Değişken Devirli Kompresörler

Transkript

1 PNÖMATİK SİSTEMLER

2 Değişken Devirli Kompresörler Basınçlı havanın kullanıldığı endüstriyel işletmelerde yapılan bir araştırmaya göre hava tüketimi üç ana grupta toplanmaktadır. Birinci grupta 24 saat çalışılan ve gündüz saatlerindeki yüksek tüketime karşın, gece vardiyalarında daha az tüketim olan işletmeler bulunmaktadır. İkinci grupta, iki vardiya çalışılan ve hava tüketiminde büyük değişkenlikler olan bir işletme için basınçlı hava tüketimi ele alınmaktadır. Üçüncü grupta ise sabite çok yakın hava tüketimi olan işletmelerin tüketimi yer almaktadır.

3 Yapılan araştırmalarda, işletmelerin %64 oranında birinci grup, %28 oranında ikinci grup ve %8 oranında üçüncü gruba yakın tüketimlerinin olduğu ortaya çıkmıştır. Basınçlı hava tüketimindeki bu değişkenlik nedeniyle, kompresörler her zaman tam kapasite ile çalıştırılmazlar. Oransal yükte çalışma olarak adlandırılabilecek bu durum, boş/yük çalışan kompresörler için, enerjinin verimsiz bir biçimde kullanımı anlamına gelir. Kullanıldığı yerlerdeki enerji tüketim konularının en büyüklerinden biri olan kompresörlerin verimsiz enerji tüketimi, işletmelerde önemli giderler yaratmaktadır.

4 Son yıllarda yaygın olarak kullanılan değişken devirli elektrik motorlarının vidalı kompresörlerde kullanılmasıyla verimlilik konusunda önemli gelişmeler elde edilmiştir. Değişken devirli kompresörlerde kapasite kontrolü boş/yük çalışma yerine devir değiştirme yoluyla yapılır. Tüketimde azalma nedeniyle sistem basıncının artmaya başlaması durumunda, kompresör devir düşürerek daha az hava gönderir.

5 Tüketimin artması ve buna bağlı olarak sistem basıncının düşmeye başlaması durumunda ise devir arttırarak daha fazla hava gönderir. Böylece, basınçlı hava tüketiminin değişkenlik gösterdiği uygulamalarda, gerek duyulan kadar havayı en uygun enerji tüketimiyle üretir. Tüketimde aşırı dalgalanmaların olması durumunda, diğer kontrol sistemlerinden birini taşıyan kompresör kullanımına oranla %35 ve daha üzeri tasarruf elde edilebildiği kanıtlanmıştır.

6 Kapasite kontrolü konusunda dikkat edilmesi gereken önemli bir özellik, devir değiştirme yolu ile kontrolün belli bir kapasite aralığında yapılabileceğidir. Bu nedenle, değişken devirli bir kompresör söz konusu olduğunda, devir değiştirme veya kapasite kontrol aralığının ne olduğuna dikkat edilmelidir. Basınçlı hava tüketiminin kompresörün en düşük devirdeki kapasitesinin altında olması durumunda ya boşta çalışma ya da doğrudan duruşa geçme söz konusu olacaktır. Bu nedenle, kompresörün verimli bir biçimde kullanılabilmesi, kapasite kontrol aralığının geniş olmasına bağlıdır.

7 Değişken Devirli Kompresörler, sistem basıncını sürekli olarak izler ve bu basıncı sabit tutmak amacıyla, motor devrini arttırarak ya da azaltarak gerekli miktarda basınçlı hava üretir. Bu kontrol yöntemiyle, sistem basıncını 0,1 bar gibi dar bir bant aralığında tutmak olasıdır. Diğer kontrol sistemlerinde genellikle 0,5 bar veya daha üzeri basınç aralığında çalışıldığı düşünülürse, değişken devirli kontrol ile ortalama çalışma basıncının en az 0,4 bar düşürülebileceği görülebilecektir. Bu düşmenin sonucu olarak, hem enerji tasarrufu hem de daha dengeli sistem basıncı sayesinde daha dengeli bir işlem kontrolü yapılabilecektir

8 Standart kompresörlerde geleneksel olarak kullanılan motor kalkınma yöntemlerinde ilk çalışma akımı, tam yükteki akımın 8 katına kadar çıkabilmekte ve buna bağlı olarak fabrikaların elektrik sistemlerinde sorunlara yol açmakta ya da normal gereksinimin çok üzerinde kapasite de trafo yatırımı yapılmasına neden olmaktadır. Bu sorun, değişken devirli kompresörlerde motorun yumuşak kalkışıyla çözülmüştür. Böylece, elektriksel sorunlar azaldığı gibi, kompresörün aktarma organlarına daha az yüklenilmesinin getirdiği avantajlardan da yararlanılmaktadır.

9 Değişken devir uygulaması, yağ püskürtmeli ve yağsız vidalı kompresörlerde kullanımı giderek yaygınlaşan, sağladığı enerji tasarrufu ile işletmelerin verimliliğine önemli katkılar sağlarken, aynı zamanda kaynak tüketimini önleyerek, çevre korunmasına da yardımcı olan bir teknolojidir.

10 Sıvı halkalı kompresörler: Sıvı halkalı kompresör döner kompresörün değişik bir tipidir(şekil 2.8). görünüş olarak kanatlı kompresöre benzemesine rağmen oldukça farklıdır. Sıvı halkalı kompresör; -Koruyucu dış gövde -Eksantrik tahrik mili -Sabit kanatlı rotor -Sıvı dan(genellikle su) oluşur.

11 Kompresör çalışmakta iken bu sıvı rotor kanatları tarafından gövdenin iç çevresi boyunca taşınır. Rotor döndüğü sürece sıvı gövde yüzeyinin profilini izler. Rotor ve koruyucu gövde bir biri ile merkezi konumda olmadığı için sıvı esnek bir sıkıştırma hücresi oluşturur. Rotor kanatçıkları kompresör giriş ağzı önünden geçmekte iken akışkan tarafından oluşturulmuş sıkıştırma hücresinin artan boyutu nedeniyle havanın kompresör içine emilmesi sağlanır. Hücrenin büyük boyutu kompresör çıkışının yakınında azalmaya başlar ve hücre kesitinin en küçük olduğu yerde, hava sisteme sevk edilir

12 Sıvı halkalı kompresörlerin tek kademeli modelleri 500 kpa çıkış basıncında 140 m3/min değerine kadar hava debisi sağlayabilen kapasitelere sahiptir. Düşük basınç aralıklarında (103 kpa) 280 m3/min debi sağlayabilirler. Daha yüksek basınç da elde edilebilir(500 kpa dan büyük), ancak bu durumda kapasite düşer. Verimleri düşüktür. Genellikle 1750 ya da 3500 d/d normal hızda çalışan elektrik motoruna direkt bağlanır. Nominal kapasiteleri çektiği birim kw güç için 500 kpa çıkış basıncında 75 L/min dir.

13 Şekil 2.8.Sıvı halkalı kompresör

14 Düşük Basınçlı Yüksek Debili Kompresörler(Roots Blower,Körük) Körük olarak bilinen bu kompresörler bir koruyucu gövde ve bunun içine yerleştirilmiş iç kilitleme düzenli, zaman ayarlı, dişli sistemi ile çalışan iki adet sekiz rakamı şeklinde rotordan yapılmıştır (Şekil 2.9). Bu rotorlarda iki, üç veya dört lob(cep) olabilir. Loblar düz olabileceği gibi hafifçe bükük veya helisel bir şekle de sahip olabilir.

15 Bu bükük kısım hava çıkış noktasındaki basınç dalgalanmalarını ortadan kaldırarak düzgün bir akış sağlar. Zamanlama dişlileri ile lobların birbirine etki etmesini önler. Çalışmaları dişli pompalarınkine benzer. Basıncın 70 kpa a kadarki değerlerinde oldukça büyük miktarlarda hava sağlar. Sabit basınçta farklı basınç değerleri elde edilebilmektedir. Daha yüksek basınç için (210 kpa) ikinci bir kademe ilave edilebilir.

16 Ara soğutucuya ihtiyaç göstermezler. Debisi, hızı değiştirilerek ayarlanır. İlk çalıştırmada devrini çabuk bulur ve kısmi çalıştırmada güç gereksinimi düşüktür. Verimlilikleri yaklaşık olarak %70 dir. Rotorlar birbirlerine temas etmediğinden yağlama gerektirmezler. Ayrıca hava sıcaklığında fazla bir artış olmaz ve bu nedenle de çok az ya da hiç soğutma gerektirmezler.

17 Pnömatik iletim sistemlerinde yaygın olarak kullanılır. Tam devirlerine kısa sürede ulaşırlar. Kısmi yükte güç tüketimleri daha azdır ancak iletim hızı yüksek olduğundan boruda aşınma ve tanede zedelenme yüksek olur. Çok dik olan karakteristik eğrisinde görülebileceği gibi sabit debide değişik basınçlar elde edilmektedir. Eğer debi değiştirilmek isteniyorsa rotorun açısal hızının ve rotorun büyüklüğünün değiştirilmesi gerekir. Başlangıçta belirlenen iletim hızı koşullara göre değişmez.

18 Güç tüketimleri yüksektir. Bu tip kompresörlerde ya da döner pozitif yer değiştirmeli üfleçlerde ya da roots blowerlarda aşırı basıncın önlenmesi için basınç emniyet valfine ihtiyaç olabilir. Yabancı madde girişine duyarlıdırlar ve bu nedenle girişte ayrıca mutlaka filtre bulunmalıdır.bu tip hava hareketlendiriciler büyük kapasitelerin ihtiyaç duyduğu yüksek basıncı sağlayabilir ve daha az hava kullanırlar. Yüksek basınç, düşük hava debisi sağlarlar. Siklonsuz kullanılabilirler. Güç tüketimi basınçla doğru orantılıdır.

19 Şekil 2.9.Bir rotorlu kompresör

20 Diyaframlı Kompresörler Bu kompresörler değişik hafif hizmet tipi uygulamalar ve küçük debiler için kullanılır. Verimleri düşüktür, basınçları kpa arasında değişir. Hava debileri azdır(30 90 L/min). Kompresör diyaframı, genellikle bir piston ve piston kolundan oluşan bir düzenekle eksantrik tahrik miline bağlıdır.

21 Diyafram, yağ ve neme karşı dayanıklı ve takviyeli kauçuk tipi esnek bir malzemeden yapılmıştır. Piston veya diyafram plakası aşağıya doğru hareket ederken, diyafram içeriye doğru esneme yapar ve havayı sıkıştırma hücresinin içine çeker. Diyafram plakası strokunu tersine çevirdiğinde ise, diyafram dışarıya doğru esner ve böylece havanın çıkış valfi içinden geçerek sisteme sevk edilmesini sağlar.

22 Şekil...Diyaframlı kompresör

23 2.3.2.Dinamik Kompresörler Dinamik kompresörlerde giriş ve çıkış ağızlarını bir birinden ayıran hiçbir yöntem olmayıp, çalışmadıkları sürece havanın serbestçe geçebilmesine izin verir. 860 kpa a kadar olan basınç değerinde büyük miktarlardaki (2800 m 3 /min) hava sağlayacak şekilde tasarlanırlar. Küçük debilerde kullanılmaları zor olduğundan (en düşük sağlayacakları debi 85 m 3 /min) pnömatik güç sistemlerinde kullanılmaları yaygın değildir. Yine küçük boyutlu yapılanların basıncı da küçüktür( kpa). Bu da yeterli olmamaktadır. Küçük basınçlı olanlar körük olarak kullanılırlar.

