MDF pres hattı kızgın yağ pompalarında enerji

Ağaç sektörü

MDF Sürekli Pres Kızgın Yağ SekonderDevre Pompalarında EnerjiVerimliliğinin Artırılması,

Hakan Olcay, Mert Kalpar, Fatih Çetin,

Siemens Sanayi ve Ticaret A.Ş.,

hakan.olcay@siemens.com,mert.kalpar@siemens.com,fatih.cetin@siemens.com

1. Özet

Sanayide artan üretim kapasiteleri ile birlikte enerjitüketimini kontrol altına almak ve enerji tüketimininmaliyetler ve çevresel etkiler üzerindeki olumsuz etkileriniminimuma indirmek adına yapılabilecek en etkiliyöntemlerden biri enerji verimliliği uygulamalarıdır. AğaçSektörü enerji yoğun bir sektör olup bu sektördeki en yoğunenerji tüketiminin olduğu MDF üretim prosesinde enerjiverimliliği uygulamaları büyük önem taşımaktadır. Yapılançalışmada MDF pres hattında kullanılan kızgın yağ sekonderpompalarında enerji tasarrufu sağlayarak enerjiverimliliğinin arttırılması amaçlanmıştır.

Kızgın yağ sekonder pompaları, MDF üretim hattındakullanılan pres bölgelerinin ısıtılması için kızgın yağınsirküle edilmesini sağlamaktadır. Çalışmanın hedefi, mevcutdurumda sabit debili bir şekilde presin maksimumkapasitede çalışmasına göre dizayn edilmiş kızgın yağsekonder devre pompalarının, presin ısıl ihtiyacına uygunşekilde değişken hız sürücüsü kullanılarak değişken debilişekilde çalışması sağlayarak enerji tasarrufu sağlamaktır.

Örnek bir işletme için kızgın yağ sekonder devrepompalarına değişken hız sürücüsü kullanılmadan önceyapılan ölçüm değerleri ve hesaplamaları ile aynı işletmededeğişken hız sürücüsü kullanıldıktan sonra yapılan ölçümdeğerleri ve bunların hesaplamaları verilmiş olupkarşılaştırılmıştır. Böylece elde edilen tasarruf miktarı veyatırımın geri ödeme süresi ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler;

MDF, Pres, Enerji Verimliliği, Kızgın Yağ Pompası,Değişken Hız Sürücüsü, Debi Kontrolü

1.1 Çalışmanın Amacı ve Kapsamı

Verimlilik arttırıcı projenin amacı, MDF üretim prosesindepres bölgelerinin ısıtılmasında kullanılan kızgın yağpompalarına değişken hız sürücü uygulaması yaparak sürücüve otomasyon uygulamasının etkinliğinin incelenmesidir.

Çalışmanın kapsamında incelemesi yapılan kızgın yağsekonder devre pompalarının, preslerdeki bölmeleri ısıtmakamacıyla kızgın yağı sabit debide ve sürekli olarakbölmelere gönderdiği görülmüştür.

Tesis kurulumu sırasında bu pompalarının maksimum MDFkalınlığının ihtiyaç duyacağı ısı miktarını karşılayacakşekilde kızgın yağı sirküle ettirecek kapasitede seçilmişolduğu gözlemlenmiştir. Bu durum pompaların sürekliolarak maksimum kapasitede ısıtma ihtiyacını karşılayacakşekilde çalışmasını sağlamaktadır. Yapılan ölçümlersonucunda kızgın yağ sekonder devre pompalarınınsağladığı sirkülasyon debisinin, prosesin ihtiyaç duyduğudebinin çok üzerinde olduğu görülmüştür. Kızgın yağsekonder devre pompalarının sağladığı sirkülasyondebisinin, değişken hız sürücüsü ile ayarlanarak gereğindenfazla kızgın yağın sirküle edilmesini engellemek ve bu yollaenerji sarfiyatını azaltmak hedeflenmiştir.

2. Kızgın Yağ Pompalarında Enerji Verimliliği

Birincil enerji kaynaklarının birim fiyatının, dünyamızdameydana gelen herhangi bir olay nedeniyle ani değişimleryaşamasının yanında, zamanla miktarının azalması ve enerjimaliyetlerinin ülkelerin en büyük gider paylarından birinesahip olması, bizi enerjiyi maksimum verimle kullanmamızazorlamaktadır.

Enerjiyi verimli kullanmanın yolu ise kayıp enerjimiktarının yok denecek düzeye indirilmesiyle sağlanır. Buçalışmada örnek işletme olan MDF Fabrikası’nda enerjiverimliliğini arttırmak amacıyla pres hattında kullanılmaktaolan 5 adet kızgın yağ sekonder devre pompasının yol açtığıenerji kayıplarının önüne geçilmiştir.

