BASINÇLI HAVA SİSTEMİ EKONOMİSİ

Kompresörün tam yükte çalıştığı zaman yüzdesini tahmin edin ve bu yüzdeyi bir başka çarpan olarak önceden gösterilen denkleme ekleyin. Hesaplamayı kompresörün yüksüz (ya da kısmi yüklü) çalıştığı zaman yüzdesi için tekrarlayın ve motordaki azalmış yükü telâfi etmek için faktörü de dâhil edin (yüksüz dönel vidalı kompresörlerin çalışması için 0,20 ilâ 0,30 ve resiprokan kompresörler için ise 0,10 ilâ 0,15 iyi birer tahmini değer aralığıdır -- bir sonraki metin kutusundaki denklemde 0,30 kullanılmıştır). Toplam enerji maliyeti için iki sonucu toplayın.

Kısmı yükte çalışan kompresörlerde enerji maliyetinin daha kesin bir hesabı için farklı yük yüzdelerinde geçen zaman yüzdeleri içeren birkaç aşama yaratın. Farklı yük yüzdelerinde enerji tüketimiyle ilgili üretici verilerine ihtiyaç olacaktır.

Aşağıdaki metin kutusu yüksüz çalışmayı hesaba katarak örnek bir hesaplama göstermek-tedir.

KısmiYükteÇalışmaileHesaplama (100hp’likKompresör)

Yıllık Elektrik Maliyeti = [(Motor tam yük fren beygirgücü) x (0,746 kW/hp) x (1/0,90) x (Yıllık Çalışma Süresi, saat) x (Elektrik Fiyatı, $/kWh)] x [(Tam yüklü geçen zaman yüzdesi) + (0,30) x (Yüksüz geçen zaman yüzdesi)]

Örneğin: Motor tam yük bhp = 100 hp Yıllık Çalışma Süresi = 8.760 saat (3 vardiyalı sürekli işletim)

Zamanın %65’inde tam yüklü, %35’inde yüksüz çalışır

Elektrik fiyatı = 0,05 $/kWh Yüksüz çalışma tam yüklü çalışmanın %30’u kadar elektrik tüketir

Yıllık Elektrik Maliyeti = [(100 hp) x (0,746 kW/hp) x (1/0,9) x (8.760 saat) x (0,05 $/kWh)] x [0,65 + (0,30) x (0,35)]

= 27.410 $

Gösterilen hesaplamaların enerji tüketiminin tam değerini değil, sadece iyi bir tahminini ve-receğini unutmayınız.

Enerji ve Talep Bedelleri ElektrikFaturasınınAnlaşılması

Gösterilen hesaplar, her kilowatt-saat başına dolar ($/kWh) cinsinden ifade edilen elektrik fiyatlarını kullanır. Elektrik şirketleri, endüstriyel müşterileri, genellikle, hem enerji ($/kWh) hem de talep bedellerini ($/kW) içeren ve tüketim seviyesi veya mevsimlere göre farklı fiyatlar kul-lanan daha karmaşık fiyat yapıları kullanarak faturalandırır. Talep bedelleri, verilen bir ay veya mevsimdeki tepe (puant) taleplerine bağlıdır ve bazı müşteriler için elektrik maliyetinde önemli etkilere sahip olabilir. Verimlilik önlemlerinin ekonomik etkileri hesaplanırken, elektrik ihtiyaç-larının gerçek marjinal maliyeti, enerji ve talep bedelleri, farklı tüketim seviyeleri için mevsimsel ve farklı fiyatlar hesaba katılarak düşünülmelidir.

BasınçveElektrikMaliyeti Yüksek basınçlı havayı üretmek ve sağlamak düşük basınçlı havaya göre daha pahalıdır. 100 psig civarında çalışan bir sistem için pratik bir yöntem, çalışma basıncındaki her 2 psi’nin ilâve %1 işletme enerji maliyeti gerektirmesidir. Gösterilen ilk örnekte anlatılan sistemde, sistemi 100 psig yerine 110 psig’de çalıştırmak enerji maliyetini %5 veya yılda 1.800 $ artırır.

Performanstan Tasarruf İyileştirmeler

Ömürlük elektrik maliyeti ile karşılaştırıldığında oldukça düşük olan kompresör ilk maliye-tinden dolayı kullanıcılar basınçlı hava sistemleri ile ilgili kararlar verirken ömür boyu maliyeti değerlendirmesinden faydalanmalıdır. Buna ek olarak, yüksek verimli bir basınçlı hava sistemi, sadece enerji verimli bir motor veya verimli kompresör tasarımına sahip bir sistem değildir. Toplam sistem verimi, maksimum tasarrufun anahtarıdır. Çoğunlukla kullanıcılar sadece ilk maliyet ile ilgilenir ve sistem verimini görmezden gelerek basınç hava sisteminde en düşük teklifi kabul ederler. Verimli bir sistem elde etmek için ayrıntılı analiz ve tasarım gerekir. Birçok basınçlı hava sistemi kullanıcısı bu alanları görmezden gelir ve para tasarrufu yaptıklarını düşünüp sonunda enerji ve bakım maliyetinde daha fazla para harcarlar.

Kitap boyunca özetlenen adımları takip etmek, çoğu basınçlı hava sistemi için önemli enerji tasarrufu sağlayabilir. Sayısız modifikasyondan geçen ve çalışmasını devam ettirecek kadar bakım yapılan bir sistem, sıklıkla %20-50 veya daha fazla enerji tasarrufuna ulaşabilir.