24 Dinamik kompresörler ısıtma veya havalandırma tesisatında kullanılan körüklere veya fanlara kıyasla daha karışık ve güçlü bir yapıya sahiptir. Bunun yanı sıra daha düşük verimli ve daha gürültülüdürler. Dinamik kompresörlerin iki ana tipi vardır. a)santrifüj (Radyal) b)eksenel (Aksiyal) akışlı

25 Santrifüj (Radyal)Kompresörler Üç kademeli santrifüj tip kompresör Şekil da verilmiştir. Kompresör bir hız yükselticiye monte edilmiş üç ayrı sıkıştırıcı rotordan oluşmaktadır. Hız yükseltici ünite aynı zamanda güç kaynağına da destek görevi yapan bir kaide plakası üzerine monte edilmiştir. Bu güç kaynağı bir elektrik motoru, içten yanmalı motor olabilir. Hava sıcaklığının aşırı oranda artışını önlemek için santrifüj kompresörlerin çoğunluğu ara soğutucular veya son soğutucular ile donatılır.

26 Giriş kanalından geçerek kompresöre giren havanın basıncı birinci kademe rotoru tarafından düşürülür. Basıncın düşürülmesi havanın giriş ağzına gelmesini sağlar. Rotor, rotor muhafazasının dış kısmına doğru gitmekte olan havaya yüksek hız kazandırır. Hava daha sonra bir difizör içine girer ve burada hızının bir kısmı basınca yani potansiyel enerjiye dönüşür. Bundan sonra hava aynı işlemin meydana geldiği müteakip kademenin emme ağzı içine girer. Her bir kademede hava basıncı yaklaşık aynı miktar artar. Örneğin, üç kademeli bir kompresörde havanın her bir kademede 40 kpa basınca sıkıştırılması halinde kompresör çıkış basıncı yaklaşık olarak 120 kpa dır.

27 Santrifüj kompresörlerde kademe sayısı, gereken basınç ve çalıştığı ortam koşullarına bağlı olarak değişir. Düşük basınç ve yüksek debi gerektiren pnömatik taşıma ve mayalanma gibi uygulamalar için genellikle tek kademeli turbo kompresör kullanılırken; endüstride genellikle gerek duyulan 7 bar basınç düzeyi için 2 veya 3 kademeli turbo kompresörler üretilirler.

28 Hızın basınca dönüştürülmesi ilkesiyle çalıştıkları anımsanırsa, 7 bar basınç düzeyi için, 2 ile 3 kademeli kompresörlerin devirleri arasında önemli bir fark olacağı anlaşılacaktır. Dolayısı ile daha az kademe sayısının sonucu olarak daha düşük tutar söz konusu olsa bile, yüksek devir nedeniyle verimlilik düşecek ve makina ömründe kısalma söz konusu olabilecektir

29 -Dolaşım olmak üzere 4 grupta yapılır. Bu 4 yöntem içinde en etkili olanı hız değişimidir. Tek kademeli ve çok kademeli santrifüj kompresörler Şekil 2.11 de verilmiştir. Bu tipler santrifüj pompalara benzerler. Ara soğutucular kullanılarak kompresör verimi yükseltilebilir. Santrifüj kompresörlerde çıkış debisinin kontrolü; -Hız değişimi -Emme debisinin kısılması -Çıkış debisinin kısılması

30 Kapasite kontrolünün yapılmasında emiş miktarını azaltma yoluyla kapasitenin ayarlaması, belli bir sınır içinde yapılır. Emiş miktarının belli bir sınırın ötesinde kısılması durumunda, kompresörde yeterli basınç oluşturulamaması nedeniyle, sistem basıncına çıkılamaz ve kompresörden çıkan hava geri teper.

31 Kompresörde üretilen basınçlı havanın kompresör çıkışı ile basınçlı hava sistemi arasında gidip gelmesi olarak tanımlanabilecek bu durumun sürmesi durumunda, çok yüksek devirlerde dönen türbinlerde titreşim oluşur. Bu duruma turbo kompresörün "surge"te çalışması denir. Dengesiz bir çalışma biçimi, olan surge'de çalışma durumunun sürmesiyle, kompresörde çok büyük hasarların oluşması ve hatta bütünüyle dağılması söz konusu olabilir.

32 Turbo kompresörler konusunda unutulmaması gereken önemli bir özellik, bu kompresörlerin farklı ortam şartlarında farklı performansa sahip olduklarıdır. Havanın sıcaklığı, nem oranı, atmosfer basıncı ve hatta soğutma suyu sıcaklığı gibi etkenlerdeki değişmeler kompresör performansını olumlu ya da olumsuz yönde etkiler.

33 Turbo kompresör performansındaki bu değişkenlik nedeniyle, bu tür kompresörlerin kapasite ve basıncından söz edilirken kesinlikle referans koşullarını belirtmek gerekir. Bu koşullardan herhangi biri değişirse, kompresörün performans eğrisi de değişir.

34 Dizayn koşullarında Şekil----daki 1 no'lu eğri üzerinde bir nokta gösterip, P1 başmandaki debinin V1 olduğunu varsayalım. Örneğin, atmosfer basıncının düşmesi, ortam sıcaklığının artması, soğutma suyu sıcaklığının artması gibi değişikliklerden birinin ya da tümünün oluşması sonucunda, verim eğrisi aşağı doğru hareket eder ve 3 no'lu eğri sözkonusu olur. Bu durumda, aynı basınç için daha az debi (V3) olacaktır. Koşulların tersine değişmesi durumunda ise, 2 no'lu eğri söz konusu olacak ve aynı basınç için daha fazla debi (V2) olacaktır.

35 Şekil. Santrifüj (turbo) kompresör verim eğrisi

36 Yukarıda sözü edilen nedenlerle, sadece dizayn koşullarına göre değerlendirme yapmak, turbo kompresörler için doğru bir yaklaşım olmaz. Turbo kompresörlerle ilgili değerlendirme yapılırken farklı ortam koşullarındaki verimlerine bakılmalı ve bu ortam koşullarının yıl içindeki süreleri gözönünde bulunudurularak ortalama bir kapasite ve enerji harcaması hesaplanmalıdır.

37 Basınçlı havayı üretme ilkesinin bir sonucu olarak, turbo kompresörler yağsız hava üretirler. Uygun ortam koşulları ve uygun kapasite ile değişkenliğin fazla olmadığı basınçlı hava kullanımları söz konusu olduğunda, turbo kompresör kullanımı önemli avantajlar sağlayabilir. İlk çalıştırma anında koşullar gereği, turbo kompresörlerin sık durdurulup çalıştırılmaları yerine, sürekli çalışma durumunda olmaları seçilir.

38 Yüksek kapasite ve hava tüketiminde dalgalanmanın fazla olmaması da turbo kompresör kullanımı için daha uygundur. Yüksek devir nedeniyle sınırlı kapasite kontrolü söz konusu olduğu için, dalgalanmaların bu kontrol aralığından büyük olması durumunda, kompresör tarafından üretilen basınçlı havanın bir bölümünün atmosfere geri atılması gerekebilecektir. Bu kullanım biçimi, enerji harcamalarını arttırıcı bir etki yapar.

39 Şekil 2.10.Üç kademeli santrifüj kompresör

40 Şekil 2.11.Tek ve çok kademeli santrifüj kompresörler

41 Eksenel (Aksiyal) Akışlı Kompresörler Şekil 2.12 de çok kademeli eksenel akışlı bir kompresör verilmiştir. Düşük basınçlarda (350 kpa) sabit hava debisi sağlarlar. Bir rotora monte edilmiş birkaç sıra kanatçık vardır.bu rotor kanatçıkları bir fanda meydana gelen duruma çok benzer biçimde içlerinden geçmekte olan havanın hızını arttırır. Döner kanatçıklar arasına sabit difizör kanatçık sıraları monte edilmiştir.

42 Sabit kanatçıklar, havanın eksenel akış yönünü ve hızını kısmen her kademede yaklaşık 20 kpa lık bir basınç farkına karşılılık gelecek kadar arttırır. Bu nedenle ne kadar fazla kademe varsa kompresör çıkış basıncı da o oranda yüksek olur. Yüksek debide ve düşük basınçta hava sevk edebilme özelliğine sahip olduğu için bu tip kompresörlerin çoğu yalnızca işlem havası teminine ihtiyaç gösteren uygulamalarla sınırlıdır.

43 2.3.3.Paket Tipi Kompresörler Şekil 2.13 de paket tipi kompresörlere örnekler verilmiştir. Paket tipi kompresörler genellikle bir taban plakası veya tank üzerine monte edilmiş biçimde ve kompresörün bağımsız çalışabilmesini sağlayacak ekipman ve yardımcı elemanların tümü ile komple olarak teslim edilir. Seyyar kompresörler, kamyon veya treyler şasisi üzerine monte edilmiş paket tipi ünitelerdir.

44 Şekil 2.12.Çok kademeli aksiyal kompresör

45 Şekil Paket tipi kompresörler

46 Basınçlı hava gereksinimi belirlenirken ve kompresörlerle ilgili değerlendirme yapılırken, debinin yanı sıra kesinlikle basıncın da belirlenmesi gerekir. Genellikle basınç birimi olarak efektif basınç (bar) kullanılıyor olsa da, bunun kesinlikle belirtilmesi çok önemlidir. Efektif basınç ile mutlak basınç arasında yerel atmosfer basıncı kadar, yani yaklaşık 1 bar fark vardır.

47 Örneğin, 8 bar a gerek duyulduğu bir durumda, 8 bar basınca yönelinmesi sonucu, gereksiz yere 1 bar daha fazla basınç söz konusu olacaktır. Bu durum, kompresörün harcadığı enerjide yaklaşık %10 artışa neden olacaktır. Hatta bazen standart çalışma basınçlarının dışına çıkılması nedeniyle, gereksiz yere daha da yüksek çalışma basınçlı kompresör seçimine gidilecek ve enerji giderleri artacaktır.

48 Çalışma basıncına bağlı olarak, en az onun kadar önemli olan bir başka konu da sıkıştırma oranıdır. Sıkıştırma oranı, kompresör paketinin ya da kompresördeki herhangi bir sıkıştırma kademesinin mutlak çıkış basıncının (bar), mutlak giriş basıncına (bar) oranıdır. Örneğin, 1 bar atmosferik basınç olan bir yerde çalışan ve 7 bar çıkış basıncı olan bir kompresörün sıkıştırma oranı (SO), SO MCB MGB bulunur. MCB: mutlak çıkış basıncı MGB:mutlak giriş basıncı

49 Aynı kompresörün 1,013 bar atmosfer basıncında çalışarak 7 bar çıkış basıncına çıkması halinde ise sıkıştırma oranı, olur olur.

