لماذا قد تتعرض مجموعة مولدات غازية بقدرة 500 kW لاختلال الاشتعال تحت الأحمال المتغيرة

لماذا قد تحدث اختلالات احتراق في مجموعة مولدات غاز بقدرة 500 kW عند تغير الأحمال

قد تتعرض مجموعة مولدات غاز بقدرة 500 kW لاختلالات احتراق عندما تتغير الأحمال بسرعة، مما يؤدي إلى خرج غير مستقر، واستهلاك أعلى للوقود، وفترات توقف غير متوقعة.

بالنسبة للمشغلين، نادرًا ما تكون المشكلة الأساسية قطعة واحدة معيبة. فعادةً ما ينتج اختلال الاحتراق عن تأخر التنسيق بين الوقود والهواء والإشعال وأنظمة التحكم بالمحرك.

لماذا تؤدي تغيرات الحمل إلى اختلال الاحتراق في مجموعة مولدات غاز بقدرة 500 kW

عندما يرتفع الطلب الكهربائي فجأة، يجب أن ينتج المولد عزمًا أكبر فورًا. ويحتاج المحرك إلى وقود وهواء إضافيين قبل أن تنخفض السرعة والتردد.

إذا استجاب نظام إمداد الغاز، أو مشغل الخانق، أو الخلاط، أو وحدة التحكم الإلكترونية ببطء شديد، فقد تتلقى الأسطوانات خليطًا غير صحيح من الهواء والوقود.

قد يحترق الخليط الذي يصبح فقيرًا جدًا ببطء أو بشكل غير منتظم أو قد يفشل في الاشتعال بالكامل. وهذا سبب شائع لإنذارات اختلال الاحتراق.

كما أن الخليط الغني بشكل مفرط قد يقلل جودة الاحتراق. وقد يسبب عدم استقرار درجات حرارة العادم، واسوداد شمعات الإشعال، وزيادة الانبعاثات.

يمثل رفض الحمل تحديًا معاكسًا. فعندما ينخفض الطلب بسرعة، يجب أن ينخفض إمداد الوقود بالسرعة الكافية لمنع زيادة السرعة والاحتراق الغني.

غالبًا ما يلاحظ المشغلون الأعراض أولًا على شكل تذبذب في التردد، أو صوت محرك غير مستقر، أو انحراف مرتفع في درجة حرارة العادم، أو انخفاض في خرج القدرة، أو رموز متكررة لاختلال احتراق الأسطوانات.

لا ينبغي التعامل مع هذه الأعراض باعتبارها أعطالًا كهربائية منفصلة. فهي غالبًا ما تشير إلى أن نظام التحكم الكامل بالاحتراق يحتاج إلى فحص وضبط.

افحص ضغط الغاز قبل ضبط إعدادات الإشعال أو الوقود

يعد استقرار ضغط الغاز من أول العناصر التي يجب التحقق منها عندما تتعرض مجموعة مولدات غاز بقدرة 500 kW لاختلال الاحتراق أثناء تغير الأحمال.

يمكن أن يمنع انخفاض ضغط المدخل المحرك من تلقي وقود كافٍ أثناء خطوة الحمل. وقد تصدر وحدة التحكم أمرًا بزيادة الوقود، لكن يظل التدفق محدودًا.

قد يجعل الضغط المرتفع التحكم في إمداد الوقود صعبًا، خاصةً عندما تكون استجابة المنظم بطيئة أو يكون مقاس خط الغاز غير صحيح.

سجل ضغط الغاز عند الحمل المستقر، وأثناء قبول الحمل، وأثناء رفض الحمل. ولا تثبت القراءة المستقرة دون حمل أداء الضغط الديناميكي.

افحص المرشحات، ومنظمات الضغط، وصمامات الإغلاق، والوصلات المرنة، وقطر أنابيب الغاز. وقد لا تصبح القيود واضحة إلا عندما يزداد تدفق الوقود بشكل حاد.

كما أن تركيب الوقود مهم أيضًا. إذ يمكن أن يغير رقم الميثان، والقيمة الحرارية، ومحتوى البروبان، والرطوبة، والملوثات سلوك الاحتراق ومتطلبات معايرة التحكم.

عندما تتفاوت جودة الغاز في الموقع، ينبغي للمشغلين استخدام سجلات الاتجاهات بدلًا من الاعتماد فقط على تقارير المختبرات العرضية أو إقرارات الموردين.

قارن أحداث اختلال الاحتراق بتغيرات ضغط الغاز وجودة الوقود. ويساعد ذلك في التمييز بين عطل في المحرك ومشكلة في إمداد الوقود upstream.

يجب أن يتبع توازن الهواء والوقود الحمل بالسرعة الكافية

تعد نسبة الهواء إلى الوقود الصحيحة ضرورية للاحتراق الموثوق. وفي ظل الأحمال المتذبذبة، تتغير النسبة المطلوبة بسرعة أكبر مما يتوقعه كثير من المشغلين.

تحتاج محركات الغاز المزودة بشاحن توربيني إلى وقت لبناء ضغط التعزيز بعد زيادة الحمل. وقد يرتفع تدفق الوقود قبل توفر هواء السحب الكافي.

