Fan Sistemleri

Not: Bu makale, yazarın "Endüstriyel Sistemlerin Optimizasyonu - Uzmanların Eğitim Kılavuzu"nun, "Fanlar ve Üfleyiciler" başlıklı 3. bölümünden derlenmiştir.

ABD Enerji Bakanlığı?na göre (DOE), endüstriyel işletmelerin elektrik enerjisi yükünün %70?i motor sistemlerinden kaynaklanmaktadır. Bu yükün yaklaşık %60?ını ise fanların, üfleyicilerin ve pompaların çalışması oluşturmaktadır.Ancak, birçok endüstriyel yerleşimde, toplam fan verimleri %50 seviyelerine düşebilmektedir. Bazı durumlarda ise, %15-20 gibi düşük verime sahip fanlar monte edilip, kimse tarafından ne kadar büyük bir israf yapıldığının ve maliyet getirdiğinin farkına varılmadan yıllarca çalışmaktadır. Çalışma şartlarının değişmesi ve değişen üretimin sonucunda kurulan fan sistemlerinin enerji tüketimini azaltmak için çeşitli fırsatların yaratılmasına ihtiyaç duyulmaktadır.

Optimizasyon, şirketlerin sistem performanslarını ve kár oranlarını artırmasına yardımcı olabilir. Ayrıca, fan sistemlerinin optimizasyonu ile kullanım maliyetlerinin azaltılmasına yardımcı olan mevcut kaynakların (santral ve nakil hatları gibi) daha verimli kullanılması konusunda öncülük edebilir.
Fan sistemleri sorunsuz olabilir ve olmalıdır. Herhangi bir fan sisteminde standartların altında bir performansı veya ihtiyaçtan fazla enerji kullanımını kabul etmek için hiçbir sebep bulunmamaktadır. Bir optimizasyon projesi birçok endüstriyel tasarımda var olan, gereğinden fazla besleme yapmanın önlenmesine ve birçok kanal arızalarının giderilmesine yardımcı olabilir.Enerji kullanımı ile ilgili yapılacak olan dikkatli bir gözlemle, kritik noktalar tespit edilebilir.
 
Enerji Girişine Karşı Enerji Tüketimi

Endüstriyel fan sistemleri, proses içerisinde meydana gelebilecek küçük değişiklikleri ve ayarlamaları kapsayacak şekilde ihtiyaçları karşılamaktadır (Şekil 1).Enerji girişini ve çıkışını dengelenmesi, "birim girişe karşılık olarak elde edilen çıktı" olarak tanımlanan verimin incelenmesi sonucunu doğurur.
İki çeşit verim hesaba katılmalıdır; gereçlerin bağımsız bileşenlerinin verimi ve bütün sistemin verimi. Şimdi bu iki verim ifadesini inceleyelim:
Gereçlerin verimi: Gereçlerin verimi hem gereçlerin doğası gereği (kompresörlerden daha yüksek verime sahip dönüştürücüler) hem de gereçlerin bağımsız parçalarının nasıl monte edildiği ve kullanıldığına bağlı olarak değişir (Şekil 2).Fan Sistem Verimi: Fan sisteminin toplam verimini incelerken, her gereçin verimi denklemin bir parçasıdır. Diğer bir deyişle, verimler beraber bir zincir oluşturur (Şekil 3).Yukarıdaki faktörler incelendiğinde, bir fan sisteminin nasıl düşük verimde çalışıyor olduğu netlik kazanmaktadır. Böyle bir sistem elektriği boşa harcar ve ileride çözümü zor olan problemler yaratır.

Kullanılmayan Enerji Masrafları

Eğer makine yük için fazla büyükse, sistem bu ek enerji girişini kayıpları veya kullanılmayan enerjiyi artırarak dengelemelidir. Birçok endüstriyel sistemde, kullanılmayan enerji miktarı bazen giriş gücünün %50?sinden daha büyüktür (Şekil-4).Verimli olmayan enerji genellikle zarar verir. Bir fan sistemindeki "zararlı enerji", titreşim, aşırı ses, ısı veya buhara yol açabilir. Yüklerine uygun olmayan fanların sebep olduğu zararlı enerji, fanların zamansız bozulmasına neden olabilir.Zararlı enerjinin sebep olduğu üretimin ceremesi, genellikle kullanılmayan enerjinin maliyetinden çok daha büyüktür. Zararlı enerjinin parasal bedelleri çeşitli yollarla kendisini gösterir:

- Cihaz bozulmaları

- Boş duran işçiler

- Daha çok defolu ürünler

- Düşük verimlilik

- Yüksek bakım ve tamir masrafları

- Geciken teslimatlar için öncelikli dolayısıyla daha yüksek nakliye ücretleri

- Bozulan ürünlerin tamiri ve elden çıkarılması

- Yüksek enerji maliyetleri

Cihazlarda erken bozulmaya yol açmasının yanında, zararlı enerji, operatörler için de hayatı zorlaştırır:
- Isı ve buhar: Atık ısı ve buhar, işletmeyi daha sıcak ve bunaltıcı hale getirir, işçinin yorulmasına neden olur. Yorgun işçiler daha verimsiz ve hata yapmaya yatkın olur.

