ژنراتور مناسب سردخانه چگونه انتخاب میشود؟
انتخاب ژنراتور مناسب سردخانه فقط با دانستن متراژ سردخانه یا ظرفیت برودتی آن امکانپذیر نیست. برای انتخاب دقیق باید توان الکتریکی کمپرسورها، فنهای اواپراتور، فنهای کندانسور، سیستم دیفراست، روشنایی، تابلوهای کنترل و تمام تجهیزاتی را که هنگام قطع برق باید فعال باقی بمانند، بررسی کرد.
مهمترین نکته این است که کمپرسور سردخانه هنگام راهاندازی، برای چند لحظه جریانی بسیار بیشتر از جریان عادی خود دریافت میکند. به همین دلیل ممکن است مجموع توان مصرفی عادی یک سردخانه فقط ۳۰ کیلووات باشد، اما یک ژنراتور ۴۰ کیلوواتی نتواند کمپرسور آن را بدون افت ولتاژ و افت فرکانس روشن کند.
ابزارهای رسمی سایزینگ ژنراتور نیز علاوه بر مصرف عادی تجهیزات، جریان راهاندازی موتور، ترتیب ورود بارها، شرایط محیطی و میزان افت ولتاژ قابل قبول را در انتخاب ظرفیت دخالت میدهند.
چرا سردخانه به دیزل ژنراتور نیاز دارد؟
در سردخانه، قطعی برق فقط به معنی خاموششدن چراغها نیست. با قطع برق، کمپرسورها و فنها متوقف میشوند و دمای فضای نگهداری بهتدریج افزایش پیدا میکند. اگر قطعی ادامه داشته باشد، ممکن است کیفیت محصولات کاهش یابد یا تمام موجودی سردخانه از بین برود.
توقف سیستم سرمایشی میتواند پیامدهای زیر را ایجاد کند:
- فاسد شدن مواد غذایی
- آسیب دیدن محصولات پروتئینی و لبنی
- از بین رفتن دارو، واکسن یا مواد آزمایشگاهی
- افزایش دمای محصولات منجمد
- اختلال در زنجیره سرد
- توقف بارگیری و تخلیه
- وارد شدن فشار زیاد به کمپرسور هنگام وصل مجدد برق
- افزایش هزینههای تعمیر و نگهداری
- از دست رفتن اطلاعات سیستم مانیتورینگ
بنابراین در سردخانههای مواد غذایی، دارویی، کشاورزی و صنعتی، دیزل ژنراتور یکی از تجهیزات اصلی زیرساخت محسوب میشود.
تجهیزات مصرفکننده برق در سردخانه
اولین مرحله انتخاب ژنراتور مناسب سردخانه، تهیه فهرست کاملی از مصرفکنندههاست.
کمپرسور سردخانه
کمپرسور معمولاً بزرگترین مصرفکننده سردخانه و مهمترین عامل در تعیین ظرفیت ژنراتور است. برای هر کمپرسور باید اطلاعات زیر ثبت شود:
- توان نامی موتور
- ولتاژ کاری
- تکفاز یا سهفاز بودن
- جریان نامی
- جریان راهاندازی
- ضریب توان
- راندمان موتور
- نوع راهاندازی
- تعداد کمپرسورها
- احتمال کارکرد همزمان
نباید فقط عدد اسب بخار یا توان برودتی کمپرسور را در محاسبات وارد کرد. معیار اصلی، مشخصات الکتریکی درجشده روی پلاک موتور یا دیتاشیت رسمی کمپرسور است.
فنهای اواپراتور
فنهای اواپراتور وظیفه گردش هوای سرد در فضای سردخانه را بر عهده دارند. اگر چند اواپراتور وجود داشته باشد، باید تعداد فنها و توان هر موتور جداگانه ثبت شود.
فنهای کندانسور
در کندانسورهای هوایی معمولاً چند فن وجود دارد. ممکن است این فنها همزمان یا بهصورت مرحلهای وارد مدار شوند. ترتیب روشنشدن آنها روی ظرفیت لحظهای موردنیاز اثر میگذارد.
سیستم دیفراست
در بعضی سردخانهها برای یخزدایی اواپراتور از هیترهای الکتریکی استفاده میشود. این هیترها میتوانند توان قابلتوجهی داشته باشند.
برای جلوگیری از افزایش بیدلیل ظرفیت ژنراتور میتوان کنترلر را طوری تنظیم کرد که هنگام قطع برق:
- دیفراستهای غیرضروری متوقف شوند.
- چند اواپراتور همزمان وارد دیفراست نشوند.
- دیفراست با زمان استارت کمپرسور همزمان نباشد.
- بارهای گرمایشی با تأخیر وارد مدار شوند.
