Basınçlı Hava Teknoloji
Transkript
Basınçlı Hava Teknoloji
Basınçlı hava teknolojisi Temel ilkeler ve öneriler Basınçlı hava maliyetinizi biliyor musunuz? Kesin olarak bilmek istiyorsanız, bizden basınçlı hava ihtiyaç analizi (ADA) talebinde bulunun. Ayrıntılı bilgileri 11 ila 13. bölümler arası veya ”Analiz ve danışmanlık” prospektüsümüzden bulabilirsiniz. Basınçlı hava sisteminizin doğru planlanmasına yönelik bilgileri ve yardımcı unsurları aşağıdaki İnternet adresinden temin edebilirsiniz: www.kaeser.com.tr Analiz ve Dan ış manlık İçindekiler 04 1. Basınçlı hava nedir? 06 2. Verimli basınçlı hava şartlandırılması 08 3. Basınçlı hava neden kurutulmalıdır? 10 4. Kondensin doğru tahliye edilmesi 12 5. Kondensin ucuz ve güvenli bir şekilde şartlandırılması 14 6. Etkin kompresör kumandası 16 7. Basınç aralığı kumandası: Kompresörlerin tüketime uygun olarak çalıştırılması 18 8. Isı geri kazanımıyla enerji tasarrufu sağlanması 20 9. Enerji kaybının önlenmesi (1): Basınçlı hava şebekesinin planlanması 22 10. Enerji kaybının önlenmesi: Basınçlı hava şebekesinin yeniden yapılandırılması 24 11. Kompresör istasyonlarının doğru planlanması (1): Basınçlı hava ihtiyaç analizi (ADA) 26 12. Kompresör istasyonlarının doğru planlanması (2): En ekonomik konseptin belirlenmesi 28 13. Kompresör istasyonlarının doğru planlanması (3): Mevcut durumun belirlenmesi ve basınçlı hava ihtiyaç analizi (ADA) 30 14. Kompresör istasyonlarının doğru planlanması (4): Kompresör istasyonunun etkin havalandırılması: Hava ile soğutma 32 15. Basınçlı hava sistemlerinin doğru işletilmesi: Güvenilirliğin ve maliyet optimizasyonunun sağlanması Basınçlı hava hayatın kendisi gibidir: Şeytan her zaman ayrıntılarda saklıdır ve küçücük nedenler ister olumlu ister olumsuz olsun büyük etkilere neden olur. Hatta bazı şeyler daha yakından bakıldıkları zaman ilk bakış- 1. Basınçlı hava nedir? ta göründüklerinden daha farklı olabilir. Basınçlı hava uygunsuz şar tlar altında pahalı, buna nazaran doğru ortam koşulları altında çok ekonomik olabilir. Muhtemelen, bu nedenle sunacağımız öneriler yatırım danışmanınızın verdiği tavsiyelere göre daha yararlı olacaktır. Bu ilk bölümde, öncelikle basınçlı hava teknolojisine ait kavramların açıklaması ve bu bağlamda dikkate almanız gereken hususlar ele alınacaktır. ölçümü gerçekleşir. Ardından basınçlı hava çıkışında ölçülen hacim V2 gaz denkleminin yardımıyla (bkz. Grafik 1) emme şartlarına geri hesaplanır. Bu hesaplamanın sonucu paketinin 3. Özgül güç Motorun nominal gücü serbest hava verimi miktarıdır. Bu sonuç Kompresör vida bloğunun sevk miktarıyla (vida bloğu serbest hava verimi) karıştırılmamalıdır. V1= 1. Serbest hava verimi Bir kompresörün sevk miktarı, kompresörün sıkıştırarak basınçlı hava şebekesine gönderdiği miktardır. DIN 1945, 1. bölüm, F eki ve ISO 1217, C eki normları bu miktarın doğru ölçümünü belirler. Ayrca önceleri CAGI-Pneurop önerisi PN 2 CPTC 2 standardı da kullanılıyordu. Sevk miktarı ölçümünde aşağıdaki hareket tarzı uygulanır: Öncelikle tüm sistemin hava girişinde sıcaklık, atmosferik basınç ve nem ölçülür. 21. Bunu müteakiben kompresör sisteminin basınçlı hava çıkışında maksimum çalışma basıncının, basınçlı hava sıcaklığının ve hava hacminin motorun etiketinde bulunmaktadır. Dikkat! Motor çıkış gücü motorun nominal gücünü fazlasıyla aşarsa, kompresör verimsiz çalışır ve/veya yüksek bir aşınma söz konusudur. V2 x P2 x T1 T2 x P1 Lütfen dikkat edin: Kendi başına DIN 1945 ve ISO 1217 normları sadece vida bloğu hava verimi miktarını belirtir. Bu husus, aynı şekilde önceki CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 1 önerisi için de geçerlidir. 2. Motor çıkış gücü Motor çıkış gücünden, kompresöre ait tahrik motorunun mekanik olarak motor miline aktardığı güç anlaşılır. Motor aşırı yüklenmeden elektriksel verimliliğin ve güç faktörü cos ϕ nin uygun kullanılması ile ulaşılabilen motor mil gücü, motor nominal gücü bölgesinde bulunmaktadır. Bu bilgiler Elektro 4 Basınçlı hava teknolojisi Bir kompresörün spesifik gücü, tüketilen elektrikli enerjisi ile ilgili çalışma basıncındaki hava verimi arasındaki oran olarak tanımlanır. Bir kompresörde tüketilen elektrik enerjisi, kompresörde mevcut olan örn. ana motor, fan motoru, yağ pompası motoru, yardımcı ısıtma vs. gibi tüm tüketim unsurlarının enerji tüketiminin toplamıdır. Özgül güç, verimlilik hesaplaması için gerekli olursa, kompresör sisteminin tamamı ve maksimum çalışma basıncı baz alınmalıdır. Bu sırada, toplam enerji tüketiminin değeri maksimum basınçta hava verimi miktarına bölünür. 4. Enerji tüketimi Enerji tüketimi, motor milinin belirli bir mekanik yüklenmede kompresöre ait tahrik motorunun (motor çıkış gücü) elektrik şebekesinden aldığı güçtür. Motor mil gücünden motorkayıpları ka dar daha yüksektir. Motor kayıpları motor yatağı ve fandaki gerek elektriksel gerekse mekanik kayıplar demektir. İdeal enerji tüketimi P noktasında şu formülle hesaplanır: P = Un x ln x √ 3 ξ χοσ ϕn Un, ln, ve cos ϕn değerleri elektro motorun etiketinde bulunmaktadır. 5. EPACT – enerji tasarrufu sağlayan tahrik için yeni formül Trifaze senkron olmayan motorların enerji ihtiyacını azaltmaya dair ABD’nin istekleri, 1997 yılında yürürlüğe giren „Energy Policy Act“ (kısaca EPACT) ile yerine getirilmiştir. 1998 yılından itibaren, bu norma uygun motorlu vidalı kompresörler KAESER tarafından Avrupa’da da sunulmaktadır. ”EPACT motorları“ önemli avantajları sunmaktadır: İç motor kayıpları motor verim oranını belirler dahildir a) Düşük çalışma sıcaklıkları Isınma ve sürtünme sonucunda ortaya çıkan dahili verim kayıpları küçük motorlarda enerji tüketiminin % 20 ‘sine ulaşabilir, 160 kW’tan sonraki motorlarda ise bu oran % 4 ila % 5 kadar olabilir. Buna karşın EPACT motorları düşük bir ısınmayla ve böylelikle çok az ısı kaybıyla çalışmaktadır: F yalıtım sınıfına sahip bir klasik motor, normal kapasitede ykl. 80 K’lık bir çalışma sıcaklığı artışına ve 20 K’lık bir sıcaklık rezervine sahipken, aynı koşullar altında bir EPACT motorda sıcaklık artışı ykl. 65 K ve sıcaklık rezervi 40 K’dır. b) Uzun ömür Düşük çalışma sıcaklıkları motorda ve yatakta düşük bir termik yüklenme anlamına gelir. Bunun sonucunda motorun uzun ömürlü olmasıyla ikincil bir avantaj ortaya çıkar. serbest hava verimi elektrik tüketimi c) Daha az enerji ile yüzde 6 daha fazla basınçlı hava Daha az ısı kaybı motor verimliliğinde artışa neden olur.– KAESER vida blokları ile EPACT motorları hassas bir şekilde eşleştirerek kompresörlerin hava verimi %6 kadar artırmış ve özgül güç tüketimini %5 kadar iyileştirmiştir. Bu; daha yüksek performansla kısa kompresör çalışma zamanı ve üretilen her metreküp basınçlı hava için daha az enerji sarfiyatı demektir. 5 Basınçlı hava teknolojisi Enerji tüketimi Yıllardan beri, basınçlı havanın nasıl verimli olarak şartlandırılacağı ile ilgili uzmanlar arasında tartışma vardır. Bu sırada, hangi kompresör sistemiyle ekonomik yağsız basınçlı havanın üretilebileceğine dair soru akla geliyor. Her bir üreticinin 2. Verimli basınçlı Verimli basınçlı hava şartlandırılması ifadelerinden bağımsız olarak şüphesiz günümüzde şu ifade sabittir: Kaliteli, yağsız bir basınçlı hava kalitesine gerek yağsız olarak sıkıştırılan gerekse yağ veya sıvıylasoğutulmuş kompresörlerle ulaşılabilir. Bu nedenle sistem seçimine karar vemek için verimlilik faktörü göz önünde tutulmalıdır. 1. ”Yağsız basınçlı hava” ne demektir? ISO standardı 8573-1 göre yağ oranı (yağ buharı dahil) 0,01 mg/m³ değerinin altında ise basınçlı hava yağsız olarak tanımlanabilir Bu değer atmosferde bulunan yağın %4 üne tekabül eder. Bu miktar görünmeyecek kadar düşüktür. Önemli soru; kompresörün emdiği ortam havasının kalitesi ise nedir? Elbette ağırlıklı olarak çevre koşullarına bağımlıdır. Normal kirlilikteki bölgelerde bile sanayi ve trafikten kaynaklanan hidrokarbon gaz oranı 4 ile 14 mg/m³ hava arasında olabilir. Yağların yağlama, soğutma ve işleme amaçlı kullanıldığı sanayi bölgelerinde, mineral yağ miktarı 10 mg/m³ değerinin çok üstünde olabilir. Buna ayrıca hidrokarbon, karbondiyoksit, kurum, metal ve çapak gibi pis maddeler eklenir. 2. Neden şartlandırma? Hangi tipinde olursa olsun her kompre- sör tıpkı dev bir süpürge makinesi gibi etkiye sahiptir; pislikleri emer, havayı sıkıştırarak yoğunlaştırır ve hatalı şartlandırmada basınçlı hava şebekesine aktarır. a) Yağsız kompresörlerde basınçlı hava kalitesi Bu husus, özellikle yağsız sıkıştırma özelliğine sahip kompresörler için geçerlidir. 1. maddede açıklandığı gibi, sadece 3 Mikron toz filtresine sahip olan bir kompresörle yağsız basınçlı hava oluşturmak mümkün değildir. Yağsız sıkıştırma özelliğine sahip kompresörler, bu toz filtrelerinin dışında başka şartlandırma bileşenlerine sahip değildir. b) ”Yağsız” kompresörlerde basınçlı hava kalitesi Yağ ve sıvıyla soğutulan kompresörlerde agresif maddeler soğutma sıvısıyla (yağ) nötürleştirilir ve katı maddeler basınçlı havadan yıkanarak dışarı atılır. Oluşturulan basınçlı havanın yüksek temizlik derecesine rağmen ilave şartlandırma olmadan yağsız hava kalitesine ulaşılamaz. Ne yağsız ne de yağ püskürtmeli kompresörler tek başlarına ISO 8573-1’e göre yağsız hava sağlayamazlar. c) Basınçlı hava kurutmanın esası Kullanıma uygun her şartlandırmanın temel esası basınçlı havanın yeterli düzeyde kurutulmasıdır. Genel itibarıyla enerji tasarrufu sağlayan soğutularak hava kurutması en verimli yöntemdir (bkz. bölüm ”Neden sadece basınçlı hava kurutması?”, S. 9). 6 Basınçlı hava teknolojisi 3. Doğru kompresör sistemini seçmek Belirli kullanım alanları için yağsız ve başka alanlar için yağla veya sıvıyla soğutulan kompresör sistemleri önerildiğinde, bu seçim, ilgili kompresör sisteminin ulaştığı basınçlı hava kalitesine bakılarak değil, aksine verimliliklerine bakılarak gerçekleştirilmelidir. Bu husus, her şeyden önce enerji ve bakım maliyetlerinin yüksekliğine göre belirlenir, bu maliyet oranı basınçlı hava oluşturma maliyetinin % 90’ına eşdeğerdir. % 75 ila 85’lik aslan payını enerji giderleri almaktadır. Böylelikle 500-mbar’dan (a) ykl. 3 bar’a (a) kadar olan alçak basınç bölgesinde yağsız merdaneli kompresörler (blower) [2 bar’a kadar (a)] gibi sıkıştırılan sistemler enerjik yönden verimlidir. 4-bar’dan (a) 16 bar’a (a) kadar sıvı veya yağla soğutulan vidalı kompresörler ”yağsız” kompresörlerden daha verimli olmaktadır. 