Kompresorler ve Modern Proses Uygulamaları Cilt - I

Eğer; Akıl gözünü açarak bakarsan, En çok emniyette saydığın kimseyi Kendine düşman görürsün Bu zamanda özellikle Az dostun olsun zaman ehliyle, Uzaktan sohbet iyidir. Ömer Hayyam

İÇİNDEKİLER CİLT – I BÖLÜM 1

Pozitif Deplasmanlı Kompresörler 1.1 Pistonlu Kompresörler 1.2 Önemli Parçalar 1.2.1 Krank Gövdesi 1.2.2 Krank Mili 1.2.3 Biyel Kolu 1.2.4 Kroşet 1.2.5 Yağlama 1.2.6 Silindirde Kullanılan Malzemeler 1.2.7 Silindiri Boyutlandırma 1.2.8 Silindirin Soğutulması 1.2.9 Pistonlar 1.2.10 Piston Kolu 1.2.11 Packing 1.2.12 Contalar 1.3 Pistonlu ve Santrifüj Kompresörlerin Karşılaştırılması 1.3.1 Gazın Özellikleri ve Proses Şartları 1.4 Seri ve Paralel Çalışma

1 1 3 3 3 3 3 3 5 5 8 11 12 13 14 14 14 18

BÖLÜM 2

Kategori Olarak Dönel Kompresörler 2.1 Helisel Vidalı Kompresörler 2.2 Çalışma Prensibi ve Temel Konstrüksiyon 2.3 Vidalı Kompresörün Kademelendirilmesinde Dikkat Edilmesi Gerekenler 2.4 Vidalı Kompresörün Kullanılmasının Nedenleri 2.5 Yağsız Çalışan Ve Yağ Taşkanlı Vidalı Kompresörler 2.5.1 Yataklar 2.5.2 Mil Salmastraları 2.5.3 Dâhili Salmastralar 2.6 Vidalı Kompresörde Hacim Kontrolü 2.6.1 Yağ Enjektörüne Sahip Vidalı Kompresörler için Hacim Kontrolü 2.7 Vidalı Kompresörün Yardımcı Donanımları 2.7.1 Emme Scruberi ve Dreyn Sızdırmazlık Tankı 2.7.2 Birincil Yağ Separatörü ve Yağ Rezervuarı ( Karter ) 2.7.3 İkincil Separatör 2.7.4 Yağ Soğutucusu 2.7.5 Kompresör Art Soğutucusu ve Basma Scruberi 2.7.6 Yağ Saflaştırıcı veya Yağ Koşullandırıcı 2.8 Tüm Gaz Kompresörlerindeki H2s İle İlgili Konular 2.9 Gelen Akım Separatörlerinde Dikkat Edilmesi Gerekenler 2.9.1 Proses Örneği 2.9.2 Problemin Gözden Geçirilmesi ve Çözümün Oluşturulması

21 21 21 25

Santrifüj Proses Gazı Kompresörlerini Anlamak

45

BÖLÜM 3

29 29 30 31 31 32 33 33 33 34 35 35 36 36 36 36 37 37

i

BÖLÜM 4

BÖLÜM 5

ii

3.1 Santrifüj Kompresörlerin Başarılı Olduğu Yerler 3.2 Santrifüj Kompresörler, Fanlar Veya Blovırlar 3.3 Santrifüj Kompresör Konfigürasyonları Ve Bileşenleri 3.3.1 Yatay Olarak Bölünmüş Kompresör Gövdeleri 3.3.2 Düşey Olarak Bölünmüş Kompresör Gövdeleri 3.3.3 Kompresör Kısımlarına Karşılık Kademeleri 3.3.4 Kompresör Çarkları 3.3.5 Kompresör Millerinde Çarkların Yerleşimleri 3.3.6 Difüzörler 3.3.7 Dâhili Labirentler 3.3.8 Yataklar 3.3.9 Mil Salmastraları

45 46 46 46 49 54 54 59 59 61 64 70

Güç Aktarımı ve İleri Yatak Teknolojisi 4.1 Döner Pozitif Deplasmanlı Ve Santrifüj Kompresörler İçin Kavramalar 4.1.1 Kaplinlerin Fonksiyonel Parametreleri, Tipleri ve Konfigürasyonları 4.1.2 Gemi Tipi Kaplinler ve Düşürülmüş Moment Geometrileri 4.1.3 Kaplin Montajı ve Seçimine ait Özet 4.2 Kompresör Rotorlarında Kullanılan Manyetik Yataklar 4.2.1 Manyetik Yataklara Ait İlk Uygulamalar 4.2.2 Aktif Manyetik Yatakların Çalışma Prensibi 4.2.3 Yük Kapasitesi 4.2.4 Manyetik Yatak Donanımı 4.2.5 Teknolojinin Durumu ve Örnek Uygulamalar 4.2.6 Uygulamalar için Özet 4.3 Harici Olarak Basınçlandırılmış Yataklar 4.4 Proses Gazı Kompresörlerinin Durumunun Genel Olarak İzlenmesi 4.5 Kritik Ekipmanlar İçin Sorun Çözme Ve Dinamik Verilerin Sürekli Olarak İzlenmesi 4.5.1 Yeni Gelişimler 4.5.2 Yeni Veri Toplama Araçları 4.5.3 Erkenden Karşılaşılan Örnek Olaylar 4.5.4 Şu andaki Uygulama 4.5.5 Olası Gelişmeler

89 89 90 91 93 94 94 94 96 97 100 102 104 105 106 107 107 107 108 111

Santrifüj Kompresörün Performansı 5.1 Sıkıştırma Prosesleri Ve Verimleri: Politropiğe Karşılık İzotermal 5.2 Özgül Hız ( Ns ) Ve Debi Katsayısı ( φ ) 5.2.1 Debi Katsayısı ( φ )

115 115

5.2.2 Basınç Katsayısı veya Yük Katsayısı ( ) 5.2.3 Mach Sayısı 5.2.4 Surge ve Surge Kontrolü 5.2.5 Basma Yükünün Oluşturulması 5.3 Santrifüj Kompresörün Performansının Değerlendirilmesi 5.4 Kontroller

118 118 120 128 129 130

116 116

5.4.1 Ekipmanı Entegre Etme ve Proses Kontrol Stratejileri 5.5 Çıkış Değerlerine Ait Kontrol Seçenekleri

132 134

BÖLÜM 6

Test Etme 6.1 Santrifüj Kompresörlerin Test Edilmesi 6.2 Performans Testlerinin Tipleri 6.3 Asme Güç Test Kodu ( Asme Ptc 10 ) 6.3.1 Performans Testinin Gelecek Değeri

137 137 137 139 140

BÖLÜM 7

Uygulamada Göz Önüne Alınması Gerekenler 7.1 Uygulamalar Ve Endüstri Sektörleri 7.2 Hava Ayrıştırma Fabrikaları Ve Proses Havasının Kullanımı 7.3 Doğal Gaz İşleme Endüstrisi 7.4 Açık Deniz Endüstrisi 7.5 Rafineri Endüstrisi 7.6 Petrokimyasal Maddeler ve Gübreleme 7.7 Çelik Endüstrisi 7.8 Özel Uygulamalar

143 143 143 145 148 150 151 153 154

BÖLÜM 8

Santrifüj Kompresörlerin Satın Alma Özelliklerinin Belirlenmesinde API 617 ‘nin Kullanılması 8.1 Kompresörlerde Kapasitede Artış

155 161

iii

BÖLÜM 1 POZİTİF DEPLASMANLI KOMPRESÖRLER Modern proses işletmelerinde birkaç tip büyük kompresör bulunmasına rağmen bu kitapta kompresörler pozitif deplasmanlı ve dinamik olmak üzere iki gruba ayrılmıştır. Pozitif deplasmanlı kategorisinde, pistonlu kompresörler ve ikiz helisel vidalı kompresörler üzerinde durulmuştur. Pistonlu kompresörler bu iki tip içerisinde en eski olanıdır. Bu yüzden diğer kompresör tiplerine geçmeden önce pistonlu kompresörler hakkında ön bilgi verilmeye çalışılmıştır. 1.1 PİSTONLU KOMPRESÖRLER

S E

m o .l c

Bazı rafineri ve gaz işleme fabrikalarında ( örn: hidrokraking gibi ) en iyi hizmet pistonlu kompresörler tarafından sağlanmaktadır.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Pistonlu kompresörler ( bkz. Şekil 1–1, 1–2 ve 1–5 ) en eski ve en yaygın olarak kullanılan kompresör tipidir. Bunlar düşey silindirli ve paketlenmiş olmak üzere farklı konfigürasyonlarda üretilebilirler ( bkz. Şekil 1–2 ). Bunların uygulama aralıkları geniştir ve silindirleri yağlamalı ( ıslak ) veya kuru tipte olabilir ( Şekil 1–3 ). Bu grafikte bahsi geçen ikincil kompresörlerde Şekil 1–4 ‘te görülen pistonların yerine plancır kullanılmaktadır.

a

Şekil 1–1 Yatay dengelenmiş, karşıt pistonlu kompresör ( O-tipi kompresör, Sulzer-Burckhardt, Winterthur, İsviçre )

http://teknikceviriler.blogspot.com

1

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 1–2 İngiltere deki bir kimya fabrikasında kullanılmak üzere tamamı paketlenmiş beş kademeli, yüksek basınçlı hava kompresörü ( Kaynak: Dresser-Rand, New York )

Pistonlu gaz kompresörlerinin sahip olması gereken özellikler geçerliliğini korumakta olan API 618 standardında tanımlanmıştır. Şekil 1–5 ‘te sıradan bir kompresöre ait kesit ve kullanılan terimler gösterilmiştir. Sıkıştırma, bir silindirin içerisindeki pistonun veya plancırın hareket etmesi sonucu gaz hacminin düşürülmesi ile elde edilir. Emme ve basma valfleri ( bkz. Şekil 1-6 ve 1-7 ) yayla yüklenmiştir ve pistonun hareket etmesi sonucu kompresör silindiri ve boru arasında meydana gelen basınç farkından dolayı otomatik olarak çalışmaktadır [1]. Pistonlu kompresörler hem hava soğutmalı hem de su soğutmalı olarak üretilebilirler. Petrokimya ve rafinerilerde sadece ıslak gömlekli ( su soğutmalı ) kompresörler kullanılmaktadır. Bu tip kompresörlerde gaz pistonun hem ileri hem de geri strokunda sıkıştırılır. Pistonlu kompresörlerin geniş bir uygulama alanı bulunmaktadır. Krank mili devirleri dakikada 125 ila 1000 arasındadır. Piston hızı 500 ila 950 fpm, büyük çoğunluğunda ise 700 ila 850 fpm arasındadır. Nominal gaz hızı genellikle 1500 ila 8000 fpm arasındadır ve basma basınçları vakum şartlarından 60x103 psi ‘ya kadar çıkabilmektedir.

a

2

http://teknikceviriler.blogspot.com

1.2 ÖNEMLİ PARÇALAR 1.2.1 Krank Gövdesi Krank gövdesi ( Şekil 1–8 ) U şeklinde dökme demirden veya çelik konstrüksiyonun kaynak edilmesiyle imal edilmiştir. Gövdenin üst tarafı krank milinin monte edilmesi için açık bırakılır. Gövdenin üst tarafının alt tarafından oluşan basınç kuvvetleri neticesinde ayrılmasını önlemek için bunları bir arada tutan tork saplamaları ve kovan veya alternatif olarak kamalı kovanlar bulunmaktadır. Krank mili doğrudan krank ana yataklarının üzerine oturur. Krank ana yatakları, her bir muylu arasındaki boşluk, montajın kolay olması ve Babbitt yataklarının kolayca yerinden çıkarılması için iki parçadan oluşur, kamalı kovanlar yatakların kapatılmasında kolaylık sağladığından tercih edilmektedir.

m o .l c

Ancak petrokimya tesislerinde kullanılan kompresörlerdeki krank ana yatakları öyle bir şekilde tasarlanmışlardır ki yatakların yeniden kaplanması için yerlerinden nadiren sökülmesi gerekmektedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

1.2.2 Krank Mili

Krank mili ( bkz. Şekil 1–8 ) ekipmanın kalbidir ve genellikle en pahalı parçasıdır. Her muylu dövülmüştür ve dengeleme ağırlıkları, kroşet ve pistonun salınım yapan kütlesini dengelemek için cıvata ile bağlanmıştır. Eğer krank mili temel üzerinde hareket ederse her bir devirde muylunu açılıp kapanmasına ve sonuçta yorulma ve kırılmaya neden olacaktır. Bu nedenden dolayı muylunun açık tarafındaki boyut krank mili 3600 elle döndürülürken periyodik olarak alınmalıdır. Bu prosedür krankın yamukluğunun alınması olarak adlandırılır ve her sene kontrol edilmesi tavsiye edilir. 1.2.3 Biyel Kolu

Biyel kolu ( Şekil 1–9 ) krank tarafında civatalarla birbirine bağlanmış gövde ve kep kısmından oluşur. İkiz şimlidir ve şimler aşındıkça değiştirilebilir. Kroşet pimi serbest olarak kayabilen ve kroşetteki kepleri yerinden tutarak biyel kolunun kendi merkezini bulmasına izin verir. 1.2.4 Kroşet

Kroşet ( Şekil 1–9 ve 1–10 ) genellikle inç başına 0.001” çapsal tolerans ile iki kılavuz arasında çalışır. Bunun ağırlığı genellikle salınım yapan tüm kütlenin ağırlığından fazladır. Bu sayede pistonun bir tarafı basınç altında olsa bile kroşet pimi üzerinde yeterli ters gerilim oluşturulur. Eğer bu gerilim yeterli değilse kroşet pimi gerilim altında yanlardaki yağı süpürür ve yapışma meydana gelir.

a

1.2.5 Yağlama

Şasinin yağlanması, kranktan veya harici bir kaynaktan tahrik alan bir pompa ile sağlanır. Pompa yağı krank karterinden alır ve soğutucu ve filtreden ( genellikle 25 mikron ) geçirerek krank ana yataklarına basar. Krank mili içinde, krank ana yatağından biyel kolunun yatak yüzeyine kadar kanal açılmıştır. Yağ, biyel kolundaki kanaldan kroşet pimindeki kanala doğru geçer ve buradaki kanallar vasıtasıyla kroşetin kayma yüzeylerine gönderilir. Şasi tarafındaki

http://teknikceviriler.blogspot.com

3

yağ sıyırıcı segmanlar piston kolu boyunca olan yağ kaçağını önler. Bu karmaşık yağ yolundan dolayı kompresör devreye alınmadan önce ön yağlama yapılması gerekmektedir. Bunun için yardımcı bir yağlama pompası kullanılır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 1–3 Pistonlu kompresörler için tipik uygulama aralıkları ( Kaynak: Sulzer-Burckhardt, Winterthur, İsviçre )

Dış ortamda kullanılan kompresörlerde yağı gereken viskozitede tutmak ve korozyona neden olacak yoğuşmayı önlemek için kartere yağ ısıtıcıları konulur. Ancak yağ kötü bir iletken olduğundan bu ısıtıcılar kullanıldığında yerel aşırı ısınma ve yanma sonucu karbonlaşma meydana gelir. Bu yüzden kompresör çalışmadığında karter ısıtıcıları kullanıldığı zaman yardımcı yağlama pompası sürekli olarak çalıştırılmalıdır.

a

4

http://teknikceviriler.blogspot.com

1.2.6 Silindirde Kullanılan Malzemeler 1000 psi basınca kadar silindirler gri dökme demirden imal edilirler. Bu çalışma basıncının üzerinde üreticinin takdiri doğrultusunda dökme çelik veya dövme çelik malzeme kullanılır. Bazen gri dökme demir yerine nodüler dökme demirler kullanılır. API 618 tüm silindir gömleklerinin değiştirilebilir olmasını zorunlu kılmaktadır. Bunlar genellikle dökme demirdir. Çünkü yağlama ve yataklama kaliteleri iyidir. Gömleklerin yüzey kalitesi 10 ila 20 mikro inçe gelecek şekilde honlanmalıdır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 1–4 Uzun süreli güvenilir çalışma sağlayan tipik bir pistonlu kompresör silindiri ( Kaynak: Dresser-Rand, New York )

