كيفية حساب استهلاك وقود مولدات الديزل: دليل عملي للمشغلين

تحتاج كل ميزانية تشغيلية إلى رقم وقود. لنأخذ على سبيل المثال مصنعًا متوسط ​​الحجم به مولد احتياطي بقدرة 500 كيلو فولت أمبير ومن المتوقع أن يحمل خط إنتاج لمدة اثنتي عشرة ساعة تقريبًا كل شهر. تسرد ورقة بيانات البائع استهلاك الوقود في الحمولة الكاملة، لكن الوحدة نادرًا ما تعمل بالحمولة الكاملة. يبلغ متوسط ​​الحمولة الفعلية حوالي 60 بالمائة من الإنتاج المقدر، ويحتاج مدير المصنع إلى معرفة عدد لترات الديزل المراد شراؤها، وحجم خزان التخزين، وكيف ستبدو فاتورة الوقود الشهرية. وبدون طريقة موثوقة لتقدير استهلاك التحميل الجزئي، إما أن المصنع يشتري الوقود بشكل زائد ويضخم تكاليف التشغيل، أو يملأ الخزان بشكل أقل من اللازم ويخاطر بإجهاض عملية الدعم. ولا تعتبر أي من النتيجتين مقبولة، وكلاهما يمكن تجنبهما من خلال نهج حسابي مباشر.

يشرح هذا الدليل كيفية حساب استهلاك وقود مولدات الديزل باستخدام صيغة بسيطة وقيم واقعية محددة لاستهلاك الوقود وجداول مرجعية وأمثلة عملية. الإجابة المختصرة، إذا كنت تحتاج إلى رقم واحد فقط، هي: اضرب الحمل الفعلي بالكيلووات في استهلاك الوقود المحدد للمحرك باللتر لكل كيلووات/ساعة. بالنسبة لمجموعة مولدات الديزل الحديثة، تبلغ قيمة الحمولة الكاملة النموذجية حوالي 0.25 لتر لكل كيلووات/ساعة، أو ما يقرب من 0.066 جالون أمريكي لكل كيلووات/ساعة، وترتفع هذه القيمة مع انخفاض نسبة التحميل. تحدد بقية هذه المقالة كل مصطلح، وتوضح كيفية تطبيق الطريقة على المواقف الحقيقية، وتشرح المتغيرات التي تفصل بين تقدير التخطيط والرقم التشغيلي المُقاس.

لماذا تعتبر التقديرات الدقيقة لاستهلاك الوقود مهمة؟

عادة ما يكون الوقود هو أكبر تكلفة تشغيل متغيرة لمولد الديزل. بالنسبة للمجموعة التي تعمل بضع مئات من الساعات سنويًا، يمكن أن يتجاوز وقود الديزل بسهولة التكلفة المجمعة للصيانة الروتينية والإصلاحات البسيطة. قد يبدو التقدير الذي يقل عن عشرة أو خمسة عشر بالمائة مقبولاً عند حساب سريع، ولكن عندما يتم ضربه بمئات ساعات العمل وتقلب أسعار الوقود، يصبح الأثر المالي كبيراً. تعمل أرقام الاستهلاك الدقيقة على تحويل نفقات التشغيل الغامضة إلى بند يمكن تخطيطه والتحكم فيه والتحقق منه.

يعد شراء الوقود سببًا عمليًا آخر للحصول على الأرقام الصحيحة. يمكن للمصنع الذي يعرف استهلاكه الشهري أن يتعاقد مع إمدادات الوقود بكميات كبيرة، ويحدد مواعيد التسليم وفقًا لتقويم ثابت، ويتجنب إعادة التزود بالوقود في حالات الطوارئ بأسعار متميزة. المصنع الذي لا يعرف استهلاكه ينتهي به الأمر إلى التفاعل مع مستويات الخزان المنخفضة بدلاً من إدارة المخزون. ويكون الفرق أكثر أهمية في المواقع النائية، ومعسكرات التعدين، ومنشآت الاتصالات، ومشاريع البناء حيث ينطوي تسليم الوقود في حد ذاته على تكلفة ومدة زمنية طويلة.

يعتمد حجم الخزان أيضًا على نفس الحساب. يحرق مولد بقدرة 100 كيلووات عند التحميل الكامل ما يقرب من 25 لترًا في الساعة، لذا فإن متطلبات التشغيل الذاتي على مدار 24 ساعة تجعل خزانًا بسعة 600 لترًا ضروريًا قبل إضافة أي احتياطي. قم بتغيير الحمولة إلى 50 بالمائة وستحتاج الآلة نفسها إلى حوالي 14 لترًا فقط في الساعة، مما يؤدي إلى تغيير حجم الخزان والفاصل الزمني للتزود بالوقود. الصيغة الواردة في هذه المقالة هي نفسها المستخدمة لتحديد ما إذا كان الموقع يحتاج إلى خزان يومي سعة 1000 لتر أو تركيب مجمع سعة 10000 لتر.

تعتبر بيانات الاستهلاك مهمة أيضًا عند مقارنة العروض المقدمة من موردين مختلفين. يستشهد البائعون أحيانًا بأرقام استهلاك الحمولة الكاملة التي تم قياسها في ظل ظروف اختبار أو درجات حرارة أو تعريفات حمولة مختلفة. يمكن أن يبدو أن مقترحين لنفس التصنيف الاسمي يختلفان ببضعة لترات في الساعة، في حين أن الفرق الحقيقي هو ببساطة الحمولة المفترضة المخفية خلف الرقم. إن تطبيع كل عرض أسعار لنفس ملف تعريف التحميل يسمح للمشغل بمقارنة الأجهزة بشروط متساوية ومعرفة الوحدة التي ستكون تكلفة تشغيلها أقل بالفعل.

