basinÇli hava sİstemlerİ tr -...

-1-

BASINÇLI HAVA SİSTEMLERİ

r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r


HİLMİ ÖZTEMİR

MAKİNE MÜH.

EVD ENERJİ YÖNETİMİ

-2-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Basınçlı hava, dış ortamdan alınan havanın bir kompresörde

belli bir oranda sıkıştırılmasıyla elde edilir. Basitliği, kolay elde

edilebilirliği ve emniyetli olması sebebiyle endüstriyel

tesislerde;

Delme ve dövme işlerinde,

Kontrol valflerinde,

Hava motorlarında vs. gibi

diğer bir çok amaçlar için kullanılmaktadır.

Artan basınçlı hava kullanımı ile birlikte basınçlı hava tüketimi,

üretim maliyetleri içerisinde elektrik, gaz, buhar gibi diğer

enerji kaynaklarının yanında önemli bir yer tutmaktadır.

Basınçlı Hava

-3-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Atmosferde bol bulunması,

Uzak mesafelere taşınabilmesi,

Sıcak ortamda emniyetle kullanılması,

Çevreyi kirletmemesi,

Devre elemanlarının basit ve ucuzluğu,

İhtiyaç duyulan güce ayarlanabilmesi gibi

bir çok avantajları bulunmaktadır.

Basınçlı Hava Kullanmanın Avantajları

-4-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Elektrik enerjisinin maliyeti Avrupa

birliği ülkelerinde ortalama

0,10 Euro/KWh tir.

Buna göre basınçlı havanın yaklaşık

maliyeti:

0,02 Euro/m3

Basınçlı Havanın Maliyeti

-5-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Basınçlı Havanın Maliyeti

Basınçlı hava kaçağı,

Delik çapı: 3 mm

Hava kaçağı : 0,5 m³/dak ( 6 bar )

Maliyet : 0,5 m³/dak x 60 dak/h = 30 m³/h

: 30 m³/h x 2000 h/yıl = 60.000 m³/yıl

: 60.000 m³/yıl x 0,02 Euro/ m³ = 1.200 Euro/yıl

Örnek :

-6-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Basınçlı Havanın

Kullanılması

KOMPRESÖRLER KURUTUCU VE HAVA TANKI BORULAR PÖNOMATİK SİSTEMLER


Dağıtılması

Basınçlı Hava

Üretimi


Hazırlanması

Basınçlı Hava Sistemlerinin Başlıca Elemanları Basınçlı Hava Sistemlerinin Başlıca Elemanları

-7-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

KOMPRESÖRLER

-8-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Çalışma prensipleri bakımından iki ana gruba ayrılırlar:

• Yer değiştirmeli Kompresörler:

Havanın belli bir miktarını silindir içine alır ve hacmini

azaltarak havayı sıkıştırır. Dört ayrı gruba ayrılırlar.

• Pistonlu Kompresörler (Tek veya iki kademeli)

• Rotary Kompresörler

• Vidalı Kompresörler (Islak ve kuru tipte)

• Diyaframlı Kompresörler

2. Dinamik Kompresörler:

• Turbo Kompresörler (>40 m3/dak için uygundur)

1. Kompresörler

-9-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Pistonlu Kompresörler (Tek veya İki Kademeli)

• Endüstride en yaygın biçimde kullanılan bu tipler, diğer tiplerine göre daha fazla model ve boyutlara sahiptir.

• Bu tip kompresörlerin güçleri 1 kW’tan daha küçük olabildiği gibi 9000 kW’ın üzerinde olacak şekilde değişir.

• Basınç değerleri de 390 bar ve daha yüksek değerlere çıkabilir.

• Bu tip kompresörler, çoğu uygulamalar için mevcut kompresörlerin en verimli olanlarıdır.

• Bu tip kompresörlerde kompresör çıkış değerlerinin işleme talep değerlerine uygunluğu kontrol sistemleri ile hemen hemen tam olarak sağlanabilir.