50 Yukarıdaki örneklerde görülebileceği gibi, atmosfer basıncı yükseldikçe, aynı gösterge basıncı için kompresörün sıkıştırma oranı, bir başka deyişle, yaptığı iş azalmaktadır. Dolayısı ile belli bir efektif basınç için, daha yüksek atmosferik basınçta daha az iş yapıldığı için daha az enerji harcanacaktır. Yukarıdaki iki örnek arasında 0,1 olan sıkıştırma oranı farkının oransal tanımı %2'dir. Yani, aynı efektif basınç için iki farklı atmosferik basınçta yapılan iş arasında %2 fark vardır.

51 2.5. Kompresörlerde Kapasite Standartları Basınçlı hava konusu ile ilgilenen kişilerin kesinlikle bilmesi gereken bir başka önemli konu da, kapasite standartlarıdır. Sm3 (standart hacim), Nm3 (normal hacim ) veya Im3(emiş hacmi) gibi tanımların her biri farklı bir gaz koşulunu belirtmekte ve buna bağlı olarak verilen kapasite değerleri farklı anlama gelmektedir. Bu anlam farklılıklarının bilinmemesi durumunda gerekenin üzerinde ya da altında kapasite de olan bir kompresör seçimi söz konusu olabileceği gibi, farklı kapasitelerin karşılaştırılması nedeniyle yanlış kararlar verilmesi de olasıdır

52 Öncelikle bilinmesi gereken konu, pnömatik cihaz üreticileri ve kompresör firmaları tarafından tanımlanan kapasitelerin çalışma basıncı altındaki hacim olmadığıdır. Yani, 7 bar'da 10 m3 basınçlı hava gereksinimi ya da üretiminden söz edilirken, belirtilen 10 m3, 7 bar basınç altındaki hacim değildir.

53 Kompresör kapasitesi veya basınçlı hava tüketiminin belirtilmesi için genellikle kullanılan serbest hava verimi (m3), kompresörden çıkan basınç altındaki havanın referans koşullarında serbest olarak kaplayacağı hacmi anlatır. Genellikle 1 bar basınç, 20 C sıcaklık ve %0 nem olarak tanımlanan gaz koşulları, değişkenlik gösterebilmektedir.

54 Nm 3 olarak tanımlanan ve normal hacim olarak adlandırılan kapasite standardında ise referans koşulları bar basınç, 0 C sıcaklık ve %0 nem'dir. Bu kapasite standardı, sıcaklık ile nemin sıfır olması nedeniyle kütlesel debi olarak da adlandırılır ve sıklıkla kullanılan bir deyimdir.

55 Diğer koşullarda verilmiş bir kapasiteyi normal hacme (Nm3) çevirmek için aşağıdaki formül kullanılır. Vn=(P1-(RH Ps))(V1 Tn) / (Tn T1) Vn : Normal hacim (Nm3); Ps: Kısmi buhar basıncı (bar); Pn : 1,013 (bar); Vi: Verilen hacim; Tn : 273K P1: Verilen basınç (bar); RH: Bağıl nem oranı (%); Ti: Verilen sıcaklık (K) tır.

56 İlk bakışta çok önemli bir fark olmadığı gibi algılanabilse de, serbest hava veriminde belirtilen referans koşullarıyla Normal hacim koşullarının oluşturduğu fark, yaklaşık %8 kadardır. Serbest hava verimi koşullarında verilen 100 m3 hava, normal koşullarda yaklaşık 92 m3 hacim kaplamaktadır.

57 Diğerlerine göre daha az kullanılan bir başka ifade ise Sm3 şeklinde belirtilen ve Standart hacim olarak adlandırılan kapasite standardıdır. Buradaki referans koşulları ise bar basınç, 15.6 C sıcaklık ve %0 nem'dir.

58 Pozitif yer değiştirmeli kompresörlerde referans koşullarını belirtmenin tek amacı, bir gaz olan ve değişik koşullarda farklı hacim kaplayacak olan havanın hangi koşullarda tanımlandığını belirtmektir. Kompresörün çalıştığı ortam koşullarını belirtmek değildir. Başka bir deyişle, "kompresörler yukarıdaki ortam koşullarında söz konusu kapasiteye ulaşırlar" şeklinde anlaşılmamalıdır

59 Örneğin, bağıl nemin %0 olarak belirtilmesi, kompresörden çıkan havanın kuru olarak hesaplandığı, içinde bulunan nemin arındırılmasından sonra ortaya çıkan hacmin verildiği anlamına gelir. Nemin %30-40 gibi bir oranda olması ise, verilen kapasitenin bir miktar su buharı içerdiği anlamına gelir.

60 Dinamik kompresörlerde ise durum tamamen farklıdır. Verilen referans koşulları sadece hava hacminin belirtildiği gaz koşullarını belirtmez, aynı zamanda kompresörün o koşullar altında sözü edilen kapasiteye ulaştığını gösterir. Dinamik sıkıştırma ilkesinde havaya hız kazandırıldığı ve bu hızın basınca dönüştürüldüğü anımsanırsa, ortam koşullarındaki değişimin birim hacim havanın ağırlığını değiştireceği ve buna bağlı olarak belli bir hıza erişmek için farklı miktarda enerjiye gereksinim duyulacağı kolayca anlaşılacaktır.

61 Turbo kompresör kapasitesi belirtilirken genelde kullanılan birim Im3 ile belirtilen emiş hacmi olmaktadır. Referans koşulları, kompresörün emiş filtresi sonrası; ilk kademesi girişinde 0,975 bar basınç, 35 C sıcaklık ve %65 nem'dir. İm3 ile, bu referans koşullarında kompresörün emdiği hava miktarı belirtilmiş olur. Dolayısı ile, bu kapasitede kompresör içindeki kayıp ve kaçaklar da vardır. Bu kapasite standardı ile verilen ve iç kayıp ve kaçakların %2 civarında olduğu varsayılan bir kompresörün 100 İm3 olan kapasitesini Nm3'e dönüştürdüğümüzde 80,7 Nm3 elde ederiz

62 Turbo kompresör kapasitesini belirtmekte kullanılan diğer bir yöntem ise kompresörden çıkan havanın yukarıda belirtilen emiş koşullarında kapladığı hacmi vermektir. Ülkemizde Om3 olarak kullanılan bu kapasitenin emiş hacmi tanımından tek farkı, iç kayıp ve kaçakların verilen kapasite içinde olmamasıdır. Bu şekilde verilen 100m3 kapasiteyi Nm3'e dönüştürdüğümüzde 82,3 Nm3 elde ederiz

63 Belli bir hava kütlesinin, farklı referans koşullarında kapladığı hacim aşağıdaki çizelgede görülebilir Normal Hacim Serbest Hava Verimi Standart Hacim Emiş Hacmi Çıkış Debisi Sıcaklık (K) Basınç (bar) Nem Oranı (%) Kapasite 100 Nm m Sm Im Om 3

64 Çizelgede görüldüğü gibi aynı kütleden söz edilmesine karşın, değişik referans koşullarında tanımlanan hacimler arasındaki fark çok önemli düzeylere çıkabilmektedir. Bu nedenle kompresör kapasitesi değerlendirilirken referans koşullan kesinlikle bilinmeli ve karşılaştırılan kapasitelerin aynı koşullarda olması sağlanmalıdır. Aksi halde, yalnız verilen hacimlerin karşılaştırması sonucu önemli yanlışlar yapılabilecektir.

65 2.6. Kompresörlerde Güç Harcaması Kompresör seçiminde çok önemli olan bir başka konu da güç harcamasının ne biçimde tanımlandığıdır. Yalnız nominal güçlerin karşılaştırılması ile varılacak sonuç, toplam paketin gerçek güç harcaması karşılaştırılarak elde edilecek sonuçtan çok farklı olabilmektedir. Bu nedenle, elektrik motorlarının nominal güçleri ile gerçek harcamaları arasındaki farklılık, elektrik motorlarında servis çarpanı ve mil giriş gücü gibi konuların açıklanmasında yarar vardır.

66 Elektrik motorlarının etiketlerinde standart olarak, kw gibi belirtilen nominal güçleri, söz konusu motorun milinden elde edilebilecek gücü anlatır ve bu güç motor üreticisine göre değişkenlik gösterebilir. Aynı zamanda, nominal güç tanımı elektrik motorunun verimliliğini hesaba katmaz. Aynı gücü veren iki motor, verimlilik farkı nedeniyle şebekeden farklı güçler çekebilirler.

67 Enerji giderinin motor üzerindeki nominal güç üzerinden değil, şebekeden çekilen enerjiye göre belirlendiği göz önünde bulundurulursa, konunun önemi daha iyi anlaşılır. Örneğin, 37 kw güç veren ve verimlikleri %90 ve %95 olan iki farklı motordan birincisi şebekeden 41.1 kw çekerken; ikincisi 38.9 kw güç çekecektir.

68 Bu konuda dikkat edilmesi gereken diğer bir özellik de motorun servis faktörüdür. Elektrik motorları, nominal güçleri ile servis faktörünün çarpımı kadar güç verebilirler. Örneğin 37 kw nominal gücü olan ve servis faktörü 1.2 olan bir motordan 37x1.2=44.4 kw güç elde edilebilir. Dolayısı ile, servis faktörü kullanılarak nominal güç daha düşük değerde tanımlanabilir. Bu nedenle, yalnız nominal güce bakılarak değerlendirme yapmamak gerekir

69 Kompresörlerde güç harcaması tanımlanırken kullanılan bir diğer deyim de mil giriş gücüdür. Bu deyimle belirtilen güç, kompresörün sıkıştırma yapan elemanın miline aktarılan güçtür. Burada dikkat edilmesi gereken konu, bu tanımın elektrik motorunun yukarıda anlatılan özelliklerini içermediği gibi motordan kompresör elemanına gücü ileten aktarma organındaki kayıpları da kapsamadığıdır.

70 Sonuç olarak, kullanıcı için en kolay ve en doğru yaklaşım, kompresör paketi içindeki detaylarla ilgilenmekten çok, kompresör paketinde yer alan ve enerji harcayan tüm birimlerin enerji tüketimlerinin toplamını üreticiden istemektir. Farklı seçenekler için toplam enerji harcaması ile aynı standartlarda tanımlanmış kapasiteleri kullanarak hesaplanacak birim hacim başına enerji tüketimlerini karşılaştırarak verimlilik üzerine yorum yapılmalıdır.

71 Çok yaygın kullanılan bazı kompresör tiplerinin belirli kapasite aralıklarındaki verimlilikleri çizelge.. 'de görülebilir. Bu çizelge, İngiltere Enerji Verimliliği Ofisi tarafından yayınlanan 126 no ve "Havayı Sıkıştırma Maliyetleri" başlıklı kılavuzdan alınmıştır.

72 Çizelge. Bazı kompresör tiplerinin değişik kapasitelerde verimliliği Kompresör Tipi Kapasite (m 3 /min.) Özgül Enerji Tüketimi (j/l) Yağ Püskürtmeli Pistonlu Yağsız Pistonlu Yağ Püskürtmeli, vidalı / paletli Yağsız dişli / vidalı Yağsız santrifüj (turbo) üzeri

73 2.2.Kompresör Seçimi Gereksiz çalışmayı ortadan kaldırmak için daima sistemin basınç ihtiyacından biraz daha büyük kapasiteli kompresör seçilir. Bu şekilde kompresörün basıncı düştüğü zaman veya sistemin devreye alınması halinde yalnızca kısa süreler çakışması sağlanmış olur. Kompresörlerin kapasitelerini seçerken kullanılacak olan pnömatik araçların sayıları ve dakikada tüketilecek hava miktarları dikkate alınır. Küçük işler için yeterli kapasitede seyyar kompresörler seçilirken büyük atölyeler ve fabrikalar için gerekli olan basıncı üreten özel basınçlı hava üretim merkezleri kurulur.

