ژنراتور شفت

شرکت انرژی زیست محیطی یاسکاوا سوئیچ نحوه تولید برق کارآمد در کشتی ها را روشن می کند.

یک کشتی مانند یک شهر شناور است که برای تامین انرژی عملیات و امکانات خود در داخل کشتی به برق نیاز دارد. بنابراین چگونه می توان آن برق را در حالی که متحرک است تولید کرد؟ این سوال بیش از 150 سال است که صنعت کشتیرانی را به چالش می کشد، زمانی که فناوری های جدید هیجان انگیز در خط مقدم عصر جدید برق پیشگام بودند.

به سرعت به امروز، و چالش های پیرامون تولید برق در کشتی ها دوباره تحریک شده است. مقررات جدید سازمان بین المللی دریانوردی، در میان سایر پروتکل های جدید، به این معناست که مالکان کشتی و اپراتورها باید راه هایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و کارآمدتر کردن کشتی های خود بیابند.

نیروی محرکه یکی از زمینه‌های واضحی است که باید برای بهبود و سوخت‌هایی که آن را هدایت می‌کنند، بررسی کرد. ژنراتورهای شفت نیز نقش کلیدی در سیستم پیشرانه مدرن دارند و بنابراین نیاز به بررسی دقیق دارند.

نیروی پیشران

همه می توانند تصور کنند که شفت پروانه چگونه به نظر می رسد و چه کاری انجام می دهد، اما ژنراتور شفت دقیقاً چیست و چگونه به کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاینده ها کمک می کند؟ ما دوباره به تولید برق بازگشته‌ایم، اما این واحدها که در داخل بدنه پنهان شده‌اند، آنقدرها هم که به نظر می‌رسد مرموز نیستند.

مجموعه ژنراتورهای مستقل (ژنرات) برای کار و تولید برق به یک منبع سوخت خارجی نیاز دارند و این معمولاً از طریق یک موتور دیزل کمکی جدا از موتور اصلی کشتی انجام می شود.

ژنراتورهای شفت نیاز به ژنراتورها و موتورهای کمکی آن‌ها را از بین می‌برند، زیرا مستقیماً به شفت پروانه متصل می‌شوند و با استفاده از پیشرانه‌ای که قبلاً توسط موتور اصلی تامین می‌شود، برق تولید می‌کنند. (به همین دلیل است که به آنها ژنراتور شفت می گویند)

سپس ژنراتورها را می توان خاموش کرد که باعث صرفه جویی در مصرف سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود.

علاوه بر این، استفاده از موتور اصلی 2 زمانه بزرگتر به این روش بسیار کارآمدتر از موتورهای 4 زمانه است که معمولاً ژنراتورها را تغذیه می کنند.

شرکت فنلاندی Yaskawa Environmental Energy / The Switch سیستمی را توسعه داده است که می گوید می تواند مصرف سوخت را 2 تا 4 درصد بیشتر از ژنراتورهای شفت معمولی کاهش دهد.

اولین ژنراتورهای شفت در دهه 1960 توسعه یافتند و جای خود را در کنار ژنراتورهایی گرفتند که در دهه‌های گذشته وظیفه تولید برق روی کشتی‌ها را بر عهده داشتند.

این اولین ژنراتورهای شفت گام بزرگی به جلو بود و نیاز به استفاده از ژنراتورها را کاهش داد. اما هنوز یک ایراد عمده وجود داشت - آنها مستقیماً به محور محرکه کشتی و شبکه متصل بودند، اما بدون مبدل فرکانس در بین آنها.

این بدان معنی بود که ژنراتور شفت محدود بود زیرا فقط می‌توانست با سرعت ثابتی از پیشرانه کشتی کنار بیاید، هنگامی که سرعت کشتی تغییر می کند، فرکانس جریان الکتریکی تولید شده تغییر می کند و آن را غیرقابل استفاده می کند. و بنابراین ژنراتور شفت باید قطع می شد و راه را برای کنترل ژنراتور باز می کرد.

این مشکل فرکانس در دهه 1980 با معرفی مبدل های فرکانس حل شد. سپس ژنراتور شفت خودش را پیدا کرد زیرا می‌توانست با هر سرعتی از صفر تا سرعت نامی کشتی مقابله کند و فرکانس ثابتی را به شبکه کشتی تغذیه کند.

ترکیب ژنراتور شفت معمولی و مبدل فرکانس می تواند به عنوان تنها منبع تولید برق در کشتی یا به عنوان مکملی برای ژنراتورها استفاده شود و نیاز به سوزاندن سوخت را کاهش دهد.

ژنراتورهای شفت همچنین می توانند به عنوان منبع نیرو برای به حرکت درآوردن پروانه در سرعت های بسیار پایین استفاده شوند که در هنگام ورود به پورت برای صرفه جویی در انتشار گازهای گلخانه ای مفید است.

بعلاوه، در صورت نیاز برای شکستن یخ یا در برابر بادهای شدید، می توان از این سیستم برای افزایش گاه به گاه قدرت پیشرانه تا 15 درصد استفاده کرد.

با این حال، علیرغم این مزایا، برخی از مناطق کلیدی وجود دارد که ژنراتورهای شفت معمولی در آنها کوتاهی می‌کنند، اینجاست که ژنراتور شفت آهنربای دائمی سوئیچ کارها را یک قدم جلوتر می‌برد و با افزایش محدودیت‌های انتشار گازهای گلخانه‌ای، صرفه‌جویی‌هایی را به همراه می‌آورد که روز به روز قوی‌تر می‌شوند.

ژنراتورهای شفت معمولی هنوز برای ایجاد میدان مغناطیسی نیاز به جریان در سیم پیچ روتور دارند، بنابراین همیشه انرژی از طریق گرما از دست می رود. این اتلاف حرارت به معنای راندمان تبدیل توان کمتر و در نتیجه مصرف سوخت بالاتر در موتور اصلی است.

جاذبه دائمی

ژنراتور شفت آهنربای دائمی از آهنرباهای نئودیمیوم استفاده می کند. این بدان معناست که میدان مغناطیسی را می توان ساده تر و کارآمدتر ایجاد کرد، بدون نیاز به نیروی خارجی که جریانی را به روتور می رساند و بنابراین بلافاصله در مقدار سوخت مورد نیاز صرفه جویی می شود.

مکانیسم ساده همچنین به این معنی است که تقریباً هیچ قطعه پوشیده ای وجود ندارد و قابلیت اطمینان را افزایش می دهد. اولین ژنراتور شفت آهنربای دائمی توسط The Switch در سال 2014 نصب شد و با بیش از 100 دستگاه در حال کار امروز، حتی یک خرابی رخ نداده است.

آهنرباهای دائمی در این ماشین‌ها آنقدر قوی هستند که می‌توان کل واحد را کاهش داد و معمولاً 30 تا 50 درصد وزن کمتری نسبت به ماشین‌های معمولی دارند.

راندمان ژنراتور شفت آهنربای دائمی در جایی است که کاهش اضافی 2 تا 4 درصدی در صرفه جویی در سوخت حاصل می شود - صرفه جویی بیش از این که در ژنراتورهای شفت معمولی مشاهده می شود.

این کاهش در مورد گازهای گلخانه ای نیز اعمال می شود. در طول عمر معمولی 20 تا 25 ساله یک کشتی بزرگ، این صرفه جویی می تواند باعث کاهش 2 میلیون دلاری هزینه سوخت و حذف 5000 تن دی اکسید کربن شود.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.