5 bar’dan (a) itibaren ”yağsız” kompresörler, enerji tüketimi ile basınçlı hava verme miktarı arasında verimli bir orana ulaşmak amacıyla iki adet sıkıştırma kademesiyle donatılmıştır. Gerekli olan soğutucuların yüksek kapasitede olması, yüksek devirler, masraflı kumanda harcamaları, su soğutması ve yüksek satın alma maliyetleri bu basınç bölgesinde yağsız sıkıştırmanın kullanılmasını verimlilik yönünden şüphe uyandırıcı kılmaktadır. Ayrıca, “yağsız” kompresörlerde atmosferden emilen kükürtün yoğuşan kondensle karışması basınçlı havanın agresif olmasına sebep olmaktadır. Açıklamalar: İhityaca/kullanıma göre istediğiniz şartlandırma derecesini seçin: THNF = Bez filtre toz içeren ve çok kirli emilen havanın temizlenmesi için ZK = Siklon ayrıştırıcı Kondens ayrışımı için ECD = ECO DRAIN elektronik seviye kumandalı kondens tahliye cihazı FB = Ön filtre 3 µm Soğutucu kurutucu ile basınçlı hava şartlandırılması (basınç çiğlenme noktası +3 °C) < 1 4 < 1 4 < 1 B < 1 < 1 DHS 4 D < 1 DHS 4 < 1 E < 1 < 2 DHS 4 Ambalaj, Kontrol ve el aletleri havası G 2 4 3 Kaba kumlama kaliteli kumlama G 2 7 3 Düşük kaliteli kaba kumlama H 3 7 4 Atık su sistemleri için taşıma havası FST KAESER FFG KAESER DHS FF FE FE = Mikrofiltre 0,01 ppm Yağ buharı ve katı madde partiküllerinin ayrıştırılması için > 0,01 µm, aeresol oranı ≤ 0,01 mg/m³ DHS = Basınç tutma sistemi Kompresör THNF ECD T FF = Mikrofiltre 0,001 ppm Yağ Aerosolerinin ve katı madde partiküllerinin ayrıştırılması için > 0,01 µm, Atık yağ aeresol oranı ≤ 0,001 mg/m³ FG = Aktif karbon filtresi, yağ buharı miktarı ≤ 0,003 mg/m³ FFG = Mikrofiltre Aktif karbon-Kombinasyonu FF ve FG’den oluşmaktadır DHS FC FB KAESER T = Hava kurutucusu Basınçlı hava kurutması, Basınç çiğlenme noktası +3 °C’ye kadar * ”TG-TI Serisi kurutucularda opsiyonel olarak FE mikrofiltre takılabilmektedir” KAESER vidalı kompresörlerinde I 3 9 4 Özel hava kalite talebi yok J 8 9 5 AT = Adsorpsiyon kurutucusu Basınçlı hava kurutması; Seri DC, soğuk rejenere, Basınç çiğlenme noktası -70 °C kadar; Seri DW, DN, DTL, DTW, sıcak rejenere, Basınç çiğlenme noktası -40 °C kadar Aquamat KAESER Ambalaj, Kumanda ve sistem havası FC = Ön filtre 1 µm Yağ damlalarını ve katı madde partiküllerini arındırmak için> 1 µm, Atık yağ oranı ≤ 1 mg/m³ FD = Son filtre 1 µm Toz partiküllerini ayırmak için >1 µm KAESER Dokuma tezgahları, fotoğraf laboratuarları ZK KAESER A < 1 Eczacılık endüstrisi FF ACT T KAESER < 1 2 FD Sıvı damlalarını ve katı madde partiküllerini arındırmak için> 3 µm, Atık yağ oranı ≤ 5 mg/m³ Filtre Hava tankı FE 4 C Püskürtme boya, toz boya DHS KAESER < 1 FST KAESER 4 KAESER Özellikle temiz taşıma havası 1 Çok değişken hava tüketimlerine uygun montaj şekli KAESER Gıda ve keyif verici madde B üretimi Yağ Bakteri KAESER A Su KAESER Süt ve bira sanayi Toz KAESER Kullanım örnekleri: ISO 8573-1 normuna göre ACT = Aktif karbon adsorber Yağ buharının arındırılması, yağ buharı miktarı ≤ 0,003 mg/m³ Yağ buharının arındırılması, yağ buharı miktarı ≤ 0,003 mg/m³ Diğer sistemler A B C FG FD AT FE 2 1-3 1 D E F Modern sıvı veya yağla soğutulan vidalı kompresörler, yağsız kompresörlere göre ykl. % 10 daha verimlidir. KAESER tarafından sıvı veya yağla soğutulan kompresörler için geliştirilmiş temiz hava sistemi, ykl. % 30’a kadar maliyet tasarrufu sağlar. Sistemle elde edilen atık yağ oranı 0,003 mg/m³ değerinin altındadır, yani ISO normunca tespit edilen sınır değerinin altındadır. Sistem, gerekli basınçlı hava kalitesini oluşturmak için tüm şartlandırma parçalarını barındırmak- ECD Kompresör tadır. Kullanım alanına göre soğutucu veya adsorpsiyon kurutucuları (bkz. bölüm ”Neden sadece basınçlı hava kurutması?”, S. 9) ve çeşitli filtre kombinasyonları kullanılmaktadır. Böylelikle kuru, partikülsüz basınçlı havadan teknik yönden yağsız ve steril basınçlı havaya kadar ISO standardına göre tespit edilen tüm basınçlı hava kalite sınıfları güvenilir ve ekonomik olarak sağlanmaktadır. 5. Şartlandırma şeması Kullanıcılar yardımcı olmak amacıyla her KAESER kataloğunda yukarıdaki 7 THNF H I J 0,5<d<1,0 Nem Basınç çiğlenme noktası (x=Su oranı g/m3 cinsin Toplamyağ oranı – – < - 70 °C < 0,01 – – < - 40 °C < 0,1 – – 10000 500 – – < - 20 °C < 1,0 4 – – – 1000 – – < + 3 °C < 5,0 5 – – – 20000 – – < + 7 °C – mg/m3 0 10 3 µm 100 – 100000 1000 1,0<d<5,0 – 2 mg/m3 Kullanıcı ön verileri doğrultusunda 0 Aerosol≤ 0,001 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >0,01 µm Aerosol≤ 0,01 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >0,01 µm Aerosol≤ 0,01 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >1 µm Aerosol≤ 1 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >1 µm Basınçlı hava teknolojisi Katı maddeler/Toz m3 başına maks. parçacık sayısı, d (µm) ile partikül 1 Sınıf FE ZK Aquamat G 4. KAESER temiz hava sistemiyle şartlandırma AT DHS Yağ buharı miktarı≤ 0,003 mg/m³, parçacıklardan arındırma >0,01 µm, seril, kokusuz ve tadsız Yağ buharı miktarı≤ 0,003 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >0,01 µm Yağ buharı miktarı≤ 0,003 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >1 µm Yağ Bakteri ISO 8573-1 KAESER KAESER DHS + + 0,1<d<0,5 1-3 < 1 FST Toz Su/Kondens <0,1 Don tehlikesi altındaki kullanımlar, özellikle kuru F taşıma havası, püskürtme boya, hassas basınç regülatörü < 1 Filtre Hava tankı DHS + + Filtreleme dereceleri: ACT KAESER B 1-3 < 1 FD KAESER A < 1 1-3 < 1 DHS FE KAESER 2 < 1 Çok değişken hava tüketimlerine uygun montaj şekli” KAESER Fotoğraf laboratuarı C 1-3 FST KAESER İşlem havası, İlaç endüstrisi < 1 1-3 < 1 KAESER Boyama tesisleri B 1 Yağ Bakteri KAESER Çip üretimi, görsel, gıda ve keyif verici madde A Su KAESER İlaç, süt ve bira üretimi Toz KAESER Donmaya karşı korunmamış basınçlı hava şebekeleri için: Adsorpsiyon kurutuculu basınçlı hava üretimi Basınçlı hava yabancı maddeleri: 1 6 – < 5 < 5 < + 10 °C – 7 – < 40 < 10 x < 0,5 – 8 – – – 0,5< x < 5,0 – 9 – – – 5,0< x <10,0 – Aerosol≤ 5 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >3 µm Aerosol≤ 5 mg/m³, parçacıklardan arındırılmış >1 µm şartlandırılmamış şema yerleştirilmiştir. Kullanıma bağlı olarak bir bakışta doğru ekipman kombinasyonu belirlenebilir. Problem havada saklıdır: Atmosferik hava, tıpkı kompresördeki sıkıştırma sonrası olduğu gibi soğursa su buharı yoğunlaşır. Böylelikle 30 kW’lık 5 m3/dak. kapasiteli bir kompresör 7,5 barda normal şartlar altında her 3. Basınçlı hava neden kurutulmalıdır? vardiyada yaklaşık 20 litre su üretir. Bu suyun yaratacağı arızalarını ve hasarları önlemek için basınçlı hava sisteminden çıkartılması gerekir. Yani basınçlı hava kurutması kullanıma uygun (şartlandırmanın) önemli bir parçasıdır. Bu bölümde ucuz ve çevreye saygılı kurutma konusuyla ilgili bilgileri bulabilirsiniz. Ortam havası: 10 m³/dk. 20 °C’de 102,9 g/dk. suyla, % 60 doyum oranı 1. Uygulamadan bir örnek Yağ soğutmalı bir vidalı kompresör 20-°C’de ortam basıncı altında her dakika için %-60 bağıl nemle birlikte 10-m³ hava emerse, bu hava ykl. 100-g su buharı içerir. Hava 1:10 sıkıştırma oranında 10-bar’lık bir mutlak basınca sıkıştırılırsa, 1 çalışma metreküp elde edilir. Sıkıştırma sonrası 80-°C’lik bir sıcaklıkta hava, her metreküp için 290-g su alabilir. Ancak sadece ykl. 100-g su olduğundan, hava ykl. %-35’lik bir bağıl nemle kuru haldedir. ve hiçbir kondens oluşmaz. Kompresörün son soğutucusunda basınçlı hava sıcaklığı 80’den ykl. 30-°C’ye düşürülür. Ardından bu sıcaklıkta havanın bir metreküpü ykl. 30 g. su taşıyabileceğinden 70 g./dakikalık bir su fazlalığı oluşur ve 8 saatlik bir vardiyada ykl. 35 litre kondens birikmesine sebep olur. İlave 6 litre soğutucu kurutucularda ayrılır. Bu kurutucularda basınçlı hava- Sıkıştırma oranı 1 : 10 1 Bm3/dk., 80 °C’de 102,9 g/dk. suyla, Doyum oranı % 35 Soğutma: 1 Bm3 +3 °C’de 102,9 g/dk. su ile, doyum oranı %1728 , Kondens yoğuşması 96,95 g/dk., 46536 g/8h gün = ykl. 47 litre öncelikle +3-°C’ye soğutulur ve daha sonra ortam sıcaklığına geri ısıtılır. Bu durum, ykl. %-20’lik bir buhar yoğuşma açığına noktasına ve böylelikle daha iyi, bağıl kuru bir basınç kalitesine neden olur. 2. Hava neminin sebebi Atmosfer havası içinde su taşır yani, her zaman içinde bir su oranı barındırır. Bu nem, hakim olan sıcaklığa bağımlıdır. Böylelikle %100 su buharına doymuş +25 °C’deki hava her metreküp için 23 g. su taşır. 3. Kondens oluşumu Havanın hacmi azaltılırsa ve aynı zamanda hava sıcaklığı düşürülürse kondens oluşur. Böylelikle havanın su alma kapasitesi de azalır. Bu durumun aynısı bir kompresörün vida bloğunda ve radyatöründe gerçekleşir. 4. Önemli kavramlar a) Mutlak hava nemi Mutlak hava neminden, g/m3 cinsinden, havanın su buharı miktarı anlaşılmaktadır. b) Bağıl hava nemi (Frel) Bağıl hava nemi doyum derecesini belirtir, yani havanın doyum noktasıyla (%100 Frel) ilgili gerçek su buharının oranını belirtmektedir. Bu faktör, sıcaklığa göre değişkendir: Sıcak hava soğuk havaya göre daha fazla su buharı taşıyabilir. c) Atmosferik çiğlenme noktası Atmosferik çiğlenme noktası, havanın, 8 Basınçlı hava teknolojisi atmosferik basınç altında (çevre şartları) %-100’lük bir nem doyum noktası derecesine (Frel) ulaştığı sıcaklıktır. Bunun için aşağıdaki örnek kayda değerdir: d) Çiğlenme noktası Çiğlenme noktası kavramından, basınçlı havanın mutlak basıncı altında nem doyum noktasına (%-100 Frel) ulaştığı sıcaklık anlaşılmalıdır. Yukarıdaki örnek için şu anlama gelmektedir: 10-bar’lık-(a) bir basınç altındaki hava, +3-°C’lik bir çiğlenmenoktasında her çalışma metreküp için 6-g’lık bir mutlak hava nemine sahiptir. Daha net anlaşılması için: Örnekte belirtilen çalışma metreküpü 10-bar’dan-(a) °C cinsinden çiğlenme noktası g/m³ cinsinden maks. su oranı +40 50,7 +30 30,1 +20 17,1 +10 9,4 0 4,9 -10 2,2 -20 0,9 -25 0,5 atmosferik basınca genleştirilirse, hacmi de on kat tekrar büyür. 6-g’lık su buharı oranı değişikliğe maruz kalmaz, ancak şimdi on katı hacme dağılır. Böylelikle her metreküp sadece 0,6-g’lık su buharı içerir. Bu durum, –24-°C’lik bir atmosferik çiğlenme noktasına eşdeğerdir. 5. Verimli ve çevreye saygılı basınçlı hava kurutması a) Soğutucu veya adsorpsiyon kurutucu mu? Soğutucu gazlarla ilgili çevre yönetmelikleri, adsorpsiyon kurutucuların ne verim ne de çevre açısından soğutucu kurutucular için bir alternatif olmadığı gerçeğini değiştirmemektedir Soğutucu kurutucular, kompresörün basınçlı hava üretmesi için ihtiyaç duyduğu enerjinin sadece %3’ünü gerektirirken, adsorpsiyon kurutucusu %10 ila 25 veya daha fazlasını gerektirir. Bu nedenle günümüzde normal durumlarda soğutucu kurutucuları kullanılmalıdır. Adsorpsiyon kurutucularının kullanılması, bazı elzem durumlarda –20, –40 veya –70-°C’ye kadar olan çiğlenme noktaları gerektiğinde mantıklı olur. b) Hangi soğutucu gaz? R12 ve R 22 gibi CFC’lerin yeni soğutucu kurutucularında artık kullanılmalarına izin verilmemektedir. Tablo (alt) mevcut olan soğutucu gazı ve bunun çevreye olan etkisini göstermektedir. 2000 yılına kadar soğutucu kurutucusu üreticilerinin tamamına yakını R-22, kısmi bir halojenik CFC kullanıyorlardı. R-12’ye karşın sadece %5’lik ozon delme potansiyeline sahipti ve küresel ısınma %-12 ile oldukça düşüktü. Günümüzde üreticiler ağırlıklı olarak yasa koyucular tarafından atmosferin ozon tabakasına zarar vermemesinden dolayı R-12 soğutucu madde katkısına alternatif olarak tavsiye edilen HFC R-134a maddesini kullanmaktadır. R-134a’nın avantajı, R-12 ile çalışan eski sistemlerin bu soğutucu gaz türüyle çalışması için çok kolay ve düşük maliyetle dönüştürülebilmesidir. Şu an için R 134a maddesinin yanında R 404A ve R 407C gibi aynı şekilde % 0’lık bir ozon delme potansiyeline sahip olan soğutucu gazlar da kullanılmaktadır. Bu gazlar çeşitli soğutucu gazlarının ”harmanlanmış” karışımlarıdır. Bu sebeple bu gazların buharlaşma ve yoğuşma sıcaklıklarında sapmalar olur ve ayrıca R 134a’ya karşı yüksek bir küresel ısınma (sera etkisi) potansiyeline sahiptirler (bkz. alt tablo). Bu nedenle R 407C sadece özel kullanım alanları için söz konusu olur. Buna karşılık R 404A, düşük ”akış” sıcaklığı nedeniyle yüksek debi kapasiteleri için (24 m³/ dk.’dan) itibaren uygun olmaktadır. Ozon delme potansiyeli Küresel ısınma potansiyeli (ingilizce.: ODP = (ingilizce.: GWP = gloozone depletion bal warming potential) potential) [R 12 = %100] [R 12 = %100] Sıcaklık ”akışı” Buharlaşma/ yoğunlaşma sıcaklığının olası sapması[K] Soğutucu gaz tanımı Formül birleşimi H-FCKW Soğutucu gaz R 22 CHClF2 5% 12% 0 HFCF R 134a CH2F-CF3 0% 8% 0 Soğutucu gaz ve ”harmanlama“ R 404A R 143a/125/134a 0% 26% 0,7 R 407C R 32/125/134a 0% 11% 7,4 9 Basınçlı hava teknolojisi Kondens, basınçlı hava üretimininnönlenemeyen bir yan ürünüdür. Nasıl oluştuğunu, ”Neden basınçlı hava kurutması?” bölümünde (S. 8) açıkladık. Buna göre 5 m³/dakikalık hava verimine sahip 30 kW bir kompresör 4. Kondensin doğru tahliye edilmesi ortalama çalışma şartları altında her vardiyada ykl. 20 litre kondens oluşturur. Arızaları ve korozyon hasarlarını önlemek için basınçlı hava sisteminden uzaklaştırılmalıdır. Bu bölümde, kondensin nasıl doğru bir şekilde tahliye edilmesi gerektiği ve bu sırada maliyetten oldukça ciddi tasarruf sağlanabildiğini göreceksiniz. (bkz. sağ alt resim). En uygun şekilde çalışabilmesi için, mutlak surette her bir kompresöre bir adet siklon su ayırıcı atanmış olmalıdır. 