1.2.7 Silindiri Boyutlandırma

Soğutma ceketleri, yağlayıcı ve sızdırmazlık grubu ve segman malzemesi silindir sıcaklıklarını sınırlandırmaktadır. 135 C0, sıkıştırılmış gazın basma sıcaklığı için ideal iken 190 C0 çalışma sıcaklıkları için mutlak sınırdır. Bu sınırlar ile genel termodinamik denklem kullanılarak silindir başına tasarım oranı ayarlanabilir. Piston kolunun tasarlanan sıkıştırma ve gerilim yükü aşılmamalıdır ve bu yüzden her bir silindirdeki kol yükünün kontrol edilmesi zorunludur.

a

Kol yükü; K.Y = P2 x AHE – P1 x ACE

http://teknikceviriler.blogspot.com

5

ile ifade edilmektedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a 6

http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 1–5 Bir pistonlu kompresöre ait kesit ve kullanılan ifadeler ( API 618 ‘e göre )

Burada; K.Y AHE ACE P2

: Sıkıştırmada kol yükü [ pound ] : Herhangi bir silindirde silindir kapağı tarafındaki silindir alanı : Krank mili tarafındaki silindir alanı. Genellikle ACE = AHE – rodun alanı : Basma basıncı [ psia ]

http://teknikceviriler.blogspot.com

7

P1

: Emme basıncı

[ psia ]

dır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 1–6 Mantar supaplı valf ( Kaynak: Dresser – Rand, New York )

Kol yüklerinin sınırları üretici firma tarafından belirlenir [2]. Üreticilerin bazısı kol üzerinde çekide basıdan daha düşük değerleri gerekli kılar. Bu durumda yukarıdaki sınırlar AHE ve ACE yer değiştirilerek kontrol edilir. Ancak güvenirlilik odaklı kullanıcı firmaların ek özellikleri piston kolunun net diş dibi alanı üzerine etkiyen izin verilebilen maksimum yük üzerinde bir sınır oluşturur. Bu sınır daha çok saha deneyimlerine dayanmaktadır ve kolun kendi kendine gerilim arızalarına göre kola yükleme sınırları ile ilgilidir. Hava kompresörleri gibi 500 psig altında çalışan kompresörler genellikle sıcaklık göz önüne alınarak boyutlandırılır. Kol yükü genellikle yukarıdaki basınçlar için sınırlayıcı bir faktör haline gelmektedir.

a

1.2.8 Silindirin Soğutulması

Proseste sıkıştırmanın yüksek basınçlarda olması normaldir. Bu yüzden sıkıştırma oranları düşüktür. Düşük sıkıştırma oranları daha düşük sıcaklık artışları verir. Bu yüzden termosifon etkisiyle silindir soğutma 90 C0 ‘lik basma sıcaklığı ile sınırlandırılmıştır. Termosifon etkisiyle soğutma ceketlerin su veya uygun radyatör akışkanı ile doldurulması ve ısının dıştaki silindir cidarından radyasyonla yayılmasına izin vermektir. Ceketlerin doldurulmasının amacı daha hızlı ısı transferinin sağlanmasıdır.

8

http://teknikceviriler.blogspot.com

90 C0 ‘nin üzerinde soğutucu akışkan çevrime sokulmalıdır. Ham su, soğutma ceketlerinde temizlenmesi sonradan zor olan atıklar bıraktığından soğutma suyu amacıyla kullanılmamalıdır. Bu yüzden rezervuar, sirkülasyon pompası ve bir eşanjörden oluşan kapalı bir sistem oluşturulmuştur.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 1–7 Tipik bir yüksek basınçlı pleyt valf ( Kaynak: Babcock – Borsig, Berlin, Almanya )

Eskilerin daha soğuk daha iyidir tabiri burada geçerli değildir. Silindirlerin sıkıştırılmış gazın çiğ noktasının altındaki bir sıcaklığa aşırı derecede soğutulması silindirlerde korozyon meydana getirir veya sıvı çamurlaşmasına neden olacak şekilde sıvı birikmesine neden olabilir. Bu yüzden soğutucu sıcaklık kontrolü altında eşanjör etrafında köprülenmek zorundadır. Bunun dışında rezervuarın üzerine bir termostat ve ısıtıcı konulmalı ve kompresör hali hazır durumda beklerken durdurulduğunda silindirleri gazın çiğ noktasının üzerindeki sıcaklıkta tutulması için soğutucu akışkan devir daim edilmelidir. Soğutucu akışkan, donmasını önlemek için genellikle %50 etilen glikol ve sudan oluşmaktadır. Bunun özgül ısısı sudan daha azdır. Bu yüzden başlangıçta soğutucu akışkan su olsa bile eşanjörün boyutlandırılması sırasında üreticiye danışılmalıdır.

a

Kompresör valfleri bir kompresörün en önemli parçasıdır. Bunlar genellikle herhangi bir parçadan daha fazla bakıma gereksinim duyarlar. Bunlar gaz akımındaki sıvı ve gazlara karşı duyarlıdır, pleyt ve yayların kırılmasına neden olabilirler. Valfler kalktığı zaman muhafazaya vurabilir ve oturma yüzeyine bir strokta birkaç defa rebound yapabilir. Buna valf flutter i adı verilir ve valf pleytinin kırılmasına neden olur. Bu probleme daha çok hidrojen gibi düşük moleküler ağırlıklı gazlar neden olmaktadır ve valf pleytinin kalkma miktarının sınırlandırılması ( valf hızının kontrol edilmesi ) ile bir yere kadar kontrol edilebilir.

http://teknikceviriler.blogspot.com

9

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 1-8 Krank mili kompresörün krank gövdesine konulurken ( Kaynak: Nuovo Pignone, Floransa, İtalya )

API valf hızını;

V = D x 144/A

a

olarak tanımlamaktadır. Burada; V D A

: Ortalama hız : Silindir deplasmanı : Silindir başına toplam giriş alanı, valfin kalkma miktarı ile valfin açılma çevresinin çarpımı ile hesaplanır, inç karedeki silindir başına düşen valf sayısı

10 http://teknikceviriler.blogspot.com

[ ft/dak ] [ ft3/dak ]

ile çarpımı dır. Kompresör üreticileri çift etkili silindirler için tek etkili silindirin 1,5 katı valf hızı eşdeğerini verdiğinden kimi zaman yukarıdaki özellikleri hedeflerler. Bu yüzden üreticilerin çift etkili silindirler üzerine verdikleri veriler genellikle valf hızını API valf hızının 2 katı olacak şekildedir ve hangi valf hızının verildiği anlamak için dikkat edilmelidir. Daha fazla moleküler ağırlıklı gazlar için ( ~ 20 ) API valf hızı 3580 fpm civarında ve hafif moleküler ağırlıklı gazlar için ( ~ 7 ) 7000 fpm civarında seçilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 1–9 Soğuk silindir desteği (1), krank tarafı silindir kafası ve boşaltma (2), piston ve piston kolu, kayan kroşet ve biyel kolunu gösteren kısmi kesit ( Kaynak: Dresser-Rand, New York )

Üreticiler genellikle emme ve basma valflerini birbirlerinin yerine kullanılabilir olarak imal etmektedir. Bu durum istemeyerek valflerin yanlış portlara konulmasına neden olmaktadır. Bunun sonucunda valflerde, kollarda ve silindirlerde büyük kırılmalar meydana gelmektedir. Güvenirlilik odaklı kullanıcılar valflerin birbirinden farklı olmasını istemektedirler. Ancak bu istek unutulabilir veya yerine getirilemeyebilir. Bu yüzden doğru pleytin konulup konulmadığı kontrol edilmelidir.

a

1.2.9 Pistonlar

Pistonlar ( Şekil 1–9 ) genellikle dökme demirdir ve içleri ağırlıklarını düşürmek amacıyla boşaltılmıştır. Bu boşluklar gazla dolabilir ve koldan piston ayrılınca patlama meydana gelebilir. Bu yüzden kol, pistondan sökülmeden önce bu tip pistonlarda pistonun havalandırılmasını sağlayacak şekilde çıkarılabilir bir tapa kullanılmalıdır. Daha büyük pistonlar ağırlıklarının düşürülmesi için alüminyumdan imal edilmektedir. Yalnız alüminyumdan imal edilen bu pistonlarda termal genleşmeye izin verebilmek için piston ve

http://teknikceviriler.blogspot.com

11

silindir arasında daha fazla boşluk bırakılır. Bu boşluğun miktarı pistonun inç çapının başına 20 mils tir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 1–10 Kayan kroşet (solda ) ve piston kolu ( sağda ) nun da görüldüğü kompresörün mesafe parçası ( Kaynak: Nuovo Pignone, Floransa, İtalya )

Dökme demirlerde kullanılması zorunlu olmayan taşıyıcı segmanların tüm alüminyum pistonlarda kullanılması zorunludur. Bu taşıyıcı segmanlar veya piston aşınma miktarının uniform olması için senede bir kere 900 döndürülmelidir. Pistonların ve taşıyıcı segmanların yatak yükleri,

ile tahmin edilir. Normal sınırlar Teflon için 5 psi, dökme demir için 12 psi, bronz için 14 psi ve Allen metali için 22 psi dir. Teflon sıkıştırma segmanı ∆P 500 psi ‘ya kadar olduğunda kullanışlıdır. Bu yüklerin üzerinde bakır yatak malzemesi veya Babbitt metali aşınma segmanları ve sıkıştırma segmanları için bronz tercih edilmektedir. Teflon sıkıştırma segmanlarının genellikle alt taraflarında çelik genleşme halkaları ile kullanılması önerilmektedir. Fakat bundan kaçınılmalıdır. Çünkü sıkıştırma segmanları aşındığında genleşme halkaları silindir yüzeyini kazımaya başlayacaktır. Pistonların ve segmanların tasarımı, sıkıştırma segmanını genleştirme halkaları olmadan silindir yüzeyine bastıracak şekildedir.

a

1.2.10 Piston Kolu

Piston kolu ( Şekil 1–10 ) kroşete monte edilir. Piston kolunun gevşemesini önlemek için piston kolu somun veya bir pim ile kilitlenmelidir. Kompresörde her kademenin kendine ait sıkıştırma oranı bulunmaktadır. Pistonun silindire montajı sırasında bu katalog değerinin tutturulabilmesi kroşet ile sağlanır. Pistonun alt tablasına kurşun konularak ezdirilir ve bu kurşunun kalınlığına bakılır. Kurşunun kalınlığına göre piston kolu döndürülerek sabitlenir. Bu boşluğa bump clearance denilmektedir. 12 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 1–11 Sızdırmazlık grubuna ait kesit görünüş ( Kaynak: Babcock-Borsig, Berlin, Almanya )

Piston kolu packing lerin geçtiği yerlerde sertleştirilmelidir. Bazı kollar krom ile kaplanmaktadır. Fakat özellikle yüksek basınçlı ekipmanlarda yüksek ısılar meydana geldiğinden bunlarda sorun oluşmaktadır. Bunun sonucunda ise kromda örümcek ağına benzer kırılmalar ortaya çıkmakta ve sonrasında kaplama kalkmakta ve packing e zarar vermektedir. En iyisi piston kolunu alevle sertleştirmektir. Aşınma meydana geldikçe piston kolu tungsten karbür ile kaplanabilir. Genellikle yüksek basınçlı ekipmanların piston kolları, pistonun içinden geçer ve silindir kapağından dışarı çıkar. Burada amaç pistonun üzerindeki basınç yükünün ( kol yükü ) dengelenmesidir. Bu tip kola kuyruk kolu denilmektedir. Kuyruk kolu kırılabilir [1] ve füze gibi silindirden çıkabilir. Güvenirlilik odaklı kullanıcılar tüm kuyruk kolları kırıldıklarında bunları içinde hapsedebilecek güçlü bir kutuda yataklanmasını istemektedirler. 1.2.11 Packing ( Sızdırmazlık Grubu )

Kompresör packing i ( Şekil 1–11 ) çift olarak iki halkadan, basınçsız tarafı açık olan bir çelik veya dökme demirden imal edilmiş kap içine monte edilmiştir. Kaplar birbirine cıvata ile bağlanmıştır ve havalandırma, yağlama ve drenaj deliklerine sahiptir. Packing her açıldığında bunlar doğru olarak hizalanmalıdır. Eğer 500 psi basıncın üzerindeki basınçlar için Teflon packing kullanılacaksa genellikle metalden yapılmış ek sırt segmanı da kullanılır. Bu sayede Teflon un genleşmesi önlenir.

a

Kompresör üreticileri, silindir ve krank muhafazası arasında packing e erişim için bir mesafe parçası koymaktadır ( Şekil 1–5 ). Bu genellikle üç veya dört kaplı set için iyidir. Ancak proses uygulamalarında özellikle 2000 psi ‘ın üzerinde packing setleri 8, 18 veya daha fazla kaba sahiptir. Bu durumda kapların yerinden çıkarılması ve packing ringlerinin değiştirilmesi için daha uzun mesafe parçaları gerekmektedir. Bunun maliyeti ise getirisine göre düşük kalmaktadır. Ekipman monte edildikten sonra genellikle daha uzun bir mesafe parçasının kullanımına geçmek ise imkânsız olmaktadır.

http://teknikceviriler.blogspot.com

13

1.2.12 Contalar Silindirin üstü, valflerin üstü ve valflerin conta ile sızdırmazlığı sağlanır. Bunun için metalik contalar kullanılmalıdır. Fakat üretici firmalar genellikle metalik olmayan contaların kullanılmasını önermektedir. Bunun nedeni özellikle düşük moleküler ağırlıklı gazlarda büyük kaçaklara izin vermemeleridir. Genellikle contaların oturduğu yüzeyler iyi bir sızdırmazlığın sağlanması için leplenmelidir. Yumuşak demir veya metalik V-ring setler bu amaç için en uygunudur. O-ringler valf kapakları üzerinde dört tarafta da kullanılmasıyla iyi sızdırmazlık elde edilebilir. Fakat kapak çekildiğinde ezilebilecekleri yerlerde kullanılmamalıdırlar. Plug deliklerinde O-ringlerin kesilmesini önlemek için pah kırılmalıdır.

m o .l c

1.3 PİSTONLU ve SANTRİFÜJ KOMPRESÖRLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

S E

Son olarak ekonomik faktörler, bakım-onarım ve arıza konuları kompresörün seçimini etkilemektedir [ 2, 3 ]. Hem kullanıcı hem de kompresörü üreten firma çalışma koşulları ve seçim faktörleri hakkında tam bilgiye sahip olmalıdır. Enerji maliyeti arttıkça pistonlu ve vidalı kompresörün daha yüksek verime sahip olması bunlara artı puan kazandırmaktadır. 1.3.1

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Gazın Özellikleri ve Proses Şartları

Gaz Analizi

Kompresörün seçiminde gazın analizinin tam ve doğru yapılması başlangıç noktasıdır. Bileşen gazlarının hacimsel yüzdesi, katıların ve sıvıların karışması ve su buharının yüzdesi de kaydedilmelidir. Analizde eser miktarda olan kirleticilere bile yer verilmelidir. Sülfür ve klorür bileşenlerinin izleri korozyona veya diğer mekanik aksaklıklara neden olabilir. Az bir korozyon bile çevrimsel olarak gerilim altında bulunan parçaların hasarlanmasına neden olabilir. Pistonlu kompresörlerde katı partiküller, valfleri, pistonları, silindirleri, piston kollarını ve packingleri hızla aşındırarak yüksek bakım maliyetlerine neden olabilir. Santrifüj kompresörden geçen katı partiküller çarklarda ve gövdede şiddetli erozyon meydana getirebilir. Eğer mümkün ise gazın kompresöre girişinden önce gaz akımı her türlü katı partikülden arındırılmış olmalıdır. Su buharı veya diğer buharlar kompresörün kapasitesinden çalmaktadır. Kompresör boyutlandırılırken gazın yapısına giren bu hacim göz önüne alınmalıdır.

a

Moleküler Ağırlık

Valften kaynaklanan kayıpların meydana getirdiği verim değişikliği hariç pistonlu kompresör gazın moleküler ağırlığından etkilenmez. Gazın kompozisyonundaki periyodik değişimlerin kompresörün gücü ve basıncı üzerinde az etkisi bulunmaktadır. Diğer taraftan belirli bir devirde santrifüj kompresör tarafından oluşturulan basınç gazın yoğunluğu veya moleküler ağırlığı ile doğru orantılıdır*. Ayrıca santrifüj kompresörün çarkı farklı gazlarda aynı yükü geliştirecektir. Fakat basınç, gazın özelliklerinin bir fonksiyonudur. 14 http://teknikceviriler.blogspot.com