• Daha küçük pistonlu kompresörler nispeten daha yüksek

hızlarda çalışır. (1000 devir/dak)

-10-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

1. Pistonlu Kompresörler

İki kademeli pistonlu kompresör Kompresör atmosfer basıncındaki havayı içeri alarak onu iki kademede istenen basınç değerine kadar sıkıştırır.

Eğer istenen basınç 7 bar ise ilk kademede normal olarak hava 2 bara kadar sıkıştırılır.

Sıkıştırılan hava sabit basınçta soğutularak basınç ikinci kademede 7 bara çıkarılır.

Sıkıştırma işlemi her bir pistonun yukarıya doğru hareketi sırasında meydana gelir.

-11-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

2. Rotary Kompresörler

Çok küçük titreşim hareketlerine sahip olduklarından, bu tip kompresörler çok sessiz çalışır. Bu özellikleriyle pistonlu kompresörlerle karşılaştırılabilirler. Bununla birlikte 93 kW ve daha büyük güçlere sahip rotary kompresörler, pistonlu kompresörlere göre (m3/dak) başına %6 ile %20 arasında değişen oranlarda daha fazla güç harcarlar.

Giriş kısmından alınan hava çıkış kısmına doğru rotorla silindir arasındaki hacmin daralması nedeniyle sıkıştırılarak deşarj edilir. Makine içine enjekte edilen yağ silindir çeperiyle kanatlar arasında sızdırmazlık sağlar. Aynı zamanda yağ sıkıştırılan hava tarafından üretilen ısının bir kısmını almakla bir soğutucu olarak işlev görür.

-12-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

3. Vidalı Kompresörler

Prensip olarak 2 tane helisel rotorun birbirine zıt yönlerde dönmesi esasına dayanır. Rotorların tasarımı öyle yapılmıştır ki rotorlar arasındaki serbest hacim aksiyal olarak azalır. Dolayısıyla hacimdeki bu azalma rotorlar arasındaki havayı sıkıştırır.

Bu kompresörler, karmaşık kontrol ve ikaz sistemleriyle birlikte çalıştırıldıklarında fazla bakım gerektirmeden uzun süre çalıştırılabilirler. Bunlar ıslak ve kuru vidalı olmak üzere iki tipe ayrılırlar. Vidalı kompresörlerin ıslak tipleri endüstriyel uygulamalar için daha uygundur. Daha az yatırım maliyeti, düzgün hava dağıtımı ve daha küçük alan ihtiyaçları gibi avantajları vardır.

-13-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

4. Diyaframlı Kompresörler

Tek kademeli küçük kompresörlerdir. Aşağı

ve yukarıya doğru hareket eden esnek

diyaframları ile havayı 7 bar’a kadar sıkıştırabilir.

-14-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

5. Türbo Kompresörler

-15-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Basınç ve debi karşılaştırılması

-16-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

-17-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Kompresör Seçimi

-18-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Kompresör Seçimi

-19-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Kompresör Seçimi

-20-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Kompresör Seçimi

-21-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Kompresör Seçimi

-22-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

BASINÇLI HAVA TANKLARI

-23-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Basınçlı havanın soğutulması

ve dağıtım sistemine giden

havadan bazı istenmeyen su

ve yağ zerreleri gibi

maddelerin direnaja

atılmasına ve ani yüksek

talepleri karşılamak amacıyla

depolama tankı olarak görev

yapar.

Tank dibinde biriken suyun bir

hava kondenstopu ile

alınması sağlanır.

2. Basınçlı Hava Tankları

-24-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Basınçlı hava kalitesini yükseltmek için filtre ve kurutuculara

ihtiyaç vardır.

Kurutucular sayesinde yoğuşma problemleri tamamen

çözülür.

Filtreler sayesinde ise su ve yağ damlaları uzaklaştırılır.

Filtrede oluşan basınç farkı 0,6 bara ulaşmışsa değiştirilmesi

gerekir.

