$UJ g t > TÜRKİYE IN 02245 J makale artcle TTMD Dergs 5 (2007) 2024 Yakma Yönetm ve Brülör Kontrol stemler Combuston Management and Burner Control ystems erdar Hızıroğlu; Elk. Yük. Müh. TTMD Üyes ÖZET Bu makalede, mkroşlemc kontrollu tam elektronk Yakma Yönetm ve Brülör Kontrol stem n oluşturan ana kontrol üntes, servo motorlar, hava/yakıt/basınç/sıcaklık sensörler, fotoseller, yakıt klape/ventller, hız kontrol ve baca gazı analz chazları hakkında detaylı blg verlerek, tpk br uygulama üzernde sstemn genel çalışma prenspler ve avantajları anlatılmaktadır. Ayrıca, sstemn blgsayar ve PLCCADA sstemleryle haberleşmesn sağlayan Haberleşme Arabrm Üntes nn temel özellklernden bahsedlmektedr. Anahtar Kelmeler: Yakma yönetm sstem, brülör kontrol sstem. ABTRACT In ths artcle, the detaled nformaton on the mcroprocessor controlled full electronc Combuston Management and Burner Control ystem components whch are the man control unt, servo motors, ar/fuel/ pressure/temperature sensors, UV detectors, ol/gas valves, varable speed drves (VD) and exhaust gas analyzers s gven, and the operaton of the complete system and the advantages are explaned on a typcal applcaton. In addton, the basc features of the Communcaton Interface Unt whch provdes the communcaton of the system wth the computers and the PLCCADA systems are mentoned. Key Words: Combuston management system, burner control system.. Grş Brülörlerde elektronk yakma yönetm sstemlernn kullan m le, yak t/hava oran ayar n n çok hassas yap lmas ve bu sayede tüm yakma kademelernde tam yanman n ve sürekll nn sa lanmas, ayn zamanda oransal çal flmayla (PID kontrol) brlkte kazan yüküne tam uyumun elde edlmes ve gereksz durufllar n önlenmes mümkün olmaktad r. Ayr ca, emsyon de erler sürekl zlenerek, parametrel (O 2, CO, CO 2 ) otomatk trm 9AI >4 UX «*Jr* CM Şekl. Genel uygulama şeması. A & 'UMM IH». kontrol (ufak hava ayar düzeltmeler) le yanma ayarlar n n d fl hava flartlar ndan ve yak t özell de flklklernden etklenmemes sa lanmaktad r. Bütün bunlar n sonucunda servs ve bak m malyetler düflmekte, verm art fl ve yak t tasarrufu elde edlmektedr. ırÿ L û İ L, t as; JpOTMa MİM =* M» 'ÿ(wt?a cı*rı W wk:ç*t«c 2. Genel Çalışma Prenspler fekl' de görülen tpk br yakma yönetm sstemnn en öneml parças, bütün kontrolu elektronk olarak sa layan mkrofllemc denetml ana kontrol modülüdür. Bu elektronk kontrol modülü, öncelkle, brülöre yak t ve hava grfln ayarlayan yak t ve hava servo motorlar na kumanda ederek, yak t hava oran ayar n n çok hassas olarak (0. aç sal hassasyetle) yap lablmesn, dolay s le tam yanmay sa lar. Ana kontrol modülü ayn zamanda, kazandan s cakl k veya bas nç sensörler le ald yük blgsne göre yne yak t ve hava servo motorlar na kumanda ederek, flletme taraf ndan belrlenen s cakl k/ bas nç hedef de er çn gerekl mktardak yak t ve havan n, tam ve do ru olarak yak lmas n (talep edlen kadar s n n üretlmesn) sa lar. Br baflka deyflle, stenen s cakl k/ bas nç hedef de er çn oransalpid kontrolu gerçeklefltrr. stemde opsyonel olarak kullan lablen d er öneml modül, Baca Gaz Analz Chaz d r. Bu chaz, yakma sonucu oluflan baca gaz n analz ederek, elde ett emsyon de erlern ana kontrol modülüne gönderr. Kontrol modülü, kendsne gelen bu emsyon de erler le (O 2, CO, CO 2 ) kend haf zas nda mevcut flletme emsyon de erlern karfl laflt rarak, br farkl l k varsa bunu düzeltmeye çal fl r. Br baflka deyflle, emsyon de erlernde br sapma olmuflsa, trm kontrol (ufak hava ayar düzeltmeler) yaparak hava ayar na müdahale eder ve emsyon de erlernn belrlenen flletme s n rlar çnde kalmas n sa lar. Ana kontrol modülüne bu trm kontrol mkan n, Baca Gaz Analz Chaz vermektedr. Br d er opsyonel modül se Frekans Kontrol (H z Kontrol) Chaz d r. Ana kontrol modülü, genel olarak taze hava vantlatör jp uooulmf PPV»Kİ UT KLMUJ Dtorp EylülEkm 2007 20 TTMD
makale artcle Yakıt : Doğal Gaz 90 90 Yakıt 2: M Fuelol <s! 0 0 0 Yrttts«rv*n 90 0 Yrııl erve O gq Yakıl : #6 FueloH 90 90 Yakıt 4: LPG İ I Şekl 2. Yakıt eğrler. J T 4 0 o 0 Yâkıl erve n 90 0 Yakıt ervo D Ç}Q motoruna ve baca aspratörüne ba lanan Frekans Kontrol Chaz na, htyaca göre kontrol snyal göndererek, uygulama frekans n n dolay s le motor devrnn de fltrlmesn sa lar. Bu sayede, brülöre gden taze hava mktar n (hava servo motor ayar na ek olarak) hassas ayarlama mkan verr. Frekans Kontrol Chaz lar n n s sstemlernde kullan m le ayn zamanda elektrk enerjs tasarrufu da elde edlmektedr. C Yne opsyonel olarak kullan lablen d er ya /gaz/hava bas nç sensörler yard m yla, ana kontrol modülü, sstemde sürekl zleme yaparak, flletme s n r de erlern kontrol edeblmektedr. Ayr ca, d fl hava s cakl k sensörü kullan m yla, kazan suyu s cakl stenen de er, d fl hava s cakl na ba l olarak kontrol modülü taraf ndan otomatk olarak ayarlanablmektedr.. stem Elemanları.. Ana Kontrol Modülü Ana kontrol modülü özellkler ana grupta toplanablr; Yak t/hava oran kontrolu Kazan yük kontrolu Brülör yönetm... Yakıt/Hava Oranı Kontrolu Ana kontrol modülü üzerndek mevcut ç k fl kanallar na servo motorlar ba lanarak, yak t ve hava ayar klapeler çok hassas olarak kontrol edleblmektedr. Ayr ca, yne bu kanallara do rudan Frekans Kontrol Chaz ba lama mkan da bulunmaktad r. Kontrol modülündek ekran üzernde, servo motorlar n hang aç kl k derecesnde bulundu u ve frekans kontrol chaz n n çal flt frekans de er zleneblmektedr. Ana kontrol modülü haf zas nda brden fazla yak t çn (do algaz, fuelol, LPG gb) flletme blgler saklanablmektedr (fekl2, yak t e rler). Bu sayede br yak ttan d erne geçfl çok h zl ve kolay olmaktad r. Yak t e rlernn (kullan lacak yak t çn flletme blglernn) oluflturulmas ve ana modüle kaydedlmes afla da tan mland fleklde yap l r; brülörün lk flletmeye al nmas s ras nda, alevn flekl ve emsyon de erlerne göre mnmum kademeden maksmum kademeye kadar tam yanman n elde TTMD 2
m s r makale artcle, TÜRKİYEÿ j Şekl. Dedektörler ' r l C tf»r* Şekl 4. ervo Motorlar İJ lı I,... Brülör Yönetm (Brülör Beyn) Ana kontrol modüller, brülör beyn fonksyonlar n kend çnde entegre olarak yapablmektedr. Bu sayede harc brülör beyn kullan lmas na gerek kalmadan, brülör flletmes çn gerekl süreler (ön süpürme, son süpürme, ateflleme, bekleme süreler vb) kontrol modülü üzernden ayarlanablmektedr. stemde opsyonel olarak kullan lan hava/ya /gaz bas nç sensörlernden gelen flletme blgler, ana modül taraf ndan sürekl kontrol edlerek gerekl alarmlar verleblmektedr. Harc gaz s zd rmazl k kontrol chazlar n n kullan m na gerek olmadan, gaz ventllernn s zd rmazl k kontrolu, ana kontrol modülü taraf ndan yap lablmektedr. stemde oluflan ar za ve hatalar, tarh ve saat blgsyle brlkte ana modülün haf zas nda saklanablmektedr. * r M >E Şekl 5. Klape ve ventller edld noktalar (hava ve yak t servo motorlar n n aç sal derece cnsnden ayar de erler) belrlenr (genelde 60 adet) ve bu noktalar kontrol modülünün haf zas na s rayla grlr. Kontrol modülü, haf zas ndak bu noktalardan geçen e r denklemn (yak t e rs) enterpolasyon yöntemyle oluflturur ve brülörün yük blgsne göre oransal çal flmas, art k sürekl bu e r üzernde gerçekleflr. Tüketlen anl k ve toplam yak t mktarlar, kontrol modülü ekran üzernde zleneblmektedr. Brülörün çal flmas s ras nda ana kontrol modülünün otomatk mod dan manuel mod a al narak, kademe de flklklernn operatör taraf ndan elle yap lmas mkan da bulunmaktad r...2. Kazan Yük Kontrolü Ana modül, kazandan gelen yük blgsne göre, yak t ve hava servo motorlar na kumanda ederek stenen s cakl k veya bas nç (set) de er çn PID oransal kontrolunu sa lamaktad r. Br baflka deyflle, brülörün yakmas gereken yak t mktar yüke göre otomatk olarak ayarlanmakta ve gereksz durufl kalk fllar önlenmektedr. Brden fazla kazan n bulundu u s santrallar nda, kazanlar n yüke ba l olarak s rayla devreye al nmas veya devreden ç kart lmas, ana kontrol modüller taraf ndan otomatk olarak yap lablmektedr ( Ak ll Kazan ralamas özell ). k brülörün ayn anda yakmaya bafllamas, yüke göre otomatk olarak ayn kademelerde çal flmas ve ayn anda durmas, ana kontrol modüller taraf ndan yap lablmektedr. kz Brülör Çal flmas ad verlen bu özellk, daha çok çft ocakl kazanlarda kullan lmaktad r..2. Kazan Yük Dedektörler Kazan s cakl n veya bas nc n ölçmekte kullan lan yük dedektörler, sstemn öneml parçalar ndand r. flletme htyac na göre de flk tp ve kapastelerde dedektörler kullan lmaktad r... ervo Motorlar stemn d er öneml br parças da servo motorlard r. Yak t (gaz, s v yak t) ve hava klapeler oransal ayarlamas nda kullan lan 0. dönüfl hassasyetndek servo motorlar, do rudan ana kontrol modülü taraf ndan kontrol edlmektedrler. Uygulamaya göre de flk güçlerdek modeller kullan l r..4. Yakıt Klape ve Ventller stemde yak t hatt üzerne monte edlen ve servo motorlar taraf ndan kontrolu sa lanan klape ve ventllern çefltl tpler mevcuttur: Ya Ventller : De flk model ve kapastelerde olan ya ventller yak t gdfl veya dönüfl hatlar na ba lanablr. Çft yak tl sstemlerde gaz klapesyle üst üste monte edlerek tek servo motor le kontrol sa lanablmektedr. Gaz Klapeler : Gaz klapelernn genelde dfll veya flanfll olmak üzere k ayr model kullan lmaktad r. Uygulamaya göre tespt edlen bu modellern de de flk büyüklükler bulunmaktad r. EylülEkm 2007 22 TTMD
makale artcle Şekl 6. UV ensörler. If* >? Şekl 7. Baca gazı analz chazı. J» 4.5. UV ensörler (Fotosel) stemde alev alg lay c (fotosel) olarak görev yapan UV sensörlernn, de flk brülörlere ve flletme fleklne uygun (alev uçtan veya yandan alg layan, çok hassas, kendnden denetml gb) farkl modeller bulunmaktad r..6. Dğer Basınç ensörler ste e göre, do rudan ana kontrol modülüne ba lanarak kullan lan ya /gaz/hava bas nç sensörlernn, flletme flartlar na göre farkl aral klarda ölçüm yapablen çefltl modeller mevcuttur..7. Baca Gazı Analz Chazı Yakma Yönetm stemnde opsyonel olarak kullan lablen ancak çok öneml fonksyonu olan br baflka modül de Baca Gaz Analz Chaz d r. Brülör çal flt sürece otomatk olarak sürekl baca gaz ölçümü yapan bu chazlar, ölçüm de erlern ana kontrol modülüne göndererek, emsyon de erlernn ana modül taraf ndan sürekl kontrol alt nda tutulmas n (trm kontrol mkan ) sa lar. Baca gaz analz chaz, ayr ca, tek bafl na (ana modül ba lant s olmadan) sadece ölçüm ve zleme amaçl olarak da kullan lablmektedr..7.. Özellkler Baca gaz analz chazlar, ste e ba l olarak, O 2, CO 2, CO, NO, O 2, baca gaz s cakl ve yanma verm ölçümü yapablmektedr. Ana kontrol modülü le ba lant yap larak, parametrel (O 2, CO 2 ve CO) trm kontrol (ufak hava ayar düzeltmeler) mkan vermektedr. Baca gaz analz chaz taraf ndan gönderlen emsyon de erlernde, atmosferk flartlardan veya yak t özellklernden dolay herhang br sapma oldu unda (haf zadak referans emsyon de erlerne göre), ana kontrol modülü, hava grfl ayar na müdahale ederek trm kontrol olarak adland r lan ufak hava ayar düzeltmeler yapablmekte