Gestire il carico per evitare l'impilamento a umido
I motori diesel sono il motore principale più comune per i sistemi di alimentazione di riserva. Quando funzionano con un carico insufficiente, i motori diesel possono soffrire dell'accumulo di residui incombusti nei loro sistemi di scarico, una condizione nota come wet stacking. Questo articolo spiega come si possono utilizzare i banchi di carico per evitare questa condizione.
Il problema dell'impilamento a umido
I motori diesel bruciano il carburante senza l'ausilio di un sistema di accensione, come quelli utilizzati per i motori a benzina. Al contrario, i motori diesel comprimono una miscela di aria e carburante ad alti rapporti, provocando un aumento di temperatura che causa l'autoaccensione del carburante. Ricordiamo la legge dei gas ideali:
Pressione x Volume = Quantità di sostanza x Costante dei gas ideale x Temperatura
Con tutte le altre variabili costanti, l'aumento della pressione tramite la compressione aumenta la temperatura, provocando la combustione del carburante. Grazie alla loro struttura, i diesel garantiscono un funzionamento efficiente ad alti livelli di potenza.
Per la generazione di energia in corrente alternata, la frequenza della sinusoide in corrente alternata è proporzionale alla velocità del motore. Di conseguenza, i regolatori controllano la velocità del motore-generatore per mantenere costante la frequenza. A tal fine, regolano la quantità di potenza necessaria per soddisfare le variazioni di carico. Quando è necessaria meno o più potenza, il regolatore fornisce meno o più carburante per soddisfare la richiesta di carico corrispondente, senza modificare la velocità del motore. Il funzionamento ad alto carico produce una maggiore quantità di calore rispetto a quello a basso carico, anche se i motori funzionano alla stessa velocità in entrambi i casi.
Le caratteristiche che rendono i motori diesel così efficaci a carichi elevati rappresentano anche un potenziale problema di affidabilità e di prestazioni quando vengono utilizzati a basso carico. Il funzionamento a basso carico può produrre temperature di esercizio del motore inferiori ai livelli previsti. In questo caso, la combustione del carburante è incompleta. I prodotti della combustione incompleta includono sostanze carboniose che si depositano sulle parti interne del motore, come pistoni, fasce elastiche e valvole di scarico. Inoltre, i residui di carburante umido e incombusto possono accumularsi a valle nel sistema di scarico, una condizione definita "wet stacking".
Il problema del wet-stacking è che la morchia di fuliggine prodotta dalla combustione incompleta si accumula sulle superfici dell'intero sistema di scarico. Ciò causa diversi problemi. Quando i depositi sono abbondanti, possono limitare il flusso di scarico, causando una contropressione eccessiva che può ridurre le prestazioni o addirittura provocare un arresto. Possono inoltre contaminare i dispositivi di controllo dell'inquinamento, con conseguente aumento delle emissioni inquinanti. In alcune condizioni, i residui possono anche rappresentare un rischio di incendio.
Soluzioni per l'impilamento a umido
La soluzione più semplice per affrontare il problema del wet stacking consiste nel far funzionare i motori "più forte", cioè con un carico maggiore, generando così più calore. A questo proposito, alcuni produttori affermano che, dopo diverse ore di funzionamento a basso carico, la pratica migliore consiste nel far funzionare i motori per un periodo di tempo prestabilito ad alto carico per aumentare la temperatura dei gas di scarico del motore e bruciare il fango accumulato. Tuttavia, questa soluzione non risolve il problema del funzionamento a basso carico del gruppo elettrogeno. Se il carico era insufficiente durante il funzionamento del generatore, dove si può trovare un carico aggiuntivo per correggere la condizione risultante? Occorre innanzitutto valutare il motivo del basso carico.
Le strutture utilizzano i gruppi elettrogeni a basso carico per diversi motivi. La quantità di carico dell'impianto varia in base alle variazioni temporali delle operazioni dell'impianto, all'ora del giorno, alla stagione dell'anno, alle condizioni meteorologiche e altro ancora. Ad esempio, il carico totale di un ospedale in un pomeriggio d'estate, quando la temperatura è di 85°F (29°C), supererà di gran lunga il carico totale della notte successiva, quando la temperatura ambiente scende a 55°F (13°C). Quando si utilizza il carico dell'edificio per testare i generatori, i responsabili possono scegliere di eseguire i test di notte proprio perché le attività operative da interrompere sono minori. Tuttavia, questo può comportare un carico insufficiente per i test. Inoltre, molte strutture preferiscono non utilizzare il carico dell'edificio per evitare qualsiasi potenziale interruzione causata dai test. In entrambi i casi, è necessario ottenere un carico sufficiente.
I banchi di carico sono una soluzione semplice per sviluppare le quantità di carico necessarie. Convertono l'elettricità in calore che viene dissipato negli ambienti circostanti. Questo processo comporta un carico sulla fonte di alimentazione. La quantità di carico può variare controllando il banco di carico. Il tipo di carico elettrico può essere gestito specificando il tipo di banco di carico appropriato(resistivo, induttivo, capacitivo o una combinazione). Ciò offre una flessibilità di test nei seguenti modi:
- Le strutture possono utilizzare banchi di carico supplementari per raggiungere carichi minimi in qualsiasi momento, indipendentemente dal carico totale dell'edificio in tempo reale.
- Le strutture possono evitare di trasferire il carico dell'edificio per i test utilizzando banchi di carico per fornire l'intera quantità di carico.
Per le strutture regolamentate, i codici nordamericani prevalenti richiedono test mensili ad un minimo del 30% della capacità del generatore per un minimo di 30 minuti. Altri parametri si applicano ad altri tipi di test. Indipendentemente dal carico e dalla durata, i banchi di carico offrono soluzioni semplici per eseguire i test in conformità ai requisiti e semplificare le operazioni di test.
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