كيفية منع ارتفاع درجة الحرارة في مولد التوليد المشترك للحرارة والطاقة بالغاز الطبيعي بقدرة 200 kW

يجب التعامل مع ارتفاع الحرارة في مولد التوليد المشترك للحرارة والكهرباء CHP العامل بالغاز الطبيعي بقدرة 200kW باعتباره عطلًا في توازن الحرارة، وليس مجرد إنذار بارتفاع درجة حرارة سائل التبريد. يؤثر المحرك والمولد الكهربائي ومعدات استرداد حرارة العادم والحاوية ونظام تهوية الغرفة في بعضها بعضًا. قد تبدو دائرة التبريد طبيعية، بينما يؤدي تقييد تدفق الهواء حول المبادل الحراري أو الضغط الخلفي المفرط أو الاحتراق الرديء أو الحمل الكهربائي غير الملائم إلى احتجاز الحرارة داخل الوحدة.

ابدأ بتأكيد أي درجة حرارة ترتفع ومتى يحدث ذلك. تشير الزيادة السريعة بعد تطبيق الحمل إلى عدم كفاية تدفق سائل التبريد، أو تعطل المروحة، أو وجود جيب هوائي، أو زيادة مفاجئة في الحمل. أما الارتفاع التدريجي على مدى عدة ساعات فيشير غالبًا إلى اتساخ أسطح نقل الحرارة، أو ارتفاع درجة حرارة هواء السحب، أو انخفاض التهوية، أو تدهور حالة سائل التبريد. تتطلب درجة حرارة عادم مرتفعة مع درجة حرارة طبيعية لماء غلاف المحرك تحقيقًا مختلفًا عن ارتفاع درجة حرارة ماء الغلاف مع قراءات عادم طبيعية.

وضع خط أساس موثوق لدرجات الحرارة

استخدم سجلات التشغيل عند بدء التشغيل كمرجع متى كانت متاحة. قارن القراءات الحالية عند حمل كهربائي مماثل وجودة غاز ودرجة حرارة محيطة وظروف طلب حراري مماثلة. لا تكفي قيمة واحدة معروضة. سجّل درجات حرارة مخرج وراجع سائل التبريد، ودرجة حرارة وضغط زيت المحرك، ودرجة حرارة هواء السحب، ودرجة حرارة العادم حسب الأسطوانة أو مجموعة الأسطوانات عند توفرها، ودرجة حرارة ملفات المولد، ودرجة حرارة الغرفة، ودرجات حرارة دائرة استرداد الحرارة.

قد يؤدي خطأ المستشعر إلى حالة ارتفاع حرارة زائفة، لكن لا ينبغي افتراض ذلك قبل فحص الظروف الفعلية. قارن قيمة وحدة التحكم بمسبار تلامسي معاير أو بقياس بالأشعة تحت الحمراء عند نقطة مناسبة يمكن الوصول إليها. تتأثر قراءات الأشعة تحت الحمراء بتشطيب السطح وزاوية الرؤية، لذا استخدمها للمقارنة بدلًا من اعتمادها كقيمة قبول وحيدة. افحص أيضًا أسلاك المستشعر والموصلات والتأريض ومدخل وحدة التحكم. قد تتسبب دائرة مستشعر متقطعة في قراءات غير مستقرة لا تتوافق مع الحمل أو درجة حرارة المكوّن الفعلية.

من الفروق المفيدة تحديد ما إذا كان فرق درجة الحرارة عبر المبادل الحراري قد تغير. قد يشير الانخفاض الصغير جدًا في درجة حرارة سائل التبريد عبر المشعاع أو المبادل الحراري اللوحي إلى ضعف طرح الحرارة، أو عدم كفاية حركة الهواء، أو انخفاض التدفق في الجانب الثانوي. وقد يشير الانخفاض الكبير بشكل غير معتاد إلى انخفاض تدفق سائل التبريد الأساسي، أو انسداد جزئي، أو مشكلة في موضع القياس. فسّر هذه القيم بالاقتران مع ضغط المضخة وموضع الصمام وتشغيل المروحة.

الحفاظ على قدرة دائرة التبريد على نقل الحرارة

يجب فحص مستوى سائل التبريد فقط بعد أن يبرد النظام ويتم تحرير الضغط بأمان. إن إعادة التعبئة المتكررة ليست صيانة روتينية؛ بل هي دليل على تسرب أو تنفيس أو مشكلة داخلية يجب تتبعها. افحص وصلات الخراطيم وأختام المضخة وخزانات المشعاع وأغطية خزان التمدد ونقاط التصريف ووصلات استرداد الحرارة والمناطق أسفل المحرك. قد تكشف الرواسب البيضاء أو الملونة حول الوصلات عن تسرب صغير قبل ظهور تقطير مرئي.

