اختيار المولدة للمنزل والمكتب ومحطات الاتصالات
كيف تحدد طبيعة الأحمال ونمط التشغيل وتيارات الإقلاع وتوفير الوقود ومدة التشغيل في المنازل والمكاتب ومحطات الاتصالات القدرةَ والنوعَ والتجهيز المناسب للمولدة.
آخر مراجعة
- منزل
- مكتب
- محطة اتصالات
قد تقع مولدة المنزل ومولدة المكتب الصغير ومولدة برج الاتصالات كلها ضمن المدى نفسه تقريبًا، من 10 إلى 50 kVA، ومع ذلك يختلف أسلوب اختيار كل منها. فالمنزل يحتاج إلى تغذية احتياطية لساعات انقطاع محدودة وغالبًا عند حمل خفيف، والمكتب يحتاج إلى تحويل آلي وقدرة تكفي لأجهزة التكييف، أما محطة الاتصالات النائية فقد تعمل على المولدة معظم اليوم ولا يصلها الوقود إلا كل بضعة أسابيع. يتناول هذا الدليل القرارات المؤثرة في كل حالة، من حصر الأحمال إلى توفير الوقود، ويختم بمثال محلول.
ابدأ بحصر الأحمال
اكتب قائمة بكل حمل يجب أن يبقى عاملًا أثناء الانقطاع: الإنارة وأجهزة الحاسوب والتبريد والمضخات والمكيفات والمصاعد وأنظمة الأمن، وسجّل لكل منها القدرة التشغيلية بالكيلوواط ومعامل القدرة والعدد، وهل يحتوي على محرك يُقلع مباشرة على الخط (DOL).
والصراحة مطلوبة في تحديد ما يحتاج فعلًا إلى تغذية احتياطية؛ فسخانات الماء والأفران والمكيفات الكبيرة قد تضاعف قدرة المولدة المطلوبة دون أن تضيف شيئًا يُذكر إلى الخدمة الأساسية. وتقسيم اللوحة إلى قسم أساسي يُغذّى عبر مفتاح التحويل وقسم غير أساسي يبقى مفصولًا أثناء عمل المولدة كثيرًا ما يؤثر في الكلفة أكثر من أي قرار آخر. ويُفضَّل القياس متى أمكن: فجهاز تحليل قدرة يسجّل على التغذية الحالية لمدة أسبوع يكشف الذروة الحقيقية والحمل المعتاد، في حين أن أرقام لوحات البيانات قيم قصوى.
kVA التشغيل وkVA الإقلاع
يُحسب الحمل التشغيلي بجمع القدرات الفعلية (kW) والقدرات غير الفعّالة (kVAr) كلٌّ على حدة، ثم دمجهما بالعلاقة kVA = √(kW² + kVAr²). ولأن معظم المولدات مقدَّرة عند معامل قدرة 0.8، يجب أن تغطي المولدة أيضًا القدرة الفعلية التشغيلية مقسومة على 0.8، والرقم الأكبر هو الحاكم. ويشرح دليل الفرق بين kW وkVA سبب ذلك.
أما الإقلاع فهو المطلب الثاني؛ إذ تسحب الضواغط ثابتة السرعة والثلاجات ومضخات الآبار ومحركات المصاعد عدة أضعاف تيارها التشغيلي لثانية أو ثانيتين، ويجب أن تتحمل المولدة هذه القفزة دون أن يهبط جهدها إلى حدٍّ يفصل الأجهزة الأخرى. وتُقلع المكيفات العاكسية (الإنفرتر) والمضخات العاملة بمغيّرات السرعة إقلاعًا هادئًا. وللتفصيل راجع دليل تحديد قدرة المولدة لأحمال المحركات.
أحادي الطور أم ثلاثي الطور
معظم المنازل أحادية الطور، والمولدة أحادية الطور هي الخيار الطبيعي لها. أما المكاتب ومحطات الاتصالات فكثيرًا ما تكون ثلاثية الطور، وأي محرك ثلاثي الطور يحتاج إلى مولدة ثلاثية الطور. وإذا غذّت مولدة ثلاثية الطور أحمالًا أحادية الطور في معظمها فيجب توزيعها على الأطوار الثلاثة، لأن المولّد الكهربائي (الألترنيتر) لا يتحمل إلا قدرًا محدودًا من عدم الاتزان، ولأن قدرته الأحادية الطور جزء فقط من قدرته الثلاثية. ويحدد الصانع كلا الحدّين.
القدرة الاحتياطية والرئيسية والمستمرة
قد يحمل المحرك والمولّد أنفسهما تقديرات مختلفة للقدرة بحسب طريقة الاستخدام. وتعرّف المواصفة ISO 8528-1 أنواع التقدير، والنشرة الفنية التي تذكر رقمًا واحدًا دون تسمية نوعه ناقصة.
