Xếp chồng ướt trong máy phát điện diesel là gì? Nguyên nhân, ảnh hưởng và giải pháp

Cuộc điện thoại đến từ phòng máy phát điện lúc 2 giờ sáng. Kỹ sư trực đang xem xét một tổ máy phát điện diesel dự phòng 800 kW đã chạy trong sáu giờ qua. Tải của cơ sở chỉ là 140 kW. Chất lỏng màu đen chảy ra từ mọi mặt bích ống xả. Ống xả trông như thể ai đó đã quét một lớp dầu thô mỏng lên trên. Kết luận rõ ràng trước khi sử dụng bất kỳ thiết bị chẩn đoán nào là động cơ đang bị ướt.

Xếp chồng ướt là tình trạng phát triển khi động cơ diesel hoạt động dưới khoảng 30% tải định mức trong một thời gian dài. Nhiên liệu được phun vào xi lanh nhưng nhiệt độ buồng đốt quá thấp nên không thể đốt cháy hoàn toàn. Một số nhiên liệu diesel đi vào hệ thống xả dưới dạng hydrocarbon không cháy hết. Ống xả bị ướt do nhiên liệu, bồ hóng và các sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy khác. Đây là một vấn đề diễn ra chậm và dai dẳng, nhưng có thể gây ra những hậu quả đắt giá: ống lót xi lanh tráng men, vòng piston bị kẹt, dầu động cơ loãng, bộ tăng áp bị hỏng và thậm chí mất nguồn điện quan trọng khi mất điện thực sự.

Tin đáng khích lệ là việc xếp chồng ướt có thể phòng ngừa được và trong hầu hết các trường hợp ban đầu, có thể đảo ngược được. Chìa khóa để quản lý nó là hiểu rõ nguyên nhân gây ra nó, làm thế nào để phát hiện ra nó và phải làm gì với nó. Bài viết này dành cho người quản lý cơ sở, người vận hành trung tâm dữ liệu, kỹ sư mua sắm và bất kỳ ai khác lựa chọn, chỉ định hoặc vận hành các tổ máy phát điện diesel. Nó bao gồm nền tảng kỹ thuật, các tiêu chuẩn chi phối việc kiểm tra máy phát điện, các triệu chứng thực tế, hành động khắc phục và các quyết định mua sắm nhằm ngăn chặn vấn đề phát sinh.

Trước khi đi xa hơn, cần nêu rõ quy tắc vận hành quan trọng nhất: mọi tổ máy phát điện diesel phải được vận hành hoặc nạp ít nhất 30% công suất định mức trong tối thiểu 30 phút theo lịch trình nhất quán. Tải phải là tải điện thực, không chỉ máy phát điện chạy không tải. Nếu một cơ sở không thể đạt được mức tải đó trong quá trình thử nghiệm thông thường thì cần phải có một dãy tải điện trở. Kỷ luật đơn giản này giúp ngăn ngừa phần lớn các trường hợp xếp chồng ướt. Phần còn lại của bài viết này giải thích tính khoa học và các chi tiết thực tế đằng sau quy tắc đó.

Xếp chồng ướt trong máy phát điện diesel là gì?

Xếp chồng ướt là tình trạng nhiên liệu chưa cháy hết, bồ hóng và các sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy tích tụ trong hệ thống xả của động cơ diesel. Từ "ướt" mô tả dạng lỏng của nhiên liệu và carbon ngưng tụ trên ống xả, bộ tăng áp, ống xả và bộ giảm âm. Trong những trường hợp nghiêm trọng, chất lỏng có thể nhỏ giọt từ ống xả hoặc chảy ra từ các kết nối mặt bích. Đây không phải là hiện tượng xả khí diesel thông thường có thể thấy khi khởi động; xếp chồng ướt là tình trạng liên tục tồn tại trong khi động cơ đang chạy dưới tải.

Hiểu biết về việc xếp chồng ướt đòi hỏi phải có kiến ​​thức thực tế về quá trình đốt cháy động cơ diesel. Động cơ diesel là loại máy tự cháy do nén. Không khí được hút vào xi lanh và được nén đến khoảng 500 đến 700 psi, làm tăng nhiệt độ của nó lên khoảng 1.000°F (540°C). Ở đỉnh của hành trình nén, kim phun nhiên liệu phun nhiên liệu diesel vào không khí nén nóng. Các giọt nhiên liệu phải nguyên tử hóa, bay hơi, trộn với oxy và sau đó tự bốc cháy. Toàn bộ sự kiện này phải hoàn thành trong vòng vài mili giây sau khi tiêm. Khi động cơ hoạt động ở hoặc gần điểm thiết kế định mức, nhiệt độ và áp suất xi lanh đủ cao để hỗ trợ quá trình đốt cháy hoàn toàn và nhanh chóng.