وعلى العكس، قد يحد نظام التحكم بالوقود غير المعاير جيدًا من الوقود بصورة مفرطة. وتكون النتيجة خليطًا فقيرًا واحتراقًا متقطعًا في الأسطوانات المتأثرة.

افحص حالة فلتر الهواء، والمبرد البيني، والشاحن التوربيني، وقنوات السحب، وحساسات درجة حرارة هواء الشحن قبل تغيير معايرة البرنامج.

يقلل فلتر الهواء المسدود أو المبرد البيني الملوث من الهواء المتاح عند الحمل المرتفع. وقد تعمل الوحدة بشكل طبيعي عند حمل 50 بالمائة، لكنها تتعرض لاختلال الاحتراق قرب الخرج المقنن.

يمكن أن تؤدي التسربات بعد نقطة قياس تدفق الهواء أيضًا إلى إرباك حسابات التحكم. وقد تصبح التسربات الصغيرة مؤثرة عندما يرتفع ضغط التعزيز.

راجع قراءات حساس الأكسجين، وأوامر التحكم في لامبدا، وضغط مجمع السحب، وموضع الخانق، وموضع صمام الوقود معًا بدلًا من فحص كل قيمة على حدة.

يشير الاتجاه الذي يظهر انتقال لامبدا إلى الخليط الفقير مباشرة بعد خطوة الحمل عادةً إلى تأخر في إمداد الوقود، أو عدم استقرار الضغط، أو ضبط عابر غير صحيح.

غالبًا ما تظهر مشكلات الإشعال فقط عند ارتفاع ضغط الأسطوانة

قد تبدو مكونات الإشعال مقبولة أثناء التباطؤ أو الأحمال المتوسطة، لكنها قد تفشل عندما يرتفع ضغط غرفة الاحتراق أثناء التشغيل الشديد.

يتطلب ضغط الأسطوانة الأعلى جهد إشعال أكبر. وقد تتسبب الملفات الضعيفة، أو شمعات الإشعال المتآكلة، أو الأسلاك التالفة، أو التوصيلات الكهربائية الرديئة عندئذٍ في اختلال احتراق الأسطوانة.

افحص فجوة شمعة الإشعال، وتآكل الأقطاب، والترسبات، وحالة العزل، وعزم الربط وفقًا لمواصفات الصيانة الصادرة عن الشركة المصنعة للمحرك.

قد تعمل شمعة ذات فجوة مفرطة عند الحمل المنخفض ولكنها تفشل أثناء التحميل السريع. وبالمثل، قد تسبب شمعة متسخة احتراقًا غير منتظم.

افحص خرج ملف الإشعال وحالة الموصلات عند توفر أدوات التشخيص. إذ يمكن أن تؤدي الحرارة والاهتزاز والتلوث بالزيت إلى إضعاف المكونات بمرور الوقت.

يؤثر توقيت الإشعال أيضًا في الأداء العابر. فقد يؤدي التوقيت المتقدم جدًا إلى الطرق، بينما قد يقلل التوقيت المتأخر بشكل مفرط من استجابة القدرة.

لا تجرِ تغييرات كبيرة في التوقيت دون تأكيد جودة الوقود، ووظيفة حساس الطرق، ومعلمات المحرك المطبقة. فقد يسبب الضبط غير الصحيح أضرارًا جسيمة للمحرك.

عندما تتعرض أسطوانة واحدة لاختلال احتراق متكرر، استبدل مكونات الإشعال المماثلة فقط وفق الإجراءات المعتمدة. ويدعم انتقال العطل بقوة تشخيصًا على مستوى المكونات.

يمكن لاستجابة التحكم وإدارة الحمل منع حالات الفصل المتكررة

يجب أن تفسر وحدة التحكم بالمولد الطلب على الحمل، وأن تصدر الأوامر للمحرك، وتنظم السرعة، وتحافظ على الجهد ضمن نطاق تشغيلي قصير جدًا.

قد يؤدي كسب الحاكم غير الصحيح، أو إعدادات PID غير المستقرة، أو تأخر حركة المشغل، أو مشاركة الأحمال التي تمت تهيئتها بشكل سيئ إلى حدوث تذبذب بعد تغيرات الحمل.

في الأنظمة المتوازية، قد تقبل إحدى الآلات حملًا تفاعليًا أو فعّالًا زائدًا بينما تستجيب آلة أخرى ببطء. وقد يدفع ذلك الوحدات الفردية إلى تشغيل غير مستقر.

راجع حجم الأحمال المتصلة وتسلسلها. فقد تُحدث المحركات الكبيرة، والضواغط، والمضخات، ومعدات اللحام خطوات تتجاوز القدرة العابرة المتوقعة.

يمكن للمشغلات الناعمة، ومحركات التردد المتغير، والتحميل المرحلي، وأجهزة التحكم في التحويل التلقائي المهيأة بشكل صحيح تقليل الطلب المفاجئ على مجموعة المولدات.

