Bu makale, Parker Hannifin Kontrol Sistemleri Divizyonu Müdürü Pascal Jeangirard tarafından yazılmış, Parker Türkiye Satış Şirketi tarafından Türkçeleştirilmiştir.
Pnömatik sistemler hemen hemen her endüstri sektöründe otomasyon ve kontrol uygulamaları için kritik hale gelmiştir. Basınçlı hava, temiz, çok yönlü ve güçlü olması sebebi ile, fabrikada elektrik tesisatına benzer şekilde döşenir ve bu bağlamda başka bir enerji kaynağıdır. Hava, verimli ve tehlikesiz, dolayısıyla da güvenli bir hammaddedir ve sıkıştırıldığında bir kompresörden bir makinedeki kullanım noktasına kolayca taşınır. İyi tasarlanmış ve bakımları yapılan bir sistemde, basınçlı hava, farklı proseslerin ve makinelerin değişen ihtiyaçlarını karşılamak için doğru bir şekilde kontrol edilebilir ve ayarlanabilir.
Bununla birlikte, basınçlı hava sistemleriyle ilgilenilmez ve bakımları aksatılırsa, hava kaçağı ve diğer faktörlerden dolayı verimsiz hale gelir. Bunun sonucunda plansız bakımlar ve masraflı hat duruşlarıyla karşılaşılır. Sisteminizin performansını etkileyen kriterler ve faktörler de dahil olmak üzere bu maliyetli duruşların nasıl önleneceğini anlamak, planlanmamış bakımın etkisini en aza indirgemek için kritik önem taşır.
Kaçak ve Maliyet Etkileri
Basınçlı hava sistemleri çoğu durumda ulusal şebekeden gelen elektrikle çalışır. Avrupa sanayi sektörünün bir bütün olarak enerji tüketiminin yaklaşık %3’ünün basınçlı havada kullanıldığı tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, şirketler basınçlı havanın maliyetinden nadiren haberdardır ve bu anlaşılabilirdir çünkü genellikle sahada ve harici bir tedarikçi olmadan üretilmektedir. Dolayısıyla, maliyetleri gözlemlemek kolay bir iş değildir.
Dikkat çekici bir şekilde, çalışmalar, ortalama bir üretim tesisinde, üretilen sıkıştırılmış havanın yalnızca yaklaşık yarısının aslında tüketimde kullanıldığını göstermiştir. %30’a kadar bir kısmı kaçaklarda kaybedilir, buna ek olarak %15 ile 20’lik bir kısım da elle tutulan püskürtme tabancalarıyla temizlik yapılması ve hatta tesis veya fabrikadaki işçilerin serinletilmesi gibi üretim dışı kullanımlarda harcanır. Kalan hava, sistemin aşırı yüksek basınçta çalıştırılmasından kaynaklanan ve sıklıkla ‘suni talep’ olarak adlandırılan kavram ile hesaplanmaktadır. Parker Air Saver Ünitesi’ni kullanmak, yüksek hızlı açma/kapama darbeleri üreterek daha az hava tankı şarj döngüsü elde edilmesini sağlayan darbeli hava teknolojisi sayesinde bu tür uygulamalarda hava tüketimi oranını %50’ye kadar düşürebilir. Soruna maliyet açısından bakmak, konuyu maliyetleri göz önüne alan işletme sahipleri için daha da açık ve ilgi çekici hale getirmektedir. Basınçlı hava üretirken elektriğe harcanan paranın her kuruşunu göz önüne alırsak (örneğin kompresöre güç sağlanması için) harcanan paranın sadece 12 ila 17 kuruş aslında bir kısmı verimli şekilde kullanılır. Bu rakamlar sadece doğrudan enerji maliyetlerini hesaba katmakta ve sermaye ekipmanı yatırım ve bakım masraflarını içermemektedir.
Yakın Bakış
İnsanların, hava sistemlerini havanın aktığı yöne göre düşünmeye eğilimli olmaları doğaldır ve bu çoğunlukla böyle düşünürler. Yani çoğu zaman hava, kompresörden pnömatik olarak çalıştırılan ekipmanın son parçasına doğru akar. Bununla birlikte, herhangi bir sistemin arz tarafında neyin olması gerektiğinin talep tarafından belirlendiğini anlamak önemlidir.
Kaçakları durdurmak, basınçlı bir hava sisteminin verimliliğini artırmak ve hemen maliyet tasarrufu sağlamak için ilk adımdır. İyi yönetilen ve etkili bir kaçak tespit ve düzeltme programı herhangi bir basınçlı hava enerji yönetimi programının ayrılmaz bir parçası olmalıdır. Ancak, kaçak tespiti ve yönetimi önemli olmakla birlikte ele alınması gereken diğer birçok alan vardır; birçok sıkıştırılmış hava denetim programının kaçakların ötesine yalnızca üstünkörü bir şekilde baktığı bir gerçektir.
Kaçaklardan sonra, en büyük potansiyel iyileştirmeler, basınçlı havanın uygun olmayan kullanımlarını azaltmak veya ortadan kaldırmak ve sistemin aşırı basınç altında çalıştırılmasından kaynaklanan yapay talebi tanımlamak ve durdurmak ile sağlanacaktır.