1. Kondensi ayırma Her basınçlı hava sisteminde belirli yerlerde farklı kirlerle yüklenmiş kondens birikir (üst resim). Bu nedenlegüvenilir bir kondens tahliyesi mutlaka gereklidir. Güvenilir bir kondes tahliyesi bir basınçlı hava sisteminin hava kalitesine, çalışma güvenliğine ve verimliliğine önemli düzeyde katkıda bulunur. a) Kondens toplama ve tahliye yerleri Kondensi toplamak ve ayırmak için öncelikle basınçlı hava sisteminin mekanik elemanları yardımcı olur. Burada toplam kondensin % 70 ila 80’i birikir – bu durumun ön koşulu ise kompresörlerin iyi bir soğutmaya sahip olmalarıdır. Siklon su ayırıcı: Burada söz konusu olan mekanik bir su ayırıcıdır, bu ayırıcı kondensi santrifüj gücünün yardımıyla havadan ayırır Ara soğutucu: Ara soğutucuları olan iki kademeli kompresörlerde ara soğutucunun ayırıcısında kondens birikir. Basınçlı hava tankı: Hava tankı, depolama özelliği olarak ana fonksiyonun yanında yerçekimi kuvvetiyle kondensi havadan ayırır. Yeterli kapasitedeki tank (dakikadaki kompresör serbest hava verimi 3’e bölünür ve m³ cinsinden tank büyüklüğü bulunur) tıpkı bir siklon su ayırıcı gibi etkilidir. Ancak siklon su ayırıcının aksine hava girişi altta ve hava çıkışı üstte olmak kaydıyla basınçlı hava hattının ilerideki bir noktasına bağlanabilir. Bunun dışında tank basınçlı havayı büyük ısı yayma yüzeyiyle ek olarak soğutur ve kondens ayrımını daha da iyileştirir. Basınçlı hava hattında su tutulması: Kondensin tanımlanmayan akışını önlemek için, basınçlı hava hattının 10 Basınçlı hava teknolojisi nemli bölgesinde, tüm hava giriş ve çıkışlarının yukarıdan veya yandan bağlanmış olacağı şekilde yapılması gereklidir. Su tuzağı olarak adlandırılan aşağı doğru tanımlanmış kondens çıkışları kondensin yolunu ana hattan değiştirme imkanını sağlarlar. 2 ila 3 m/s’lik bir hava akış hızında ve doğru hat döşemesinde bir su tuzağı basınçlı hava sisteminin nem bölgesinde meydana gelen bir kondensi tıpkı bir basınçlı hava tankında olduğu gibi etkin bir şekilde ayırır (resim 1). 2. Yaygın ayırma sistemleri Günümüzde başlıca üç sistem kullanılır. ları (tıpkı şamandıra valfında olduğu gibi) tam olarak otomatik kontrollü valf açma süreleri ile önlenmiş olmaktadır. Diğer avantajlar ise otomatik kendi kendine denetim ve kontrol sistemine sinyal gönderebilme yeteneğidir. b) Basınçlı hava kurutucusu Yukarıda değinilen noktaların dışında- a) Şamandıralı ayırıcı (resim 2) Şamandıralı ayırıcı eski ayırma sistemlerine aittir ve tamamen verimsiz ve düşük güvenli kondens tahliye sistemleridir. Şamandıra prensibine sahip kondens ayırıcı basınçlı havada mev- Resim 1: Kondens tahliyeli su tuzağı Resim 2: Şamandıralı ayırıcı Resim 3: Vanalı ”ECO DRAIN” basınçlı hava kurutma bölgelerinde de başka kondens toplanma ve ayırma yerleri mevcuttur. Soğutucu kurutucu: Basınçlı havanın soğutularak kurutulmasını sağlayan soğutucu kurutucularda kalan kondens ayrılır. cut olan kirler nedeniyle yoğun bakım gerektirir ve arızalanabilir. kısa bir hat parçası takılmalıdır (resim 3). b) Solenoid valf Zamanlama kumandalı solenoid valflerı şamandıra ayırıcı olarak çalışma güvenliği sağlar, ancak düzenli olarak kirlenmelere karşı kontrolden geçirilmelidir. Yanlış ayarlanan valf açılma zamanları basınçlı hava kayıplarına ve böylelikle yüksek enerji tüketimine neden olurlar. Böylelikle ayırıcı bakım çalışmalarında kapatılır ve basınçlı hava sisteminin çalışması aralıksız olarak gerçekleşebilir. Adsorpsiyon kurutucu: Basınçlı hava şebekesinde soğuyan basınçlı havadaki kondens adsorpsiyon kurutucunu ön filtresinde birikir. Adsorpsiyon kurutucudaki kısmi basınç nedeniyle su sadece buhar şeklindedir. c) Merkezi olmayan ayırıcılar Merkezi bir basınçlı hava kurutması yoksa, büyük kondens miktarları basınçlı hava tüketicilerine kurulmuş olan su ayırıcılarında birikir. Bunların bakım ihtiyacı kuşkusuz büyüktür. c) Seviye kumandalı Kondens ayırıcı (”ECO DRAIN”, resim 3) Günümüzde ağırlıklı olarak akıllı seviye kumanda özelliğine sahip ayırıcılar kullanılmaktadır. Arızalı şamandırafonksiyonunu elektronik bir sensörle değiştirme gibi bir avantaja sahiptir. Yani, şamandıralı ayırıcıların aksine kirden veya mekanik aşınmadan dolayı arızalar söz konusu olmamaktadır. Bunun haricinde basınçlı hava kayıp- 11 Basınçlı hava teknolojisi d) Doğru kurulum Kondens ayırma sistemi ile kondens ayırıcı arasında mutlak surette vanalı Basınçlı hava üretiminde zorunlu olarak oldukça ciddi miktarda kondens oluşur (bkz. bölüm 3 ve 4). Burada ”kondens” tanımı yanlış anlaşılmalara yol açabilir bu süreçte oluşan sadece yoğunlaşan , su buharı değil- 5. Kondensin ucuz ve güvenli bir biçimde şartlandırılması dir. Ancak dikkat! Her kompresör tıpkı büyük kapasiteli bir elektrikli süpürge gibidir: Ortam havasında bulunan kirleri emer ve bunun yoğunlaştırarak henüz şartlandırılmamış basınçlı hava üzerinden kondense aktarmaya devam eder. 1. Neden kondens şartlandırması? Kondensi basit bir şekilde kanalizasyona aktaran basınçlı hava kullanıcıları yüksek miktarda ceza alma riskini taşıyorlar. Nedeni ise: Basınçlı hava üretiminde biriken kondens çevre için tehlike arz eden bir karışımdır. Mevcut çevre şartları nedeniyle toz partiküllerin yanında hidrokarbon, karbon dioksit, bakır, kurşun, demir ve başka yabancı maddeleri içermektedir. Almanya’da basınçlı hava sistemlerinde kondensin bertaraf edilmesiyle ilgili standart su idaresi yasası vardır. Zararlı madde içeren suyun ”genel kabul görmüş teknik kurallar” normuna göre şartlandırılmak zorunda olduğunu öngörür. Bu husus, basınçlı hava kondensinin her türlüsüyle, yağsız kompresörlerle de ilgilidir. Tüm zararlı maddeler ve pH değeri için yasal sınır değerleri vardır. Sektörlere ve bölgelere göre farklı şekilde tespitedilmiştir. Hidrokarbon içinörneğin müsaade edilen azami değer 20 mg/l’dir; kondens için pH sınırı 6’dan 9’a kadar değişmektedir. 2. Kondens içeriği a) Dağılma Basınçlı hava kondensinin içeriği değişkenlik göstermektedir. Dağılmalar, tıpkı ”Sigma Fluid Plus” gibi sentetik soğutucu yağlarla çalışan sıvı soğutmalı vidalı kompresörlerde meydana gelir. Bu kondens normal durumda 6 ile 9 arasında pH değerine sahiptir. Böylelikle pH nötr olarak öngörülebilir. Atmosferik havadan emilen kirler bu kondenste yüzen, sudan çok basit bir şekilde ayrılabilen yağ tabakasından yakalanabilir. b) Emülsiyon Bir emülsiyonun mevcutolduğuna dair görünebilir belirti, birkaç gün sonra bile ayrışmayan süt türünde bir sıvıdır (bkz. sağ resim, 1). Bu kondens kalitesi, klasik yağlarla çalışan pistonlu, vidalı ve paletli kompresörlerde meydana gelir. Burada da zararlı maddeler yağın ana unsurlarına bağlanmıştır. Güçlü, dengeli karışım nedeniyle yağ, su ve emilen kirler (örneğin; toz ve ağır metaller) yerçekim kuvvetiyle ayrılmazlar. Mevcut yağlarda ester görülürse, kondens agresif olabilir ve yeniden nötrleştirilmelidir. Bu tip kondensi şartlandırmak sadece emülsiyon ayrıştırma sistemiyle mümkündür. 12 Basınçlı hava teknolojisi c) Yağsız kompresörlerde oluşan kondens Yağsız kompresörlerde meydana gelen kondens sürekli artan çevre kirliliği nedeniyle dikkate değer miktarda yağ oranına sahiptir. Bu nedenle hep yüksek kükürtdioksit, ağır metal ve/ veya başka katı madde oranları olduğu gözlenir. Yani: Bu kondens normalde agresiftir ve 3 ila 6 arasında pH değere sahiptir. Bu kalitedeki kondens, sıkça iddia edildiğinin aksine şartlandırmadan doğaya gönderilemez. 1 3. Harici olarak imha etmek Elbette kondensi toplama ve özel işletmelerle imha ettirme olanağı vardır. Kuşkusuz imha etme maliyetleri kondensin kalitesine göre ykl. 40 ile 150 €/m³ arasındadır. Biriken kondens miktarları göz önüne alındığında şartlandırma daha ekonomik olmaktadır. Şartlandırmanın bir diğer avantajı da orijinal hacmin sadece binde 25’inin çevre yönetmeliklerine göre imha edilmesi gerektiğidir. sör kapasitesine kadar bulunmaktadır. Elbette yüksek ihtiyaçta, birçok cihazı paralel olarak bağlamak mümkündür. 4. Şartlandırma yöntemleri a) Dağılımlar için Bu kondens türünü şartlandırmak için genelde, iki ön ayırma bölmesinden ve bir aktif karbon filtresi bölmesinden meydana gelen üç bölmeli bir ayırma cihazı yeterli olur. Özel ayırma işlemi yerçekim kuvvetiyle gerçekleşir. Cihazın ayırma bölmesinde sıvının üst yüzeyinde yüzen yağ tabakası bir toplama tankına aktarılır ve eski yağ olarak imha edilir. Ardından geriye kalan su iki kademe halinde filtrelenir ve daha sonra kanalizasyona aktarılabilir. Uzman bir kuruluş tarafında yapılabilecek komple imha işlemine karşılık yerçekimi ayırıcılarla ykl. % 95’lik bir maliyet tasarrufu elde edilebilir. Cihazlar şimdilik 160 m3/dak kompre- 2 3 Her kompressör çevre havasıyla su buharını ve kirleri emer. Buradan oluşan kondens, temizsu (üst resim, 3) olarak doğaya verilmeden önce yağdan ve diğer zararlı maddelerden arındırılmalıdır (üst resim, 2). metal konsantrasyonlarının verilmesiyle pH nötralizasyonunu sağlayan ve özel atık olarak imha edilmesi gereken bir filtre süngeri dahildir. Bu yöntem en masraflı olandır. Özel imha onayları yalnız kondensin olası yağ içeriğiyle ilgili değil, aynı zamanda yoğunlaştırılmış, çevre havasından emilen kirletici maddelerle ilgili olarak da alınmalıdır. Bu maddeler kondensi oldukça ciddi biçimde kirletebilirler. Aquamat gibi yerçekimi ile ayırma prensibine sahip sistemler kondens dağılımları güvenli ve ucuz şekilde şartlandırır b) Emülsiyonlar için Kararlı emülsiyonları şartlandırmak için günümüzde iki önemli cihaz tipi kullanılmaktadır: Diyafram ayırma sistemleri çapraz akış yöntemi olarak anılan ultra filtrasyon prensibine göre çalışır. Bu sırada, önceden filtrelenen kondens diyaframlardan geçirir. Sıvının bir kısmı bunun arasından geçer ve cihazı temiz su olarak terkeder. İkinci cihaz bir ayırmamalzemesiyle çalışır. Bu cihaz yağ partikülünü kapsül içine alır ve ardından iyi filtrelenebilen makro kabarıklar oluşturur. Tanımlanmış delik genişliği olan filtre bu kabarıkları güvenilir şekilde tutar. Ortaya çıkan kondens atık su olarak bertaraf edilebilir. c) Yağsız kompresörlerde oluşan kondens Yağsız kompresörlerin kondensi kimyasal ayırma yöntemleriyle şartlandırılmalıdır. Buna, alkalin, bağlayıcı ağır 13 Basınçlı hava teknolojisi Sabit kondens emülsiyonlarda diyafram ayırma sistemleri kullanılır. Tüm avantajlara rağmen basınçlı hava oldukça maliyetli bir enerji taşıyıcısıdır.Bu sebeple mümkün olan her yerde masrafların düşürülmesi önemlidir. Yüksek maliyetin ana nedeni bir kompresör istasyonundaki çok 6. Etkin kompresör kumandası sayıda kompresörün hava veriminin genelde değişken basınçlı hava gereksinimine doğru olarak adapte edilmemesinden kaynaklanmaktadır. Bu şekilde bir çok işletmede kompresörlerin yükte çalışma oranı sadece % 50’de kalmaktadır. Çok sayıda kullanıcı kompresörlerinde yükte çalışma saat sayacının bulunmaması ve sadece toplam çalışma saat sayacı bulunduğundan, bu durumdan haberdar değildir. Doğru olarak belirlenen kumanda sistemleri burada gereken yardımı sunacaktır: Yükte çalışma oranını % 90’a ve daha fazlasına yükselterek %20 ve daha fazla oranda enerji tasarrufu sağlanabilir. 1. Dahili kumanda a) Tam yük/boşta çalışma düzeni Kompresörlerin genelinde trifaze akım asenkron motorlar tahrik grubu olarak kullanılmaktadır. Bu motorların izin verilen kalkış sıklığının yüksek güç kapasiteli motorlarda daha düşük olması nedeniyle daima sınırlı tutulmaktadır. Sınırlandırılmış kalkış sayısı dar bir çalıştırma basınç farkına sahip kompresörlerin gerçek basınçlı hava tüketimi doğrultusunda açılması ve kapatılması için gerekli olan kalkış sayısını karşılamamaktadır. Bu çalıştırma süreçleri sebebiyle, kompresör boşta çalışmaktadır. Buna karşın sınırlı kalkış sayısını aşmamak için motor belirli bir süre daha çalışır. Bu süreçte gerekli enerji kayıp olarak dikkate alınmalıdır. Bu şekilde boşta çalışan kompresörlerin enerji tüketimi buna rağmen halen tam yükteki tüketimin % 20’si kadardır. b) Frekans invertörü Frekans konvertörlü kompresörlerin devir ayar aralığı boyunca sabit bir verimliliği olmadığı gözlenmektedir. Örneğin 90 kW bir motorda %100 ile 30 arasındaki ayar bölgesinde verimlilik %94’ten 86’ya düşer. Buna ilave olarak frekans invertörünün kaybı ve kompresörlerin doğrusal olmayan güç davranışı eklenir. Frekans konvertörlü kompresörler hatalı olarak kullanıldığında sistem kullanıcısı fark etmeden tasarruf yerine enerji tüketicisine dönüşebilir. Maksimum verimlilik ve enerji tasarrufu söz konusu olduğunda frekans konvertörü bu doğrultuda her zaman doğru bir çözüm değildir. 2. Hava ihtiyacının sınıflandırılması Prensipte kompresörler fonksiyonlarına göre ana yük, orta yük, uç yük veya yedek ünite olarak sınıflandırılır. a) Ana yük hava ihtiyacı Ana yük hava ihtiyacından, bir işletmenin sürekli olarak ihtiyaç duyduğu hava miktarı anlaşılmaktadır. 