Santrifüj kompresörün iç akım pasajları da gaz kompresörden geçtikçe farklı gazın yoğunluğundaki değişimi en iyi şekilde karşılamak üzere tasarlanmıştır. Eş değer çark çevresel hızları için hidrojen, bütadien veya metil klorür gibi yoğun bir gazı tek kademede sıkıştırmayla meydana getirilen basınca eş değer basınç için, daha fazla kademe kullanılması gerekmektedir. Eğer kompozit bir gazın içerik yüzdesi zamanla değişiyorsa moleküler ağırlık da değişecektir. Santrifüj bir kompresör bu tip bir gazı tam debi ile bastığında arzu edilen basıncı oluşturmak için mümkün olan en düşük moleküler ağırlık tahmin edilerek tasarım yapılır. Moleküler ağırlığın artmasından dolayı basınç aratacağından bu basınç artışının vananın kısılması, devrin değiştirilmesi veya diğer yöntemlerle düşürülmesi zorunludur. Diğer bir deyişle santrifüj bir birimi gaz yoğunluğunu değiştirecek şekilde ekonomik ve pratik olarak tasarlamak çok zordur. Politropik Üs

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Gazın sıkıştırılmaya başlanmasıyla politropik üs, basınç hacim ilişkisini ve sıcaklık değişimini belirler. Eğer politropik üs bilinmiyorsa teorik olarak sıkıştırma sıcaklıkları, hacimler ve gücün hesaplanması için özgül ısıların ortalaması kullanılabilir. Pistonlu kompresörlerde sıcaklık önemlidir. Silindirleri normal olarak yağlanan bir pistonlu kompresörde sıcaklık 15 C0 ‘yi aşamaz. Teorik olarak düşük üslü bir gaz, sıcaklıklar arzu edilen sınırların içinde tutularak kademe başına daha yüksek sıkıştırma oranlarında sıkıştırılabilir. Ancak buradaki zorluk yüksek sıkıştırma oranlarında volumetrik verimin düşmesidir ve düşük üs yüksek oranlarda sıkıştırmayı ekonomiklikten uzak tutmaktadır. Sıkıştırma üssü, santrifüj kompresörün tasarımını da etkilemektedir. Bir çark tarafından oluşturulan basınç, emme koşullarında eş değer yoğunluk için düşük üslü bir gaza göre yüksek üslü gaz için daha az olacaktır. Debi

Santrifüj kompresör gerçekte büyük kapasiteli bir ekipmandır. Eğer 1x105 cfm hacmindeki gazın atmosferik emme koşullarından basıldığı söyleniyorsa muhtemelen sıkıştırmanın ilk kademelerinde santrifüj kompresör kullanılıyordur. Son basma basıncı yüksek ise sıkıştırmanın son kademeleri pistonlu kompresör ile yapılır. Genel olarak 1x104 cfm kapasitesine kadar pistonlu kompresörler maliyet avantajına sahiptir. Bir diğer değişmez kural ise proses uygulamaları için santrifüj kompresörler, pistonlu ve vidalı kompresörler ile karşılaştırıldığında basma basıncında gazın hacmi 600 cfm ‘nin üzerinde ise santrifüj kompresör tercih edilmelidir. Bunun yanında isteğe göre özel olarak imal edilmiş santrifüj kompresörler genellikle emilen güç 1500 kW civarında ise pistonlu ve/veya vidalı kompresörler yatırım açısından karşılaştırılır. Eğer debi büyük oranda değişiyor ise pistonlu kompresör ve bazı vidalı kompresörler verimi önemli ölçüde azalarak çalışır. Debi değişimi emme valfinin yüksüzlendirilmesi ve/veya boşluk cepleri ile yapılabilir ( Şekil 1-12 ). Vidalı kompresörlerde ise devir değiştirilir.

a

Emme valfi unloaderi, valf feather ını veya pleytini hem emme hem de sıkıştırma strokları süresince valfi açık tutacak şekilde bastırarak sağlar. Bu yüzden sıkıştırma strokunda gaz

http://teknikceviriler.blogspot.com

15

sıkıştırılmaz. Fakat emme manifolduna geri döner. Unloader el ile veya uzaktan otomatik olarak çalıştırılabilir. Boşluk cepleri silindirlerdeki veya silindir kapaklarındaki veya bir boru vasıtasıyla silindire bağlanmış hacim odalarıdır. Eğer cep gövde içerisinde ise genellikle bir plug valfe sahiptir. Bu sayede ek hacim oluşturulması sağlanır. Plug valf otomatik veya el ile kontrol edilebilir. Genel olarak boşluk cepleri, valf unloaderlerine göre uygulamada daha esnektirler. Bunlar kademe başına yüksüzlendirme derecesine göre boyutlandırılabilir. Bir silindire genelde iki veya daha fazla ufak cep konulur. Bazı kompresör üreticileri müşterilerine değişken hacimli boşluk ceplerini de sunabilmektedir. Değişken hacimli boşluk cepleri ve emme valfi unloaderi en düşük güç sarfiyatı ile sürekli değişken kapasite kontrolüne izin verir ( Santrifüj kompresörlerin surge noktası altında çalışma uygun değildir. Bu akış sınırı, nominal kapasitenin %50 ‘si ila %75 ‘i arasındadır ). Emme ve Basma Basıncı

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Çok kademeli bir pistonlu kompresörde tatminkar bir çalışmanın sağlanması için değişken emme basıncında basma basıncı sabit tutulurken cepler ve/veya valf lifterleri gerekmektedir. Emme basıncının düşürülmesi gücü, son kademe haricindeki tüm kademelerdeki basınç farkını düşürecek ve son kademede basınç farkını arttıracak ve çok sık olarak görülen son kademede güç artışını sağlayacaktır. Emme basıncını arttırmak ekipmanının gücünü arttırır, son kademeye kadar olan tüm kademelerdeki basınç farkını arttırır ve muhtemelen son kademenin gücünü düşürür. Santrifüj kompresörlerde emme basıncının arttırılması basma basıncını ve gücü arttırır. Eğer emme basıncı düşürülürse santrifüj kompresör arzu edilen basma basıncına sıkıştırma yapamaz. Sıcaklık

Hem pistonlu hem de santrifüj kompresörlerde kompresör sadece etkin giriş koşullarındaki kapasiteyi tanır. Bu yüzden giriş sıcaklığı belirlenmiş olmalıdır ve kompresörler genellikle emme koşulları ile anılır. Standart koşullara dönüşüm sadece referans ve karşılaştırma için yapılır. Ekipmanın mekaniksel çalışması göz önüne alındığında santrifüj kompresörler pistonlu kompresörlere göre aşırı derecede yüksek veya düşük sıcaklıktan az etkilenirler. Santrifüj kompresörler gazı 425 C0 ‘de sirküle etmek için kullanılırlar. Sıradan yağlayıcılar ile pistonlu kompresörün bu sıcaklıkta çalışması pratik değildir. Çok düşük sıcaklıklarda da yağlama sorunu ortaya çıkar. Ancak pistonlu kompresörler emme sıcaklıkları -70 C0 ‘nin altında olsa bile çalıştırılabilirler.

a

1940 larda İsveç firması olan BurckHardt tarafından labirent pistonlu yağlamasız kompresör geliştirilmiştir ( Şekil 1–13, 1–14 ). Bu tip, yağlama problemlerini aşabilmektedir. Burada silindir cidarına temas etmeyen oluklu bir piston kullanılmıştır. Silindir ve piston arasındaki kaçak kontrolü az bir boşlukla kontrol edilmektedir. Bu tasarımla tatminkâr sonuçlar elde edilmiştir.

16 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 1–12 Plug unloaderler ( üstte ) ve boşluk cepleri ( solda ) ( Kaynak: Dresser-Rand, New York )

Belirlenmiş giriş sıcaklığında verilen bir kapasite için tasarlanan santrifüj kompresör, eğer emme sıcaklığı önemli miktarda artarsa arzu edilen basma basıncına ulaşamayacaktır veya emme sıcaklığı düşerse basma basıncı artacaktır. Sonuç olarak santrifüj kompresör maksimum giriş sıcaklığı koşulları altında arzu edilen basınç ve kapasiteyi basmak için tasarlanmıştır. Isı Dengesi

Kimi zaman prosesin ısı dengesinin tahrik ünitesinin seçiminde etkisi bulunmaktadır. Bundan sonra, tahrik ünitesinin seçimi kompresörün tipini belirler. Örneğin eğer art basınç buhar türbininin tahrik birimi düşük basınçlı buhar gereksinimlerinden dolayı seçiliyorsa santrifüj kompresör akla gelen ilk seçim olmalıdır.

a

Bazı nedenlerden dolayı buhar türbinleri ideal olarak santrifüj kompresörler için uygundur. Bu nedenlerden birincisi santrifüj kompresör ve türbin arasındaki devrin eşleşmesi doğrudan tahriğe izin vermektedir. Santrifüj kompresörlerin boyut aralığında türbinler maliyeti en düşük tahrik birimi olmaktadır. Bunların mekanik verimleri yüksektir ve kompresörün basıncını ve gaz debisini dolaylı olarak kontrol edebilen devir kontrolüne izin vermektedir. Eğer uygun seçim yapılırsa bunlar yüksek güvenirlilik ve düşük bakım maliyeti için en üst sırada yer alabilir. Bunun yanında üç yıl veya daha uzun süre sürekli olarak çalışır halde kalabilir. Temiz kullanımın ve deneyimli operatörün olduğu fabrikalarda bu sürenin 8 yıla çıktığı görülmüştür.

http://teknikceviriler.blogspot.com

17

Şüphesiz tahrik birimi olarak buhar türbininin de bir sınırı bulunmaktadır. Kullanılabilmeleri için işletmedeki buhar maliyetinin makul fiyatta olması gerekmektedir. Eğer ekonomi ve diğer nedenlerden dolayı elektrik motoru veya içten yanmalı motor tahrik birimi olarak kullanılıyor ise kimi zaman pistonlu kompresörler akla yatkın en iyi çözüm olmaktadır. Yalnız burada bir istisna bulunmaktadır. Bazı gaz boru hattı istasyonlarında içten yanmalı motorlar, büyük tek kademeli santrifüj kompresörleri redüktörler ile tahrik etmede kullanılmaktadır. Bu kombinasyon, aynı boyuttaki içten yanmalı motor tahrikli pistonlu kompresörlere göre daha düşük maliyetlidir. Uygulamalardaki ikinci bir istisna da elektrik motoru ve santrifüj kompresör arasında hız arttırma dişlisinin kullanılmasıdır.

m o .l c

Bazı koşullar altında düşük yakıt maliyeti ve orta basınçlı buhar olmadığı zamanlarda tahrik birimi olarak yanmalı gaz türbini seçilebilir. Atık ısı boyleri tarafından üretilen buhar, genellikle buhar türbininin ilk maliyetini düşürecektir. Herhangi bir olayda sahadan sahaya değişen büyük ekonomik faktörler tarafından tahrik ünitesinin seçimi belirlenir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

1.4 SERİ ve PARALEL ÇALIŞMA

Bazı sınırlar içerisinde kompresörler seri veya paralel olarak çalıştırılabilir. Pozitif deplasmanlı ekipmanlar seri olarak çalıştırıldıklarında ilk ekipmanın basma debisi ikinci ekipmanın emme debisine eşit olmalıdır. Eğer dikkatlice eşleşme yapılmaz ise seri bağlı bir sistem iki kompresör arasında hissedilir derecede vakum veya aşırı basınç oluşabilir. Turbo kompresörler seri olarak bağlandıklarında debinin eşleşmemesi birinden diğerine surge ve akım kararsızlığı meydana getirir. Eğer iki ekipmanın basma basınçları yaklaşık olarak aynı ise pozitif deplasmanlı kompresörler paralel olarak çalıştırılabilir. Ancak turbo kompresörlerin bu şekilde çalıştırılmasında ortaya bir sorun çıkar. Bir kompresör sürekli olarak tüm debiyi çekerken diğeri boşta çalışır veya kararsız hale gelir. Bunun önlenmesi için güvenirlilik odaklı kullanıcılar bir otomatik debi kontrol sistemi kullanırlar.

Turbo ve pozitif deplasmanlı kompresörler bir arada kullanılabilir. Bir turbo kompresör, pozitif deplasmanlı bir kompresörle seri bağlı olarak kullanılabilir. Fakat paralel bağlı olarak kullanılırsa pozitif deplasmanlı kompresör debi güçlendirici olarak görev alır.

a

18 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 1–13 Labirent pistonlu kompresörün prensibi ( Kaynak: Sulzer-Burckhardt, Winterthur, İsviçre )

http://teknikceviriler.blogspot.com

19

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 1–14 Dört silindirli labirent pistonlu kompresör ( Kaynak: Sulzer-Burckhardt, Winterthur, İsviçre )

a

20 http://teknikceviriler.blogspot.com

BÖLÜM 2 KATEGORİ OLARAK DÖNEL KOMPRESÖRLER

Dönel kompresör terimi, pozitif deplasman prensibi ile çalışan ve enerji transferi için dönel hareketi kullanarak gazı sıkıştıran kompersörler için kullanılır. Bu kompresör sınıfında farklı tip ve konstrüksiyon stilleri geliştirilmiştir ve bunlar farklı mekanik prensibe göre çalışmaktadır ve konfigürasyonları da farklıdır. Petrol ve kimya endüstrilerindeki kullanımda genellikle farklı kompresör tipleri bulunmaktadır. Dönel kompresörler biraz daha düşük basma basınçları ve düşük güç seviyelerinin olduğu uygulamalarda kullanılır. Bazı dönel tipler, pistonlu kompresörlere göre kullanım koşullarına ve tasarım özelliklerine bağlı olarak daha düşük bakım gereksinimi duyarlar. Genellemeler bir kenara bırakılırsa günümüzde 100 000 m3/saat kapasiteye kadar iki vidalı kompresör kullanımının uygun olacağı ispatlanmıştır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Dönel kompresörler için ekipman başına güç girişi 7 000 BG ‘yi geçmekte ve kirli kok gazı kullanımlarında kesintisiz olarak yıllarca kullanılabilmektedir. 2.1 HELİSEL VİDALI KOMPRESÖRLER

Proses uygulamalarında daha çok iki helisel vidalı kompresörler kullanılmaktadır. Dönel vidalı ekipman, dönel vidalı kompresör ve helisel vidalı kompresör birbirinin yerine kullanılan terimlerdir. Helisel vidalı kompresörler 1930 ların sonlarından beri piyasada bulunmaktadır. Yüksek basınçlı, yağsız helisel vidalı kompresör 1950 lerden beri hava ve gaz kullanımlarının birçoğunda debi ve basınç aralığında rakipsizdir [4]. Yüksek basınçlı, yağsız dönel kompresörler büyük proses gaz ve yardımcı hava ünitelerinde kullanılan en önemli dönel kompresör tipidir. Bu bahsedilen kullanım şekilleri API 619 ‘da yer almaktadır. Bu özel standart daha çok sürekli olarak çalışan ve genellikle yedeği olmayan dönel kompresörler içindir. Vidalı proses ekipmanlarının her bin tanesi için soğutma kullanımında çok daha fazla yağ taşkanlı ekipman bulunmaktadır. 2.2 ÇALIŞMA PRENSİBİ ve TEMEL KONSTRÜKSİYON

21. yüzyıl başlarında kullanılan modern helisel vidalı kompresörler pozitif deplasmanlı tipteydi. Şekil 2–2 ‘de büyük sıradan bir helisel vidalı kompresörün montaj aşamaları görülmektedir. Sıkıştırma helisel olarak şekil verilmiş iki rotorun birbirleri ile eşleşmesi sonucu elde edilir. Bu rotorlardan birisi konveks loblara sahip erkek rotor diğeri konkav profil a sahip dişi rotordur. Gaz, emme portundan girer ve helisel olarak şekillendirilmiş dişi rotorun uzunluğu boyunca dolar. Rotorun dönmesiyle erkek rotorun bir lobu yavaş yavaş dişi rotorun profiline girer. Bu durumda boşluk hacmi azalır ve sıkıştırılan gazın basıncı artar. Kompresör öyle bir şekilde tasarlanmıştır ki basma tarafındaki kapak kapatılmadığında basma portundaki dönme çevriminin olduğu noktada yapısal sıkıştırma oranına erişilebilir. Bu süreç her bir lob arasındaki boşluk için tekrarlanır. Boyutları bilinen bir kompresör için yapısal sıkıştırma oranlarının aralığında farklı tasarımlar bulmak mümkündür. Yapısal sıkıştırma oranı kullanım amacı baz alınarak sıkıştırma verimini optimize etmek için tedarikçi firma tarafından seçilir.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

