تأمین برق در کشتی ها با استفاده از دیزل ژنراتور/قلب تپنده انرژی در دریاها

 در دنیای دریانوردی مدرن، تأمین انرژی الکتریکی پایدار یکی از حیاتی ترین نیازهای هر کشتی است. از کشتی های باری عظیم گرفته تا شناورهای تفریحی و ناوگان نظامی، همگی برای ادامه فعالیت های خود به منبعی مطمئن از برق نیاز دارند. در این میان، دیزل ژنراتور به عنوان اصلی ترین سیستم تأمین برق در کشتی ها، نقشی بی بدیل در پایداری، ایمنی و کارایی این وسایل ایفا می کند.

به گزارش تین نیوز به نقل از بازار، در این مقاله، به طور جامع به بررسی نحوه تأمین برق در کشتی ها، ساختار و عملکرد دیزل ژنراتورهای دریایی، ویژگی های خاص آنها و اهمیت این سیستم ها در صنایع دریایی می پردازیم. همچنین به ارتباط آن با موضوع کاربرد برق اضطراری در صنایع اشاره خواهیم کرد.

اهمیت تأمین برق در کشتی

در یک کشتی، همه چیز به برق وابسته است: از ناوبری و روشنایی گرفته تا سیستم های مخابراتی، کنترل موتور، تجهیزات امنیتی، سیستم تهویه و حتی آشپزخانه. قطع برق در دریا می تواند فاجعه بار باشد و جان خدمه و امنیت بار را به خطر بیندازد. به همین دلیل، تأمین برق پایدار نه تنها یک نیاز عملی بلکه یک الزام ایمنی است.

در محیط های دریایی که هیچ اتصال مستقیمی به شبکه برق سراسری وجود ندارد، ژنراتورهای مستقل انرژی برق را تولید و توزیع می کنند. این ژنراتورها عموماً از نوع دیزل ژنراتور هستند که به دلیل پایداری، قدرت بالا و مصرف سوخت بهینه، به عنوان گزینه اصلی در صنعت کشتیرانی شناخته می شوند.

ساختار سیستم برق کشتی

هر کشتی دارای یک سیستم تولید و توزیع انرژی است که شامل اجزای زیر می شود:

1. ژنراتورهای اصلی (Main Generators): این ژنراتورها وظیفه تأمین برق مورد نیاز تمام سیستم های حیاتی و عملیاتی را بر عهده دارند.

2. ژنراتور اضطراری (Emergency Generator): برای مواقعی که سیستم اصلی از کار می افتد، یک ژنراتور برق اضطراری فعال می شود تا تجهیزات حیاتی مانند چراغ های اضطراری، پمپ ها و سامانه های ارتباطی را فعال نگه دارد.

3. تابلوهای برق (Switchboards): کنترل و توزیع برق بین بخش های مختلف کشتی از طریق تابلوهای برق انجام می شود.

4. سیستم های حفاظت و کنترل: شامل فیوزها، رله ها و سیستم های خودکار کنترل بار برای جلوگیری از اضافه بار و نوسانات است.

نقش دیزل ژنراتور در کشتی ها

در کشتی ها، دیزل ژنراتور منبع اصلی تأمین برق است. موتور دیزلی انرژی مکانیکی تولید کرده و ژنراتور متصل به آن، این انرژی را به برق تبدیل می کند. بسته به اندازه کشتی و میزان مصرف برق، ممکن است از چندین دیزل ژنراتور به صورت موازی استفاده شود.

مزایای دیزل ژنراتور در کاربردهای دریایی:

• راندمان بالا در مصرف سوخت: موتورهای دیزلی نسبت به موتورهای بنزینی یا گازسوز کارایی بالاتری دارند.

• دوام و پایداری در شرایط سخت: طراحی مقاوم برای کارکرد مداوم در محیط های مرطوب و خورنده دریایی.

• قابلیت تعمیر و نگهداری آسان: ساختار ساده تر نسبت به توربین ها یا سیستم های هیبریدی.

• قابلیت سینک (Synchronization): امکان کار همزمان چند ژنراتور برای تقسیم بار.

دیزل ژنراتورهای دریایی چگونه کار می کنند؟

سیستم دیزل ژنراتور در کشتی ها معمولاً شامل یک موتور دیزل، آلترناتور، سیستم سوخت رسانی، سیستم خنک کننده، سیستم روغن کاری، و کنترل پنل است. فرآیند تولید برق در این سیستم به شرح زیر است:

1. موتور دیزل با سوخت گازوئیل روشن می شود.