14 Basınçlı hava teknolojisi b) Uç yük hava ihtiyacı Uç yük hava ihtiyacı, belirli azami tüketim süreleri içinde gerekli olacak hava miktarıdır. Çeşitli tüketicilerin değişen talepleri doğrultusunda farklılık gösterir. Farklı yük fonksiyonlarını mümkün olduğunca karşılayabilmek için her bir kompresör kendi dahili kumanda sistemi tarafından farklı kumanda edilmelidir. Bu kumandalar, master kumanda sisteminin devre dışı kalması durumunda kompresör çalışmasını ve böylelikle basınçlı hava üretimini devam ettirebilecek kapasitede olmalıdır. 3. Master kumanda Master kumandalar, kompresörlerin çalışmasını bir basınçlı hava istasyonuna koordine eden ve her bir sistemi hava ihtiyacına göre açıp kapatan sistemlerdir. a) Bölmeli çözüm Bölme, aynı veya farklı kapasiteye ve kumanda türüne sahip kompresörlerin ana yük ve azami yük çalışmasına göre hava ihtiyacının dağılımıdır. b) Master kumandaların görevleri Kompresör çalışmasının koordinasyonu tıpkı kapsamlı görevler gibi uğraş gerektirmektedir. Bu nedenle etkin kumandalar günümüzde sadece farklı yapı türlerine ve kapasitelere sahip kompresörleri doğru zamanda kullanıma almakla sınırlı kalmamalıdır. Bunun haricinde basınçlı hava istasyonlarındaki servis maliyetini azaltmak ve çalışma güvenliğini artırmak için Çift ayarlama sistemi Basınç Quadro ayarlama sistemi Tam yük-boşta çalışma-durdurma ayarlama sistemi Basınç Tam yük Tam yük Boşta çalışma Boşta çalışma Durma Durma % cinsinden motor nominal gücü % cinsinden motor nominal gücü Süre Frekans invertörü – değişken motor devri ile hava veriminin ayarlanması Eşit basınç, oransal kontrol ile hava veriminin ayarlanması Tam yük Tam yük Boşta çalışma Boşta çalışma Durma % cinsinden motor nominal gücü Süre SFC (FU) Çift GD düzeni Basınç En uygun çalışma türünün kendiliğinden seçilmesi ile tam yük- boşta çalışma- durdurma ayarlama sistemi Durma Süre Süre % cinsinden motor nominal gücü Kompresör dahilindeki kumanda ”KAESER Sigma Control“ konfigürasyon için dört adet kumanda konsepti sunmaktadır sistemleri bakım tekniğinde gözetmeli, kompresörlerin çalışma saatlerini dengelemeli ve eksik fonksiyonları kaydetmelidir. c) Doğru kademelendirme Etkin - yani enerji tasarrufu sağlayan - kumanda için kompresörlerin kusursuz kademelendirilmesi en önemli ön koşuldur. Uç yük kompresörlerinin hava verimlerinin toplamı bu nedenden dolayı bir sonraki devreye alınacak olan ana yük kompresörlerinin kapasitesinden büyük olmalıdır. Uç yük kompresörünün devir ayarlı olması durumunda kompresörün ayar bölgesi aralığı bir sonraki devreye alınacak kompresörün hava verimi miktarından büyük olmalıdır. Aksi takdirde basınçlı hava sisteminin ekonomik çalışması garanti edilemez. d) Güvenli veri aktarımı Kusursuz çalışmanın ve etkin kumandanın önemli koşullarından bir diğeri de güvenli veri aktarımıdır. Bunun için, mesajların sadece her bir kompresör arasında değil, aynı zamanda kompresörler ve master kumanda narasında da aktarılması sağlanmalıdır. Aayrıca, bağlantı kablosu kopukluğu gibi arızaları en kısa süre belir- leyebilmek için sinyal yolu da denetlenmelidir. Bilinen aktarım yolları: 1. Gerilimsiz kontak 2. Analog sinyaller 4-–-20-mA 3. Elektronik ara yüzler örn. RS 232, RS 485 veya profi veri yolu DP. En modern aktarım teknolojisini profi veri yoludur. Bu yol üzerinden büyük veri miktarları sorunsuzca en kısa sürede uzak mesafelere gönderilebilmektedir (alt resim). Bu sayede master kumanda sistemleri basınçlı hava istasyonunda bulunmak zorunda değildir. Kompresör istasyonundan etkin iletim ve kontrol sistemine hızlı veri aktarımını profi veri yolu sağlamaktadır Cep telefonuna SMS Servis merkezi Kontrol merkezi Modem Servis Modem SIGMA AIR MANAGER Ethernet Profi veri yolu – DP süreci Kompresörler ECO Drain ile filtre Şartlandırma 15 Basınçlı hava teknolojisi Basınçlı hava istasyonları genel itibarıyla aynı veya farklı kapasitedeki birçok kompresörden meydana gelmektedir. Bu makinelerin her birini koordine etmek için, bir master kumandaya gerek vardır. Geçmişte bu 7. Basınç aralığı kumandası – Kompresörlerin tüketime uygun olarak çalıştırılması görev oldukça basit nitelikteydi: Aynı kapasitedeki kompresörlerin ana yük fonksiyonunda dönüşümlü çalışmasını sağlanmakta ve bu sayede makinelerin çalışma süreleri birbirine eşitlenmektedir. Günümüzde bu uygulama oldukça kapsamlıdır: Basınçlı hava değişken ihtiyaca en uygun şekilde gerçekleştirilmeli ve aynı zamanda en yüksek enerji verimliliği elde edilmelidir. Prensipte iki farklı master kumanda sistemi mevcuttur: Kademeli ve basınç aralığı kumandası. ihtiyacı artarsa basınç düşecektir ve birden fazla kompresörün devreye girmesi gerekecektir (Resim 1). Böylece istenmeyen bir sonuç ortaya çıkar: Sistemdeki yüksek basınç dalgalanması sebebiyle ihtiyaç duyulan basıncın çok üstüne çıkılır ve bu da kaçak miktarı ve enerji kaybını artırır; Buna karşılık yüksek tüketimde basınç düşer ve sistemdeki basınç rezervi azalır. İfade edildiği gibi, bir kademeli grup kumandasıyla birlikte dörtten fazla kompresör devreye sokulmamalıdır. Aksi Kıyaslama takdirde, büyük basınç Kademe / basınç aralığı kumandası yayılımı nedeniyle enerji tüketimi ve kaçakların aşırı derecede yüksek Bilinen ana yük dönüşümünün basınç dalgalanmaları olma tehlikesi söz konusudur. a) Klasik kademeli grup kumandası Güvenlik marjı SAM veya VESIS basınç dalgalanması 1. Kademeli grup kumandası Bir kompresör grubuna kumanda etmenin klasik şekli kademeli grup kumandasıdır. Bu sırada her kompresöre bir alt ve bir üst basınç noktası atanır. Birden fazla kompresör koordine edilecekse bu uygulama neticesinde basamaklı veya kademeli gruba benzer bir kumanda sistemi ortaya çıkar. Düşük hava gereksinimi sırasında tek bir kompresör çalıştırılırsa ve üst bölgedeki basınç bu kompresörün minimum (pmin) ve maksimum basıncı (pmaks) arasında dalgalanıyorsa, hava b) Elektronik basınç kumandalı kademeli basınç ayarlaması Elektronik basınç sensörünün kullanılması, maksimum ile minimum basınç arasındaki basınç bandı farklarını 0,2 bar’a düşürme ve ayrıca basınç aralığını küçültme imkanını sunmaktadır. Burada en uygun durumda 0,7 bar’lık bir basınç farkına ulaşılabilir. Kademeli basınç ayarlaması bir basınç şalteri veya kontak manometre ile devreye sokulursa, her bir değişme noktası arasındaki fark en az 0,3 bar olmak zorundadır. Her bir kompresör için ise 0,5 bar’lık minimum basınç farkı eklenmelidir. Bu kumanda türü için tavsiye edilen azami sayı olan dört kompresörde klasik şekilde 1,4 bar’lık minimum bir basınç farkı ortaya çıkar. 16 Birden fazla kompresörün kuşkusuz çağa uygun, özellikle başta değinilen yüksek verimlilik talepleri doğrultusunda koordinasyonu, basınç aralığı kumandasıdır. Bu işlem sırasında tek ve dar bir basınç aralığında yardımıyla istenilen sayıda kompresörün çalışması koordine edilmektedir (resim 1). Ancak buradaki ön şart, bir mikro işlemci bileşik kumandasının veya daha iyisi olarak akıllı kumanda teknik özelliğine sahip olan bir sanayi bilgisayarının kullanılmasıdır. Basınç aralığı kumandasının aşağıda belirtilen çeşitli yöntemleri vardır. (basınç aralığı kumandası) Resim 1: Kademeli grup kumandalarında (ana yük değişim devrelerinde) ve basınç aralığı kumandalarında (”SAM” veya ”VESIS”) farklı basınç dalgalanmaları ve basınç tasarrufları Basınçlı hava teknolojisi Süre 2. Basınç aralığı kumandası a) Vektöryel kumanda Vektöryel kumanda, tespit edilen mini- mum ile maksimum basınç arasındaki basınç artışını veya düşüşünü belirler ve buradan hava tüketimini hesaplar. Bu durumda kompresörler hemen geri yönlendirilerek geçişteki tüketim esasına göre kumanda edilir (resim 2). Bu durum dalgalanan hava tüketimi özelliğine sahip basınçlı hava sistemlerinde, izolasyon önlemlerinin alınmasını gerekli kılan boru şebekesinde salınımlara neden olabilir. Bu bağlamda önemli olan ise kompresörlerin uyumudur. Normalde bu kumanda yöntemiyle devre basınç farkı 0,5 bar’dan daha düşük bir değere düşmez. Çünkü bölgenin dahilinde minimum ile maksimum basınç arasında ölçüm yapılır. Vektör 1 zamanla basınç artışı Vektör1 hava sistemlerinde bile uygun şekilde koordine edebilecek konuma getirecektir. Bu şekilde günümüzde aralığında 0,2 bar’lık bir basınç aralığında 16 kadar kompresörü kumanda tekniğinde birbirine bağlama imkanı mümkündür. Hava tüketiminin aniden aşırı artması Birçok kompresör için basınç aralığı kumandası (SAM / VESIS) 1. Bir kompresörün devreye girme 2. Bir kompresörün devre noktası Vektör 2 zamanla basınç düşüşü Vektör1 Resim 2: Vektörel kompresör kumandası b) Elektronik basınç kumandalı eğilim algılaması Vektöryel kumandadan daha etkili kumanda sistemi eğilim alıgılamalı basınç aralığı kumandasıdır, çünkü sadece 0,2 barlık basınç farkı olanağı sağlar. Bu, şu anda basınçlı hava teknolojisinde bilinen en düşük basınç farkıdır. Eğilim algılaması, belirli bir zaman diliminde basınç artışının ve düşüşünün belirlenmesini baz almaz. Kumanda daha çok bir kompresörün devreye alınmasından sonra basınçlı hava sistemindeki tüketim kapasitesini inceler ve bu doğrultuda bir sonraki devre süreçleri için gerekli bilgileri toplar (Resim 3). 0,01 ila 0,03 barlık kati basınçta çalışan eğilim algılaması daima faal konumdadır ve kumandayı, minimum basınç farklarında güçlü tüketim dalgalanmalarına sahip basınçlı Resim 3: Eğilim algılamalı olan basınçlı aralığı kumandası (üst) durumunda bir emniyet basınç aralığı üzerinden daima güvenli basınç beslemesi garanti edilebilmektedir. Bu kumandalar basınçlı hava sistemlerinde oldukça yüksek oranda enerji tasarrufu sağlayabilmektedir. Daha net açıklanmasıiçin: 0,1 barlık bir sistem basınç düşüşü yüzde birlik enerji tasarrufu sağlamaktadır. c) Azami yüke bağımlı kumanda Eğilim algılamasına sahip basınç aralığı kumandaları kompresörleri kapasitelerine göre gruplara ayırır. Böylelikle yalnız kompresörlerin çalışma ve yük saatleriyle ilgili eşit oranda yük boş konumunda değil, aynı zamanda doğru kompresörü tam doğru zamanda seçme konumundadırlar(Resim 4). Bu hususta en önemli ön koşul uygun bölünmedir. Buradan, aynı veya farklı kapasitelere sahip kompresörlerin ana yük ve azami yük hava tüketimine göre dağılımı anlaşılmaktadır (bkz. ”Etkin kompresör kumandası bölümü”). Bu, kompresörleri kumanda etmeye yönelik günümüzdeki en ekonomik tarz büyük veri miktarlarının aktarılması ve işlenmesinin gerektirmektedir. Sadece, 17 Basınçlı hava teknolojisi KAESER tarafından sunulan ”Sigma Air Manager” (SAM) gibi akıllı sanayi bilgisayarları bu veri boyutlarını işleme alma kapasitesine sahiptir. Sanayi bilgisayarları aynı zamanda yönlendirme tekniği sistemlerine de bağlanabilmektedir ve yüksek etkinliğe sahip kumanda işlevselliğinin yanı sıra programlanmış HTML sayfalarına sahip bir web sunucusu hizmetini de yerine getirmektedir. Nominal nokta Bu şekilde, özel bir yazılım olmadan kompresörçalışma verilerini aynı zamanda toplam basınçlı hava istasyonunun kapasitesini ve etkisini belirlemek, verileri genel olarak anlaşılır şekilde görüntülemek, değerlendirmek ve buna göre tepki göstermek mümkündür (”Sigma Air Manager” için bkz. S. 27). Resim 4: Optimize edilmiş bölünme ve etkin sistem koordinasyon ile daha iyi kompresör kumandası Enerjinin sürekli pahalılaşması sonucunda enerji kaynaklarını tasarruflu kullanmak yalnız ekolojik yönden değil, aynı zamanda ekonomik yönden gereklidir. Kompresör üreticileri bununla ilgili olarak örneğin vidalı 8. Isı geri kazanımıyla enerji tasarrufu sağlanması kompresörlerde ısı kazanma gibi birçok olanak sunmaktadır. 1. Kompresörler aslen ısı üretirler Imkansız gibi gözükse de: Bir kompresöre gönderilen enerjinin % 100’ünün ısıya dönüştüğü bir gerçektir. Sıkıştırma sonucunda kompresördeki hava bir enerji potansiyeli ile yüklenir. Bu enerji miktarı basınçlı hava kullanım noktasında genleşme ve etraftan ısı alma ile açığa çıkmaktadır. 