21

Şekil 2–3 bu çalışma prensiplerinin bir parçası olarak hacim-deplasman arasındaki ilişkiyi görselleştirmeye yardımcıdır. Vidanın dönmesiyle gaz hacmi girişten (1) istasyonlara ( 2–5 ) iletilir. Burada basınç artışı hacimdeki azalmayla meydana gelir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–1 Büyük helisel vidalı kompresör düzeneği ( Kaynak: Maschinenfabrik Aerzen, Aerzen, Almanya; ayrıca Aerzen USA, Coatesville, Pensilvanya )

Vidalı kompresörün kuru sıkıştırma veya yağ enjeksiyonu için çalıştırılıp çalıştırılmadığına bakılmaksızın gaz, helisel rotorların ve gövde cidarlarının eşleşme etkisi tarafından oluşan boyut azalmasıyla oluşan odalarda kademeli olarak sıkıştırılır. Daha önce bahsedildiği gibi yağ püskürtülen ( yağ taşkanlı ) kompresörler ( bkz. Şekil 2–5 ) zamanlama dişlilerini kullanmaz. Bunun yerine tahrik edilen erkek rotor, zamanlama dişlileri kullanılmadan dişi rotorla doğrudan etkileşime girer. Kompresör boşluğuna püskürtülen yağ aşırı yağlama sağlar ve sıkıştırma sonucu oluşan ısının büyük bir kısmını emer. Aynı zamanda rotor ve silindir ( gövde ) cidarı arasındaki boşluk yağ ile doldurulur. Bu sayede sıkıştırılmış gazın geri dönmesi engellenir ve genel sıkıştırma verimi arttırılır. Kuru vidalı kompresörlerde ( Şekil 2–2 ve 2–4 ) erkek ve dişi rotorlar yağlama yağı olmadan proses gazını kuru olarak basar. Rotor temasını ve aşınmasını önlemek için ve yağlayıcı olmadığında erkek ve dişi rotorlar Şekil 2–4 ‘te 12 no lu pozla gösterilen zamanlama dişlileri tarafından senkronize edilen devirde sabit tutulur Bu yüzden kuru vidalı kompresörde rotor boşluklarının ve akuple olmayan tahrik eden rotorun sızdırmazlıklarının sağlanması için sıvı kullanılmaz. Rotordan rotora olan güç aktarımı her bir rotordaki zamanlama dişlileri tarafından sağlanır ve akuple olmayan rotor zamanlama dişlileri ile akuple edilen rotor tarafından tahrik edilir. Kuru vidalı kompresörde rotorlar arasında temas meydana gelmez. Islak vida ( yağ taşkanlı ) ekipmanlarda zamanlama dişlisi kullanılmaz. Şekil 2–5 ‘te ıslak vidalı kompresöre ait kesit görünüş verilmektedir.

a

Tüm helisel vidalı kompresörlerde kompresörün emişine taşınabilecek gaz hacmi ve sıkıştırma oranı rotor uzunluğu, lobların helis açısı ve basma ağzının şekli ve konumu tarafından belirlenmektedir. Normalde erkek rotor üzerinde dört lob ve dişi rotor üzerinde altı profil bulunur [4]. Sonuç olarak erkek rotor, dişi rotora göre %50 daha hızlı döner. Genelde

22 http://teknikceviriler.blogspot.com

yataklara, zamanlama dişlilerine veya dış atmosfere olabilecek gaz kaçaklarını önlemek için rotor dışına dört adet mil salmastrası konulur. Şekil 2–6 ‘da olası birçok konfigürasyondan bazısına yer verilmiştir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–2 Vidalı kompresör, montajı yapılırken ( Kaynak: MAN-GHH, Oberhausen, Almanya )

Büyük ekipmanlarda her bir rotor iki adet cebri yağlamalı, hidrodinamik tipli radyal yatak ve her bir rotor için bir hidrodinamik eksenel yatakla desteklenmiştir. Hafif yüke uygun tasarımlarda bilyalı rulman kullanılmaktadır. Proses gazı işletmelerindeki büyük vidalı kompresörlerin büyük bir çoğunluğu için yağlama ve sızdırmazlık yağı sistemleri API 614 ‘e göre tasarlanmakta ve üretilmektedir ( Şekil 2–7 ve 2–8, ayrıca bkz. [5] ). Küçük vidalı kompresörlerde yatak, emme tarafında dikey olarak 2 parçaya bölünmüştür. Silindir ( gövde ) ve basma tarafı pleyti genellikle tek bir parça yatak içerisindedir. Daha büyük ekipmanların yatakları kolay montaj için genellikle yatay olarak bölünmüştür. Rotorlar ve miller ya dövme ya da paslanmaz çelikten tek parça olarak imal edilmiştir. Üretici firmaların bazısı rotorlarını sentetik kaplamalar ile kaplamaktadır. Kullanım koşullarına bağlı olarak bu rotorun kenarlarındaki kaplama kaybından dolayı kompresör veriminde hızlı bir düşüşe neden olmaktadır.

a

Proses gazı ekipmanları üstten alta doğru akım doğrultusunu çevirirler. Bu yüzden operasyon süresince soğutma veya temizleme için rotor odasına sıvı püskürtüldüğü zaman sıvının çıkarılması kolaylaştırılmaktadır. Akım temizliğinde, sıvının gazı soğutmak ya da kompresörün iç yüzeyini yıkamak amacıyla püskürtülmesi, gazların kirletildiği veya polimerleşmeye meyilli olduğu kullanımlar için son derece avantajlıdır.

http://teknikceviriler.blogspot.com

23

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–3 Çift helisel vidalı kompresörde sıkıştırma prensibi ( Kaynak: Maschinenfabrik Aerzen, Aerzen, Almanya; ayrıca Aerzen USA, Coatesville, Pensilvanya )

a

Şekil 2–4 Kuru vidalı kompresöre ait kesit resim. Poz: 1- kompresör, 2- emiş tarafı, 3- gövde, 4- erkek rotor, 5dişi rotor, 6- mil salmastrası, 7- radyal yatak, 8- eksenel yatak gövdesi, 9- eksenel yatak, 10- eksenel baskı bileziği, 11- eksenel pleyt, 12- zamanlama dişlisi, 13- emiş tarafı kapağı, 14- basma tarafı kapağı

24 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–5 API 619 ‘a göre tasarlanmış sıvı püskürtmeli vidalı kompresöre ait kesit resimler. Ana bileşenler: 1gövde, 2- erkek rotor, 3- dişi rotor, 4- radyal yataklar, 5- eksenel yataklar, 6- mekanik salmastra, 7- yağ pompası, 8- hidrolik eksenel kompanzasyon pistonu, 9- kapasite kontrolü sağlayan sürgülü vana, 10- çift etkili hidrolik piston

Sıvı püskürten ekipman zamanlama dişlilerine sahip ise buna halen kuru vidalı ekipman denilmektedir. Diğer bir deyişle sıvı püskürtme bir kompresörü ıslak vida tipli yapmaz. Islak vidalı kompresör ( taşkanlı vidalı kompresör olarak da adlandırılır ) dönel, rotorun dış konumu kapatıldıktan sonra rotor alanına proses gazıyla uyumlu yağlayıcının püskürtüldüğü helisel loblu kompresördür. Bu yağlayıcı rotor boşluklarının sızdırmazlığının sağlanmasına yardımcı olur ve rotorlar arasında yağ filmi oluşturur. Zamanlama dişlileri olmadığından bir rotor diğerini tahrik eder.

a

Bu ayırımı akılda daha fazla tutabilmek için okuyucu bu bölümün sonunda verilen Ek Bilgi kısmına göz atmalıdır. Bu referanslar, buradaki amacın dışında genel gaz sıkıştırma uygulamalarında kullanılan dönel vidalı kompresörlerin seçim kriterlerini içermektedir. 2.3 VİDALI KOMPRESÖRÜN KADEMELENDİRİLMESİNDE DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER

http://teknikceviriler.blogspot.com

25

Sıkıştırmanın bir kademesi, gaz giriş ve çıkış nozulları arasındaki bölgedir. Burada basınç kademeli olarak arttırılır. Bir kademeden fazla sıkıştırma olsun veya olmasın sıkıştırma oranı basma sıcaklığı ve basınç farkı sınırları tarafından belirlenir. Polimerleşme gibi gazın basma sıcaklığını sınırlayacak bir etki yok ise kompresörün herhangi bir kademesinin basma Sızdırmazlık Sistemi Ekipmanın sıkıştırma odası ve yatakları arasında hem emme hem de basma tarafında milin sızdırmazlığı sağlanır. Kullanılan salmastralar, sıkıştırma odasından olacak gaz kaçağını en az seviyede tutacak ve sıkıştırma odasına yağ kaçağını önleyecek şekildedir.

S E

Gazın efektif basıncı genellikle birkaç tane kayar halkanın ( karbon veya beyaz metal sızdırmazlık halkaları ) yardımı ile düşürülür. Buna ek olarak dış tarafta kompresöre kaçak yağ girişini önlemek için labirentli kovanlar konulmuştur. Pozitif mil sızdırmazlığının gerektiği yerlerde metalik salmastralar kullanılabilir.

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Aşağıda farklı salmastra sistemleri ile ilgili kısa bilgi verilmiştir:

A Temiz, zararsız gazlar için kaçak gazın atmosfere salınabileceği yerler için seçilir.

C B nin bir alt sınıfı gibidir. Fakat sızdırmazlık ve yatak alanı arasında proses/sızdırmazlık gazının ve yağlama yağının yatak alanına girmesini önlemek için ek gaz purge ( genellikle hava veya azot ) ünü içerir.

B Proses gazının atmosfere salınamayacağı, aşağıdaki olası bağlantıların yapılabileceği tüm durumlar için seçilir:

Sıvı Sızdırmazlık Sistemleri

i) a: Daha düşük basınca inme b: Bir ejektör kullanılarak çıkarma c: Atmosferik havalandırma bağlantısı ii) a: Daha düşük basınca inme b: Sızdırmazlık gazı girişi c: Atmosfere veya flare e gönderme

a

iii) a: Sızdırmazlık gazı bağlantısı b: Kapalı c: Atmosfere veya flare e gönderme

D Mekanik salmastralar, durgun halde dâhil olmak üzere tüm koşullar altında pozitif sızdırmazlık veren kuru karbon halkalı salmastra ile kullanılır. Mekanik salmastrada olan kaçak yağ miktarı çok azdır, gazla temasta olan yağ dışarı atılabilir. Yağlama/sızdırmazlık yağı sistemi birlikte kullanılabilir.

E Sıvı püskürtmeli labirent salmastra, kaçak gazın birikmediği fakat sızdırmazlık sıvısının sıkıştırma odasına girdiği durumlarda kullanılır. Bir kural olarak sızdırmazlık sıvısı ( yüksek kalitede olmasına gerek yoktur ) su kullanılır. Büyük boşluklar söz konusu olduğunda daha fazla su gerekir. Fakat herhangi bir aşınma söz konusu olsa bile bu miktar neredeyse sabittir.

F Kayan beyaz-metal sızdırmazlık halkaları, kaçak gazın birikmesine izin vermezler. Fakat sızdırmazlık sıvısı sıkıştırma odasına girer. Kural olarak, sızdırmazlık sıvısı olarak su kullanılır. Dar boşluklar söz konusu olduğunda, yüksek kaliteli su ( demineralize ) kullanılmalıdır. Gereken sıvı miktarı düşüktür. Fakat aşınmayla artmaktadır. Kaçak sıvı gaz purge ü ile ( genellikle hava veya azot ) yağlama yağından yalıtılır.

Şekil 2–6 Sızdırmazlık prensipleri ( Kaynak: MAN-GHH, Oberhausen, Almanya, Basım M636e05952 br. )

26 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–7 Büyük vidalı kompresörler ve santrifüj ekipmanlar için devir daim eden yağlama yağı sistemi ( Kaynak: Nuovo Pignone, Floransa, İtalya )

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

27

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–8 Büyük vidalı ve santrifüj kompresörler için devir daim eden sızdırmazlık yağı sistemi ( Kaynak: Nuovo Pignone, Floransa, İtalya )

a

sıcaklığı 175 C0 ile sınırlandırılmalıdır. Basma sıcaklıkları 230 C0 ‘ye yaklaştığında yağla soğutulan rotor tasarımlarının kullanılması gerekmektedir. Yağın, rotorların soğutulması için rotorların içerisinden sirküle edilmesi gerekse de bu ya püskürtmeli ya da ıslak ( taşkanlı ) bir kompresör olduğunu göstermez. Basınç farkı ( = basma basıncı – emme basıncı ) ayrıca rotorun gövdeye temas etmesiyle sonuçlanabilecek şekilde rotorun eğilmesine neden olabileceğinden sınırlandırılmıştır. 10 ‘dan 100 psi ‘ya kadar olan ( 0.7 ~ 7.0 bar ) basınç farkı tek kademe ile elde edilebilir ve 2006

28 http://teknikceviriler.blogspot.com

yılındaki kullanımlarda olduğu gibi, yağ taşkanlı ekipmanların birçoğunun basınç farkları için tek kademeli çalışma normaldir. Buna rağmen yüksek basınç farklarına piyasada söz sahibi olan tedarikçi firmalar ulaşabilmektedir. Bunların tasarımlarında rotorun uzunluk/çap oranı düşük tutulmaktadır. Çok kademeli ( gövdeli ) tipler bu yüzden yaygın olarak kullanılmamaktadır ve bunlar yaklaşık 0,1 bar mutla basınçtan 40 bar basınca kadar ki basınç aralığına sahiptirler. Kompresörlerin boyutlarına bağlı olarak 2 000 ila 20 000 d/d arası tercih edilir. Sınırlayıcı faktör genellikle erkek rotorun çevresel hızıdır. Bu hız 40 m/sn ‘den 120 m/sn ‘ye ve çok hafif gazlar için maksimum 150 m/sn ‘ye çıkabilir.

m o .l c

Bir kademeyi oluşturan iki vidalı kompresör bir kademesi için izin verilen maksimum sıkıştırma oranı, son sıkıştırma sıcaklığını izin verilen 250 C0 üzerine çıkarmayacak olandır. Bu oran ve bununla ilgili sıcaklık sıkıştırılan gazın özgül ısı oranına ( cp/cv ) bağlı olarak geniş bir aralıkta değişim gösterir. Örneğin yağsız iki vidalı bir kompresör kademesinde özgül ısı oranı 1,4 olduğunda maksimum sıkıştırma oranı yaklaşık olarak 4,5 olacak ve özgül ısı oranı cp/cv 1,2 olduğunda maksimum sıkıştırma oranı yaklaşık olarak 10 olacaktır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

2.4 VİDALI KOMPRESÖRÜN KULLANILMASININ NEDENLERİ

Daha önce bahsedildiği gibi iki vidalı dönel kompresörler, döner pozitif deplasmanlı kompresörlerin oluşturduğu ekipman grubunun bir alt grubudur. Vidalı kompresörler daha çok yüksek basınçlı hava ve proses gazı uygulamalarında kullanılırken, döner pistonlu blovırlar ve tek vidalı kompresörler daha çok düşük basınç ve yüksek hacimli uygulamalarda kullanılırlar. Tüm ekipmanlar kuru ve ıslak akışkanlı moverlarda kullanılabilir. Dönel pozitif deplasmanlı ekipmanlar, debi ve basınç ilgisine göre pistonlu pozitif deplasmanlı ekipmanlarla aynı avantaja sahiptir ( neredeyse değişen basma basınçları koşulu altında sabit emme debisi ). Bunun yanında pozitif deplasmanlı ekipmanlarda surge sınırı yoktur. Bu yüzden bu kompresörlerin minimum çıkış değeri gereksinimi yoktur ( Burada bunlar santrifüj kompresörlerden ayrılmaktadır. Santrifüj kompresörler belirli bir minimum çıkış hacminin altında çalışamazlar ). Dönel vidalı ve dönel pistonlu blovırlarda rotorun çevresel hızı düşüktür. Bu, sıvının püskürtülmesi ve kirlenmiş gazların taşınmasına izin verir. Tasarımla rotorların çalışmaları süresince kendi kendilerini temizleyebilmeleri sağlanabilir ki bu kirli gaz kullanımlarında önemli avantajdır. Fakat kirin yataklara girmesine izin verilmemelidir ve sıkıştırma boşluğundaki kirin buradan uzaklaştırılması gerekmektedir.

a

2.5 YAĞSIZ ÇALIŞAN ve YAĞ TAŞKANLI VİDALI KOMPRESÖRLER

Şekil 2–4 ve 2–5 ‘den anlaşılacağı gibi dönel vidalı kompresörler yağsız ve yağ taşkanlı konstrüksiyon olarak bulunabilir. Teknik olarak konuşmak gerekirse yağsız terimi sıkıştırma boşluğunda yağ olmadığını, fakat genellikle yağ olan temiz bir ortamlar yatakların yağlanmasının gerekli olduğunu göstermektedir. Biz tipik olarak basınçlı suyun yağlayıcı olarak kullanılabileceğini söyleyebiliriz. Fakat bu yeni ve biraz daha ileri bir teknolojidir. Yağsız iki vidalı kompresörler genellikle kuru vidalı ekipmanlar olarak adlandırıldığından en büyük üreticilerinden birisi zamanlama dişlisi ile donatılmış herhangi bir vidalı kompresörü http://teknikceviriler.blogspot.com

29

kuru vidalı olarak tanımlayabilir ve tasarlayabilir. Bu yüzden sıkıştırma boşluğu kuru olsun veya olmasın yağ taşkanlı ve su püskürtmeli bir fark oluşturmaz. Zamanlama dişlileri ile ekipman kuru vidalı olarak tanımlanabilir. Zamanlama dişlileri olmadığında bu kuru vidalı ekipman olarak iş göremez. Bunun nedeni eşleşen rotorların oluşturduğu temasın ekipmanı hasarlayabileceğidir. Eğer zamanlama dişlisi yok ise ayırıcı bir sıvı kullanılmalıdır ve bu ıslak vidalı ekipman veya taşkanlı olur. Yağsız çalışan ekipmanlar için uygulama alanları skıştırılan gazın kirliliğinin tolere edilemeyeceği tüm prosesleri veya gaz tarafından kirletilen yağlama yağını içerir. Daha önce incelendiği gibi çift devreli yağ taşkanlı ekipmanlar bu uygulamalar için kullanılabilir. Yağ taşkanlı ekipmanlar kuru vidalı ekipmanlara göre daha yüksek verime sahiptir ve soğutma için de yağdan yararlanılır. Proses gazı, kuru vidalı kompresörün arzu edilen bakım aralıklarında çalışması için temiz olmalıdır.

