دیزل ژنراتور چیست و اجزای آن کدامند؟

ژنراتور دیزلی به عنوان یک دستگاه مولد برق اضطراری، نقش مهمی را به خصوص در صنایعی که نیازمند تأمین پیوسته برق هستند، ایفا می‌کند. دیزل ژنراتور یک دستگاه کارآمد، مقرون‌به‌صرفه از لحاظ مصرف سوخت و دارای بهره‌وری بالا است که از دهه‌ها قبل به عنوان منبع تغذیه پشتیبان یا بعضاً به عنوان منبع برق اولیه در کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود. اما دیزل ژنراتور چیست و اجزای آن کدامند؟ در ادامه، با مجله آبیاران همراه باشید تا به این سؤالات پاسخ دهیم.

دیزل ژنراتور چیست؟

دیزل ژنراتور از دو قسمت اصلی موتور دیزل و آلترناتور تشکیل شده و نوعی ژنراتور برق است که با استفاده از سوخت گازوئیل، برق سه فاز یا تکفاز تولید می‌کند. به ترکیب یک موتور دیزل، یک ژنراتور و قطعات کمکی مختلف (مانند شاسی، کانوپی، صدا خفه‌کن، سیستم‌ها و ماژول‌های کنترل، قطع‌کننده اضطراری مدار، سیستم مولد گرما، استارت و…) به طور خلاصه جن ست گفته می‌شود. دیزل ژنراتور از دو واژه‌ دیزل (Diesel) و ژنراتور (Generator) تشکیل شده است. واژه دیزل، برگرفته از نام مخترع موتور دیزل، رادولف دیزل، است. ژنراتور نیز قطعه‌ای است که نیروی مکانیکی حاصل از چرخش میل لنگ موتور دیزل را به برق تبدیل می‌کند.

در حالت کلی، دستگاه‌های مولد برق (Genset) از سوخت‌های متنوعی برای تولید الکتریسیته استفاده می‌کنند. متفاوت بودن نوع سوخت تعیین‌کننده‌ نوع مولد برق است. دستگاه‌های مولد برق دیزلی در مکان‌هایی بدون اتصال به شبکه برق شهری یا به عنوان منبع تغذیه اضطراری در صورت از کار افتادن شبکه و همچنین، برای کاربردهای دیگری مانند تأمین برق اضافه در شرایط پیک مصرف، پشتیبانی از شبکه و صادرات برق نیز کاربرد دارند.

به طور معمول، از دیزل ژنراتور با توان تا ۳۰ کیلووات تکفاز برای خانه‌ها، مغازه‌های کوچک و دفاتر و ادرات استفاده می‌شود. ژنراتورهای صنعتی سه فاز با توان تا ۲۰۰۰ کیلووات برای تأمین برق مجتمع‌های تجاری، کارخانه‌ها و سایر تأسیسات صنعتی کاربرد دارند. یک جن ست ۲۰۰۰ کیلوواتی را می‌توان در یک کانوپی 12 متری به همراه مخزن سوخت، تحهیزات کنترلی، ادوات توزیع برق و سایر تجهیزات مورد نیاز برای کار به عنوان یک منبع تأمین برق مستقل یا پشتیبان قرار داد.

اجزای دیزل ژنراتور

دیزل ژنراتور از اجزای مختلفی تشکیل شده است که به اتفاق همدیگر وظیفه اصلی تولید برق را انجام می‌دهند. قطعاتی مانند موتور دیزل و آلترناتور از جمله مهم‌ترین قطعات دیزل ژنراتور هستند. از سوی دیگر، کانوپی جزو قطعات غیرضروری دیزل ژنراتور است که بسته به انتخاب مشتری می‌توان آن را حذف یا اضافه کرد. مهم‌ترین اجزای دیزل ژنراتور عبارتند از:

