مجله شرکت آذر پارس
محاسبه برق مصرفی و انتخاب ترانسفورماتور مناسب کارخانه آسفالت
محاسبه برق مصرفی و انتخاب ترانسفورماتور مناسب کارخانه آسفالت ؟ احداث یک خط تولید آسفالت گرم صرفاً به استقرار سازههای مکانیکی و برپایی برج میکس خلاصه نمیشود؛ شبکه برقرسانی و تابلوهای توزیع، شریان حیاتی این مجتمع صنعتی هستند. بارهای الکتریکی در کارخانه آسفالت شامل الکتروموتورهای سنگین قفس سنجابی با گشتاور راهاندازی بالا، فنهای اگزاست دائمکار، پمپهای قیر و روغن داغ، ویبراتورهای سرند و سیستمهای کنترل میکروپروسسوری است. خطای محاسباتی در برآورد تقاضای برق (دیماند)، افت ولتاژ شدید در زمان استارت همزمان بارهای سنگین یا تحمیل جریمههای گزاف دیماند مصرفی از سوی شرکت توزیع نیروی برق را به همراه خواهد داشت.
محاسبه دقیق آمپراژ و انتخاب پست برق از گامهای کلیدی پیش از استقرار و راهاندازی کارخانه آسفالت در شهرکهای صنعتی و معادن است. در مناطق دورافتاده و کارگاههای عمرانی، دسترسی به شبکه توزیع سراسری با افت ولتاژ شبکه و اعوجاجهای هارمونیکی همراه است؛ وضعیتی که آسیب به اینورترها و سوختن الکتروموتورها را محتمل میسازد. از این رو، طراحی دقیق پست برق اختصاصی و تابلوهای جبرانساز توان راکتیو، یک گام مهندسی الزامی پیش از سفارش تجهیزات به شمار میآید.
گام اول: محاسبه توان نامی نصبشده (Total Installed Power)
برای شروع محاسبات، گردآوری توان نامی تکتک مصرفکنندهها بر حسب کیلووات (kW) در قالب یک برگه اطلاعاتی الزامی است. الکتروموتورهای درایر، دراممیکس، سرند لرزان، فن مکنده غبارگیر (Exhaust Fan)، الواتور مصالح گرم، الواتور فیلر، میکسر دو محوره، اویل هیتر و فیدرهای خط سرد هرکدام بار متفاوتی را بر شبکه اعمال میکنند. مجموع کل توان درجشده روی پلاک الکتروموتورها و بارهای مقاومتی گرمکنهای قیر، توان کل نامی یا Installed Capacity را تشکیل میدهد.
با این وجود، هیچ کارخانه آسفالتی در عمل تمام بارهای الکتریکی خود را با حداکثر توان نامی به صورت همزمان به کار نمیگیرد. برخی الکتروموتورها نظیر مشعلها، مپهای انتقال قیر از تانکر تخلیه به فلاسک یا جکهای هیدرولیکی، بارهای منقطع و چرخهای دارند. بنابراین مبنا قرار دادن توان نامی خالص برای خرید ترانسفورماتور، منتهی به اورسایز شدن تجهیزات و صرف سرمایه اولیه گزاف بدون استفاده عملیاتی خواهد شد.
گام دوم: اعمال ضریب همزمانی و ضریب بار بر محاسبات
در مهندسی برق صنعتی، بار واقعی خط تولید از ضرب مجموع توان نامی در دو فاکتور اصلاحی یعنی «ضریب بار» (Load Factor – ) و «ضریب همزمانی» (Simultaneity Factor – ) به دست میآید. ضریب بار که معمولاً در محدوده ۰.۷۵ تا ۰.۸۵ قرار دارد، نشان میدهد که الکتروموتورها به ندرت در ۱۰۰ درصد نقطه بار نامی خود در شفت کار میکنند. برای مثال، الکتروموتور فن اگزاست ممکن است بسته به میزان مکش بگفیلتر، تنها با ۸۰ درصد جریان نامی بارگذاری شود.
