انخفاض قدرة المولد مع الحرارة والارتفاع

القدرة المدوّنة على لوحة بيانات المولد صالحة في ظروف مرجعية محددة. ففي درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، مثل 48 °C في الظل، قد تُطلق مجموعة مكتوب على لوحتها 500 kVA إنذار ارتفاع حرارة الماء عند حمل 420 kVA وتفصل الحمل. والسبب ليس عطلًا، بل عدم أخذ حرارة الموقع في الحسبان عند الاختيار.

ويحدث الأمر نفسه في الارتفاعات العالية. فكلما خفّ الهواء أخذ المحرك هواءً أقل، واستطاع حرق وقود أقل، وأنتج قدرة أقل. ويُسمّى هذا الخفض في القدرة derating (خفض القدرة). ولاختيار المولد الصحيح يجب معرفة أعلى درجة حرارة في الموقع وارتفاعه، ثم الرجوع إلى بيانات خفض القدرة لدى الشركة المصنّعة.

في أي ظروف تسري القدرة المكتوبة على اللوحة؟

تُعطى قدرات المحركات وفق ظروف مرجعية قياسية. والظروف المرجعية القياسية وفق ISO 3046-1 (ويُحيل إليها أيضًا ISO 8528-1 الخاص بمجموعات المولدات) هي:

المعامل	القيمة المرجعية
الضغط البارومتري الكلي	100 kPa
درجة حرارة الهواء	25 °C
الرطوبة النسبية	30%

وإلى جانب ذلك تحدد الشركات المصنّعة في ورقة البيانات حتى أي درجة حرارة وأي ارتفاع يمكن إعطاء القدرة دون انخفاض. فمثلًا، قد يعطي محرك قدرته الكاملة حتى 40 °C و1000 m، بينما يبدأ محرك آخر بفقدان القدرة عند حد أدنى. وعند تجاوز الحد يدخل منحنى خفض القدرة أو جدوله حيز التطبيق.

ثلاثة مصادر لفقدان القدرة

• المحرك: في الهواء الساخن والرقيق تقل كتلة الهواء الداخل إلى الأسطوانة. وتعوّض المحركات ذات الشاحن التوربيني ذلك حتى حد معيّن؛ وبعده تنخفض القدرة. ولأن نظام الشاحن التوربيني ونظام الوقود وضبط الانبعاثات تختلف من محرك إلى آخر، فإن الفقد يختلف أيضًا.
• التبريد: يُصمَّم المبرّد (الرادياتير) وفق درجة حرارة محيطة معيّنة. وفي الارتفاعات العالية، ولأن كثافة الهواء تنخفض، تقل أيضًا كتلة الهواء التي تنقلها المروحة. وإذا لم يكفِ التبريد فإن إنذار الحرارة يحدّ من المجموعة قبل أن تحدّها قدرتها.
• الألترنيتر: تُقيَّم الألترنيترات عادةً وفق الظروف الواردة في IEC 60034-1، أي هواء تبريد بدرجة 40 °C وارتفاع 1000 m. وفوق ذلك تعمل الملفات عند حرارة أعلى، وتنخفض قيمة kVA وفق جدول الشركة المصنّعة للألترنيتر.

والقدرة التي يمكن للمجموعة أن تعطيها في الموقع محدودة بـ أكثر هذه العوامل الثلاثة تقييدًا.

كيف يُقرأ جدول نموذجي لخفض القدرة؟

الجدول التالي افتراضي تمامًا؛ أُعدّ لتوضيح الطريقة ولا يخص أي محرك أو علامة تجارية. والقيم الحقيقية موجودة في ورقة البيانات الخاصة بكل محرك.