MDF üretim hattında kullanılan pres bölgelerinin ısıtılmasıiçin gerekli kızgın yağı sirküle ettiren kızgın yağ sekonderdevre pompalarında değişken hız sürücü uygulamasıyapılarak çalıştırılmış ve bu sayede elde edilen enerjiverimliliği irdelenmiştir

3. MDF Press Hattında Otomasyon KontrollüFrekans Sürücü Uygulaması

3.1 Mevcut Durum

Endüstride kullanılan pompa ve fanların, proseslerinihtiyacını karşılayacak kadar çalışması sağlandığında,önemli boyutta enerji tasarrufları sağlanabilmektedir.Çalışmanın kapsamında incelemesi yapılan kızgın yağsekonder devre pompalarının preslerdeki bölmeleri ısıtmakamacıyla kızgın yağı sabit debide ve sürekli olarakbölmelere gönderdiği görülmüştür.

Tesis kurulumu sırasında pompa kapasite seçimleriyapılırken prosesin maksimum kapasitesinde ve maksimumMDF kalınlığında ısıtma ihtiyacını karşılayacak şekildekızgın yağ sekonder pompaları seçilmiştir. Ancak üretimortalamalarına bakıldığında pres hattı kapasitesinin tamolarak kullanılamaması sebebiyle, kızgın yağ pompalarınınüretim şartlarına göre büyük seçildiği gözlemlenmiştir.

Bu durum kızgın yağ sekonder devre pompalarının sahipolduğu sirkülasyon debisinin prosesin ihtiyacının çoküzerinde olduğun göstermektedir. Değişken hız sürücüsüuygulaması ile gereğinden fazla yağın, kızgın yağ pompalarıile sirküle ettirilip pompalarda enerji sarfiyatına nedenolması engellenerek, sabit sirkülasyon debisi yerine prosesinihtiyacına göre sirkülasyonun ayarlanması mümkündür.

MDF pres hattında kullanılmakta olan 5 adet pompadanoluşan kızgın yağ sekonder devre pompa grubunun kontrolü,otomasyon kontrollü frekans sürücüler ile sağlanmasıdurumunda oluşacak enerji tasarrufu ölçülerekhesaplanmıştır

3.2 Ölçüm Sonuçları

Uygulama öncesinde pres hattı kızgın yağ sekonder devrepompalarında ölçümler yapılmıştır. Ölçümler, çalışırdurumdaki pompalar rejim halindeyken ve proseste ürünüretilirken yapılmıştır.

Her bir pompa için bölmeye gönderdiği yağın sıcaklığı ilebölmeden dönen yağ sıcaklığı arasındaki fark ölçülerekyıllık ortalama çalışmadaki sıcaklık farkları hesaplanmıştır.

Tablo 1 – Ölçülen Kızgın Yağ Bölme Giriş ve Çıkış SıcaklıkFarkları

ÖlçümSonucu 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme

SıcaklıkFarkı(∆T)

⁰C 4,70⁰ C 6,43 ⁰ C 5,74 ⁰ C 5,50 ⁰ C 1,23 ⁰ C

Pompaların yağı gönderdikleri bölmelerin giriş veçıkışlarından ölçülen yağ sıcaklık farklarının, pompasirkülasyon debilerinin yüksek olması sebebiyle gereğindendüşük olduğu gözlemlenmiştir. Prosesin izin verdiği şartlarise bu sıcaklık farklarının üzerinde olduğundan uygulamasonrası için belirlenen minimum sıcaklık farkları aşağıdabelirtilmiştir.

Tablo 2 – Hedeflenen Kızgın Yağ Bölme Giriş ve ÇıkışSıcaklık Farkları

HedeflenenDeğerler 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme

SıcaklıkFarkı(∆T)

⁰C Minimum6,0⁰ C

Minimum8,0 ⁰ C

Minimum8,0 ⁰ C

Minimum8,0 ⁰ C

Minimum8,0 ⁰ C

Pres hattında çalışan kızgın yağ pompalarında her birindeayrı ayrı rejimdeki çalışma koşullarında enerji analizörü ileölçümler yapılarak enerji tüketimleri ölçülmüştür. Aşağıdakitabloda uygulama öncesi durumu temsil eden ölçümsonuçları yer almaktadır.

