Endüstriyel Fanlarda Enerji Verimliliği

Giriş

Endüstriyel fanlar; havalandırma, proses havası, yanma havası, egzoz, kurutma, toz toplama, soğutma ve duman tahliyesi gibi birçok uygulamada kullanılan temel yardımcı işletme ekipmanlarıdır.

Bir sanayi tesisinde toplam elektrik tüketiminin %15 ile %35’i fan sistemlerinden kaynaklanabilir. Özellikle çimento, demir-çelik, cam, tekstil, kimya ve gıda tesislerinde bu oran daha da yükselebilmektedir.

Fanların büyük bölümü yıllarca sabit hızda çalışmakta, debi ihtiyacı ise damperlerle kontrol edilmektedir. Bu yöntem prosesi çalıştırsa da enerji açısından oldukça verimsizdir.

Enerji verimliliği çalışmalarının amacı yalnızca fan motorunun daha az elektrik tüketmesi değildir. Aynı zamanda;

gerekli hava debisinin sağlanması,
proses kararlılığının korunması,
basınç kayıplarının azaltılması,
ekipman ömrünün uzatılması,
bakım maliyetlerinin düşürülmesi

hedeflenmektedir.

Fan sistemleri bir bütün olarak değerlendirilmelidir. Motor, sürücü, fan çarkı, hava kanalları, filtreler, damperler ve proses birlikte analiz edilmeden yalnızca motor değiştirerek yüksek tasarruf elde etmek çoğu zaman mümkün değildir.

Üretim Süreci

			
Elektrik Enerjisi
↓
Motor
↓
Kaplin veya Kayış Sistemi
↓
Fan Çarkı
↓
Hava Kanalları
↓
Filtreler
↓
Damperler
↓
Proses Ekipmanı
↓
Egzoz veya Ortam

		

Enerjinin En Yoğun Kullanıldığı Sistemler

Fan sistemleri aşağıdaki uygulamalarda yoğun olarak kullanılmaktadır.

Yanma havası fanları
Baca fanları
ID Fan
FD Fan
PA Fan
Soğutma fanları
Kurutma fanları
Havalandırma fanları
Toz toplama fanları
Jet fan sistemleri
Boyahane fanları
Tünel havalandırmaları
Klima santrali fanları
Proses egzoz fanları
Siklon fanları
Filtre fanları
Chiller kondenser fanları
Cooling Tower fanları
Fırın sirkülasyon fanları
Aspiratör sistemleri

En Sık Karşılaşılan Enerji Kayıpları

Enerji etütlerinde en sık karşılaşılan problemler şunlardır:

Damper ile debi kontrolü
Sabit hızlı motor kullanılması
Frekans konvertörü bulunmaması
Fanın gerçek ihtiyacın üzerinde seçilmiş olması
Düşük motor verimi
Kayış-kasnak kayıpları
Kirli filtreler
Tıkalı hava kanalları
Hatalı kanal tasarımı
Gereksiz dirsek kullanımı
Kanal kaçakları
Fan çarkı kirlenmesi
Kanat aşınmaları
Balans bozukluğu
Yatak arızaları
Yüksek titreşim
Sürekli tam yük çalışma
Gece ve duruşlarda fanların gereksiz çalışması
Otomasyon eksikliği
Basınç sensörlerinin kalibrasyon bozukluğu
Debi ihtiyacının değişmesine rağmen fan hızının sabit kalması

ENERVIS Enerji Etüdü Yaklaşımı

Enerji etüdünde fan sistemi tek bir makine olarak değil, hava taşıma sistemi olarak değerlendirilmektedir.

Fan

Fan tipi
Fan eğrisi
Verim
Çark çapı
Çark geometrisi
Devir sayısı

Motor

Güç
Verim sınıfı
Güç faktörü
Yük oranı
Akım
Gerilim

Mekanik Aktarma

Kaplin
Kayış sistemi
Kasnak oranı
Hizalama
Titreşim

Hava Sistemi

Kanal çapları
Basınç kayıpları
Filtreler
Damperler
Menfezler
Siklonlar

Kontrol Sistemi

PLC
SCADA
AMPTICA
SENSONIT Gateway
Frekans Konvertörü
Basınç sensörleri
Debi sensörleri

Ölçüm ve Veri Analizi

Fan sistemlerinde aşağıdaki parametreler analiz edilir.

Motor gücü
Aktif enerji
Reaktif enerji
Güç faktörü
Motor verimi
Fan devri
Debi
Statik basınç
Toplam basınç
Kanal basıncı
Diferansiyel basınç
Hava sıcaklığı
Ortam sıcaklığı
Titreşim
Rulman sıcaklığı
Fan verimi
Motor yükü
Günlük çalışma süresi
Yıllık çalışma süresi
Üretim miktarı
kWh/ton ürün

Süreç Bazlı İnceleme

Fan Eğrisi

Fanın çalışma noktası üretici eğrileri ile karşılaştırılır.

Motor Analizi

Motorun nominal yük oranı ve verim sınıfı değerlendirilir.

Hava Kanalları

Basınç kayıpları ve kanal tasarımı analiz edilir.

Filtreler

Kirli filtrelerin oluşturduğu ilave basınç kaybı ölçülür.

Damperler

Damper açıklıkları incelenir.

Sürekli %40–60 açık çalışan damperler genellikle frekans konvertörü potansiyeline işaret eder.