2. Yüzde 94’e kadar kullanılabilen enerji Kompresörde ortaya çıkan ve ısı olarak kullanılabilecek enerjinin büyük kısmı yani % 72’si yağ püskürtme soğutmalı kompresörlerde soğutucu yağda, % 13’ü basınçlı havada, % 9’a kadar olan kısmı ise elektro tahrik motorunun ısı kaybı olarak ortaya çıkmaktadır. Tamamen kapalı bir çevrimde yağ veya sıvı maddeler ile soğutulan vidalı kompresörlerde elektro motordaki bu enerji kayıpları dahi ısı enerjisi olarak geri kazanılabilir. Yani toplam kompresör için kullanılan enerjinin % 94’e kadarı ısı olarak geri kazanılabilir. Sadece % 2 kadarı ısı yayılması sonucunda kaybolur ve % 4’lük ısı basınçlı havada kalır (bkz. bunun için ısı akış diyagramı, S. 19). geri kazanımının çeşitli türlerinden birini seçebilirler: a) Ortam ısıtması Yağ ya da sıvı madde soğutmalı vidalı kompresörlerde ısı geri kazanımının en basit imkanı kompresör tarafından ısıtılan soğutma havasının doğrudan kullanılmasıdır. Bu sırada ısı, bir hava kanalı sistemi üzerinden ısıtılmak istenen yerlere iletilir (resim 1). Elbette sıcak hava tıpkı kurutma süreci veya brülörü havasının ön ısıtması gibi başka amaçlar için de kullanılabilir. Isıya gerek duyulmadığı takdirde, hava akımı, bir hareketli kapağın veya jaluzinin manuel veya otomatik olarak katlanmasıyla dış orta- ma iletilir. Termostatla ayarlanan bir jaluzi kumandası, hava sıcaklığının sabit tutulmasına veya tam olarak ayarlanmasına izin verir. Bu şekilde bir vidalı kompresörün elektriksel güç tüketiminin % 94’ü kullanılabilir. Küçük kompresörlerde bile ısı geri kazanımı yapılabilir, çünkü 18,5 kW’lık küçük bir kompresör bile bir aileyi ısıtacak kadar ısı enerjisi üretir. b) Sıcak su ısıtması Yağ çevrimine bir ısı eşanjörünü (resim 2) takarak gerek hava soğutmalı gerekse su soğutmalı vidalı kompresörlerle çeşitli amaçlar için sıcak su elde etmek mümkündür. Bunun için ısı eşanjörü plakaları veya güvenli tip ısı eşanjörleri Yaz Dışarı verilen hava Kış Isıtma 3. Isı geri kazanımının yolları Basınçlı hava istasyonlarının verimliliğini artırmak isteyen kullanıcılar, ısı Resim 1: Sıcak hava oluşturmak için hava boşaltma kanalı ve takılan hareketli kapaklarla ısı geri kazanım sistemi 18 Basınçlı hava teknolojisi Kompresörün yağ çevrimi Endüstriyel su çevrimi Isı eşanjörü plakaları Resim 2: Sıcak su oluşturmak için ısı geri kazanım sistemi – ısı eşanjörü plakaları +70 °C’ye kadar sıcak su oluşturur kullanılır – bu kullanım, sıcak suyun ısınma amaçlı olarak, banyo veya yıkama suyu olarak veya üretim ve temizleme süreçlerinde kullanılmasına göre değişebilir. Bu ısı eşanjörleriyle maksimum 70°C’ye kadar su sıcaklığına ulaşılabilir. Bu ısı geri kazanım türü için uygulanan ek masrafları 18,5 kW tahrik gücünden itibaren kompresör sistemlerinde tecrübelere dayanarak iki yıl içerisinde amorti eder. Bunun ön şartı ise kusursuz bir planlamadır. Isı akışı diyagramı: 4. Basınçlı hava devamlılığı için güvenliğin dikkate alınması Normalde kompresörün asıl soğutma sistemi aynı anda hem kompresör soğutması hem de ısı geri kazanım sistemi olarak kullanılmamalıdır. Nedeni ise: Isı geri kazanımının devre dışı kalması durumunda kompresör soğutması ve böylelikle basınçlı hava soğutması tehlike altına girer. Bu nedenle, ısı geri kazanımı için her zaman özel ısı eşanjörlerinin ek olarak toplam elektrik tüketimi 100 % Tahrik motordan ısı atışı (soğutma havası ile süpürülür) %9 Kompresör sisteminin çevreye yayılan ısı %2 Yağın soğutulması sonucunda kazanılan ısı miktarı (yağ soğutucu) % 72 Basınçlı havanın soğutulması sonucunda geri kazanılabilen ısı miktarı (Ardıl soğutucu) % 13 Basınçlı havada kalan ısı %4 ısı geri kazanımı için kullanılan ısı miktarı % 94 19 Basınçlı hava teknolojisi kompresör sistemine takılması tavsiye edilir. Ancak bu şekilde kompresör bir arıza durumunda kendi güvenliğini sağlayabilir: Isı geri kazanım sisteminin yağ su ısı eşanjörü üzerinden üzerinden ısı verilmez ise kompresör dahili olarak asıl hava ve su soğutma sistemi moduna geçer. Böylelikle basınçlı hava temini kesintiye uğramaz güvenli olur. 5. Sonuç Isı geri kazanımı, bir basınçlı hava sisteminin verimliğini arttıran ve aynı zamanda çevreye zarar vermeyen üzerinde durulması gereken bir olasılıktır. Satınalma maliyeti aynı oranda düşüktür. Yatırım maliyetinin yüksekliği kullanıcı bölgesinin yerel ortamlara göre, kullanım amacına ve seçilen ısı kazanma yöntemlerine göre şekillenir. Basınçlı hava çok yönlü, ancak ucuz olmayan bir enerji taşıyıcısıdır. Verimli kullanımı ancak basınçlı havanın üretilmesi, şartlandırılması ve dağıtımının birbirlerine mümkün olduğu kadar 9. Enerji kaybının önlenmesi (1) Basınçlı hava şebekesinin planlanması uyumlu olması durumunda gerçekleşmektedir. Bu ise, kompresör istasyonunun doğru planlamasının ve tesis edilmesinin yanında kapasitelerin doğru tespit edilmesi ve basınçlı hava şebekesinin doğru kurulumu ile mümkün olmaktadır. 1. Ekonomik basınçlı hava üretimi Bir kompresörün tükettiği enerji, bakımı ve amortismanı ile ilgili tüm maliyetler dikkate alınırsa, basınçlı havanın metreküpü kompresörün büyüklüğü, kapasitesine, bakım durumuna ve türüne göre 0,5 ile 2,5 Cent arasındadır. Bu nedenle çok sayıda işletme, ekonomik basınçlı hava üretimine büyük önem vermektedir. Bu durum, yağla veya sıvıyla soğutulan vidalı kompresörlerin zafer kazanmalarının nedenidir: Vidalı kompresörler sayesinde önceki basınçlı hava üretim maliyetlerinden %20 oranında tasarruf sağlanabilmektedir. 2. Şartlandırmanın basınçlı hava şebekesine etkisi İhtiyaca uygun basınçlı hava şartlandırmasına ise genelde maalesef daha az önem verilmektedir. Bu yanlış bir durumdur, çünkü sadece iyi şartlandırılmış basınçlı hava, basınçlı hava tüketicilerinin ve boru hatlarının bakım maliyetleri düşük tutabilir. a) Soğutucu kurutucular bakım ihtiyacını düşürür Tüm kullanım alanlarının ykl. % 80’inde basınçlı hava şartlandırması için soğutucu kurutucu yeterli olur. Böylelikle basınçlı hava boru hatlarındaki filtrelerde oluşan basınç kayıplarından tasarruf sağlanır ve kompresörlerin bu basınç kayıplarını yenmek için tüketeceği enerji maliyetinin sadece yaklaşık % 3’ünü tüketirler. Diğer yandan basınçlı havanın şartlandırılmaması sebebiyle boru hatlarında ve basınçlı hava tüketicilerinde ortaya çıkacak bakım ve onarım harcamaları basınçlı hava kurutma maliyetinin rahatlıkla on katını bulabilmektedir. b) Yerden kazanç sağlayan kombi cihazlar Küçük işletmeler veya merkezi olmayan hava üretimi için vidalı kompresörlerden, soğuk hava kurutucusundan ve basınçlı hava tankından (sağ resim) veya kule tipinde vidalı kompresörden ve kurutucudan oluşan yerden tasarruf sağlayan kombinasyonlar piyasadan temin edilebilir. 3. Bir basınçlı hava şebekesinin yeniden planlanması ve kurulması Öncelikle mutlak surette, basınçlı hava istasyonunun merkezi veya merkezi olmadan kurulup kurulmayacağı kararlaştırılmalıdır. Küçük ve orta çaplı işletmeler için genel olarak merkezi bir besleme uygundur: Burada, çok uzun hava şebekelerinde meydana gelen klasik problemler ortaya çıkmaz: yüksek kurulum maliyeti, yüksek kurulum maliyeti, yetersiz yalıtılmış hatlarda kış 20 Basınçlı hava teknolojisi aylarında donma tehlikesi ve çok uzun hatlar sebebiyle basınç kayıpları. a) Şebekenin doğru boyutlandırılması Bir şebekeyi doğru boyutlandırmak için daima bir hesaplama yapılmalıdır. Temel varsayım, kompresörün devreye giriş-çıkış basınç farkı ile standart basınçlı hava şartlandırması (soğuk hava kurutması) dahil kompresörle basınçlı hava tüketicileri arasında maksimum 1 bar’lık bir basınç düşüşü olmasıdır. Detaylarda aşağıdaki basınç kayıplarıyla hesap yapılır (sağ resim): Ana hat 1 0,03 bar Dağılım hattı 2 0,03 bar Branşman 3 0,04 bar Kurutucu 4 0,20 bar Bakım ünitesi ve hortum 5 0,50 bar toplam maks. 0,80 bar Bu liste, her bir hat bölümlerinde basınç kayıplarının hesaplanmasının ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Bu sırada, hatlardaki ekleme parçaları ve vanalar da dikkate alınmalıdır. Yani, sadece boru hattının uzunluğunu bir hesaplama formülünde veya tablosunda kullanmak yeterli değildir. Öncelikle boru hatlarının akış yönünde teknik uzunluğu belirlenmelidir. Normalde planlamanın başlangıcında tüm ekleme parçaları ve vanaların tam sayısı hakkında bir bilgiye sahip olunmaz. Bu nedenle, yerleştirilecek borunun toplam uzunluğu düzeltme faktörü 1,6 ile çarpılarak akış yönünde teknik boru uzunluğu hesaplanır. Boru hattı çapı ancak bundan sonra basit bir şekilde boru çapı diyagramına göre belirlenir (bkz. sağ resim). yani genellikle kompresör odasında bulunan hava bağlantı boruları ana hattın üstünden veya en azından aynı düzeyde yana doğru döşenmelidir. Ana boru hattı akış yönünde binde ikilik bir eğime sahip olmalıdır. Bu hattın en alçak noktasında bir kondens tahliyesi öngörülmelidir. Buna karşın kuru bölgede hatlar yatay döşenmelidir ve boru hattının çıkışları doğrudan alttan da yapılabilir. c) Borular hangi malzemeden olmalıdır? Bu konuda, malzeme özellikleriyle ilgili belirli bir tavsiyede bulunmak mümkün değildir. Satın alma fiyatı dahi karar verme konusunda tek başına kıstas d) Doğru bağlantı tekniği Boru hattı parçaları ya kaynak yapılarak veya yapıştırılarak ya da cıvata ile takılarak ve yapıştırılarak birbiriyle bağlanmalıdır. İleride sökmeyi zorlaştırsa bile, bağlantılardaki olası kaçakların minimum düzeyde olması için bağlantıların çok sıkı yapıldığından emin olmak gerekir. 2 3 5 değildir: Malzeme ve kurulum maliyetleri birlikte hesaplandığı takdirde galvanizli borular, bakır veya plastik borular yaklaşık olarak aynı fiyat seviyesindedir. Fiyatlar, paslanmaz çelik boru hatları için yaklaşık % 20 daha yüksektir. Ancak, etkin işleme yöntemleri sayesinde son zamanlarda fiyat indirimi sağlanmıştır. Bu arada çok sayıda üretici, her boru hattı malzemesi için en uygun şartların değinildiği tabloları sunmaktadır. Bu nedenle bir yatırım kararından önce, tablonun çok dikkatli bir şekilde incelenmesi, ileride boru hatlarının bulunacağı ortamın dikkate alınarak boru hatları için sipariştavsiye edilir. Ancak bu şekilde doğru bir seçim yapılabilir. 1 4 b) Boru hatlarının enerji tasarrufu sağlayacak şekilde kurulması Enerji kazancı sağlamak için, boru hat sistemi mümkün olduğu kadar düz döşenmelidir. Boru hattı düz bir çizgide ortaya çıkan engellerin yanına döşenerek boru hattının engel etrafında dolaşması önlenebilir. Keskin ve yüksek basınç kaybına neden olan 90 derecelik köşeler aynı şekilde büyük boyutlu 90 derecelik yumuşak dönüşlü dirseklerle basitçe değiştirilebilir. Sıkça rastlanan su kesme vanaları yerine küresel veya kelebek vanalar tam açık şekilde kullanılmalıdır. Modern bir basınçlı hava istasyonunun, ıslak boru hatlı bölgesi Boru hattı uzunluğu (m) Hava ihtiyacı m3/h Nominal çap (mm) Basınç kaybı (bar) m3/dk. Sistem basıncı (bar) 21 Basınçlı hava Her yıl birçok işletmede binlerce Euro uçup gidiyor. Eskimiş ve/ veya eksik bakım görmüş boru hattı şebekesi yüzünden, basınçlı hava sisteminin enerji ihtiyacı zirveye çıkıyor. Kim bu eksiklikleri gidermek isterse, konu 10. Enerji kaybının önlenmesi (2) Basınçlı hava şebekesinin yeniden yapılandırılması hakkında bilgi sahibi olarak işletmeye inmelidir.Aşağıda, basınçlı hava boru hattı şebekesinin yeniden doğru yapılandırmak için bazı önerileri bulabileceksiniz. 1. Temel ön şart: Kuru basınçlı hava Yeni bir basınçlı hava şebekesinin planlanmasında birçok arıza ve dolayısıyla ileride ortaya çıkacak problemler önceden önlenebilir. Buna karşılık, eski bir şebekenin yeniden yapılandırılması her zaman bazı zorluklar içermektedir. Ama hepsinden önce şebekeye su gitmesinin önüne geçilmelidir. Şebekeyi elden geçirmeden önce şebekeye giden havanın kuru olması sağlanmalıdır. itibarıyla artık sadece ilgili boru hattını değiştirmek gerekir. Ancak, kalıntılar çok kalın ve sert bir tabaka oluşturmamışsa hatlara üfleme yapılarak akış kesitinin büyütülmesi sağlanır ve ardından borular iyice kurutularak yeniden yerine monte edilir. b) İlave hatlar kurmak Çok dar hava hatlarının etkin çapını artırmanın bir yolu da, mevcut hatta paralel bir hat daha çekilmesidir. Çok dar ring hatlara paralel ikinci bir ring hat çekilmesi de mümkündür (resim 1). Bu tip bir çift hat veya çift ring hat siste 2. Şebekede çok büyük basınç kaybı olursa ne yardımcı olur? Çok iyi bir şartlandırma ekipmanının kurulumundan sonra bile hatlardaki basınç kaybı çok büyük olursa, bunun nedeni borulardaki kalıntılardır. Bu kalıntılar, basınçlı hava ile sürüklenen ve hattın kesitini daraltarak havanın geçişini zorlaştıran kirlenmeler sonucunda oluşur. a) Değiştirmek veya temizlemek Bu kalıntılar kabuk bağlamışsa, genel nağı, hattın ortalarına ilave boru hattı çekmektir (resim 2). 