74 Kompresörleri seçerken, kurulacak sistem için gerekli havayı emniyetli bir şekilde üretmesine dikkat edilir. En çok kullanılan kompresör tipi motorun hava deposu üzerine monte edilmiş olanlarıdır. Kompresörün altında toplanan su, günde bir defa alınmalıdır. Kompresörler farklı sıkıştırma oranlarında yapılırlar. Kompresörler dışarıya sesi geçirmeyen özel odalarda bulunmalı ve kuru hava basmaları için rutubetten uzak bir ortam tercih edilmelidir. Kompresör seçimi yapılırken ; kapasite, havanın çıkış sıcaklığı, çalışma basıncı, denizden yükseklik, giriş sıcaklığı ve nem aralığı, soğutma suyu ve hava, tahrik tipi, atmosferik şartlar (toz,nem,korozif etki) yardımcı elemanlar göz önüne alınmalıdır.

75 Kompresör seçimi, iki aşamadan oluşan bir işlem olarak düşünülürse, ilk aşamayı gereksinimin belirlenmesi oluşturur. Gereksinim duyulan kompresör niteliklerinin belirlenmesi aşamasında bilinmesi gereken temel veriler; kapasite, çalışma basıncı ve istenen hava kalitesi olarak sıralanabilir. Bunların yanı sıra, kullanım noktalarının sayısı ve yayıldığı alanın büyüklüğü, basınçlı hava kullanımındaki değişmeler, gelecekte olası kullanım artışı, ortam koşulları, soğutma suyu bulunabilirliği, kalitesi ve gideri gibi konular da seçim üzerinde etkili olabilecektir.

76 İkinci aşamada ise, belirlenen gereksinimi en ekonomik şekilde sağlayacak ürün seçilir. Yukarıda sözü edilen üç temel verinin doğru belirlenmesi yoluyla tanımlanacak kompresör gereksinimine uygun ürünler arasındaki seçimi yapmak için, yatırım, enerji ve bakım harcamalarının toplamı olan işletme giderlerinin karşılaştırılması gerekir. İstenilen değerleri sağlayabilecek en düşük işletme giderli kompresörün seçilmesi en doğru yaklaşım olacaktır.

77 Basınçlı Hava Gereksinimlerinin Belirlenmesi Kapasite Gerek duyulan kapasitenin belirlenmesi öncelikli önem taşır. Kapasite belirlemek için genellikle yapılan, basınçlı hava tüketen tüm alet veya makinaların birim harcamaları ile işletmede var olan sayılarının çarpılması yoluyla toplam hava debisi gereğinin belirlenmesidir. Aşağıda bir örnekle çeşitli el aletlerinden değişik miktarlarda kullanan bir işletme için kapasite hesabı yer almaktadır.

78 Çizelge... Çeşitli el aletlerinin hava tüketimi Alet tipi Adet Tam Yükte Hava Tüketimi (l/s) Toplam Debi (l/s) Taşlama Matkap Somun sıkma

79 Bu yaklaşımla, yukarıda belirtilen miktarlardaki alet kullanımı için, toplam 397 l/s hava debisi ortaya çıkacaktır. Olası tüketim artışına hazırlıklı olmak ve kaçaklar için ekleme yapılması söz konusu olmasa bile, yukarıdaki tüketim için yaklaşık 132 kw gücünde bir kompresör alınması gerekecektir.

80 Yukarıdaki hesaplamada, aletlerin sürekli olarak kullanımda olacağı ve bu kullanım sırasında sürekli olarak yükte kalacağı gibi iki önemli varsayım yapılmaktadır. Oysa basınçlı hava ile çalışan aletlerin çalışması incelendiğinde, bazılarının hemen hemen sürekli çalıştığı görülürken, bir bölümünün düzensiz aralıklarla çalıştığı ve kullanım sırasında göreceli olarak fazla hava tüketiminin olduğu anlaşılacaktır.

81 Bu nedenle, toplam basınçlı hava tüketimi her bir aletin maksimum tüketimlerinin toplamı olmamalı; ortalama tüketimlerinin bileşkesi olmalıdır. Ortalama tüketimin belirlenmesi için ise yük faktörü kullanılmalıdır. Pnömatik cihazlar genellikle belli aralıklarla kullanılır ve çoğunlukla tam yükte kullanılmazlar. Gerçek hava tüketimleri de bu nedenle kataloglarında verilen maksimum tüketimlerinden azdır. Gerçek hava tüketiminin maksimum, sürekli tam yükte çalışma anındaki tüketime bölünmesi ile bulunacak oran yük faktörü olarak adlandırılır.

82 Örnek olarak, tam yükte 25 l/s hava tüketimi olan bir aletin boşta çalışma sırasında 10 l/s hava tükettiğini varsayalım. Bu aletin %40 oranında yükte kullanılacağını düşünürsek, yük faktörü aşağıdaki gibi hesaplanır. (25 0.4) (10 0.6) (%64)

83 Belli bir çalışma süresi içinde aletin kullanılma oranını gösteren kullanım faktörü de toplam tüketim hesabında dikkate alınmalıdır. Örneğin 8 saatlik çalışma süresince bu aletin toplam 4 saat kullanıldığı varsayılırsa, kullanım faktörü 4/8 = 0.5 ( %50) olacaktır. Basınçlı hava tüketen her bir alet için yük ve kullanım faktörleri hesaplandıktan sonra, aşağıdaki formül ile toplam hava tüketiminin hesaplanmasına geçilmelidir.

84 Toplam Tüketim = Alet sayısı x tam yükte birim tüketim x kullanım faktörü x yük faktörü Örnek uygulama için, aşağıda verilen yük ve kullanım faktörlerine göre toplam tüketimi yeniden hesaplarsak, debiyi yaklaşık 85 l/s olarak belirleriz. Bu da yaklaşık olarak 30 kw gücünde bir kompresör ile sağlanır.

85 Çizelge Yük ve kullanım faktörleri Alet tipi Adet Tam Yükte Hava Tüketimi (l/s) Kullanım faktörü (%) Yük Faktörü (%) Toplam Debi (l/s) Taşlama Matkap Somun sıkma ,4 37,4 9

86 Örneğimizde yer alan tüketim için ilk hesaplamada ortaya çıktığı gibi 132 kw gücünde bir kompresör kullanılması halinde, tüketimin çok üzerinde olan bu kompresör için gereksiz bir yatırım giderine katlanmak gerekecektir. Bundan daha da önemlisi, enerji giderindeki artış olacaktır. 132 kw gücündeki bir kompresörün 400 L/s debide olduğu ve boşta çalışma sırasında yaklaşık olarak 33 kwh enerji harcadığı varsayılırsa, yukarıdaki tüketim için enerji harcaması aşağıdaki gibi hesaplanabilir

87 Söz konusu kompresör, 85/400 = %21 yükte; 1 0,21=%79 boşta çalışacaktır. Bu oranlarla boş ve yükte çalışma sırasındaki enerji harcamasını çarparak toplam enerji harcaması hesaplanır: (132 x 0,21) + (33 x 0,79) = 54 kwh.

88 Aynı debi için, kapasite ve yük faktörlerini dikkate alarak, 30 kw gücünde ve 901/s kapasiteli bir kompresör seçersek ve bu kompresörün boşta çalışma sırasında yaklaşık 8 kwh enerji harcadığını varsayarsak toplam enerji harcamasını aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz: Bu kompresör, 85/90 = %94 yükte; 1 0,94= %6 boşta çalışacaktır. Buna göre, toplam enerji harcaması ise, ( 30 x 0,94) + (8 x 0,06) = 29 kwh olarak hesaplanır.

89 Yılda saat çalışıldığı varsayılırsa, yanlış kapasite seçiminin getirdiği ek enerji harcaması, (54-29) x 6000= kwh olacaktır. 1 kwh enerjinin yaklaşık 0,07 EURO olduğu varsayımı ile ek maliyetin parasal ifadesi ise 150,000 x 0,07= EURO olacaktır.

90 Çalışma basıncı: Kompresör seçiminde dikkate alınması gereken önemli bir etmen de çalışma basıncıdır. Bilindiği üzere, herhangi bir kompresörün enerji harcamasını belirleyen iki etmenden biri debi diğeri de basınçtır. Bu nedenle, gerekenden daha yüksek çalışma başmandaki bir kompresörün satın alınması enerji giderinin yükselmesine neden olacaktır. Çalışma başmandaki 1 bar'lık artış, enerji harcamasını yaklaşık olarak %10 arttırır.

91 Ayrıca, işletmelerde kaçınılması olanaksız olan hava kaçakları söz konusudur ve bu kaçaklar işletme basıncı yükseldikçe artar. Gereğinden yüksek basınç bu nedenle de verimsizliği arttırıcı bir unsurdur. Gerek duyulan çalışma basıncı ve bunu sağlayacak kompresörün seçimi için iki faktörün belirlenmesi gerekir: kullanım noktasında gerekli basınç ve hava devresindeki basınç kaybı.

92 Kullanım noktasındaki basınç: Basınçlı hava kullanan aletlerin üreticileri söz konusu aletin tüketeceği hava miktarı ve gerekli basıncı belirtirler. Burada dikkat edilmesi gereken konu, havalı aletin belirtilen gücü ancak belli bir basınçta sağlayabileceğidir. Daha düşük basınç, aletin vereceği gücü azaltırken; daha yüksek basınç ise hava tüketimini ve aletin aşırı yüklenmesi ile doğacak sonunu arttıracaktır.

93 Basınç kaybı: Hava devrelerinde kullanılan boru kesiti ve devre üzerinde yer alan filtre, şartlandırıcı ve su ayırıcılar gibi donanımlar da basınç kaybına neden olmaktadır. Bu nedenle, kompresör seçimi sırasında çalışma basıncı belirlenirken söz konusu kayıplar kesinlikle göz önüne alınmalıdır. Kullanım noktasında gerek duyulan basınç ve hava devrelerinde oluşacak basınç kaybı doğru olarak belirlendikten sonra, kompresörün çalışma basıncını saptamak için, devrelerdeki basınç kaybını kullanım noktasında istenilen basınca eklemek gerekir.

94 Hava kalitesi: Kompresör seçiminde dikkate alınması gerekli bir diğer konu da gerekli hava kalitesidir. Basınçlı havada kaliteyi belirleyen unsurlar ise havadaki yağ, nem ve toz ya da parçacık miktarıdır. ISO 8573 normunda tanımlanmış olan hava kaliteleri Tablo 2.5. te verilmiştir.

