از نوع AC (جريان متناوب)

ASD از نوع  DC(جريان مستقيم)

در ASD از نوع AC، ولتاژ منبع تغذيه موتورهاي القايي و يا سنكرون توسط كنترل‌ كننده‌ هاي ولتاژ AC تنظيم و كنترل مي‌شود. تا در شرايط خاصي از بار، سرعت در مقدار معيني تثبيت گردد. بايد دانست كنترل ولتاژ تغذيه موتورهاي القايي مي‌تواند توسط سيكلوكانورتور يا اينورتور صورت پذيرد. در ASD از نوع DC از يكسو ساز يا برشگر استفاده مي‌ شود. تا سرعت مطلوبي براي موتورهاي DC از نوع تحريك جداگانه يا موتورهاي DC سري حاصل گردد. انتخاب نيمه‌ هادی هاي قدرت براي ASD به منبع تغذيه موجود و مشخصه بار بستگي دارد.

سيستم‌هاي ASD جهت كنترل سرعت موتورهاي القايي «آسنكرون»

سرعت موتورهاي القايي كه تحت مشخصه گشتاور سرعت مفروضي بار مكانيكي را مي‌چرخانند توسط دو روش زير قابل كنترل است:

كنترل سرعت ميدان گرداننده «سرعت سنكرون»

 كنترل سرعت  روتور

اگر تعداد قطب‌هاي استاتور ژنراتور سنکرون ثابت باشد، سرعت سنكرون را مي‌توان با تنظيم و كنترل فركانس تغيير داد و آن را كنترل نمود. همچنين كنترل سرعت زیر بار توسط تنظيم دامنه ولتاژ يا جريان اعمال شده به استاتور امكان‌ پذير است. در رتورهاي سيم‌ پيچي شده سرعت رتور را مي‌توان از بازخورد توان از مدار روتور تنظيم و كنترل نمود. گاهي اوقات بازخورد توان را توان برگشتي نيز مي‌ نامند. محرك‌ هاي تنظيم‌ پذير سرعت (ASD) براي كنترل سرعت موتورهاي القايي از نقطه‌ نظر كاربرد به سه دسته تقسيم مي‌شوند:

ASD از نوع ولتاژ متغيير و فركانس ثابت: اين سيستم كنترل گاهي به سيستم كنترل ولتاژ استاتور نيز معروف است. در اين سيستم ولتاژ اعمال شده به استاتور تغيير كرده و براي اين منظور از سيستم كنترل مندرج در فصل 10 (بخش 10-2) استفاده مي‌شود. بايد دانست در اين سيستم فركانس همواره ثابت است.

ASD از نوع فركانس متغيير: در اين سيستم‌ ها فركانس استاتور تغییر كرده و بايد دانست در اين طرح ولتاژ يا جريان اعمال شده به استاتور نيز تغيير مي‌كند.

 ASD كه براساس بازيافت توان كار مي‌كند: در اين سيستم‌ ها با استفاده از مدارهاي نيمه هادي قدرت كه به پايانه رتور وصل مي‌شوند، بازيافت توان «يا توان برگشتي» در فركانس لغزشي (کار) خط تغذيه موتور تامین مي‌گردد. بايد دانست فركانس لغزشي از حاصلضرب فركانس منبع و لغزش موتور بدست مي‌آيد. به‌ طور كلي در اين طرح بر روي مدار رتور كنترل خواهيم داشت.

در اين‌جا متذكر مي‌شويم كه ASD از نوع فركانس متغيير بر دو نوع است:

طرح‌ هاي حاوي ارتباط DC «جريان مستقيم».

سيكلو كانورتور ها.

در طرح‌هاي حاوي ارتباط DC منبع تغذيه AC توسط يكسو ساز، يكسو شده و سپس توسط اينورتور مجدداً به منبع AC دست مي‌يابيم. اينورتورها بر دو نوع‌اند:

اينورتورهاي تغذيه ولتاژ «اينورتورهاي ولتاژ».

اينورتورهاي تغذيه جريان «اينورتورهاي جريان».

در اينورتورهاي ولتاژ، متغيير تحت كنترل همان ولتاژ و فركانس اعمالي به استاتور است. در اينورتورهاي جريان بر دامنه جريان و فركانس استاتور كنترل داريم. اينورتورهاي ولتاژ بر دو نوع‌اند:

اينورتورهاي با موج مربعي.