Khi động cơ ở chế độ tải nhẹ, lượng nhiên liệu được phun vào mỗi hành trình sẽ ít hơn. Nhiệt độ đỉnh của xi lanh giảm xuống. Tia nhiên liệu nhỏ hơn không bay hơi hoàn toàn. Một phần nhiên liệu diesel vẫn còn ở dạng lỏng hoặc tạo thành hạt carbon bị đốt cháy một phần. Khi tải giảm hơn nữa, nhiệt độ buồng đốt thậm chí còn giảm xuống thấp hơn và tỷ lệ nhiên liệu ngày càng tăng khiến xi lanh không cháy hoặc cháy một phần. Vật liệu này chảy vào hệ thống ống xả, nơi nó nguội đi và ngưng tụ trên các bề mặt.

Ngoài ra còn có một hiện tượng liên quan bên trong xi lanh. Cacbon và nhiên liệu chưa cháy hết tích tụ trên thành ống lót xi lanh, tạo thành cặn cứng làm bóng bề mặt rãnh chéo của ống lót. Điều này được gọi là kính. Quá trình tráng men có thể xảy ra cùng lúc với việc xếp chồng ướt và nó thường được đề cập cùng với nó. Các thuật ngữ liên quan khác bao gồm cặn carbon và đóng gói carbon. Sự khác biệt quan trọng vì việc xếp chồng ướt chủ yếu là do sự ngưng tụ nhiên liệu trong đường dẫn khí thải, trong khi việc lắp kính là về cặn bám trên ống lót xi lanh. Cả hai đều có chung một nguyên nhân cốt lõi: động cơ diesel không tải.

Xếp chồng ướt khác với khói đen thỉnh thoảng có thể xuất hiện khi động cơ diesel khởi động lần đầu hoặc khi nó được tải đột ngột. Khởi động và vận hành nhất thời có thể tạo ra khói nhưng tình trạng này sẽ biến mất khi động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành. Xếp chồng ướt thì khác vì nguyên nhân là do trạng thái vận hành không khớp chứ không phải do sự nhất thời nhất thời. Nếu động cơ chạy ở mức tải thấp, nhiên liệu không bao giờ cháy sạch và ống xả vẫn ướt trong thời gian tiếp tục ở tình trạng tải thấp.

Tại sao động cơ Diesel đặc biệt dễ bị ảnh hưởng

Nhiều người thắc mắc việc xếp chồng ướt có ảnh hưởng đến máy phát điện chạy xăng hay động cơ chạy khí tự nhiên hay không. Câu trả lời ngắn gọn là động cơ chạy xăng và khí đốt tự nhiên đánh lửa bằng tia lửa điện ít có khả năng gặp phải hiện tượng xếp chồng ướt và lý do là do tính chất vật lý của quá trình đốt cháy.

Nhiên liệu diesel là một loại hydrocarbon nặng hơn, ít bay hơi hơn xăng. Phạm vi sôi của nó kéo dài khoảng 350°F đến 675°F. Nhiên liệu diesel không dễ bị bay hơi ở nhiệt độ thấp. Nó đòi hỏi nhiệt độ cực cao của khí nén để nguyên tử hóa và đốt cháy. Khi động cơ chịu tải nhẹ thì lượng nhiệt đó không còn nữa. Các phân tử hydrocarbon nặng hơn ngưng tụ và tồn tại dưới dạng giọt hoặc màng trên thành xi lanh và bề mặt khí thải. Ngược lại, xăng và khí tự nhiên là những hydrocacbon nhẹ hơn, dễ bay hơi hơn và động cơ đánh lửa cưỡng bức sử dụng tấm tiết lưu để kiểm soát lượng không khí đi vào xi lanh. Điều này tạo ra hỗn hợp đậm đặc hơn khi tải một phần và nhiệt độ đốt vẫn đủ cao để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu.

Động cơ diesel cũng được thiết kế để chạy với lượng không khí dư thừa đáng kể. Ở mức đầy tải, động cơ diesel hoạt động ở tỷ lệ không khí-nhiên liệu có lẽ từ 30:1 đến 50:1, trong khi động cơ xăng ở mức đầy tải chạy gần tỷ lệ cân bằng hóa học ở khoảng 14,7:1. Khi tải nhẹ, động cơ diesel vẫn hút một lượng không khí như nhau nhưng chỉ phun một lượng nhỏ nhiên liệu. Không khí dư thừa có tác dụng làm mát; nó hấp thụ nhiệt của quá trình đốt cháy và làm loãng khí nóng. Điều này làm cho nhiệt độ buồng đốt giảm nhanh hơn khi giảm tải.

Nhiệt độ khí thải là một chỉ số hữu ích. Động cơ diesel tăng áp hiện đại ở mức tải 80 phần trăm có thể chạy ở nhiệt độ khí thải từ 900°F đến 1.100°F ở đầu vào bộ tăng áp. Ở mức tải 30 phần trăm, nhiệt độ khí thải có thể là 550°F đến 700°F. Ở mức tải 20 phần trăm, nhiệt độ có thể giảm xuống 400°F hoặc thấp hơn. Nhiệt độ này thấp hơn nhiều so với nhiệt độ cần thiết để đốt cháy muội than và cặn carbon. Nhiệt độ thấp chính là lý do khiến việc xếp chồng ướt dễ xảy ra hơn khi tải rất thấp: đơn giản là động cơ không đủ nóng để tự làm sạch.