استخدم تركيبة وتركيز سائل التبريد المحددين للمحرك ومواد استرداد الحرارة. يمكن أن تؤدي جودة المياه غير الصحيحة أو خلط أنواع سوائل التبريد المختلفة إلى تكوّن القشور ونواتج التآكل والمواد الهلامية وانخفاض نقل الحرارة. قد تبقى الدائرة ممتلئة لكنها تفقد الأداء مع تضييق الترسبات لأنابيب المشعاع أو ممرات الألواح أو أغطية منظم الحرارة أو خطوط التجاوز الصغيرة. عند أخذ عينة من سائل التبريد، قيّم المظهر والتلوث وكذلك التركيز؛ إذ يستدعي الغشاء الزيتي أو المواد الصلبة العالقة أو تغير اللون المستمر مزيدًا من التحقيق بدلًا من تكرار إضافة المواد المضافة.

تحتاج منظمات الحرارة ومضخات التدوير وأحزمة الإدارة ومراوح التبريد الكهربائية ومرحلات المراوح والمصاريع إلى تحقق وظيفي تحت الحمل. قد يسمح منظم الحرارة العالق في وضع الإغلاق الجزئي بدرجات حرارة مقبولة عند الحمل الخفيف، ويتسبب في ارتفاع الحرارة فقط بعد استقرار المولد قرب القدرة المقننة. قد يبدو الحزام المنزلق سليمًا أثناء الفحص الساكن. يجب فحص المراوح الكهربائية للتأكد من اتجاه الدوران الصحيح والتشغيل المرحلي وسحب التيار وخلو الشفرات من العوائق. يمكن لانعكاس اتجاه دوران المروحة بعد أعمال كهربائية أن يحرك بعض الهواء مع توفير تبريد أقل بكثير.

فرّغ الهواء من الدائرة وفقًا لإجراء المحرك بعد أعمال سائل التبريد. تتجمع الجيوب الهوائية كثيرًا في النقاط المرتفعة وممرات رأس الأسطوانة والمبادلات الحرارية البعيدة ومسارات الخراطيم الرأسية. ويمكن أن تسبب غليانًا موضعيًا وقراءات غير مستقرة لدرجة الحرارة حتى عندما يبدو مستوى خزان التمدد مقبولًا.

فحص مسار الهواء بعد واجهة المشعاع

يمكن للغبار ورذاذ الزيت والحشرات والأوراق وأغشية التغليف وألياف العزل أن تسد الزعانف أو فتحات سحب الهواء. قد يترك تنظيف السطح الأمامي المرئي فقط الحطام متراكمًا بين أقسام المشعاع ومبرد هواء الشحن ومبرد الزيت والمكثف. اتبع اتجاه تدفق الهواء عند التنظيف، واستخدم طريقة لا تثني الزعانف، وأصلح المناطق المسحوقة التي تعيق مرور الهواء. قد يؤدي التنظيف بالضغط العالي من مسافة قريبة جدًا إلى إتلاف هندسة الزعانف وخفض الأداء.

تتطلب التركيبات داخل الحاويات مسار هواء كاملًا: سحب الهواء الخارجي، وفتحة مزودة بمرشح، ومرور الهواء عبر المعدات، وطرد الهواء من المشعاع، والعزل عن إعادة تدوير الهواء الساخن. قد يجعل طرد الهواء الساخن الموجه نحو فتحة سحب الهواء الغرفة تبدو جيدة التهوية بينما يستنشق المحرك هواءه الساخن المعاد تدويره مرارًا. يمكن للحواجز المؤقتة أو المواد المخزنة أو الأبواب الصوتية المغلقة أو مجاري الهواء المعدلة أو آلة مجاورة مركبة حديثًا تغيير هذا المسار دون أي تغيير في وحدة CHP نفسها.

يجب قياس درجة حرارة الغرفة قرب مدخل هواء الاحتراق، وليس فقط قرب باب الوصول أو الجدار. تؤثر منطقة ساخنة موضعية حول المدخل في كثافة الشحنة وهامش التبريد. تكون محركات الغاز الطبيعي العاملة بتحكم الاحتراق الفقير حساسة بوجه خاص للعلاقة بين إمداد الهواء وجودة الوقود والإشعال والحمل. قد ترفع ظروف السحب الرديئة درجة حرارة العادم قبل الوصول إلى إنذار ماء الغلاف.