S E

m o .l c

Uygun olarak tasarlanmış döner vidalı kompresörler sıkıştırma odasında, rotorların birbirleri arasında veya bunların gövde cidarlarında hiçbir şekilde metalik temas meydana gelmez. Daha önce bahsedildiği gibi döner vidalı kompresörler havanın sıkıştırılması için tasarlanmalarına rağmen 21. yüzyılda farklı endüstri dallarında birçok proses gazının sıkıştırılması için kullanılmaktadır. Bunun içerisinde hava ayrıştırma fabrikaları, endüstriyel soğutma fabrikaları, buhar fabrikaları, maden ve metalurjik işletmeler yer almaktadır.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Pratikte tüm gazlar sıkıştırılabilir: amonyak, argon, etilen, asetilen, bütadien, klor gazı, hidroklorik gaz, doğal gaz, flare gazı, maden eritme ocağı gazı, bataklık gazı, helyum, kireç ocağı gazı, kok fabrikası gazı, karbon monoksit gazı, tüm hidrokarbon kombinasyonları, hava gazı, hava/metan gazı, propan, propilen, baca gazı, sülfür dioksit, azot oksit, azot, stiren gazı, vinil klorür gazı ve hidrojen gazı. Bunlar deneyimli üreticilerin referans çizelgelerinde bulunabilir. Bir üretici firmanın tek başına üç yıl kesintisiz olarak başarıyla çalışan yağ taşkanlı iki vidalı düzinelerce kompresörü bulunmaktadır. Diğer vidalı kompresörler altı veya daha fazla yıl için sürekli olarak hatta kalmıştır. Kesintisiz olarak çalışabilmelerinin sırrı üretici firmanın herhangi bir gazın kompozisyonu üzerindeki deneyimleridir. 2.5.1 Yataklar

Hava ekipmanları genellikle sertleştirilmiş çelikten imal edilen su ve H2S ‘e karşı çok az duyarlılığı olan bilyalı rulmanlar ile donatılmıştır. Proses gazı uygulamalarında kullanılan kompresörlerin birçoğu manşonlu yatak veya kızak yatak olarak adlandırılan kaymalı yataklar ile donatılmıştır. Şekil 2–4 ( 7 nolu poz ) ve Şekil 2–5 ( 4 nolu poz ) de kaymalı yataklar gösterilmektedir. Burada daha büyük vidalı kompresörlerin birçoğunda eksenel yatak olarak genellikle Babbitt le kaplanmış kızak veya santrifüj proses gazı kompresörlerinde sık olarak görülen çok segmentli ped tipli olabilir. Bu yatakların kullanım ömrü pratikte uygun yağlama yapıldığı ve çalıştırma prosedürlerine uyulduğu sürece sorunsuzdur. Ayrıca bu yataklar H2S veya suya çelik bilyalı rulmanlara göre daha fazla toleranslıdır [3]. Ancak bilyalı rulmanlar daha hafif yükler ve yağın kesinlikle temiz olduğu uygulamalarda kullanılabilir. Ayrı bir kapalı çevrim yatak yağlama çevrimi seçilerek temiz bir yatak ortamı için sağlam bir adım atılmış olunur ( Tipik kompresör yatakları için bkz. Şekil 3.22 ).

a

30 http://teknikceviriler.blogspot.com

2.5.2 Mil Salmastraları Döner kompresörlerin atmosfere karşı sızdırmazlığı sağlanmalıdır ve sızdırmazlık alanı sızdırmazlık ortamını desteklemek ve boşaltmak için bağlantılarla donatılmıştır. Prensipte silindir cidarına soğutucu bir ortamın uygulanması mümkündür. Fakat soğutulmayan silindir yatakları ( veya gövdeleri ) için de kullanılabilir. Kompresör milinin ana mil salmastraları, rotorun her iki tarafında da bulunur. Daha önce bahsedildiği gibi rotor başına iki tane olmak üzere dört adet salmastra bulunur. Yaygın olarak üç tip salmastra kullanılmaktadır. Bunlar labirent, sınırlayıcı halka ve mekanik ( temas ) tipli yağ salmastrasıdır [6]. Kendi kendine çalışan yağ salmastraları da bulunmaktadır. Fakat bunlar deneyimle sınırlandırılmıştır ve vidalı kompresör kullanımlarında düşük çalışma basınçları için ekonomik bir çözüm olarak görülmemektedir. 2.5.3 Dâhili Salmastralar

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Dâhili salmastralar ( Şekil 2–6 ) Şekil 2–5 ‘de 6 nolu pozdaki atmosfere karşı sızdırmazlık için kullanılan salmastralarla karıştırılmamalıdır. Döner vidalı kompresör uygulamalarının birçoğunda sıkıştırma alanında dolaşan yağ için ve yataklara gönderilen yağ için ayrı bir devre bulunmaktadır. Farklı salmastra tipleri uygulanabilir ve bunların seçimi daha çok tedarikçi firmanın deneyimi ile yapılmaktadır [2]. Tedarikçi firmanın genel deneyimini ortaya koymasına rağmen zorlu seçim kriterinin olması ve belirli konfigürasyonlarının ve parametrelerinin tanımlanması daha çok detaylı mühendislik çalışmalarının bir fonksiyonudur. Satıcı firma bu çalışmaları satın alma dökümanlarının yayınlanması üzerine yapılabilir. Herhangi bir olayda satıcı firma aşağıdakilerden birisini seçer: • • • •

Karbon ringli salmastralar Su bariyerli kayan halkalı salmastralar Sabit yaylı çift etkili mekanik salmastralar Kayan halkalı salmastralar ve mekanik salmastraların birleşimi

Kompresörün giriş milinde üretici firmalar genellikle ya labirent salmastraları ya da döner yaylara sahip çift etkili mekanik salmastraları tercih etmektedir. Emme ve asal, temiz gazların boşaltılması için bağlantılı karbon ringli salmastralar, sızdırmazlık gazları ile bağlantı da olsa ile yatak alanlarına veya atmosfere olabilecek gaz kaçağının olduğu durumlarda kullanılır. Gaz basıncı, sızdırmazlık odasının başlangıcında kayan karbon ringler ile serbest bırakılır. Su bariyeri ile kayan halkalı salmastralar, sızdırmazlık odasına giren suyu tutarlar ve sıkıştırma odasına az miktarda su girer. Suyun büyük bir kısmı soğutma, filtreleme ve yeniden kullanım için su bariyer sistemine geri döner. Su bariyerli salmastralar gaz kaçağını tamamen önleyebilir ve önemli miktarda soğutma ve ayrıştırma yaparlar. Çift etkili sabit yaylı bir mekanik salmastra, mekanik salmastra ve kayan halkalı salmastra kombinasyonu daha çok yüksek basınç farklarının olduğu sıkıştırma uygulamaları için kullanılır.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

31

2.6 VİDALI KOMPRESÖRDE HACİM KONTROLÜ Belirli bir devirde ve tanımlanan boyut parametrelerinde ve iç geometride çalışmada pozitif deplasmanlı kompresörler birim zaman başına belirli gaz hacmi sağlarlar. Bu gaz genellikle acfm veya bir dakikadaki etkin feet küp olarak ele alınabilir. Ancak alıcı proses ara sıra bu yapısal hacim kapasitesinden daha azını istemektedir. Bu durumda kompresörün çıkışı sınırlanabilir veya kontrol edilebilir. Prensipte bu, kuru çalışan ve yağ püskürtülen tipteki vidalı kompresörler için hacim kontrolü problemi göz önüne alınmalıdır. Bunun ardından kuru vidalı kompresörlerin volumetrik çıkışının kontrol edilmesine izin verilir. Değişken Devir ile Kontrol

m o .l c

Vidalı kompresörlerin ortamı pozitif olarak yer değiştirdiği gerçeğinin sonucu olarak hacim kontrolünde en avantajlı yöntem devri değiştirmek ile elde edilir. Bu aşağıdaki yöntemlerden herhangi biri ile yapılabilir: • • •

Değişken devirli elektrik motoru ile Bir tork dönüştürücü kullanarak Buhar türbini ile tahrik ederek

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Devir, izin verilen maksimum devrin yarısına kadar düşürülebilir. Kaplinle transfer edilen uyarılmış akış hacmi ve güç bu bağlamda yaklaşık olarak aynı miktarda düşürülür. İzin verilebilen azalma miktarı düşük devirde yatağın yağlanma yeterliliğine ve kompresörün basma basıncına bağlıdır. Özel durumlarda %50 ‘den fazla düşüş mümkün olmaktadır. Daha önce bahsedildiği gibi bu pozitif deplasmanlı ekipmanlar için herhangi bir surge sınırı bulunmamaktadır ( ileri ve geri akımlar arasında gazın yön değiştirdiği debinin altında ). Köprüleme ( By-pass )

Bu yöntem kullanılarak gaz hacminin, kompresörün basma basıncının kontrol edilerek emme tarafına akımın geri dönmesine izin verilir. Orta kademe soğutucusu ile fazlalık gaz hacmi emme sıcaklığına indirilir. Tam Yük/Rölanti Devri Ayarlayıcısı

Önceden belirlenen son basınca ulaşılır ulaşılmaz bir basınç kontrolörü, kompresörün basma ve emme tarafı arasındaki köprülemeyi açan diyafram vanayı çalıştırır. Bu meydana geldiğinde kompresör, sistemde basıncı önceden ayarlanan minimum değere düştüğünde kompresör rölantiye çıkar. Vana basınç sensöründen impuls aldığı zaman bir kere daha kapanacaktır. Bu kompresörü tam yüke geri getirecektir. Emme Kelebek Vanasının Kontrolü

a

Bu kontrol yöntemi sadece hava kompresörleri için uygundur. Tam yük/rölanti devri kontrol yönteminde olduğu gibi sistemde önceden maksimum basınç tanımlanır, örneğin sıkıştırılmış hava deposunda, basma tarafında basıncın atmosferik basınca indirilmesine neden olur. Aynı anda sistemin emme tarafı 0,15 bar mutlak basınca gelecek şekilde ayarlanır. Tüm sistemin basıncı izin verilen minimum değere düştüğünde tam yüke bir kez daha ulaşılır.

32 http://teknikceviriler.blogspot.com

2.6.1 Yağ Enjektörüne Sahip Vidalı Kompresörler için Hacim Kontrolü Emme Kelebek Vanasının Kontrolü Son sıkıştırma oranı püskürtülen yağ tarafından geniş bir sıkıştırma oranı aralığında ayarlandığından vananın kısılması sonucu hacim azaldığında bununla güvenli olarak başa çıkabilir. Bu ana debinin geniş sınırlar içerisinde değişmesine izin verir. Yapısal Hacim Ayarlayıcısı Büyük kompresörler genellikle dâhili bir hacim ayarlayıcı aygıtla donatılmışlardır. Sürgülü vananın çalıştırılmasıyla ( Şekil 2–5, 9 nolu poz ) yatağın konturuna uyacak şekilde ve yatağın alt kısmına entegre şekildedir. Rotorlara paralel doğrultuda hareket edecek şekilde rotorun efektif uzunluğu kısaltılabilir. Bu kontrol modu aralığı tipik olarak %10 ila %100 arasındadır. Emme vanasının kısılması ile karşılaştırıldığında bu kontrol tipi daha verimli çalışma sunmaktadır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Sürgülü vanalar, kompresör gövdesinin çevresi boyunca hareket edebilen mekanik silindirlerle kıyaslanabilir. 36 inç uzunluğunda helisel rotora sahip olan bir gövde düşünelim. Bunun yanında kompresörün gaz giriş nozulu normal olarak rotorun uç tarafında gazın girmesine izin verir. Bu durumda rotorun 36 inç uzunluğu içerisinde gazın giriş basıncından çıkış basıncına kadar sıkıştırılacağı gazda bulunmalıdır. Buna karşılık bir sürgülü vananın gazın giriş basıncını çıkış basıncına sadece rotorun kenarında değil aynı zamanda rotor uzunluğunun ilk 12 inç inde de yapılmasına izin veren boş bir kütük olduğunu kabul edelim. Bu yüzden gazın sıkıştırılması sadece rotorun geri kalan 24 inç ‘inde olacak ve ittirilen gaz hacmi %100 ‘den daha az olacaktır.

Düzgün olarak çalışması için sürgülü vanalar çok temiz yağ ile yağlanmalıdır. Sadece temiz yağ birbirine yakın olarak çalışan bileşenlerin tatminkâr olarak uzun süreli çalışmasına izin verir. 2.7 VİDALI KOMPRESÖRÜN YARDIMCI DONANIMLARI

Yağlama ve sızdırmazlık yağı sistemlerinin kısa tanımı ve şematik gösterimi Kısım 2.2, Şekil 2–7 ve 2–8 ‘dedir. Aslında bunlar en önemli kompresör sistemleri olmasına rağmen deneyimler gelen akım scruberlerinin belki de en az anlaşılan ve en çok ihmal edilen donanımlar olduğunu göstermektedir. 2.7.1 Emme Scruberi ve Dreyn Sızdırmazlık Tankı

a

Gaz kompresörlerinin kullanıldığı istasyonların büyük bir çoğunluğunda emme scruberleri kompresörün giriş nozulunun gelen akım kısmına yerleştirilir. Burası çift amaç için kullanılabilecekleri bir yerdir. Eğer sıvı hacminin büyük bir kısmı kompresörün girişine doğru ilerleyecekse sıvı seviyesini algılayan bir aygıt kompresörü kapatacaktır. İkincisi ve eşdeğer ilgiye sahip istasyonların basızı için emme scruberinin kullanılmasının amacı gazın içerisinde kalmış olan kazımaya, aşınmaya ve gamlaşmaya neden olabilecek kirletici partikülleri gaz akımından çıkarmaktır.

http://teknikceviriler.blogspot.com

33

Gaz kompresörlerinin sonlu sıvı hacmi sağladıkları durumlarda ( örn: taşkanlı veya ıslak vidalı kompresörler ) bu taşınan maddelerin son derece yüksek konsantrasyonları kompresörün bileşen ömrünü ciddi şekilde riske atabilir. Şekil 2–9 ‘daki blok diyagramdan görülebileceği gibi emme scruberi gelen akım gaz tedarik başlığı ve kompresörün giriş nozulu arasına konulmuştur. Bu emme scruberi kompresör üreticisinin veya paketleyicinin primer ve sekonder separatörler, soğutucular gibi ıslak vidalı bir kompresörün basma nozulunun giden akımının donanımı ile karıştırılmamalıdır. Kompresör emme scruber (1) inin tabanına yakın yerlerde toplanan her sıvı tanka (2) doğru akar ( Şekil 2–9 ).Bu tank dreyn sızdırmazlık tankı olarak adlandırılmaktadır. Çünkü mutfak lavabosunun altındaki sıvı ile dolu kaz boynu gibi sızdırmazlık sağlamaktadır. Sıvı ile dolu kaz boynu ( veya salmastra ) belirli boşaltma boşluklarında kalan, giden akım buharını, scruberin (1) içine geri akmasıyla önler.