وأخيرا، يعد حرق الوقود مدخلا مباشرا لاختيار المعدات وإعداد التقارير البيئية. تعمل المولدات كبيرة الحجم بحمل منخفض، وتحرق المزيد من الوقود لكل كيلووات/ساعة يتم إنتاجها، وتطيل فترة استرداد الاستثمار. تبدأ حسابات الانبعاثات ومحاسبة الكربون وتقارير استدامة الموقع من نفس رقم استهلاك الديزل. وبالتالي فإن تقدير استهلاك الوقود الموثوق به يدعم القرارات الهندسية والقرارات المالية وقرارات الامتثال في نفس الوقت.

المصطلحات الأساسية: kVA، kW، عامل القدرة، والحمل

عادةً ما يتم تصنيف مجموعات المولدات بالكيلو فولت أمبير لأن خرج المولد مقيد بالتيار والجهد بدلاً من الطاقة الحقيقية التي يسحبها الحمل. ومع ذلك، فإن محرك الديزل يحرق الوقود وفقًا للطاقة الكهربائية الحقيقية التي يتعين عليه إنتاجها، والتي تقاس بالكيلووات. العلاقة بين الاثنين هي عامل القوة. بالنسبة لمعظم مجموعات المولدات ثلاثية الطور، يكون عامل القدرة المميز القياسي هو 0.8، مما يعني أن الطاقة الحقيقية القابلة للاستخدام بالكيلوواط تساوي تصنيف كيلو فولت أمبير مضروبًا في 0.8.

لذا فإن مجموعة المولدات بقدرة 500 كيلو فولت أمبير تتمتع بقدرة طاقة حقيقية تبلغ 400 كيلووات عند عامل طاقة قدره 0.8. إذا كان الحمل المتصل يسحب أقل من ذلك، فهذا يعني أن الجهاز يعمل بتحميل جزئي. مجموعة 250 كيلو فولت أمبير لديها 200 كيلو واط من قدرة الطاقة الحقيقية، ومجموعة 1000 كيلو فولت أمبير لديها 800 كيلو واط. يعد هذا التحويل هو الخطوة الأولى في أي حساب للوقود لأن الاستهلاك يتناسب مع الكيلووات التي تم تسليمها فعليًا، وليس مع تصنيف كيلو فولت أمبير المطبوع على لوحة الاسم.

يظهر مصطلحان إضافيان للتصنيف في كل ورقة بيانات تقريبًا. تصنيف الاستعداد هو الحد الأقصى من الطاقة التي يمكن توفيرها لعدد محدود من الساعات سنويًا، عادةً أثناء فشل المرافق أو الصيانة المجدولة، دون إمكانية التحميل الزائد. التصنيف الأساسي هو الطاقة التي يمكن توفيرها بشكل مستمر لأحمال مختلفة. يجب أن يكون استهلاك الوقود دائمًا مرتبطًا بالحمل الفعلي الموجود على الماكينة، سواء كان هذا الحمل ضمن المغلف الاحتياطي أو المغلف الرئيسي.

عامل التحميل هو نسبة الطاقة الحقيقية التي يتم تسليمها فعليًا إلى الطاقة الحقيقية المقدرة للمجموعة. يعمل مولد بقدرة 200 كيلووات ينتج 150 كيلووات بعامل حمل يبلغ 75 بالمائة. يعمل مولد بقدرة 400 كيلووات ينتج 100 كيلووات بعامل حمل يبلغ 25 بالمائة فقط. يمكن لنفس الآلة أن تحرق كميات مختلفة جدًا من الوقود اعتمادًا على موقعها على منحنى الحمل الخاص بها، ولهذا السبب فإن عامل الحمولة هو ثاني أهم رقم بعد تصنيف كيلوواط نفسه.

ونظرًا لأن استهلاك الوقود يتدرج وفقًا للطاقة الحقيقية، فإن الآلة التي تعمل بحمل بنسبة 75 بالمائة تحرق أقل بكثير من نفس الآلة التي تعمل بحمل بنسبة 100 بالمائة. والعكس صحيح أيضًا: فالمولد ذو الحجم الكبير جدًا بالنسبة لوظيفته يعمل بعامل حمل منخفض ويحرق كمية أكبر من الوقود لكل كيلوواط / ساعة يتم تسليمها مقارنة بآلة ذات حجم صحيح. كلا المبدأين أساسيان لطريقة الحساب التالية.

الصيغة القياسية لاستهلاك الوقود

يتم اختزال معظم حسابات الوقود العملية في معادلة واحدة. معدل استهلاك الوقود باللتر في الساعة هو ناتج الطاقة الحقيقي بالكيلووات مضروبًا في استهلاك الوقود المحدد باللتر لكل كيلووات في الساعة:

استهلاك الوقود (لتر/ساعة) = خرج الطاقة الحقيقي (كيلوواط) × استهلاك الوقود المحدد (لتر/كيلوواطساعة)

الاستهلاك النوعي للوقود هو كمية الديزل اللازمة لإنتاج كيلووات/ساعة من الطاقة الكهربائية. ويختلف الأمر باختلاف تصميم المحرك والسرعة والشاحن التوربيني ومعايرة الانبعاثات والحمل والحالة. عادةً ما تحقق محركات الديزل الحديثة المزودة بشاحن توربيني والمستخدمة في مجموعات المولدات حوالي 0.25 لتر/كيلوواط ساعة عند التحميل الكامل. يمكن أن تصل المحركات الصناعية الكبيرة ذات الاحتراق الأمثل إلى 0.21 إلى 0.23 لتر/كيلووات ساعة، بينما قد تتراوح المحركات الأصغر عالية السرعة بين 0.28 و0.30 لتر/كيلووات ساعة. عندما لا تتوفر بيانات محددة، توفر قيم التخطيط في الجدول أدناه نقطة بداية معقولة.