ve emsyon de erlern tekrar flletme referans s n rlar çne getreblmektedr. Bu sayede emsyon de erlernn sürekl flletme s n rlar çnde olmas sa lanarak, verm art fl ve yak t tasarrufu elde edleblmektedr. Ayr ca, çevre korumas na da cdd katk da bulunulmaktad r. Baca gaz ölçüm de erler, önceden belrlenen alt ve üst lmt de erlerne göre ana kontrol modülü taraf ndan kontrol edlerek de flk alarmlar verleblmektedr..8. Haberleşme Arabrm Üntes Haberleflme arabrm üntes, ana kontrol modülünün, PC veya mevcut otomasyon sstemler (PLC, DDC, CADA vb.) le haberleflmesn sa layarak sstem de erlern zleme ve kontrol mkan vermektedr..8.. Özellkler Br adet haberleflme arabrm üntesne, ayn anda brden fazla ana kontrol modülü, ba lanablmektedr. Bu sayede, çok kazanl br s santral n n bütün sstem de erler, ayn anda zlenp, kontrol edleblmektedr. Haberleflme arabrm ünteler üzernde, PC ve d er harc üntelern (PLC, DDC vb) ba lant s çn genellkle R22, R422/485 ve modem termnaller bulunmakta ve arabrm ünteler mevcut otomasyon sstemler le haberleflrken, Modbus, Profbus, Metasys gb haberleflme protokollern kullanmaktad r. Tüm sstem de erlernn bast br PC üzernden kolayl kla zlenp raporlanablmes amac yla haberleflme arabrm ünteleryle brlkte ayr ca özel br yaz l m kullanma mkan da bulunmaktad r. TTMD 2
I LÛ e t I î? s î H s 2 m.! Za DC/ Z* ss âtı âtı n ıcı t: n >s e a 0 0 j ı"tr u «* «fr, r*«(ıs00 OT 0 [J 8 e * " z Fu F. OT ıü Cî 0 OT0 «ZOtOTLO flvill J>ıû \ sen OT0 7" ö L uçun 'J> ü XJIUI z s\ EH ffflo zeflı çofeû u *# *ÿÿ*++ÿ* *ÿ cı ı su enr»ft 4 B ** m«ra HI ft I! floof LLLLLL sın lırtca. ' L K fn K "5 LU ta UJ w TA rtrff ss oûrac \?turns noc o Ul > flcelflhe I > L makale artcle LD ı sı H&MOC 8 I g *J * ELI r E l m! t İp «'.I E 5 s* *2 V I Lvl.r _ : Û 2 Bu yaz l m sayesnde; stemde mevcut servo motorlar n aç sal pozsyonlar, stenen (set) ve gerçek kazan bas nç/s cakl k de erler, brülörün çal flma durumu, baca gaz ölçüm de erler, anl k ve toplam yak lan yak t mktar, brülör yakma kapastes, ar za durumlar vb. blgler PC ekran ndan görüleblmekte ve çefltl grafk ç kt lar le raporlar al nablmektedr. 4. onuç Enerjnn verml, blnçl ve etkn kullan m n n art k çok büyük önem tafl d günümüzde, elektronk yakma yönetm sstemlernn s merkezlernde uygulanmas le ça dafl anlamda enerj tasarrufu sa lanmas mümkün olmaktad r. Yak t tasarrufu; elektronk kontrol sstem sayesnde, tam yanman n ve sürekll nn sa lanmas, oransal (PID) kontrol yap lmas, baca gaz ölçüm de erlerne göre yanman n sürekl takp edlerek trm kontrol yap lmas, mekank kaynakl ayar bozulmalar n n önlenmes le elde edlmektedr. Ayr ca, taze hava vantlatör ve baca aspratör motorlar nda frekans kontrol chaz lar n n kullan lmas yla hem daha hassas hava ayar hem de elektrk enerjs tasarrufu sa lanmaktad r. Elektronk yakma yönetm sstemlernde br yak ttan d erne geçfln (örne n do algazdan fuel ol'e) son derece kolay ve pratk olmas sa lanan br d er avantajd r. 5. Kaynaklar [] Energy Effcent Operaton of Industral Boler Plant by ETU. [2] Autoflame Engneerng Ltd. frmas dökümanlar. [] Raysel A.f. dökümanlar. Yazar; erdar Hızıroğlu, 966 Ankara doğumludur. ODTÜ ElektrkElektronk Mühendslğ Bölümü'nde lsans eğtmn 988 yılında btrd. Yüksek Lsans eğtmn de yne aynı bölümde 99 yılında tamamladı. 98899 yıllarında Aselsan A.Ş.'de ARGE mühends olarak çalıştı. 99 yılından bu yana Hızıroğlu Holdng A.Ş.'de değşk kademelerde görev yaptı. Halen Hızıroğlu Holdng A.Ş.'de Teknk Koordnatörlük ve Yönetm Kurulu Üyelğ le brlkte Raysel A.Ş.'de Yönetm Kurulu Başkan Vekl görevn yürütmektedr. Bekardır, çok y derecede İnglzce blmektedr. EylülEkm 2007 24 TTMD