- Titreşim ve ses: Verimsiz makinelerden kaynaklanan yüksek ses, sadece işçilerin işitme duyusunu etkilemekle kalmaz, genel sağlıklarını da etkileyebilir ve iletişim kurmalarını zorlaştırır.

Geniş Kapsamlı Faydalar

Fan sistemlerinin iyileştirilmesi sayısız finansal, bakım ve çevresel faydalar sağlayabilir.Finansal/tüzel ve üretim faydaları: Kárları yükseltirken para ve enerjiden tasarruf, ürün kalitesinin gelişimi, daha az arıza süresi ile verimlilikte artış, mevcut gereçlerin daha iyi kullanımı ile yeni gereç alımından kaçınma, hurda oranında azalma ve şirketin enerji verimliliği ve maliyet azaltma hedeflerine ulaşma.

Bakım ve güvenlik faydaları: İşçiler için daha keyifli ve güvenli bir çalışma ortamı sağlanması; daha temiz iç hava ve azaltılmış ses seviyeleri ile işçi sağlığında iyileşme, daha az bakım sorunları, susturucu ihtiyacında azalma, daha sabit hava akışı ile proses kontrolünde gelişme, daha düzgün hız profili ile filtrelerin, serpantinli kasaların, susturucuların ve boru hatlarının  performansında gelişme ve sistemlerin güvenilirliğinde artış.Çevresel/toplumsal faydalar: İşletmelerin tanecik ve kirletici yayılımlarında azalma, kısıtlı fosil yakıt kaynaklarının kullanımını yavaşlatan enerji kazancı, daha az yeni güç santralleri ve nakil hatları inşası, düşük elektrik fiyatları, yerel güç santrallerindeki karbondioksit ve diğer sera gazlarının yayılımında azalma.

İyileştirme Fırsatları Fan sistemlerinde, aşağıda belirtilen alanlar "yatırımın hızlı geri ödeme" fırsatları sunabilir:

- Sabit pozisyonlu damper

- Kısılma kontrolü

- Kanatlı çarklı fanlar

- Zayıf boru bağlantıları

Mühendisler bir işletmede aşağıdaki şartları aramalıdır:

- Akışı kabul edilebilir seviyelere düşürmek için sonradan, sistemde bir yerde, bir damperin kapatılmasıyla kısılan, mevcut uygulama için çok büyük olan bir fan sistemi.

- Değişken akış gereksinimleri ve verimsiz kontrol planları olan beş yaşından büyük herhangi bir fan sistemi. Güvenilir, ayarlanabilir hız kumandaları (ASDs), günümüze kadar mevcut değildi. Akış gereksinimlerinin değişiklik gösterdiği her sistem için bir ASD, muhtemelen iyi bir yatırımdır. Eğer gereksinimlerin değişmesinden dolayı çıkış fanı çok büyükse, kasnak oranını değiştirerek kayışlı fanları yavaşlatmak maliyet açısından daha verimli olacaktır.

- Giriş veya çıkıştan hemen önce bir dönüş veya damper bulunan fanlar. "Sistem etkisi" adı verilen bu zararlı durum, bir fanın kapasitesini %30 veya daha fazla azaltabilir.Yazılım araçlarını ve eğitimini de içeren, endüstriyel sistemlerde iyileştirme konusunda daha fazla bilgi için; DOE?s Industrial Technologies Program web sitesi http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/resources.html ?i ziyaret edebilirsiniz. TM

Kaynaklar

1)Wroblewski, R.G.,2005. Industrial Systems Optimization Ğ Expert?s Training Manual, Module 3, Fans & Blowers. DOE?s Office of Energy Efficiency and Renewable Energy and Lawrence Berkeley National Laboratory.

2)Kluger, J. 2004. "Just Too Loud." Time. 5 Nisan

3)Wroblewski, R.G., et al., 2005. "Integrating Fan System Best Practices and Fan System Assessment Tool (FSAT) Programmatically into Motor Management Strategies." Endüstride Enerji Verimliliği üzerine 2005 ACEEE Yaz Çalışması tutanaklarından (www.aceee.org)