ما هو نظام UPS الديناميكي؟
يُعد نظام UPS الديناميكي، أو ما يُعرف أيضاً بـ UPS الدوّار (DRUPS)، أحد أكثر أنظمة الطاقة موثوقية، حيث يجمع بين محرك ديزل، ومولد متزامن، ونظام تخزين للطاقة الحركية (الدولاب الموازن) ضمن وحدة متكاملة.
يوفر هذا النظام طاقة غير منقطعة من خلال تخزين الطاقة ميكانيكياً، ما يتيح دعم الأحمال بشكل فوري عند حدوث اضطرابات في الشبكة، إلى أن يبدأ محرك الديزل بتوفير القدرة الكهربائية للاستخدام طويل الأمد.
وعلى عكس أنظمة UPS التقليدية (الثابتة)، لا يعتمد هذا النظام على البطاريات، مما يجعله أكثر كفاءة ومتانة، ومناسباً للتطبيقات الحساسة مثل مراكز البيانات، والمطارات، والمرافق الصحية، والمنشآت الصناعية.
أوضاع تشغيل نظام DRUPS
وضع التهيئة (Conditioning Mode)
في هذا الوضع، يعمل النظام مع توفر التغذية الكهربائية من الشبكة وضمن الحدود التشغيلية المقبولة. يقوم النظام بـ:
- تثبيت الجهد الكهربائي
- تنقية الإشارات الكهربائية من الاضطرابات
- الحفاظ على استقرار التردد
- إبقاء الدولاب الموازن مشحوناً وجاهزاً للاستجابة الفورية
الوضع المستقل (Independent Mode)
في هذا الوضع، يعمل النظام بشكل مستقل تماماً عن الشبكة الكهربائية (في حال انقطاع التيار). يتم تشغيل محرك الديزل ليتكامل مع نظام التخزين الحركي، مما يضمن توفير طاقة مستقرة وغير منقطعة للأحمال طوال فترة التشغيل.
مقدمة حول تهوية غرف DRUPS
تحتوي غرف أنظمة UPS الديناميكي على مكونات رئيسية تشمل:
- الدولاب الموازن (Flywheel)
- المولدات الكهربائية
وتُعد هذه المكونات مصادر رئيسية للحرارة داخل حيز مغلق، إضافةً إلى الحرارة الناتجة عن عمليات الاحتراق.
ارتفاع درجة الحرارة داخل الغرفة قد يؤدي إلى:
- انخفاض كفاءة أداء المعدات
- تقليل العمر التشغيلي للمكونات
- التأثير على سلامة العاملين
- التأثير على المعدات المجاورة مثل لوحات التوزيع الكهربائية
وعلى عكس المولدات التقليدية، تستمر مصادر الحرارة في كلا وضعي التشغيل، حيث يعمل كل من المولد والدولاب الموازن بشكل مستمر لضمان استقرار التغذية الكهربائية للأحمال الحساسة.
مصادر توليد الحرارة أثناء تشغيل نظام DRUPS
في وضع التهيئة (Conditioning Mode)
الدولاب الموازن (Flywheel): حسب بيانات الشركة المصنعة
المولد (يعمل كمحرك لتدوير الدولاب): حسب بيانات الشركة المصنعة
في الوضع المستقل (Independent Mode)
تشمل مصادر الحرارة ما يلي:
- محرك الديزل (وفق البيانات الفنية)
- المولد الكهربائي
- الدولاب الموازن
- أنظمة العادم
ويمكن تقدير الحمل الحراري الناتج عن المولد باستخدام المعادلات الهندسية المعتمدة في التصميم.
حيث:
H = الحرارة المنبعثة
P = قدرة المولد عند أقصى تصنيف للمحرك (ekW)
المراكم (Flywheels)
المراكم
أنابيب العادم
هواء الاحتراق اللازم لتشغيل نظام DRUPS
يتطلب محرك الديزل ضمن نظام DRUPS إمداداً مستمراً من الهواء اللازم لعملية الاحتراق أثناء التشغيل في الوضع المستقل.
القيمة التقريبية:
- 0.1 متر مكعب/دقيقة لكل كيلوواط قدرة (أي ما يعادل تقريباً 2.5 قدم مكعب/دقيقة لكل حصان ميكانيكي)
أساليب التصميم:
توفير قنوات مخصصة لهواء الاحتراق (الخيار الأمثل)
سحب الهواء من داخل غرفة المحرك (يتطلب زيادة معدل التهوية)
حساب معدل تدفق هواء التهوية
يتم حساب معدل تدفق هواء التهوية المطلوب باستخدام المعادلة التالية:
حيث:
V = معدل تدفق الهواء
H = إجمالي الحرارة المطرودة
D = كثافة الهواء (1.204 كجم/م³ عند 25 درجة مئوية)
Cp = الحرارة النوعية للهواء (1.005 كيلوجول/كجم·كلفن عند 25 درجة مئوية)
ΔT = الارتفاع المسموح به في درجة الحرارة (وفقًا لإرشادات الشركة المصنّعة)
ضمان الأداء الموثوق للمولدات
لا يُعد نظام تهوية غرف المحركات نظاماً ثانوياً، بل هو عنصر أساسي لضمان الأداء والاعتمادية التشغيلية.
يساهم التصميم الصحيح في:
- تحقيق أعلى كفاءة تشغيلية للمولد
- توفير بيئة تشغيل آمنة
- الامتثال للمعايير والمواصفات العالمية
في شركة المسعود قسم الطاقة، يعمل فريقنا الهندسي على تقييم جميع عوامل التهوية، والأحمال الحرارية، وأوضاع التشغيل لضمان تقديم حلول طاقة تعمل بكفاءة عالية في الظروف التشغيلية الفعلية.
وبصفتها الموزع المعتمد لحلول mtu، إحدى شركات Rolls-Royce، تقدم شركة المسعود قسم الطاقة أنظمة UPS ديناميكية متقدمة مصممة خصيصاً للتطبيقات الحيوية التي تتطلب أعلى مستويات الاعتمادية.
المعايير ذات الصلة
- NFPA 110