- القدرة الاحتياطية للطوارئ (ESP). أقصى قدرة متاحة أثناء تسلسل حمل متغير عند انقطاع التغذية العادية، ولعدد محدود من ساعات التشغيل في السنة. ويحدد الصانع الساعات السنوية المسموح بها ومتوسط الحمل.
- القدرة الرئيسية (PRP). أقصى قدرة متاحة أثناء تسلسل حمل متغير لعدد غير محدود من الساعات في السنة، بشرط أن يبقى متوسط الحمل خلال 24 ساعة ضمن النسبة من القدرة الرئيسية التي يحددها الصانع.
- القدرة المستمرة (COP). أقصى قدرة عند حمل ثابت لعدد غير محدود من الساعات في السنة، ضمن فترات الصيانة المقررة.
- قدرة التشغيل محدود المدة (LTP). أقصى قدرة عند حمل ثابت لعدد محدود من الساعات في السنة، وهي أقل شيوعًا في المولدات الصغيرة.
المنزل أو المكتب المتصل بشبكة موثوقة يحتاج عادةً إلى تقدير احتياطي. أما حين تكون المولدة هي المصدر الرئيسي، كبرج اتصالات خارج الشبكة أو مبنى تنقطع عنه الكهرباء ساعات طويلة يوميًا، فيكون الاختيار على أساس القدرة الرئيسية.
نمط التشغيل وساعاته والصيانة
فكّر بالساعات كما تفكر بالكيلوواط. فالمحركات تُصان بحسب ساعات التشغيل، وتغيير الزيت والعَمرات يأتيان أسرع بكثير في مولدة تعمل اثنتي عشرة ساعة يوميًا منها في مولدة تعمل بضع عشرات من الساعات في السنة. والمحركات المبرَّدة بالماء والأبطأ دورانًا أنسب عمومًا للتشغيل اليومي الطويل من الوحدات الصغيرة المبرَّدة بالهواء المصممة للاستخدام المتقطع. واضرب جدول الصيانة في ساعات التشغيل السنوية المتوقعة قبل مقارنة الأسعار.
توفير الوقود وسعة الخزان
أي إن السعة الصافية للخزان تساوي معدل الاستهلاك مضروبًا في ساعات الاستقلالية المطلوبة، ويُضاف إليها الحجم غير القابل للسحب في القاع واحتياطي مناسب. ويعتمد معدل الاستهلاك على متوسط الحمل لا على قدرة المولدة، ومحرك الديزل يستهلك وقودًا أكثر لكل kWh عند الحمل الخفيف. وتطبّق حاسبة استهلاك الوقود منحنى الحمل الجزئي لتعطي اللترات في الساعة. قد يُعاد ملء خزان مكتب في المدينة خلال يوم، أما محطة الاتصالات فتحتاج إلى استقلالية تغطي فترة التزويد كاملة مع هامش للتأخير. ويجب حفظ الديزل المخزَّن جافًا وفحصه دوريًا بحثًا عن الماء والنمو الميكروبي، ولا سيما في المولدات الاحتياطية التي تبقى متوقفة أشهرًا.
التحويل: يدوي أم آلي
يجب ألا تغذّي المولدة شبكة الكهرباء العامة عكسيًا في أي حال. وكثيرًا ما يكفي المنزلَ مفتاحُ تحويل يدوي ذو تعشيق ميكانيكي. أما المكاتب ومحطات الاتصالات فتستخدم عادةً مفتاح التحويل التلقائي ATS، الذي يكتشف وحدته الانقطاع ويشغّل المولدة وينقل الحمل بعد استقرار الجهد والتردد، ثم يعيده إلى الشبكة عند عودتها مع تشغيل تبريد للمحرك. أما فصل المحايد (مفتاح تحويل رباعي الأقطاب) فيتوقف على نظام التأريض والأنظمة المحلية. وتبقى الخوادم بحاجة إلى UPS يغطي الثواني التي تستغرقها المولدة للإقلاع، وتساعد في ذلك حاسبة تحجيم UPS.
الضوضاء والحاوية والموقع
يذكر الصانعون عادةً مستوى ضغط الصوت بوحدة dB(A) على مسافة محددة، وغالبًا 7 m. قارن الأرقام على المسافة نفسها، وتحقق من الحدود المحلية التي تكون غالبًا أشد ليلًا. فالحاوية العازلة للصوت والموقع البعيد عن النوافذ وتوجيه العادم بعيدًا عن الأماكن المأهولة لا تقل أهمية عن المولدة نفسها. ويجب ألا يعود الهواء الساخن الخارج من المشعّ إلى مدخل الهواء.