95 Çizelge. ISO 8573 Hava Kaliteleri Toz Su Yağ Kalite Sınıfı Parçacık çapı Yoğunluk Çiğlenme Noktası Yoğunluk (fim) (mg/m 3 ) ( C) ( mg/m 3 )

96 Gerek duyulan hava kalitesinin doğru belirlenmesi, özellikle yağ püskürtmeli veya yağsız kompresör alma kararının verilmesi bakımından önemli olacaktır. Ayrıca, kompresörle birlikte kullanılacak filtre ve kurutucu gibi donanımların doğru seçilmesi bakımından da istenilen hava kalitesinin belirlenmesi gereklidir. Çizelge.. da, basınçlı hava kullanılan çeşitli uygulamalar için önerilen hava kaliteleri yer almaktadır.

97 Çizelge. Çeşitli uygulamalar için hava sınıflandırmaları Hava Kaliteleri Uygulama Toz Su Yağ Ayakkabı Soluma havası Cam Temizlik havası Pnömatik taşıma -granül ürünler Pnömatik taşıma -toz ürünler Döküm Gıda ve içecek Enstrümantasyon Havalı el aleti Madencilik Tekstil Fotoğrafçılık Alt yapı işleri Kaya delme Kumlama Sprey boyama Kaynak makinaları 4 6 5

98 Seçeneklerin Değerlendirilmesi Kompresör seçiminde, sürecin ilk adımı olan gereksinimin belirlenmesine yönelik yukarıda belirtilen çalışmalardan sonra, bu gerekleri yanıtlayabilecek seçeneklerin değerlendirilmesine geçilmelidir. Gereksinime yanıt verebileceği düşünülen çok sayıda kompresör bulunabilmesi durumunda, seçim kararını etkileyen en büyük faktör, genellikle yatırım tutarı, yani kompresör alınırken ödenilecek bedel olmaktadır.

99 Gelişmekte olan ülkemizde sermaye maliyetinin yüksek olduğu göz önüne alındığında haklı gibi görülebilecek bu yaklaşım, uzun süre için düşünüldüğünde doğru olmamaktadır. Kompresör ömrü 10 yıl olarak alındığında, üç gruptan oluşan işletme giderinin dağılımı yaklaşık olarak %5 10 bakım, %10-15 ilk yatırım ve %75-85 enerji gideri biçiminde olmaktadır. Bu açıdan bakıldığında, en yüksek gider olan enerji harcamalarının karşılaştırılması daha doğru bir karar verilmesini sağlayacaktır. En doğru yaklaşım, üç bölümün toplamından oluşan işletme giderlerinin karşılaştırılmasıdır

100 Kompresör seçimine kompresör teknolojileri arasında bir seçim yapmak şeklinde yaklaşılmamalıdır. Kullanıcı için önemli olan kompresör paketinin harcadığı enerji ve buna karşılık vermiş olduğu hava debisi yani verimlilik olmalıdır. Başka bir deyişle, birim hacim havayı belli bir basınca en az enerji harcaması ile getirebilen kompresör seçmeye çalışılmalıdır. Bunun sağlıklı olarak yapılabilmesi için, farklı kompresör türlerinin nasıl çalıştığı, kapasite tanımları arasındaki farklılıkların bilinmesi ve yine güç

101 Enerji Giderleri Ülkemizde enerjinin kıt ve göreceli olarak pahalı bir kaynak olduğu gerçeğine karşın, kompresör seçiminde genellikle enerji giderine çok dikkat edilmez veya yalnız seçenekler arasında nominal güç karşılaştırması yapılır. Oysa, daha önce de belirtildiği gibi, toplam giderin önemli bir bölümünü enerji gideri oluşturur ve burada yapılacak tasarrufun getireceği avantaj ile önemli bir rekabet gücü elde etmek olasıdır. Kompresör tipi ve kullanım yoğunluğuna bağlı olarak değişmekle beraber, bir yıllık enerji gideri genellikle kompresör bedelinden daha fazladır. Bu özelliği ile enerji gideri, gözden kaçırılmaması gereken, önemli bir unsurdur.

102 Enerji gideri karşılaştırmasında yapılacak şey, birim hacim basınçlı hava elde etmek için harcanan enerji miktarlarına bakılmasıdır. Bu sırada, kullanılan kapasite birimlerinin aynı olmasına dikkat edilmeli ve güç harcamasına kompresör üzerinde yer alan tüm ekipmanların katılmış olması kontrol edilmelidir. Güç harcamaları değerlendirilirken, elektrik motorlarının nominal güçleri yerine, şebekeden çektikleri gücün baz alınması, gerçek güç harcamalarının doğru karşılaştırılmasını sağlar.

103 Enerji giderleri karşılaştırmasında önemli bir konu da verilen kompresör basıncının nerede ölçüldüğüdür. Kullanıcı açısından en yararlı olanı kompresör çıkışında ölçülen basınç olmasına karşın kompresör üreticileri basıncı farklı yerlerden ölçebilmektedirler. Sıkıştırma elemanı çıkışında veya yağ seperatörü çıkışında ölçülen basınç ile kompresör paketi çıkışında ölçülen basınç aynı şey değildir. Olabiliyorsa, paket çıkışındaki basıncın verilmesi istenilmelidir. Bunun olamadığı durumlarda, basınç ölçüm noktasından sonraki ekipmanlardaki basınç kaybı sorularak, kompresör çıkış basıncı hesaplanmalıdır. Bu sırada, kompresör paketlerinin içerik olarak farklı olup olmadığına dikkat edilmelidir

104 Paket içeriklerindeki farklılık, genellikle farkı oluşturan ekipmanın bedeli olarak düşünülse de asıl önemli olan, bu farklılığın yarattığı basınç kaybı ve bunun enerji giderine etkisidir. Başka bir deyişle, kompresör çıkışından önce su tutucu yer alan bir ürün ile bunun olmadığı bir ürünün tek farkı su tutucunun bedeli değildir. Bunun yaratacağı direnç nedeniyle oluşacak basınç kaybından kaçınarak enerji giderinin düşük gösterilmesi daha önemli bir unsurdur.

105 İlk Yatırım Gideri Gereksinimin doğru belirlenmesi ve seçeneklerin buna uygun olması durumunda, yapılacak tek şey bunlardan en az maliyetli olanına yönelmektir. Genellikle ilk aşamada yanlışlar yapılmakta ve seçeneklerin değerlendirilmesine yeterince süre ayrılmamakta, bütün dikkatler fiyat üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bunun sonucunda yapılan yanlış yatırımlar ise hem işletmede verimsizliğe neden olarak rekabet gücünü azaltmakta, hem de ülkemiz kaynaklarının yanlış kullanımına neden olarak, gelişmenin önünde bir engel oluşturmaktadır. Bu nedenle, diğer önemli unsurları göz ardı ederek, yalnız fiyata yönelik değerlendirme yapılması durumunda, mikro ve makro düzeyde olumsuzluklara neden olma riskine girilmektedir.

106 Fiyat karşılaştırması yapılırken, gerek işlevler karşılaştırılmalı; gerekse bu işlevleri yerine getiren donanımların nitelik ve kalitelerine dikkat edilmelidir. Elektrik motoru, sıkıştırma elemanı, elektrik panosu ve soğutma ünitesi gibi kompresörü oluşturan ana parçaların detaylı olarak incelenmesi sonucunda farklılıkların nereden kaynaklandığı sorusuna yanıt bulunabilecektir. Bu gibi donanımlardaki farklılık, yalnız verimlilik üzerinde değil, kompresör ömrü veya yatırımın geri dönüş süresinde de önemli farklılıklar yaratacaktır.

107 Bakım Giderleri Bakım gideri denilince akla ilk gelen, yedek parça ve işçilik harcamaları olmaktadır. Bu harcamaların önemi göz ardı edilemese de, bakım giderleri karşılaştırmasında, bakım dönemleri en az fiyat kadar önemlidir. Yalnız fiyat karşılaştırıldığında pahalı görülebilecek bakım gideri, bakım dönemi hesaba katıldığında daha ucuz kalabilecektir. Bunun tam tersi de olasıdır. Fiyat olarak ucuz olan bakım gideri, bakım dönemi hesaba katıldığında daha pahalı çıkabilir. Bu nedenle, farklı dönemler için verilen bakım fiyatlarının karşılaştırma yanlış sonuç verecektir. Bu karşılaştırma sırasında, bakım süresi ve bu sürede oluşabilecek üretim kayıpları gibi dolaylı giderler de kesinlikle değerlendirilmelidir.

108 Doğru ve zamanında yapılan koruyucu bakım çalışmalarının kompresör ömrü üzerinde önemli bir etkisi olduğu gözden kaçırılmamalıdır. Bu bakımlar sırasında, makina üreticisinden sağlanan orijinal parça kullanımına dikkat edilmelidir. Arızanın ortaya çıkmasıyla bunun giderilmesine yönelik "onarım" yaklaşımı yerine, arızayı önlemeye yönelik "koruyucu bakım" yaklaşımına gidilmeli ve üreticilerden bu konuda bilgi istenerek değerlendirilmelidir.

109 Sonuç Gereksinimin doğru belirlenmesi ve buna yanıt verebilecek ürünlerin eşit karşılaştırılması olarak iki aşamadan oluşan kompresör seçim süreci, işletme verimliliği ve dolayısı ile karlılığı üzerinde önemli bir etki yapar. Bu aşamalardan herhangi birinde göz ardı edilecek bir unsur, ülkemizde hayli pahalı olan enerjinin verimsiz kullanımına yol açabileceği gibi işletmenin karlılığı üzerinde olumsuz etkiler yapacaktır.

110 Yukarıda sayılan nedenlerle, rekabet gücünü arttırmak isteyen firmalar için, kompresör seçim sürecinin yalnız katalog verilerinin ve fiyatların karşılaştırılmasından oluşmayan, dikkatli ve araştırmacı bir yaklaşım gerektiren bir işlem olduğu bilinmelidir. Kompresör seçimi sırasında detayları göz ardı eden bir yaklaşımın sağlıklı bir sonuç vermesi ancak rastlantı eseri olacaktır.

111

112 3.HAVA ÖN ARITMA İŞLEMLERİ 3.1.Giriş Pnömatik sistem elemanlarının faydalı ömürlerinin uzun olması için sistemde kullanılan havanın belli bir arıtma işleminden geçirilmesi veya şartlandırılması gerekir. Havanın içindeki zararlı maddeleri almak için yapılan hava arıtma işlemi çeşitli yöntemler uygulanarak gerçekleştirilir. Arıtma işlemi; -Filtreleme -Soğutma -Nem ve yağdan arındırma -Depolama işlemlerini içerir.

113 3.2.Ön (Kaba) Filtrasyon Kompresöre giren havanın, kir ve pisliklerden temizlenmesi için filtreden geçirilmesi gerekir. Filtreler ; -Kuru tip -Islak tip olabilir. Kuru tip filtreler değişik şekil ve düzenlemede yapılır. Bu filtrelerin çoğu bir tel elek veya açık tip bir diğer tutucu eleman içine sızdırmaz biçimde yerleştirilmiş keçe veya pamuklu malzeme içerir. Diğer kuru tip filtreler ise, değiştirilebilir veya kartuş elemanlar kullanır.

114 Islak tip filtreler ise yapı ve çalışma prensibi bakımından kuru tip filtrelerden ufak tefek farklılıklar gösterir. Filtre muhafazasının üst kısmından içeri giren hava aşağı doğru yönlendirilerek yağ içine akar ve sonra da, emme borusu içinden geçmeden önce filtre ortamından geçerek yukarı doğru hareket eder. Bu akış esnasında hava ile birlikte taşınan yağ zerreciklerinin, pislik, toz veya diğer kirletici maddelerle beraber filtre içinde tutulmaları sağlanır.

115 Serbest havanın içinde mevcut olan nem veya su buharı miktarı, sıcaklığa ve hava şartlarına bağlı olarak değişir. Bir m 3 havada bulunan su buharı miktarına mutlak nem denir. Hava sıcaklığına bağlı olarak bir m 3 havada taşınabilen maksimum su buharı miktarına ise Doyma Miktarı denir. Doyma miktarı eğrisi Şekil 3.1 de verilmiştir. Bu eğri incelendiğinde su buharı miktarının havanın sıcaklığına bağlı olarak arttığı ya da azaldığı görülmektedir.

116 Doyma eğrisi basınçlı havanın çeşitli sıcaklıklarda buhar halinde taşıyabileceği maksimum su miktarını bulmak için kullanılır. Sıcaklık arttıkça havanın hacmi genişler ve alabileceği nem miktarı artar. Hava soğuduğunda ise hacmi daralır ve alabileceği nem azalır. Örneğin, aşağıdaki Çizelge 3.1 deki değerler verilebilir.

117 Şekil 3.1. Doyma eğrisi

118 Çizelge 3.1. Havanın sıcaklığı arttıkça taşıyacağı maksimum buhar miktarı (g/m 3 ) Sıcaklık (ºC) Buhar miktarı(g) -10 2,

119 Bağıl nem, belirli bir sıcaklıktaki hava kütlesinin içinde bulunan nem miktarının, o sıcaklıkta alabileceği en fazla nem miktarına oranıdır. Havanın bağıl nemi, mutlak nemin doyma miktarına bölünmesiyle elde edilir. Bağıl nem(%)=(mutlak Nem / Doyma Miktarı).100

120 Örnek: Basınçlı hava ile çalışılan bir sistemde saatte 400 m 3 hava geçmektedir. Havanın basıncı 800 kpa ve sıcaklığı 50 ºC dir. Bağıl nem oranı %60 olduğuna göre a) Mutlak nem oranını b)bir saatte biriken su miktarını hesaplayınız.

121 Çözüm: Şekil 3.1 doyma eğrisinden 50 ºC için doyma miktarının 80 g/m 3 olduğu bulunur. Q=400 m 3 /h P=800 kpa T=50 ºC (323 K) Bağıl Nem (BN)=%60 ise Mutlak Nem(MN) aşağıdaki gibi elde edilir. MN=(BN.DM)/100=(60)(80 g/ m 3 )/100=48 g/ m 3 Bir m 3 havada bulunan su buharı 48 g olarak bulunur. Buna göre 400 m 3 hava için toplam su miktarı; (400 m 3 /h).(48 g/m 3 )= g/h dır.

122 Örnek : Kompresör 20 C atmosfer sıcaklığında ve %50 bağıl nemde 1000 m 3 /h hava emmektedir. Bu durumdaki havanın sıkıştırılmadan önce içinde bulunan su miktarını bulunuz. Ayrıca aynı miktardaki havanın basıncını 800 kpa a ve sıcaklığını da 35 ºC ye çıkarırsak sıkışma sonunda meydana gelecek su miktarı ne olur? Sıcaklığı 35 ºC olan sıkıştırılmış havanın sıcaklığı borularda tekrar 20 ºC ye düşerse yoğunlaşan su miktarı nedir?

123 Çözüm: Doyma eğrisinden 20 ºC deki havanın doyma miktarının 17,3 g/m 3 olduğu görülür. Bağıl nem oranı %50 olduğuna göre su miktarı(mutlak nem): MN=(BN.DM)/100=(50. 17,3 g/m 3 ) / 100=8,65 g/ m 3 Emilen havanın debisi 1000 m 3 /h olduğundan bir saatte meydana gelen su miktarı(su buharı): 8,65 g/ m m 3 /h=8650 g/h elde edilir. Bu değer sıkıştırmadan önce havanın sahip olduğu su miktarıdır.

124 Sıkıştırmadan sonra yoğunlaşacak olan su miktarı: Bir saatte elde edilen sıkıştırılmış hava miktarı P 1. 1 =P = ise 2 = m 3 bulunur. Sıkıştırma sonucu hava sıcaklığının 35 ºC ye çıktığı bilindiğine göre bu derecedeki havanın doyma miktarı, doyma eğrisinden 40 g/ m 3 olarak okunur. Bu şartlarda m 3 havanın taşıyacağı su buharı miktarı: m 3.40 g/ m 3 =5050 g bulunur. Yoğunlaşacak su miktarı: =3600 g bulunur. Bu miktardaki su kompresörün deposunda birikecektir

125 Toplam yoğunlaşan su miktarı da = g/h olur. Bu değer kompresörde birikenle borularda yoğunlaşan toplam su miktarını verir. Şimdi de kullanım yerine gönderilen basınçlı havanın sıcaklığının 20 ºC ye kadar düştüğünü varsayarsak borularda birikecek olan su miktarını hesaplayalım. Doyum eğrisinden 20 ºC deki doyum miktarı 17,3 g/ m 3 olarak bulunur. Toplam m 3 havanın borulardan geçeceği düşünülecek olursa borularda yoğunlaşan suyun miktarı: m 3.17,3 g/ m 3 = g = g su bulunur.

126 Kompresör deposunun dışında, dağıtım şebekelerinde ve borularda biriken yoğunlaşmış su, boruların, kumanda elemanlarının ve diğer pnömatik elemanların paslanmasına neden olur. Yoğunlaşan suyun hızla uzaklaştırılması ve havanın içindeki su buharının da kurutulması gerekir. Kompresörden gelen havaya karışan yağ artıkları 80 ºC nin üzerindeki sıcaklıklarda basınçlı hava ile birlikte patlayıcı karışımlar meydana getirir. Bunu önlemek için emiş filtresi ve soğutucular kullanılır.

127 Kompresörün emiş tarafına yerleştirilen filtre, atmosfer havasının çapaklardan ve tozlardan arındırılmış olarak kompresöre gelmesini sağlar. Ara soğutucu ve son soğutucunun görevi, sıkıştırılmış havayı (sıkıştırılan hava ısınır) mümkün olduğu kadar soğutarak, içindeki su buharının yoğunlaşmasını sağlamaktır. Tankın tabanında birikecek su ise musluk yardımıyla boşaltılabilir. Son soğutucunun bir görevi de havayı kompresör yağı damlacıklarından arındırmak ve patlayıcı karışımın oluşmasını önlemektir. Bu şekildeki uygulamalarla havadaki nem miktarı belirli bir seviyeye düşürülse de daha kuru hava için özel kurutma yöntemleri ile nem miktarı 0,001 g/ m 3 e indirilebilir.

128 3.3.Suyun Giderilmesi Basınçlı hava içindeki su ve yağın giderilmesi için birkaç yöntem vardır. En yaygın olarak kullanılan yöntemlerden birisi su buharının yoğunlaştırılmasıdır. Yağ buharları da aynı şekilde yoğuşturma ile uzaklaştırılabilir. Bir pnömatik sistemde tamamen kuru hava kullanma gereği bulunmadıkça, çoğu tesiste hava, bir son soğutucuyla soğutularak su buharı yoğunlaştırılarak alınır. Diğer bir nem giderme yöntemi de, havanın kurutulmasıdır.

129 Son soğutucular ara soğutuculara benzer. Hava veya su soğutmalı olabilirler. Hava soğutmalı tip son soğutucu Şekil 3.2 de görüldüğü gibi serpantinli borulardan oluşan basit bir yapıya sahip olabilir veya fan soğutmalı bir radyatör şeklinde tasarlanabilir. Soğutulacak hava miktarı; -Son soğutucunun büyüklüğüne -Soğutucu hava ile basınçlı hava arasındaki sıcaklık farkına -Havanın hızına bağlıdır.

130 Hava soğutmalı son soğutucuların çoğunda iç ortam havası kullanıldığı için, bu tip soğutucular, hava sıcaklığını, su buharının tümüyle yoğuşturulabilmesini sağlayacak yeterli bir düzeye düşüremez. Bunun sonucunda da basınçlı hava, depolama tankına ve sistem hatlarına girdiğinde içinde bir miktar su buharı bir miktar da yağ buharı kalmış olur.yoğuşmuş olan su buharını sistemden atabilmek için son soğutucuya ve hava tankına mutlaka nem ayırıcıları monte edilmelidir. Bazı durumlarda son soğutucu ve tank için bir tek ayırıcı kullanılır. İlk yatırım maliyeti açısından su soğutmalı son soğutucular daha ekonomiktir.

131 Şekil 3.2.Hava soğutmalı son soğutucular

132 Su soğutmalı tip son soğutucu, temelde, gövdeli ve kangal borulu bir ısı eşanjörüdür. En yaygın kullanılan tip budur. Ana sistem aksamı Şekil 3.3 de görüldüğü gibi her iki ucunda birer plakaya bağlanmış bir boru demetinden oluşmuş olup, bu grup bütünüyle bir koruyucu gövde içine monte edilmiştir. Gövdenin her iki ucunda, uç plakalar için kapak vazifesi yapan birer başlık vardır. Genellikle sıkıştırılmış hava borular içinden ve boru demeti çevresine doğru akar. Hava, ısısını borulara verir ve bu ısı, borular tarafından gövde içinde akmakta olan suya iletilir. Bazı uygulamalarda su boruların içinden, hava akımı ise gövde içinden akar

133 Isı eşanjörlerinin çoğu ters akış prensibine göre çalışır. Soğuk veya sıcak giren hava, ilk olarak, ısı eşanjörünü terk eden ısınmış su tarafından soğutulur. Hava ısı eşanjörünün içinden ileri doğru hareket etmekte iken, ısısını soğutucu suya verir. Hava ısı eşanjörünü terk etmeden önce de eşanjöre giren soğuk su tarafından soğutulur. Bu, ısı eşanjörlerini çalıştırmak için en verimli yöntemdir

134 Su soğutmalı tip ısı eşanjörlerinde elde edilen soğutma miktarı; -Soğutulacak havanın miktarına -Kullanılan su miktarına -Eşanjöre giren hava ve su arasındaki sıcaklık farkına -Eşanjörün boyutuna bağlıdır.

135 Şekil 3.3.Su soğutmalı son soğutucular

136 Son soğutucular, ara soğutuculardan daha büyüktür ve daha dayanıklıdır. Yatay ve düşey konumda yerleştirilebilirler.su, son soğutucunun çıkışına veya diğer bir toplama noktasına yerleştirilmiş olan bir ayırıcıda toplanır.

137 3.4.Nem Ayırıcılar Son soğutucular içinde yoğuşmuş su ve yağ buharlarının mutlaka giderilmesi gerekir. Çiğ suyunun sis biçiminde bulunan büyük bir kısmı, son soğutucu içindeki basınçlı hava akımı ile birlikte taşınır. Pnömatik sistemlerin veya son soğutucuların çoğunda nemin alınmasını sağlayan mekanik ayırıcılar mevcuttur. Çoğu ayırıcı, havanın girdap hareketi yapmasını sağlamak veya akış yönünde ani ve keskin değişiklikler yaptırmak suretiyle su zerreciklerini havadan ayırır

138 Diğer tiplerde ise hava akımının düz bir yüzeye çarptırılarak ayırıcıdan çıkması sağlanır. Bazı ayırıcılarda da, havanın hızını düşürerek su damlacıklarının tabana düşebilmesini sağlamak amacıyla kullanılan geniş bir hücre vardır. Bu yönteme tabii (doğal) ayırma veya ağırlıklı ayırma adı verilir. Şekil 3.4 de nem ayırıcılar gösterilmiştir. İçinde su bulunan hava, ayırıcı muhafazanın üst kısmından içeri girer ve dış yüzey çevresinde girdap hareketi yapar.

139 Bu girdap etkisi daha ağır olan nem ve yağ zerreciklerinin dış cidar üzerinde çökelmesine neden olur. Bu zerrecikler daha sonra aşağı doğru akarak, ayırıcının tabanında bulunan nem tutucu ünitesine girer. Kurutucu hava ise merkeze yakın konumda kalır ve hava hattı içine boşaltılır. Bu tip ayırıcılar basınçlı hava akımı içindeki sıvıların, %95 oranına kadar alınabilmesini mümkün kılar. Su ve yağ parçacıklarının havadan ayrılması sağlandıktan sonra ayırıcının tabanındaki kapak açılarak dışarıya alınır(şekil 3.5).

140 Şekil 3.4. Nem ayırıcılar

141 Şekil 3.5.Nem ayırıcı ve boşaltılması

142 3.5.Yağ Ayırıcılar Pnömatik sistemlerin bazılarında, sıvı ayırıcılar tek başına yeterli miktarda nemin alınmasını sağlayamaz. Böyle sistemler için son soğutucu ile hava depolama tankı arasına bir de yağ ayırıcı eklemek gerekir(şekil 3.6). Bu yağ ayırıcısı aynı zamanda yüksek performanslı hava kurutucularını veya yağdan arındırılmış diğer sistem elemanlarını da korur. Çalışmaları basittir.

143 Hava, ayırıcının alt kısmından içeri girer ve tersine çevrilmiş bir tabak şeklindeki saptırıcıya çarptığında çok az basınç düşmesi meydana gelerek, yoğuşmuş olan nemin veya ağır zerreciklerin büyük bir kısmının tabana düşmesine neden olur. Bundan sonra hava delikli bir metal tava içinden geçerek metal kıvrımları olan geniş bir yatak içine girer. Havanın yatak içinde aniden durarak yön değiştirmesi nedeniyle hava içinde asılı durumda bulunan çok küçük sıvı zerrecikleri metal kıvrımlar üzerinde çökelir. Tava içinden geçerek ayırıcı tabanına damlayan sıvı, şamandıralı bir valf sistemi vasıtasıyla dışarı boşaltılır(şekil 3.6).

144 Şekil 3.6.Yağ ayırıcı

145 3.6.Hava Kurutucular Pnömatik ölçü aletleri veya tamamen kuru havaya ihtiyaç gösteren hassas cihazlar, genellikle sistemde bir hava kurutucusun kullanılmasını gerektirir. Hava kurutma yöntemleri 3 grup altında toplanabilir. -Kimyasal yöntem (nem emici tip) -Fiziksel yöntem (adsorpsiyon tip) -Düşük sıcaklıkta havanın kurutulması yöntemi

146 Kimyasal yöntemde hava, su ile kimyasal bileşik yapabilen sodyum klorit adı verilen bir maddenin içinden geçirilir(şekil 3.7). Bu kimyasal madde, nemi emdikçe yavaş yavaş çözünür ve kendisi de sıvı hale dönüşür. Kurutucu maddenin, nemi emerek erimesi ile meydana gelen eriyiğe kurutucu eriyik adı verilir. Nemli ve kirli hava, kurutucu tabanından içeri girer ve tersine çevrilmiş tabak şeklindeki bir plaka vasıtasıyla, tankın içinde dispersiyon (geniş alana yayılarak) yaparak oraya buraya saçılır. Bu noktada, bazı sıvı ve katı parçacıkları tabana çökelir.

147 Şekil 3.7.Nem emici tip kurutucu(kimyasal yöntem)

148 Kurutucunun orta bölümünde, hava, üstteki yataktan aşağı çökelen kurutucu madde sisi içinden geçmekte iken ön kurutma işleminden geçirilmiş olur. Bu sis, daha küçük boyutlu buhar zerreciklerinin bazılarını toplar ve kurutucunun tabanına çökelebilecek kadar büyük boyutlu damlaların oluşturulmasını sağlar. Daha sonra yatak içinde bulunan kurutucu kimyasal madde içinden, düzenli hava akımı meydana getirilerek, bu maddenin kimyasal reaksiyon yolu ile havanın içinden nemi emmesi sağlanır. Nem, kurutucu maddeyi ıslatarak eritir ve damlacıklar oluşturmak suretiyle tankın tabanına çökelmesine neden olur. Kurutucu üniteden dışarı çıkan hava, kuru ve temizdir. Kimyasal madde yılda 2-4 kez değiştirilmelidir (Şekil 3.7).

149 Fiziksel yöntemde fiziksel kurallardan yararlanılır. Kurutma işlemi için paralel bağlı iki tüp kullanılır. Birinci tüpün içine yuvarlak veya keskin köşeli jel adı verilen silisyum dioksit tanecikler doldurulmuştur. Tüpe giren basınçlı hava içerideki jel adı verilen taneciklere çarpar ve üzerindeki su buharını bırakır, kurumuş olarak sisteme gider. Küçük tanecikler zamanla su buharıyla doyum noktasına varabilir. Bu durumda kurutma işlemi sona erer. Kurutma işleminin sürekliliğini sağlamak için ikinci tüpten sıcak hava gönderilir ve küçük tanecikler kurutulur. Böylece tanecikler yeni bir kurutma işlemine hazır hale getirilmiş olur.(şekil 3.8).

150 Şekil 3.8.Adsorpsiyon tip kurutucu(fiziksel yöntem)

151 Düşük sıcaklıkta havanın kurutulması yönteminde kurutulacak hava Şekil 3.9 da görüldüğü gibi soğutucu bir ünitenin içinden geçirilir. Havanın içine karışmış olan su buharı düşük sıcaklıktaki bu ortamdan geçerken (1,7 ºC) yoğunlaşarak havadan ayrılır. Böylece hava kurutulmuş olur. Yoğunlaşarak ayrılan su belirli araklıklarla temizlenir. Kurutulmuş olan havanın içindeki toz ve pisliklerin de temizlenmesi için ince bir filtreden geçirilmesi gerekir.

152 Şekil 3.9.Düşük sıcaklıkta basınçlı havaya karışan su buharının ayrıştırılması ve havanın kurutulması

153 3.7.Hava Tankları Hava tankları çeşitli amaçlar için kullanılmakta olup, bu tankların en önemli özelliği, basınçlı hava depolayabilme imkanına sahip olmalarıdır. Belli bir uygulama için hava tankı seçilirken, tankın sistemdeki havanın hacmine uygun boyutta olmasına dikkat edilir. Bu, hava debisiyle ilgili olarak meydana gelebilecek çok büyük pik değer talepleri karşısında tankın mevcut kapasitesini dengeleyebilmesine imkan sağlayacaktır(şekil 3.10).

154 Bir sistemde bazen hava ihtiyacı kompresörün kapasitesinin üstüne çıkabilir. Bu koşulda tank içinde depo edilmiş hava toplam sistem basıncının çok düşmesini önleyecektir. Eğer depolama tankı hava kullanımının yüksek olduğu kısa süreler içinde sistem basıncının sürekliliğini sağlayamıyorsa, ikinci veya daha büyük hacimli bir tanka ihtiyaç duyulur. Belli bir sistem için tavsiye edilen tank boyutunu belirlemek için Şekil 3.11 deki nomogram kullanılabilir.

155 Şekil 3.10.Hava tankı

156 Örneğin: 10 dakikalık akış süresi için 2,5 bar basınç( 20 ºC ve 1,01 bar standart sıcaklık ve standart basınç şartlarında) ve 1,132 m 3 /min debi değerinde hava gerektiren ve ilk basıncı 6,89 bar, minimum basıncı ise 4,83 bar olan (yani 2.06 bar basınç düşmesine sahip bulunan ) bir sistem varsayalım ve bu sistem için uygun olabilecek hava tank hacmini nomogram yardımıyla bulalım.

157 Yapılacak ilk iş 10 min noktasından başlayarak ve 1,132 m 3 /min noktasından geçecek şekilde, referans doğrusuna kadar bir doğru çizmektir. Sonra da bu doğrunun referans doğrusunu kestiği noktadan, basınç düşmesi değerlerini gösteren cetvel üzerindeki 2,06 bar noktasına kadar çiziniz. Bu doğrunun tank hacmi cetvelini kestiği nokta gerekli tank hacmini gösterir ki bu da 5,55 m 3 tür.

158 Şekil 3.11.Hava tankı boyutlandırma nomogramı

159 Tank hacmi aşağıdaki formülden de bulunabilir. t P atm t as P Q h t =tank hacmi (m 3 ) P atm =atmosfer basıncı olup 1.01 bar alınabilir. t as =akış süresi (min) Q h =debi (m 3 /min) =basınç düşmesi (bar) dir. P

160 t P atm t as P Q h m 3

161 4. İKİNCİL (HASSAS) HAVA ARITMA İŞLEMLERİ 4.1.Giriş Pnömatik sistemin uygun biçimde çalışabilmesini sağlamak için havanın ön (kaba) arıtma işleminden geçirilmesi önemli olmasının yanında yalnızca bu işlemi uygulamak suretiyle genellikle bir çok pnömatik sistem elemanının gerektirdiği biçimde yeterli bir hava temizliği yapmak mümkün değildir. Örneğin valf ve hareketlendirici gibi elemanlar, eğer uzun bir hizmet ömrüne sahip olmaları isteniyorsa, normalin üzerinde temizlenmiş hava kullanılmasını gerektirir. Bu tür hassas ekipmanları korumak ve hizmet ömrünü uzatmak için havanın ikincil (hassas,şartlandırma) arıtma işlemlerinden geçirilmesi gerekir.

162 Havanın ikincil (hassas) arıtma işlemlerinden geçirilmesi için kullanılacak ekipman genellikle pnömatik sistemin çalışmakta olduğu donanım aksamı veya parçasının yakınına yerleştirilir. Hassas hava arıtma işlemi; -Filtre -Ayırıcı -Süzgeç -Yağlama cihazlarından meydana gelir.

163 4.2.Kirletici Maddelerin Ayrılması (Separasyonu) Pnömatik sistemde kirletici maddelerin ayrılması -Tabii (ağırlıklı) -Santrifüj ayırma yöntemleriyle yapılır (Şekil 4.1.) Tabii ayırma yöntemi hareket halindeki hava akımının hızı düşürüldüğünde havanın içinde bulunan nispeten büyük boyutlu katı ve sıvı parçacıkların çökelerek tortu meydana getirmesi prensibine göre çalışır.