3. Kaçakların belirlenmesi ve giderilmesi Yeniden yapılandırma önlemlerinin ana amacı, basınçlı hava şebekesindeki kaçakları mümkün olduğu kadar ortadan kaldırmaktır. a) Toplam kaçak miktarının tespit edilmesi Boru hat sisteminde her bir kaçak noktasını aramaya başlamadan önce, kaçağın toplam boyutu belirlenmelidir. Bunun için, kompresörün yardımına başvurabiliriz: Önce tüm basınçlı hava tüketicileri kapatılır ve ardından kompresörün yükte çalışma zamanları belirli bir zaman dilimi sırasında ölçülür (resim 3). Bu şekilde kaçak miktarı aşağıdaki formüle göre hesaplanır: Resim 1: İkinci bir ring hat çekerek bir basınçlı hava boru hattını yeniden yapılandırmak mi doğru boyutlandırılmışsa, basınç kaybının hissedilir azalışı gibi ana etkinin yanında ek olarak güvenilir bir basınçlı hava dağılımı ortaya çıkabilir. Ring hatlarda başka bir iyileştirme ola- 22 Basınçlı hava Kısaltmalar: VL = kaçak miktarı (m³/dk.) VK = Kompresörün kapasitesi (m³/dk.) Σx = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 Kompresörün yükte çalışma zamanı (dk.) T = Toplam süre (dk.) b) Tüketicilerin kaçak miktarının ölçülmesi Basınçlı hava tüketicilerinin kaçaklarını belirlemek için, öncelikle pnömatik olarak çalışan tüm aletler, makineler ve cihazlar bağlı şekilde tüm kaçakların toplamı ölçülür (resim 4). Ardından tüketicilere ait bağlantıların önündeki devreyi kesme vanaları kapatılır ve boru hatlarındaki kaçaklar ölçülür (resim 5). Toplam ve şebeke kaçaklarının farkı, hava tüketicileri, vanalar ve ekleme parçalarındaki kayıpları ortaya koyar. belirlemek için bir ultrasonik cihazın kullanılması tavsiye edilir. Son olarak kaçak noktaları belirlenip, giderilip ve boru hattı kesiti güncel basınçlı hava ihtiyacına adapte edilirse, eski şebeke yeniden daha verimli bir basınçlı hava dağıtım sistemi olmuştur. Resim 4 Basınçlı hava tüketicilerininkaçak ölçümü Resim 5 Resim 2: İlave ara hatlarla kapasiteyi artırmak 4. Kaçakların geneli nerede ortaya çıkıyor? VL = VK x Σ tx T rak belirlenebilir. Ana boru hatlarında eski kendir contalarla donatılmış olan eski nemli bir şebeke kuru basınçlı havayla çalıştırıldığı ve bu contalar belirli bir süre sonra kuruduğu takdirde çok sayıda ve büyük kaçaklar olduğu gözlenir. Ana boru hattı şebekesindeki kaçakların yerlerini kesin olarak Çalışma basıncı Deneyimlere göre, kaçakların %70’i son metrelerde, yani basınçlı hava ağının uç tüketim noktalarında aranmalıdır. Bu kaçakların yerleri sabun veya özel spreyler yardımıyla tam ola- t2 t1 t3 t4 T Süre Resim 3: Basınçlı hava tüketicileri kapalıyken kompresörün yükte çalışma zamanını ölçerek kaçakları belirlemek 23 Basınçlı hava teknolojisi t5 Kompresör istasyonları günümüzde genelde karmaşık sistemlerdir. Bu yüzden, bu istasyonlar ancak doğru planlandığı, geliştirildiği ve modernize edildiği zaman gerçekten verimli ve ekonomik olarak hizmet verir. 11. Kompresör istasyonunun doğru planlanması (1) Basınçlı hava ihtiyaç analizi (ADA) Bunun için KAESER, geniş kapsamlı bir hizmet konsepti sunmaktadır. Bu hizmet; kalitesi kanıtlanmış KAESER basınçlı hava ekipmanları, basınçlı hava danışmanlığı ve servisi gibi unsurları bilişim teknolojisinin en yeni olanaklarını kullanarak desteklemektedir. Basınçlı hava kullanıcıları otomotivden çimento sektörüne kadar çok geniş bir yelpazede yer almaktadır. Bu nedenle çeşitli kullanım alanlarında etkin basınçlı hava kullanımının önemli ön şartı güvenilir bir hava üretim ve şartlandırma tekniği oluşturmaktadır. Basınçlı hava sistemi, basınçlı havayı tam istenen miktarda, kalitede ve ekonomik olarak üretme konumunda olmalıdır. 1. Danışmanlık, verimlilik hakkında fikir verir Verimli bir basınçlı hava sistemi, çalışma ve çevre şartlarına kesin olarak uyarlanmış olmalıdır. Yani, doğru kapasiteli kompresörlere, şartlandırma cihazlarına ve boru hatlarına, ihtiyaca göre etkin bir kumanda sistemine, uygun havalandırmaya ve kondens şartlandırmasına ve mümkünse atık ısının geri kazanılması ve kullanılmasını sağlayan sistemlere sahip olmalıdır. Tüm bu detaylar, ”KAESER enerji tasarruf siste- mi” (KESS) içinde dikkate alınmaktadır. Basınçlı hava ihtiyaç analizini, planlamayı (resim 1), uygulamayı, eğitimi ve müşteri hizmetlerini içerir. Bu sırada en önemli konu danışmanlık kalitesi ve doğru teknik seçimidir: En büyük tasar- Resim 1: Modern 3-D CAD sistemlerinin yardımıyla kompresör istasyonları son ayrıntıya kadar planlanıp kullanıcının ihtiyacına göre kesin olarak uyarlanabilir ruf potansiyeli satın alma maliyetinden ziyade enerji ve bakım maliyetlerinde yer almaktadır. Resim 2: Özel bir anket formu kullanıcılara planlama ve rehberlik hizmetini sunmaktadır. Bu form doğrudan KAESER web sitesi www.kaeser.com’dan (Servisler>Danışmanlık>Analiz >Form) pdf dokümanı olarak indirilebilir. 24 Basınçlı hava teknolojisi 2. Basınçlı hava ihtiyaç analizi Her KESS danışmanlığının çıkış noktası şu anda ve gerekirse gelecekteki basınçlı hava ihtiyacının bir analizidir. KAESER tarafından geliştirilen ve bilgisayar destek- li ADA (basınçlı hava ihtiyaç analizi) kısaltmasıyla yapılan bu araştırma ihtiyaç durumunda özel çevre şartları dikkate alınarak gerçekleştirilir: aralıklarka bilgisayar destekli bir analiz sisteminin yardımıyla, kompresörlerin (halen) doğru yüklenip yüklenmediği, kumanda sistemlerinin (hala) doğru programlı olup olmadığı veya kaçak oranının kabul edilebilir değerler içinde olup olmadığı tespit edilir. ADA sistemi, ayrıca eski kompresörlerin yenileriyle değiştirilmesi istendiğinde de kullanılabilir. Böylelikle, kompresörlerin verimsiz çalışmasına sebep olan muhtemel hatalı kapasite seçimlerinin önüne geçilmiş ve etkin bir master kumanda sistemini planlamak mümkün olmaktadır. (resim 4). a) Bir basınçlı hava sistemini yeniden planlamak Bir kompresör istasyonunu yeniden planlamak için gelecekteki kullanıcı kapsamlı ihtiyaç tespit ve saha formlarını doldurur (resim 2). Bu formlar, deneyimli bir KAESER basınçlı hava danışmanıyla yapılan işbirliğiyle, ilerideki basınçlı hava ihtiyacını en verimli şekilde karşılayacak donanımı belirlemeyi sağlamaktadır. Sorular, verimli ve çevreye saygılı bir basınçlı hava sistemini oluşturmak amacını taşımaktadır. Resim 3: Çeşitli ölçüm yöntemleri ve cihazlarıyla mevcut sistemlerin basınçlı hava tüketimleri aynı zamanda asgari ve azami basınçları belirlenir. Ölçüm sonuçları temel alınarak kompresör istasyonları en uygun şekilde tasarlanır b) Geliştirme ve modernizasyon Yeni istasyon projelendirmelerinin tersine mevcut basınçlı sistemin ihtiyaca göre geliştirilmesi veya modernizasyonu için gerekli verileri toplamak için genellikle yeterlidir. KAESER, kullanıcı basınçlı hava sistemi, sistemin ihtiyaca farklı zamanlar ve farklı bölgeler için kesin olarak belirleyebilen ölçüm yöntemleri ve cihazlarına sahiptir. Bu sırada, yalnız ortalama değerler değil, aynı zamanda maksimum ve minimum değerleri belirlemek de çok önemlidir (resim 3). d) Çalışma şartlarında değişiklik olması Kullanım koşullarının değişmesi durumunda bile bir uzmandan yardım alınmalıdır. Birçok durumda yeni şartlara adapte edilen şartlandırma yöntemleri veya basınç ayarlamaları ile oldukça ciddi maliyet tasarrufları elde edilir. Yeni sistemin özgül güç tüketimi Eski sistemin özgül güç tüketimi c) Mevcut istasyonun verimliliğinin kontrol edilmesi Hazır mevcut istasyonlarda bile, belirli Resim 4: Grafik, ADA ile belirlenen eski sistemin (üst eğri) ve yeni sistemin (alt eğri) belirlenen özgül güç ihtiyacını gösterir Zaman ekseni ve yükteki 25 Basınçlı hava teknolojisi Dipsiz kuyu mu kumbara mı? Basınçlı hava sistemi duruma göre bunlardan biri ya da diğeri olabilir. Sihirli formül ”sistem optimizasyonudur”. Bu sistemle, Avrupa’daki sanayi bölgelerinde oluşan basınçlı hava maliyetlerinin 12. Kompresör istasyonlarının doğru planlanması (2) En ekonomik konseptin belirlenmesi 1. Bilgisayar destekli tespitler Bir istasyonun optimizasyonu için kurulan kompresörlerin ve olası yeni ünitelerin teknik verileri bir bilgisayara girilir. KESS, bunun ardından en uygun üniteleri ve maliyet tasarruf olanaklarını hesaplar. Bu sırada tüm kayıplar dahil belirli bir basınçlı hava ihtiyacı için enerji tüketimi hassas olarak hesapla- başarabilmek için master kumanda otomatik olarak ana ve uç yük kompresörlerinin en uygun kombinasyonu seçer - sadece 0,2 bar’lık bir şebeke basınç dalgalanma aralığında çalışan toplam 16 kompresöre kadar kumanda edilebilmektedir. Bu özel ihtiyacı, KAESER in ”Vesis” ve yeni ”Sigma Air Manager” ürünleri gibi akıllı kumanda sistemleri karşılar. Adı geçen master kumandalar bir veri yolu sistemi üzerinden kompresörlerle ve hatta kondens ayırıcılar, kurutucular v.s gibi ekipmanlarla veri alışverişinde bulunabilir. Ayrıca, merkezi bir kontrol sistemine bağlamak ve tüm çalışma verilerini buraya aktarmak olanağına sahiptir. 2. Karma çözüm Bir çok uygulamada, farklı kapasiteli kompresörlerden meydana gelen ihtiyaca göre uyarlanmış bir konfigürasyon doğru bir çözüm olarak ortaya çıkar. Bu çözüm, küçük kapasiteli uç yük kompresörleri ile büyük kapasiteli ana yük ve yedek kompresörlerin kombinasyonu ile oluşmaktadır. Bu çözümde master kumandanın görevi ise, mümkün mertebe dengeli özgülbir enerji tüketimini sağlamaktır. Bunu 3. Yapısal optimizasyon Yeni baştan planlanan veya modernize edilen bir kompresör istasyonu tesis edileceği hacmi en uygun şekilde Enerji tüketimi kW KAESER enerji tasarruf sistemi (KESS) bilgisayar destekli bir optimizasyon hesabını kapsamaktadır. Böylelikle çeşitli basınçlı hava üretim alternatiflerinden kullanıcının uygulama alanları ve ihtiyaçları için uygun olan çözüm hemen belirlenebilir. bir basınçlı hava uzmanının desteğiyle yeni planlama yapılırken, hesaplamaların temel ilkesini beklenen basınçlı hava tüketiminin ve olası dalgalanmaların dikkate alındığı itinayla doldurulmuş anket formları sağlar. Mevcut kompresör istasyonunda basınçlı hava kapasitesinin analiziyle (ADA) belirlenen karakteristik günlük çalışma akışı hesaplamaların esasını oluşturur. nır. Toplam çalışma zamanı sırasında kompresör istasyonun özgül güç tüketiminin nihai bir resmini oluşturmak birçok defa mümkündür (resim 1). Bu şekilde kısmi yük bölgesindeki zayıf noktalar önceden belirlenip giderilebilir. Sonuç olarak, potansiyel maliyet tasarrufu ve amortisman hakkında net bir ifade ortaya çıkar. Gerekli hava miktarı m³/dk. ortalama %30’dan fazlası tasarruf edilebilmektedir. Bunun ana payını ykl. % 70 ila 80 ile enerji ihtiyacı teşkil eder. Enerji günden güne pahalılaşıyor. Bu nedenle kullanıcı için etkin basınçlı hava konseptini belirlemek daima en önemli husus olmalıdır. Süre gerekli hava miktarı Mevcut sistemin enerji tüketimi 1. yeni sistemin enerji tüketimi 2. yeni sistemin enerji tüketimi Resim 1: Mevcut bir kompresör istasyonun enerji tüketiminin basınçlı hava ihtiyacına bağımlı olarak bir çalışma günü dahilinde yeni kompresör istasyonu alternatifleri ile karşılaştırılması 26 Basınçlı hava teknolojisi kullanmalıdır. KAESER’in kullandığı modern planlama sistemleri, burada çok değerli destek sağlamaktadır. Bu sadece yerleşim planları ve P&I şemasından (akış şeması) ibaret olmayıp, aynı zamanda bilgisayar destekli 3 boyutlu resim çizimleri ve animasyon- ları da kapsamaktadır. Bu şekilde örneğin, küçük hacme rağmen verimli bir kompresör hava soğutması sağlamak her zaman mümkündür. Böylelikle külfetli su soğutmasına karşın yaklaşık % 30 ila 40 kadar maliyetten tasarruf edilebilir. Başka bir avantaj ise, olası eksikliklerin ve arıza kaynaklarının planlama merkezinde önceden belirlenmesi ve giderilmesi ve istasyonların yapısal olarak optimize edilmesidir (resim 2 a - c). Oda yüksekliği 5m Resim 2 a: Bir otomobil fabrikasında kompresör istasyonunun yerleşim çizimleri Kondens hattı Resim 2 b: Aynı kompresör istasyonun P&I şeması 4. Optimizasyon ve kontrol Basınçlı hava sisteminin verimliliğini uzun süre sağlamak için, yalnız optimize edilmiş bir maliyet-faydaoranı değil, aynı zamanda etkin bir kontrol için şeffaflık gereklidir. Bu şeffaflığın temelini, beş adet tön programlı