S E

m o .l c

Aşırı yüklü gaz ( aşırı yüklü olmasının nedeni emme scruberinin üstüne yükselmesidir ) ıslak vidalı kompresörün (3) emme menfezine girer. Gelen akım kollektöründen basıncı algılayan bir hat kompresörün sürgülü vanasına sinyal gönderir ( Şekil 2–5, 9 nolu poz ). Bu scruberin gerekli olan basıncını sağlamak için ayarlamalar yapar. Kompresöre belirli miktarda yağ püskürtülür. Bunun miktarı ve basıncı bir veya daha fazla yağ üçlendirici pompalar ile desteklenir (4).

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Gerçekte sıkıştırılmış gaz şimdi yağ ile karıştırılır ve birincil yağ separatörü ve yağ rezervuarına gönderilir (5). 2.7.2 Birincil Yağ Separatörü ve Yağ Rezervuarı ( Karter )

Bu iki separatör ( birincil ve ikincil ) coalescer ( birleştirici ) elementler içerir. Bunlar genellikle separatör olarak adlandırılan emme scruber ‘i ile karıştırılmamalıdır. Birincil ve ikincil separatörler ıslak vidalı gaz kompresörlerinden sonra yerleştirilen gerekli bileşenlerdir. Kompresörün emmesinden kompresörün basmasına ilerleyen birbirine karışan sıvı ve gaz fazları kompresörün basma ağzına vardıktan sonra ayrıştırılmak zorundadır. Islak kompresörün basma flanşında gaz ve yağ kombinesi yağın büyük bir kısmının gazdan ayrıldığı yağ rezervuarına bir çek valften geçerek gider. Kalan yağ, giden akım separatöründe ayrıştırılır ( ikincil separatör ) ve tipik olarak 5 ppm olan artık yağ miktarı gaz akımının içinde kalmaya devam edilir. Yağın nakli daha fazla, giden akımın soğutulmasıyla ve son kademe nem ayrıştırılmasıyla düşürülebilir. Birincil ve ikincil yağ separatörleri doğru düzgün tutulur ve separatör kartuşlarından geçerken ki basınç düşüşü kompresör paketinin genel performansının belirlenmesi için hesaba katılmalıdır. Bu ayrıca, separatör elemanlarının kirlilik derecesine bağlı olarak yağın ayrıştırılma verimini de değiştirebilir. Tıkanmış bir filtre açıkça verimsiz olacaktır.

a

Yağın Ayrıştırılma Prensibi

Yağın ayrıştırılma prensibi API 619 ‘da gösterilmiştir. Standart konfigüsrasyonda gaz ve yağ, kompresörün basma ağzından sonra kombine yağ rezervuar/yağ separatörüne girer. Buradan gaz, sürüklenen yağ miktarı ile yukarı ve düşey ( tipik ) olarak konulmuş coalescer kartuşlara akar. Yağ damlaları bu kartuşların dış tarafına yığılır ve çoğunlukla gaz kartuşun içerisine akar. Artık yağın kartuşun içinde alt tarafa damlaması beklenir ve ufak borular, kompresörün 34 http://teknikceviriler.blogspot.com

emme ağzına bu yağ tabakasından beslenir. Ana yağ miktarı yağ rezervuarı/yağ separatöründen gelen yağ soğutucusuna ve yağ filtresinden sürgülü vanaya ve ıslak vidalı kompresörün emme menfezine girer.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–9 Islak vidalı kompresöre ve yardımcı sistemlerine ait blok diyagram

Primer separatörün (5) alt kısmı ( Şekil 2–9 ) yağ rezervuarını yapısında bulundurur ve toplanan yağ, bir veya daha fazla yağ pompasıyla (6) yağ soğutucusundan (7) ve yağ filtresinden (8) yağ güçlendirici pompasına (4) gider. 2.7.3 İkincil Separatör

Kısmi olarak temizlenmiş gaz, ikincil separatöre gider (9) ( Şekil 2–9 ). Burada yağın geri kalanı çıkarılmaya çalışılır. Burada alınan yağlar kompresörün basma basıncında ortaya çıkar ve bu yüzden kompresörün emme ağzında veya emme ağzına yakın yerde püskürtme nozuluna doğru hızlıca akar.

a

2.7.4 Yağ Soğutucusu Yağ, bir yağ soğutucusunda soğutularak gerekli olan viskozite karakteristiğini kazanacak ve kapasitesine ulaşacak şekilde yeniden kullanılır ve yeniden püskürtülür, sıkıştırılan gazın ısısı

http://teknikceviriler.blogspot.com

35

emilerek. Ardından bu kompresörün basma nozulunda çıkış sıcaklığını sınırlar. Bundan başka rulmanlarla temasta olan yağ kısmı hiç olmadığı kadar daha önemli yağlama görevi üstlenir ve yeterli film kalınlığına ve koruyucu özelliklere sahip olacak şekilde soğutulmalıdır. 2.7.5 Kompresör Art Soğutucusu ve Basma Scruberi Kompresör art soğutucusu (10) ( Şekil 2–9 ) ısıyı sıkıştırılmış gazdan kompresörün basma scruberine (11) girmeden önce alır. Burada scruber malzemesi veya ayrıştırıcı ortamın gelen gaz sıcaklığının belirli bir aralık veya sınır içinde kalmasını gerektirdiği kabul edilir.

m o .l c

2.7.6 Yağ Saflaştırıcı veya Yağ Koşullandırıcı

Yağ saflaştırıcı veya yağ koşullandırıcı (12) ( Şekil 2–9 ) ya taşınabilir ya da sabit bir aygıttır. Bununla yavaşça azaltılmış olan kirleticilerin girişi ile çevrim halindeki yağ akımının saflaştırılması veya kirliliğin giderilmesi için kullanılabilir. Bu tip bir aygıt normalde kompresörün durdurulmasını gerektirmez. Islak vidalı ekipmanlarda kullanılan yağın sonlu hacmi yavaşça kompresör boşluğundan gelen herhangi bir partikül veya suyla kirletilir. Bu yüzden bu tip aygıt bazen gerekmektedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Yağın saflaştırılması ihtiyacı kompresörün emme scruber (1) inin verimliliğinin ve yağ filtresindeki (8) elemanların izin verilen değiştirilme frekansının bir fonksiyonudur. Ancak saflaştırıcının bağlantıları genellikle minimum gereksinim olarak belirlenir. Yine ve daha önce bahsedildiği gibi gelen akım üzerindeki kompresör emiş scruber i (1) aşırı derecede önemli olabilir. Yüksek güvenirliliğin, düşük bakım montajının sağlanması için bu veriler ya uzman bir kompresör üreticisi ya da pozitif deplasmanlı kompresörlerin gelen akımında kullanım için kendi kendini temizleyen, ters akım filtreli separatörler üreten firmalar tarafından sağlanmalıdır. 2.8 TÜM GAZ KOMPRESÖRLERİNDEKİ H2S ile İLGİLİ KONULAR

Ayrı bir yağlama yağı devresinin kullanılması gerektiği söylenebilir. Rulmanları kirleticilerin ataklarına karşı tamamen korumak için özellikle çelik bilyalı rulmanlar üzerinde H2S ‘in yıkıcı etkileri de dâhil olmak üzere. NACE ( Ulusal Korozyon Mühendisleri Birliği ) tarafından doküman haline getirilen ve farklı kompresör üreticileri ve kullanıcıları tarafından elde edilen deneyimler baz alınarak hidrojen sülfit, su, gerilimin kombinasyonu olduğunda bilyalı rulmanlarda 25 HRc veya daha yüksek sertlikteki sertleştirilmiş çelik kullanılarak ekipman %100 arıza sınırından çıkarılabilir [3].

a

2.9 GELEN AKIM SEPARATÖRLERİNDE DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER Pek sık olarak pozitif deplasmanlı kompresörler ile olan sorunlar kompresöre sınırlı problem analizi yapılarak aşılmaktadır. Birçok durumda ekipmana yapılan köken nedenli analiz gelen akımdaki ayrıştırma ekipmanının sorunun kaynağı olduğunu göstermektedir. Bu konu çok önemlidir. Örnek olarak hidrokraking prosesindeki pozitif deplasmanlı kompresörün korunması verilmiştir.

36 http://teknikceviriler.blogspot.com

2.9.1 Proses Örneği Büyük rafinerilerin birçoğunda hidrokraking ünitelerinde pistonlu kompresör kullanılmaktadır. Bu ekipmanlar genellikle paralel olarak yerleştirilmiştir. İki ekipman çalışırken üçüncü kompresör ya bakım için durdurulur ya da hali hazırda bekletilir. 1990 ların sonunda ve bir rafineride bakım maliyeti bu tip üç ekipman için ( her birisi 4500 kW/6000 BG gücünde ) 12 aylık bir periyotta 900 000 $ ‘ı geçmiştir. Karşılaştırılabilir endüstriyel veriler 6 ayda gerçekçi bir MTBR ( bakım süreleri arasında geçen ortalama zaman ) ortaya koymuştur. Bundan başka kompresör başına 100 000 $ ‘dan fazla yıllık gider yukarıdaki ortalamada yer almaktadır. [9]. İki haftalık MTBR problemi, işletmede bakımı fazla vanaların ve bu vanaların ciddi katı birikimini gösteren bir inceleme. Etkilenen diğer bileşenler piston segmanları, taşıyıcı bantlar, yüksüzlendirme bileşenleri, kroşetler ve silindir gömlekleridir.

S E

2.9.2 Problemin Gözden Geçirilmesi ve Çözümün Oluşturulması

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Eğer hidrokraker ekipmanları güvenirlilikten uzaksa ilk önce kompresöre sıvı girip girmediği kontrol edilmelidir. Bu giriş genellikle görünürdür ve siyah ayakkabı parlaklığında viskoziteye sahiptir. Birçok olayda artık madde, yüksek oranda asfalt ve demir sülfit içermektedir. Emme ve basma valflerinin kötü durumu diğer valf tipine ( Silindirin içerisini sıvı ve partiküllerden koruyan kullanımlarda iyi kullanım sağlayan yüksek performanslı PEEK plastikten imal edilmiş mantar supaplı veya eş merkezli halka ) geçmek için analiz yapma niyetini ortaya çıkarabilir. İyi işletilen işletmelerde genellikle silindirlerde ve packing alanlarında PAG ( poli alkalin glikol ) kullanılmaktadır [5]. Bu yağlayıcılar hidrokarbon akımında çok çözünmezler ve bu zor kullanımda yeteri kadar iş göreceklerdir. Burada çözünür olmayan asfalten bileşeninin sıkıştırma sisteminde halen yoğuşabileceği ve daha önceden bahsedilen donanım problemlerine neden olabileceği unutulmamalıdır. Dünya çapında kendi kendini temizleyen, ters akımlı entegre jel durduruculu* buhar coalescer leri ( KTC, bu kısmın amacı ) ile elde edilen deneyimler, bunların demir sülfit hatta asfaltenlerin gaz akımından çıkarılmasında muhtemelen en iyisi olduklarını göstermektedir. Ancak bu coalescer kaplar bilinen proses ünitesinde karşılaşılan özel gaz koşullarına göre boyutlandırılmalı ve düzenlenmelidir. Diğer bir deyişle bunlara mühendis eli değmelidir. Nadiren yan akımlı bir işletme, hidrokraker pistonlu kompresörün bu kabı ile sadece birinci kademe girişini korur. Bu tip bir işletme genellikle kompresörlerinin sadece birinci kademesi için iyi bir bakım yapacaktır. Kirlenmiş yan akım, bir KTC vasıtasıyla ilk yönlendirilmiş olmadan olmadan bir bir sonraki kademelere girer. Bu kademelerde problem halen devam etmektedir. Burada asfaltenler esas şüpheliler arasındadır.

a

Asfaltenler ve Bunların Nereden Geldiği Petrolde bulunan asfalten orijinal durumundadır. Ağır fraksiyonlu asfaltenler ayrıca resid yakıtlarında da hâkim durumundadır. Bunun nedeni rafinerilerin ham petrolden büyük miktarda hafif fraksiyonları çıkarmasıdır. Bunlar bunu farklı kraking ve visbreaking ünitelerinde yaparlar. http://teknikceviriler.blogspot.com

37

Kitapla alfalteni, alkali yan zincirli kondense olmuş polinükleer aromatik halkalı sistemler olarak tanımlanmaktadır. Bunların reçine ve aromatiklerin ortamda kalmasıyla yağ içerisinde çözeltide tutunabileceğine inanılmaktadır. Reçineler asılma ajanları olarak tanımlanır ve asfalten partiküllerini korur ve bunların yapıda askıda kalmasını önler ve alifatik hidrokarbonlar olduğunda çökeltme yapar. Proses mühendisleri genellikle dispersanların, asfaltenlerin kendi asılmalarını veya yığılmalarını önlemek için iyi çözüneceklerini kabul etmektedir. Bir dispersan yağ içerisinde çözünmeyen malzemelerin yüzeyleri üzerinden yapılan emilimle işlev görür ve bunları kararlı koloidal süspansiyonlara dönüştürür. Kirleticilerin Yapıdan Çıkarılması

S E

m o .l c

Asfaltenlerin, dispersan eklenmesine tepki göstermesine rağmen deneyimler KTC lerin kullanıldıkları yerlerde gaz akımına hiçbir dispersan eklenmemiş olsa bile asfaltenlerin uzaklaştırılacağını göstermiştir. Mühendislik fazı iyi yapılmış KTC ler ayrıca demir sülfitleri, amonyum kloritleri, tuzları, yağları, işlenmiş kimyasalları ve düzenli hidrokarbon sıvılarını verimli olarak yapıdan çıkarabilir.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Büyük çapta üretim ve rafinasyon yapan işletmelerde deneyimlerden elde edilen bilgiler demir sülfitin filtrelenmesi çok zor olan kirleticilerden birisi olduğu bilinmektedir. Sıradan çarptırmalı seperatörler ve filtre birleştirme separatörleri, KTC ler kadar iyi performans gösterememektedir. Buna ihtiyaç duyulmamasının iki nedeni vardır.

