İçindekiler
Dergi Arşivi

Enerji Verimliliği: Kablo İmalat Sektöründe VAP Uygulamaları

Mehmet Ali SALDAMLI - Ümit Galip UNCU - Necati OCAK EMTA Kablo Sanayi ve Ticaret A.Ş. - Osmaniye

 

Giriş
Sanayi, ülkelerin yapısına bağlı olarak nihai enerji tüketimlerinde en yüksek paya sahip sektördür. Küreselleşen dünyada rekabet koşullarının ve olumsuz çevre şartlarının gün geçtikçe daha da ağırlaşması enerjinin etkin kullanımını ön plana çıkarmaktadır.

Gelişen sanayiler, enerjiyi etkin üretim süreçlerini kullanarak ayakta kalabilmektedir. Enerji kaynaklarını üretimde etkin ve verimli kullanmayan işletmelerin rekabet koşullarında başarısızlığa uğraması kaçınılmazdır.

Sanayide enerji verimliliği çalışmaları direkt olarak maliyeti etkilediğinden kârlılığa olumlu yansıması ve yapılacak yatırımların diğer sektörlere göre daha az maliyetle gerçekleştirilebilmesi, yapılan yatırımların kısa sürede kendini amorti etmesi rekabet koşullarında ciddi avantaj sağlayabilmektedir. Bu nedenle pek çok ülkede enerji verimliliği çalışmaları etkin ve öncelikli olmasından dolayı özellikle sanayi sektöründe yoğunlaşmaktadır. Enerji yoğun sanayilerde yapılan çalışmalarla verimlilik potansiyeli geri kazanılarak üretimde enerji yoğun proseslerin üretim yapısı değişime uğramış enerji yoğunlukları aşağı çekilmeye çalışılmıştır.

Enerji yönetimi; ürün kalitesinden ve miktarından ödün vermeden güvenlik ve çevresel tüm koşullardan fedakarlık etmeksizin enerjinin daha etkin ve verimli kullanılması doğrultusunda yapılan çalışmalar bütünüdür. Enerji maliyetleri sanayi sektörünün tipine, kullanılan proseslere, ham maddelere ve imal edilen son ürüne bağlı olarak toplam üretim maliyetlerinin %50’sinin üzerine çıkabilir. Enerji yoğun bir sektör olan endüstride yapılacak çok küçük bir enerji tasarrufu şüphesiz büyük kazançlar sağlamaktadır. Bu nedenle mümkünse tesis kurulurken proje aşamasında veya kurulu bir işletme için işletme sırasında enerjinin verimli kullanılmasına yönelik yatırımlar yapmak son derece önemlidir.

1.EMTA Kablo Verimlilik Uygulamaları
1.1. Çalışma Konusu

Bu çalışmada kayıpları azaltmaya örnek bir çalışma gösterilecektir. Aktif olarak kullanılan döküm hattı pompa sisteminin; daha verimli pompa sistemleri ile değiştirilmesi çalışması uygulanarak enerji israfının önüne geçilmeye çalışılacaktır.

1.2. Çalışmanın Amacı
Aynı özelliklerdeki nihai ürünün üretilmesinde döküm hattı mevcut pompa motorlarını daha düşük güce sahip motorlarla/pompalarla değiştirerek enerji tasarrufu yapılması ve verim sınıfı yüksek pompalar ve diğer ekipmanlar ile birim iş başına harcanan enerji oranını minimize etmek amaçlanmıştır.

1.3. Çalışmanın Yöntemi
Belirlenen faaliyetlerden döküm hattındaki verimsiz ve gereksiz büyük kapasitedeki pompa sistemi, verimli ve prosesin ihtiyacı kadar olacak kapasitede pompa sistemi ile değiştirilecektir. Pompa değişimi sonrası süreçte, beklenen verim değerinin ve tasarruf oranlarının sağlanıp sağlanmadığının anlaşılması amacıyla; bir takip ve ölçüm süreci izlenecektir. Doküm eşanjor pompası için beklenti; dağıtım panosunun dökme eşanjor pompası çıkış şalterinden ölçüm alınarak anlık tüketim değerinin arasındaki farkın belirlenmesidir.