تجهیزات جانبی
تجهیزات زیر نیز باید در محاسبات بررسی شوند:
- روشنایی سردخانه
- روشنایی محوطه
- تابلوهای برق
- کنترلرهای دما
- سیستم ثبت و مانیتورینگ
- آژیرهای هشدار
- گرمکن درها
- گرمکن کف
- پمپها
- برج خنککننده
- سیستم تهویه موتورخانه
- تجهیزات بستهبندی
- درهای برقی
- سیستمهای امنیتی و دوربینها
- تجهیزات اداری ضروری
تفاوت کیلووات و کاوا در انتخاب ژنراتور
توان ژنراتورها معمولاً با کاوا مشخص میشود، در حالی که توان بیشتر تجهیزات برقی با کیلووات نوشته میشود.
رابطه کلی این دو عبارت است از:
kVA = kW ÷ PF
در این رابطه، PF همان ضریب توان است.
برای مثال اگر مجموع بار واقعی سردخانه ۴۰ کیلووات و ضریب توان متوسط تجهیزات ۰٫۸ باشد:
40 ÷ 0.8 = 50 kVA
در نگاه اول ممکن است تصور کنیم یک ژنراتور ۵۰ کاوا کافی است؛ اما این عدد فقط مصرف عادی تجهیزات را پوشش میدهد و جریان استارت کمپرسور هنوز در نظر گرفته نشده است.
جریان استارت کمپرسور چیست؟
موتور کمپرسور هنگام روشنشدن باید بر نیروی سکون و فشار موجود در سیستم غلبه کند. در این لحظه جریان مصرفی آن میتواند چند برابر جریان عادی باشد.
این جریان بالا ممکن است موجب موارد زیر شود:
- افت ولتاژ ژنراتور
- کاهش فرکانس
- خاموش شدن کنترلرها
- قطع شدن کنتاکتور
- عملکرد رله اضافهبار
- روشن نشدن کمپرسور
- خاموش شدن موتور دیزل
- ایجاد اختلال در سایر تجهیزات
یکی از خطاهای مهم در سایزینگ ژنراتور، نادیده گرفتن نیاز راهاندازی موتورهای بزرگ، پمپها و تجهیزات سرمایشی است.
روشهای راهاندازی کمپرسور
روش راهاندازی کمپرسور تأثیر زیادی بر ظرفیت ژنراتور مناسب سردخانه دارد.
راهاندازی مستقیم
در روش مستقیم یا DOL، ولتاژ کامل به موتور متصل میشود. این روش ساده است، اما معمولاً بیشترین جریان راهاندازی را ایجاد میکند.
اگر کمپرسور بزرگ با روش مستقیم روشن شود، ممکن است ژنراتور بزرگتری موردنیاز باشد.
راهاندازی ستاره مثلث
در راهاندازی ستاره مثلث، موتور ابتدا در حالت ستاره شروع به کار میکند و سپس به حالت مثلث منتقل میشود. این روش جریان راهاندازی را کاهش میدهد، اما گشتاور شروع نیز کمتر میشود.
سافت استارتر
سافت استارتر ولتاژ ورودی موتور را بهتدریج افزایش میدهد. با تنظیم صحیح میتوان جریان راهاندازی را کاهش داد و از شوک مکانیکی جلوگیری کرد.
اینورتر یا VFD
درایو فرکانس متغیر میتواند موتور را با شتاب کنترلشده راهاندازی کند. این روش معمولاً جریان هجومی را کاهش میدهد، اما خود درایو یک بار الکترونیکی است و باید اثر هارمونیکها و سازگاری آن با ژنراتور بررسی شود.
کاهش کاوای راهاندازی موتور میتواند افت ولتاژ را کمتر کرده و ظرفیت لازم ژنراتور را کاهش دهد.
مراحل محاسبه ژنراتور مناسب سردخانه
مرحله اول: بارهای ضروری را مشخص کنید
تمام تجهیزاتی که در زمان قطعی برق باید کار کنند به دو گروه تقسیم شوند:
بارهای ضروری:
- کمپرسورهای لازم
- فنهای اصلی
- تابلو کنترل
- سیستم هشدار
- روشنایی ضروری
- تجهیزات مانیتورینگ
بارهای قابل حذف یا تأخیر:
- پریزهای غیرضروری
- بخشی از روشنایی
- تجهیزات اداری
- هیترهای جانبی
- دیفراستهای غیرضروری
- تجهیزات بستهبندی
- شارژرها و مصرفکنندههای فرعی
حذف یا تأخیر بارهای غیرضروری میتواند ظرفیت و هزینه ژنراتور را کاهش دهد.
مرحله دوم: توان مصرف عادی را محاسبه کنید
توان تمام تجهیزاتی را که احتمال دارد همزمان کار کنند، جمع کنید. اگر توان بعضی دستگاهها با آمپر مشخص شده باشد، باید توان آنها را بر اساس ولتاژ، تعداد فاز و ضریب توان محاسبه کرد.