2. انرژی مکانیکی حاصل از احتراق، میل لنگ را به حرکت درمی آورد.

3. آلترناتور متصل به موتور، انرژی مکانیکی را به جریان الکتریکی متناوب (AC) تبدیل می کند.

4. جریان تولیدشده از طریق تابلوهای برق به سیستم توزیع منتقل شده و به تجهیزات مختلف می رسد.

5. در صورت کاهش یا افزایش بار، کنترلر دیجیتال ژنراتور به صورت خودکار دور موتور را تنظیم می کند.

استانداردها و الزامات ایمنی در ژنراتورهای دریایی

دیزل ژنراتورهای دریایی باید مطابق با استانداردهای بین المللی طراحی و ساخته شوند تا ایمنی و پایداری عملکرد آن ها تضمین شود. مهم ترین این استانداردها عبارتند از:

• IMO (International Maritime Organization): مقررات ایمنی بین المللی کشتی ها.

• IEC ۶۰۰۹۲: استاندارد سیستم های الکتریکی در کشتی ها.

• Lloyd’s Register & DNV: گواهینامه های معتبر دریایی برای تجهیزات کشتی.

این استانداردها شامل جزئیات مربوط به میزان نویز، لرزش، تهویه، حفاظت در برابر آتش سوزی و الزامات نگهداری هستند.

انواع دیزل ژنراتورهای مورد استفاده در کشتی ها

کشتی ها بر اساس نوع کاربری خود از ژنراتورهای مختلفی استفاده می کنند:

1. ژنراتورهای اصلی: برای تأمین برق کل سامانه های عملیاتی.

2. ژنراتورهای اضطراری: برای تأمین برق حیاتی هنگام خرابی سیستم اصلی.

3. ژنراتورهای بندری: مخصوص زمان هایی که کشتی در اسکله است و نیاز به برق مستقل دارد.

4. ژنراتورهای کمکی (Auxiliary): برای راه اندازی سیستم های خاص مانند بالابرها، جرثقیل ها و تهویه مطبوع.

مدیریت مصرف انرژی در کشتی

به دلیل محدودیت سوخت و اهمیت بهینه سازی انرژی، مدیریت مصرف برق در کشتی ها بسیار حیاتی است. برخی از روش های بهینه سازی عبارتند از:

• استفاده از کنترلرهای دیجیتال برای تنظیم دور موتور

• خاموش کردن ژنراتورهای اضافی هنگام کاهش بار

• بررسی مداوم وضعیت روغن، سوخت و دما

• استفاده از سیستم های مانیتورینگ هوشمند برای پیش بینی خرابی ها

نگهداری و سرویس دیزل ژنراتورهای دریایی

ژنراتورهای دریایی معمولاً در شرایط سخت محیطی کار می کنند، بنابراین نگهداری منظم از اهمیت بالایی برخوردار است:

• بازرسی روزانه: کنترل سطح روغن، دما و فشار.

• سرویس های دوره ای: تعویض فیلتر سوخت و روغن طبق دستورالعمل سازنده.

• کالیبراسیون سیستم های کنترل: برای جلوگیری از نوسانات ولتاژ.

• تست اضطراری: روشن کردن دوره ای ژنراتور اضطراری برای اطمینان از عملکرد صحیح.

آینده تأمین برق در کشتی ها

با پیشرفت فناوری، کشتی های مدرن به سمت استفاده از سیستم های هیبریدی (دیزل–الکتریک) حرکت کرده اند. در این سیستم ها، موتور دیزل در کنار باتری های پرقدرت و سیستم های انرژی تجدیدپذیر (مانند سلول های سوختی یا انرژی خورشیدی) کار می کند. هدف، کاهش مصرف سوخت و آلودگی محیط زیست دریایی است.

جمع بندی

دیزل ژنراتورهای دریایی قلب تپنده سیستم های انرژی در کشتی ها هستند. بدون آن ها، هیچ کدام از تجهیزات حیاتی، سیستم های ناوبری یا سامانه های امنیتی قادر به کار نخواهند بود. اطمینان از کارکرد بی وقفه این ژنراتورها، تضمین کننده ایمنی خدمه، بار و عملکرد کل کشتی است.

منابع:

• IMO Safety Regulations, ۲۰۲۴

• DNV Marine Generator Standards

• Lloyd’s Marine Power System Guidelines