1. Demir sülfit, gaz akımının kuvvetiyle ufak parçalara bölünmüş olan hafif bir katıdır. Bunun sonucu olarak başlangıçta filtre üzerinde büyük partiküller yakalanır sonuç olarak 0,2 mikron filtre kağıdından geçmesi için yeteri kadar ufak boyuta ayrılmıştır ve gaz akımına tekrar geri dönerek eklenir. Demir sülfit de, her ne kadar su veya hidrokarbon tarafından kolayca ıslatılmamasına rağmen kendiliğinden sıvıya yapışır. 2. Benzer kullanımlardan elde edilen deneyimler baz alınarak demir sülfitin sıradan filtrelerden hemen geçtiği görülmüştür ve genel olarak ıslak yüzeylerinde tortu benzeri birikintiler halinde kompresörün emme ve basma portlarında görülür. Kendi Kendini Temizleyen, Ters Akımlı Coalescerlerin Tasarım Özellikleri

KTC lerin patentli tasarımının daha sıradan filtre separatörleri ile karşılaştırıldığında belki de en önemli fark gaz akımı doğrultusunda filtreden çıkmasıdır. Sıradan akım filtre ayırıcısı ile ( Şekil 2–10 ) gaz ilk önce filtre elemanlarının ilk kademesine girer ve gazın hızı genişletilmiş filtre elemanı alanından geçerken düşürülür. Başlangıçta filtre daha büyük demir sülfit partiküllerini yakalar. Fakat gaz, filtre elemanından geçecek şekilde partikül boyutlarına kademe kademe inmesini sağlar. Filtre elemanı içerisindeki çözünmemiş gaz kısmı ve sıvı birleşmesi yeniden hızlandırılmaya meyillidir ve kolektör borusuna yeniden girer ve ardından uygun bir hızda separatörün ikinci kademesine beslenir. Bu kısımda kullanılan tel ağı veya kanatlı tip separatör ince taneli buharı ve 8–10 mikrondan küçük partikülleri geçirir, sıvının bir kısmı ve partiküller gazın içerisinde bırakılır.

a

38 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–10 Sıradan bir akış filtresi-ayırıcı ile, gaz filtre elemanlarının ilk kademesine girmektedir ( King Tool Co., Longview, Teksas izniyle )

KTC ‘de ( Şekil 2–11 ‘den 2–13 ‘e kadar ) gaz ilk önce separatör kısmından geçer daha sonra toplama tüpleri vasıtasıyla filtre elemanlarına gönderilir. Ön taraf jelsiz sıvı çarpması veya yeniden alma kısmına ayrılır. Bu filtre elemanından çıkarken gazın hızını düşürecek şekilde boyutlandırılmıştır. Daha düşük hızlarda filtre elemanına girmesi için zorlanan her demir sülfit partikülü kartere düşecek şekilde birleştirilmiş sıvı damlalarına dönüşmesini veya onlara yapışmasını sağlar. Bu tasarım, sürüklenen partiküllerin, serbest sıvılar ve büyük yığın halindeki malzemelerle birlikte bunların etkili bir şekilde çıkarılmasına izin verilir.

a

Şekil 2–11 Bir SCC ‘de, gaz ilk önce ayırıcı kısmından geçmektedir ( Courtesy King Tool Co., Longview, Teksas izniyle )

http://teknikceviriler.blogspot.com

39

Sıradan Ekipmanların İncelenmesi Maliyet bilincinin olduğu ortamlarda güvenirlilik profesyonelleri kompresörün emiş akımındaki zararlı kirleticileri çıkartmak için daha ucuz separatörlerin uygunluğu ile ilgili sorular olabilir. Aşağıdaki gözlemler bu konuya değinmektedir. Potansiyel satın alıcılar ya bir projenin başlangıcında kurulan ya da partikül ve asfalten taşıma probleminin çözülmesi için sıradan filtre ayırıcılar ile değiştirilen KTC lerde iyi belgelenmiş fazla sayıda deneye ulaşabilirler. Hidrokraker ünitelerinde bu problemlerin birçoğu demir sülfit içermektedir.

m o .l c

Asfalten, demir sülfit ve diğer kirleticilerin proses gazından verimli olarak çıkarılması bilgi ve teknoloji gerektirmektedir. Bazı ekipmanlar sadece filtre elemanlarının normalden daha ufak veya mutlak değerlere inmesini sağlayabilir. Ancak filtre arızaları fazla olmaktadır. Bundan başka yüksek basınç düşüş kartuşlarının oluşturduğu kesme kuvvetleri katıların taşınmasına neden olabilir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Su yıkama üniteleri genellikle partikül oluşumuna tetiklemektedir. Bunlar kendilerine has korozyon problemlerine ve yan ürünlere neden olurlar ve daha sonra gazdan kaçacak olan tüm partiküllerin ıslatılmasını nadiren önlerler. Bu sistemlerde, çok iyi bir ayrıştırma olmadıkça önemli miktarda ince taneli buhar kompresörün emişinde olacaktır. Bu tip bir taşıma demir sülfitlerin ve damlacığa yapışık diğer maddelerin damlacıkta çözünmesini sağlar. Çözünmüş katılar yıkıcı etkiye sahiptir. Bundan dolayı su flaş olduktan sonra sıcak kompresör bileşenlerini kaplar. Bu bizi tekrar esas konuya geri getirir ( işletmedeki hidrokraker kompresör sorunlarını çözmek için kullanılan yaklaşımın ne olduğu ). Karşılaştırmalar yaparak, örnek uygulamaları inceleyerek, uzun süreli ekonomiyi baz alan maliyet amortismanları geliştirerek ve KTC nin kurulumu için genellikle bütçeyle başlayarak akıllılık yapabiliriz. KTC leri ve Eş Değerlerini İçeren Örnek Olaylar

Bir zamanlar büyük bir yağ rafinerisi, hidrojen kompresörü projesi için sıradan bir filtre ayırıcının yedeği olarak bir KTC satın almıştı. Filtre ayırıcı yüksek maliyetli kompresör bakımlarını önleyemez. KTC ‘nin devreye alınmasından sonra bakım gereksinimleri sınıfının en iyisi işletmeler tarafından giderlere indirgenmiştir. Bu rafineriye ve ağızdan ağza yayılan ilgili sahalara ve açık deniz istasyonlarına ek altı adet KTC satın alınmıştır. Bunların her birisinden alınan raporlarda aynı faydalı sonuçlar görülmüş ve milyon dolar mertebesinde ekonomi sağlanmıştır. Bir keresinde sıvı jeli KTC ‘nin devreye alınmasından kısa bir süre sonra kesilmiştir. Bu rafineri sadece 3 haftalık bir sürede ekipmanın kendisini amorti ettiğini belirtmiştir.

a

Bir diğer rafineride tek bir hidrokraker kompresörünün yıllık 600 000 $ ‘lık bakım ve onarım masrafı olduğu raporlarda belirtilmiştir. KTC problemi ( yine 1990 larda ) çözdüğü zaman rafineri sadece diğer hidrokraker ekipmanları için değil aynı zamanda hidrojen güçlendirici, takviye ve geri dönüşüm kullanımlarında pistonlu kompresörlerde kullanılması için 8 ünite daha satın almıştır. Eş değerler genellikle ister istemez kağıt üzerinde iyi gözükmektedir. Başlangıçta teklif aşamasında bunların maliyeti düşük olduğundan maalesef birleştirici filtre kartuşunun, ekipmanın devreye alındığı birkaç saat süresince birbirine geçtiği durumlar bulunmaktadır. 40 http://teknikceviriler.blogspot.com

Bunun sonucunda sıvı ve donanıma ait birikintiler birlikte pistonlu kompresörün içerisine girerler ve kullanıcılar KTC lere geri dönerler. Donanımın iyileştirilmesi, kendi kendini temizleme, ters akımlı birleştirme/jel yakalayıcı kolonlar genellikle basittir. Sahip-kontraktör ekipmanı kuracak bir yer bulmak ve kartuşların üretim sırasında temizlenmesi süresince kısa gaz deşarjı için bir flare sistemine güvenli bir kanal açmak zorundadır. Gaz Analizi ve Bunun Kıymeti Bazı işletmeler, partikül kaynağının ve zararlı buharların tanımlanması ve miktarlarının belirlenmesi için gaz testi yapmaktadırlar. İyi yapılandırılmış sürekli çevrim için gaz analizi programı pek iyi değildir. Bu genellikle gaz kalitesinde salınımlar ve zararlı bileşenler bulacaktır. Ancak kükürlü ham petrol rafineri servislerinde sülfit, klorit, yağ, cila ve bunun gibi genellikle mevcut olan bileşen tiplerinin ve yan ürünlerinin kesin olarak izlenmesi aşırı derecede zordur. Bunlar ya şekillendirilmiş ya da gaz içerisindeki farklı reaktif bileşenler tarafından biriktirilmiş veya zararlı gazları parçalamak için kullanılan gazlara ( off gas ) girdiklerinde karıştıklarından dolayı, yeni şekillendirilmiş partiküller ve sıvı aerosoller boyut olarak çok küçük olabilir ve bu yüzden detektörlerin ve filtreleme yöntemlerinin birçoğundan geçebilirler. Kompresörün çıkış değerlerine veya uzaklaştırılan toplam içeriğe göre buhar formunda kompresörde arıza çıkartabilecek çok küçük boyutta sıvı ve katıların olabileceği akıldan çıkarılmamalıdır. Bir süre sonra taşınanların az bir miktarı birikintilerde ortaya çıkabilir. Örneğin 10 mikronluk tek bir damla 10 000 mikron damlacık, 4 000 mikron damlacık veya 100 000 mikron damlacık veya demir sülfit ( FeS ) söz konusu olduğunda katı elementlere ayrılabilir. Herhangi bir olayda, testler genellikle gaz akımında belirli bir partikülün varlığının ya da yokluğunun belirtilmesinden başka bir şey vermez. Testler her zaman problemin çözülüp çözülmediğine dair işaretler de vermez. her şeyin ortada olduğu firmanın kar ve zarar durumunun gösterildiği maliyet karşılaştırmaları güvenirlilik bilincinin olduğu işletmeler için zorunludur. Örnek uygulamalardan ve KTC iyileştirme deneyimlerinin karşılaştırılmasından ömür çevrim maliyetinin rekabetçi yaklaşımlarla sıkı karşılaştırmalarını gerektirmektedir. Çoğu kez, bu rekabetçi yaklaşımlar komple bir çözümün sağlanmasının dışında yer alacaktır. Bunun yanında sahip-kullanıcı oluşan problemin toplam maliyetine de bakmak zorundadır. Açıkçası tüm hidrokraker problemleri KTC çözümünü gerektirecek kadar şiddetli değildir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Giden akım ayrıştırıcılar için olan tavsiyeler genelleştirilebilir: En az risk, en düşük bakım maliyeti planlandığında ve bütçesi çıkarıldığında güvenirlilik odaklı organizasyon önemli birkaç tedbir uygulayacaktır. Eğer kurulum güvenirlilikten yoksun ise ve elde edilebilir bakım kaynakları üzerinde bir dreyne sahip ise bunun aynısı yine geçerlidir. Aksi durumda giden akım separatörleri ile ilgilenilmesi için aşağıdaki noktalar göz önünde bulundurulmalıdır: •

a

Eğer gaz, doyum noktasında veya doyuma yakın noktada sıvı ayırma tankını terk ediyorsa, boru hattında soğutma olmayacağı mutlaka kesinleştirilmelidir. Boru hattının kompresörün emişine bağlandığı yerlerde atmosfer koşullarının ters etkilerine maruz kalınması önlenmelidir, bunun yanında silindir soğutucu sıcaklığının gelen gazın sıcaklığından daha düşük olmasından kaçınılmalıdır. Şüphe içinde kalındığında boru hattının ısı haritası çıkarılmalıdır. Kusursuz bir KTC bile, bu konular yerine getirilmediğinde ve ekipmana sıvı girdiğinde etkin olarak işlevini yerine getiremeyecektir.

http://teknikceviriler.blogspot.com

41

•

• •

• • • • •

Sürekli gaz analizi gaz kompozisyonundaki, debideki değişimler, sıvı girişi gibi etkileri tespit edecektir. Bu veriler birbirine rakip ekipman üreticilerinin dahili konfigürasyon ve boyutların kararlaştırılmasında üniform bir tasarım kullanmalarına izin verecektir. KTC nin kurulumu yapılmadan önce tüm sistemin temizlenmesi avantaj sağlayabilir. Bu tip bir temizleme en erken soğutma belki de ünitenin duruşu süresince veya işletmenin ani duruşu süresince yapılmalıdır. Kullanıcı deneyiminin araştırılması. Bakım öncesi ve bakım sonrası durumun karşılaştırılması KTC ‘nin verimliliğini ispat etmenin yollarından birisi olacağı unutulmamalıdır. Çevrim güvenirliliğe geri dönüş yapıldığında duruşun olmaması ve ünitenin çıkış değerlerinin artması yapılan harcamalar için zorlayıcı bir durumdur. Asfalten dispersanların nihai amacı nedir? Bunlar avantajlı olabilir veya olmayabilir. Kompresörlerdeki kirleticileri basitçe yıkaması veya asfaltenlerin çıkarılmış olması kabul edilebilir mi? Kendi kendini temizleyen, hidrokraker üniteleri için ters akışlı coalescerlerde filtrelere girişte ön taraftan gazın ön koşullandırılmasına kadar bir entegre durdurucu/hareketlendirici kısmına birleştiğinden emin olunmalıdır. KTC ve kompresörün girişi arasındaki boru hattında yoğuşmanın önlenmesi için ısı haritası çıkarılmalıdır. Yerleşik çevrim içi temizlemeye sahip olmasıyla uzun periyotları için çevrim için kalabilen, başlangıçtaki basınç düşüşünün az olduğu ekipman tercih edilir. Esneklik ve bakım yapılabilirlik hedeflenmelidir. Tıkanmış elemanlar operatör tarafından kolayca değiştirilebilmelidir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Deneyimler yukarıdaki tavsiyeleri takip eden problemli işletmelerde ünitenin çalışma zamanında ve kompresörün güvenirliliğinde önemli artışlar gösterecektir. Bakım maliyetlerinin %70 ve daha fazla oranda düşmesi asla sıra dışı değildir ve hızlı amorti etme istisnadan ziyade bir kuraldır.

a

Şekil 2–12 Ters akışlı filtre-coalescer sistemi ( King Tool Co., Longview, Teksas izniyle )

42 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 2–13 Gönderilmeye hazır ters akışlı filtre-coalescer paketi ( King Tool Co., Longview, Teksas izniyle )

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

43

Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

44 http://teknikceviriler.blogspot.com

BÖLÜM 3 SANTRİFÜJ PROSES GAZI KOMPRESÖRLERİNİ ANLAMAK

3.1 SANTRİFÜJ KOMPRESÖRLERİN BAŞARILI OLDUĞU YERLER 1950 lerin başlarından beri santrifüj kompresörler modern proses işletmelerinde güvenli, kendilerine özel bir yere sahiptir. Santrifüj kompresörler, eksenel kompresörleri de içine alan dinamik kompresörler ailesinin bir parçasıdır. Tipik olarak yüksek devirlerde çalışmalarına rağmen santrifüj ve eksenel kompresörler genellikle yüksek güvenirlikli ekipmanlardır. Yüksek devirlerdeki çalışma kapasitesi dünya genelindeki kullanıcılara önemli avantajlar sağlamaktadır.

S E

m o .l c

Bu kitapta, ekipmanın daha düşük ağırlığa sahip olmasının önemli olduğu alandan ve kaide kütlesinden ekonomi sağlanan yerlerde başarılı olan farklı santrifüj kompresör tiplerine yer verilmektedir. Uygulamaların birçoğunda sadece santrifüj kompresörler en az bakımı gerektirmekte ve şu ana kadar büyük olefin fabrikalarındaki temiz gaz servislerinin neredeyse hepsinde sekiz yıldır kesintisiz olarak çalışmaktadır. Değişken devirli bir tahrik birimi ile desteklendiklerinde santrifüj kompresörler, verimde fark edilir bir kayıp olmadan operasyonda büyük bir esneklik sunmaktadırlar.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Düşük debilerin veya özel ( yüksek ) basınç gereksinimlerinin olduğu uygulamalarda santrifüj kompresörlerin kullanılması ekonomik değildir. Bu durumda proses tasarımcısı seçimini muhtemelen pistonlu ve dönel vidalı kompresörden yana kullanacaktır. Bunun tersi olarak, eksenel turbo kompresörler ( Şekil 3–1 ) veya arla kademelerinde santrifüj kompresör çarkı bulunan, aynı mili kullanan eksenel bıçaklı kompresörler ( Şekil 3–2 ) aşırı derecede yüksek basınçlarda kullanılabilir. Entegre dişliye sahip yüksek devirli paketli santrifüj hava kompresörleri ( Şekil 3–3 ), ilk olarak 1960 ların sonunda kullanılmıştır, çok kademeli pistonlu modellerin 20 yıldır hizmet gördüğü 500 kW ve daha yüksek yerlerde daha fazla kullanımları bulunmaktadır. Şekil 3–4 ‘te farklı kompresör tiplerini gösteren çizelge ve Tablo 3–1 ve 3–2 ‘de yatay ve dikey olarak bölünmüş santrfiüj kompresörler için ( bkz. Sayfa 44–45 ) tipik boyut karşılaştırmaları, basınç kapasiteleri ve devir verilmektedir. Tüm santrifüj kompresörlerin bileşenleri paketli hava veya sıradan proses gazı olmasına bakılarak tasarlanabilir ve imal edilebilir. Ancak uzman mühendislik Şekil 3–5 ‘teki terimleri tanımlamakla sınırlı değildir. Uzmanlık ayrıca yağlama ve sızdırmazlık sistemleri veya kompresör kontrolü veya izleme elemanları ile ilgili önemli yardımcı destek sistemleri için de gereklidir. Bunların tümü mutlak olarak güvenli ve güvenilir olmalıdır. Rotor dinamiği konuları, titreşim davranışı ve balanssızlığa karşı olan duyarlılık göz önüne alınmalıdır. Hatta kalite kontrolü ve atölye testleri acımasız olmalıdır [8]. Kompresörün performans eğrisinin sınırlarında rotorun tipik davranışı ( Şekil 3–6 ) ve rotor performansı ilgilenilen gaz koşullarındaki değişime olan cevapta bile değişimler meydana getirir. Gaz koşulları ve proses gazı karakteristikleri, basınç, sıcaklık ve debi gibi fiziksel parametreler tarafından ayarlanır. Bunların nicelik ilişkisi Şekil 3–7 ‘deki gibi çizelge üzerinden hızlıca görülebilir. Bu çizelgelerin durumun kavranmasında büyük öneme sahip oldukları unutulmamalıdır. Bilinen bir molekül ağırlığı için düşey skalada girilen kütlesel debinin diyagonalde kesiştirilmesiyle diğer diyagoneldeki emme basıncı, çaprazındaki ise emme ( giriş ) sıcaklığı ve kompresör tarafından tanınan veya giriş akımı tarafından görülene düşer.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

