1- تحليل العوامل الرئيسية المؤثرة على استقرار التردد
عادةً ما يتجلى عدم استقرار التردد في تقلبات تردد الخرج حول القيمة المقدرة، والمعروفة باسم موجة انتقالية أو موجة صاعدة. ويمكن إرجاع السبب الجذري إلى تقلبات سرعة محركات الديزل، والتي تنتج عن سلسلة من المشاكل الميكانيكية، ومشاكل الوقود، والمشاكل الكهربائية، ومشاكل أنظمة التحكم.
1. عطل في نظام إمداد الوقود
يُعد إمداد الوقود مصدر الطاقة لمحركات الديزل لأداء العمل، ويحدد استقرار الإمداد بشكل مباشر استقرار سرعة المحرك.
مشكلة في دائرة الزيت: قد يؤدي انسداد دائرة الزيت ذات الضغط المنخفض أو اتساخ فلتر الديزل إلى الحد من تدفق الوقود، مما ينتج عنه ضعف في إمداد الوقود. كما أن اختلاط الهواء أو التسرب في خط أنابيب الوقود قد يتسبب في انقطاع إمداد الوقود أو انقطاعه بشكل متقطع. وتؤدي كلتا الحالتين إلى عدم استقرار ضغط الوقود الذي تحصل عليه مضخة حقن الوقود، مما يؤدي إلى حقن غير متساوٍ للوقود في كل دورة أسطوانة وتقلبات في القدرة اللحظية للمحرك، وبالتالي حدوث تقلبات دورية في السرعة والتردد.
عطل في نظام حقن الوقود: قد يكون المكبس الداخلي لمضخة الوقود عالية الضغط متآكلاً أو عالقاً، كما أن إمداد الوقود من كل مضخة فرعية غير منتظم وفوق الحد المسموح به، وحاقن الوقود غير دقيق في التذرية أو مسدود، مما قد يؤدي إلى عدم انتظام قوة الاحتراق في كل أسطوانة. هذا الاحتراق غير المتوازن يُسبب نبضات دورية في عزم دوران عمود المرفق، مما ينعكس مباشرةً على عدم استقرار السرعة، وبالتالي تذبذب في تردد توليد الطاقة.
2. عطل في نظام التحكم في السرعة
يُعدّ منظم السرعة المكون الأساسي الذي يحافظ على تشغيل محركات الديزل بسرعة ثابتة. وتتمثل وظيفته في ضبط كمية الوقود تلقائيًا وفقًا لتغيرات الحمل، وذلك لتعويض تأثير هذه التغيرات على السرعة.
عطل منظم السرعة الميكانيكي: ضعف مرونة زنبرك تنظيم السرعة بسبب الإجهاد طويل الأمد، مما أدى إلى انخفاض حساسية تنظيم السرعة؛ تآكل أو تعطل آلية المطرقة الطائرة والرافعة؛ يمكن أن يتسبب تلف محامل الدفع أحادية الاتجاه في استجابة المنظم ببطء أو عمله بشكل غير دقيق، مما يجعل من الصعب تصحيح انحرافات السرعة في الوقت المناسب.
عطل نظام تنظيم السرعة الإلكتروني: في أنظمة تنظيم السرعة الإلكترونية الشائعة الاستخدام في الوحدات الحديثة، قد يؤدي تشوه إشارة مستشعر السرعة، وأخطاء حسابات وحدة التحكم (مثل وحدة التحكم الإلكترونية أو وحدة تنظيم السرعة المخصصة)، وتأخر استجابة المشغل (مثل المشغل الكهربائي أو الكهروهيدروليكي) أو تعطلها، إلى عطل في تنظيم السرعة. إضافةً إلى ذلك، ورغم أن منظم الجهد التلقائي (AVR) يتحكم بشكل أساسي في الجهد، إلا أن عدم تناسقه مع نظام التحكم في السرعة قد يؤثر بشكل غير مباشر على استقرار التردد.