استهلاك الوقود المحدد ليس ثابتًا عبر نطاق الحمولة. تصل محركات الديزل إلى أفضل كفاءة حرارية لها بحوالي 70 إلى 90 بالمائة من الحمل المقدر. عند الأحمال المنخفضة، تنخفض الكفاءة، ويزداد عدد لترات الوقود المستهلكة لكل كيلووات/ساعة. يكون التأثير متواضعًا بين 50 و100 بالمائة من الحمل، لكنه يصبح واضحًا أقل من 30 بالمائة من الحمل، حيث يصبح المحرك أيضًا أكثر عرضة لتراكم الكربون والتكديس الرطب.

من القواعد الأساسية المعروفة في أمريكا الشمالية أن مولد الديزل يحرق حوالي 0.1 جالون أمريكي من الوقود لكل كيلووات/ساعة عند التحميل الكامل. من الناحية المترية، يبلغ هذا حوالي 0.38 لتر/كيلوواط ساعة. هذه القاعدة محافظة عمدا. إنه مفيد للفحص السريع لتطبيق جديد لأنه لن يقلل من فاتورة الوقود، ولكنه عادة ما يبالغ في الاستهلاك الفعلي لمجموعة مولدات الشحن التوربيني الحديثة، والتي غالبًا ما توفر ما بين 0.066 و0.08 جالون/كيلوواط ساعة عند التحميل الكامل. بالنسبة للمحركات القديمة، أو الوحدات التي يتم التحكم فيها ميكانيكيًا، أو الآلات في حالة سيئة، يمكن أن يكون الرقم الأعلى واقعيًا. تعامل مع 0.1 جالون/كيلووات ساعة كرقم تخطيط الحد الأعلى وقم بتحسينه بمجرد حصولك على بيانات الشركة المصنعة أو القيم المقاسة.

في الممارسة العملية، تعتبر قيم التخطيط في الجدول أعلاه مقبولة جيدًا للوحدات الحديثة المزودة بشاحن توربيني. سيتم تشغيل التصميم الذي يعمل بسحب الهواء بشكل طبيعي أو التصميم الأقدم، لذا فإن الموقع الذي يقوم بتشغيل المعدات القديمة يجب أن يضيف ما بين خمسة إلى عشرة بالمائة إلى التقدير. بالنسبة لأي مشروع مهم، يجب أن يحل منحنى الاستهلاك المنشور من قبل الشركات المصنعة محل هذه القيم العامة.

الجدول المرجعي لاستهلاك وقود مولدات الديزل حسب الحمل

باستخدام قيم التخطيط من القسم السابق، يمكن إنشاء جدول مرجعي لأي تصنيف للمولد. يسرد الجدول أدناه أرقام الاستهلاك المقربة باللتر في الساعة لأحجام المولدات الشائعة التي تعمل عند حمل 25 و50 و75 و100 بالمائة. تفترض هذه الأرقام وجود محرك ديزل حديث مزود بشاحن توربيني في الظروف المحيطة القياسية، بالقرب من مستوى سطح البحر، مع وقود جيد ووحدة يتم صيانتها بشكل صحيح.

لتحويل لتر في الساعة إلى جالون أمريكي في الساعة، قسّم على 3.785. للتحويل إلى جالون إمبراطوري، اقسم على 4.546. على سبيل المثال، يحرق مولد بقدرة 400 كيلووات عند التحميل الكامل حوالي 100 لتر/ساعة، وهو ما يعادل تقريبًا 26.4 جالونًا أمريكيًا في الساعة أو 22 جالونًا إمبراطوريًا في الساعة. نفس الآلة بنصف الحمولة تحرق 56 لترًا في الساعة، أو حوالي 14.8 جالونًا أمريكيًا في الساعة. يساعد وضع كلتا الوحدتين في الاعتبار عند مقارنة تقارير الموقع التي أعدتها فرق أو موردون مختلفون.

طريقة خطوة بخطوة لحساب الاستهلاك

العملية الحسابية بسيطة بما يكفي لإجرائها على دفتر ملاحظات، ولكنها تستحق تسلسلًا منضبطًا بحيث لا يتم تخطي أي افتراض مهم. اتبع هذه الخطوات عندما تكون هناك حاجة إلى تقدير استهلاك الوقود.

1. قم بتحويل تصنيف المولد من kVA إلى kW عن طريق الضرب بعامل الطاقة، عادةً 0.8.
2. قم بإنشاء ملف تعريف الحمل المتوقع: كيلووات الفعلي الذي تسحبه المعدات المتصلة معبرًا عنه كنسبة مئوية من السعة المقدرة.
3. حدد استهلاك الوقود المحدد لنسبة الحمولة من الجدول أعلاه، أو من ورقة بيانات الشركة المصنعة للطراز الدقيق.
4. اضرب الناتج الفعلي بالكيلوواط في استهلاك الوقود المحدد للحصول على معدل الاستهلاك باللتر في الساعة.
5. اضرب المعدل بساعات التشغيل المخطط لها، وكرر ذلك لكل مقطع تحميل مختلف إذا اختلفت دورة العمل.