Basınçlı hava sistemleri hakkında verilen kararların pek çoğu, maliyet bedeli temelinde veya çalışıyorsa kurcalama tavrında verilir. Optimum basınçlı hava sistemi ekonomisine ulaşmak için kullanıcılar ekipmanı ömür boyu maliyeti ekonomisine göre seçmeli, bileşenleri uygun biçimde boyutlandırmalı, ihtiyaç duyulmayan kompresörleri kapamalı, uygun kontrol ve depolama stratejilerini kullanmalı ve ekipmanı tepe performans için işletmeli ve ekipmana yine tepe performans için bakım yapmalıdır.

Basınçlı Havada Düşük Nem Ölçümü

YUSUF İLHAN CS Instruments Ölçüm Ekipmanları Tic. Ltd. Şti.

Basınçlı havada bulunan nem miktarı, ISO8573-1 standardında belirtildiği üzere basınçlı çiğlenme sıcaklığı (pressure dew point) cinsinden ifade edilmektedir. Basınçlı çiğlenme sıcaklığı ise havanın içerdiği nem miktarının ilgili basınç ve sıcaklıkta yoğuşmanın başlayacağı nokta olarak tarif edilir.

ISO8573-1 tarafından yapılan tanım gereği çiğlenme sıcaklığı ilgili basınçta ölçülmelidir. Bununla birlikte düşük nem değerlerine indikçe havadaki su buharı miktarı çok azalır. Bu nedenle sağlıklı ölçüm yapmak için koşulların özenle hazırlanması gerekir.

Tablo-1: Basınçlı havada çiğlenme sıcaklığı, mutlak ve bağıl nem, buhar basıncı ilişkisi

Şekil-1’de %60 bağıl nem olan ortamdaki su buharı miktarının -70°C pdp koşullarındaki su buharı miktarına oranı şematik olarak görülmektedir. Görüldüğü gibi atmosferle kuru basınçlı hava arasında çok ciddi bir nem miktarı farkı vardır.

Bu nedenle çok düşük nem miktarında ölçüm yaparken basınçlı hattın içerisinde atmosferden nem girmesi mümkündür. Her ne kadar basınçlı bir hattın içine, atmosferik basınçtan bir gazın sızması sağduyuya aykırı gibi görünse de, bu durum teknik literatürde suyun permabilitesi (water permeability) olarak bilinen bir fenomendir. Basitçe su buharının çok yoğun olduğu ortamdan, az yoğun ortama difüzyonu olarak da tarif edilebilir.

Tabl o-1’den görüleceği üzere -70 °C çiğlenme noktasında basınçlı havada bağıl nem %0,008 mertebesine inmektedir. Bu koşullarda su buharının kısmi buhar basıncı ise 0,003 mbar seviyesindedir. Diğer yandan bağıl nemin %60 olduğu bir günde [25°C, 1013mbar] suyun kısmi buhar basıncı 18,96 mbar olarak hesaplanmaktadır. Mutlak nem cinsinden mukayese edecek olursak, verili koşullarda atmosferde 13.779 mg/m3 su bulunurken basınçlı hat içerisinde 1,9 mg/m3 su bulunmaktadır. Yani -70°C pdp kuru havada atmosfere göre mutlak nem miktarı 7.532 (yedi bin beş yüz otuz iki) kat daha fazladır.

Şekil-2: Basınçlı hava hattında portatif sensör ile önerilen nem ölçümü [Doğrudan hatta bağlantı]

Bu nedenle basınçlı hatlarda çok düşük (-40°C ve daha düşük) nem miktarlıları ölçülmek isteniyorsa sağlıklı sonuç almak için hatlara mutlaka doğrudan bağlanmak [Şekil-2] arada sızıntıya sebep verecek bağlantılardan ve polimer hortumlardan kaçınmak gerekmektedir. Çünkü kaçak bölgeleri ve birçok polimer hortum hattın içine nem girişine neden olacaktır. Ölçüm noktasından sensöre kadar hortum kullanılması gerekiyorsa da sızdırmazlık bağlantısı iyi yapılmış teflon hortum kullanılmalıdır. Sabit nem sensörlerinin ise Şekil-2’de olduğu gibi hatlara doğrudan bağlanması önerilir.

Grafik-1: Tablo-1 verilerinden oluşan grafik Grafik-1’de, çiğlenme sıcaklığına göre mutlak ve bağıl nem miktarları Tablo-1’deki değerler için çizilmiştir. Sahada bazen “bizim hava hiç nem yok” olarak tabir edilen kuru havanın teknik bir anlamı olmasa da pratikte sıfıra yakın nem miktarına doğru inmenin mümkün olduğu grafikten görülmektedir.

Şekil-1: Atmosfer ve düşük nemli basınçlı hava Şekil-3: Sabit Nem Sensörü Montajı [Sol: ölçüm çemberiyle birlikte, sağ: ölçüm Çemberi olmadan]

Basınçlı havada düşük nem miktarı ölçerken, özellikle -40°C pdp değerinden sonra atmosferdeki nemin ölçümü etkileyebileceği göz önüne alınmalıdır. Bunu engellemek için ölçüm koşullarının çok iyi ayarlanması ve ölçüm noktasıyla sensör arasında sızıntı ya da difüzyona izin verecek bir bağlantıdan kaçınılması gerekmektedir.