Gérer la charge pour éviter l'empilage humide
Les moteurs diesel sont les moteurs principaux les plus courants pour les systèmes d'alimentation de secours. Lorsqu'ils fonctionnent avec une charge insuffisante, les moteurs diesel peuvent souffrir d'une accumulation de résidus imbrûlés dans leur système d'échappement, une situation connue sous le nom de "wet stacking" (empilage humide). Cet article explique comment les bancs de charge peuvent être utilisés pour éviter ce problème.
Le problème de l'empilage humide
Les moteurs diesel brûlent le carburant sans l'aide d'un système d'allumage, comme ceux utilisés pour les moteurs à essence. Au lieu de cela, les moteurs diesel compriment un mélange air/carburant à des taux élevés, ce qui entraîne une augmentation de la température qui provoque l'auto-inflammation du carburant. Rappelons la loi des gaz idéaux :
Pression x Volume = Quantité de substance x Constante idéale des gaz x Température
Toutes les autres variables étant constantes, l'augmentation de la pression par la compression fait monter la température, ce qui provoque la combustion du carburant. Grâce à leur conception, les moteurs diesel fonctionnent efficacement à des niveaux de rendement élevés.
Pour la production d'électricité en courant alternatif, la fréquence de l'onde sinusoïdale en courant alternatif est proportionnelle à la vitesse du moteur. Par conséquent, les régulateurs contrôlent la vitesse du moteur-générateur pour maintenir la fréquence constante. Pour ce faire, ils ajustent la puissance requise en fonction des variations de la charge. Lorsqu'une puissance inférieure ou supérieure est nécessaire, le régulateur fournit moins ou plus de carburant pour répondre à la demande de charge correspondante, sans modifier le régime du moteur. Le fonctionnement à forte charge produit une plus grande quantité de chaleur que le fonctionnement à faible charge, même si les moteurs tournent à la même vitesse dans les deux cas.
Les caractéristiques qui rendent les moteurs diesel si efficaces à des charges élevées posent également un problème potentiel de fiabilité et de performance lorsqu'ils fonctionnent à faible charge. Le fonctionnement à faible charge peut produire des températures de fonctionnement du moteur inférieures aux niveaux prévus. Dans ce cas, la combustion du carburant est incomplète. Les produits d'une combustion incomplète comprennent des substances carbonées qui se déposent sur les pièces internes du moteur telles que les pistons, les segments de piston et les soupapes d'échappement. En outre, des résidus humides de carburant non brûlé peuvent s'accumuler en aval dans le système d'échappement, ce que l'on appelle "l'empilage humide".
Le problème de l'empilage humide est que les boues de suie provenant d'une combustion incomplète s'accumulent sur les surfaces du système d'échappement. Cela pose plusieurs problèmes. Lorsque les dépôts sont importants, ils peuvent restreindre le flux d'échappement, entraînant une contre-pression excessive qui peut réduire les performances, voire provoquer l'arrêt du moteur. Ils peuvent également contaminer les dispositifs de contrôle de la pollution, ce qui augmente les émissions de polluants. Dans certaines conditions, les résidus peuvent également présenter un risque d'incendie.
Solutions pour l'empilage humide
La solution la plus élémentaire pour résoudre le problème de l'empilement humide est de faire tourner les moteurs "plus fort", c'est-à-dire avec une charge plus importante, ce qui génère plus de chaleur. Sur ce point, certains fabricants indiquent qu'après plusieurs heures de fonctionnement à faible charge, la meilleure pratique consiste à faire tourner les moteurs pendant une période donnée à forte charge afin d'augmenter les températures d'échappement du moteur et de brûler les boues accumulées. Toutefois, cette solution ne tient pas compte de la raison pour laquelle un groupe électrogène fonctionnait à faible charge au départ. Si la charge était insuffisante pendant le fonctionnement du groupe électrogène, où trouver une charge supplémentaire pour corriger la situation ? Il faut d'abord évaluer la raison pour laquelle le groupe électrogène fonctionnait à faible charge.
Les installations font fonctionner les groupes électrogènes à faible charge pour plusieurs raisons. La charge de l'installation varie en fonction des changements temporels dans les opérations de l'installation ainsi que de l'heure de la journée, de la saison de l'année, des conditions météorologiques, etc. Par exemple, la charge totale d'un hôpital au cours d'un après-midi d'été lorsque la température est de 29°C (85°F) dépassera de loin la charge totale au cours de la nuit suivante lorsque les températures ambiantes descendent à 13°C (55°F). Lorsqu'ils utilisent la charge des bâtiments pour tester les générateurs, les responsables peuvent choisir d'effectuer les tests la nuit, précisément parce qu'il y a moins d'activités opérationnelles à perturber. Cependant, cela peut entraîner une charge insuffisante pour les tests. En outre, de nombreuses installations préfèrent ne pas utiliser la charge du bâtiment afin d'éviter toute perturbation potentielle causée par les tests. Dans les deux cas, il faut obtenir une charge suffisante.
Les bancs de charge sont une solution simple pour développer les quantités de charge nécessaires. Ils convertissent l'électricité en chaleur qui est dissipée dans les environnements environnants. Ce processus impose une charge à la source d'énergie. La quantité de charge peut varier en contrôlant le banc de charge. Le type de charge électrique peut être déterminé en spécifiant le type de banc de charge approprié(résistif, inductif, capacitif ou combinaisons). Ce système offre une grande souplesse d'essai dans les domaines suivants :
- Les installations peuvent utiliser des banques de charge supplémentaires pour atteindre des charges minimales à tout moment, indépendamment de la charge totale du bâtiment en temps réel.
- Les installations peuvent éviter de transférer la charge du bâtiment pour les essais en utilisant des bancs de charge pour fournir la totalité de la charge.
Pour les installations réglementées, les codes nord-américains en vigueur exigent des essais mensuels à un minimum de 30 % de la capacité du générateur pendant au moins 30 minutes. D'autres paramètres s'appliquent à d'autres types de tests. Quelles que soient la charge et la durée, les bancs de charge offrent des solutions simples pour effectuer des tests en conformité avec les exigences et rationaliser les opérations de test.
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