KOMPRESÖRLERİN SPESİFİK GÜÇ TÜKETİMLERİ

3. Filtre ve Kurutucuları 3 - FİLTRE VE KURUTUCULAR

-25-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Hava Giriş Sıcaklığı

• Emiş için temiz, kuru ve soğuk hava

tercih edilmeli bu sebeple emiş yönü

güneş almayan bir ortama bakmalıdır.

• Giriş hava sıcaklığındaki her 5°C lik artış

verimde %2 lik kayıp demektir.

-26-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Bilindiği üzere sıcaklığın düşmesi ile yoğunluk artacağından

daha az güç ile daha fazla hava sıkıştırma imkanı doğar.

Yaklaşık olarak emiş havasının sıcaklığının her 3 ºC

düşüşünde, enerji tüketimi %1 azalır.

Genelde kompresörler kapalı odalarda çalıştığından ve oda

içinden emiş yapıldığından, dış ortama göre daha sıcak hava

ile çalışırlar. Bunun yerine bir hava kanalı ile dış ortamdan

hava alınması yararlıdır.

Kompresör Emiş Havasının Dış Ortamdan Alınması

KOMPRESÖR EMİŞ HAVASININ DIŞ ORTAMDAN ALINMASI

-27-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Sıcaklık düşümüyle tasarruf edilecek enerji miktarı

aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Burada;

ÇS : Çalışma süresi

YK : Yüklenme katsayısı (fiili yükün tam yüke oranı)

hmotor : motor verimi

GDO : güç düşüm oranıdır ve değeri 0,04243’ tür.

-28-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Üretilen Hava Miktarının Ölçümü

-29-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Boru Dizaynı ve Yerleştirilmesi

Boru sisteminin dizaynı ve yerleştirilmesi dikkatli olmayı gerektirmektedir.

-30-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Dağıtım Hatları

-31-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Dağıtım Hatları

-32-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Dağıtım Hatları

-33-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

DEĞİŞİK BASINÇ VE ÇAPLARLARDA Kİ HAVA KAÇAKLARI

Basınçlı hava kaçakları genellikle;

. Emniyet valflerinde

. Boru ve hortum bağlantı yerlerinde

. Yol verme kaplinlerinde

. Pnömatik aletlerde meydana gelir.

Hava Kaçak Miktarının Tespiti

-34-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Örnek : Hava Kaçak Miktarının Tespiti

Fabrikada ultrasonic dedektörle basınç hava taraması yapılarak sızıntı hava kayıpları tespit edilmiştir. Hava kaçaklarının tespit

edildiği nokta adı, cihazın ölçtüğü sensivite değeri ve bu değere karşılık gelen tahmini kaçak debileri Tablo1’de verilmiştir.

-35-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Kompresörün 11 aylık çalışma süresi (boşta çalışma dahil) 6341 saat olarak alınmış olup, bir yıllık çalışma süresi 7000

saat kabul edilmiştir.

*Sensivite değerleri bir üst basamağa yuvarlatılmıştır. Gerçekte kaçak miktarı bir miktar daha fazladır. Verilen bu

değerler minimum kaçak miktarıdır.

-36-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

*Elektrik maliyeti, 0,10 USD/kWh olarak alınmıştır.

Tablo 1 ve 2 değerleri kullanarak kaçağın çapına bağlı olarak, hacimsel debi, kaçaklar nedeniyle oluşan güç kaybı ve israf

edilen enerji miktarı ve kaçakların sebep olduğu mali kayıp bu tesis için spesifik olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan sonuçlar

Tablo 3’de verilmiştir.

-37-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

-38-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Hacimsel Debi, Güç Kaybı ve Tasarruf Edilen Enerji Denklemleri

-39-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Güç Kaybı

-40-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Yıllık Enerji Kaybı Hesabı

-41-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r


-42-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

• Hava ile çalışan bütün ekipmanlar durdurulur.

. Sistem tam hat basıncına ulaşıncaya kadar kompresör çalıştırılır.

. Kompresör yüksüz hale geçince saat not edilir.