2- متطلبات استقرار التردد في سيناريوهات التطبيق المختلفة
تتنوع استخدامات مولدات الديزل بشكل كبير، بدءًا من مصادر الطاقة الاحتياطية المنزلية وصولًا إلى البنية التحتية الوطنية الحيوية. وتتطلب هذه الاستخدامات المختلفة متطلبات متباينة ودقيقة فيما يتعلق بدقة استقرار التردد، وسرعة الاستجابة الديناميكية، وقدرة الاستقرار المستدام.
1. مركز البيانات ومركز الاتصالات
يُعد هذا أحد السيناريوهات التي تتطلب أعلى معايير جودة الطاقة. فمزود الطاقة ذو التبديل ودائرة الساعة الدقيقة داخل معدات تكنولوجيا المعلومات، مثل الخوادم وأجهزة التخزين ومحولات الشبكة، حساسة للغاية لتردد الإدخال.
3- استراتيجيات التشخيص والصيانة لعدم استقرار التردد
بناءً على التحليل المذكور أعلاه، من الضروري إنشاء نظام منهجي لتشخيص الأعطال والصيانة الوقائية.
التقييم الأولي: عند حدوث عدم استقرار في التردد، يجب أولاً مراقبة حالة تشغيل محرك الديزل. إذا كان مصحوبًا بلون دخان غير طبيعي (مثل الدخان الأسود) وصوت غير منتظم (صوت أزيز)، فمن المرجح أن تكون المشكلة في نظام الوقود أو هيكل المحرك. أما إذا كان المحرك يعمل بسلاسة ولكن مع تقلبات في التردد، فمن المهم التركيز على فحص ما إذا كان نظام إثارة المولد (مثل منظم الجهد التلقائي)، والمكونات الكهربائية للمنظم، والحمل متوازنة.
تحقيق مجزأ:
افحص دائرة الوقود: تخلص من الهواء الموجود في الدائرة، وافحص ونظف فلتر الوقود وشبكة فلتر مضخة الوقود، وتأكد من إمداد الوقود بسلاسة من خزان الوقود إلى مضخة حقن الوقود.
اختبار نظام التحكم في السرعة: تحقق مما إذا كان قضيب توصيل وحدة التحكم الميكانيكية في السرعة مرنًا وما إذا كان الزنبرك قد تعطل؛ تحقق مما إذا كانت إشارة مستشعر السرعة للمنظم الإلكتروني طبيعية وما إذا كان عمل المشغل موجودًا.
معايرة مضخة حقن الوقود والحاقنات: هذه مهمة صيانة متخصصة للغاية. يجب إرسال مجموعة مضخة حقن الوقود إلى مركز معايرة مضخات متخصص لفحص انتظام إمداد الوقود وزاوية التقدم لكل أسطوانة، وإجراء اختبارات جودة التذرية وضغط الحقن على حاقنات الوقود.
فحص النظام الكهربائي: فحص دائرة الإثارة للمولد، وقياس الجهد المتبقي للمثير، وفحص لوحة التحكم AVR ودوائر التوصيل الخاصة بها لضمان استقرار تيار الإثارة.
فحص الحالة الميكانيكية: تحقق من إحكام ربط مسامير أساس الوحدة، وافحص محاذاة الوصلة بين المحرك والمولد، وقم بإزالة مصادر الاهتزاز الميكانيكي الواضحة.
الصيانة الوقائية: وضع خطة صيانة دورية تشمل استبدال فلاتر الوقود والهواء، وتنظيف خزان الوقود، وفحص آلية منظم السرعة، وإجراء اختبارات دورية تحت الحمل وبدونه لمراقبة خصائص استجابة التردد. بالنسبة للوحدات الموجودة في مواقع حساسة، يجب تزويدها بنظام مراقبة متصل بالإنترنت لمراقبة المعايير في الوقت الفعلي مثل التردد والجهد والسرعة، مما يحقق الصيانة التنبؤية.