kumandamodu ile verileri toplama ve bir veri ağına aktarma özelliğine sahip bir sanayi bilgisayarı olan ”Sigma Control” kompresör kumandası oluşturmaktadır. Master kumanda olarak ise daha önce bahsi geçen gelişmiş bir endüstriyel bilgisayar olan ”Sigma Air Manager” kullanılmaktadır (resim 3). İstasyonun ihtiyaca uygun kumandasının ve denetiminin yanın- Resim 2 c: Bilgisayar destekli 3-D animasyonları planlama aşamasında gelecekteki kompresör istasyonları görsel olarak gezmek ve istediğiniz açıdan görüntü alma imkanı 27 Basınçlı hava teknolojisi Resim 3: ”Sigma Air Manager”, tüm basınçlı hava ünitelerinin birbirleriyle uyumlu çalışmasının yanı sıra basınçlı hava sisteminin yüksek emre amadelik ve etkin kontrolünü sağlamaktadır da, tüm önemli verileri toplamak ve bir bilgisayar ağına (ethernet) aktarmak görevleri arasında yer alır. Bu, Internet üzerinden veya ”Sigma Control Center” yazılımı üzerinden gerçekleşebilir. ”Sigma Air Manager”, görüntüleme sistemi ”Sigma Air Control” ile, istasyonun tüm kompresörleri ve önemli çalışma verileri hakkında bilgisayar aracılığıyla genel bir görünüm sunmaktadır. Böylelikle, istasyonun kusursuz çalışıp çalışmadığı, bakım veya arıza uyarılarının mevcut olup olmadığı ve çalışma basıncının seviyesi hemen görülebilir. Bu arada ulaşılmak istenen bilginin seviyesi kullanıcı tarafından serbest olarak seçilebilir. Bu şekilde örneğin istasyondaki olaylar takip edilebilir, enerji tüketiminin, basınçlı hava ihtiyacının ve basınç seviyesinin grafik gösterimleri oluşturulabilir ve bakım tarihleri tespit edilebilir. Bu modern kontrol cihazı, kompresör istasyonlarının her zaman için gerekli miktarda ve kalitede basınçlı havayı en düşük maliyetlerle üretmesini temin etmektedir. Günümüzde sadece çok az kompresör istasyonu ve basınçlı hava sistemleri optimize edilmiş maliyet yapılarıyla ön plana çıkmaktadır. Diğer tüm istasyonlarda da sistem optimizasyonu gerekmektedir. Bunun ilk adımı 13. Kompresör istasyonlarının doğru planlanması (3) Mevcut durumun belirlenmesi ve basınçlı hava ihtiyaç analizi (ADA) s. 24’teki “Kompresör istasyonunun doğru planlanması bölümünde ana hatlarıyla belirtildiği gibi ayrıntılı bir basınçlı hava ihtiyaç analizidir. Bu bölümde ise, bir istasyonun gerçek durumunun pratikte adım adım nasıl tespit edildiği açıklanmaktadır. Analizin ve ardından başarılı bir optimizasyonun temel ön şartı işletmeci ile basınçlı hava uzmanı arasında iyi, güven dolu bir işbirliğidir. Bunların işletmeci için anlamı, önceden gerekli tüm bilgileri hazırlamaktır. kumanda havası olarak, yüzey şartlandırmada, dönen aletler için, temizlemeamaçlı işlem havası v.s gibi kullanım sahaları belirtilmelidir. c) Mevcut kompresörler Kompresörlerin tipleri ve kapasiteleri yanında çalışma basıncı, hava verimi, enerji tüketimi, soğutma türü ve gerekirse ısı geri kazanmı gibi ilgili bilgiler de ifade edilmelidir. e) Sistem kumandası ve denetimi Her bir kompresörün özelliklerinin yanında kompresörlerin koordineli çalışması da bir istasyonun verimliliğini ileri düzeyde etkilediğinden, mevcut kumanda ve denetim sistemlerinin bilgileri de eksiksiz olmamalıdır. 2. Kullanıcı ve basınçlı hava uzmanı arasındaki diyalog Yukarıda bahsedilen bilgiler toplandı- d) Basınçlı hava şartlandırması Resim 2: Basınçlı hava üretiminin ve şartlandırmanın R&I akış şeması Basınçlı hava şartlandırmasında, merkezi ve/veya merkezi olmaP&I Akış şeması (taslak) 2. istasyon yan şartlandırma ve hangi kalite sınıfının gerekli olduğu Sistemler Şartlandırma önemlidir. Elbette şartlandırma ekipmanının teknik bilgileri de belirtilmelidir. Bir akış şeması gerekli genel görünümü sağlar (resim 2). 1. İşletmeciden gelen bilgiler a) Durum planı Başlangıçta işletmenin bir yerleşim planı (resim 1) hazır olmak zorundadır. Bu planda ana basınçlı hava hatları, bağlantı noktaları ve kompresör istasyonunun hava giriş noktaları olmalıdır. Buna ilaveten boru hatlarının boyu ve malzemesi, ana basınçlı hava tüketiminin yerleri hakkında, özel basınç ve kalitede havanın kullanıldığı noktaların bilgileri gereklidir. Her bir şebeke demeti dahil plan Basınçlı hava: Kırmızı = 3” hat Mavi = 2” hat Yeşil = Zemindeki hat Kaverengi = ¾ hat Resim 1: Bir işletmede basınçlı hava ana hattının planı (durum planı) Kompresör odası b) Basınçlı havanın kullanım alanları Basınçlı hava birçok farklı alanda kullanıldığından, kullanım yerleri ve uygulamaları hakkında detaylı bilgiler vazgeçilmezdir. Basınçlı havanın örneğin Kompresör odası 28 Basınçlı hava teknolojisi ğında, basınçlı hava uzmanı ön görüşmede öncelikle toplanan belgeleri inceler ve mevcut sistemi anlar, ardından kullanıcı ile birlikte basınçlı hava sisteminde hangi problemlerin var olduğu ortaya konur. Bunların arasında, çok düşük veya dalgalı bir basınçseviyesi, yetersiz hava kalitesi, kompresörlerin kapasitesi veya soğutmayla ilgili problemler sayılabilir. 3. Basınçlı hava sistemini ele almak Basınçlı hava sisteminin gözden geçirilmesi faydalıdır. Bu kontrole, kritik bölgerden başlamak, yani, örneğin basınç düşüşlerinin yüksek olduğu (resim 3) veya kötü hava kalitesine sahip yerlerden başlanılması tavsiye edilir. Deneyimlere göre genelde hava çıkış noktalarında bu tür sorunlar söz konusu olur. Bu nedenle, aşağıdaki gibi hareket edilmesi tavsiye edilir: Resim 3: Bir basınçlı hava sisteminde basınç düşüşü a) Bağlantı hortumları, basınç düşürücüler ve kondens tahliye cihazları Özellikle hava tüketicilerine gidenhortum bağlantılarında sıklıkla kaçak noktaları olduğu gözlenir. Bu nedenle hasarlara ve kaçaklara karşı kontrol edilmelidirler. Basınç düşürücüsü varsa, yük altında iken basınç ayarları (önceki ve sonraki basınç) aynı şekilde kontrol edilmelidir (Resim 4). Basınç düşürücüsünün önüne kurulan kondens seperatöründe su seviyesi ve e) Kompresör istasyonu Kompresör istasyonunda elbette ciddi eksiklikler olabilir. Özellikle makinenin yerleşimi, havalandırma sistemi, soğutma ve boru döşeme sistemi kontrol edilmelidir. Ayrıca kompresörlerin kumanda edildiği, kompresörlerin toplam basınç dalgalanma aralığı, hava tankı kapasitesi ve kompresörlere kumanda eden basınç değerlerinin ölçüm noktaları kontrol edilmelidir. Resim 4: Su ayırıcılı ”enerji israf” noktası bölgesel basınç düşürücü Sistemde su mu var? kirlenme denetimi yapılmalıdır. Aynı husus, dik olarak aşağı doğru yönlendirilmiş çıkış hatları için de geçerlidir (resim 5). b) Devre kesici vanalar Ana hattan yapılan branşman bağlantı noktalarının ekleme parçaları sistem verimliliğine en çok etki eden unsurlardandır. Devre kesici vanalar genellikle boru hatlarının hassas noktalarını teşkil eder. Bu şekilde, örneğin tam geçiş özelliğine sahip veya hava akı şına uygun küresel ve kelebek vanaların yerine akışına uygun olmayan su mus lukları veya köşe valflerinin söz konusu olup olmadığı kontroledilmelidir. c) Ana boru hattı şebekesi Ana boru şebekesinde her şeyden önce, basınç düşüşünün ana nedeni olan dar kesitli hatlar belirlenmelidir. d) Basınçlı hava şartlandırma sistemi Burada dikkat edilecek en önemli noktalar ulaşılan basınç çiğlenme noktası (kuruluk derecesi) ve her ekipmandaki basınç kaybıdır. Uygulama alanına göre başka kalite kontrolleri de gerekli olabilir. 29 Basınçlı hava teknolojisi Vanayı açarak test Vana açıldıktan sonra su açığa çıkıyor mu? Resim 5: Sistemde su mu var? (Test) f) Ölçüm noktalarını belirlemek Basınçlı hava uzmanı inceleme yaptıktan sonra işletmeciyle birlikte hava tüketim analizinin ölçüm noktalarını belirler. En azından şartlandırma öncesi ve sonrası ile ana basınçlı hava hattının çıkışındaki bir basınç ölçümü gereklidir. 4. Hava tüketiminin ve basıncın ölçülmesi Basıncın ve hava tüketiminin ölçülmesinde kompresör istasyonunun çalışması en az 10 gün modern veri kayıt tekniği ile takip edilir. Veri kayıt cihazı, ölçüm değerlerinin toplar ve bunları ayrıntılı bir tüketim diyagramına dönüştüren bir bilgisayara aktarır. Basınç düşüşleri, basınç ve tüketimdalgalanmaları, çalışma davranışları, yükte ve beklemede geçen zaman ve de her bir kompresörün ilgili basınçlı hava tüketiminde olan performansları belirlenebilir. Resmi tamamlamak için, ölçüm sırasında kaçaklar da belirlenmelidir. Bu husus, 10. (s. 22) bölümde gösterildiği gibi gerçekleşir ve hafta sonu hattın belirli bölgelerini kapatmak gerekebilir. Kompresörler, harcadığı elektriğin hemen hemen yüzde 100’ünü ısıya dönüştürür. Nispeten küçük bir 18,5 kW kompresör, bir evi rahatlıkla ısıtılabilecek şekilde çok ısı enerjisi ”üretir”. Bu nedenle bir kompresör 14. Kompresör istasyonlarının doğru planlanması (4) Kompresör istasyonunun etkin havalandırılması: Hava ile soğutma istasyonunun sorunsuz çalışması için etkin soğutma gereklidir. Kompresörlerden oluşan atık ısılar enerji tasarrufu konusunda büyük potansiyel yaratmaktadır. İlgili ısı geri kazanım sisteminin yardımıyla kullanılan enerjiinin yüzde 94’ü geri kazanılabilir, bu ısı kullanılır ise basınçlı hava üretim maliyetleri net bir şekilde düşürülebilir (bölüm 8, s. 18). Buna rağmen, geri kazanımlı basınçlı hava sisteminde bile, kompresörlerde tam kapasiteli bir soğutma sistemi mevcut olmalıdır. Hava soğutmasınınmaliyetleri su soğutmasına göre yüzde 30 daha düşük olmaktadır. Bu nedenle hava soğutması günümüzde nerede mümkün olursa tercih edilmelidir. 1. Kompresörlerin çevresi 1.1 Temiz ve serin havanın önemi Kaza önleme talimatlarında VBG 16 (”13.4 kompresör”, § 12, bölüm 1) şu ifade yer almaktadır: ”Kompresörler, yeterli düzeyde erişim ve gerekli soğutmanın sağlanacağı şekilde kurulmalıdır.” Uygulama talimatları, çevre sıcaklığının havayla ve yağla soğutulan sistemlerde +40°C’yi aşmaması gerektiğini belirtir. Bunun dışında şu uyarıya sahiptir: „... kompresörlerin hava emme bölgesinde tehlikeli karışımlar kullanılmamalıdır.“ Bu kuralların amacı kaza riskini en aza indirmektir. Verimli ve az bakım gerektiren bir kompresör istasyonu ise çok daha fazla noktanın dikkate alınmasını gerektirir. 1.2 Kompresör istasyonunun temizliği Kompresör odası depo değildir. Yani, yabancı maddelerden, tozdan ve kirlerden arındırılmalıdır; zemin düzgün olmalıdır. İdeal olanı, su ile temizlenebilir olmasıdır. Hiçbir durumda soğuk hava – tıpkı sıkıştırma için öngörülen hava gibi – önce- ve uygulamada dikkate alınmalıdır. Özelllikle yaz aylarında kompresör odasının güney ve batı duvarına vuran güneş ışınları kompresör odasının sıcaklığını çok fazla etkileyebilir. Yumuşak iklime sahip bölgelerde bile +40 veya +45 °C sıcaklığa ulaşılabilir. Bu nedenle, sıkıştırma ve soğutma havasının emiş pencerelerinin güneş ışınlarının maruz kaldığı yerlere yapılmaması tavsiye edilir. Egzos kanallı kompresörler – etkin bir havalandırma şekli den yoğun filtrasyon olmadan toz, kurum veya benzeri maddelerle dolu olan bir çevreden emme yapmamalıdır. Normal çalışma şartları altında kompresörlerin sıkıştırma ve soğutma havası uygun filtreyle arındırılmalıdır. 1.3 Uygun hava sıcaklığı Sıcaklık, kompresörlerin güvenirliğine ve bakım ihtiyacına oldukça ciddi bir oranda etkietmektedir: Sıkıştırma ve soğutma havası ne soğuk (+3 °C’nin altında) ne de sıcak (+40 °C’nin üstünde)* olmalıdır. Bu husus, planlamada 30 Basınçlı hava teknolojisi Pencerelerin büyüklüğü kompresörün kapasitesine ve havalandırma türüne göre belirlenir. 2. Kompresör odasının havalandırılması Yalnız hava değil, su soğutmalıkompresörlerde bile kompresör odasının havalandırılmasının uygun şekilde tasarlanması gereklidir. Her durumda vida bloğundan yayılan ısılar ve *) Adı geçen sıcaklık sınırları orta Avrupa’daki iklim koşulları ve bir kompresör istasyonunun standart donanımına göredir. elektrikli tahrik motorunun atık ısıları uzaklaştırılmalıdır. Bu ısı, kompresör tahrik gücünün yaklaşık yüzde 10’una eşdeğerdir. 3. Çeşitli havalandırma türleri 3.1 Doğal havalandırma (resim 1) Soğuk hava kompresörden emilir ve ısıtılır, ardından yukarı doğru yükselir ve sonra hakim olan aşırı basınç nedeniyle yukarıda tesis edilmiş bir hava atma penseresinden odadan atılır. Ancak bu havalandırma türü sadece istisnai durumlarda ve 5,5 kW’nin altındaki kompresör güçleri için tavsiye edilir, çünkü güneş ışını veya hava atma penceresine etki eden rüzgar doğal havalandırmanın çalışmamasına neden olabilir. 