Ngoài ra còn có sự khác biệt giữa động cơ tốc độ cao và động cơ tốc độ thấp. Động cơ tốc độ cao, dung tích nhỏ được sử dụng trong nhiều máy phát điện dự phòng có tổn thất nhiệt xi lanh tương đối lớn, khiến chúng dễ gặp phải các vấn đề tải thấp. Ngược lại, động cơ diesel hàng hải tốc độ chậm đôi khi được thiết kế để hoạt động ở mức tải thấp trong thời gian dài, sử dụng các chiến lược đốt và tăng áp đặc biệt. Nhưng đối với các tổ máy phát điện công nghiệp và thương mại, quy tắc 30 phần trăm là hướng dẫn thiết kế được chấp nhận rộng rãi.

Ngưỡng tải và tiêu chuẩn kỹ thuật

Con số tải 30 phần trăm không phải là một khuyến nghị tùy ý. Đó là thời điểm mà đối với hầu hết các động cơ diesel công nghiệp, nhiệt độ buồng đốt giảm xuống dưới mức cần thiết để đốt cháy nhiên liệu sạch và hoàn toàn. Ngưỡng chính xác phụ thuộc vào tỷ số nén, đường kính và hành trình của động cơ, cấu hình bộ tăng áp, thời điểm phun nhiên liệu và nhiệt độ nước làm mát. Một số động cơ chịu được tải 20 phần trăm trong một thời gian giới hạn, trong khi những động cơ khác bắt đầu xuất hiện triệu chứng xếp chồng ướt ở mức 35 phần trăm. Khái niệm quản lý là mọi động cơ diesel đều có tải tối thiểu mà dưới tải đó chất lượng đốt sẽ suy giảm nhanh chóng.

NFPA 110 là tiêu chuẩn tham chiếu chính cho các hệ thống điện khẩn cấp và dự phòng ở Hoa Kỳ. Nó thiết lập các yêu cầu về hiệu suất, thử nghiệm và bảo trì hệ thống cung cấp điện khẩn cấp. Trong số các yêu cầu thử nghiệm của nó, NFPA 110 chỉ định rằng hệ thống cung cấp điện khẩn cấp phải được vận hành dưới tải. Tiêu chuẩn khuyến nghị kiểm tra hàng tháng ở mức không dưới 30% công suất định mức của máy phát điện trong thời gian tối thiểu 30 phút. Tải trọng phải đại diện cho tải trọng thực tế của cơ sở bất cứ khi nào có thể và nên sử dụng dãy tải trọng nếu tải thực tế không đủ. Đối với các hệ thống Cấp 1, được yêu cầu duy trì nguồn điện cho các ứng dụng quan trọng, chế độ thử nghiệm nghiêm ngặt hơn.

ISO 8528 là tiêu chuẩn quốc tế quản lý hiệu suất của các tổ máy phát điện xoay chiều dẫn động bằng động cơ đốt trong kiểu pittông. Nó xác định các lớp hiệu suất cho các tổ máy phát điện, bao gồm độ lệch điện áp và tần số cho phép dưới các tải khác nhau. Nó cũng đề cập đến khái niệm về xếp hạng chính và dự phòng của máy phát điện và cung cấp hướng dẫn về cách hoạt động của tổ máy phát điện ở các điểm tải khác nhau. Khi chọn tổ máy phát điện, nhà sản xuất phải cung cấp thông tin về tải dự kiến, bao gồm tải dự kiến ​​tối thiểu và tối đa để động cơ có thể phù hợp với chu kỳ làm việc thực tế.

Ngoài ra còn có khái niệm về hệ số tải, là tải trung bình chia cho tải định mức trong một khoảng thời gian nhất định. Cơ sở có hệ số tải duy trì dưới 30 phần trăm là ứng cử viên cho việc xếp chồng ướt. Tuy nhiên, hệ số tải chỉ là một phần của bức tranh. Thời gian hoạt động ở mức tải thấp cũng quan trọng như phần trăm. Một động cơ chạy ở mức tải 25 phần trăm trong 10 phút mỗi ngày khó có khả năng xảy ra tình trạng xếp chồng ướt nghiêm trọng. Một động cơ chạy ở mức tải 25 phần trăm trong sáu giờ mỗi ngày sẽ nhanh chóng phát sinh vấn đề.

Cách nhận biết sớm xếp chồng ướt

Việc phát hiện sớm tình trạng xếp chồng ướt sẽ mang lại cơ hội tốt nhất để đảo ngược tình trạng này. Tình trạng này phát triển dần dần và có một số dấu hiệu đáng tin cậy. Người quản lý cơ sở hoặc kỹ thuật viên nên tìm kiếm những dấu hiệu này trong quá trình kiểm tra định kỳ và trong quá trình chạy thử hàng tháng.