تخفيض القدرة بسبب الارتفاع ودرجة الحرارة
تنطبق القدرات المقدَّرة عند ظروف مرجعية محددة. فالهواء الأخف في المرتفعات والهواء الساخن عند المدخل كلاهما يقللان قدرة المحرك، وقد يحتاج المولّد الكهربائي أيضًا إلى تخفيض. ويختلف المقدار من محرك إلى آخر، لذا يُعتمد جدول تخفيض القدرة في بيانات الصانع للطراز المحدد لا قاعدة عامة. وتستحق التركيبات على الأسطح وفي الغرف المغلقة، حيث يكون هواء المدخل أسخن من الهواء المحيط، عناية خاصة.
محطات الاتصالات: ما الذي يختلف
- الحمل في معظمه تيار مستمر DC. تعمل معدات الراديو من منظومة 48 V DC تغذيها المقوّمات، فترى المولدة حمل المعدات مضافًا إليه فقد المقوّمات وتيار إعادة شحن البطاريات. وبعد انقطاع طويل قد يتجاوز تيار الشحن حمل المعدات لساعات، فيجب التحجيم لكليهما معًا.
- التبريد. كثيرًا ما تكون مكيفات غرفة المعدات أكبر حمل وأكبر قفزة إقلاع.
- التشغيل الهجين مع البطاريات أو التشغيل الدوري. بدلًا من العمل المتواصل عند حمل خفيف، تعمل المولدة عند حمل مناسب لتغذية المحطة وشحن البطاريات ثم تتوقف بينما تحمل البطاريات المحطة. ويقلل ذلك ساعات التشغيل والوقود، بشرط أن يُحجَّم بنك البطاريات لعمق التفريغ الدوري وأن تتوافق سعة المقوّمات مع المولدة.
- المراقبة عن بُعد. الإبلاغ عن مستوى الوقود وساعات التشغيل والإنذارات وجهد البطارية يتيح تخطيط التزويد والصيانة ويكشف سرقة الوقود مبكرًا.
مثال محلول للتحجيم
| حمل المكتب | kW | معامل القدرة | الإقلاع |
|---|---|---|---|
| إنارة LED | 4.0 | 0.95 | لا يوجد |
| أجهزة الحاسوب عبر UPS | 6.0 | 0.90 | لا يوجد |
| مكيفان منفصلان ثابتا السرعة، 2.5 kW لكل منهما | 5.0 | 0.85 | DOL، 6 × kVA التشغيل |
| مضخة ماء | 1.5 | 0.80 | DOL، 6 × kVA التشغيل |
الحمل التشغيلي مع هامش تصميم 20 % ودون تخفيض للقدرة:
إقلاع أحد المكيفين بينما تعمل بقية الأحمال:
ذروة إقلاع المضخة أدنى (16.7 + 11.25 = 27.9 kVA). ومن دون احتساب قدرة المولدة على التحميل الزائد قصير المدى، يكون المطلوب 33.2 kVA، والحجم الشائع التالي 40 kVA، مع أن الحمل التشغيلي لا يحتاج إلا إلى 25 kVA. وإذا استُخدمت مكيفات عاكسية (نحو 1.5 × kVA التشغيل) تنخفض ذروتها إلى نحو 20 kVA، وتصبح المضخة هي الحاكمة عند 27.9 kVA، فتكفي مولدة 30 kVA. ويمكن إعادة هذه الأرقام في حاسبة تحجيم المولدة.
ويتبع الوقود متوسطَ الحمل. لنفترض أن متوسط حمل المكتب 10 kW على مدى يوم عمل من 10 ساعات. المولدة 30 kVA تعادل 24 kW عند معامل قدرة 0.8، فتعمل عند نحو 42 % من حملها. وباستخدام المنحنى الافتراضي واستهلاك نوعي 0.24 L/kWh عند الحمل الكامل:
أي إن معدل الاستهلاك نحو 2.91 L/h، أو 29 لترًا في اليوم، وتحتاج ثلاثة أيام من الاستقلالية إلى نحو 87 لترًا صافيًا. أما على المولدة 40 kVA (32 kW، أي نحو 31 % من الحمل) فيصبح المعامل 1.33 والاستهلاك 3.19 L/h، أي وقودًا أكثر بنحو 10 % للعمل نفسه. والمنحنى عام، ويُعتمد جدول استهلاك الصانع بعد اختيار الطراز.
الخلاصة
- احصر الأحمال، وافصل الأساسية عن غير الأساسية، وقِس متى أمكن.
- تحقق من kVA التشغيل وkW التشغيل وأكبر قفزة إقلاع.
- طابِق نظام الأطوار مع المبنى.
- اختر نوع التقدير وفق ISO 8528-1 الملائم لنمط التشغيل.
- احسب سعة الخزان على أساس متوسط الحمل الفعلي وفترة التزويد.
- حدد مفتاح التحويل والحاوية والموقع، وطبّق تخفيض القدرة الذي يحدده الصانع.
هذا الدليل للتثقيف العام. ويجب أن تتبع ترتيبات التركيب والتأريض والتحويل الأنظمة المحلية وأن يراجعها كهربائي أو مهندس مؤهل.