جدول مصرف برق دیماندی الکتروموتورها بر اساس ظرفیت تولید
برای شناخت بهتر ابعاد شبکه مورد نیاز، بررسی میانگین توان نامی و توان مصرفی دیماند بر مبنای تناژ تولیدی کارخانههای آسفالت استاندارد مطابق با جدول مهندسی زیر پیشنهاد میشود:
| ظرفیت کارخانه آسفالت (تن بر ساعت) | توان نامی کل الکتروموتورها (kW) | توان دیماند مصرفی پیوسته (kW) | ضریب توان متوسط خط () | حداقل ظرفیت ترانس پیشنهادی (kVA) |
| ۶۰ الی ۸۰ tph | ۱۶۰ – ۲۰۰ | ۱۱۰ – ۱۴۰ | ۰.۸۲ | ۲۵۰ kVA |
| ۱۰۰ الی ۱۲۰ tph | ۲۴۰ – ۲۹۰ | ۱۷۰ – ۲۱۰ | ۰.۸۳ | ۳۱۵ kVA |
| ۱۶۰ tph | ۳۴۰ – ۴۰۰ | ۲۴۰ – ۲۹۰ | ۰.۸۵ | ۴۰۰ kVA |
| ۲۰۰ الی ۲۴۰ tph | ۴۵۰ – ۵۲۰ | ۳۲۰ – ۳۸۰ | ۰.۸۵ | ۵۰۰ الی ۶۳۰ kVA |
ارقام بالا بیانگر یک خط تولید آسفالت گرم مجهز به سیستم فیلتراسیون بگفیلتر خشک، اویل هیتر روغن داغ مستقل و سیستم اتوماسیون کامل توزین پیالسی هستند. در صورتی که تأسیسات مجهز به فلشهیترهای برقی قیر باشد، این مقادیر افزایش خواهند یافت.
گام سوم: تبدیل کیلووات به کیلوولتآمپر و تعیین ضریب توان
ترانسفورماتورهای قدرت بر اساس توان ظاهری بر حسب کیلوولتآمپر (kVA) سایز میشوند، در حالی که مصرف بارهای مکانیکی بر حسب توان اکتیو (kW) است. به دلیل وجود ماهیت سلفی شدید در الکتروموتورها، جریان با زاویه تاخیر نسبت به ولتاژ حرکت میکند که این مفهوم با ضریب توان () بیان میشود. بدون نصب خازن، ضریب توان در یک کارخانه آسفالت معمولاً در حدود ۰.۸۰ تا ۰.۸۳ قرار دارد که این امر فشار بالایی به ترانسفورماتور وارد میکند.
گام چهارم: انتخاب سایز ترانسفورماتور و ضریب اطمینان عملیاتی
ترانسفورماتور توزیع نباید هرگز در ۱۰۰ درصد ظرفیت نامی خود به طور دائم کار کند؛ بارگذاری مداوم بالای ۸۰ تا ۸۵ درصد، حرارت روغن عایق را افزایش داده و عمر مفید سیمپیچها را کوتاه میسازد. علاوه بر این، در هنگام راهاندازی الکتروموتورهای پرقدرت نظیر فن درایر (که عموماً ۵۵ الی ۹۰ کیلووات توان دارند)، جریان هجومی اولیه (Inrush Current) تا چندین برابر جریان نامی جهش میکند که نیازمند پشتیبانی ولتاژی قوی توسط ترانسفورماتور است.
الزامات کابلکشی و روشهای راهاندازی بارهای سنگین
برای محافظت از ترانسفورماتور و شبکه داخلی در برابر شوکهای جریان راهاندازی، استفاده از راهاندازهای نرم الکترونیکی (سافتاستارتر) یا درایوهای فرکانس متغیر (VFD/اینورتر) برای الکتروموتور درایر، فن بگفیلتر و میکسر توصیه اکید میشود. این تجهیزات جریان راهاندازی را از ۶ برابر جریان نامی به کمتر از ۲ برابر محدود کرده و امکان انتخاب ترانس با ظرفیت بهینهتر را میسر میسازند.
در پایان، سطح مقطع کابلهای تغذیه از پست برق تا تابلوی اصلی توزیع (MCC) باید بر مبنای جریان اتصال کوتاه و افت ولتاژ مجاز زیر ۳ درصد در طولانیترین مسیر خط محاسبه شود. تلفیق سایزینگ صحیح ترانسفورماتور، اصلاح ضریب توان و بهکارگیری ادوات راهاندازی نرم، سلامت خط تولید آسفالت را در سنگینترین شیفتهای کاری تضمین میکند.