الارتفاع / درجة الحرارة	25 °C	40 °C	45 °C	50 °C
≤ 1000 m	100%	100%	96%	92%
1500 m	97%	95%	91%	87%
2000 m	93%	90%	86%	82%
2500 m	88%	85%	81%	77%

طريقة القراءة: حدّدوا أعلى درجة حرارة في الموقع وارتفاعه؛ فالنسبة عند نقطة التقاطع هي نسبة القدرة التي يستطيع المحرك إعطاءها في تلك الظروف إلى القدرة المكتوبة على اللوحة.

مثال حسابي (بقيم افتراضية)

الموقع: ارتفاع 1500 m، وأعلى درجة حرارة صيفًا 45 °C. القدرة المطلوبة: 400 kW (500 kVA).

1. المحرك: النسبة في الجدول 91% ← القدرة المطلوبة على اللوحة ≈ 400 ÷ 0.91 ≈ 440 kW.
2. الألترنيتر: في جدول الشركة المصنّعة للألترنيتر لهذه الظروف مثلًا 94% ← قدرة الألترنيتر المطلوبة ≈ 500 ÷ 0.94 ≈ 532 kVA.
3. النتيجة: تُقيَّم كاختيار مبدئي مجموعةٌ تحقق الشرطين معًا، أي في هذا المثال مجموعة من فئة 550 kVA تقريبًا.
4. التبريد: يُتحقق بشكل منفصل من أن المبرّد كافٍ في محيط بدرجة 45 °C وعلى ارتفاع 1500 m.

المعادلة العامة:

القدرة المطلوبة على اللوحة = القدرة المطلوبة في الموقع ÷ نسبة خفض القدرة

ولحساب الحاجة إلى القدرة من البداية يمكنكم استخدام أداة حساب القدرة ومقالنا كم kVA يحتاج مولدكم.

أخطاء شائعة في الموقع

• الاختيار بمتوسط درجة الحرارة. لا يُجرى الحساب بمتوسط السنة، بل بما بعد ظهر أشد الأيام حرارة.
• نسيان حرارة الهواء عند المدخل. فالهواء داخل الكابينة أو غرفة المولد قد يكون أسخن من الخارج ببضع درجات، وبكثير عند سوء التهوية. والعامل الحاسم هو حرارة الهواء الداخل إلى فلتر الهواء والمبرّد. انظروا غرفة المولد وتركيبه وكبائن المولدات.
• دوران الهواء الساخن. إذا كان الهواء الساخن الخارج من المبرّد يُسحب من جديد، فإن المجموعة تعمل بهواء أسخن بكثير من حرارة المحيط.
• النظر إلى المحرك وحده. فالألترنيتر والمبرّد قد يكونان أيضًا عاملَي تقييد.
• الخلط في التردد. قد تختلف منحنيات خفض القدرة للمحرك نفسه عند 50 Hz و60 Hz؛ انظروا الفرق بين مولدات 50 Hz و60 Hz.
• إغفال فئة القدرة. يُطبَّق خفض القدرة على فئة القدرة المختارة (Standby أو Prime)؛ انظروا الفرق بين قدرة Standby وPrime وContinuous.

قائمة الفحص

• هل ارتفاع الموقع معروف؟
• هل أُجري الحساب بأعلى درجة حرارة في أشد الفترات حرارة؟
• هل قُدّرت الحرارة الفعلية للهواء عند مدخل فلتر الهواء والمبرّد؟
• هل رُوجع جدول خفض القدرة أو منحناه في ورقة بيانات المحرك؟
• هل رُوجعت قيمة خفض القدرة للألترنيتر؟
• هل تُحقِّق من قدرة المبرّد عند تلك الحرارة وذلك الارتفاع؟
• هل أُجري الحساب على فئة القدرة الصحيحة (Standby/Prime) والتردد الصحيح؟

الخطوة التالية

عند الاختيار للمناخات الحارة والمواقع المرتفعة، شاركوا ارتفاع الموقع وأعلى درجة حرارة فيه ومعلومات الحمل مع فريق Terex Diesel. ولنقيّم معًا تركيبة المحرك والألترنيتر المناسبة وفق أوراق البيانات: تواصلوا معنا.