Basınçlı Hava Sistemlerinde Enerji Verimliliği

Giriş

Basınçlı hava, endüstride elektrikten sonra en yaygın kullanılan yardımcı enerji kaynaklarından biridir. Otomasyon sistemleri, pnömatik silindirler, paketleme hatları, robotlar, boya tesisleri, tekstil makineleri, CNC tezgâhları ve birçok üretim prosesi basınçlı havaya ihtiyaç duyar.

Ancak basınçlı hava aynı zamanda en pahalı enerji taşıyıcılarından biridir. Bir kompresörün tükettiği elektrik enerjisinin yalnızca küçük bir bölümü gerçekten faydalı pnömatik işe dönüşür. Kalan enerji büyük ölçüde ısı olarak açığa çıkar.

Birçok sanayi tesisinde kompresörlerin tükettiği elektrik, toplam elektrik tüketiminin %10–30’unu oluşturabilir. Yapılan enerji etütlerinde ise üretilen havanın %20 ila %40’ının kaçaklardan kaybedildiği görülmektedir.

Bu nedenle basınçlı hava sistemlerinde enerji verimliliği yalnızca daha verimli kompresör satın almak anlamına gelmez. Kompresör seçimi, yük profili, kaçaklar, basınç seviyesi, hava kalitesi, borulama sistemi, kurutucular, otomasyon ve atık ısı geri kazanımı birlikte değerlendirilmelidir.

Üretim Süreci

			
Elektrik Enerjisi
↓
Kompresör
↓
Son Soğutucu
↓
Hava Tankı
↓
Filtrasyon
↓
Kurutucu
↓
Ana Dağıtım Hattı
↓
Bölgesel Hatlar
↓
Pnömatik Ekipmanlar
↓
Egzoz

		

Enerjinin En Yoğun Kullanıldığı Sistemler

Basınçlı hava sistemlerinde enerji tüketimi aşağıdaki ekipmanlarda yoğunlaşmaktadır.

Vidalı kompresörler
Santrifüj kompresörler
Pistonlu kompresörler
Booster kompresörler
Kurutucular
Soğutmalı kurutucular
Adsorpsiyonlu kurutucular
Hava tankları
Ana filtreler
Hassas filtreler
Karbon filtreler
Yağ ayırıcılar
Soğutma fanları
Soğutma suyu pompaları
Hava dağıtım hatları
Basınç regülatörleri
Pnömatik valfler
Robot sistemleri
Paketleme makineleri
CNC tezgâhları

En Sık Karşılaşılan Enerji Kayıpları

Enerji etütlerinde en sık karşılaşılan problemler şunlardır:

Basınçlı hava kaçakları
Gereğinden yüksek sistem basıncı
Kompresörlerin boşta çalışması
Yanlış kompresör sıralaması
Eski nesil sabit hızlı kompresörler
Uygun olmayan frekans konvertörü kontrolü
Kirli filtreler
Tıkalı hava filtreleri
Yüksek basınç kaybı
Dar çaplı borulama
Gereksiz uzun hava hatları
Çok fazla dirsek kullanımı
Ring hat yerine kör hat kullanımı
Yoğuşma suyu problemleri
Hatalı kondens tahliyesi
Aşırı kuru veya aşırı nemli hava
Basınç regülatörü arızaları
Kullanılmayan makinelere hava verilmesi
Açık bırakılan hava tabancaları
Sürekli üfleme uygulamaları
Kompresör emiş havasının sıcak olması
Atık ısının kullanılmaması
Yetersiz otomasyon
Kompresör performansının izlenmemesi

ENERVIS Enerji Etüdü Yaklaşımı

ENERVIS enerji etüdünde basınçlı hava sistemi üretimden tüketime kadar bütün olarak değerlendirilmektedir.

Kompresör Sistemi

Kompresör tipi
Motor gücü
Yük oranı
Boşta çalışma süresi
Verim
Özgül enerji tüketimi
Çalışma saatleri
Frekans konvertörü
Soğutma sistemi

Hava Hazırlama

Son soğutucu
Kurutucu
Filtreler
Yağ ayırıcı
Kondens tahliyesi

Dağıtım Sistemi

Ana boru hattı
Ring sistem
Branşmanlar
Regülatörler
Basınç düşümleri
Kaçak noktaları

Tüketim Noktaları

Pnömatik silindirler
Robotlar
Paketleme sistemleri
CNC makineleri
Üfleme sistemleri
Vakum ejektörleri

Dijital Altyapı

PLC
SCADA
AMPTICA
SENSONIT Gateway
Debimetreler
Basınç sensörleri
Enerji analizörleri
Alarm yönetimi

Ölçüm ve Veri Analizi

Enerji etüdünde aşağıdaki parametreler analiz edilir.

