ژنراتورهای بیصدا دارای پوششهای فولادی هستند که واقعاً سطح صدا را کاهش میدهند. اما در اینجا یک مشکل وجود دارد — همین پوششها معمولاً جریان هوا را به شدت مسدود میکنند. چالش مهندسان این است که نقطهٔ مناسبی بین کاهش صدا و مدیریت تجمع حرارت پیدا کنند. اگر در عایقبندی بیشازحد عمل کنند، حدس بزنید چه اتفاقی میافتد؟ گرما در اطراف قسمتهای حساس مانند موتور، سیستم خروج گازهای داغ و آلتِرناتور به دام میافتد. و بگذارید بگویم، زمانی که کسی در این سیستمها به تهویه مناسب فکر نکند، پس از مدتی کار کردن، این پوششها خودشان به کورههای کوچکی تبدیل میشوند. از هر کسی که قبلاً با مشکلات دمای بالا در واحدهای برق بیصدا دست و پنجه نرم کرده سوال کنید.
طراحی کپوت فشرده و بیصدا تمایل دارد حرارت را در اطراف قسمتهای بسیار داغ مانند سیلندرها و مانیفولد های خروجی نگه دارد، جایی که جریان طبیعی هوا به ندرت اتفاق میافتد. سیستمهای قاب باز فضاهایی دارند که در آنها حرارت به صورت طبیعی دفع میشود، اما این طراحیهای بسته چنین خنککاری غیرفعالی را فراهم نمیکنند. چه اتفاقی میافتد؟ محفظه موتور دارای نقاط بسیار داغ میشود که گاهی دمای آن از ۱۵۰ درجه سانتیگراد تجاوز میکند. تمام این گرمای اضافی تأثیر واقعی بر روی قطعات الکترونیکی حساس و آلترناتورها نیز دارد. اکثر آلترناتورها زمانی که دما برای مدت طولانی بالاتر از ۸۵ درجه سانتیگراد باقی بماند، شروع به اختلال عملکرد میکنند، بنابراین تعجبآور نیست که در این شرایط خرابیها بیشتر رخ دهد.
بررسی آخرین دادهها از گزارش قابلیت اطمینان EPRI در سال 2023 تصویری کاملاً روشن ارائه میدهد: تقریباً دو سوم خرابیهای پنهان مجموعه ژنراتورها که هیچکس تا زمان دیر دیده نمیشود، ناشی از تهویه نامناسب است. آنها چه چیزی پیدا کردند؟ دمای مایع خنککننده در مکانهایی که جریان هوا به درستی انجام نمیشد، به طور متوسط ۴۲ درجه سانتیگراد بالاتر از حد توصیهشده توسط سازندگان افزایش یافته بود. و حدس بزنید چه اتفاقی بعد میافتد؟ این ژنراتورها دقیقاً در زمانی که نیاز به برق در بالاترین سطح است، به صورت خودکار خاموش میشوند. در واقع این موضوع منطقی است. اما وقتی شرکتها واقعاً جریان هوا را به درستی برنامهریزی میکنند، اتفاقی شگفتانگیز رخ میدهد. بر اساس سوابق جمعآوریشده از بیش از هزار سایت نصب مختلف که در سراسر صنعت مطالعه شدهاند، مشکلات حرارتی تقریباً به میزان سه چهارم کاهش مییابد.
مقدار تهویه مورد نیاز واقعاً به سه عامل اصلی بستگی دارد: مقدار توانی که ژنراتور به کیلووات تولید میکند، محل نصب آن نسبت به سطح دریا، و دمای محیط اطراف. هنگامی که دما از مبنای ۲۵ درجه سانتیگراد بالاتر میرود، بهطور کلی نیاز به جریان هوا بین ۳ تا ۵ درصد برای هر ۱۰ درجه افزایش دما افزایش مییابد. این اتفاق به این دلیل رخ میدهد که هواي گرمتر بهراحتی گرما را دفع نمیکند. همین اصل هنگامی که ژنراتورها در ارتفاعات نصب میشوند نیز صدق میکند. برای هر ۳۰۰ متر بالاتر از سطح دریا، معمولاً حدود ۳ درصد افزایش در جریان هواي مورد نیاز وجود دارد، زیرا با افزایش ارتفاع، جو رقیقتر میشود. به عنوان مثال، یک ژنراتور معمولی ۵۰۰ کیلوواتی را در نظر بگیرید. در حداکثر خروجی، این واحدها معمولاً به حدود ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ فوت مکعب در دقیقه جریان هوا نیاز دارند. رعایت این موضوع بسیار مهم است، زیرا بدون تهویه مناسب، گرما میتواند بهصورت خطرناکی در داخل محفظههای عایق صوتی که برای کاهش صدای عملیات استفاده میشوند، انباشته شود.
استاندارد ISO 8528-1 قوانین مشخصی در مورد فاصلهگذاری مناسب برای تهویه مطبوع تعیین میکند. برای مناطق جریان هوا از طرف، عرض آنها باید حداقل 1.5 برابر عرض خود دستگاه باشد. در مورد بازشوها در بالای دستگاه، حدود 20٪ از ارتفاع کانوپی باید برای حرکت هوا در دسترس باشد. از سوی دیگر، NFPA 110 به جریان هوا از زاویهای دیگر نگاه میکند و الزامات پایهای را بر اساس نوع سوخت تعیین میکند. ژنراتورهای دیزلی معمولاً به حدود 165 فوت مکعب در دقیقه به ازای هر کیلووات نیاز دارند، در حالی که مدلهای گاز طبیعی به حدود 245 فوت مکعب در دقیقه به ازای هر کیلووات نیاز دارند، زیرا دمای خروجی آنها بالاتر است. این استانداردها با در نظر گرفتن بدترین شرایط ممکن طراحی شدهاند. آنها شرایطی را در نظر میگیرند که تجهیزات با ظرفیت کامل کار میکنند و دمای محیط به 50 درجه سانتیگراد نیز میرسد. این رویکرد به این منظور است که اطمینان حاصل شود سیستمهای تأمین برق پشتیبان در مواقع ضروری و اضطراری واقعاً عملکرد داشته باشند.
برای بهترین نتیجه، دریچههای مکش را نزدیک کف زمین در قسمت سردتر فضا قرار دهید و دریچههای تخلیه را در ارتفاع بالاتری روی دیوار مقابل نصب کنید. این آرایش از ویژگی طبیعی صعود هوای گرم بهره میبرد. حداقل فاصله بین نقطه ورود و خروج هوا را حدود ۱٫۵ متر حفظ کنید تا هوای گرم دوباره مکیده نشود. موردی بود که شخصی این کار را اشتباه انجام داد و دریچهها خیلی به هم نزدیک بودند. چه اتفاقی افتاد؟ سیستم تقریباً بلافاصله شروع به مکش دود خروجی خود کرد. دمای خنککننده حدود ۴۰ درجه سانتیگراد (بیشتر یا کمتر) افزایش یافت که منجر به خاموشیهای مکرر شد تا اینکه مشکل موقعیتگذاری رفع شد.
هنگامی که جریان طبیعی هوا عملی نباشد، استفاده از کانالهای مهندسیشده ضروری میشود. عناصر مهم طراحی شامل:
کاربردهای بازسازی با استفاده از این سیستمها، کاهش 30 درصدی در خاموشیهای حرارتی را گزارش کردهاند، در حالی که بهطور کامل با الزامات فاصلهگذاری NFPA 110 سازگار هستند.
وقتی شبکه برق قطع شد، یک بیمارستان بزرگ در هیوستون با مشکلات جدی در سیستم ژنراتور بیصدا خود مواجه شد. دمای مایع خنککننده در عرض چند دقیقه بیش از ۴۲ درجه سانتیگراد افزایش یافت. پس از بررسی علت این اتفاق، تحقیقکنندگان دریافتند که هوای داغ خروجی بهطور مستقیم به ناحیه ورودی مکیده شده بود، زیرا فاصله کافی بین قطعات وجود نداشت و کانالکشی هوا بهصورت مستقیم انجام شده بود. این موضوع باعث شد دستگاه تنها پس از ۱۸ دقیقه کارکرد، بهصورت خودکار خاموش شود و تا زمان بازگشت برق شهری، سیستمهای حیاتی پشتیبانی برق نداشته باشند. آنچه وضعیت را بدتر میکرد این بود که دمای هوا در نقطه ورودی سیستم به بیش از ۶۰ درجه سانتیگراد رسیده بود که این مقدار با استانداردهای NFPA 110 برای سیستمهای اضطراری در تضاد است. این حادثه بهوضوح نشان داد که پوششهای ویژهای که برای کاهش صدا طراحی شدهاند، در صورت عدم توجه کافی به جریان هوا در حین نصب، میتوانند حرارت را در خود به دام بیندازند.
