گاورنر ژنراتور چیست ؟ (4 نوع +توضیحات فنی)

گاهی به گاورنر های ژنراتورهای موتور ديزلي، کنترل کننده سرعت موتور ديزل نیز گفته مي­شود. موتور دیزل، باید از یک سرعت از پیش تعیین شده برخوردار باشد تا بتواند مشخصات خروجی ژنراتور را حفظ کند. اگر سرعت موتور، درست نباشد، ژنراتور مشخصات خروجی مورد نیاز را حفظ نخواهد کرد.

در این مقاله، به بررسی انواع مختلف گاورنرهایی که روی دیزل ژنراتورها تجهیز شده­‌اند، خواهیم پرداخت.

گاورنرها را می­توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

• کنترل مکانیکی / الکتریکی – ژنراتورهای قدیمی­تر، از این سیستم­های کنترل استفاده می­کنند. سیستم سوخت، به وسیله‌­ی گاورنر مکانیکی کنترل می­شود.
• کنترل الکترونیکی – ژنراتورهای جدیدتر، از یک سیستم کنترل الکترونیکی استفاده می­کنند. این سیستم، عملکرد کنترلی موتور و ژنراتور را کنترل می­کند تا یک منبع انرژی ثابت و قابل اطمینان فراهم نماید.

کنترل مکانیکی / الکتریکی

سیستم­های کنترل مکانیکی / الکتریکی، اولین سیستم­های کنترلی بودند که توسط تولید کنندگان ژنراتور، به بازار معرفی شدند. این سیستم، واسطه­ای بود بین توابع کنترل مکانیکی موتور با الزامات بار الکتریکی ژنراتور. سیستم­های زیادی در زمینه کنترل ژنراتور، موجود هستند، که همه آنها تحت اصول طراحی یکسانی عمل می­کنند. ویژگی­های یک سیستم کنترل Woodward بصورت زیر است:

• گاورنر Woodward – سرعت موتور، به صورت مکانیکی و به وسیله گاورنر گریزنده از مرکز کنترل می­شود. گاورنر، سیگنال ورودی آنالوگ را از کنترل کننده دریافت می­کند.
• سنسور سرعت – سنسور مغناطیسی که اطلاعات را به کنترل کننده Woodward می­فرستد.
• کنترلر Woodward 2301A – سیگنال­ها را از سنسور سرعت دریافت می­کند و سیگنال­ها را به گاورنر و سوئیچ بردهای خارجی ارسال می­کند.

شکل 1، سیستم کنترل Woodward

این سیستم کنترل، یک سیستم کنترل آنالوگ محسوب می­شود. تنظیمات سیستم، به وسیله­ی چرخاندن پیچ تنظیم در یک جهت خاص برای انجام تنظیمات مورد نیاز، انجام می­شود. برای کنترل ژنراتور چندگانه، از این سیستم استفاده می­شود. ژنراتور(ها)، برق را برای وسیله­ای تامین می­کنند که از یک سیستم کنترل سوئیچ برد تغذیه می­کند. نصب سخت افزار فرعی می­تواند امکان ارتباط و عملیات از راه دور سیستم کنترل قدرت اضطراری را فراهم کند.

کنترل الکترونیکی

با ظهور فناوری دیجیتال، روند طراحی و تولید ژنراتور گازسوز و دیزلی، پیشرفت کرد. برای نشان دادن رابطه بین موتور، کنترل رابط ژنراتور(ها)، این بخش به حوزه زیر تقسیم می­شود:

• سیگنال آنالوگ و دیجیتال – مفهوم پایه­ای که هنگام معرفی یک ژنراتور استفاده می­شود، ژنراتوری که دارای یک موتور مجهز به یک ECM (ماژول کنترل الکترونیکی) است، اما سیستم کنترل داخلی ندارد.
• ECM – واسط بین ECM و وظایف (توابع) موتور را برای ژنراتورهایی که مجهز به کنترل­ پیشرفته ژنراتور نیستند، تعریف می­کند.
• کنترل واسط موتور و ژنراتور – یک بسته نرم افزاری برای کنترل موتور و ژنراتور معرفی می­کند.

سیگنال آنالوگ و دیجیتال

وقتی یک پیکربندی آنالوگ قدیمی را به یک پیکربندی دیجیتال جدیدتر آپدیت می­کنیم، باید تفاوت بین سیگنال­های آنالوگ و دیجیتال را درک کنیم (شکل 2).

• سیگنال آنالوگ – سیگنال به صورت یک موج سینوسی تعریف می­شود. این سیگنال، به وسطه­ی سیکل کامل پیک­های بالا و پایین، قابل اندازه­گیری و کنترل است. پیچ­های تنظیم خاص، امکان تنظیم تک تک سیستم­ها را فراهم می­کنند.
• سیگنال دیجیتال – سیگنال به صورت موج مربعی تعریف می­شود. ورودی­ها و خروجی­های حاصل از کنترل کننده، در دو حالت هستند:
• OFF – 0 تا VDC5
• ON –6 تا VDC 5.0

در صورتیکه نیاز باشد سیگنال­های آنالوگ با سیگنال­های دیجیتال متصل شوند. برای تغییر یک سیگنال دیجیتال به یک سیگنال آنالوگ، می­توان از یک اینورتر استفاده کرد. برای تغییر سیگنال آنالوگ به یک سیگنال دیجیتال هم می­توان از کانورتر استفاده نمود.