• موتور دیزل (Diesel Engine)
• آلترناتور (Alternator)
• شاسی (Base Frame)
• سیستم سوخت‌رسان (Fuel System)
• سیستم استارت اتومات (Starter System)
• تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار (Automatic Voltage Regulator)
• سیستم خنک‌کننده (Cooling System)
• سیستم اگزوز (Exhaust System)
• کنترل پنل (Control Panel)
• توربو شارژر (Turbo Charger)
• شارژر باتری (Battery Charger)
• کانوپی (Canopy)
• سیستم مولد گرما (Heating System)
• واحد کنترل الکترونیکی (ECU)

موتور دیزل

اصلی‌ترین قطعه یک دیزل ژنراتور، موتور آن است. هر چقدر قدرت موتور بیشتر باشد، به آلترناتور قدرتمندی برای تولید الکتریسیته نیاز دارد. فرآیند کارکرد موتور دیزل در چهار عمل تنفس، تراکم، احتراق و تخلیه خلاصه می‌شود. یک موتور چهار زمانه قدرت بیشتری نسبت به نوع دو زمانه دارد.

آلترناتور

آلترناتور یکی از قطعات اصلی ژنراتور دیزلی به‌ حساب می‌آید و بدون وجود این قطعه، دستگاه عملاً نمی‌تواند برق تولید کند. درون آلترناتور سیم‌پیچ‌هایی وجود دارد که با استفاده از میدان مغناطیسی، نیروی حاصل از موتور را به خروجی برق تبدیل می‌کند.

شاسی

شاسی دیزل ژنراتور به شکل یک ساختار فلزی مستحکم طراحی می‌شود که موتور دیزلی، ژنراتور و سایر قطعات روی آن سوار می‌شوند. این بخش دیزل ژنراتور نقش مهمی را در ایجاد ثبات ساختاری ایفا می‌کند و همچنین، به محافظت از ژنراتور و سایر اجزای دستگاه و راحتی حمل و نقل کمک می‌کند.

سیستم سوخت‌رسان

سیستم سوخت‌رسانی دیزل ژنراتور شامل مخزن سوخت، لوله‌ها یا مسیرهای سوخت، فیلتر سوخت، پمپ سوخت و انژکتورهای سوخت است. ابتدا گازوئیل از طریق مسیرهای سوخت‌رسان وارد پمپ می‌شود و سپس، انژکتورها سوخت را به درون محفظه سیلندر موتور تزریق می‌کنند.

سیستم استارت اتومات

استارت یا سیستم راه‌انداز دیزل ژنراتور، همانطور که از نام آن برمی‌آید، وظیفه روشن کردن دستگاه را بر عهده دارد. استارت به وسیله چرخ‌دنده فلایویل (Flywheel) موتور را می‌چرخاند و آن را راه می‌اندازد.

تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار

تنظیم‌کننده یا رگولاتور ولتاژ‌ خودکار قطعه‌ای است که میزان ولتاژ خروجی ژنراتور را کنترل می‌کند تا در یک دامنه مشخص باشد. رگولاتور ولتاژ معمولاً روی انواع دیزل ژنراتور برای حفظ ولتاژ ثابت نصب می‌شود. این قطعه مانند یک تعدیل‌کننده توان عمل می‌کند و توان ژنراتور به بار تجهیزات متصل به ژنراتور، ثابت باقی می‌ماند.

سیستم خنک‌کننده

سیستم خنک‌کننده در اکثر انواع دیزل ژنراتو از نوع آب‌خنک است. این سیستم دمای موتور را تنظیم و از افزایش دمای بیش از حد آن جلوگیری می‌کند. در حقیقت، حرارت بیش از حد قاتل شماره یک موتور است که علاوه بر کاهش راندمان دستگاه، در بلندمدت می‌تواند منجر به کاهش طول عمر مفید و حتی خرابی موتور شود.

