MDF pres hattı kızgın yağ pompalarında enerji YHULPOLOLĎL. Ağaç sektörü LoLQ HQHUML YHULPOLOLĎL o ] POHUL VLHPHQV FRP WU

Transkript

1 MDF pres hattı kızgın yağ pompalarında enerji YHULPOLOLĎL Ağaç sektörü LoLQ HQHUML YHULPOLOLĎL o ] POHUL VLHPHQV FRP WU

2 MDF Sürekli Pres Sekonder Devre Pompalarında Enerji Verimliliğinin Artırılması, Hakan Olcay, Mert Kalpar, Fatih Çetin, Siemens Sanayi ve Ticaret A.Ş., 1. Özet Sanayide artan üretim kapasiteleri ile birlikte enerji tüketimini kontrol altına almak ve enerji tüketiminin maliyetler ve çevresel etkiler üzerindeki olumsuz etkilerini minimuma indirmek adına yapılabilecek en etkili yöntemlerden biri enerji verimliliği uygulamalarıdır. Ağaç Sektörü enerji yoğun bir sektör olup bu sektördeki en yoğun enerji tüketiminin olduğu MDF üretim prosesinde enerji verimliliği uygulamaları büyük önem taşımaktadır. Yapılan çalışmada MDF pres hattında kullanılan kızgın yağ sekonder pompalarında enerji tasarrufu sağlayarak enerji verimliliğinin arttırılması amaçlanmıştır. yağ sekonder pompaları, MDF üretim hattında kullanılan pres bölgelerinin ısıtılması için kızgın yağın sirküle edilmesini sağlamaktadır. Çalışmanın hedefi, mevcut durumda sabit debili bir şekilde presin maksimum kapasitede çalışmasına göre dizayn edilmiş kızgın yağ sekonder devre pompalarının, presin ısıl ihtiyacına uygun şekilde değişken hız sürücüsü kullanılarak değişken debili şekilde çalışması sağlayarak enerji tasarrufu sağlamaktır. Örnek bir işletme için kızgın yağ sekonder devre pompalarına değişken hız sürücüsü kullanılmadan önce yapılan ölçüm değerleri ve hesaplamaları ile aynı işletmede değişken hız sürücüsü kullanıldıktan sonra yapılan ölçüm değerleri ve bunların hesaplamaları verilmiş olup karşılaştırılmıştır. Böylece elde edilen tasarruf miktarı ve yatırımın geri ödeme süresi ortaya konmuştur. Anahtar Kelimeler; MDF, Pres, Enerji Verimliliği, Pompası, Değişken Hız Sürücüsü, Debi Kontrolü 1.1 Çalışmanın Amacı ve Kapsamı Verimlilik arttırıcı projenin amacı, MDF üretim prosesinde pres bölgelerinin ısıtılmasında kullanılan kızgın yağ pompalarına değişken hız sürücü uygulaması yaparak sürücü ve otomasyon uygulamasının etkinliğinin incelenmesidir. Çalışmanın kapsamında incelemesi yapılan kızgın yağ sekonder devre pompalarının, preslerdeki bölmeleri ısıtmak amacıyla kızgın yağı sabit debide ve sürekli olarak bölmelere gönderdiği görülmüştür. Tesis kurulumu sırasında bu pompalarının maksimum MDF kalınlığının ihtiyaç duyacağı ısı miktarını karşılayacak şekilde kızgın yağı sirküle ettirecek kapasitede seçilmiş olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum pompaların