Tablo 3 – Mevcut Durumda Yapılan Enerji Ölçüm Sonuçları

Ölçüm Sonucu 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme

Pompa AdıM10

KızgınYağ

M20Kızgın

Yağ

M30Kızgın

Yağ

M40Kızgın

Yağ

M50Kızgın

YağElektrikMotoruEtiketGücü

kW 75 90 75 30 37

Fiili GüçTüketimi kW 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7

Pompaların yukarıda mevcut durumdaki enerji tüketimleribelirtilmiş olup uygulama sonrası sıcaklık farkı için setedilecek minimum değerler yukarıda belirtilmiş ve bu setdeğerlerinde çalışma durumunda pompaların enerjitüketimlerinin uygulama sonrası ne kadar düşeceği fizibilitehesaplarında belirtilmiştir.

3.3 Fizibilite Hesapları

Tablo 6 – Sirkülasyon Debisindeki Azalma OranıHesaplaması

Hesaplama Sonucu 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme

Pompa AdıM10

KızgınYağ

M20Kızgın

Yağ

M30Kızgın

Yağ

M40Kızgın

Yağ

M50Kızgın

YağElektrikMotoruEtiket Gücü

kW 75 90 75 30 37

UygulamaÖncesi FiiliGüçTüketimi

kW 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7

UygulamaÖncesiPompa Devri

d/d 1.485 1.485 1.485 1.485 1.485

UygulamaÖncesi YağSıcaklıkFarkı (∆T)

ºC 4,7 6,43 5,74 5,5 1,23

UygulamaSonrasıHedeflenenYağ SıcaklıkFarkı (∆T)

ºC 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0

SirkülasyonDebisindeAzalmaOranı

% 28,0 24,0 36,0 36,0 36,0

UygulamaSonrasıPompa Devri

d/d 1.069 1.129 950 950 950

Yukarıda ki tabloda, bölmelere ısıtma amacıyla gönderilenkızgın yağın, bölgenin ihtiyaç duyduğu ısıtmayı sağladıktansonra bölmeden çıkarak tekrar kızgın yağ sekonder devrepompasına geldiğindeki sıcaklık farkları gösterilmiştir.Bölme giriş ve çıkışındaki sıcaklık farkı otomasyonkontrollü bir şekilde değişken hız sürücüsü kullanılarakarttırıldığında pompanın sirkülasyon debisini azaltabilmeimkanı oluşacaktır. Bölmenin giriş ve çıkışındaki yağsıcaklık farkının arttırılması ile pompanın bastığı kızgın yağdebisinin ne kadar düşürülebileceği fizibilite hesaplamaformülleri ile hesaplanmıştır.

Bu hesaplamalar sırasında kızgın yağ pompa üreticisitarafından belirtilen minimum devir olan 950devir/dakika’nın altında çalışma olmayacak şekilde hemyazılımsal hemde değişken hız sürücüsü üzerinden limitlemeyapılmıştır. Üretici tarafından belirtilen bu limit pompanınuzun sürelerde sağlıklı çalışabilmesi için belirlenmiş birdeğerdir.

Tablo 1 – Uygulama Sonrası Gerçekleşecek Güç TüketimHesaplaması

Hesaplama Sonucu 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme

Pompa AdıM10

KızgınYağ

M20Kızgın

Yağ

M30Kızgın

Yağ

M40Kızgın

Yağ

M50Kızgın

YağUygulamaÖncesi FiiliGüçTüketimi

kW 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7

SirkülasyonDebisindeAzalmaOranı

% 28,0 24,0 36,0 36,0 36,0

UygulamaSonrasıPompanınÇekeceği Güç

kW 24,6 49,7 20,1 6,6 10,5

Yukarıdaki tabloda, her bir pompanın uygulama sonrası güçtüketimi gösterilmiştir. Pres hattında kullanılan 5 adet kızgınyağ pompasına değişken hız sürücüsü uygulamasısonrasında oluşacak toplam tasarruf miktarı aşağıdakitabloda belirtilmiştir.

Kızgın yağ pompaları pres bölmesine ilettikleri yağı tekraremiş yaptığından çok düşük bir statik basma yüksekliği ileçalışmaktadırlar. Bu sayede değişken hız sürücüsü ile devirdüşümü gerçekleştirilir iken pompanın çıkışında üretilecekolan basınç sistemin çalışması için gerekli basıncın üzerindekalmakta ve fizibilitede öngörülen tasarruflarıngerçekleşmesini sağlamaktadır.

