لرزه گیر ژنراتور و روش های کاهش لرزش دیزل آن

دستگاه های مکانوالکتریکال همیشه دچار لرزش هستند زیرا قطعات متحرک اجزای جدایی ناپذیر آنها هستند، و نیاز به لرزه گیر ژنراتور را بیش از پیش مشهود می سازد. در زمان کارکرد، این ماشین ها معمولاً دارای حرکات نوسانی حول نقطه تعادل هستند. در دستگاه های ژنراتور، لرزش موتورها از طریق واسطه ها به قاب فلزی دستگاه منتقل می شود.

از شتاب سنج ها برای اندازه گیری میزان لرزش موتورهای نصب شده در قاب فلزی استفاده می شود، بدین شکل که حرکات لرزشی تبدیل شده به سیگنال های الکتریکی با استفاده از شتاب سنج پیزو الکتریک اندازه گیری می شوند. استفاده چند منظوره از تجهیزات الکترونیکی، اندازه گیری و آنالیز سیگنال های الکتریکی را آسان می کند. شتاب سنج ها معمولاً به شکل عمودی و متحد المرکز نسبت به شفت موتور دوار نصب می شوند. لرزش های مکانیکی در درجات مختلفی ظاهر می شوند.

موتورهای دیزل ژنراتور

موتورهای دیزل که تحت عنوان موتور احتراقی فشاری بدون جرقه شناخته می شوند، یک موتور احتراقی درون سوز است که انرژی ذخیره شده در سوخت را توسط احتراق، به گرما تبدیل می کند.
سوخت احتراقی خود به خود از طریق سیستم تزریق در یک نقطه دقیق در سیکل (سیکل دیزل) در حالی که هوا به میزان ۱۴:۱ تا ۲۵:۱ فشرده شده و دمای آن بالاتر از دمای احتراق است (۷۰۰-۹۰۰°C)، به محفظه احتراق که در بالای سیلندر قرار گرفته تزریق می شود.

احتراق فشاری

احتراق فشاری به دلیل میزان فشار بسیار بالای خود دارای راندمان حرارتی بالایی است. گرما ابتدا به انرژی مکانیکی و پس از آن به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. یک دینام با موتور دیزل کوپل شده است و انرژی حرکتی موتور را به دینام منتقل می کند تا به انرژی الکتریکی تبدیل شود. دینام بر اساس قانون فارادی در مورد القای الکترومگنتیک کار می کند. سپس این انرژی الکتریکی به مصرف کننده ها منتقل می شود. یک حرکت متناوب در سیستم، که بر اثر تغییر شکل الاستیک تحت تأثیر نیروهای خارجی رخ می دهد، به عنوان لرزش شناخته می شود.
در حقیقت لرزش شامل میزان نیرو، شتاب یا جابجایی است که غالباً تحت واحدهای دامنه و فرکانس (هرتز یا سیکل در ثانیه) بیان می شود.

 

انواع مختلف لرزش در سیستم تولید نیرو

در یک سیستم تولید نیرو انواع مختلفی از لرزش وجود دارد. این لرزش ها شامل لرزش های پیچشی و خطی هستند.
تشخیص لرزش پیچشی سخت است چون به راحتی قابل حس نیست، اما به شکل نیروهایی ظاهر می شود که ابتدا به شفت میل لنگ موتور و پس از آن به سایر قسمت های موتور منتقل می شود.
هماهنگ سازی دقیق محرک اصلی و دینام توسط سازنده، لرزش پیچشی را از بین می برد. در حالی که لرزش خطی به شکل تکانه بوده و حرکت اجزا در این حالت به راحتی قابل مشاهده، احساس و صدای آن قابل شنیدن است.

لرزش ژنراتور چه زمانی رخ می دهد؟

لرزش ژنراتور بر اثر عدم تعادل مکانیکی، عدم همراستایی، پوشش نادرست و غیره رخ می دهد. جدا سازی تمامی عوامل لرزش دشوار است زیرا ماهیت و شکل لرزش در نقاط مختلف متفاوت است. اصولاً لرزش سیستم در زمان عملکرد دستگاه رخ می دهد. این لرزش ها نمی توانند کاملاً حذف شوند. طراحان نوع لرزه گیر ژنراتور را مشخص می کنند و طراحی فونداسیون را به شکل نسبتاً دقیق پیشنهاد می دهند تا انتقال لرزش به محیط اطراف را تا حد ممکن کاهش دهند.

لرزه گیر ژنراتور

لرزه گیر ژنراتور اصولاً به عنوان قطع کننده مسیر انتقال لرزش بین ماشین دوار و محیط اطراف شناخته می شوند. بیشتر لرزش منتقل شونده به سازه، ناشی از عدم استحکام دقیق و کافی موتور درون سوز است. برای جذب هر نوع لرزش عمودی و افقی در سیستم، می توان از میراگرها استفاده کرد.
سیستم لرزه گیری ، از انتقال لرزش از مبداء به بقیه قسمت های سیستم جلوگیری می کند، در حالی که میراگری در حقیقت جذب انرژی وارد شده به سیستم است.

روش های نصب ژنراتور

ژنراتورها در اندازه ها و ساختارهای متفاوتی وجود دارند و بر این اساس هر عملکردی نیازمند روش نصب منحصر به فردی است و ملاحظات بسیاری بایستی در زمان تعیین بهترین روش نصب ژنراتور بر روی پایه یا فونداسیون مد نظر قرار گیرد. این ملاحظات شامل: محل نصب دستگاه، سایز بندی دقیق لرزه گیرها، محل قرار گیری لرزه گیرها، پایداری، تنظیم، حذف مدارهای کوتاه لرزش و عملکرد نرم دستگاه هستند.

 

عوامل تولید کننده لرزش در دستگاه های مکانوالکتریکال

عدم همراستایی موتور و تجهیزات متحرک

(روتورهای خطی به خوبی متحدالمرکز نشده اند)
وقتی محور مرکزی دوران دو (یا چند) شفت با یکدیگر همراستا نباشند یا این که شفت نسبت به محور چرخش انحراف داشته باشد، عدم همراستایی شفت اتفاق می افتد. عدم همراستایی سبب کاهش راندمان می شود و مهم ترین دلیل نقصان و افزایش بار وارده بر یاتاقان ها، واشرها و کوپلینگ ها است.

 

عدم تعادل اجزای دوار، موتور، کوپلینگ و سایر اجزای موتور

عدم تعادل ناشی از اشکالات ساختاری ربطی به نیروهای حاصل از احتراق ندارد. عدم تعادل اجزای رفت و برگشتی مانند اجزای متحرک روتور و ژنراتور می تواند باعث ایجاد تفاوت سطوح عمودی و افقی در زمان کارکرد باشد. همچنین عدم تعادل می تواند سبب بروز مشکلات ابتدایی در ساختار نصب یا ایجاد لرزش های ناخواسته شود، حتی وقتی که دستگاه به خوبی نصب و لرزه گیری موتور به خوبی انجام شده باشد.

 

رزونانس ناشی از اتصال صلب یا وزن بدنه

رزونانس ناشی از اتصال صلب یا وزن بدنه یا ترکیب هر دو. این موارد که می تواند باعث تولید نیروهای دینامیکی ترکیبی و تقویت شده شود. وقتی در یک محدوده کوچک سرعت یک نقطه اوج وجود داشته باشد، اصطلاحاً می گوییم که جزء لرزنده در رزونانس قرار گرفته است.  

 

عکس العمل گشتاور خط روتور

عکس العمل گشتاور خط روتور مانند چیدمان ساختار بر لرزش تأثیر گذار است. با هر حرکت سیلندر در جهت چرخاندن روتورها و با فشار قوی اعمال شده، عکس العملی متقابل از طرف قطعات ثابت رخ می دهد. این مسأله زمانی اتفاق می افتد که اتصال پایه به اندازه کافی صلب نیست تا بتواند نیروهای وارده را تحمل کند.

 

سیلندری با نیروی گشتاور کاهش یافته یا بدون نیروی گشتاور

در موتورهای چند سیلندر، همه ی سیلندرها بدن استثنا باید با گشتاوری یکسان کار کنند. سیلندری با نیروی گشتاور کاهش یافته یا بدون نیروی گشتاور، نه تنها سبب کاهش نیروی کلی دستگاه می شود، بلکه سبب عملکرد نامتعادل دستگاه و ایجاد صدمات اولیه به پوسته دستگاه می شود. بسته به میزان خطای موجود، این مسأله می تواند بخش های الکتریکی را دچار اختلال کند. در موتورهای ۴ زمانه، این مشکل می تواند در نیمه سرعت موتور رخ دهد.

 

نگهداری ضعیف و تأثیر عوامل خارجی

و در نهایت، نگهداری ضعیف ، تأثیر عوامل خارجی ، جابجایی ژنراتور از محلی به محل دیگر و غیره می توانند از عوامل تولید لرزش باشند.

 

راه حل رفع لرزش دیزل ژنراتور

۱- محاسبه پارامترهای دستگاه ژنراتور با استفاده از داده های سازنده یا مدلینگ تجربی برای تعیین محدوده لرزش، حجم، استحکام و روش میراگری

۲- مشکل عدم همراستایی می تواند در مراحل طراحی و نصب به حداقل برسد. همراستایی دقیق بین محرک اصلی ، دینام و قاب فلزی در زمان ساخت ژنراتور مهم ترین مسأله است. اگر همراستایی دشوار باشد، باید از روش کوپلینگ منعطف مناسب استفاده شود.