sürekli olarak maksimum kapasitede ısıtma ihtiyacını karşılayacak şekilde çalışmasını sağlamaktadır. Yapılan ölçümler sonucunda kızgın yağ sekonder devre pompalarının sağladığı sirkülasyon debisinin, prosesin ihtiyaç duyduğu debinin çok üzerinde olduğu görülmüştür. yağ sekonder devre pompalarının sağladığı sirkülasyon debisinin, değişken hız sürücüsü ile ayarlanarak gereğinden fazla kızgın yağın sirküle edilmesini engellemek ve bu yolla enerji sarfiyatını azaltmak hedeflenmiştir. 2. Pompalarında Enerji Verimliliği Birincil enerji kaynaklarının birim fiyatının, dünyamızda meydana gelen herhangi bir olay nedeniyle ani değişimler yaşamasının yanında, zamanla miktarının azalması ve enerji maliyetlerinin ülkelerin en büyük gider paylarından birine sahip olması, bizi enerjiyi maksimum verimle kullanmamıza zorlamaktadır. Enerjiyi verimli kullanmanın yolu ise kayıp enerji miktarının yok denecek düzeye indirilmesiyle sağlanır. Bu çalışmada örnek işletme olan MDF Fabrikası nda enerji verimliliğini arttırmak amacıyla pres hattında kullanılmakta olan 5 adet kızgın yağ sekonder devre pompasının yol açtığı enerji kayıplarının önüne geçilmiştir. MDF üretim hattında kullanılan pres bölgelerinin ısıtılması için gerekli kızgın yağı sirküle ettiren kızgın yağ sekonder devre pompalarında değişken hız sürücü uygulaması yapılarak çalıştırılmış ve bu sayede elde edilen enerji verimliliği irdelenmiştir 3. MDF Press Hattında Otomasyon Kontrollü Frekans Sürücü sı 3.1 Mevcut Durum Endüstride kullanılan pompa ve fanların, proseslerin ihtiyacını karşılayacak kadar çalışması sağlandığında, önemli boyutta enerji tasarrufları sağlanabilmektedir. Çalışmanın kapsamında incelemesi yapılan kızgın yağ sekonder devre pompalarının preslerdeki bölmeleri ısıtmak amacıyla kızgın yağı sabit debide ve sürekli olarak bölmelere gönderdiği görülmüştür. Tesis kurulumu sırasında pompa kapasite seçimleri yapılırken prosesin maksimum kapasitesinde ve maksimum MDF kalınlığında ısıtma ihtiyacını karşılayacak şekilde kızgın yağ sekonder pompaları seçilmiştir. Ancak üretim ortalamalarına bakıldığında pres hattı kapasitesinin tam olarak kullanılamaması sebebiyle, kızgın yağ pompalarının üretim şartlarına göre büyük seçildiği gözlemlenmiştir. Bu durum kızgın yağ sekonder devre pompalarının sahip olduğu sirkülasyon debisinin prosesin ihtiyacının çok üzerinde olduğun göstermektedir. Değişken hız sürücüsü uygulaması ile gereğinden fazla yağın, kızgın yağ pompaları ile sirküle ettirilip pompalarda enerji sarfiyatına neden olması engellenerek, sabit sirkülasyon debisi yerine prosesin ihtiyacına göre sirkülasyonun ayarlanması mümkündür.