سیستم اگزوز

عملکرد اصلی سیستم اگزوز دیزل ژنراتور حذف ایمن گازهای مضر تولید‌شده در حین کار است. همانطور که موتور سوخت می‌سوزاند، گازهای خروجی تولید می‌کند که باید از ژنراتور خارج و از افراد و تجهیزات دور شوند.

کنترل پنل

کنترل پنل یا تابلو کنترل یکی از اجزای مهم دیزل ژنراتور است و با استفاده از آن می‌توان به مشکلات دستگاه پی برد و آلارم و ارورها را رصد کرد. تابلو کنترل اطلاعات مربوط به دمای آب، ولتاژ و فرکانس خروجی، مقدار سوخت، فشار روغن و… را نشان می‌دهد.

توربوشارژر

هر چقدر از سطح دریا فاصله می‌گیریم، غلظت اکسیژن موجود در هوا کمتر می‌شود. استفاده از دیزل ژنراتور در مناطقی که اکسیژن کافی وجود ندارد، باعث می‌شود که در نتیجه افت فشار هوا، عملکرد دستگاه مختل شود. با مجهز کردن دستگاه به سیستم تنفس توربوشارژ، می‌توان کمبود فشار اکسیژن را جبران کرد و قدرت موتور را بالاتر برد.

شارژر باتری

شارژر جریان ثابتی از انرژی را برای باتری فراهم می‌کند و شارژ از دست رفته در طول کار ژنراتور یا هرگونه تخلیه در طول زمان را جبران می‌کند. این امر به افزایش طول عمر باتری کمک کرده و تضمین می‌کند که ژنراتور در صورت نیاز به شکل صحیح شروع به کار خواهد کرد.

کانوپی

کانوپی یا اتاقک سایلنت گرچه جزو اجزای ضروری دیزل ژنراتور نیست، اما نقش مهمی را در کاهش نویز دیزل ژنراتور ایفا می‌کند. علاوه بر این، کانوپی دیزل ژنراتور به محافظت از دستگاه در مقابل عوامل محیطی مانند گرد و غبار، برف و باران، تابش نور آفتاب و امثالهم کمک می‌کند.

سیستم مولد گرما

سیستم مولد گرما یا هیتر دیزل ژنراتور سیستمی است که به تسهیل فرآیند احتراق سوخت دیزل در موتور کمک می‌کند. هدف اصلی گرمکن در دیزل ژنراتور، افزایش دمای هوا و سوخت در محفظه احتراق است تا موتور راحت‌تر راه‌اندازی شود و کارایی دستگاه افزایش پیدا کند.

واحد کنترل الکترونیکی

واحد کنترل الکترونیکی (ECU) یا ماژول کنترل الکترونیکی (ECM) در واقع مغز دیزل ژنراتور است. این قطعه نوعی کامپیوتر است که اطلاعات ورودی را از حسگرهای موجود در بخش‌های مختلف موتور دریافت می‌کند و وظایف مختلفی را در عملکرد صحیح کلی دستگاه بر عهده دارد.

اندازه دیزل ژنراتور

دستگاه‌های مولد برق دیزلی بر اساس بار الکتریکی مورد نیاز برای تأمین برق، ویژگی‌های بار الکتریکی، مانده هارمونیک، جریان‌های موج (مثلاً جریان راه‌اندازی موتور) و بارهای غیرخطی انتخاب می‌شوند. برای تعیین اندازه دیزل ژنراتور، وظیفه مورد انتظار (مانند توان اضطراری، پرایم یا مداوم) و همچنین، شرایط محیطی (مانند ارتفاع، دما و مقررات انتشار گازهای خروجی) نیز باید در نظر گرفته شود. اکثر تولیدکنندگان جن ست‌های بزرگ، نرم افزاری را ارائه می‌دهند که محاسبات پیچیده اندازه را با وارد کردن شرایط محل نصب دیزل ژنراتور و ویژگی‌های بار الکتریکی متصل انجام می‌دهد.