Tablo 2 – Fizibilite Hesapları Sonuç Tablosu

Hesaplama Sonucu 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme

Pompa AdıM10

KızgınYağ

M20Kızgın

Yağ

M30Kızgın

Yağ

M40Kızgın

Yağ

M50Kızgın

YağUygulamaÖncesi FiiliGüç Tüketimi

kW 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7

Sistem ToplamıMevcut GüçTüketimi

kW 238

UygulamaSonrasıPompanınÇekeceği Güç

kW 24,6 49,7 20,1 6,6 10,5

Sistem ToplamıUygulamaSonrasıTüketilecekGüç

kW 112

TasarrufEdilecek Güç kW 126

Çalışma Saati(Yıllık) Saat 7.920

TasarrufEdilecek EnerjiMiktarı (Yıllık)

kWh/yıl 1.001.354

Elektrik BirimFiyatı

TL/kWh 0,268694

Tasarruf Tutarı TL/Yıl 269.058

3.4 Uygulama sonrası Fizibilite HesaplarınınDoğrulanması

Uygulama sonrası için fizibilite hesaplarında öngörülendeğerler ile uygulama sonrasında gerçekleştirilen ölçümlerleelde edilen fiili değerler aşağıdaki tabloda kıyaslanmıştır.Kızgın yağın giriş ve çıkış sıcaklık farkları hedeflenendüzeye geldiği zaman her bir pompanın çektiği güçölçülmüş ve fizibilite hesaplarında hesaplanan teorikdeğerler ile birbirini doğruladığı görülmüştür.

Tablo 9 – Uygulama Sonrası Karşılaştırma Tablosu

Hesaplama Sonucu 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme

Pompa AdıM10

KızgınYağ

M20Kızgın

Yağ

M30Kızgın

Yağ

M40Kızgın

Yağ

M50Kızgın

YağElektrikMotoruEtiket Gücü

kW 75 90 75 30 37

UygulamaÖncesi FiiliGüçTüketimi

kW 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7

UygulamaÖncesi YağSıcaklıkFarkı (∆T)

ºC 4,70 6,43 5,74 5,50 1,23

UygulamaSonrasıHedeflenenYağ SıcaklıkFarkı (∆T)

ºC 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0

UygulamaSonrasıGerçekleşenYağ SıcaklıkFarkı (∆T)

ºC 6,0 8,0 8,0 8,0 2,3

UygulamaSonrasıHedeflenenGüçTüketimi

kW 24,6 49,7 20,1 6,6 10,5

UygulamaSonrasıGerçekleşenTüketimi

kW 23,9 47,1 19,3 6,7 10,3

4. Değerlendirme ve Sonuç

Pres hattı kızgın yağ sekonder devre pompalarındauygulama öncesinde 5 pompada gerçekleşen fiili güçtüketimi toplamının 238 kW olduğu görülmektedir.Otomasyon kontrollü frekans sürücü uygulamasınınsonrasında fizibilite hesaplamaları sonucunda hedeflenengüç tüketiminin, 5 adet pompa motorunun toplamında 112kW güce düşeceği hesaplanmıştır. Uygulama sonrasıgerçekleştirilen fiili ölçümlerde ise güç tüketimininhedeflenenden daha düşük bir şekilde 107 kW olarakgerçekleştiği görülmüştür.

Uygulama öncesindeki güç tüketiminin 238 kW olduğudüşünüldüğünde saatte ortalama 131 kWh elektrik tasarrufusağlandığı görülmektedir.

Resim 1- Uygulamada Kullanılan Değişken Hız Sürücüsü(G120)

Uygulama sonrası ölçümler yapıldığında 5 adet pompanınçektiği gücün 107 kW olduğu görülmüştür. Bu değerfizibilite hesaplarını doğrulamakla beraber saatlik enerjitasarrufunun 131 kWh olduğu fiili ölçümlerle görülmüştür.Pompalarının yıllık çalışma süresi üzerinden hesapyapıldığında 1 yılda, 1.035.144 kWh elektrik tasarrufugerçekleşeceği ve bu tasarrufun sağlayacağı yıllık kazancın278.137 TL olacağı hesaplanmıştır.

Bu broşürde verilen bilgiler sadece genel açıklamalar ve performans özelliklerini içermektedir. Bu özellikler, fiilen kullanıldığında her zaman açıklandığı gibi uygulanmamaktadır veya ürünlerin daha da geliştirilmesi sonucunda değişebilir. İlgili özellikleri sağlamak yükümlülüğü, yalnızca sözleşme şartlarında açıkça anlaşmaya varıldığında geçerlidir.

Tüm ürün tanımlamalarının üçüncü şahıslar tarafından kendi amaçlarıyla kullanılması, sahiplerinin haklarını ihlal edebilecek olup bu tanımlamalar Siemens San. Ve Tic. A.Ş. veya tedarikçi şirketlerin ticari markaları veya ürün adları olabilir.

Siemens Türkiye Dijital Fabrika

Yakacık Cad. No: 111 34870 Kartal İstanbul / Türkiye

E-posta:mert.kalpar@siemens.com

Call Center: 444 0 747

© 2017, Siemens Türkiye