مثال 1: يمتلك موقع مجموعة مولدات بقدرة 250 كيلو فولت أمبير بقدرة 200 كيلووات مع عامل قدرة 0.8. يبلغ الحمل 150 كيلووات، وهو ما يمثل 75 بالمائة من التصنيف. باستخدام استهلاك وقود محدد قدره 0.26 لتر/كيلووات ساعة عند تحميل 75 بالمائة، يكون الاستهلاك 150 × 0.26 = 39 لتر/ساعة. وخلال نوبة إنتاج مدتها 10 ساعات، تحرق الوحدة حوالي 390 لترًا من الديزل. الآلات في هذه الفئة شائعة في جميع أنحاء الصناعة. تُستخدم مجموعات مولدات الديزل بقدرة 100-300 كيلو فولت أمبير بشكل متكرر في عمليات النسخ الاحتياطي للمصانع، وطاقة البناء، والتطبيقات التجارية الصغيرة، وتتناسب أرقام استهلاكها مع نفس نمط الحساب.

مثال 2: مولد احتياطي بقدرة 500 كيلو فولت أمبير، بقدرة 400 كيلووات، يخدم مصنعًا بمتوسط ​​حمل يبلغ 240 كيلووات. هذا هو 60 في المئة من التقييم. ويؤدي الاستيفاء بين قيم 50 بالمائة و75 بالمائة إلى استهلاك محدد تقريبي للوقود يبلغ 0.27 لتر/كيلوواط ساعة. معدل الاستهلاك 240 × 0.27 = 64.8 لتر/ساعة. إذا كانت الوحدة تعمل لمدة 12 ساعة شهريًا أثناء اضطرابات الشبكة، فإن متطلبات الوقود الشهرية تبلغ حوالي 778 لترًا. وعلى مدار عام كامل، وبنفس النمط، يبلغ الاستهلاك السنوي حوالي 9340 لترًا.

مثال 3: يقوم مركز بيانات بتركيب مولد احتياطي بقدرة 2000 كيلووات يعمل تحت الاختبار ودعم جزئي لوحدات UPS لمدة 200 ساعة سنويًا بمتوسط ​​حمل يبلغ 40 بالمائة. الناتج الحقيقي هو 800 كيلو واط. عند تحميل 40 بالمائة، يبلغ استهلاك الوقود المحدد حوالي 0.30 لتر/كيلوواط ساعة. الاستهلاك 800 × 0.30 = 240 لتر/ساعة. وعلى مدى 200 ساعة، يصل استهلاك الوقود السنوي إلى 48 ألف لتر، أي حوالي 12700 جالون أمريكي. ويصبح هذا الرقم الأساس لعقد توريد الوقود، وسعة خزان التخزين، والتقارير البيئية للمنشأة.

عندما يحتوي الموقع على عدة شرائح تحميل مميزة، مثل أربع ساعات عند التحميل الكامل متبوعة بست ساعات عند نصف التحميل، احسب كل مقطع على حدة وأضف النتائج. إن حساب متوسط ​​نسبة الحمولة مع مرور الوقت دون الترجيح بالساعات يمكن أن يقلل من الاستهلاك لأن استهلاك الوقود المحدد يكون أعلى عند الأحمال الخفيفة.

كيفية حساب تكلفة وقود المولدات لكل ساعة

يعد حساب تكلفة الوقود امتدادًا مباشرًا لمعادلة الاستهلاك. تكلفة الوقود بالساعة هي معدل الاستهلاك باللتر في الساعة مضروبًا في سعر التسليم لكل لتر. تكلفة الوقود السنوية هي إجمالي الاستهلاك السنوي باللتر مضروبًا في نفس السعر.

باستخدام مثال 500 كيلو فولت أمبير من القسم السابق، تبلغ تكلفة التشغيل الشهري لـ 778 لترًا، بسعر الديزل الذي يبلغ 1.10 دولارًا أمريكيًا للتر الواحد، حوالي 856 دولارًا أمريكيًا لكل تشغيل. وعلى مدى اثني عشر شهرًا، تصل تكلفة الوقود السنوية إلى حوالي 10270 دولارًا. هذا هو الرقم الذي يجب أن يظهر في ميزانية التشغيل، وليس استهلاك الحمل الكامل من ورقة البيانات مضروبًا في الساعات، لأن رقم الحمل الكامل من شأنه أن يبالغ في تقدير التكلفة بنسبة 30 بالمائة تقريبًا لآلة يصل متوسط ​​حملها إلى 60 بالمائة فقط.

بالنسبة للمواقع النائية، يمكن أن يكون سعر تسليم الديزل أعلى بكثير من سعر محطة الشحن بالجملة. يجب أن يتضمن موقع التعدين أو برج الاتصالات الذي يعتمد على النقل البري رسوم التوصيل وتكلفة خسائر تخزين الوقود. وفي مثل هذه الحالات، من الحكمة إضافة هامش بنسبة خمسة إلى عشرة بالمائة إلى الحجم المحسوب، ليس لزيادة تقدير الاستهلاك، ولكن لتغطية التبخر والانسكاب وتنظيف الخزانات وتدهور الوقود خلال فترات التخزين الطويلة.