مزایای استفاده از دیزل ژنراتور

دیزل ژنراتور به دلیل مزایای متعددی که ارائه می‌دهد، سال‌هاست به انتخاب شماره یک بسیاری از صنایع و کسب و کارها برای تأمین برق خصوصاً در کاربردهای اضطراری تبدیل شده است. مهم‌ترین مزیت دیزل ژنراتور، دسترسی آسان و قیمت ارزان سوخت گازوئیل است. از سایر مزایای دیزل ژنراتور، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• نگهداری راحت‌تر و نیاز به تعمیرات کمتر: ژنراتور دیزلی نسبت به انواع دیگر ژنراتورهای موجود در بازار، نگهداری راحت‌تری دارد. این بدان خاطر است که موتور ژنراتور برای راه‌اندازی به قطعات کمتری نیاز دارد، بنابراین دیگر نگران تعویض شمع‌ها یا اورهال کاربراتور مانند موتور ژنراتور گازسوز نخواهید بود.
• بهره‌وری سوخت بالا: دیزل ژنراتور نسبت به انواع دیگر ژنراتور مانند ژنراتور گازی، سوخت کمتری مصرف می‌کند و در نتیجه، بهره‌وری سوخت بالاتری دارد.
• مقاومت بالا: انواع دیزل ژنراتور در شرایط سخت محیطی عملکرد پایداری را از خود نشان می‌دهد. البته، قابل ذکر است که برخی برندهای دیزل ژنراتور مانند ولوو، کامینز، پرکینز و بادوین محصولاتی با مقاومت بالاتر در شرایط سخت نسبت به رقبای چینی تولید می‌کنند.
• ذخیره‌سازی ایمن‌تر سوخت: ذخیره‌سازی سوخت دیزل ایمن‌تر از انواع دیگر سوخت مانند بنزین است که در چشم به هم زدنی می‌تواند مشتعل شود. گازوئیل همچنین ماندگاری بیشتری نسبت به بنزین دارد، بنابراین به سوخت باکیفیت‌تری دسترسی خواهید داشت.
• طول عمر بالا: برخی از مدل‌های دیزل ژنراتور حتی تا سه برابر بیشتر از یک ژنراتور گازسوز می‌توانند عمر کنند. با نگهداری مناسب، یک دیزل ژنراتور این پتانسیل را دارد که سال‌های زیادی قبل از نیاز به تعمیرات اساسی کار کند.
• تأمین توان پیوسته: دیزل ژنراتور نسبت به انواع دیگر ژنراتورهای موجود، قادر به تحمل بارهای بزرگتری است و می‌تواند مدت زمان بیشتری کار کند. این امر باعث می‌شود که مولدهای دیزلی خصوصاً برای مناطق دورافتاده که دسترسی به شبکه برق شهری میسر نیست، گزینه‌ای ایده‌آل باشند.

بهترین برندهای دیزل ژنراتور

سال‌هاست که برندهای اروپایی و آمریکایی مطرح مختلفی در عرصه طراحی، تولید و عرضه دیزل ژنراتور فعالیت می‌کنند. البته، ناگفته نماند که چینی‌ها نیز چند سالی است که در عرصه‌های مختلف اسم و رسمی برای خود به پا کرده‌اند و حوزه مولدهای برق دیزلی نیز از این قاعده مستثنی نبوده است. اگرچه شرکت‌های چینی شاید به اندازه برندهای معتبری چون ولوو، بادوین، پرکینز، کامینز و یا ایویکو محصولات رده بالایی را به بازار عرضه نکنند، اما باز هم دستگاه‌هایی با کیفیت بالا و صد البته دارای قیمت مقرون‌به‌صرفه‌ای را روانه بازار می‌کنند. بهترین برندهای دیزل ژنراتور در بازار ایران عبارتند از:

• بادوین (Baudouin): بادوین یک برند اصالتاً فرانسوی است که با سابقه بیشتر از یک قرن اقدام به طراحی و تولید دیزل ژنراتور در رنج توان گسترده برای کاربری‌های مختلف می‌کند. قیمت مناسب، نیاز به تعمیرات دوره‌ای کمتر در مقایسه با رقبا، طول عمر بالا و سهولت دسترسی به قطعات یدکی را می‌توان از ویژگی‌های مهم دیزل ژنراتور بادوین برشمرد. همچنین، محصولات بادوین در رنج توان گسترده مناسب برای استفاده در مصارف خانگی تا صنعتی است.
• پرکینز (Perkins): پرکینز به عنوان یکی از زیرمجموعه‌های شرکت بزرگ کاترپیلار از سال ۱۹۹۸ میلادی اقدام به تولید دیزل ژنراتور برای صنایع مختلف می‌کند. این شرکت انگلیسی صدها محصول مختلف را در انواع توان برای کاربری‌های مختلف وارد بازار می‌کند. نویز و مصرف سوخت پایین از جمله مهم‌ترین مزایای خرید دیزل ژنراتور پرکینز است.
• کامینز (Cummins): کامینز (Cummins) یک شرکت چند ملیتی آمریکایی است که بیش از یک قرن قبل در سال ۱۹۱۹ میلادی وارد عرصه فعالیت شد. دیزل ژنراتور کامینز یک محصول پرقدرت برای تأمین برق در انواع مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی است. عرضه محصولاتی با محدوده توان گسترده تا ۳۰۰۰ کاوا یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد دیزل ژنراتور کامینز است. از سایر مزایای ژنراتور دیزلی کامینز، می‌توانیم راندمان بالا، انعطاف‌پذیری عملیاتی، طول عمر بالا و ارائه توان خروجی پایدار را نام ببریم.
• ولوو پنتا (Volvo Penta): شرکت سوئدی ولوو پنتا از مطرح‌ترین کمپانی‌های اروپایی محسوب می‌شود که علاوه بر تولید کامیون و خودرو، به ساخت دیزل ژنراتور نیز مشغول است. انواع دیزل ژنراتور ولوو بسیار خوش ساخت و باکیفیت هستند که مطابق با آخرین استانداردهای روز اروپا ساخته شده و در مقابل سخت‌ترین شرایط آب و هوایی مقاوم هستند.
• ایویکو (Iveco): ایوکو یک شرکت چند ملیتی ایتالیایی است که در سال ۱۹۷۵ میلادی تأسیس شد. کارخانه‌های تولیدی ایویکو در اروپا، چین، روسیه، ایتالیا و آمریکای لاتین قرار دارند. انواع ژنراتور دیزلی ایویکو انتخاب شماره یک بسیاری از مصرف‌کنندگان دستگاه‌های مولد برق دیزلی در هنگام قطعی شبکه و یا نیاز به تأمین توان اضافه است. مصرف سوخت پایین، قابلیت راه‌اندازی تا دمای منفی ۲۵ درجه، نویز پایین و مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت از جمله مزایای خرید دیزل ژنراتور ایوکو است.

جمع‌بندی

دیزل ژنراتور یا جن ست با ترکیب دو بخش اصلی موتور دیزل و ژنراتور الکتریکی، به عنوان دستگاه مولد برق برای تولید الکتریسیته در مواقع اضطراری یا در مناطقی که به شبکه برق شهری دسترسی ندارند، استفاده می‌شود. دیزل ژنراتور از چند قسمت تشکیل شده است که شامل بخش‌های اصلی موتور دیزل، آلترناتور، سیستم سوخت‌رسان، سیستم خنک‌کننده، سیستم تنظیم ولتاژ، کنترل پنل و سیستم اگزوز می‌شود. موتور دیزل به عنوان منبع تأمین توان عمل می‌کند و آلترناتور انرژی مکانیکی حاصل از چرخش موتور را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. هماهنگی اجزای دیزل ژنراتور با یکدیگر به منظور عملکرد بهینه و پایداری این دستگاه مهم و حیاتی است.