ينبغي للمشغلين أيضًا التأكد من أن المجموعة لا تعمل بشكل روتيني خارج نطاق الحمل الموصى به. إذ قد يسبب الحمل الخفيف جدًا مشكلات منفصلة في الاحتراق ودرجة الحرارة.

بالنسبة للمواقع ذات الطلب شديد التغير، استخدم ملفات الأحمال المسجلة لتحديد الأحداث المتكررة. وغالبًا ما يتطابق توقيت اختلال الاحتراق مع تسلسل بدء أو إيقاف عملية محددة.

يعتمد التشغيل المستقر على استجابة المولد، ولوحة المفاتيح الكهربائية، ومنظومة الغاز، والمنشأة المدارة كنظام واحد منسق بدلًا من مكونات مستقلة.

تسلسل عملي لاستكشاف الأعطال وإصلاحها للمشغلين

ابدأ بتسجيل حالة التشغيل الدقيقة: نسبة الحمل المئوية، وحجم الخطوة، وسرعة المحرك، والتردد، وضغط الغاز، والإنذارات، وأرقام الأسطوانات المتأثرة.

بعد ذلك، حدد ما إذا كان اختلال الاحتراق يحدث أثناء زيادة الحمل، أو خفض الحمل، أو الحمل المرتفع المستقر، أو التشغيل العشوائي. ويضيّق هذا التمييز نطاق الأسباب المحتملة.

افحص اتجاهات ضغط الغاز قبل استبدال أجزاء الإشعال. إذ يمكن لمشكلة في الإمداد أن تسبب اختلالات احتراق متعددة الأسطوانات تشبه عطل نظام الإشعال.

ثم افحص تقييد السحب، وضغط التعزيز، ودرجة حرارة هواء الشحن، وقيم لامبدا. وتكشف هذه القياسات ما إذا كان الاحتراق يصبح فقيرًا أو غنيًا.

افحص شمعات الإشعال وملفات الإشعال بعد مراجعة بيانات الوقود والهواء. واستبدل أجزاء الإشعال الاستهلاكية وفقًا لحالتها وسجل الصيانة.

تحقق من سجلات أحداث وحدة التحكم والتغذية الراجعة للمشغل. وقد يكشف أمر صمام الوقود أو الخانق الذي يختلف عن الحركة الفعلية عن تأخر ميكانيكي أو مشكلات في المعايرة.

بعد الإصلاحات، اختبر الوحدة بخطوات حمل مضبوطة. زد الحمل تدريجيًا مع مراقبة التردد، ودرجات حرارة العادم، وضغط الغاز، وعدادات اختلال الاحتراق.

لا تمسح الإنذارات وتعد مباشرة إلى الخدمة غير المراقبة. تأكد من الأداء المستقر من خلال دورات متكررة لقبول الحمل ورفضه.

اختر المعدات والدعم اللذين يتوافقان مع تطبيق الوقود الفعلي

يعتمد توليد الطاقة بالغاز الموثوق على اختيار معدات تناسب الوقود المتاح، وملف الحمل المتوقع، والظروف البيئية، واستراتيجية التشغيل.

بالنسبة للتطبيقات التي تستخدم الغاز البترولي المسال، تعد أنظمة التحكم بالوقود وتنظيم الضغط المتوافقة بشكل صحيح مهمةً بصفة خاصة لأن سلوك الوقود يختلف عن الغاز الطبيعي المنقول عبر خطوط الأنابيب.

تطور AMICO تقنيات التحكم في طاقة الغاز، ومعدات التوليد، وحلول الطاقة الموزعة، وأنظمة إدارة الطاقة الذكية للتطبيقات الصناعية المتطلبة.

تدعم قدراتها في تطوير واختبار وفحص محركات الغاز قرارات التهيئة التي تراعي ظروف الوقود، والأحمال الديناميكية، وموثوقية التشغيل على المدى الطويل.

بالنسبة للتطبيقات الموزعة الأصغر، يوفر طراز AMC300LS قدرة شائعة تبلغ 300 kW، وجهدًا مقننًا قدره 415 V، وتيارًا مقننًا قدره 542 A.

يمكن للمشغلين الذين يقيّمون معدات مخصصة للوقود مراجعةمجموعات مولدات LPG عند التخطيط لحل توليد يعتمد على LPG.

الخلاصة

عادةً ما تتعرض مجموعة مولدات غاز بقدرة 500 kW لاختلال الاحتراق تحت الأحمال المتغيرة لأن التحكم بالاحتراق لا يستطيع الحفاظ على ظروف الهواء والوقود والإشعال الصحيحة بالسرعة الكافية.

ابدأ استكشاف الأعطال بضغط الغاز الديناميكي، وسجلات خطوات الحمل، وبيانات الهواء والوقود، وحالة الإشعال. ويتجنب هذا التسلسل استبدال الأجزاء غير الضروري ويقلل فترات التوقف.

عندما يتبع اختلال الاحتراق المتكرر حدث تشغيل معروفًا، عالج ملف الحمل واستجابة التحكم معًا. ويتطلب الأداء الموثوق للمولد رؤية شاملة للنظام.