BASINÇLI HAVA SİSTEMLERİNİN ETÜDÜ NASIL OLMALI? / MUSTAFA USLU

BASINÇLI HAVA SİSTEMLERİNİN ETÜDÜ NASIL OLMALI?

MUSTAFA USLU Makine Yüksek Mühendisi Revindus Müh. San. Ve Tic. A.Ş. info@revindus.com

Basınçlı hava sistemleri enerji tüketimi ile ilgili sayısız makaleler yazıldı. Tüm dünyada mevcut olan ve ülkemizde de yavaş yavaş artık satın alma ve işletme süreçlerinde basınçlı hava sistemlerinin optimum performansa sahip olması, güvenilir ve hava kalitesinin yeterli olması en çok dikkat edilen noktalar haline gelmiştir.

Hızlı artan enerji maliyetleri, üstüne tüm dünyayı etkisi alan sağlık ve dolaylı etkileri üretim ve işletmeler üzerine büyük bir baskı yaratmaya devam etmektedir. Bu nedenle bilinçli ve hedefleri olan firmalar enerji verimliliğini artırıcı adımlar atmakta, hatta bunu devletten VAP (Verimlilik Artırıcı Proje) ile destekler ile gerçekleştirmektedir. Üretimin yoğun oluğu birçok büyük işletme, en çok enerji tüketen birimlerin başında gelen basınçlı hava üzerine yoğunlaşmakta ve bu kaynağın en düzgün kullanılması için çalışmalar gerçekleştirmektedir. Bu kapsamda hem enerji verimliliği üzerine çalışan firmalar, hem kompresör imalatçıları/dağıtıcıları hem de eğer firmada varsa yetkin bakım-onarım mühendisleri basınçlı hava sistemleri üzerine etüt çalışmaları gerçekleştirmektedir. Bu yazımızda yapılan basınçlı hava sistemleri etütlerin yapılış şekillerini ve niteliklerini artırmak ve yapan/ yaptıran tarafların izlemesi gereken yol için bir kılavuz olmayı hedeflemekteyiz.

Etütler

Basınçlı hava sistemine belirli bir süre yerleştirilen eş zamanlı basınç, güç tüketimi, debi (bazı etütlerde kullanılmasa da bizce olmazsa olmaz), hava kalitesi (nempartikül-yağ) ölçüm cihazları ile elde edilen verileri toplayarak işlenmesi ve sonucunda basınçlı hava tüketimini gözler önüne seren rapor/vb çıktıları olan çalışmalara “etüt” demekteyiz.

Üretim tesisindeki en dinamik unsur olarak göze çarpan basınçlı hava sisteminin kısa süreli etüt yapılması fikir verse de gerçekten verimli ve optimum sonuca uzun hatta kalıcı süreli analiz ile ulaşılması mümkündür. Bunun temel sebebi, analizler varsayımlar üzerine kuruludur. Yani ölçüm yapılan sistemin hep o seyirde çalışacağı varsayılarak hesaplamalar yapılarak sonuçlara ulaşılır. Bu periyot eğer çok düşük kalırsa sistem yanlış yorumlanmış dolayısıyla yanlış sonuçlara ulaşılmasına öncülük etmiştir.

Ekipman ve Yerleşimleri

Etüt sırasında kullanılan ve minimum gereksinim duyulan ekipmanlar aşağıdaki gibidir: 1- Debimetre: Her kompresör çıkışına, mümkün değilse ana dağıtım kolektörüne yerleştirilmesi zorunlu olan ekipman. Bazı etütlerde kullanılmamakta (Amper ölçümüne dayalı korelasyon ile yapılmakta) olup farklı firmalar için farklı amper-debi profile sahip ve vidanın/ makinenin verimlerinin farklı olabileceği düşünülürse debimetre kullanılması etütler için oldukça önemlidir. Böylece varsayımın ötesinde net rakamlar ile daha rahat konuşulabilir. 2- Güç Analizörü: Her kompresör güç besleme kablolarına bağlanması gereklidir. Mümkünse gerçek zamanlı güç ölçümleri (kVAkW-Faz Açısı-verimlilikVoltajlar-Amperler) yapılması tavsiye edilir. Sadece amper ölçümünün de yeterli olduğu düşünülebilir fakat sistem performans analizi için en azından cosØ değeri için analizör kullanılması önemli olacaktır.