3.2 Yapay havalandırma En yaygın olarak kullanılan yöntemdir ve bir soğuk hava akımıyla çalışır. Yılın soğuk dönemlerinde +3 °C’nin altındaki sıcaklıkları önlemek için, bir termostat kumandası var olmalıdır. Düşük sıcaklıklar kompresörler, kondens ayırıcılar ve şartlandırma ekipmanları için tehlike oluşturur. Termostat üzerinden kumanda gereklidir, çünkü kompresör odasının yapay havalandırmasında, odada ısınan hava geri dönüşünü önleyen bir vakum oluşur. Yapay havalandırmanın iki yolu vardır: 3.2.1 Harici bir vantilatörle havalandırma Kompresör odasının hava atma penceresine kurulmuş olan termostat kumandalı harici vantilatör (resim 2) ısınan havayı emer. Bu havalandırma türünde, pencere büyüklüğünü (sağ alt resimde) küçük boyutlandırmamak gerekir: Pencere olması gerekenden küçük olursa yüksek hava akım hızından dolayı oluşan vakum yüksek gürültü seviyesine neden olur. Ayrıca istasyonun havalandırılmasında sorunlar ortaya çıkar. Havalandırma sistemi, kompresörün 7 K ‘ne ulaşan sıcaklık artışının sonucunda kompresör odasının sıcaklığının çok artmayacağı şekilde tasarlanmış olmalıdır. Aksi takdirde ısı kısa devresine ve bu nedenle kompresörlerin arızalanmasına neden olabilir. Düşünülmesi gereken konu ise: harici ventilatörlerin ek enerji maliyetlerine neden olmasıdır. 3.2.2 Kanallı havalandırma (resim 3) Tam olarak kapalı bir paket olan günümüz vidalı kompresörleri bir havalandırma kanalının yardımıyla hemen hemen ideal bir havalandırma türünü gerçekleştirme olanağını sağlamaktadır: Kompresör bir fan vasıtasıyla soğutma havasını emer ve ısınan atık havayı, doğrudan havalandırma kanalıyla kompresör odasından atar. Bu metodun temel avantajı, soğuk havasının ortam sıcaklığının yaklaşık 20 K üzerine kadar ısınabilmesidir, Böylelikle gerekli soğutma havası miktarı azalır. Normalde kompresörlerdeki standart fanlar soğutma havasını boşaltma işlemi için yeterlidir. Yani, harici vantilatör olan havalandırmaya karşılık ek bir enerji harcamasına gerek yoktur. Bu husus ancak toplam kanal uzunluğunun direncinin vantilatörlerin hava itme rezervini aşmadığı takdirde geçerli olur. Kış aylarında kompresör odasında uygun çalışma sıcaklığını sağlamak için hava boşaltma kanalı termostatla kumanda edilen bir hava sirkülasyon jaluzisine (resim 4) sahip olmalıdır Kompresör odasında havayla soğutulan kurutucular kurulmuşsa, bu durumda aynı şekilde dikkate alınmalıdır: Kompresör ve kurutucuhavalandırma tekniği açısından birbirlerini karşılıklı olarak etkilememelidir. Bunun dışında + 25 °C’nin üstündeki sıcaklıklarda, soğuk hava akış miktarını artırmak için termostatla kumanda edilen ek bir vantilatör tavsiye edilir. h Resim 1: Doğal havalandırmalı kompresör odası– 5,5 kW’nın altındaki sistemler için Resim 2: Harici vantilatörlü yapay havalandırma – 5,5 ila 11 kW’arası sistemler için Hava girişi örneğin depodan Resim 3: Havalandırma kanallı yapay havalandırma - 11 kW’arası sistemler için Hava sirkülasyon kapağı Dışarıdan hava girişi Resim 4: Termostat kumandalı bir hava sirkülasyon jaluzisi kışın içeriye sıcak hava vererek uygun çalışma sıcaklığını sağlamaktadır 31 Basınçlı hava teknolojisi 20 ila 31. sayfalar arasında, basınçlı hava şebekesinin yeni baştan kurulması veyamevcut ağın yeniden yapılandırılması esnasında nelerin dikkate alınacağı ve verimli bir kompresör istasyonunun nasıl planlanacağı 15. Basınçlı hava sistemlerinin doğru işletilmesi Güvenilirliğin ve maliyet optimizasyonunun sağlanması 1. İdeal verimlilik nedir? Bir basınçlı hava sisteminin verimliliği maliyet yapısına yansır. Elde edilebilen verimlilik, her işletmeye ve üretime göre farklılık gösterir. Kompresörlerin çalışma süreleri, basınç seviyesi ve diğer ticari parametreler önemlidir. Burada örnek olarak havayla soğutulan ve optimize edilmiş bir kompresör istasyonu – çalışma süresi 5 yıl, elektrik fiyatı 8 Cent/kWh, faiz oranı % 6, 7 bar çalışma basıncı, ISO 8573-1 normuna göre basınçlı hava kalitesi: 1. sınıf yağ, 1. sınıf toz, 4. sınıf su (resim 1). Örnek şunu göstermektedir: Uygunkoşullar Şartlandırma enerji maliyetleri Kompresörlerin bakım maliyetleri Şartlandırma bakım maliyetleri Kompresörlerin yatırım maliyetleri Şartlandırma yatırım maliyetleri Kurulum maliyetleri/Master kumandalar 2.1 İhtiyaca odaklı bakım ”Sigma Control” gibi modern dahili kompresör kumandaları ve sanayi bilgisayar esaslı ”Sigma Air Manager” gibi basınçlı hava yönetim sistemleri Kompresörlerin enerji maliyetleri yerlerde tasarruf etme tehlikesi söz konusudur: Bunlar, yüksek bir çalışma basıncı gerektiren, satın alma fiyatı için uygun olan üretim makinelerinde ortaya çıkar. Bunun makine için gerekli olan yüksek basınçta hava üretme maliyeti, örneğin 6 bar’lık düşük çalışma basıncıyla çalışan bir makinenin satın alınmasındaki ek maliyetten daha yüksek olur. Bu nedenle ana makineleri satın alırken yalnızca gerilim değil, aynı zamanda basınçlı hava ihtiyacı da dikkate alınmalıdır. 2. Verimliliği elde etmek Sürekli yüksek verimli bir basınçlı hava sisteminin oluşturulabilmesi için, aşağıdaki önemli noktalar dikkate almalıdır: Kondens şartlandırması Maksimum sistem verimliliğini sağlamak kullanıcıya üç yönden tasarruf sağlar: Hava sisteminin güvenirliği artar, basınçlı hava maliyetleri ve enerji tüketimi hissedilir derece düşer. Tasarruf potansiyeli oldukça yüksektir. SAVE II” EU raporuna göre 2000 yılında Avrupa’da hava kompresörlerinin enerji harcaması 80 milyarlık kWh olmuştur; bunun en az yüzde 30’u tasarruf edilebilir. altında bile enerji tüketimi yaklaşık % 70 ile basınçlı hava toplam maliyetinin aslan payını almaktadır. İlk çalıştırma/eğitim ve tasarlanacağını sunmuştuk. Enerji ve maliyet bilinciyle yapılan planlama ve uygulama yapılacak işin yarısını teşkil etmektedir. Basınçlı hava üretiminin verimliliğini sürekli olarak emniyete almak için, basınçlı hava sisteminin etkin olarak işletilmesi sağlanmalıdır. 2.3 Üretim kaynaklı yeni talepler 2.3.1 Basınçlı hava tüketimindeki değişiklikler a) Üretimin değiştirilmesi Tüketim dalgalanmaları günlük düzende çokça görülür. Bu durum çok az Çalışma basıncı: 7,5 bar Hava soğutması Baz: 0,08 Euro/kWh dikkate alınır ve yeni üreBasınçlı hava kalitesi: Yağ 1 Çalışma süresi: 5 yıl (ISO 8573-1 normuna göre) Toz 1 Faiz oranı: 6 % Su 4 tim hattının ilavesi ile bir vardiyadaki hava tüketimi Resim 1: Optimize edilmiş bir basınçlı hava sisteminin azalırken diğer vardiyada maliyet yapısı yedek kompresörün de bir kompresör istasyonuna ait parçalayetmediği çok yoğun bir hava ihtiyacı rın bakım aralığı hakkında kesin bilgiler oluşabilmektedir. Bu nedenle basınçvermektedir. Bu sistemlerle bakım çalışlı hava sistemi bu tip değişikliklere malarını ihtiyaca göre kumanda etmek adapte edilebilmelidir. ve önleyici olarak uygulamak mümkündür. Sonuç: Düşük bakım maliyetleri, b) Üretim kapasitesinin artması yüksek verimlilik ve basınçlı hava sisBu durumda yalnız kompresör kapateminin güvenirliği ve böylelikle üretim sitesi değil, aynı zamanda boru hathattında yüksek güvenirlik. ları ve basınçlı hava şartlandırması da değiştirilmiş şartlara uyarlanmalıdır. 2.2 Uygun tüketicilerin kullanılması Bir işletmenin ürün kapasitesi mevcut Yalnız oluşturma yönünde değil, aynı bir sistemi tekrardan kurarak arttırılmak zamanda tüketim yönünde de, yanlış istendiği zaman, olabildiğince ayrıntılı 32 Basınçlı hava teknolojisi Resim 4: İki farklı basınçlı hava kalitesi için şartlandırmalı istasyon Resim 2: Basınçlı hava tüketimini ölçmeye yarayan cihaz. Bir ölçüm borusu ile basınç farkı ölçülerek hava tüketimi hesaplanır. bilgiler elde etmek ve basınçlı hava sistemini buna göre adapte edebilmek için mevcut sistemin basınçlı hava tüketimininin hassas bir şekilde ölçümünün yapılarak ve dokümanlandırılarak belirlenmesi tavsiye edilir(resim 2). 2.3.2 Hava sisteminin ve kalitenin sürekliliği Kompresör istasyonlarda yedek kompresörlerin kullanılması çok normaldir. Buna karşın basınçlı hava şartlandırmasında da bu tip güvenlik rezervinin olması gerekir. Hava tüketimi kısa süreler için de olsa artığında, yedek kompresörü devreye girer, eksik şartlandırma kapasitesi nedeniyle basınçlı hava kalitesinde kötüleşme söz konusu olur. Bu nedenle her yedek kompresör için bir şartlandırma ünitesi (kurutucu/filtre) de planlanmalıdır (resim 3). 2.3.3 Basınçlı hava kalitesinde değişiklik Yüksek bir basınçlı hava kalitesi gerekirse, üretimin tamamının mı veya sadece bir kısmının mı farklı kalitede havaya ihtiyaç duyduğuna karar verilir. İlk durum için, sadece merkezi basınçlı hava şartlandırmasını yenilemek yeterli olmayacaktır. O ana kadar düşük kalitede hava taşıyan boru hatları da temizlenmeli veya yenilenmelidir. Buna karşılık ikinci durumda, bölgesel ve ayrı bir şartlandırma tavsiye edilir (resim 4). Bu bölgesel şartlandırma ekipmanlarından geçecek hava sınırlandırılmalıdır. Aksi takdirde hava tüketiminde artış olursa ve şartlandırma ekipmanlarının kapasitesinden fazla hava geçerse, basınçlı hava kalitesi bozulur. 2.4 Kaçakları denetlemek Her basınçlı hava şebekesinde kaçaklar vardır. Çok iyi bakım görmüş basınçlı hava şebekelerinde de kaçaklara rastlanabilir ve kaçaklar artma eğilimindedir. Kaçaklar, çok ciddi enerji kayıplarına neden olurlar. Ana nedeni aletlerdeki, hortum bağlantılarındaki ve makine parçalarındaki aşınmadır. Bu nedenle, bu tip eksikliklere dikkat etmek ve gerektiğinde sorunun giderilmesini sağlamak önemlidir. Ayrıca, örneğin ”Sigma Air Manager” gibi modern kumanda ve denetim sistemlerinin yardımıyla genel kaçakları belirlemek tavsiye edilir. Kaçaklarda bir artış fark edilirse, kaçak noktaları tespit edilmeli ve giderilmelidir. 3. Maliyet yönetimi verimliliği güvence altına alır Planlama sırasında analizle kazanılan veriler ilerde işletme aşamasında da faydalıdır. Sistem devreye alındıktan sonra veri kazanmak için özel Resim 3: Basınçlı hava kalitesinin güvenliği için her yedek kompresöre bir şartlandırma ünitesi atanmış olmalıdır 33 Basınçlı hava teknolojisi bir analiz artık gerekmez. ”Sigma Air Manager” gibi basınçlı hava yönetim sistemleri bu görevleri üstlenirler. Böylelikle çevrimiçi basınçlı hava denetimi ve basınçlı hava sisteminin etkin maliyet yönetimi için en uygun temel esaslar oluşturulur (resim 5). Ne kadar fazla kullanıcı şeffaf bir şekilde basınçlı hava maliyetlerini ortaya koyarsa, maliyet potansiyelini tetkik ettirirse ve basınçlı hava ekipmanları satın alındığı zaman enerji verimliliğini en ön plana alırsa, tüm kullanıcılar basınçlı hava üretimi enerji maliyetinin yüzde 30 ve daha fazlası kadar tasarruf potansiyeline, ve bunun işletme bilançolarına ve çevreye faydasına o kadar yakınlaşırlar. Enerji tüketimi ve maliyet düşüşü Resim 5: Kullanıcı, sistematik maliyet yönetimiyle basınçlı hava maliyetlerinde tasarruf sağlar Baskı Editör: KAESER KOMPRESSOREN GmbH, Carl-Kaeser-Str. 26, 96450 Coburg, Deutschland, Telefon: 09561 640-0; Telefaks: 09561 640-130 E-Mail: produktinfo@kaeser.com. Internet: www.kaeser.com Redaksiyon: Michael Bahr (sorumlu), Erwin Ruppelt Mizanpaj/grafik: Philipp Schlosser, Ralf Günther Fotoğraf: Marcel Hunger Baskı: Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen Özet şeklinde bile olsa bu broşürün sonradan basılması ancak editörün yazılı onayıyla gerçekleşir. Ürün yelpazesi SIGMA PROFİL’li vidalı kompresörler SECOTEC enerji tasarruflu soğutucu kurutucular İnternet teknolojiisine sahip kompresör kumandaları Basınçlı hava şartlandırması (filtre, kondens ayırıcı ve şartlandırması, adsorpsiyon kurutucu, aktif karbon tüpleri) OMEGA PROFIL ‘li blowerlar SIGMA PROFIL ‘li seyyar kompresörler Esnaf ve atölyeler için pistonlu kompresörler Basınçlı hava aksesuarları / basınçlı hava aletleri www.kaeser.com www.kaeser.com www.kaeser.com www.kaeser.com.tr > Servis > Danışmanlık ve analiz TOPKAPI ENDÜSTRİ MALLARI TİCARET A.Ş. Millet Caddesi - No: 180-184 – 34104 Topkapı İSTANBUL Tel : +90 212 534 04 10 – Fax: + 90 212 524 58 46 www.kaeser.com.tr – e-posta: info@topkapigroup.com.tr P-2010TR/05 Teknik değişiklik yapma hakkı mahfuz tutulmaktadır! Basınçlı hava sisteminizin doğru planlanmasına yönelik bilgileri ve yardımcı unsurları aşağıdaki internet adresinden temin edebilirsiniz: