28 Haziran 2012 | TEKNÄ°K MAKALE 47. Sayı (Haziran 2012)

Mehmet Sönmez ABB Elektrik - AG Ürünleri Satış Müdürü
Suya olan talebin gün geçtikçe artması, son kullanıcılar, özelikle de endüstriyel tesisler için çeşitli zorlukları beraberinde getiriyor. Bu sektördeki en önemli problemler, enerji fiyatlarının yükselmesi, sık görülen su sıkıntıları ve düşen su kalitesidir. Su kaynaklarını korumak için su tasarrufu ile ilgili kullanıcıları bilinçlendirmek ve tesislerin, suyun kullanımı, işlenmesi ve dağıtımı konularında kendilerini yenilemesi gerekiyor. 

Su, kritik bir kaynak
Birleşmiş Milletler’in verilerine göre şu anda 43 ülkede yaklaşık 700 milyon insan su sıkıntısıyla karşı karşıya ve içme suyu rezervlerinin yüzde 70’in üzerinde tükendiği tahmin ediliyor. Dünyadaki su kaynaklarının yüzde 97,5’u deniz suyu, geriye kalan yüzde 2,5’lik kısım içme suyu olarak öngörülüyor. Sadece yüzde 0,6 oranındaki kısım ise doğrudan kullanım için uygun. Endüstri ise yüzde 20-25 oranında bir su kullanımına sahip ve gelişen ülkelerde endüstrinin büyüme oranları ise yüzde 60 seviyelerini buluyor.  

Su uygulamaları
Su uygulamaları birçok prosesi kapsıyor ve bu proseslerin hepsinde elektrik ve otomasyon çözümleri büyük önem taşıyor. Su ve atıksu uygulamalarında genel olarak motorlar, sürücü ve yumuşak yolvericiler, pano sistemleri, enstrümantasyon ve ölçüm cihazları, AG sistemleri,  şalt ürünleri, elektronik ürünler ve röleler, trafo ve orta gerilim çözümleri, PLC/SCADA sistemleri, operatör panelleri, güç kalite ürünleri gibi çok çeşitli ürün çözümleri kullanılıyor. Tüm bu ürünlerin de etkin bir şekilde, konusunda uzman firmalar üzerinden sistemlere entegrasyonu büyük önem taşıyor.

Su arıtım prosesleri
Su arıtım prosesleri birçok aşamadan meydana geliyor ve tüm proseslerde yüzlerce elektrik motoru kullanılıyor. Yaklaşık yüzde 20’sinin hızı sürücü üzerinden kontrol ediliyor. Arıtma tesislerinde sürücü uygulaması yüzde 80-90 oranında pompa, geriye kalan yüzde 10-20’lik kısım ise fan, kompresör ve mikser uygulamaları oluyor. 1 kW’tan, MW seviyelerine kadar da uygulama alanı bulunuyor. Tüm proseslerde suyun transferi için pompa sistemleri kullanılıyor ve bu sistemlerin de yüksek oranda enerji tüketimi mevcut. AC sürücü kullanımının ana faydaları olarak enerji tasarrufu, kaçakların önlenmesi, boru, pompa, vana ve diğer mekanik ekipmanlardaki stresin ve arızaların azalması ile stabil proses koşulları sayılabilir.

