التأثير العالي على أداء مولدات الديزل

تأثير الارتفاعات العالية على أداء مولدات الديزل

فهم تأثير البيئات ذات الارتفاع العالي على مولد الديزل الأداء أمر بالغ الأهمية، لأنه يؤثر بشكل مباشر على اختيار المولدات وتشغيلها وصيانتها. سأشرح الآن الآثار المحددة للارتفاع العالي، والأسباب الكامنة وراءها، وكيفية التصدي لها.

تأثير الارتفاعات العالية على مولدات الديزل

تؤثر البيئة ذات الارتفاع العالي على مولدات الديزل بشكل رئيسي من خلال التغيرات في كثافة الهواء وضغطه ، مما يؤدي إلى سلسلة من المشكلات:

1. انخفاض القدرة وكفاءة استهلاك الوقود: مع ازدياد الارتفاع، تنخفض كثافة الهواء، ما يؤدي إلى تناقص محتوى الأكسجين. وينتج عن ذلك احتراق غير كامل، وانخفاض في القدرة الناتجة، وزيادة في استهلاك الوقود، وتدهور في الانبعاثات. عمومًا، لكل 1000 متر زيادة في الارتفاع، تنخفض القدرة الناتجة بنسبة تقريبًا 8%-12%. تشير بعض المصادر أيضًا إلى أنه لكل 1000 قدم (حوالي 305 أمتار) زيادة في الارتفاع، يجب تخفيض قدرة مولد الديزل بنسبة 2-3%.

2. صعوبات في التشغيل: عادةً ما تكون المناطق المرتفعة أكثر برودة، ومع البيئة منخفضة الضغط، يؤدي ذلك إلى تسييل الوقود غير الجيد . وفي الوقت نفسه، تنخفض سعة البطارية أيضًا في درجات الحرارة المنخفضة، مما قد يؤدي إلى عزم تشغيل غير كافٍ.

3. انخفاض كفاءة التبريد: الهواء الرقيق يقلل من أداء المولد قدرة التبريد ، مما يجعل المحرك أكثر عرضة لارتفاع درجة الحرارة. وتأثر الكثافة الهوائية بشكل أكبر بدرجات الحرارة العالية، مما يخلق دورة سيئة.

4. مشاكل الانبعاثات: يؤدي الاحتراق غير الكامل إلى زيادة انبعاثات أول أكسيد الكربون (CO) والهيدروكربونات غير المحترقة (HC) والمادة الجسيمية ، مما قد يؤدي إلى تجاوز الانبعاثات للوائح البيئية.

للتعرف بشكل أفضل على تأثير الارتفاع على قدرة مولدات التيار الديزل، يرجى الرجوع إلى الجدول أدناه:

يرجى الملاحظة: إن نسب التخفيض في القدرة الواردة في الجدول أعلاه تمثل نطاقًا إرشاديًا. سوف تختلف قيمة التخفيض المحددة حسب طراز المولد والتكنولوجيا المستخدمة (مثل وجود شاحن توربيني أو عدمه) ومواصفات الشركة المصنعة. يجب دائمًا الرجوع إلى الدليل الخاص بالمعدات للتطبيق العملي.

الأسباب الجذرية لتأثير الارتفاعات العالية

تنجم هذه التأثيرات على مولدات الديزل عند الارتفاعات العالية بشكل رئيسي من الآليات التالية:

• اختلال التوازن الكيميائي للاحتراق: يتطلب احتراق الديزل بكفاءة توفر كمية كافية من الأكسجين. ويؤدي نقص الأكسجين في المرتفعات العالية مباشرةً إلى اختلال نسبة الهواء والوقود، مما يمنع احتراق الوقود بالكامل.

• انخفاض الكفاءة الديناميكية الحرارية: يقلل ضغط السحب المنخفض من أداء المحرك الكفاءة الحجمية ، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط ودرجة الحرارة في نهاية الضغط، وهو ما يؤثر سلبًا على تجزئة الوقود والاحتراق، وبالتالي يقلل الكفاءة الحرارية.

• فيزياء تبدد الحرارة المعطلة: يعتمد نظام تبريد المولد (وخاصة التبريد بالهواء) بشكل كبير على انتقال الحرارة بالحمل من الهواء. ويؤدي انخفاض كثافة الهواء إلى تقليل سعة نقل الحرارة للهواء المُبرِّد ، ما قد يتسبب بسهولة في ارتفاع درجة حرارة المحرك والمولد.

لكي تضمن التشغيل الطبيعي لمولدات الديزل في البيئات ذات الارتفاعات العالية، يمكن اعتماد الاستراتيجيات التقنية والإدارية التالية:

1. إجراءات تحسين تقنية:

   • الشحن التوربيني والتبريد البيني: هذا هو الطريقة الأكثر فعالية . تعمل الشاحن التربيني على زيادة دخول الهواء قسراً، مما يعوّض نقص الأكسجين؛ ثم تقوم المبردة الوسيطة بخفض درجة حرارة الهواء المضغوط، ما يزيد كثافة الدخول أكثر.

   • تحسين نظام الوقود: يشمل تقديم توقيت حقن الوقود بشكل مناسب لتحسين كفاءة الاحتراق واعتماد أنظمة السكك المشتركة ذات الضغط العالي للتحكم الدقيق في كمية الوقود.

   • إعادة معايرة وحدة التحكم الإلكترونية: إعادة برمجة وحدة التحكم الإلكترونية للظروف المرتفعة، وتعديل نسب خليط الهواء-الوقود، وبارامترات الحقن، إلخ.

   • نظام تبريد محسن: استخدام مبددات حرارة أكبر أو أنظمة تبريد ذات دائرة مزدوجة و سائل تبريد ذو نقطة غليان أعلى لمنع الغليان والفيضان.

   • أجهزة مساعدة التشغيل: التثبيت شمعات الإشعال، سخانات هواء السحب ، و باستخدام بطاريات عالية السعة ومقاومة للبرودة للتغلب على صعوبات التشغيل.

   • استخدام مواد وسوائل متخصصة: استخدام أختام مطاطية مقاومة للحرارة المنخفضة وخطوط وقود ، فضلاً عن زيوت تشحيم ذات نقطة تدفق منخفضة (زيوت تشحيم معدّة للشتاء)

2. استراتيجيات الإدارة:

   • تخفيض القدرة المطلوبة: من الضروري تقليل قدرة تشغيل المولد وفقًا للارتفاع عن سطح البحر بناءً على عوامل التصحيح المقدمة من الشركة المصنعة عوامل تصحيح القدرة , تجنب التشغيل الزائد تمامًا .

   • اختيار وحدات ذات تصنيف قدرة أعلى: عند الشراء، يجب ترك هامش قدرة إضافي للتطبيقات في المرتفعات. على سبيل المثال، إذا كانت القدرة المطلوبة هي 100 كيلوواط، فقد تحتاج عند ارتفاع 3000 متر إلى اختيار نموذج بقدرة مصنفة تبلغ 130 كيلوواط أو أكثر

   • الحفاظ على سير مدخلات ومخرجات غير مقيد: قم بتنظيف وفحص مرشح الهواء و مكتم الصوت بشكل دوري لضمان تقليل مقاومة المدخلات والمخرجات إلى الحد الأدنى.

   • تعزيز الصيانة الدورية: في المناطق المرتفعة، اقصر فترات الصيانة مع إيلاء اهتمام خاص لحالة نظام الوقود ونظام التبريد ونظام التشغيل.

الملخص والتوصيات

يواجه استخدام مولدات الديزل في المناطق المرتفعة تحديات رئيسية: انخفاض القوة، صعوبات في التشغيل، وخطر ارتفاع درجة الحرارة. وتنجم هذه التحديات أساسًا عن الهواء الرقيق وانخفاض محتوى الأكسجين، مما يؤدي إلى كفاءة احتراق منخفضة وتبدد حراري ضعيف.

لضمان التشغيل الموثوق، تحتاج إلى:

• إعطاء الأولوية للوحدات التي يمكن تعديلها تقنيًا: مثل النماذج المجهزة بـ تيربو الشحن و تقنية التبريد البيني .

• الالتزام الصارم بمواصفات تخفيض الأداء: خفض قدرة مولد الطاقة وفقًا للارتفاع.

• تنفيذ تعديلات وصيانة تقنية مستهدفة: النظر في تحسين نظام الوقود، وإعادة معايرة وحدة التحكم الإلكترونية (ECU)، وتحسين التبريد، واستخدام مواد وسوائل مقاومة للدرجات المنخفضة من الحرارة.

الأهم من ذلك، تأكد من استشارة دليل الشركة المصنعة بعناية واتباعه للحصول على إرشادات مفصلة وتعليمات التخفيض الخاصة بالمولد الخاص بك للتشغيل عند الارتفاعات العالية، حيث تختلف مواصفات الضبط باختلاف الطرازات.

نأمل أن تساعدك هذه المعلومات على فهم واستخدام مولدات ديزل في المناطق ذات الارتفاع العالي. إذا كانت لديك أسئلة إضافية حول حسابات الطاقة المحددة لارتفاعات معينة أو تفاصيل التعديلات الفنية، فأنا سعيد بتقديم المزيد من المعلومات.