Các dấu hiệu trực quan bao gồm chất lỏng nhờn màu đen nhỏ giọt từ mặt bích ống xả, ống xả của bộ giảm âm hoặc ống xả; chất cặn dính, sẫm màu bên trong ống xả, đôi khi có mùi nhiên liệu hoặc dầu đốt; sự tích tụ bồ hóng và carbon ở bên ngoài ống xả, đặc biệt là ở mặt bích giữa ống góp và bộ tăng áp; khói trắng hoặc xám thoát ra từ ống xả khi vận hành ở tải nhẹ; và lớp dầu bóng ở bên ngoài hệ thống xả, điều này có thể cho thấy nhiên liệu ngưng tụ hơn là rò rỉ dầu.

Các dấu hiệu vận hành bao gồm chạy không tải thô hoặc chạy không đều ở tải thấp; mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể cao hơn, trong đó máy phát điện đốt cháy nhiều dầu diesel trên mỗi kilowatt giờ hơn mức cần thiết; nhiệt độ khí thải thấp hơn dự kiến ​​đối với tải nhất định; phản ứng chậm với những thay đổi của tải với khói nhìn thấy được trong quá trình tải nhất thời; và mức tiêu thụ dầu tăng lên, đôi khi có mùi nhiên liệu diesel trong dầu cacte.

Các chỉ số giám sát bao gồm mùi nhiên liệu diesel trong mẫu dầu động cơ, phân tích dầu cho thấy nhiên liệu bị pha loãng, áp suất thổi từ cacte tăng và hàm lượng bồ hóng trong dầu tăng cao. Bằng chứng đáng tin cậy nhất đến từ việc kiểm tra trực quan đường dẫn khí thải kết hợp với phép đo trực tiếp nhiệt độ khí thải. Một nhiệt kế hồng ngoại đơn giản có thể đo nhiệt độ ống xả ở trạng thái ổn định. Nếu nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với giá trị dự kiến ​​của nhà sản xuất đối với tải nhất định thì có thể xếp chồng ướt. Việc kiểm tra xi lanh bằng kính soi có thể phát hiện lớp kính trên thành ống lót và cặn carbon nặng trên đỉnh piston.

Hậu quả nếu không xử lý xếp chồng ướt

Nếu xếp chồng ướt không được sửa chữa, thiệt hại sẽ tích lũy theo thời gian. Hậu quả có thể được nhóm thành suy giảm hiệu suất, hư hỏng linh kiện và rủi ro tài chính. Mỗi nhóm củng cố cho những nhóm khác.

Suy giảm hiệu suất động cơ: Carbon tích tụ trên thành xi lanh sẽ lấp đầy kết cấu vi mô của hoa văn sọc chéo của lớp lót. Lớp màng dầu lẽ ra được giữ lại bởi đường cửa chéo đó đã không còn được giữ nguyên. Đây là kính. Lớp lót tráng men không thể bôi trơn pít-tông đúng cách, do đó các vòng pít-tông bắt đầu cọ vào thành. Ma sát sinh ra làm tăng tải trọng lên động cơ, giảm hiệu suất và tạo ra các hạt kim loại trong dầu. Theo thời gian, công suất đầu ra của động cơ giảm ngay cả ở cùng một lượng nhiên liệu đầu vào.

Các vấn đề về vòng đệm: Cặn carbon tích tụ trong các rãnh vòng piston. Các vòng bắt đầu dính lại, mất khả năng giãn nở và bịt kín vào thành xi lanh. Vòng bị kẹt không thể chịu được lực nén. Điều này làm giảm công suất đầu ra của động cơ và cho phép khí đốt thổi qua các vòng vào cacte. Tình trạng này được gọi là thổi bay. Khí thổi mang theo hơi nhiên liệu, hydrocacbon bị đốt cháy một phần và hơi nước, làm ô nhiễm dầu động cơ và làm tăng tốc độ mài mòn.

Pha loãng dầu: Nhiên liệu diesel chưa cháy sẽ chảy qua các vòng piston vào chảo dầu sẽ làm loãng dầu động cơ. Nhiên liệu diesel có đặc tính bôi trơn kém. Khi dầu bị pha loãng, độ nhớt của dầu giảm xuống và khả năng bảo vệ các cổ trục khuỷu, ổ trục và bề mặt trục cam cũng giảm. Điểm chớp cháy của dầu cũng giảm xuống, làm tăng nguy cơ cháy khoang động cơ nếu rò rỉ nhiên liệu hoặc dầu.

Hư hỏng bộ tăng áp: Nhiên liệu chưa cháy hết và bồ hóng đi qua bộ tăng áp, nơi chúng làm bẩn bánh tuabin và vỏ ổ trục. Carbon tạo thành than cốc cho vỏ tuabin và các cánh có hình dạng thay đổi trên các bộ tăng áp hiện đại. Điều này hạn chế dòng khí thải, tăng áp suất ngược và giảm áp suất tăng. Lỗi bộ tăng áp có thể dẫn đến mất hoàn toàn khả năng tăng tốc, có nghĩa là động cơ không thể tạo ra công suất định mức và có thể tắt.