3- Basınç Transmitterleri:

Sistemin çalışma basıncına göre verimlilik değerlerindeki sapmalar tartışılmaz bir gerçektir. Sürekli olarak ana kolektör hattından (ve/veya tanklardan) hatta mümkünse son kullanım noktalarından alınacak ölçümler sistem hakkında genel bilgiyi rahatlıkla verecektir. 4- Veri Toplama Ünitesi: Adı geçen tüm sensörlerden gelen bilgiyi online olarak bir sağlayıcıya veya bir belleğe kaydeden birimdir. Kaydetme yeteneği, tüm sensörler ile haberleşebiliyor olması, kayıtların sağlıklı ve güvenilir bir şekilde yapılıyor olduğunu teyit etmek gerekir. Bazı durumlarda aylarca kayıt alındığı düşünülmekte fakat sonuçta boş bir ekran ile karşılaşıldığı tecrübe ile sabitlenmiştir. 5- Basınçlı Hava Kalite Ölçümü: Çoğu zaman ihmal edilse de yapılmasında oldukça fayda bulunmaktadır. En önemlisi si stem sağlığını gözler önüne sermektedir. Genelde son nokta için önem arz etse de hava şartlandıran ekipmanların kalitesi, sağlığı ve fonksiyonu adına direkt çıkışlarından örnekler alınması tavsiye edilir. a- Partikül: Sistemin ne kadar partikül ürettiği, bunların ne kadarının filtrelendiği, kullanılan filtre kalitesi konusunda bilgi verir. b- Nem: Kurutucuların ne verimlerde çalıştığı, birden fazla ise yük dağılımının doğru yapılıp yapılmadığı gözlenir. c- Yağ: Sistemde bulunan ve yağı ayırması gereken separatör tankı, separatör, filtreler, mist eliminatörler, aktif karbon kuleler gibi önemli ekipmanların verimlilikleri, sistemdeki sıkıntıları görmek adına ölçümlerin yapılması önerilir. sistemlerinde oldukça yaygın olarak kaçaklar bulunmaktadır. Son zamanlarda ultrasonik kaçak detektörü ile kaçaklar tespit edilmekte ve giderilmeye çalışılmaktadır. Uzun bir süre kaçak araştırıp bulup giderdikten sonra sistemi kendi haline bırakırsanız yeniden kaçakların açığa çıktığını görebilirsiniz. Bu nedenledir ki kaçak konusundaki en önemli adım bu önlemin sürekliliğidir.

Ölçüm Süresi (Periyot)

Yapılan etüt için gerekli olan ölçüm uzunluğu aslında sistemden sisteme değişiklik göstermektedir. Bazı sistemler kısa sürede benzer debi tüketimi profili gösterse de bazı sistemler aynı profile ulaşmak için haftalar hatta aylar gerektirmektedir. Aşağıda toplam kompresör kurulu gücü 1000 kW (1MW) olan büyük bir tesisin basınçlı hava sistemine

6- Kaçak Bulma: Basınçlı hava ait bir grafik görülmektedir.

Dikkatlice bakıldığında burada etüt gerçekleştirilmesi için en az 2 hafta gerekmektedir. Analizin yapılabilmesi için tekrarlanabilir olduğunu kanıtlayabilmek için en az 2 hafta daha gereklidir. Dolayısıyla bu tesisin ihtiyacının sağlıklı bir şekilde tespit edilebilmesi için en az 1 ay veri toplanıp işlenmelidir. Yapılan iyileştirme çalışmaları ve/veya satın almalar sonucu en az 1 ay daha veri toplanıp karşılaştırmalı analiz sonrası etüdün gerçekten ne kadar etkin yapıldığı raporlanmalıdır.

Dolayısıyla bu sistem için bu işi gerçekten hakkı ile yapmak isteniyorsa sahada 2 ay boyunca veri toplama sistemleri, pahalı ölçüm aletleri aktif halde tutulmalı, veriler ışığında analizler gerçekleştirilerek gerçek ihtiyaçlar tespit edilmelidir.

Farklı bir fabrikada yapılan ölçümler aşağıda verilmiştir. Dikkat edilirse burada durum tamamen farklıdır, oldukça stabil ve tekrarlanabilir ölçümler (hafta sonları hariç her gün) gözlenmiştir. Bu durumdaki bir fabrika için 1 hafta etüt, 1 hafta teyit için 2 hafta yeterlidir. İyileştirme yapıldıktan sonra yine 2 haftalık ölçüm ve teyit yeterli olacak dolayısıyla 1 aylık bir süre harcanması uygun olacaktır.