2. Döküm Hattında VAP Uygulamaları
Enerji verimliliği, tüketilen enerji miktarının, üretimdeki miktar ve kaliteyi düşürmeden, ekonomik kalkınmayı ve sosyal refahı engellemeden en aza indirilmesidir. Bu çalışmada verimlilik, enerji tüketiminin üretilen miktarı ve ekonomik dengeleri sarsmadan düşürülmesiyle sağlanır. Bunu mümkün kılmanın yolları süreç enerji tüketimi sırasında oluşan kayıpları önlemek ve teknolojik yeniliklerle verimi artırarak tüketimi düşürmekten geçer.

Pompa sistemleri; pompa, motor, vana ve borulardan meydana gelmektedir. Pompa maliyeti; sistem maliyetinin yaklaşık %8’ini, işletme maliyetinin ise %60’ını oluşturmaktadır. Bu verilere dayanarak verimli motor seçimi ve doğru işletme yöntemi ile aynı özelliklerde ürün üretirken maksimum oranda tasarruf sağlamak mümkündür. Mevcut pompaların daha verimli pompalarla değişimi yapılırken izlenen metotlar şunlardır:
- Mevcut ekipmanlardan belirli periyotlarda ölçüm alınarak, işletmenin ihtiyacı olan gerçek güç değerinin belirlenmesi.
- Gerekli olan güç değeri ile mevcut güç değeri arasında fark varsa işletme ihtiyacına uygun güç değerinde ürün seçimi.
- Pompanın, kullanıldığı sistemin karakteristiğine uygunluğunun incelenmesi. Sabit bir debi gerekli ise optimum debinin belirlenip bu değere göre sabit devirli bir pompa seçimi. Değişken debi gerekli ise hız kontrol cihazları kullanarak değişken devir ve debinin en verimli şekilde elde edilmesi.
- Ürün seçiminde verim sınıfı yüksek olan ürünlerin tercihi.

Çalışmanın kapsamında 2 adet 30 kW döküm eşanjör pompa sistemi vardır. Pompa enerji tüketim incelemeleri yapılarak, uygun güçte verim sınıfı yüksek ekipmanlar ile birim iş başına harcanan enerji oranını minimize etmek hedeflenmektedir (Tablo 1).

Tablo 1. Uygulama Hedef Tablosu

No

Pompa Adı

Adet

Mevcut Birim Güç

Yeni Birim Güç

Eski Kurulu Güç

Yeni Kurulu Güç

1

Döküm Eşanjor Pompa Sistemleri

2

30 kW

15kW

60 kW

30 kW

Toplam

60 kW

30 kW

Yapılacak uygulama ile 60 kW olan kurulu güç, 30 kW kurulu güce dönüştürülecektir.

2.1. Uygulama Bileşenleri
Mevcut proje bileşenleri döküm eşanjör pompa sistemidir. Mevcut pompalar Santrifüj pompadır. Yeni alınacak pompalar da santrifüj pompa olacaktır. Mevcut pompalar 2010 yılından beri kullanılmakta olup yıllık bakım planına göre bakımları yapılmaktadır. Mevcut pompa çarkının giriş ağzında pompa boyutundan dolayı ayrıca kavitasyon problemi de bulunmaktadır. Pompalanan su kalitesi ph 7’dir. İki adet İnventör takma gerçekleşmiştir. PID uygulaması yapılmamaktadır. Bunlardan döküm hattına ait pompaların görünümleri Şekil 1’de, pompa etiket bilgileri Tablo 2’de verilmiştir. Tablo 3’te ise proje verimlilik bileşenleri bulunmaktadır.


Şekil 1. Döküm Eşanjör Pompa Sistemleri


Tablo 2. Mevcut Pompa Sistemleri Özellikleri

NO

Pompa Adı

Adet

Birim Güç

Kurulu

Verim Sınıfı

Güç

1

Döküm Eşanjor Pompa Sistemi

2

30 kW

60 kW

EFF2

 

Tablo 3. Proje Verimlilik Bileşeni Tablosu

Ekipmanın Proje Öncesi Durumu

 

Adı

Markası ve Modeli

Kurulu Gücü (Kw)

Adedi

Yıllık Ortalama İşl.Yükü (Kw)

Birim Enerji Tüketimi (Kw)

Birim Enerji Kaybı (Kw)

Döküm Pompası

Eşanjör Pompası

30

2

23,4

23,4

0

 

Ekipmanın Üzerinde Proje Kapsamında Uygulanacak Önlemler ve Beklenen Sonuçları

Önlem

Uygulama Konusu

Mal veya Hizmet Alımları

Alımın Bedeli

Geri Kazanılan Birim Enerji (Kw)

Birim Enerji Tüketimi (Kw)

Birim Enerji Kaybı (Kw)

 

Döküm Pompası

Eşanjör Pompası

Malzeme

9,768

9,9

13,5

23,4-13,5 = 9,9

                         

2.2. Ölçümler
Pompalardan enerji analizörü ile akım, gerilim, güç ölçümü alınmıştır. Debimetre ile sıvı debileri ölçülmüştür. Manometre ile basınçlar ölçülmüştür. Ölçülen değerler Tablo 4’de belirtilmiştir.

 

Tablo 4. Pompa Sistemlerinden Alınan Ölçümler

Pompa Adı

Adet

Sıvı

Güç

Çıkış Basıncı

Debi

Açıklamalar

 

Döküm Eşanjör Pompası

2

Su

30 kW

30 kW

76 m³/h

Pompalardan Biri Çalışıyor, Diğeri Yedek

 

2.3. Döküm Eşanjör Pompaları Verim Hesapları
Dökme eşanjor pompaları 30 kW EFF2 sınıfıdır. 2 adet pompanın 1 adedi yedektir. Döküm eşanjör pompa bilgileri Tablo 5’de, resmi Şekil 2’de görülmektedir.

Tablo 5. Pompa Sistemi Bilgileri

Etiket Gücü

Çıkış Basıncı

Çıkış Basıncı

Debi

Sıvı Yoğunluğu

Ölçülen Gücü

30 Kw

3,60 Bar

360.000 kPa

76 m³/h

1.000 kg/m³

23,4 kW

Şekil 2. Döküm Eşanjör Pompa Sistemi Görünüşü


2.4. Pompanın Sıvı Basma Yüksekliği:



H = Pompa Basma Yüksekliği (m)
P = Pompa Çıkış Basıncı (Pa)
? = Sıvının Yoğunluğu (kg/m3)
g = Yerçekimi ivmesi (m/s2)

2.5. Yıllık Ortalama İşletme Yükü (YOİY) Hesabı:
YOİY = AİG x işletmenin kapasite kullanım oranı
YOİY = 23,4 kW
Yıllık ortalama işletme yükü ölçüm sonucu elde edilen güç değeri olarak kabul edilmiştir.

 

Tablo 6. Yeni Pompa Sisteminin Özellikleri (Elektrik Motoru-Kaplin-Pompa)

POMPA ÖZELLİKLERİ

Akışkan

Ph Değeri

Pompa Pmil Gücü

Pompa Verimi

Pompa Tipi

Su

7

9,9 kW

81,3 %

Santrifüj

Difüzör Sayısı

Kademe Sayısı

Çark Tipi

 

 

1

1

Radyal

 

 

MOTOR ÖZELLİKLERİ

Motor Gücü

Motor Verimi

Frekans

Motor Fazı

Voltaj

15,0 Kw

90,3 %

50 Hz

3

400 V

İzolasyon Sınıfı

Kutup Sayısı

Koruma Sınıfı

Verim Sınıfı

 

F

2

IP 55

IE3

 

KAPLİN ÖZELLİKLERİ

SALMASTRA ÖZELLİKLERİ

Nominal Tork

Max Hız

Min Akışkan Sıc.

Max Akışkan Sıc.

Tipi

100 Nm

5000 1/min

-      30 C

140 C

Mekanik

Yeni pompa tam yükte çalıştığında gerekli olan basma yüksekliğini sağladığından, yük faktörü %100 alınmıştır. Şebekeden çekilen elektrik;

 

Pşebeke = Şebekeden çekilen elektrik

Pmil = Pompa mil gücü, Y.F. = Yük faktör, ?motor = Motor verimi, ?pompa = Pompa verimi
Not: Yukarıda yer alan parametreler ilgili ürünün ürün teknik dokümanından alınmıştır.
Mevcut pompa güç tüketim miktarı;
Tasarruf Miktarı = YOİY- Pşebeke
Tasarruf Miktarı = 23,4 kw-12 kw
Tasarruf Miktarı = 11,4 kw

Pşebeke yeni pompanın; mevcut pompadan ölçülen debi ve basma yüksekliğinde; şebekeden çekeceği gücü vermektedir.