Hạn chế của hệ thống xả: Bộ giảm thanh và ống xả tích tụ nhiều bồ hóng và nhiên liệu lỏng. Sự tích tụ này hạn chế đường dẫn khí thải, làm tăng áp suất ngược. Áp suất ngược cao ảnh hưởng đến quá trình thu gom rác của xi lanh, khiến quá trình đốt cháy kém hiệu quả hơn. Nó cũng có thể làm tăng nhiệt độ khí thải một cách không kiểm soát được, dẫn đến van xả quá nóng và giảm tuổi thọ động cơ. Ống xả bị tắc nghiêm trọng có thể dẫn đến tắt máy.

Tác động tài chính: Chi phí nhiên liệu trực tiếp của việc xếp chồng ướt có thể rất lớn. Một máy phát điện chạy ở mức tải 25 phần trăm có thể đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn đáng kể trên mỗi kilowatt giờ so với một máy chạy ở mức tải 70 phần trăm. Trong thời gian ngừng hoạt động kéo dài, sự chênh lệch đó có thể làm lãng phí lượng dầu diesel lên tới hàng nghìn đô la. Chi phí sửa chữa cũng rất lớn: ống lót xi lanh, vòng piston, bộ tăng áp, bộ phận xả và bộ lọc dầu đều có nguy cơ bị hỏng. Trong môi trường trung tâm dữ liệu hoặc bệnh viện, hậu quả tài chính nghiêm trọng nhất là khả năng máy phát điện bị hỏng khi ngừng hoạt động.

Chiến lược phòng ngừa cho hoạt động hàng ngày

Cách tốt nhất để quản lý việc xếp chồng ướt là ngăn chặn nó. Vì nguyên nhân cốt lõi là duy trì hoạt động ở mức tải thấp nên việc phòng ngừa xoay quanh ba trụ cột: quản lý phụ tải, lựa chọn máy phát điện và bảo trì có kỷ luật.

Quản lý tải bắt đầu bằng việc biết tải thực tế của bạn. Việc chạy thử hàng tháng phải được ghi lại với tải thực của máy phát điện và nhiệt độ khí thải. Nếu tải trong quá trình thử nghiệm dưới 30% công suất định mức thì người vận hành nên kết nối một bộ tải điện trở. Bộ tải áp dụng một tải điện được điều khiển chính xác cho máy phát điện, buộc động cơ phải tạo ra toàn bộ tải thiết kế. Bộ máy phát điện được chạy ở mức tải đủ cao để tăng nhiệt độ khí thải lên phạm vi quy định cho động cơ, giúp đốt cháy mọi cặn bẩn hiện có.

Tần suất và thời lượng của khối tải phụ thuộc vào kiểu sử dụng của máy phát điện. Đối với thiết bị dự phòng chỉ được kiểm tra hàng tháng, ngân hàng tải 30 phút chạy ở mức 30 phần trăm trở lên thường là đủ. Nếu thiết bị được sử dụng hàng tuần trong điều kiện tải thấp thì việc chạy dàn tải sẽ được lên lịch thường xuyên hơn. Một số cơ sở cố tình thực hiện quy trình đốt carbon hàng năm, trong đó máy phát điện được nạp tới 75 phần trăm hoặc 100 phần trăm trong hai đến bốn giờ.

Lựa chọn máy phát điện là trụ cột thứ hai. Một bộ máy phát điện phải có kích thước dựa trên cả tải dự kiến ​​​​tối đa và tối thiểu. Nếu tải tối thiểu rất thấp thì nên xem lại chiến lược. Thay vì đặt hàng một thiết bị lớn và chạy ở mức tải 16 phần trăm, người vận hành có thể lắp đặt hai hoặc ba thiết bị nhỏ hơn và chỉ chạy những thiết bị cần thiết cho mức tải nhất định. Đây là ý nghĩa của cấu hình song song trong ngữ cảnh trình tạo. Khi tải thấp, chỉ có một thiết bị chạy và thiết bị đó hoạt động ở tỷ lệ phần trăm cao hơn định mức của nó. Khi tải tăng lên, thiết bị thứ hai khởi động và chia sẻ tải.

Cấu hình song song là một cách hiệu quả để tránh xếp chồng ướt vì chúng cho phép hệ thống điều chỉnh công suất máy phát điện phù hợp với nhu cầu thực tế. Điều này đặc biệt hữu ích trong các trung tâm dữ liệu và cơ sở công nghiệp có tải thay đổi cao.

Kỷ luật duy trì là trụ cột thứ ba. Người vận hành nên thay dầu động cơ và bộ lọc theo khuyến nghị của nhà sản xuất và thường xuyên hơn nếu phân tích dầu cho thấy nhiên liệu bị loãng hoặc nhiễm bồ hóng. Hệ thống thông gió cacte phải được giữ sạch sẽ. Cần kiểm tra bộ lọc gió thường xuyên vì lượng khí nạp hạn chế có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ không khí-nhiên liệu. Hệ thống làm mát phải được duy trì ở nhiệt độ thích hợp, vì bộ điều chỉnh nhiệt mở quá sớm có thể khiến động cơ lạnh và làm tình trạng tải thấp trở nên trầm trọng hơn.