۳- عدم تعادل اجزا در سیستم های رفت و برگشتی می تواند با نصب و کوپلینگ دقیق و استفاده از لرزه گیرهای مناسب، کنترل شود. هیچ روش نصبی به طور مطلق صحیح یا خاص نیست، بلکه بر اساس شرایط محل نصب و عملکرد و مشخصات محرک اولیه و دینام، می توان شرایط نصب را تعیین کرد.

۴- اتصالات موتور باید متناسب با شرایط انبساط دمایی در زمان عملکرد باشد.

۵- مقادیر لرزش رزونانس می تواند با تغییر فرکانس طبیعی اجزای لرزنده و کاهش نیروی محرک کاهش یابد.

۶- مشکل عکس العمل گشتاور در ژنراتورهای کوپل بسته وجود ندارد. روش اتصال صلب می تواند در مقابل گشتاور مقاومت کند.

۷- نصب کامل ژنراتور باید امکان تردد آسان در سایت را بدون دستکاری در همراستایی ژنراتور امکان پذیر سازد.

 

تأثیرات لرزش ژنراتور

یکی از تأثیرات لرزش ژنراتور شامل تأثیر مستقیم لرزش دیزل ژنراتور بر جسم افراد است که می تواند در طولانی مدت سبب آسیب رساندن به ارگان های بدن شده و تأثیرات منفی داشته باشد. همچنین لرزش به شدت اطمینان پذیری، طول عمر و نیروی خروجی از ژنراتور را کاهش می دهد.
نصب تجهیزات حساس و ماشین آلات سنگین در محلی که ماشین های لرزنده نصب شده اند، ممکن نیست. و در نهایت، لرزش ژنراتور ، ساختمان ها و ماشین آلات را در مقابل زلزله آسیب پذیرتر می سازد. 

روش های کاهش لرزش ژنراتور

دو روش کلی برای مهار لرزش ژنراتور وجود دارد. این روش ها شامل استفاده از انواع لرزه گیر ژنراتور ، لرزه گیر الاستومری و لرزه گیر فنری است که در محدود کردن انتقال انرژی لرزشی به سازه فونداسیون و سایر اجزا بسیار مهم هستند.

لرزه گیر الاستومری

 

انواع لرزه گیر الاستومریک

انواع لرزه گیر الاستومریک لرزش و صدا را کاهش می دهند، در حالی که فلزات صدا را منتشر می کنند. استفاده از انواع لرزه گیر لاستیکی هر جا که کنترل لرزش مسأله اصلی نباشد، کافی است.
این نوع از لرزه گیر لاستیکی عموماً فاقد ظرفیت باربری بالا به اندازه انواع لرزه گیر فنری هستند، اما برای میراگری لرزش احجام کوچک مناسب هستند. از آنجا که انطباق آنها در جهت عمودی است، مقاومت بالایی در مقابل بارهای برشی و متعاقب آن در مقابل نیروهای ناشی از عدم همراستایی دارند.
این نوع لرزه گیر الاستومریک بخصوص در میرا کردن لرزش های فرکانس بالا و نیروهای غیر منتظره رو به بالا، در دفلکشن پایین، موثر هستند.

نئوپرن ها

نئوپرن ها بیشتر لرزه گیرهای داخل دستگاه هستند که توسط سازنده، درون دستگاه قرار می گیرند. آنها در حدود ۹۰% تأثیر لرزه گیری دارند، که در بیشتر موارد کافی است. مقادیر افزایش یافته میراگری و مقادیر بالاتر استحکام ارایه شده توسط انواع لرزه گیر لاستیکی ، می تواند کنترل ژنراتور، بخصوص در زمان استارت و استاپ و زمان رزونانس را کنترل کند.

انواع لرزه گیر فنری

انواع لرزه گیر فنری می توانند بیش از ۹۵% از کل حرکات لرزشی و نویز منتقل شونده به فونداسیون یا شاسی ژنراتور، که توسط قطعات دوار ماشین تولید می شوند را مهار کنند. عموماً، لرزه گیرها می توانند امواج تولید شده توسط ماشین آلات را جذب کنند و از انتقال آن به سایر تجهیزات جلوگیری کنند.
اصولاً از انواع لرزه گیر فنری زمانی استفاده می شود که ژنراتور در طبقات بالای ساختمان نصب می شود. در این گونه موارد بایستی استانداردها توسط طراح بررسی شوند تا در صورت لزوم از لرزه گیرهای فنری استفاده شود.
انواع لرزه گیر فنری در قیاس با لرزه گیر  لاستیکی میراگری کمتری دارند، اما دفلکشن بالایی تأمین می کنند. این دفلکشن بالا باعث کاهش بسیار زیاد لرزش تا حد ۹۹% می شود.

 

منبع : گروه صنعتی لینکران linkran