Sürücü pazarındaki trend
Su arıtım tesislerindeki sürücü kullanımı toplam sürücü kullanımının yüzde 2’lik bir bölümünü kapsıyor. Arıtma tesislerinde sürücü kullanım oranı, genel sürücü pazarındaki artışa oranla daha yüksektir. Bu artışın sebebi ise tesislerdeki pompa uygulamalarında sürücü kullanımı ile yüksek oranda enerji tasarruf imkanının bulunmasıdır.
Geçen yıl içerisinde İSKİ’de yaptığımız uygulamalara 18 terfi merkezi ile başladık. Burada enerji verimliliğiyle ilgili sürücü uygulamasına yönelik bir çalışma yapıldı. İlk aşamada 18 tane terfi istasyonu devreye alındı ve yaklaşık 6 ay sonra yaptığımız uygulamayı amorti etti. İSKİ’nin açıklamış olduğu verilere göre yıllık yaklaşık 600 bin TL’lik tasarruf edildi. İSKİ terfi merkezlerindeki bu uygulamada, sisteme eklenen bir basınç transmitteri üzerinden alınan analog bilgiye göre sürücünün hız kontrolü gerçekleştirilmiştir. İstenilen optimum basınç bilgisi değerine göre pompanın hızı nominalden, istenilen proses değerine göre çalıştırılmış ve yüksek oranda enerji tasarrufu gerçekleştirilmiştir. Su ve atıksu proseslerindeki sürücü uygulamalarında kullanıcılar farklı proses koşullarına göre spesifik özelliklere ihtiyaç duyabilmektedir. ABB’nin bu sektöre yönelik sunmuş olduğu ACQ810 sürücüde farklı bir kontrol sistemine ihtiyaç duyulmadan, sadece sürücü üzerinden birçok farklı uygulamayı gerçekleştirebilmek mümkün. Bu uygulamalardan kısaca bahsedeceğim:

Çoklu pompa kontrol (Multipump Control)
Çoklu pompa kontrolü paralel pompaların birlikte çalıştığı ve farklı akış gereksinimlerini karşılamak amaçlı kullanılan bir kontrol şeklidir. Her pompa kendi sürücüsüyle kontrol ediliyor. Kullanıcının belirlemiş olduğu çalışma senaryosuna göre değişmekle birlikte genel uygulamada, tüm sürücüler master sürücünün hızını takip ediyor. Hızı ve gerekli pompa sayısını optimize ederek, daha stabil bir kontrol sağlanıyor. Bu kontrol ile birlikte enerji verimliliği açısından en etkin çalışma şekli sağlanıyor. Aynı zamanda etkin kontrol ile basınçta oluşacak pikler de engellenmiş oluyor. Sürücüler arası haberleşme, özel bir haberleşme linki üzerinden sağlanıyor. Çoklu pompa kontrolünde her motor ACQ sürücü ile sürülüyor. Yük gereksinimi arttığında, master sürücü frekansı arttırıyor. Master tam hıza ulaştığında, diğer sürücüler teker teker devreye giriyor ve her devreye giren sürücü master olarak çalışmaya devam ediyor. Takip eden sürücülerin hızları master hızı ile aynı. Böylece pompalar arasındaki basınç değişiminin önüne geçilmiş oluyor.

Çoklu pompa kontrolünün avantajları
Proses koşullarına göre devredeki pompa sayısını ve devirlerini kontrol ederek, enerji verimliliği açısından en etkin kontrolü sağlıyor. PLC gibi harici bir kontrolöre gerek kalmadan sistemin çalışması sürücüler üzerinden gerçekleştiriliyor. Pompa güçleri ve sayısına göre konfigüre etmenizi ve eş yaşlandırmayı sağlıyor.

Seviye kontrol (Level Control)
Seviye kontrol, atıksu depo tanklarının dolum ve boşaltım kontrolü için kullanılabiliyor. Pompaların en verimli çalışma noktası baz alınarak, kullanıcı “en verimli hız” noktasını tanımlayabiliyor. Böylece tüm sistemin enerji tüketimi düşürülebiliyor. Seviye kontrolü sekiz pompalı sistemlere kadar kullanılabiliyor. Yedekli çalışma özelliği ile birlikte paralel pompalarda güvenilir bir çalışma şekli sağlanmış oluyor. Bu fonksiyon ile bir veya daha fazla pompada meydana gelen arıza durumunda, diğer pompalar çalışmaya devam ediyor. Bütüne baktığımızda, bakım zamanı ve maliyeti azaltılmış oluyor.

Pompa kontrol fonksiyonları

Sensörsüz debi hesabı
Eğer debimetre faturalama amaçlı kullanılmıyorsa veya çok hassas bir debi kontrolü istenmiyorsa, tekli pompalarda sürücü içindeki debi hesabı fonksiyonu ile debimetre gereksinimi ortadan kalkabilir. Hesap Bernoulli denklemine dayanır.
Pompa giriş ve çıkış çapları, pompa giriş ve çıkış basınçları, basınç sensörlerinin yükseklik farkı ve pompa eğrisi gereklidir. Debi hesabı sensörsüz veya basınç sensörleri ile yapılabilir.  

Pompa temizleme ve uzaktan izleme
Pompa temizleme, atıksu istasyonlarında pompa tıkanmasını engelliyor. Sürücü ile pompaya sırasıyla ileri-geri yaptırılarak çark temizleniyor. Eğer pompada geri dönüşe izin verilmiyorsa, sert kalkışla pompa temizleniyor. Sürücü, düşük giriş basıncının yol açtığı kavitasyonu engellemek için çıkış basıncını düşürüyor. Uzaktan izleme ile rutin istasyon ziyaretlerinin azalması sağlanıyor. Alarm/hata durumunda SMS ile bildirim imkanı ve çalışma istatistiklerinin raporlanması mümkün.

Sürücülerle enerji verimliliği
Üretilen elektrik enerjisinin yüzde 40’ı endüstride, bu enerjinin üçte ikilik kısmı ise elektrik motorlarında harcanıyor. Birçok sürücü uygulamasında sürücülerle enerji tüketimi yüzde 30-50 seviyesinde azaltılabilir. Henüz kullanılan motorların yüzde 10’unun altında sürücü kullanımı mevcut. Şu anki durumda motorlar tam hızda veya kısma kontrol gibi mekanik yöntemlerle sürülüyor.

 Life cycle costs analizi
Satın alınan bir sistemin ilk yatırım maliyetinin yanısıra kullanım ömrü boyuncaki kurulum&devreye alma, bakım, enerji, işletme ve arıza gibi diğer maliyetlerinin de gözönünde bulundurulması gerekiyor. Örneğin bir pompa veya fan sisteminin 10 yıllık bir ömrü olduğu gözönüne alınırsa, tüm bu süredeki ortalama enerji maliyetleri yüzde 60-80 oranlarındadır. Bu sebeplerdendir ki ilk yatırım olarak sürücü maliyeti yüksek olsa da, bu tip uygulamalardaki yüksek enerji tasarrufu potansiyelinden ötürü kullanım ömrü boyunca enerji maliyetlerini ciddi düzeyde azaltıyor.   

Hangi pompalara hız kontrol uygulanabilir?
Genellikle pompa sistemlerinin parametrelerini net olarak belirlemek güç olduğundan, pompalar maksimum ihtiyacın üzerinde bir pay bırakılarak boyutlandırılırlar. Tüketim talebi her zaman pompanın nominal çalışma değerinde olmayabilir. Değişken debi ihtiyacı olan sistemler hız kontrol uygulamaları için ideal olabilir. Statik yüksekliği düşük olan sistemler de pompa hızını değiştirme aralığı daha geniş olduğundan tasarruf oranı yüksek olan uygulamalardır. Statik yükseklik (Hs), basitçe pompanın emiş yaptığı yer ile basma yüksekliği arasındaki kot farkıdır. Statik yüksekliği az olan sistemlerde pompa hızı daha fazla düşürülebildiği için büyük tasarruf elde edilebilir. Genel olarak santrifüj pompalarda hız debi ile doğru orantılı, yükseklik ise hızın karesi ile orantılı olarak değişmektedir. Enerji tüketimi ise hızın kübü ile orantılı olarak değiştiğinden yüksek oranda tasarruf edilebilmektedir.  Normalde sürücü olmasa, değişken debi ihtiyacını, pompanın önünde kullandığınız kısma vanası ile elde ediyorsunuz. Kısma vanası ile debi düşürülür ama aynı zamanda yükseklik, yani basıncı artırmış oluruz. Sürücü hem debiyi hem de basma yüksekliğini düşürdüğünden, yüksek oranda tasarruf mümkün oluyor.

 

---

R E K L A M