Fan Çarkı

Kanat kirlenmesi ve aşınması kontrol edilir.

Titreşim

Titreşim analizi ile balans ve rulman problemleri belirlenir.

Otomasyon

Fanların gerçek proses ihtiyacına göre çalışıp çalışmadığı incelenir.

SCADA ile Sürekli Enerji Yönetimi

AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu ile aşağıdaki KPI’lar sürekli izlenebilir.

kWh
kWh/ton ürün
Fan verimi
Motor yükü
Basınç
Debi
Fan devri
Titreşim
Rulman sıcaklığı
Güç faktörü
Damper pozisyonu
Fan çalışma süresi
Alarm kayıtları
Bakım süreleri

SENSONIT Endüstriyel Gateway; Modbus RTU, Modbus TCP, MQTT, OPC UA, Profinet, Ethernet/IP ve IEC 61850 destekli cihazlardan gelen motor, sürücü, sensör ve enerji analizörü verilerini SCADA ve AMPTICA platformuna aktararak fan sistemlerinin gerçek zamanlı performansını izlemeyi sağlar.

ENERVIS Uygulama Yaklaşımı

			
Ön Analiz
↓
Elektrik Ölçümleri
↓
Basınç Ölçümleri
↓
Debi Ölçümleri
↓
Fan Eğrisi Analizi
↓
Titreşim Analizi
↓
Frekans Konvertörü Analizi
↓
SCADA ve AMPTICA Entegrasyonu
↓
Enerji Modeli
↓
ROI Analizi
↓
Uygulama
↓
Sürekli İzleme

		

ENERVIS Saha Kontrol Listesi

Fan
Motor
Frekans konvertörü
Kaplin
Kayış sistemi
Filtreler
Kanal sistemi
Damperler
Basınç sensörleri
Debimetreler
Titreşim sensörleri
Rulmanlar
PLC
SCADA
AMPTICA
SENSONIT Gateway
Enerji analizörleri

Örnek İncelenen Sistemler

Çimento ID Fanları
FD Fanları
Cam fırını yanma havası fanları
Tekstil ramöz fanları
Boyahane egzoz fanları
Toz toplama fanları
HVAC fanları
Cooling Tower fanları
Chiller kondenser fanları
Endüstriyel havalandırma sistemleri

Yatırım Değerlendirmesi (ROI)

Fan projelerinde aşağıdaki kriterler birlikte değerlendirilmektedir.

Motor gücü
Çalışma saati
Fan verimi
Basınç kaybı
Debi ihtiyacı
Damper açıklığı
Frekans konvertörü uygulanabilirliği
Motor değişimi
Fan revizyonu
Beklenen elektrik tasarrufu
Karbon emisyonu azalımı
Bakım maliyetleri
Yatırım maliyeti
Geri ödeme süresi

Fan sistemlerinde frekans konvertörü uygulamaları, özellikle değişken debili proseslerde en yüksek geri dönüş sağlayan enerji verimliliği yatırımları arasında yer almaktadır.

Sonuç

Endüstriyel fan sistemleri birçok tesiste görünmeyen ancak sürekli enerji tüketen ekipmanlardır.

Doğru fan seçimi, sistem direncinin azaltılması, frekans konvertörü uygulamaları, kanal optimizasyonu ve sürekli performans izleme sayesinde fan sistemlerinde önemli ölçüde elektrik tasarrufu sağlanabilir.

Neden ENERVIS?

ENERVIS, fan sistemlerini yalnızca motor gücü üzerinden değerlendirmez. Fan eğrileri, kanal direnci, filtre performansı, proses ihtiyacı, otomasyon yapısı ve gerçek çalışma profili birlikte analiz edilir.

AMPTICA ve SENSONIT altyapısı sayesinde fanların enerji performansı sürekli izlenebilir, alarm senaryoları oluşturulabilir ve enerji tasarruf projelerinin etkisi doğrulanabilir.

İlgili Sayfalar

ENERVIS Mühendislik Önerisi

Fan sistemlerinde ilk yatırım olarak motor değişimi yerine sistem analizi yapılması önerilir. Çoğu tesiste gerçek tasarruf potansiyeli; frekans konvertörü uygulaması, kanal optimizasyonu, filtre bakımının iyileştirilmesi ve fan çalışma noktasının verimli bölgeye taşınması ile elde edilir.

ENERVIS Teknik Notu

Fan sistemlerinde aşağıdaki KPI’ların sürekli izlenmesi önerilir:

kWh
kWh/ton ürün
Fan verimi
Basınç
Debi
Motor yükü
Fan devri
Güç faktörü
Damper pozisyonu
Titreşim
Rulman sıcaklığı
Çalışma saati
Bakım periyotları

ENERVIS Güvenlik Notu

Fan sistemlerinde bakım ve ölçüm çalışmaları öncesinde fanın tamamen durdurulduğundan ve enerji kaynaklarının kilitleme/etiketleme (LOTO) prosedürlerine göre izole edildiğinden emin olunmalıdır.

Dönen fan çarkları, kayış-kasnak sistemleri ve kaplinler ciddi mekanik risk oluşturur. Kanal içi incelemeler yalnızca fan durdurulduktan ve güvenli çalışma koşulları sağlandıktan sonra yapılmalıdır. Titreşim ölçümleri ve elektriksel kontroller uygun kişisel koruyucu donanımla ve yetkili personel tarafından gerçekleştirilmelidir.