3 MDF pres hattında kullanılmakta olan 5 adet pompadan oluşan kızgın yağ sekonder devre pompa grubunun kontrolü, otomasyon kontrollü frekans sürücüler ile sağlanması durumunda oluşacak enerji tasarrufu ölçülerek hesaplanmıştır 3.2 Ölçüm Sonuçları öncesinde pres hattı kızgın yağ sekonder devre pompalarında ölçümler yapılmıştır. Ölçümler, çalışır durumdaki pompalar rejim halindeyken ve proseste ürün üretilirken yapılmıştır. Her bir pompa için bölmeye gönderdiği yağın sıcaklığı ile bölmeden dönen yağ sıcaklığı arasındaki fark ölçülerek yıllık ortalama çalışmadaki sıcaklık farkları hesaplanmıştır. Tablo 1 Ölçülen Bölme Giriş ve Çıkış Farkları Ölçüm Sonucu Farkı ( T) 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme 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 ve çıkışlarından ölçülen yağ sıcaklık farklarının, pompa sirkülasyon debilerinin yüksek olması sebebiyle gereğinden düşük olduğu gözlemlenmiştir. Prosesin izin verdiği şartlar ise bu sıcaklık farklarının üzerinde olduğundan uygulama sonrası için belirlenen minimum sıcaklık farkları aşağıda belirtilmiştir. Tablo 2 Hedeflenen Bölme Giriş ve Çıkış Farkları Hedeflenen Değerler Farkı ( T) ⁰C 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme 6,0⁰ C Pres hattında çalışan kızgın yağ pompalarında her birinde ayrı ayrı rejimdeki çalışma koşullarında enerji analizörü ile ölçümler yapılarak enerji tüketimleri ölçülmüştür. Aşağıdaki tabloda uygulama öncesi durumu temsil eden ölçüm sonuçları yer almaktadır. Tablo 3 Mevcut Durumda Yapılan Enerji Ölçüm Sonuçları Ölçüm Sonucu 1.Bölme 2.Bölme 3.Bölme 4.Bölme 5.Bölme Elektrik Motoru Etiket kw Gücü Fiili kw 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7 3.3 Fizibilite Hesapları Tablo 6 Sirkülasyon Debisindeki Azalma Oranı Hesaplaması Elektrik Motoru kw Etiket Gücü Öncesi Fiili 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7 kw Öncesi d/d Pompa Devri Öncesi 4,7 6,43 5,74 5,5 1,23 ºC Hedeflenen ºC 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0 Sirkülasyon Debisinde 28,0 24,0 36,0 36,0 36,0 % Azalma Oranı d/d Pompa Devri Yukarıda ki tabloda, bölmelere ısıtma amacıyla gönderilen kızgın yağın, bölgenin ihtiyaç duyduğu ısıtmayı sağladıktan sonra bölmeden çıkarak tekrar kızgın yağ sekonder devre pompasına geldiğindeki sıcaklık farkları gösterilmiştir. Bölme giriş ve çıkışındaki sıcaklık farkı otomasyon kontrollü bir şekilde değişken hız sürücüsü kullanılarak arttırıldığında pompanın sirkülasyon debisini azaltabilme imkanı oluşacaktır. Bölmenin giriş ve çıkışındaki yağ sıcaklık farkının arttırılması ile pompanın bastığı kızgın yağ debisinin ne kadar düşürülebileceği fizibilite hesaplama formülleri ile hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar sırasında kızgın yağ pompa üreticisi tarafından belirtilen minimum devir olan 950 devir/dakika nın altında çalışma olmayacak şekilde hem yazılımsal hemde değişken hız sürücüsü üzerinden limitleme yapılmıştır. Üretici tarafından belirtilen bu limit pompanın uzun sürelerde sağlıklı çalışabilmesi için belirlenmiş bir değerdir. Pompaların yukarıda mevcut durumdaki enerji tüketimleri belirtilmiş olup uygulama sonrası sıcaklık farkı için set edilecek minimum değerler yukarıda belirtilmiş ve bu set değerlerinde çalışma durumunda pompaların enerji tüketimlerinin uygulama sonrası ne kadar düşeceği fizibilite hesaplarında belirtilmiştir.