. Hava kaçakları varsa sistem basıncı düşecektir.

. Kompresör tekrar tam yükte çalışmaya başlayınca saat not edilir.

T = Yükte çalışma süresi (sn)

t = Yüksüz çalışma süresi (sn)

Q = Kompresör kapasitesi (lt/sn)

L = Toplam kaçak miktarı (lt/sn)

Q x T

L = ---------------

( T + t )


-43-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r


-44-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Atık Isı Geri Kazanımı

-45-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r


-46-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r


-47-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

* Kompresörlerin boşta çalışma sürelerinin asgariye indirilmesi,

* Kompresöre giren havanın kuru, temiz ve soğuk olmasının

sağlanması,

* Kaçakların periyodik olarak kontrol edilmesi,

* Basınçlı havanın soğutma ve temizlik amacıyla

kullanılmaması,

* Düşük basınç tercih edilmesi

gerekir.

Basınçlı hava sistemlerinde;


-48-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Basınçlı Hava ile ilgili Öneriler

• Kompresörler doğru tip ve boyutta seçilmelidir.

• Mümkün olan en düşük basınçta çalışılmalıdır.

• Eğer ekonomikse sıkıştırma ısısı geri kazanılmalıdır.

• Hava kaçakları azaltılmalıdır.

• Kompresörlere soğuk, temiz ve kuru hava girişi sağlanmalıdır. Giriş havasının sıcaklığındaki her 5°C’lik düşüş enerji tüketiminde %2’lik bir azalmaya neden olur, yani kompresör verimini % 2 artırır.

-49-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

• Hava girişine toz ve pislikleri tutmak için hava filtreleri yerleştirilmeli ve temizlikleri sıkça yapılmalıdır. Girişteki her 25 mbar’lık basınç kaybı kompresör performansını %2 azaltır.

• Basınçlı hava ekipmanlarının düzenli olarak bakımı yapılmalıdır.

• Hava tank boyutları doğru seçilmelidir.

• Sistem verimliliğini sağlamak için gerekli enstrümanlar sağlanmalıdır.

-50-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

• Ana hat borularının içinden geçen basınçlı havanın hızı 6 m/sn’nin altında tutulmalıdır. Bunun için ana hat boru çapları doğru seçilmelidir.

• Basınçlı havanın içindeki su ve yağ zerreciklerinin dağıtım hatlarından kolayca drene edilebilmesi için borulara akış yönünde %1 eğim verilmeli ve her 30 metrede bir drenaj noktası konmalıdır.

-51-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

• Sabit boru şebekelerinde kompresörden çıkan basınçlı havanın hattın sonuna kadar toplam basınç düşümü 0.3 bar’dan fazla olmamalıdır.

• Servis hatları hortum boyunu kısa tutmak için pnömatik aletlere mümkün olan en yakın yerden olmalıdır.

-52-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

Tasarruf Önlemleri

42,0%

12% 10%

10%

7%

6%

6% 4% 2% 1,4%

1) Hava kaçaklarını azaltma 2) Sistemin yeniden dizaynı

3) Atık ısıdan yararlanma 4) Değişken hız sürücü kullanma

5) Kontrol sistemlerinin değiştirilmesi 6) Kompresörlerin yenilenmesi

7) Pnömatik ekipmanın optimizasyonu 8) Basınç kayıplarının azaltılması

9) Kompresörde yüksek verimli motor kullanımı 10) Soğutma, kurutma ve filtrasyonun iyileştirilmesi

(Kaynak : Compressed Air System in the Europion Union; Energy, Emissions, Savings Potential and Policy Action, 2001)

AB Ülkelerinin Basınçlı Hava Sistemlerinde Ekonomik ve Teknik Açıdan Uygulanabilir Tasarruf Miktarı %32.9

-53-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

-54-


r01_01092010

ww

w.e

vd

.co

m.t

r

TEŞEKKÜRLER

basinÇli hava sİstemlerİ tr -...

Documents