Hành động khắc phục cho động cơ đã bị ướt

Khi phát hiện tình trạng xếp chồng ướt ở giai đoạn đầu, hành động khắc phục có thể khôi phục động cơ về trạng thái bình thường. Quy trình tiêu chuẩn là chạy máy phát điện với tải được kiểm soát sao cho nhiệt độ khí thải của động cơ tăng đủ để đốt cháy cặn tích tụ. Có hai cách tiếp cận riêng biệt và cách tiếp cận phù hợp tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của tình trạng.

Phương pháp đầu tiên là nạp ngân hàng đơn giản. Máy phát điện được kết nối với một dãy tải và được tải ở mức 50 đến 75% công suất định mức. Động cơ chạy ở mức tải này trong một đến hai giờ. Nhiệt độ khí thải tăng lên, cặn carbon và nhiên liệu bắt đầu cháy hết. Chất lỏng màu đen sẽ dần dần biến mất khỏi ống xả và ống xả sẽ trở nên sạch hơn. Phương pháp này có hiệu quả khi động cơ mới bắt đầu làm ướt đống than và muội than chưa cứng lại.

Phương pháp thứ hai là quy trình khử kính. Nếu ống lót xi lanh đã phát triển lớp kính thì chỉ chạy dàn tải có thể là không đủ. Cặn carbon trên lớp lót cứng và được đánh bóng, đồng thời nó có thể chịu được nhiệt độ đạt được trong quá trình chạy tải thông thường. Một số nhà sản xuất đã công bố các quy trình khử kính cụ thể dựa trên việc đạt được nhiệt độ khí thải mục tiêu ở đầu vào bộ tăng áp. Động cơ được nạp cho đến khi nhiệt độ khí thải đạt đến phạm vi mục tiêu, sau đó nó được duy trì ở nhiệt độ đó trong hai đến ba giờ. Điều này làm cho carbon mềm ra và trở nên lỏng lẻo. Sau đó, động cơ được chạy ở chế độ tải bình thường để đẩy các hạt ra khỏi buồng đốt.

Điều quan trọng cần nhấn mạnh là chỉ thử nghiệm dàn tải sẽ không giải quyết được vấn đề nghiêm trọng về kính. Nếu động cơ đã chạy ở mức tải thấp trong hàng trăm giờ thì cặn cacbon sẽ dày lên. Quy trình tháo kính phải được thực hiện bởi nhân viên có trình độ hiểu rõ hướng dẫn cụ thể của nhà sản xuất động cơ. Động cơ quá nóng trong quá trình khử kính có thể gây hư hỏng van xả và các bộ phận khác.

Nếu động cơ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, có thể phải xây dựng lại một phần hoặc toàn bộ. Đầu xi lanh được tháo ra, các ống lót được mài giũa hoặc thay thế, và các vòng piston được thay thế. Đây là một hoạt động tốn kém và chỉ cần thiết khi động cơ đã bị bỏ quên trong một thời gian dài. Có thể mất từ ​​một đến ba tuần, tùy thuộc vào kích thước động cơ và sự sẵn có của các bộ phận.

Thông điệp chính là việc xếp chồng ướt có thể đảo ngược ở các giai đoạn trước. Khi có dấu hiệu đầu tiên của chất lỏng màu đen ở ống xả hoặc nhiệt độ khí thải thấp, người vận hành nên lên lịch kiểm tra dàn tải. Chờ đợi làm tăng nguy cơ cần phải xây dựng lại.

Quyết định về kích thước mua sắm và máy phát điện

Đối với người quản lý cơ sở hoặc kỹ sư mua sắm khi đánh giá một máy phát điện mới, việc xếp chồng ướt phải là chủ đề trọng tâm trong các cuộc thảo luận ban đầu với nhà cung cấp. Các câu hỏi không chỉ là tải tối đa mà còn là tải tối thiểu là bao nhiêu và máy phát điện sẽ chạy bao nhiêu giờ mỗi năm ở mức tải tối thiểu đó. Những câu trả lời này sẽ xác định kích thước của bộ máy phát nhiều hơn tải lý thuyết tối đa.

Câu hỏi về kích thước

Người mua thường chọn một máy phát điện đáp ứng được nhu cầu cao nhất với mục đích cung cấp cho nó các thiết bị trong tương lai. Mặc dù điều này có thể hiểu được nhưng nó tạo ra sự không phù hợp với đặc tính tải vận hành thực tế. Một máy phát điện có công suất định mức 800 kW với tải cơ bản 120 kW sẽ sử dụng hết tuổi thọ của nó trong tình trạng thiếu tải trầm trọng. Việc mua hàng trở nên đắt hơn mức cần thiết về mặt bảo trì và nhiên liệu. Một máy phát nhỏ hơn thường có thể được song song sau này nếu cần nhiều công suất hơn. Đây là một cân nhắc chiến lược quan trọng đối với bất kỳ cơ sở nào đang phát triển.

Một yếu tố khác là khởi động động cơ. Khởi động động cơ hoặc máy nén có thể tiêu thụ gấp sáu đến tám lần dòng điện đầy tải của nó. Nếu cơ sở có nhiều động cơ lớn thì máy phát điện phải có kích thước phù hợp để xử lý xung khởi động. Điều này có thể làm cho máy phát lớn hơn nhiều so với tải ở trạng thái ổn định. Trong những trường hợp đó, chiến lược điều khiển khởi động động cơ như bộ khởi động mềm hoặc bộ điều khiển tần số thay đổi có thể giúp giảm kích thước của máy phát điện cần thiết.