4 Tablo 1 Gerçekleşecek Tüketim Hesaplaması Öncesi Fiili 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7 kw Sirkülasyon Debisinde 28,0 24,0 36,0 36,0 36,0 % Azalma Oranı 24,6 49,7 20,1 6,6 10,5 kw Pompanın Çekeceği Yukarıdaki tabloda, her bir pompanın uygulama sonrası güç tüketimi gösterilmiştir. Pres hattında kullanılan 5 adet kızgın yağ pompasına değişken hız sürücüsü uygulaması sonrasında oluşacak toplam tasarruf miktarı aşağıdaki tabloda belirtilmiştir. yağ pompaları pres bölmesine ilettikleri yağı tekrar emiş yaptığından çok düşük bir statik basma yüksekliği ile çalışmaktadırlar. Bu sayede değişken hız sürücüsü ile devir düşümü gerçekleştirilir iken pompanın çıkışında üretilecek olan basınç sistemin çalışması için gerekli basıncın üzerinde kalmakta ve fizibilitede öngörülen tasarrufların gerçekleşmesini sağlamaktadır. Tablo 2 Fizibilite Hesapları Sonuç Tablosu Öncesi Fiili kw 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7 Sistem Toplamı Mevcut kw 238 Pompanın kw 24,6 49,7 20,1 6,6 10,5 Çekeceği Sistem Toplamı kw 112 Tüketilecek Tasarruf Edilecek kw 126 Çalışma Saati (Yıllık) Saat Tasarruf Edilecek Enerji Miktarı (Yıllık) Elektrik Birim Fiyatı kwh/ yıl TL/k Wh 0, Tasarruf Tutarı TL/Yıl sonrası Fizibilite Hesaplarının Doğrulanması sonrası için fizibilite hesaplarında öngörülen değerler ile uygulama sonrasında gerçekleştirilen ölçümlerle elde edilen fiili değerler aşağıdaki tabloda kıyaslanmıştır. yağın giriş ve çıkış sıcaklık farkları hedeflenen düzeye geldiği zaman her bir pompanın çektiği güç ölçülmüş ve fizibilite hesaplarında hesaplanan teorik değerler ile birbirini doğruladığı görülmüştür. Tablo 9 Karşılaştırma Tablosu Elektrik Motoru kw Etiket Gücü Öncesi Fiili kw 48,9 83,8 56,9 18,7 29,7 Öncesi ºC 4,70 6,43 5,74 5,50 1,23 Hedeflenen ºC 6,0 8,0 8,0 8,0 8,0 Gerçekleşen ºC 6,0 8,0 8,0 8,0 2,3 Hedeflenen kw 24,6 49,7 20,1 6,6 10,5 Gerçekleşen kw 23,9 47,1 19,3 6,7 10,3 4. Değerlendirme ve Sonuç Pres hattı kızgın yağ sekonder devre pompalarında uygulama öncesinde 5 pompada gerçekleşen fiili güç tüketimi toplamının 238 kw olduğu görülmektedir. Otomasyon kontrollü frekans sürücü uygulamasının sonrasında fizibilite hesaplamaları sonucunda hedeflenen güç tüketiminin, 5 adet pompa motorunun toplamında 112 kw güce düşeceği hesaplanmıştır. sonrası gerçekleştirilen fiili ölçümlerde ise güç tüketiminin hedeflenenden daha düşük bir şekilde 107 kw olarak gerçekleştiği görülmüştür. öncesindeki güç tüketiminin 238 kw olduğu düşünüldüğünde saatte ortalama 131 kwh elektrik tasarrufu sağlandığı görülmektedir.

5 Resim 1- da Kullanılan Değişken Hız Sürücüsü (G120) sonrası ölçümler yapıldığında 5 adet pompanın çektiği gücün 107 kw olduğu görülmüştür. Bu değer fizibilite hesaplarını doğrulamakla beraber saatlik enerji tasarrufunun 131 kwh olduğu fiili ölçümlerle görülmüştür. Pompalarının yıllık çalışma süresi üzerinden hesap yapıldığında 1 yılda, kwh elektrik tasarrufu gerçekleşeceği ve bu tasarrufun sağlayacağı yıllık kazancın TL olacağı hesaplanmıştır.

6 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. 'DKD ID]OD ELOJL LoLQ ZZZ VLHPHQV FRP WU HRV Siemens Türkiye Dijital Fabrika Yakacık Cad. No: Kartal İstanbul / Türkiye E-posta: mert.kalpar@siemens.com Call Center: , Siemens Türkiye %L]L WDNLS HGLQ WZLWWHU FRP 6LHPHQV7XUNL\H \RXWXEH FRP 6LHPHQV7XUNL\H LQVWDJUDP FRP VLHPHQVWXUNL\H