Ölçüm Sıklığı (Frekans)

Ölçüm süresi-uzunluğu kadar ölçüm sıklığı da önem arz etmektedir. Yani “ne kadar sürede bir veri toplanıp işlenmeli?” sorusu net bir şekilde cevaplandırılmalıdır. Tecrübelerimize göre bilinen ve tekrar eden (Sürekli İzlenen) sistemler için bu 5-10 saniye’de 1 alınması yeterli gibi görünse de ilk defa yapılacak etüt için saniyede 1 alınması gereklidir. Yukarıdaki örnek için saniyede 1 örnekleme yapılmış ve toplam veri boyutu 36 Milyon olarak ölçülmüştür. Yani veriler alındıktan sonra onları işlemek için de oldukça yoğun bir veri mühendisliği ve sonrasında basınçlı hava bilgisi içerir çalışmalar gerekmektedir. Yapılan değerlendirmeler, analizler hatta simülasyonlarda bile varsayımların oldukça yaygın kullanılması nedeniyle verilerin alınma frekansı ne kadar sık ve doğru olursa o kadar etkin sonuç alabilirsiniz.

Simülasyon

Sistemde yapılması düşünülen değişiklikleri, elde edilen verileri kullanarak farklı kombinasyonlar deneyen, sonucunda en iyi çözümü en ekonomik şekilde sunmaya yarayan faydalı bir araçtır. Böylece pahalı yatırımlar yapmadan, bazen basit çözümler ile (tank ebadı, filtre bakım sıklığını değiştirme, kompresörlerin çalışma sırası ve set basınçları ile oynama vb.) ekonomik çözümlere ulaşılabilir. Ülkemizde çok yaygın olmasa da kullanılmaya başlanmış olup verimliliğin ön planda tutulduğu gelişmiş ülkelerde sıklıkla tercih edilmektedir.

Eski ve yeni kompresör denemelerinde en önemli kriter; simülasyon araçlarında mevcut sistemi o anki hali ile simüle edip karşılaştırmak ve bunun sonucunda tutarlı sonuç elde etmektir. Yani sistemde hiçbir değişiklik yapmadan simülasyon gerçekleşip gerçek ölçümlere ne kadar yakın oluyor görmek gerekir. Buna ikna olunduktan sonra düzeltme/iyileştirmeler yapılmalı ve sonuçları öyle tartışılmalıdır. Aksi halde yapılan simülasyonlar kağıt üzerinde kalmaktan öte gidemez. Tecrübelerimize göre %5 ve altında bir fark ile simülasyon-gerçek ilişkisi yakalandıktan sonra simülasyon sonucu yapılan iyileştirmeler gerçek hayatta da etkisini benzer şekilde göstermektedir.

İyileştirmeler

Mevcut durum analizleri sonrası simülasyon ve/ veya tecrübeye dayalı sistemde birtakım maliyetler göz önünde bulundurularak iyileştirmeler yapılmalı ve sistem verimliliği yeniden ölçülerek fark ortaya konmalıdır. Aksi halde yapılan etüdün yapana veya yaptırana bir faydası bulunmamakta sadece rapor olarak haneye eklenmektedir.

Yapılan iyileştirmeler arasında en ekonomik olanları:

1.Kaçak giderme 2.Bakım sıklığını artırma 3.Kompresör sırası değişimi 4.Basınç çalışma bandının düşürülmesi 5.Hatta tank ilave edilmesi 6.Merkezi izleme sistemi

Yatırımı daha fazla bütçe gerektiren işlemler:

1.Hatların revizyonu (çap büyütme, dengeleme, yeni hat çekme, ring hatları

oluşturma) 2. Eski kompresörlerin değiştirilmesi 3. Yeni kompresör ilavesi 4. Merkezi izleme ve/veya kontrol sistemi

Raporlama ve Analiz

Bahsi geçen miktarda veriyi inceleyip mühendislik yaklaşımı ile analiz etmek, sistem gereksinimini simülasyon vb. yazılımlar yardımı ile net bir şekilde optimizasyon sonucu açığa çıkarmak bu konunun en can alıcı ve değerli kısmıdır. Dolayısıyla sadece birkaç debimetre veya amper/ güç ölçer ile kısa süreli ölçümler yapmak tam anlamıyla bu iş için yeterli sayılamaz. Uzun soluklu ve sık alınmış verileri sistemin tamamına hakim bir pencereden inceleyip en uygun çözümü sunabilecek bilgi-birikime ve ekibe sahip olmak gerekmektedir. Size sunulacak rapor en azından mevcut sistemin yıllık maliyetleri, potansiyel kazanımları, yapılacak (ve yapılan) yatırımların ne kadar sürede kendini amorti edebileceği gibi teknik ve maddi bilgileri içermelidir.

Burada bahsi geçen konulardan daha detaylı ve etkin uygulamaları sahalarda yapılmaktadır. Amacımız bu konuda hizmet alan veya veren firma ve kişilerin konuya başka bir açı ile bakmalarını sağlamaktır. Basınçlı hava etütleri, sürekli izleme ve merak ettiğiniz farklı detaylar için bizimle iletişime geçebilirsiniz.