وأخيرا، يجب التمييز بين الوقود المستهلك أثناء انقطاع التيار الكهربائي والوقود المستهلك أثناء الاختبار الروتيني. تجري العديد من التركيبات الاحتياطية اختبارًا أسبوعيًا أو شهريًا عند حمل يتراوح بين 30 إلى 50 بالمائة للحفاظ على جفاف المحرك وشحن البطاريات. تحرق عمليات الاختبار هذه وقودًا حقيقيًا ويجب تضمينها في التكلفة السنوية. يضيف الموقع الذي يختبر شهريًا لمدة ساعة واحدة عند حمل 50 بالمائة على ماكينة بقدرة 400 كيلووات ما يقرب من 12 شهرًا × 56 لتر/ساعة × 1 ساعة = 672 لترًا إلى استهلاك الوقود السنوي، وهو مبلغ مفيد لكل من الميزانية وتخطيط الخزان.

العوامل التي تؤثر على استهلاك وقود مولدات الديزل

تفترض قيم التخطيط في الجدول المرجعي درجة حرارة محيطة معتدلة وارتفاع مستوى سطح البحر ووقودًا نظيفًا ومحركًا يتمتع بصيانة جيدة. يمكن أن تختلف نتائج التشغيل الحقيقية لعدد من الأسباب. يساعد فهم هذه العوامل المشغل على الحكم على ما إذا كان الاستهلاك الفعلي ضمن النطاق الطبيعي أو ما إذا كانت هناك حاجة إلى إجراء تحقيق.

مستوى التحميل ونقطة التشغيل

مستوى التحميل هو العامل المهيمن. يتناسب الاستهلاك مع الطاقة الحقيقية المنتجة، لكن عامل التناسب يسوء عند الحمل المنخفض. يستخدم المولد الذي يعمل بحمل 25 بالمائة وقودًا أكثر لكل كيلووات/ساعة من المولد الذي يعمل بحمل 75 بالمائة. إن التشغيل المطول بأقل من 30 بالمائة من الحمل ليس فقط غير فعال؛ ويمكن أن يتسبب أيضًا في التكديس الرطب، حيث يتراكم الوقود غير المحترق والكربون في نظام العادم مما يؤدي إلى زيادة تدهور الكفاءة.

منصة المحرك والكفاءة

تحقق المحركات الإلكترونية ذات القضيب المشترك الحديثة المزودة بحقن الوقود عالي الضغط تحكمًا أفضل في الاحتراق واستهلاكًا محددًا أقل للوقود مقارنة بالمحركات القديمة التي يتم التحكم فيها ميكانيكيًا. يعمل الشحن التوربيني والتبريد اللاحق على تحسين كثافة الهواء وكفاءة الاحتراق عند الأحمال العالية. حتى ضمن نفس تصنيف الكيلوواط، يمكن أن تختلف منصتي المحرك المختلفتين بنسبة خمسة إلى عشرة بالمائة في استهلاك الوقود عند نفس نقطة التحميل. ولهذا السبب يجب دائمًا أن تكون للبيانات الخاصة بالشركة المصنعة الأولوية على الجداول العامة لقرارات الشراء.

الحجم الصحيح للمولد

يعمل المولد الكبير الحجم لتطبيقاته بعامل حمل منخفض ويحرق المزيد من الوقود لكل كيلووات في الساعة. كما أنه يتراكم المزيد من ساعات المحرك لكل وحدة عمل مفيدة. التوصية الشائعة هي تحديد حجم المولد بحيث يقع الحمل المتوقع بين 60 و80 بالمائة من تصنيف الاستعداد. وهذا يحافظ على المحرك في نافذة التشغيل الأكثر كفاءة مع الاحتفاظ بهامش للأحمال الزائدة المؤقتة.

حالة الصيانة

تعمل مرشحات الهواء المسدودة على تقييد هواء الاحتراق، كما تعمل الحاقنات البالية على تعطيل نمط رذاذ الوقود، ويؤدي ضعف خلوص الصمام إلى تغيير توقيت الاحتراق. تؤدي درجة حرارة سائل التبريد المنخفضة الناتجة عن خلل في منظم الحرارة إلى إجبار المحرك على العمل في نظام أقل كفاءة. يمكن للمحرك المهمل أن يستهلك وقودًا أكثر بنسبة تتراوح بين خمسة وخمسة عشر بالمائة مقارنة بوحدة يتم صيانتها بشكل صحيح من نفس الطراز. وبالتالي فإن الفحص المنتظم لمرشحات الوقود ومرشحات الهواء وزيت التشحيم يعد إجراءً مباشرًا لتوفير الوقود.

درجة الحرارة المحيطة والارتفاع

تعمل درجة الحرارة المحيطة المرتفعة والارتفاعات العالية على تقليل كثافة الهواء، مما يحد من إنتاج الطاقة لمحرك الديزل. قد تعمل وحدة التحكم في المولد على الحد من الحمل، أو قد يتم خفض قدرة المحرك وفقًا لظروف الموقع. إذا كان التطبيق يتطلب نفس الحمل الكهربائي في موقع مرتفع، فيجب اختيار آلة أكبر، وستعمل هذه الآلة عند نقطة تحميل أقل في الظروف العادية، مع فرض غرامة مقابلة في استهلاك الوقود المحدد. الجداول المرجعية صالحة للمواقع القريبة من مستوى سطح البحر والتي تتراوح درجات الحرارة المحيطة بها بين 25 و30 درجة مئوية.

جودة الوقود والصف الموسمي

يحترق وقود الديزل ذو العدد السيتاني الضعيف أو الكثافة العالية أو المحتوى المائي العالي بكفاءة أقل ويزيد من تكرار تغيير الفلتر. يتميز الوقود الشتوي بتطاير أعلى يمكن أن يقلل بشكل طفيف من محتوى الطاقة لكل لتر، في حين أن الوقود الصيفي قد يتغيم أو يتجمد في الطقس البارد إذا تم استخدام الدرجة الخاطئة. بالنسبة للتخزين طويل الأجل، يمكن أن يؤدي تدهور الوقود ونمو الميكروبات أيضًا إلى تغيير خصائص الاحتراق. يؤدي استخدام الدرجة الموسمية الصحيحة وممارسة التدبير المنزلي الجيد للخزان إلى إبقاء المحرك قريبًا من منحنى الأداء المنشور.

استخدام بيانات الشركة المصنعة وأوراق المواصفات

تعتبر القواعد العامة كافية لدراسات الجدوى والميزانيات الأولية، ولكن يجب أن تعتمد خطة الوقود النهائية على بيانات الاستهلاك المنشورة لنموذج المولد الدقيق قيد النظر. تنشر معظم الشركات المصنعة أرقام استهلاك الوقود عند حمولة 25 و50 و75 و100 بالمائة في أوراق البيانات الفنية الخاصة بها. وينشر البعض منحنى الاستهلاك الكامل مضافاً إليه الظروف التي تم قياس القيم في ظلها، مثل درجة الحرارة المحيطة، والضغط الجوي، وانخفاض قيمة تسخين الوقود.

يمكن لنفس التصنيف الاسمي أن ينتج أرقام استهلاك مختلفة اعتمادًا على منصة المحرك ومعايرة الانبعاثات. عادةً ما يُظهر المولد المُجمَّع بمحرك عالي الكفاءة ومولد كهربائي متميز رقمًا أقل من اللترات في الساعة عند التحميل الكامل مقارنةً بالمولد المبني حول عائلة محركات قديمة. إن السؤال عن منحنى الحمل الكامل للطراز المحدد هو الطريقة الوحيدة الموثوقة لمقارنة الآلات. قد يؤدي الاقتراح الذي يقتبس فقط رقم الحمولة الكاملة إلى إخفاء سلوك التحميل الجزئي الأقل كفاءة والذي يهم عندما تعمل الوحدة بشكل أساسي بأقل من 75 بالمائة من الحمل.

عند تقييم عملية شراء، من المفيد مقارنة عدة خيارات جنبًا إلى جنب على قدم المساواة: نفس المخرجات بالكيلوواط، ونفس نقاط الحمل المئوية، ونفس مواصفات الوقود، ونفس ظروف الموقع. الأرقام المنشورة من الشركة المصنعة مثل مجموعة كاملة من مجموعات مولدات الديزل تعطي خط أساس مفيد لمثل هذه المقارنات. إذا كان من المتوقع أن يعمل التطبيق عند نقطة تحميل غير عادية أو في ظل ظروف محيطة قاسية، فيجب على الشركة المصنعة توفير بيانات الوقود المعدلة لتلك الظروف بدلاً من نسخة بسيطة من الجدول القياسي.

بالنسبة للمشاريع ذات ملفات تعريف التحميل غير العادية، قد لا تكون آلة الكتالوج القياسية هي الخيار الأكثر كفاءة. يمكن لتصميم مجموعة المولدات المخصصة أن يطابق منصة المحرك، وحجم الرادياتير، وإعدادات التحكم، وإخراج الطاقة مع دورة التشغيل الفعلية، مما يمكن أن يقلل من استهلاك الوقود والتكلفة الرأسمالية على مدار عمر التركيب. حتى التحسن المتواضع في استهلاك الوقود المحدد عبر آلاف ساعات التشغيل يؤدي إلى انخفاض ملموس في استهلاك الوقود والانبعاثات.

تحديد حجم خزان الوقود وتخطيط وقت التشغيل

بمجرد معرفة معدل الاستهلاك بالساعة، يصبح حجم الخزان عملية ضرب بسيطة. سعة الخزان القابلة للاستخدام المطلوبة هي معدل الاستهلاك المتوقع باللتر في الساعة مضروبًا في الاستقلالية المطلوبة بالساعات، بالإضافة إلى هامش الاحتياطي. هامش الاحتياطي النموذجي هو 10 إلى 20 بالمائة، وهو ما يمثل الحجم غير القابل للاستخدام أسفل مخرج الخزان، والوقود المستهلك أثناء اختبارات التشغيل، وحقيقة أن المولد يعمل غالبًا بحمل أعلى قليلاً من المخطط له.

على سبيل المثال، يستهلك مولد بقدرة 200 كيلووات عند التحميل الكامل حوالي 50 لترًا في الساعة. لمدة 24 ساعة من التشغيل المستمر، تبلغ السعة القابلة للاستخدام 1200 لتر. وبإضافة احتياطي بنسبة 15 بالمائة، تصل المواصفات إلى حوالي 1380 لترًا، لذا فإن الخزان القياسي سعة 1500 لتر يعد خيارًا معقولاً. إذا تم تشغيل نفس الآلة بحمولة 50 بالمائة بدلاً من ذلك، سينخفض ​​الاستهلاك إلى 28 لترًا في الساعة، ويوفر خزان سعة 1000 لتر أكثر من 35 ساعة من التشغيل الذاتي. الفرق بين هذين الرقمين هو سبب ضرورة تثبيت عامل الحمولة قبل تحديد الخزان.

تستخدم العديد من المنشآت نظام تخزين من مستويين. خزان نهاري صغير، بحجم يكفي لمدة 8 إلى 12 ساعة من التشغيل، يغذي المولد مباشرة عن طريق الجاذبية أو بمضخة رفع صغيرة. يقوم خزان تخزين كبير الحجم بإعادة ملء الخزان النهاري من خلال مضخة نقل في دورة يتم التحكم في مستواها. يحافظ هذا الترتيب على عدم لمس الوقود في الخزان الرئيسي لفترات طويلة في التطبيقات الاحتياطية، مما يقلل من خطر تراكم المياه ونمو الميكروبات بينما يجعل عملية التزود بالوقود أكثر أمانًا وأسهل في الإدارة.

غالبًا ما تتبع المرافق الحيوية القواعد والمعايير المنشورة. على سبيل المثال، يتطلب معيار NFPA 110 لأنظمة الطاقة في حالات الطوارئ والطاقة الاحتياطية عادةً تزويد أنظمة المستوى 1 بالوقود الكافي لمدة 96 ساعة من التشغيل بالحمولة الكاملة، ما لم تكن هناك حاجة إلى إمداد أكبر لتلبية الحد الأقصى من انقطاع التصميم. تعتمد المتطلبات الدقيقة على التطبيق والسلطة ذات الاختصاص، لذا فإن الخطوة الأولى في أي تصميم خزان هي تأكيد متطلبات الكود المحلي، ثم تطبيق حساب الاستهلاك لتحويل الساعات إلى لتر.

إدارة تخزين الوقود تكمل الصورة. يتطلب تخزين الديزل على المدى الطويل إجراء اختبارات دورية، وفصل الماء، وغالبًا ما يكون هناك برنامج لتلميع الوقود لإزالة التلوث الجزيئي والبيولوجي. سيكون للخزان الذي تم تحديد حجمه باستخدام تقدير استهلاك دقيق معدل دوران وقود معقول، مما يقلل من خطر الوقود القديم ويبقي النظام جاهزًا لبدء الطوارئ.

استهلاك الوقود في أنظمة المولدات المتوازية

عندما تعمل عدة مولدات بالتوازي، يجب أن يأخذ حساب الوقود في الاعتبار طريقة تقسيم الحمل بين الآلات. إجمالي استهلاك الوقود للنظام هو مجموع الاستهلاك الفردي لكل آلة متصلة بالإنترنت، وتعتمد كفاءة النظام على موقع كل آلة على منحنى استهلاك الوقود المحدد لها.

لنفترض موقعًا يحتوي على مولدين بقدرة 400 كيلووات ويحتاجان إلى حمل إجمالي قدره 300 كيلووات. إذا كان كلا الجهازين متصلين بالإنترنت، فإن كل منهما يحمل 150 كيلووات، أو حوالي 37 بالمائة من تصنيفه. عند هذا الحمل، يبلغ استهلاك الوقود المحدد حوالي 0.31 لتر/كيلووات في الساعة، لذلك تحرق كل آلة حوالي 46.5 لترًا في الساعة، ويستهلك النظام حوالي 93 لترًا في الساعة. إذا بدلاً من ذلك، إذا تم تشغيل ماكينة واحدة فقط وتحمل 300 كيلووات كاملة، وهو ما يمثل 75 بالمائة من المعدل، فإن استهلاكها يكون 300 × 0.26 = 78 لتر/ساعة. يوفر تكوين الماكينة الواحدة حوالي 15 لترًا في الساعة كما يقلل أيضًا من ساعات المحرك المتراكمة في الأسطول إلى النصف. هذا هو بالضبط نوع القرار الذي يمكن لوحدة التحكم المخصصة في تركيب أنظمة المولدات المتوازية أن تقوم به تلقائيًا عن طريق بدء وإيقاف الوحدات بناءً على طلب الحمل.

تصبح فوائد الموازاة واضحة عندما يتغير الحمل بمرور الوقت. خلال النهار قد يحتاج المصنع إلى 600 كيلوواط، وخلال الليل 200 كيلوواط فقط. مع وجود وحدتين أو ثلاث وحدات متوسطة الحجم متوازية، يمكن لوحدة التحكم الحفاظ على الحمل على العدد الأمثل من الآلات بدلاً من تشغيل وحدة كبيرة واحدة بحمل منخفض. بالنسبة للتركيبات في نطاق 300-1000 كيلو فولت أمبير، تعد مرونة التشغيل هذه أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل فرق المشروع تختار التكوين المتوازي على جهاز واحد كبير. غالبًا ما يبرر توفير الوقود الناتج عن التشغيل عند نقطة التحميل الصحيحة، جنبًا إلى جنب مع موثوقية تكرار N 1، التكلفة الإضافية للمفاتيح الكهربائية وأجهزة التحكم.

التحقق من تقديرات استهلاكك باستخدام بيانات حقيقية

لا تكتمل أي عملية حسابية إلا بعد التحقق من صحتها ومقارنتها بالواقع. الطريقة الأكثر موثوقية للتحقق من التقدير هي تسجيل الاستهلاك الفعلي للمولد خلال فترة تشغيل معروفة. ستلتقط القيمة المُقاسة حالة المحرك الحقيقية، ونمط الحمل الحقيقي، وجودة الوقود الحقيقية بطريقة لا تستطيع أي جدول أو صيغة القيام بها.