Enerji Tasarrufu İçin Tersine Mühendislik
Basınçlı hava sistemindeki verimsizliği açığa çıkarmak ve ele almak için tersine bir mühendislik yaklaşımı uygulamak, devam eden bir kaçak tespit programının uygulanmasının ardından ve sistemin uygunsuz kullanımı ve aşırı basınçlandırılması sorunlarına yönelik bir çalışma yapıldıktan sonra iyi bir yaklaşımdır. Tersine mühendislik, aşağıdaki faktörlerin açığa çıkarılmasına, kontrol edilmesine ve bunlara çözüm getirilmesinin sağlanmasına yardımcı olabilir:
1. Basınç düşüşünü en aza indirgemek için pnömatik boruları ve ana dağıtıcıdan ekipmanın girişine giden bağlantıları doğru boyutlandırın. En iyi tasarım uygulamaları, kesintisiz akışa izin vermek, kaçaklar ve basınç düşüşlerini azaltmak için köşeli bağlantıların ve bağlantı sayısının en aza indirgenmesini içerir.
2. Filtreler, regülatörler ve yağlayıcılar gibi uygun boyutta hava hazırlama bileşenlerinin kullanımı da basınç düşüşünü azaltmaya yardımcı olabilir. Ekipmanın ömrü boyunca kullanım maliyetinin düşürülmesi, doğru boyutta ekipmanın ilk yatırım maliyetinden çok daha faydalı olabilir.
3. Valfler, silindirler ve aktüatörler kullanan uygulamalarında, ters akış regülatörleri ve çift basınç devrelerinin doğru kullanılması hava tüketimini azaltırken bir yandan verimliliği de artırabilir. Silindirler gibi çoğu aktüatörler yalnızca bir yönde çalışırlar ve dönüş stroğu sadece bir sonraki döngü için yeniden konumlandırmaya izin vermek içindir. Bir silindir uzatılarak veya düzgün bir şekilde çalışılması ve daha sonra düşük basınçta silindirin geri çekilmesi, önemli ölçüde enerji tasarrufu ve dolayısıyla da işletme maliyetinin düşürülmesini sağlayabilen bir stratejidir. 6 bar’dan 4 bar’a indirgenerek, silindirin geri çekilmesi için gerekli basınç, bu hareket için hava tüketiminin %30’u kadar (ve 6 bar 3 bar’a kadar düşürülürse %45’lik) tasarruf sağlayabilir.
4. Hava bıçakları, pnömatik motorlar, diyaframlı pompalar ve basınçlı hava venturi tipi vakum jeneratörleri gibi hava tüketen cihazların uygun kontrol ve düzenlenmesi. Düzenlenmemiş veya kontrolsüz bir şekilde çalıştırıldığında, bu cihazlar çok miktarda basınçlı hava tüketebilir. Bu, israf yaratmasının yanı sıra, sistem üzerinde erken aksaklık veya güvenilirlik sorunları ile sonuçlanabilecek ilave stres yaratır. Makine boşta iken veya malzeme beslemesi olmadığında havayı kapatan basit algılama devrelerinin kurulması önemli miktarda tasarruf sağlayabilir.
5. Doğrudan solenoid uyarılı bobin ve kovan tasarımı yerine makaralarda aşınmaya karşı kompanse edilmiş sızdırmazlık teknolojisi ve pilot uyarılı solenoid teknoloji içeren yön kontrol valflerinin tasarımı ve uygulanması enerji tüketimini azaltabilir ve güvenilirliği artırabilir. Binlerce yön kontrol valfi kullanan büyük bir üretim tesisinde, enerji tasarrufu gerçekten çok önemli olabilir ve arıza riski ve maliyetli bozuk kalma süresi önemli ölçüde azaltılır.
Basınçlı havanın talep tarafındaki fırsatları belirlendikten ve üzerinde işlem yapıldıktan sonra, arz tarafındaki potansiyel tasarrufları optimize etmek için burada benzer bir tavır alınabilir.
Örnek:
100 mm çapta silindir ve 25 mm çaplı mili ile 160 mm stroğa sahip bir makinede, sistem çalışma basıncı silindiri 7 barda uzatır ve geri çeker.
Yukarıda bahsedilen ters mühendislik adımlarını izlemek için yapılabilecek ilk iyileştirme ikinci adımı izleyerek, giriş besleme hattına bir regülatör takılması ve çalışma basıncını hem uzatma hem de geriye çekmede 5 bar’a düşürmek olacaktır. Üçüncü adım, yönlü valf ve silindir arasındaki hatlara ters akış regülatörlerini yerleştirmeyi ve dolayısıyla geri çekme basıncını 5 bar’dan 4 bar’a düşürmeyi içerir.
Dördüncü adımda geri çekme basıncını 4 bar’dan 3 bar’a düşürebiliriz. Beşinci adımın bir deneme yanılma sürecinde uygulanması ile, uzatma basıncı 5 bar’dan 4 bar’a kadar indirilebilir. Elde edilen toplam tasarruf, tesis içinde çalışan hava kompresörlerinin yıllık elektrik maliyetinin %30’unu aşabilir.
Sonuç
Enerji maliyetleri artmaya devam ettikçe, basınçlı hava sistemlerinin tasarım ve performansını optimize etmek için zaman ve kaynak ayırmak giderek daha da önemli bir hale gelmektedir. Gerekli adımların atılmamasının karlılık üzerindeki etkisi önemli olabilir ve herhangi bir işletmenin nihai kar-zarar hanesinde doğrudan bir etkisi olabilir. Yukarıda açıklanan adımların uygulanması ve devam ettirilmesi durumunda, uzun vadeli enerji tasarrufu ve güvenilir yüksek sistem verimliliği elde edeceksiniz. Bir defaya mahsus, kısa vadeli bir yaklaşımın aksine sürekli devam eden bir plan normal şartlardan mükemmel kazanç elde edilmesini sağlar.