Kompresör gücü
Motor akımı
Elektrik tüketimi
Basınç
Debi
Serbest hava debisi
Kompresör yük oranı
Boşta çalışma oranı
Basınç düşümü
Kurutucu tüketimi
Filtre diferansiyel basıncı
Ortam sıcaklığı
Emiş havası sıcaklığı
Basınçlı hava sıcaklığı
Çiğlenme noktası
Nem
Kaçak debisi
Üretim miktarı
kWh/Nm³
kWh/ton ürün

Özgül enerji tüketimi genel olarak aşağıdaki şekilde değerlendirilir:

Özgül Enerji = Toplam Elektrik Tüketimi / Üretilen Serbest Hava Debisi

Süreç Bazlı İnceleme

Kompresör Performansı

Kompresörün yükte ve boşta çalışma süreleri incelenir. Sürekli boşta çalışan kompresörler önemli enerji kayıplarına neden olur.

Basınç Seviyesi

Birçok tesiste sistem basıncı gerçek ihtiyacın üzerindedir. Basınç seviyesinin gereksiz yüksek tutulması hem elektrik tüketimini hem de kaçak miktarını artırır.

Kaçak Analizi

Ultrasonik kaçak dedektörleri kullanılarak tüm dağıtım sistemi incelenir.

Kaçaklar;

Hızlı onarılabilir
Planlı bakım gerektiren
Büyük yatırım gerektiren

şeklinde sınıflandırılır.

Borulama Sistemi

Boru çapları, hat uzunlukları, dirsek sayıları ve basınç kayıpları analiz edilir.

Filtreler

Kirli filtrelerin oluşturduğu diferansiyel basınç kaybı ölçülür.

Kurutucular

Kurutucuların gereksiz kapasitede çalışıp çalışmadığı değerlendirilir.

Atık Isı

Kompresörlerin açığa çıkardığı ısının;

kullanım suyu
proses suyu
mahal ısıtması

amacıyla kullanılabilirliği incelenir.

SCADA ile Sürekli Enerji Yönetimi

AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu ile aşağıdaki göstergeler sürekli izlenebilir.

Kompresör gücü
Elektrik tüketimi
Basınç
Debi
kWh/Nm³
Boşta çalışma oranı
Yük oranı
Çalışma saatleri
Basınç trendleri
Kaçak göstergeleri
Filtre basınç kaybı
Kurutucu tüketimi
Çiğlenme noktası
Alarm kayıtları
Bakım süreleri

SENSONIT Endüstriyel Gateway; Modbus RTU, Modbus TCP, MQTT, OPC UA, Profinet, Ethernet/IP ve IEC 61850 destekli cihazlardan gelen kompresör, enerji analizörü, debimetre, basınç sensörü ve PLC verilerini SCADA ile AMPTICA platformuna aktararak tüm sistemin gerçek zamanlı izlenmesini sağlar.

ENERVIS Uygulama Yaklaşımı

			
Ön Analiz
↓
Elektrik Ölçümleri
↓
Debi Ölçümleri
↓
Basınç Ölçümleri
↓
Kaçak Analizi
↓
Boru Hattı Analizi
↓
Kompresör Kontrol Analizi
↓
Atık Isı Analizi
↓
SCADA ve AMPTICA Entegrasyonu
↓
Enerji Modeli
↓
ROI Analizi
↓
Uygulama
↓
Sürekli İzleme

		

ENERVIS Saha Kontrol Listesi

Kompresörler
Motorlar
Frekans konvertörleri
Hava tankları
Filtreler
Kurutucular
Yağ ayırıcılar
Kondens tahliye sistemi
Boru hatları
Ring hat
Regülatörler
Debimetreler
Basınç sensörleri
Çiğlenme noktası sensörleri
Enerji analizörleri
PLC
SCADA
AMPTICA
SENSONIT Gateway

Örnek İncelenen Sistemler

Vidalı kompresör istasyonları
Santrifüj kompresörler
Pistonlu kompresörler
Robot hava sistemleri
Boyahane hava sistemleri
Tekstil hava sistemleri
Cam fabrikaları
Çimento tesisleri
Gıda üretim tesisleri
Kimya tesisleri

Yatırım Değerlendirmesi (ROI)

Basınçlı hava projelerinde aşağıdaki kriterler birlikte değerlendirilmektedir.