164 Şekil 4.1.Ayırma yöntemleri

165 Santrifüj ayırma kirletici maddelerin daha çabuk olarak ayrılmasını sağlar. Yüksek hızda hareket etmekte olan hava akımının dairesel bir yörünge içinde girdap meydana getirecek biçimde döndürülmesi halinde katı ve sıvı parçacıklar dışarı doğru savrulur. Aynı etki soğutucuların yakınına yerleştirilen siklon ayırıcılarda da meydana gelir. Santrifüj ayırıcılar ayırma işleminin gerçekleştirilmesine yardımcı olmak üzere hareket halinde bulunan ağır parçacıkların ataletine ihtiyaç duyduklarından bazen atalet tipi ayırıcı adını da alırlar.

166 Atalet tipi ayırıcılar santrifüj tipin dışında kalan ayırıcıları da içine alır. Bu ayırıcılarda hava akımının dairesel bir yörünge izlemesi yerine, filtre içinden geçişte olduğu gibi, bir çok defa aniden ve keskin biçimde yön değiştirmesi sağlanır. Hava akımı yön değiştirdiğinde kirletici parçacıkların nispeten daha ağır olanları doğrusal bir yörünge izleme eğilimi gösterir ve yön değiştirici perdelere veya kanallara hızla çarparak, bu yüzeyler üzerinde toplanır. Bu tip ataletli ayırıcıya daha uygun bir ifade ile darbeli ayırıcı denir.

167 4.3.Kirletici Maddeleri Filtreleme Parçacıklar mikron (mikrometre) cinsinden ölçülür. Bir mikron 0,001 mm olup μ(mü) ile gösterilir. Parçacıklar boyutlarına(b) göre: B>10 μ ise toz 0,1<B<10 μ ise bulut-pus 0,01 < B < 1,0 μ ise duman 0,01 < B < 0,8 μ ise aerosol adı verilir. Hava akımı içindeki katı parçacıkları alabilen iki tip filtre vardır (Şekil 4.2). -Yüzey tip -Derinlik tip

168 Yüzey tipi filtreler, parçacıkları tek bir yüzey üzerinde toplar. Derinlik tipi filtreler ise parçacıkların birkaç tabaka üzerinde toplanabilmesini sağlar. Yüzeysel filtrelerde bulunan geçiş delikleri hemen hemen birbiriyle aynı boyuttadır. Geçiş delikleri genellikle düzgün şekilli model esas alınmak suretiyle düzenlenmiştir. Derinlik tipi filtre delikleri ise, en büyük delikler dışta en küçük delikler ise içte olacak biçimde farklı boyuttaki ve düzgün şekilli olmayan bir yerleşim düzeni içindeki bir çok delikten oluşmuştur. Bu yerleşim düzeni içinde havanın önce dıştaki büyük deliklerden ve sonra da içteki küçük deliklerin içinden akması sağlanır.

169 Şekil 4.2. Çeşitli filtre ortamları

170 Filtre performansı, filtreleme ortamındaki deliklerin şekline, boyutuna ve yerleşim düzenine bağlıdır. Şekil 4.3 de görüldüğü gibi yüzey tipi filtrenin performansı filtre deliklerinin düzenli aralıklarla yerleştirilmiş olması nedeniyle genellikle dar bir çalışma aralığı ile sınırlıdır. Derinlik tipi filtre ise deliklerinin düzensiz ve değişken boyutlu olmaları dolayısıyla daha geniş performans aralığına sahiptir.

171 Derinlik tipi filtre deliklerinin yüzey tipi filtre deliklerinden daha küçük çapta olması dolayısıyla hava içinde bulunan büyük parçacıkların yanısıra daha küçük boyutlu tanecikleri de tutabilir. Ancak parçacıkların filtre delikleri üzerinde birikim yapana kadar bu işlemi gerçekleştiremez. Derinlik tipi filtreler basınçlı havadan küçük parçacıkların alınması için, yüzey tipi filtreler ise daha büyük taneciklerin tutulabilmesi amacıyla kullanılır.

172 Şekil 4.3.Filtre kapasitesi

173 4.4.Filtre Malzemeleri Yüzey tipi filtrelerde aşağıdaki malzemeler kullanılır. -Metal süzgeçler(elekler, metalik yüzey üzerine geçirilmiş dokuma bez, diskler veya şeritler) -Sinterlenmiş metal tozlar -İnce, keçeli elyaflar -İnce membranlar(diyaframlar) -Dokuma kumaş(tek tabakalı)lardır.

174 Derinlik tipi filtreler için yaygın olarak kullanılan malzemeler ise; -Metal dışı malzemeden yapılmış ve keçe kaplanmış veya hasır örgü elyaflar -Çok yakın aralıklarla örülmüş, ince metalik tel veya şeritler -Yağ banyolu filtrler -Aktif karbon ve diğer kimyasal kurutucular -Kağıtlardır.

175 4.4.1.Yüzey Tip Filtreler Yüzey tipi filtreler veya tel örgü süzgeçler pnömatikde yaygın olarak kullanılır. Her bir inç karelik alan içinde istenen sayıda delik ihtiva edecek şekilde örülmüş paslanmaz çelik telden yapılmıştır. Birim inç karede bulunan delik sayısına, kumaşın veya eleğin örgü numarası veya delik açıklığı denir. Pnömatik sistemde kullanılan nispeten küçük boyutlu süzgeçlerin bazıları şu değerleri içerir(çizelge 4.1).

176 Çizelge 4.1.Süzgeç boyutları Ağ gözü(mesh) Parçacık boyutu(μ) ,5

177 Süzgeç teli, kare örgü veya saten bez dokuma biçimindedir. Emme hattında havanın filtrelenmesinde saten bez dokuma tercih edilir. Çünkü bu tür süzgeçlerin delikleri daha küçük olup daha verimli bir çalışma sağlar. Tamamen temiz havaya ihtiyaç duymayan kompresörlerde tel süzgeçler emme hattı filtresi olarak kullanılabilir. Basınç hattında kullanılan süzgeçler, metal şerit, disk veya plastik emprenyeli kağıttan olabilir(şekil 4.4).

178 Şekil 4.4. Süzgeç kesiti

179 4.4.2.Derinlik Tipi Filtreler Pnömatik sistemde derinlik tipi filtrelerin kullanılma alanları aşağıdaki gibi sıralanabilir. -Büyük parçacıkların hava kompresörünün içine girmesini önlemek için kompresör emiş hattı filtrelemesi -Kompresörde sıkıştırılmış olan hava içinde mevcut nemi almak için bazı ayırıcılarda yapılan filtreleme -Hava hattı hazırlama istasyonlarında havanın pnömatik ekipman tarafından kullanılmasından önce yapılan filtreleme

180 Derinlik tipi filtreler; -Kuru -Islak -Yağ banyolu tip olabilir. Kuru tip filtreler hava içindeki parçacıkların alınabilmesini sağlayacak filtre ortamı esasına dayanır. Islak tip filtrelerin çalışma prensibi Şekil 4.5 de verilmiştir. Havadan alınan kirletici madde parçacıklarının toplanmasına ve tutulmasına yardımcı olmak üzere yüzey üzerinde bir yağ tabakasının oluşturulması esasına dayanır.

181 Yağ banyolu filtre aslında ıslak filtrenin diğer bir tipidir. Yağ banyolu filtreler, hava akımının filtre ortamından geçirilmesinden önce bir yağ banyosunun üst kısmından geçmesini sağlayacak biçimde yön değiştirmesine neden olur. Yüzeyi yağ tabakası ile kaplı filtre ortamı kirletici madde parçacıklarını tutar.

182 4.5.Havanın Yağlanması Havanın içinden geçtiği elemanların yağlanmasını sağlamak ve paslanmayı önlemek için havanın içine bir miktar yağ karıştırılır. Havanın yağlanması gereken cihazlar; basınçlı hava ile çalışan tornavidalar, darbeli anahtar, vibratör, taşlama makinesi, zımbalama makinesi vb. makineler olabilir. Yine silindirler ve motorlarda yağlanmaya ihtiyaç gösterirler. Ancak bazı pnömatik sistemlerde yağa karşı duyarlılık olabilir. Buna da dikkat edilmelidir

183 Havanın içine yağın karıştırılmasında yağlama cihazları (yağlayıcılar) kullanılır. Pnömatik sistemlerin çoğunda son filtreleme, düzenleme ve yağlama sistemlerinin hepsini tek bir noktada birleştiren birleşik sistemler bulunur. Önce havanın içinden yağ ve nemi tümüyle alıp, sonra tekrar koymak biraz tuhaf olsa da bir çok işlemin yağdan arındırılmış havaya ihtiyaç duyduğu hiçbir zaman unutulmamalıdır.

184 Şekil 4.5.Islak tip filtre

185 Ayrıca, yağlı hava kullanımını gerektiren bir pnömatik ekipmanda hiç su ve kirletici madde içermeyen temiz yağ kullanılması da kesinlikle şarttır. Yağlayıcılar; -Ağır yağ basan -İnce yağ basan cihazlar olmak üzere iki tipe ayrılır.

186 4.5.1.Ağır Yağ Basan Yağlama Cihazları Bu tip yağlama cihazları gerek içinde asılı durumda ince yağ zerrecikleri bulunan sis yağlama ve gerekse hava hatlarının iç yüzeylerinde ince bir yağ tabakası oluşmasını sağlayan ağır yağ damlacıkları biçiminde yağlama yapılabilir. Bunlara bazen sis yağlama cihazları adı da verilir. Ağır yağ basan tip yağlama cihazlarının sadece devamlı veya yüksek debili hava akımları için kullanılması gerekir. Günümüzde kullanılan ağır tip yağlama cihazlarının bazıları Şekil 4.6 da verilmiştir.

187 Şekil 4.6.Ağır yağ basan tip yağlama cihazları

188 Şekildeki gözenekli fitil yağın alınarak ok yönündeki havanın önüne verilmesini sağlar (Şekil 4.6a). Diğer tiplerde venturi adı verilen çok küçük çaplı bir kesit vardır. Venturi havanın hızını arttırır ve basıncını düşürür. Venturi borusunun meydana getirdiği hava basıncındaki düşme nedeniyle, yağ, dozaj ayarlama ünitesinin içine çekilir. Yağ damlaları hava akımı içine girerken atomize olur ve hava akımı ile birlikte pnömatik ekipmana taşınır. Yağ akışı bir iğne valf tarafından ayar edilerek sürekli kontrol altında tutulur. Genellikle basınçlı yağ hazneleri bulunmaz.

189 4.5.2.İnce Yağ Basan Tip Yağlayıcılar Bu yağlama cihazları hava akımı içine yalnızca asılı durumda ince yağ zerreciklerinden oluşan sis yağlama yapılabilmesini sağlar. Yağlama cihazından daha uzak mesafelerdeki noktalara kadar daha iyi yağlama yapabilme imkanı mevcuttur. İnce yağlama cihazları sistem havasının bir tek istasyondan temin edilmesi halinde birden fazla ekipmanın yağlanması için de elverişlidir.

190 Bu tür bir yağlama cihazı çalışmakta iken miktarı ayarlanarak hazneden çekilen yağ, karıştırma ve ölçme hücresine girer ve burada gelen küçük miktardaki hava tarafından atomize edilir, ancak çıkış ağzına yönlendirilmek yerine bir deflektöre çarptırılarak yön değiştirilmesi sağlanır.(şekil 4.7).

191 Şekil 4.7.İnce yağ basan tip yağlama cihazı