فصل حرارة الاحتراق عن حرارة نظام التبريد

تشير درجة حرارة العادم المرتفعة أو تفاوت درجات حرارة الأسطوانات أو أحداث اختلال الاشتعال أو خفض القدرة المرتبط بالطرق أو السرعة غير المستقرة إلى أن العطل قد ينشأ من الاحتراق بدلًا من المشعاع. افحص ضغط إمداد الغاز واستقراره عند مدخل المحرك، وحالة الترشيح، ووظيفة المنظم، وتغيرات تركيب الغاز عند الاقتضاء، وقيود السحب، ومكونات الإشعال، وحالة خلوص الصمامات وفقًا لجدول الصيانة. يمكن لمرشح الهواء المسدود أن يرفع درجة حرارة العادم واستهلاك الوقود بينما يواصل المولد توفير القدرة الكهربائية المطلوبة.

لا تعوّض ارتفاع درجة حرارة العادم بزيادة تدفق سائل التبريد أو بإجبار المراوح على العمل باستمرار قبل فهم حالة الاحتراق. قد يؤخر التبريد الإضافي الإنذار مع السماح لدرجات الحرارة المفرطة في جانب العادم بإتلاف الصمامات أو مكونات الشاحن التوربيني أو المحفزات أو معدات استرداد الحرارة.

تحتاج عملية استرداد الحرارة أيضًا إلى اهتمام مستقل. يمكن لصمام مغلق أو مبادل حراري لوحي متسخ أو صمام خلط مضبوط بصورة غير صحيحة أو هواء محبوس أو مضخة ثانوية معطلة أو انخفاض الطلب على الجانب الثانوي أن يحد من إزالة الحرارة. يجب أن تحتفظ دائرة تبريد المحرك وحلقة الاسترداد بترتيب التدفق المقصود في تصميم المعدات. يؤدي تجاوز ضوابط الحماية للحفاظ على إنتاج الماء الساخن إلى خطر مباشر على المعدات. وفي الأنظمة المجمعة الأصغر، تنطبق المبادئ نفسها: إذ يتطلب مولد LPG من النوع الصندوقي بقدرة 40kW مزود بتحكم إلكتروني في السرعة وتحكم في الوقود بحلقة مغلقة، تدفق هواء تبريد غير مقيد وظروف احتراق مستقرة وإعدادات إيقاف تلقائي مضبوطة بشكل صحيح.

التحكم في تغيرات الحمل والتسخين الكهربائي

يجب تقييم مولد CHP بقدرة 200kW بناءً على ملف الحمل الفعلي وليس فقط على متوسط قراءة kW. يمكن لأحمال الخطوة والتغييرات المتكررة في التشغيل المتوازي وعدم اتزان الأطوار ومعامل القدرة المنخفض والأحمال المولدة للتوافقيات والتشغيل الطويل قرب حالة حدية أن تزيد حرارة المولد والمحرك. راجع اتجاهات وحدة التحكم حول كل إنذار: ينبغي محاذاة kW وkVA ومعامل القدرة والتردد والجهد وتيار الطور ودرجة حرارة سائل التبريد ودرجة حرارة الزيت ودرجة حرارة العادم على المقياس الزمني نفسه.

قد يحدث ارتفاع حرارة المولد الكهربائي بينما تكون درجة حرارة سائل تبريد المحرك مقبولة. افحص اتزان تيار الطور وإحكام الأطراف وحالة الكابلات وفتحات التهوية وعلامات تغير اللون أو رائحة العزل. تسبب الوصلات المفكوكة تسخينًا مقاومًا عند الأطراف، وقد لا يُكتشف ذلك عندما ينصب الاهتمام فقط على نظام تبريد المحرك. يجب مقارنة القراءات الكهربائية بحدود لوحة بيانات المولد وإعدادات الحماية المهيأة، وليس بافتراض حمل عام.

استخدام الإنذارات كمحفزات للتحقيق

يجب أن تتوافق نقاط ضبط الإنذار وحدود الإيقاف مع وثائق المعدات المعتمدة، وأن تكون محمية من الضبط العشوائي. إن رفع حد الفصل لمنع عمليات الإيقاف المزعجة يلغي إجراء حماية من دون استعادة قدرة التبريد. قبل إعادة التشغيل بعد فصل بسبب ارتفاع الحرارة، حدد الحالة المسببة، وافحص فقدان سائل التبريد أو تحرير الضغط، وتأكد من أن المحرك قد برد بما يكفي للفحص الآمن.

احتفظ بسجل للأحداث يتضمن الظروف المحيطة والحمل مباشرة قبل الإنذار واتجاه درجة الحرارة والإنذارات النشطة وأعمال الصيانة المنفذة والإجراء التصحيحي. غالبًا ما تكشف الانحرافات الطفيفة المتكررة عن انسداد متطور أو مشكلة في تدفق الهواء قبل وقت طويل من حدوث إيقاف شديد. يُظهر نظام CHP المستقر درجات حرارة تستجيب بصورة متوقعة للحمل والظروف المحيطة؛ ويستحق الانحراف غير المفسر اتخاذ إجراء حتى عندما لا يكون أي جهاز حماية قد عمل بعد.