Elektrik tüketimi
Kompresör gücü
Çalışma süresi
Basınç seviyesi
Kaçak oranı
Boşta çalışma süresi
Kurutucu tüketimi
Filtre kayıpları
Frekans konvertörü uygulanabilirliği
Atık ısı geri kazanımı
Beklenen elektrik tasarrufu
Bakım maliyetleri
Karbon emisyonu azalımı
Yatırım maliyeti
Geri ödeme süresi

Basınçlı hava sistemlerinde kaçakların giderilmesi, basınç optimizasyonu ve kompresör kontrol stratejisinin iyileştirilmesi genellikle en kısa geri ödeme süresine sahip enerji verimliliği uygulamaları arasında yer alır.

Sonuç

Basınçlı hava sistemleri doğru yönetilmediğinde sanayi tesislerinin en yüksek elektrik tüketicilerinden biri haline gelir.

Kaçakların azaltılması, sistem basıncının optimize edilmesi, doğru kompresör seçimi, frekans kontrollü çalışma, kaliteli hava dağıtımı ve atık ısının değerlendirilmesi sayesinde elektrik tüketiminde önemli iyileşmeler sağlanabilir.

SCADA tabanlı sürekli izleme ile sistem performansı üretim miktarı ve hava tüketimiyle birlikte değerlendirilerek enerji yönetimi sürdürülebilir hale getirilebilir.

Neden ENERVIS?

ENERVIS, basınçlı hava sistemlerini yalnızca kompresör performansı açısından değil; üretim, dağıtım ve tüketim zincirinin tamamını kapsayacak şekilde analiz eder.

Saha ölçümleriyle elektrik tüketimi, serbest hava debisi, sistem basıncı, kaçak oranı ve proses ihtiyacı birlikte değerlendirilir. Hazırlanan mühendislik raporları sayesinde düşük maliyetli iyileştirmeler ile yatırım gerektiren projeler önceliklendirilir.

AMPTICA ve SENSONIT altyapısıyla kompresör performansı, hava tüketimi ve enerji KPI’ları sürekli izlenebilir, tasarruf projelerinin etkisi doğrulanabilir.

İlgili Sayfalar

ENERVIS Mühendislik Önerisi

Basınçlı hava sistemlerinde yeni kompresör yatırımı yapmadan önce mutlaka detaylı bir yük profili analizi ve kaçak etüdü gerçekleştirilmelidir. Birçok tesiste kapasite yetersizliği sanılan durumun temel nedeni, kontrolsüz hava kaçakları veya hatalı basınç yönetimidir.

Kaçaklar giderildikten ve sistem basıncı optimize edildikten sonra gerçek kompresör kapasitesi yeniden değerlendirilmelidir. Bu yaklaşım gereksiz ekipman yatırımlarını önleyebilir ve mevcut sistemden daha yüksek verim alınmasını sağlayabilir.

ENERVIS Teknik Notu

Basınçlı hava sistemlerinde aşağıdaki KPI’ların sürekli izlenmesi önerilir:

kWh/Nm³
kWh/ton ürün
Kompresör yük oranı
Boşta çalışma oranı
Sistem basıncı
Debi
Basınç düşümü
Kaçak oranı
Filtre diferansiyel basıncı
Çiğlenme noktası
Kurutucu enerji tüketimi
Atık ısı geri kazanım miktarı
Çalışma saatleri
Alarm sayısı
Bakım süreleri

ENERVIS Güvenlik Notu

Basınçlı hava sistemleri yüksek basınç altında çalıştığından bakım ve ölçüm işlemleri öncesinde sistem güvenli biçimde izole edilmeli ve basınç tamamen tahliye edilmelidir.

Basınçlı hava hiçbir zaman kişisel temizlik amacıyla kullanılmamalı ve insan vücuduna doğrudan yönlendirilmemelidir. Hava tankları, emniyet ventilleri, basınçlı boru hatları ve esnek hortumlar düzenli olarak kontrol edilmeli; periyodik testler ilgili standartlara uygun şekilde gerçekleştirilmelidir.

Kompresörler, kurutucular ve filtreler üzerinde yapılacak bakım çalışmaları sırasında kilitleme/etiketleme (LOTO) prosedürleri uygulanmalı, otomatik devreye alma fonksiyonları devre dışı bırakılmalıdır.