برای بار سهفاز:
kVA = 1.732 × V × I ÷ 1000
برای بار تکفاز:
kVA = V × I ÷ 1000
مرحله سوم: بزرگترین موتور را مشخص کنید
معمولاً بزرگترین کمپرسور، بحرانیترین بار برای ژنراتور است. جریان راهاندازی آن باید از پلاک یا دیتاشیت استخراج شود.
اعدادی مانند LRA، Starting Current یا Locked Rotor Current میتوانند نشاندهنده جریان لحظه شروع باشند.
مرحله چهارم: ترتیب ورود بارها را تعیین کنید
اگر همه کمپرسورها، فنها و پمپها همزمان روشن شوند، ژنراتور باید ظرفیت بسیار بالایی داشته باشد.
ترتیب مناسب میتواند به این شکل باشد:
- روشنشدن دیزل ژنراتور
- تثبیت ولتاژ و فرکانس
- انتقال برق از طریق ATS
- روشنشدن سیستم کنترل
- روشنشدن فنها
- استارت کمپرسور اول
- استارت کمپرسور دوم با تأخیر
- ورود تجهیزات جانبی
- فعالشدن بارهای کماهمیت
مرحله پنجم: حاشیه اطمینان را لحاظ کنید
ظرفیت ژنراتور نباید دقیقاً برابر با بار محاسبهشده باشد. عواملی مانند افزایش دمای محیط، ارتفاع از سطح دریا، فرسودگی تجهیزات، توسعه آینده و تغییرات بار باید در نظر گرفته شوند.
بااینحال انتخاب یک ژنراتور بسیار بزرگ نیز همیشه مناسب نیست. کارکرد طولانی موتور دیزل با بار بسیار کم میتواند عملکرد و بازده آن را کاهش دهد.
مثال محاسبه ژنراتور مناسب سردخانه
فرض کنید یک سردخانه دارای تجهیزات زیر است:
| تجهیز | توان مصرفی |
|---|---|
| کمپرسور اصلی | ۱۸ کیلووات |
| فنهای اواپراتور | ۳ کیلووات |
| فنهای کندانسور | ۴ کیلووات |
| پمپها | ۲ کیلووات |
| روشنایی و کنترل | ۲ کیلووات |
| گرمکنها و تجهیزات جانبی | ۲ کیلووات |
| مجموع | ۳۱ کیلووات |
اگر ضریب توان متوسط ۰٫۸۵ باشد:
31 ÷ 0.85 = 36.5 kVA
بنابراین بار عادی حدود ۳۶٫۵ کاوا است.
حال فرض کنیم جریان استارت کمپرسور در ولتاژ ۴۰۰ ولت برابر ۱۱۰ آمپر باشد:
1.732 × 400 × 110 ÷ 1000 = 76.2 kVA
اگر هنگام استارت کمپرسور، حدود ۱۵ کاوا بار دیگر فعال باشد:
76.2 + 15 = 91.2 kVA
با در نظر گرفتن حاشیه طراحی، میتوان بررسی را از محدوده ۱۰۰ تا ۱۱۰ کاوا آغاز کرد.
این مثال صرفاً آموزشی است. انتخاب نهایی باید با بررسی مدل کمپرسور، منحنی آلترناتور، افت ولتاژ مجاز، شرایط محیطی و نرمافزار سایزینگ سازنده انجام شود.
آیا میتوان ظرفیت ژنراتور سردخانه را از روی متراژ محاسبه کرد؟
خیر. متراژ سردخانه بهتنهایی اطلاعات کافی ارائه نمیکند.
دو سردخانه با مساحت یکسان ممکن است تفاوتهای زیر را داشته باشند:
- یکی بالای صفر و دیگری زیر صفر باشد.
- یکی یک کمپرسور کوچک و دیگری چند کمپرسور بزرگ داشته باشد.
- نوع عایق آنها متفاوت باشد.
- تعداد دفعات باز شدن در متفاوت باشد.
- یکی دیفراست برقی داشته باشد.
- ظرفیت و نوع کندانسور متفاوت باشد.
- روش استارت موتورها متفاوت باشد.
- دمای محصول ورودی متفاوت باشد.
متراژ فقط در محاسبات بار برودتی اولیه کاربرد دارد و جایگزین بررسی مشخصات الکتریکی تجهیزات نمیشود.
تکفاز یا سهفاز بودن ژنراتور سردخانه
اگر کمپرسورها و فنهای اصلی سهفاز هستند، ژنراتور نیز باید خروجی سهفاز مناسب داشته باشد.
سردخانههای کوچک ممکن است کمپرسور تکفاز داشته باشند، اما سردخانههای متوسط و صنعتی معمولاً از تجهیزات سهفاز استفاده میکنند.