Thiết kế máy phát điện tùy chỉnh cũng có thể giúp đỡ. Nếu cơ sở có biểu đồ tải bất thường, nhà cung cấp có thể thiết kế một thiết bị phù hợp với ứng dụng. Ví dụ, một bộ máy phát điện cao áp hoặc một thiết bị có tính năng điều khiển và song song cụ thể có thể được chế tạo theo đơn đặt hàng. Quá trình thiết kế phải giải quyết vấn đề tải tối thiểu như một phần của kỹ thuật hệ thống.

Những gì cần chỉ định trong đơn đặt hàng

Khi chỉ định một tổ máy phát điện, kỹ sư mua sắm nên yêu cầu nhà sản xuất nêu tỷ lệ phần trăm phụ tải tối thiểu để vận hành liên tục. Điều này phải có trong bảng dữ liệu kỹ thuật. Nếu nhà sản xuất không cung cấp thông tin này thì nên hỏi trực tiếp nhà cung cấp. Câu trả lời nên được ghi vào đơn đặt hàng. Ngoài ra, cơ sở nên chỉ định xem máy phát điện đang ở chế độ chờ, chính hay liên tục. Điều này xác định xếp hạng cơ bản của động cơ.

Đối với các cơ sở nhỏ hơn có tải dưới 100 kVA, máy phát điện trong phạm vi 8-100 kVA có thể phù hợp. Đối với các cơ sở trung bình ở cấp 100-300 kVA, nhu cầu thực tế thường quyết định quy mô. Đối với các trung tâm dữ liệu lớn hơn và các nhà máy công nghiệp, phạm vi 300-1000 kVA là điểm lý tưởng phổ biến nơi cơ sở có thể triển khai nhiều thiết bị để chia sẻ tải.

Bộ máy phát điện Diesel Jianghao từ 3kW đến 3000kW Nhà sản xuất này bao gồm dải công suất rộng và nhiều cấu hình, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau. Điều đáng xem xét ở đây vì văn bản trước nhấn mạnh đến việc kết hợp kích thước máy phát với tải thực tế và Jianghao cung cấp các tùy chọn từ nhỏ đến lớn. Xem sản phẩm →

Jianghao sản xuất các tổ máy phát điện diesel với nhiều loại công suất đầu ra và cấu hình kết cấu, từ khung mở đến khung im lặng và dạng container. Việc lựa chọn phải dựa trên phân tích chính xác về đặc tính tải chứ không phải dựa trên một số liệu trường hợp xấu nhất.

Khi đánh giá một dòng thiết bị cụ thể, bạn nên xác nhận rằng máy phát điện có thể đáp ứng cả yêu cầu tải tối thiểu và tối đa của bạn. Ví dụ, một Bộ máy phát điện Diesel 300-1000kVA cho tải ổn định Dòng máy phát điện này xử lý các tải từ 100-600 kW với công suất cực đại và lý tưởng cho các cơ sở cần chia sẻ tải. Nó hỗ trợ các bài tập về tải trọng trên mức 30%, giúp ngăn chặn tình trạng xếp chồng ướt như sẽ được thảo luận sau. Xem sản phẩm → cung cấp phạm vi thiết thực cho các cơ sở yêu cầu tải ổn định ở mức 100-600 kW và nhu cầu cao điểm định kỳ vượt quá mức đó. Một máy phát điện trong phạm vi này có thể hỗ trợ hoạt động ngân hàng tải đạt được 30% công suất trở lên, cao hơn nhiều so với ngưỡng xếp chồng ướt.

Những cân nhắc thực tế cho người vận hành cơ sở

Vận hành một tổ máy phát điện diesel không chỉ là khởi động nó mỗi tháng một lần. Quản lý tốt đòi hỏi phải chú ý đến các điều kiện tạo ra tình trạng xếp chồng ướt, bao gồm thay đổi nhiệt độ theo mùa, tốc độ tăng tải và lịch trình bảo trì.

Cân nhắc về nhiệt độ theo mùa

Vào mùa đông, máy phát điện chạy tải thấp còn lạnh hơn. Bộ điều nhiệt chất làm mát có thể không mở hết cỡ và dầu động cơ đặc hơn. Điều này làm phức tạp thêm vấn đề nhiệt độ thấp và làm cho việc xếp chồng bị ướt dễ xảy ra hơn. Một cơ sở thử nghiệm máy phát điện của mình vào mùa hè với tải cao hơn 30% một chút có thể nhận thấy rằng thử nghiệm tương tự vào mùa đông tạo ra nhiệt độ khí thải thấp hơn. Người vận hành nên xác minh nhiệt độ khí thải thực tế vào các thời điểm khác nhau trong năm.