یک مرکز سطح سه توانسته است با تعمیر ساده سیستم تهویه مطبوع ژنراتور بیصدا، زمان توقف ناشی از گرما را حدود ۳۰ درصد کاهش دهد. سیستم قدیمی دارای شیتهای خیلی کوچک بود و هدایت هوای خروجی بدون طراحی مناسبی انجام میشد. این موضوع باعث میشد دمای داخل اتاق ژنراتور به حدود ۵۰ درجه سانتیگراد بالا رود که شرایطی بسیار خطرناک محسوب میشود. آنها سیستم را با بازطراحی کانالهای زاویهدار شامل منحرفکنندههای باد بازسازی کردند و همچنین ورودیهای هوا را حدود ۴۰ درصد بزرگتر کردند و آنها را عمود بر جهت وزش باد قرار دادند. پس از این تغییرات، دبی کل جریان هوا به میزان ۲۸۰۰ فوت مکعب در دقیقه افزایش یافت. هنگامی که آزمونهای بار طولانیمدت ۷۲ ساعته را انجام دادند، دمای مایع خنککننده تنها در محدوده ۵ درجهای نسبت به دمای عملیاتی عادی باقی ماند و نحوه پراکنش هوای داغ در بیرون حدود ۷۰ درصد بهبود یافت. این اعداد و ارقام نشان میدهد که مدیریت صحیح جریان هوا چقدر میتواند در پایداری و قابلیت اطمینان سیستمها مؤثر باشد.
هنگامی که جریان هوا کافی نباشد، موتورها وارد حالت کاهش توان حرارتی میشوند، که اساساً به معنای کاهش سوخت است تا از داغ شدن بیش از حد جلوگیری شود. برای هر ۱۰ درجه سلسیوس افزایش دما پس از دمای ورودی معمول، موتور حدود ۲۲٪ از خروجی توان خود را از دست میدهد. این موضوع عملکرد سیستمهای تأمین انرژی اضطراری را زمانی که بیشترین نیاز به عملکرد بهینه وجود دارد، به شدت تحت تأثیر قرار میدهد. ما این اتفاق را بارها و بارها در مکانهایی که دمای محیط به طور منظم افزایش مییابد، مشاهده کردهایم. در طول امواج سوزان گرما، بسیاری از تأسیسات با عدم تأمین نیازهای انرژی خود به دلیل عدم تطابق تهویه مطبوع دست و پنجه نرم میکنند. تأمین مقدار مناسب جریان هوا از طریق سیستم، باعث خنک ماندن داخلی میشود و این بدین معناست که ژنراتور میتواند تمام کیلووات مورد قول داده شده را دقیقاً در لحظهای که تأمین برق پشتیبان حیاتی است، فراهم کند.
تهویه مناسب میتواند عمر دستگاههای ژنراتور بیصدا را حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد افزایش دهد، بر اساس آنچه در طی سالها از سوابق نگهداری مشاهده شده است. وقتی ژنراتورها بهطور مداوم خنک باشند، تنش حرارتی کمتری روی قطعات حیاتی مانند سیمپیچها، یاتاقانها و کنترلرهای الکترونیکی حساس که معمولاً در سیستمهای بسته زودتر از بقیه از کار میافتند، ایجاد میشود. در مقابل، وقتی ژنراتورها در محیطهایی کار میکنند که هواي گرم مدام به دور آنها میچرخد، نياز به بازديد و نگهداري تقريباً سه برابر بيشتر از مواردی دارند که بهدرستی تهویه شدهاند. شرکتهایی که در سیستمهای تهویه مناسب سرمایهگذاری میکنند، معمولاً سالانه حدود ۱۸ درصد در کل هزینههای مالکیت صرفهجویی میکنند، چون تجهیزات آنها عمر بیشتری دارند و به ندرت خراب میشوند.
مدیریت استراتژیک جریان هوا، تهویه را از یک الزام انطباق به عاملی کلیدی برای قابلیت اطمینان و بهرهوری هزینه تبدیل میکند و حاشیه ایمنی را افزایش میدهد، داراییهای سرمایهای را حفظ میکند و آمادهباش عملیاتی را در صورت قطع برق شبکه تضمین میکند.
EN