شکل 2، سیگنال­های آنالوگ و دیجیتال

ECM

در این مثال، واسط بین اجزای ژنراتوری نشان داده شده است که دارای کنترل موتور پیشرفته است، اما بر ارتباطات خارجی از طرف پنل کنترل خارجی، متکی می­باشد (شکل 3). مثلاً جریان زیر، با استفاده از اطلاعات دیاگرام سیم کشی صنعتی Cummins QSK45 / 60 طراحی شده است. تعریف این اجزا بصورت زیر است:

• ECM – سیگنال­های ورودی را دریافت می­کند و سیگنال­های خروجی را به موتور انتقال می­دهد. سیگنال ورودی را از پنل کنترل دریافت می­کند.
• موتور – محرک اصلی ژنراتور. سیگنال­های ورودی را دریافت می­کند و سیگنال­های خروجی را به ECM انتقال می­دهد.
• پنل کنترل – سیگنال­های ورودی را از ژنراتور دریافت می­کند و سیگنال­های خروجی را به ECM انتقال می­دهد.

ECM در موتور، قلب کنترل موتور است. ECM توانایی آن را داد تا برای حلقه اطلاعات بین موتور، ژنراتور و پنل کنترل را تکمیل کند. داده­های دیجیتال و آنالوگی که بین موتور، ECM و پنل کنترل انتقال می­یابند، یا ورودی هستند یا خروجی. در زیر چند نمونه آورده شده است:

• انتقال از موتور به ECM – سنسور سرعت، دما و خنک کننده­ی موتور. پمپ سوخت، ریل زمان­بندی و فشار ریل سوخت.
• انتقال از ECM به موتور – استارت موتور، بستن سوخت، اکچویتورهای (فعال کننده­های) ریل موتورهای سوخت و زمان­بندی، و کلاچ فن.
• انتقال از ژنراتور به پنل کنترل– ژنراتور، ولتاژ را به پنل کنترل می­رساند تا در آنجا توزیع شود.
• انتقال از پنل کنترل به ECM – پنل کنترل، محل اجزا است.

برای حفظ الزامات سرعت، سیگنال­ها به ECM فرستاده می­شوند. ارتباط بین اجزای سیستم در هنگام قطع برق برای این سیستم عبارتند از:

1. سیگنال استارت که از پنل کنترل (از طریق سوئیچ انتقال خودکار) از طریق ECM به موتور ارسال شده است.
2. موتور استارت می­شود. ECM روی عملکرد موتور نظارت دارد و سوخت برای از پیش تعیین کردن سرعت موتور، سوخت رسانی را تنظیم می­کند. ECM می­تواند طی شکست­های بحرانی موتور، آن را خاموش کند.
3. ژنراتور، ولتاژ را به پنل کنترل می­فرستد تا در انجا توزیع شود. بسیاری از پانل­های کنترل، این توانایی را دارند که بر آمار عملیاتی ژنراتور نظارت کنند.
4. برق اولیه، بازگردانده می­شود. پانل کنترل، سیگنال توقف موتور را به ECM منتقل می­کند. ECM سیگنال خاموش شدن را به موتور منتقل می­کند.

شکل 3، موتور پیشرفته بدون کنترل ژنراتور

کنترل رابط موتور و ژنراتور

مدل­های جدید ژنراتورها، دارای سخت افزار نظارتی و کنترلی کامل، و نرم افزار پشتیبان هستند (شکل 4). ماژول­هایی که قابلیت موازی­سازی دارند، اضافه شده­اند. برای منابع منابع اضطراری و بحرانی، این ترتیب می­تواند به شکل تنظیمات اضافی باشد. اگر یک ژنراتور خراب شود، بار، کاهش می­یابد و ژنراتور دیگری به پشتیبانی از بار ادامه می­دهد.

در مثال زیر، از دو ژنراتوری که توسط ژنراتورهای Cummins QSK45 انرژی می­گیرند، استفاده شده است. سیستم کنترل مورد استفاده PCC 3200 است. موارد مصرف تک تک ماژول­های این واحد، بصورت زیر است:

• سوخت (کانکتور 02) – با اجزای ورودی و خروجی سیستم سوخت موتور ارتباط برقرار می­کند.
• پایه (کانکتورهای 05 و 06) – با اجزای ورودی و خروجی عملکرد اصلی موتور ارتباط برقرار می­کند.
• ژنراتور (کانکتور 01) – سیگنال­های ورودی و خروجی را با ژنراتور ارتباط می­دهد.
• موازی (کانکتور 04) – امکان موازی­سازی چندین ژنراتور از فراهم می­کند.
• TB6 – کارت شبکه سازی. توانایی شبکه شدن برای هر ژنراتوری که در شبکه حضور دارد را فراهم می­کند.

توالی رویدادهایی که در هنگام قطع برق رخ می­دهند، بر اساس مفاهیم اساسی مذکور در بخش ECM انجام می­شود. تفاوت­ها عبارتند از:

• تمامی سخت افزار و نرم افزار ژنراتور موجود در یک سیستم عامل.
• توانایی موازی­سازی چندین ژنراتور.
• قابلیت­های نظارت و گزارش پیشرفته.