Giám sát và bảo trì

Cơ sở vật chất không ngừng bổ sung trang thiết bị. Một máy phát điện có kích thước phù hợp cách đây 5 năm giờ đây có thể trở nên quá khổ vì tải không tăng như mong đợi. Ngược lại, một số cơ sở nhận thấy tải tăng trưởng vượt quá mong đợi. Người quản lý bảo trì nên đánh giá lại hồ sơ phụ tải của máy phát điện hàng năm.

Quá trình chạy thử hàng tháng phải bao gồm nhật ký về nhiệt độ khí thải, nhiệt độ chất làm mát, áp suất dầu, công suất máy phát điện tính bằng kilowatt và phần trăm tải. Nhật ký này cung cấp dữ liệu cần thiết để phát hiện xu hướng xếp chồng ướt trước khi nó trở thành vấn đề. Nó cũng giúp kiểm tra hàng năm và tuân thủ quy định.

Lắp đặt và Bao vây

Vị trí và cấu trúc của máy phát điện ảnh hưởng đến hiệu suất làm mát và xả khí của nó. Máy phát điện được lắp đặt trong khu vực không được thông gió có thể nóng và bộ phận khung mở tiếp xúc với không khí lạnh sẽ bị lạnh và làm tăng nguy cơ xếp chồng ướt.

Bộ máy phát điện im lặng có vỏ cách âm Các thiết bị kèm theo này hoạt động ở mức 70-75 dB ở khoảng cách 1 mét, giúp giảm tiếng ồn cho các khu vực nhạy cảm. Chúng có liên quan ở đây vì văn bản nêu bật các cân nhắc về làm mát và xả khí, đồng thời các bộ im lặng yêu cầu giám sát nhiệt độ cẩn thận trong quá trình thử nghiệm tải thấp. Xem sản phẩm →

Bộ máy phát điện im lặng thường được chọn để lắp đặt nhạy cảm với tiếng ồn như bệnh viện, khu dân cư và khu phức hợp văn phòng. Các thiết bị này có vỏ bọc và bộ giảm âm được ghép chặt và nhiệt độ vận hành phải được theo dõi cẩn thận trong quá trình thử nghiệm tải thấp.

Nếu cơ sở thuê ngoài bảo trì máy phát điện, hợp đồng phải bao gồm việc kiểm tra hệ thống tải ở tỷ lệ chính xác, ghi nhiệt độ khí thải và phân tích dầu. Hợp đồng cũng phải nêu rõ các trường hợp trong đó quy trình tháo kính sẽ được thực hiện. Một số nhà cung cấp dịch vụ cung cấp thử nghiệm ngân hàng tải như một phần của thỏa thuận bảo trì toàn diện. Người quản lý cơ sở phải xác nhận rằng nhà cung cấp dịch vụ bảo trì sử dụng bộ tải có công suất phù hợp và thử nghiệm được thực hiện ở mức tải vượt quá ngưỡng xếp chồng ướt.

Khuyến nghị cuối cùng

Xếp chồng ướt không phải là một lỗi động cơ bí ẩn. Đó là kết quả có thể dự đoán được khi chạy máy phát điện diesel ở mức dưới 30% tải định mức trong thời gian dài. Nguyên lý vật lý rất đơn giản: động cơ đánh lửa do nén cần đủ nhiệt để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu và ở mức tải thấp, nhiệt không được tạo ra. Kết quả là nhiên liệu không cháy hết, bồ hóng và cặn carbon trong ống xả và xi lanh đều có thể nhìn thấy và đo lường được.

Cách phòng thủ tốt nhất là quản lý chủ động. Cơ sở nên định cỡ máy phát điện dựa trên đặc tính tải thực tế chứ không chỉ dựa trên mức đỉnh lý thuyết; đảm bảo rằng mỗi lần chạy thử hàng tháng sẽ tải máy phát điện tới ít nhất 30 phần trăm công suất định mức của nó trong 30 phút trở lên; sử dụng ngân hàng tải nếu tải của cơ sở không đủ; xem xét song song hai hoặc nhiều máy phát điện khi cấu hình tải thay đổi đáng kể; ghi lại nhiệt độ khí thải và phần trăm tải trong mỗi lần chạy thử; và thực hiện phân tích dầu định kỳ, đặc biệt nếu máy phát điện được sử dụng để vận hành kéo dài ở mức tải thấp.

Thực hiện các bước này sẽ giữ cho máy phát điện ở tình trạng tốt và mang lại cho cơ sở độ tin cậy cần thiết khi lưới điện gặp sự cố. Nếu đã có xếp chồng ướt thì phải lên kế hoạch kịp thời cho việc kiểm tra khối tải hoặc quy trình tháo kính. Chi phí cho hành động phòng ngừa là nhỏ so với chi phí xây dựng lại động cơ hoặc mất điện khẩn cấp khi mất điện nghiêm trọng.

Quy tắc thực tế đối với bất kỳ ai trong vai trò cơ sở là: nếu máy phát điện của bạn không bao giờ chạy quá 30% tải trong quá trình hoạt động bình thường thì bạn đã xác định được rủi ro. Câu hỏi tiếp theo là bạn sẽ hành động ngay bây giờ hay đợi cho đến khi chất lỏng màu đen xuất hiện.