Yıllık Tasarruf Miktarı = Tasarruf Miktarı * Yıllık Çalışma Süresi
Yıllık Tasarruf Miktarı = 11,4 kw * 7200 sa
Yıllık Tasarruf Miktarı = 82.080 kwh

Dökme hattı 7.200 saat çalıştığından, döküm eşanjor pompasının 7.200 saat çalıştığı kabul edilmiştir.
Tasarrufun Parasal Değeri = Tasarruf Miktarı * Elektrik Birim Fiyatı*
Tasarrufun Parasal Değeri = 82.080 kwh * 0,236 TL/kwh
Tasarrufun Parasal Değeri = 19.370 TL/yıl
*Elektrik birim fiyatı, firmaya ait 2016 yılı Aralık ayı faturası KDV hariç birim fiyatı olarak alınmıştır.

Geri Ödeme Süresi = (Yatırım Bedeli)/(Tasarrufun Parasal Değeri)
Geri Ödeme Süresi = (9.768 TL)/( 19.370 TL/yıl)
Geri Ödeme Süresi = 0,50 yıl = 7 ay

1 adet 15 kW pompanın fiyatı 4.884 TL’dir. 2 adet pompanın, 1 adedi yedek olduğundan; 1 adet pompanın elde edeceği tasarruf oranı hesaplanmıştır. Hesaplanan tasarruf oranı ile 2 adet pompanın değişimi değerlendirilmiştir. Yatırım geri ödeme suresi 7 ay olarak hesaplanmıştır.

2.6. Proje Uygulandıktan Sonra Verimlilik Takibi
Pompa değişimi sonrası süreçte, beklenen verim değerinin ve tasarruf oranlarının sağlanıp sağlanmadığının anlaşılması amacıyla bir takip ve ölçüm sürecinin izlenmesi gerekmektedir. Döküm eşanjor pompası için beklenti; dağıtım panosunun döküm eşanjor pompası çıkış şalterinden ölçüm alındığında (standart çalışma şartları altında ölçülmesi koşuluyla) anlık tüketiminin maksimum 13,5 kW olmasıdır. Çalışmalar sonucunda ölçülen değer aynı şartlar altında anlık 12 kW’dır. 11,4 kW’lık enerji tasarrufu sağlanmıştır.

Sonuç ve Öneriler
Pompa değişimi sonrası süreçte, beklenen verim değerinin ve tasarruf oranlarının sağlanıp sağlanmadığının anlaşılması amacıyla ölçümler yapılmış ve yapılan ölçümler sonucu maksimum 13,5 kW olması beklenen değerin anlık tüketiminin 12 kW olduğu tespit edilmiştir ve 11,4 kW enerji tasarrufu sağlanmıştır. Bu çalışmada aynı özelliklerdeki nihai ürünün üretilmesinde döküm hattı mevcut pompa motorlarını daha düşük güce sahip motorlarla değiştirerek enerji tasarrufu kazanılması ve verim sınıfı yüksek pompalar ve diğer ekipmanlar ile birim iş başına harcanan enerji oranının minimize edilmesi amaçlanarak üretim makinalarında verimlilik çalışmaları uygulanmıştır. Makineler üzerinde yeterince önlemler alındığında makineler aynı ürünü fazla maliyet harcamadan yapabilirler.

Kaynaklar

• EMTA Kablo Verimlilik Çalışmaları
• TS 50001, Enerji Yönetim Sistemleri
• TMMOB Makine Mühendisleri Odası
• ETKB, 2009
• Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Web Sitesi
• 5627 Sayılı Enerji Verimliliği Kanunu
http://enerjienstitusu.de
http://www.yegm.gov.tr/verimlilik_artırıcı_projeler
www.izmirsukongresi.org
kimyamühendisleriplatformu.org