تتوفر عدة طرق. أبسطها هو قراءة مقياس الخزان قبل وبعد الجري، بالإضافة إلى قراءة عداد الساعة. النهج الأكثر دقة هو مقياس تدفق الوقود المثبت في خط الإمداد بالمحرك. تعرض العديد من وحدات التحكم بالمولدات الحديثة أيضًا بيانات الاستهلاك المحسوبة من وحدة التحكم في المحرك، والتي تعطي رقمًا حقيقيًا للتر في الساعة. يمكن لبرنامج إدارة الوقود تجميع هذه القراءات عبر مواقع متعددة وإنتاج التقارير الشهرية اللازمة لمراجعة الميزانية.

يعد تتبع الاستهلاك على مدار عدة أسابيع ذا قيمة خاصة لأنه يعمل على تسهيل التباين بين عمليات التشغيل الفردية. إذا تجاوز الاستهلاك المُقاس باستمرار التقدير المحسوب بأكثر من عشرة بالمائة، فقد يحتاج المحرك إلى الصيانة، أو قد يكون الوقود ملوثًا، أو قد يختلف ملف تعريف الحمولة عما كان مفترضًا. إذا كانت القيمة المقاسة أقل بكثير، فقد يكون عامل الطاقة أو نسبة التحميل المستخدمة في الحساب غير صحيحة. في كلتا الحالتين، قامت عملية جمع البيانات بعملها: فقد أظهرت تناقضًا يمكن تصحيحه قبل أن يتسبب في تجاوز الميزانية أو نقص الخزان.

نصائح عملية لتقليل استهلاك وقود الديزل

نادراً ما يتعلق تقليل الاستهلاك بتغيير الوقود؛ يتعلق الأمر بتغيير ظروف التشغيل وخيارات المعدات. تنتج الممارسات التالية المدخرات الأكثر موثوقية عبر مجموعة واسعة من التطبيقات.

• قم بقياس المولد للحمل الفعلي بهامش معقول، يهدف عادةً إلى تحميل من 60 إلى 80 بالمائة أثناء التشغيل العادي.
• تجنب التشغيل المستمر عند مستوى حمل أقل من 30 بالمائة، حيث يرتفع استهلاك الوقود المحدد بشكل حاد ويؤدي التكديس الرطب إلى إتلاف المحرك.
• اتبع جدول الصيانة الخاص بالشركة المصنعة، بما في ذلك فلاتر الهواء والوقود والزيت، وفحص الحاقنات، وتعديلات خلوص الصمام.
• استخدم وقود الديزل النظيف عالي الجودة من الدرجة الموسمية الصحيحة، واحفظ الماء ونمو الميكروبات خارج خزان التخزين.
• في المواقع متعددة الوحدات، قم بتسلسل الأجهزة بحيث يتطابق عدد الوحدات قيد التشغيل مع الحمل، مع إبقاء كل وحدة عبر الإنترنت بالقرب من نقطة التحميل الأكثر كفاءة.
• قم بمراجعة بيانات الاستهلاك بانتظام وتحقق من أي اتجاه يتحرك للأعلى دون سبب واضح، حيث أن زحف الوقود غالبًا ما يكون أول علامة على وجود مشكلة في المحرك.

سيشهد الموقع الذي يتبنى هذه الممارسات دائمًا تحرك الاستهلاك المُقاس إلى الطرف الأدنى من النطاق المتوقع. يمكن تكرار توفير الوقود، كما يعمل نظام الصيانة المحسن أيضًا على إطالة عمر خدمة المولد وتقليل مخاطر انقطاع التيار غير المخطط له.

الأفكار النهائية حول حساب استهلاك وقود مولدات الديزل

الطريقة واضحة ومباشرة: تحديد خرج الطاقة الحقيقي بالكيلووات، واختيار استهلاك الوقود المحدد الذي يطابق نقطة التحميل، وضرب الاثنين، وضربه في ساعات التشغيل. الأجزاء الوحيدة التي يتم الحكم عليها هي ملف تعريف الحمولة، والذي يجب أن يأتي من ظروف الموقع الفعلية، واستهلاك الوقود المحدد، والذي يجب أن يأتي من الشركة المصنعة كلما أمكن ذلك. كل شيء آخر هو حسابي.

للتخطيط السريع، استخدم القيم القياسية البالغة 0.25 لتر/كيلووات ساعة عند التحميل الكامل و0.1 جالون أمريكي لكل كيلووات ساعة كحد أعلى متحفظ. بالنسبة للميزانيات والمشتريات وحجم الخزان، استخدم ورقة بيانات الشركة المصنعة وتحقق من الاستهلاك المقاس من الموقع. إن حساب استهلاك الوقود ليس عملية تتم لمرة واحدة؛ ويجب تكراره كلما تغير الحمل أو تم تركيب جهاز مختلف أو تمت مراجعة جدول التشغيل. يجد المشغلون الذين يحافظون على هذا النظام أن تكاليف الوقود الخاصة بهم يمكن التنبؤ بها، وأن خزاناتهم ذات حجم صحيح، وأن مولداتهم تعمل بالقرب من مستوى الكفاءة الذي قصدته الشركة المصنعة للمحرك.