اينورتورهاي با مدولاسيون عرض يا پهناي پالس (PWM).

ASD از نوع ولتاژ متغيير و فركانس ثابت

در اين‌ گونه سيستم‌ ها دامنه ولتاژ اعمالي به استاتور كنترل مي‌شود. براي اين مقصود از كنترل‌ كننده ولتاژ استفاده شده و فركانس اعمالي به استاتور همان فركانس منبع تغذيه ورودي به كنترل‌ كننده ولتاژ است. شكل (11-3) يك محرك تنظيم‌ پذير سرعت (ASD) را نشان مي‌دهد كه در آن از يك كنترل‌ كننده ولتاژ در سر راه موتور استفاده شده است. اين نوع محرك‌ها در سطوح قدرت متوسط و پايين مورد استفاده قرار مي‌گيرند. في‌ المثل مي‌توان از باد بزن‌ هاي نسبتاً بزرگ يا پمپ‌ ها نام برد.

در اين روش ولتاژ استاتور را مي‌ توان بين صفر و ولتاژ اسمي در محدوده زاويه آتش بين صفر تا 120 درجه تنظيم و كنترل نمود. اين سيستم بسيار ساده بوده و براي موتورهاي القايي قفس سنجايي كلاس D با لغزش نسبتاً بالا (10 تا 15درصد) مقرون بصرفه است. عملكرد اين محرك‌ها زياد جالب توجه نيست زيرا جريان خط تغذيه حاوي هارمونيك‌هاي قوي بوده و ضريب توان محرك پايين است از قبل به ياد داريم كه گشتاور خروجي موتور القايي سه فاز به قرار زير است:

گشتاور خروجي به مجذور ولتاژ تغذيه استاتور بستگي دارد.

گشتاور خروجي تابعي از لغزش است.

در تحت لغزش ثابت گشتاور تابعي از مجذور ولتاژ تغذيه مي‌باشد.

مشخصه گشتاور سرعت موتور القايي سه فاز را در تحت ولتاژهاي گوناگون اعمالي به استاتور متفاوت است. اگر بخواهيم سرعت موتور را در تحت ولتاژ مفروضي بدست آوريم بايد مشخصه گشتاور سرعت بار نيز در دسترس باشد. معمولاً مشخصه گشتاور سرعت بار بر دو نوع است:

بارهاي با گشتاور ثابت.

بارهايي كه گشتاور آن متناسب با مجذور سرعت است. (مانند پمپ‌ها و بادبزن‌ها) كه به گتشاورهاي درجه دوم معروف‌اند. براي اين بارها داريم:

K_L: عدديست ثابت  w  T_L= K_L

T_L: گشتاور مكانيكي بار مي‌باشد.

ASD از نوع ولتاژ و فركانس متغير

اگر منبع تغذيه استاتور از نوع فركانس متغير انتخاب شود عملكرد محرك‌ هاي تنظيم‌ پذير سرعت (ASD) بهبود مي‌ يابد. بايد دانست كه شار در فاصله هوايي موتورهاي القايي با ولتاژ اعمالي به استاتور متناسب بوده و با فركانس منبع تغذيه نسبت عكس دارد. بنابراين اگر فركانس را كم كنيم تا كنترل سرعت در زير سرعت سنكرون امكان‌ پذير گردد و ولتاژ را معادل ولتاژ اسمي ثابت نگه داريم ، در اين صورت شار فاصله هوايي زياد مي‌شود.

براي جلوگيري از به وقوع پيوستن اشباع به خاطر افزايش شار، ASD از نوع فركانس متغيير بايد از نوع ولتاژ متغيير نيز باشد. تا بتواند شار فاصله هوايي را در حد قابل قبولي نگه دارد. معمولاً به اين سيستم كنترل، سيستم كنترل VF ثابت نيز گفته مي‌شود. يعني اگر فركانس را كم كرديم بايد ولتاژ را طوري كم كنيم كه شار در فاصله هوايي در حد نامی خود باقي بماند. از اين سيستم براي كنترل سرعت موتورهاي قفس سنجابي كلاس‌هاي A,B,C,D استفاده مي‌شود.