در سیستم سهفاز، بارهای تکفاز مانند روشنایی، کنترلرها و پریزها باید تا حد امکان میان سه فاز توزیع شوند تا عدم تعادل ایجاد نشود.
نقش تابلو ATS در سردخانه
تابلو ATS وضعیت برق شهر را کنترل میکند و هنگام قطع یا اختلال برق، فرمان روشنشدن ژنراتور و انتقال بار را صادر میکند.
پس از برگشت برق شهر نیز ATS میتواند بار را به شبکه اصلی بازگرداند و ژنراتور را پس از زمان خنککاری خاموش کند. ATS وسیلهای خودکار برای انتقال بارهای ضروری میان منبع اصلی و منبع جایگزین است.
برای سردخانه، تنظیمات زیر اهمیت زیادی دارند:
- زمان تشخیص قطعی برق
- تأخیر استارت ژنراتور
- زمان تثبیت ولتاژ
- تأخیر اتصال بار
- ترتیب ورود کمپرسورها
- تأخیر بازگشت به برق شهر
- زمان خنککاری ژنراتور
- قفل جلوگیری از استارت همزمان موتورها
مدت کارکرد و مخزن سوخت
ظرفیت مخزن سوخت باید بر اساس مدت قطعی احتمالی تعیین شود. برای این کار باید مصرف سوخت ژنراتور در درصد بار واقعی بررسی شود.
عوامل مؤثر عبارتاند از:
- توان ژنراتور
- درصد بارگیری
- مدت قطعی
- امکان سوخترسانی
- ذخیره اضطراری موردنیاز
- محدودیتهای نگهداری سوخت
- فضای نصب مخزن
در سردخانههای حساس بهتر است سیستم هشدار سطح سوخت، نشتی و مصرف غیرعادی نیز در نظر گرفته شود.
اشتباهات رایج در انتخاب ژنراتور سردخانه
- انتخاب ژنراتور بر اساس متراژ سردخانه
- جمع ساده توانها بدون بررسی جریان استارت
- نادیده گرفتن دیفراست الکتریکی
- روشنکردن همزمان چند کمپرسور
- توجه نکردن به ضریب توان
- خرید ژنراتور بدون بررسی افت ولتاژ
- نادیده گرفتن دما و ارتفاع محل
- انتخاب ATS با ظرفیت نامناسب
- در نظر نگرفتن توسعه آینده
- نداشتن برنامه سرویس دورهای
- نصب ژنراتور در فضای بدون تهویه
- تست نکردن سیستم زیر بار واقعی
پرسشهای متداول
ژنراتور مناسب سردخانه کوچک چند کاوا است؟
عدد ثابتی وجود ندارد. در یک سردخانه کوچک ممکن است بررسی از محدوده ۲۰ تا ۴۰ کاوا آغاز شود، اما جریان استارت کمپرسور میتواند ظرفیت بیشتری را ضروری کند.
آیا جمع توان کمپرسور و فنها کافی است؟
خیر. باید جریان راهاندازی، روش استارت، ضریب توان، همزمانی تجهیزات و افت ولتاژ نیز بررسی شوند.
ژنراتور سردخانه باید اتوماتیک باشد؟
برای سردخانه معمولاً استفاده از ژنراتور اتوماتیک همراه ATS توصیه میشود؛ زیرا تأخیر در روشنکردن دستی میتواند دمای محصولات را افزایش دهد.
آیا استفاده از سافت استارتر ظرفیت ژنراتور را کاهش میدهد؟
در بسیاری از پروژهها بله؛ اما مقدار کاهش به موتور، کمپرسور، بار مکانیکی و تنظیمات سافت استارتر وابسته است.
آیا ژنراتور ۵۰ کاوا برای سردخانه کافی است؟
تنها با دانستن عدد ۵۰ کاوا نمیتوان پاسخ داد. اطلاعات پلاک کمپرسور و بهخصوص جریان استارت باید بررسی شود.
جمعبندی
برای انتخاب ژنراتور مناسب سردخانه باید توان عادی تمام تجهیزات، جریان استارت کمپرسورها، نوع راهاندازی، ترتیب ورود بارها و شرایط محیطی بررسی شود.
متراژ یا حجم سردخانه معیار کافی برای تعیین ظرفیت ژنراتور نیست. دقیقترین روش، تهیه جدول بار، ثبت مشخصات الکتریکی تمام موتورها و انجام سایزینگ بر اساس بار عادی و بار لحظهای است.
استفاده از ATS، راهاندازی مرحلهای تجهیزات، مخزن سوخت مناسب و تست واقعی سیستم پس از نصب نیز نقش مهمی در اطمینان از عملکرد برق اضطراری سردخانه دارد.