45

Benzer çizelgelerde, bu emme hacmi girişini ve emilen gücün hızlı olarak belirlenebilmesi izin vermek için arzu edilen sıkıştırma oranı ve son basma sıcaklığını gereklidir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–1 Üst kapağı kaldırılmış bir eksenel kompresör ( Kaynak: Sulzer Turbo, Winterthur, İsviçre )

3.2 SANTRİFÜJ KOMPRESÖRLER, FANLAR veya BLOVIRLAR

Her ekipman tipinin kendine ait terimleri ve kavramları bulunmaktadır. Farklı terimleri ve kavramları anlamak ekipmanın seçiminde, kurulumunda, çalıştırılmasında ve son olarak arıza halinde verimli olarak arızanın giderilmesinde önemli rol oynayacaktır. Fanlar, blovırlar ve kompresörler arasında açık bir ayırım yoktur. Farklı fan tipleri, çok düşük sıkıştırma alanı bölgesine sahiptir. Fanlar, maksimum 30 inç e kadar su sütunu basınç oluşturmak için kullanılırlar. Blovırlar genellikle sıkıştırma oranları kademe başına 1,4 ‘ü geçmeyen çok kademeli ekipmanlar için maksimum oranı 4:1 olan gazları taşımak için kullanılırlar. Daha yüksek basınçlı ekipmanlar genellikle kompresör olarak adlandırılır. Fakat Şekil 3–4 ‘teki gibi 2,2:1 ‘e kadar basınç oranları olan ekipmanlar için turbo blovır teriminin kullanılması pek sıradan değildir.

a

3.3 SANTRİFÜJ KOMPRESÖR KONFİGÜRASYONLARI ve BİLEŞENLERİ 3.3.1 Yatay Olarak Bölünmüş Kompresör Gövdeleri Kompresör gövdeleri, kompresör rotoru, sabit gaz yolları, yatakları ve salmastraları yapısında bulundurur. Açık olarak bunlar ekipmanın yerleşimini etkileyen önemli bileşenlerdir. Konstrüksiyon malzemeleri dökme demirden farklı alaşım miktarlarına sahip çeliklere kadar değişim göstermektedir. Özel uygulamalar için yüksek oranda nikel ve hatta saf titanyum içeren paslanmaz çelikler kullanılmaktadır. Gazın kompozisyonu ve basıncı ve proses

46 http://teknikceviriler.blogspot.com

tarafından zorlanarak kompresöre giren veya kompresörü terk eden yan gaz akımları göz önüne alınması gereken ana faktörlerdir. Bu daha çok konstrüksiyon malzemesi, üretim yöntemi ( kaynaklı, dökme veya dövme ) ve gövdeyi yatay veya dikey olarak bölme kararının verilmesini büyük oranda etkiler. Tercih edilen veya dayatılan gövde bölme tipi gazın fiziksel özellikleri ve/veya gazın basıncı tarafından belirlenir. Sadece basınç göz önüne alındığında yatay olarak bölünmüş konstrüksiyon ( Şekil 3–8 ) 55 bar ‘ın altındaki basınçlar için kabul edilebilir. Düşük moleküler ağırlıklı gazlar için bu referans değer daha da düşük olabilir. Emme ağzındaki etkin hacimsel debi arttıkça ve moleküler ağırlığa bakılmaksızın gereken gövde boyutu, yatay olarak bölünmüş ekipmanların büyük sızdırmazlık alanlarına sahip olduğu noktaya kadar artar. Bu durumda ise gaz kaçağını önlemek zorlaşır. Bu yüzden 20 bar ‘ın üzerindeki basınçlarda yatay olarak bölünmüş büyük kompresörler nadir olarak kullanılır.

S E

m o .l c

Dökme demir gövdeler, alevlenmeyen gazların olduğu santrifüj kompresör uygulamalarında çok sınırlı olarak kullanılır. Burada izin verilen maksimum çalışma basınçları ve basma sıcaklığı 28 bar ve 260 C0 ‘yi geçmemelidir. Ayrıca kompresör hidrokarbon proses ünitesinden uzakta güvenli bir bölgeye monte edilmelidir. Buradaki esas konu, işletmede kompresörü ilgilendirmeyen acil bir durum olduğunda bile kompresör gövdesinin yakınlarındaki yangından dolayı ısıya maruza kalma olasılığıdır. Sıcak dökme demirin üzerinde su püskürtüldüğünde şarapnel halinde kırılmasına neden olabilir. Kuşku duyulduğunda pistonlu kompresörler haricindeki tüm çelik gövdelerde buna dikkat edilmesi gerektiği unutulmamalıdır. Pistonlu kompresörün silindirleri, yaklaşık olarak 70 bar, ve gövdesi genellikle gri veya nodüler dökme demirden imal edilmektedir.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Yatay olarak bölünmüş kompresörler gövdenin alt yarısında kendi gaz giriş, çıkış ve yan akım nozullarına sahiptir. Yatay bölünmüş konstrüksiyon basittir ve gövdenin üstteki yarınsını kaldırdıktan sonra bakım için kolay erişime izin verir. Nozullar sadece gövdenin alt tarafında olduğundan bakım süresince rotora erişim için boru hattıyla oynanmaz. Bu erişim bileşenlerin birbirlerine göre olan konumlarının ve boşlukların kontrol edilmesi için gereklidir. Bu tip kompresörlerde yatay mafsal metal metale olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu eşleşen iki yüzey montajdan önce güzelce leplenmelidir. Eşleşen alanlar büyük ve genellikle pürüzlü yüzeye sahip olduklarından dolayı yatay bölünmüş kompresörler düşük moleküler ağırlıklı gazlar için uygun değildir. Deneyimler hafif gazların eş değer torkta sıkılmayan saplamalardan dolayı kaçak yapabileceğini göstermiştir. Sıkma sırası ve uygulanan torkun önemi büyüktür. Her uygunsuz hareket özellikle daha büyük yatay bölünmüş kompresörlerde masraflı olabilir. Montaj için gereken hassasiyet yüksek torklu hidrolik gergi aletlerinin uygun olarak kullanılmasıyla daha hızlı olabilir. Basınçlandırılmış asal gaz kullanılarak sızdırmazlık kontrolü yapılır ve ekipmanın proses geçmesinden önce sabun köpüğü çözümü de kullanılır. Bu konudaki herhangi bir dikkatsizlik veya anlaşmazlık ekipmanın güvenirliliğini ciddi şekilde tehlikeye atabilir. Ekipmanın yaşının ilerlemesi ve gövdenin birkaç kez açılmasından sonra gövdenin eşleşen kapak yüzeylerinde meydana gelen deformasyon gözle görülür haldedir. Kompresör gövdesinin hem iç hem de dışına olan gaz kaçağı maliyetli ve tehlikeli olabilir. Bu gibi durumlarda pahalı gövdenin eski haline getirilmesi için gövde kapağına oda sıcaklığında vulkanize olan ( RTV ) gövdeye kimyasal olarak uygun bileşenlerin kullanılması gerekmektedir.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

47

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 3–2 Kombine eksenel-santrifüj kompresör ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Almanya )

48 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–3 Entegre dişliye sahip, yüksek devirli paketli hava kompresörü ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval )

3.3.2 Düşey Olarak Bölünmüş Kompresör Gövdeleri

Düşey olarak bölünmüş kompresör gövdeleri ( fıçı konstrüksiyonu ) genellikle yatay olarak bölünmüş tasarımların ( bkz. Tablo 3–2 ) düşük moleküler ağırlık sınıfında ve basıncı (?) üzerinde kullanılır. Düşey olarak bölünmüş konstrüksiyon ( Şekil 3–9 ) tipik olarak düşük moleküler ağırlıklı uygulamalar için tercih edilmektedir. Hidrojenin kısmi basıncının 14 bar ‘ı geçtiği hidrojence zengin bir uygulama buna örnek olarak verilebilir. Ekipmanın yapısal olarak dayanımlı olması ihtiyacının yanında, yüksek basınçlı zehirli veya alevlenen gazlar söz konusu olduğunda çalışma güvenliği önem kazanmaktadır. Fıçı konstrüksiyonlu gövde santrifüj kompresörün kapasitesini basma basıncı yaklaşık olarak 700 bar ‘a kadar çıkarır. Bu ekipmanlar açık deniz uygulamalarında ve suni gübre endüstrisinde kullanılmaktadır. Fıçı konstrüksiyon bir veya hepsi saplama ile sıkılan ( Şekil 3–10, sol ) veya kesme halkalı ( Şekil 3–10, sağ ) çelik kapaklara sahip dövülmüş çelik gövdeden imal edilir.

a

Kesme halkalı konstrüksiyon daha çok yüksek basınçlı uygulamalarda kullanılır. Daha düşük basınç aralıklarında kullanılan dikey bölünmüş konstrüksiyon, dövülmüş ya da haddelenmiş çelikten imal edilmiş fıçı şeklinde gövdeye sahiptir.

http://teknikceviriler.blogspot.com

49

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

Şekil 3–4 Kapsama tablosu ( Mannesmann Demag DeLaval )

50 http://teknikceviriler.blogspot.com

Tablo 3–1 Yatay olarak bölünmüş kompresörlerin tipik boyut karşılaştırmaları, debi, basınç ve devirleri ( Kaynak: Dresser-Rand, Olean, New York )

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Çok kademeli fıçı kompresörlerde çarklar yatay olarak bölünmüş iç gövdedeki ayrı bir bundle ın ( Şekil 3–11 ) ve diyafram montajında oturan montajlı rotorun parçası olarak monte edilebilir. Bunun ardından tam bundle fıçının içerisine daldırılır ve kapaklar kapatılır. Bakım için iç taraftaki bundle ‘ın ekipmanın ekseni boyunca çekilip çıkarılması gerektiğinden dikey bölünmüş kompresörler tipik olarak tandem düzeneğin uç tarafına yerleştirilir. Tahrik ünitesine yakın olan kompresörler yatay bölünmüş tiptedir. Bunun yanında dikey olarak bölünmüş kompresörler, bakım süresince bundle ın çıkarılması için fıçıya saplama ile bağlanmış özel kılavuzlar veya raylar gerektirmektedir ( Şekil 3–12 ). Kılavuz raylar ve diğer özel araçlar ( Şekil 3–13 ) kompresörün üreticisi tarafından tedarik edilir. Bu noktada döküm konstrüksiyonun kaynak konstrüksiyonu ile karşılaştırılması uygun olacaktır. Genelde metalik olmayan kalıntılar, delikler ve gözeneklerden dolayı döküm kabul edilmez. Özel yöntemlerle tamir etmek mümkün olmasına rağmen teslimatta gecikme meydana gelecektir. Kalite ile ilgili riskler düzensiz şekilli dökümlerde kaçınılmaz olan daha büyük karmaşıklarla artacaktır. Bundan başka gövdenin her yerinde her zaman aynı kalınlığın elde edilmesi mümkün değildir. Bu yüzden burada ya dövme ya da kıvrılmış çelik plakanın kullanılmasının avantajları bulunmaktadır [9]. Dökümlerle karşılaştırıldığında daha iyi uniform genel kalite ve boyutsal doğruluk mümkündür. Dökümler emme, basma ve orta nozulların arzu edilen konumlandırmasına göre ek olasılıklarda mümkündür. Kompaktlık ve bundan kaynaklanan genel ağırlığın az olması döküms konstrüksiyonların en önemli

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

51

özelliğidir. Alanın sınırlı olduğu açık deniz montajlarında bu konu ek önem kazanır ve ayrıca zaman, maliyet, satıcı firmanın deneyimi, elde edilebilirlik ve diğer faktörler rakip kompresör geometrileri için de geçerlidir. Tablo 3–2 Düşey olarak bölünmüş kompresörler için boyutların, debilerin, basınçların ve devirlerin karşılaştırılması ( Kaynak: Dresser-Rand, Olean, New York )

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 3–14 ‘te birçok gövde yerleşim düzeninden ve güç aktarma yönteminden bazısına yer verilmiştir. Yan akım ve soğutma için çok fazla seçenek bulunmaktadır ve bunlar terzi usulü tasarlanabilir.

a

52 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

53

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 3–6 Santrifüj kompresörün performans eğrisi ve bununla ilgili kısaltmalar

3.3.3 Kompresör Kısımlarına Karşılık Kademeleri

Kademe ve kısım terimlerinin açıklanması bir arada yararlı olacaktır. Tek emme ve basma nozuluna sahip tek milli ekipmanlar için her bir çark kompresörün bir kademesini temsil eder. Bundan dolayı çark sayısı kadar kademe sayısı bulunur. Ancak santrifüj ekipmanlar nadiren de olsa yan akım girişlerini ( giriş portları veya emme nozullarıyla ) bünyesinde barındırmalıdır ve zaman zaman soğutma veya yeniden giriş için kullanılan gaz çıkış portlarını ( basma nozulları ) veya gaz akımı için sadece kısmi çıkış portunu ( veya nozulu – bu terimler birbirinin yerine kullanılmaktadır ) bünyesinde barındırmalıdır. Bu durumların hepsinde de bir veya daha fazla çark ardışık gövde flanşlarının arasına ( nozulları ) yerleştirilmiştir. Bu, kısım olarak adlandırılır. Diğer bir deyişle her bir kısım bir veya birkaç kademeden oluşmaktadır. 3.3.4 Kompresör Çarkları

Çok çeşitli kompresör çarkı bulunmaktadır. Şekil 3–15 ‘de bunlardan iki tanesi gösterilmektedir. Endüstride açık, yarı açık ve kapalı tipleri bulunmaktadır. Yarı açık ve kapalı tip günümüzde en çok kullanılan tiptir. Çarklar neredeyse tamamen performans baz alınarak seçilmelidir. Daha sonra görülebileceği gibi bunların yük ve debi parametreleri ( katsayıları ) arzu edilen debi aralığı boyunca optimum verimi sağlayacak şekilde seçilmektedir. Buna göre en ekonomik çözüm bir uygulamadan diğerine farklılık gösterebilir. Teoride tüm az sıkıştırma prosesleri dikkatli seçimi hak etmektedir ve ya tek kademeli konsollu tasarım ( Şekil 3–16 ) ya da yarı açık ilk kademeli ( Şekil 3–17 ) tek milli yan akım kompresörü ( 12 kapalı çarka kadar ) olabilir. Ayrıca müşterek dişli veya bir baca gazı genleştiricisi ve motor-jeneratör içeren, gaz ve buhar türbinleri, redüktörler ve hidrolik kavramalar ile tahrik edilen çok gövdeli tahrik konfigürasyonları da bulunmaktadır. Buradaki kombinasyonlar sonsuzdur ve Şekil 3–18 ‘de bunlara ait birkaç örnek verilmiştir. Ayrıca farklı

a

54 http://teknikceviriler.blogspot.com

devirlerin ve çark çaplarının seçilmesi ile her kademe optimum performansa sahip olacak şekilde tasarlanabilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 3–7 Miktar ilişkilerini gösteren diyagram

Adından da anlaşılabileceği gibi tamamen açık çarklar shroud ve sırt plakasına sahip değildir. Genellikle açık bir çarkın profili radyaldir ve kararlılık aralığı sınırlandırılmıştır. Shroud ve sırt plakası olmadığından her iki tarafın açık olmasından dolayı açılı bir çarkta genellikle çok http://teknikceviriler.blogspot.com

55

az eksenel itme meydana gelmektedir. Çarkların üretimi emek yoğun bir çalışmadır ve genellikle hassas işleme gerektirmektedir. Bıçakların konturları genellikle dolu bir disk malzemeden çok eksenli, bilgisayarla kontrol edilen tezgâhlarda işlenir. Tezgâhta işlemenin ardından dar çarklar için vakum altında lehim veya geniş çarklar için shroud ‘un kaynak işlemi gelir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 3–8 Yatay olarak bölünmüş kompresör gövdesi ( Kaynak: Demag, DeLaval, Duisburg, Almanya )

Büyük boyuttaki bıçaklar arzu edilen kontura bükülürler ve sonra göbeğe kaynakla bağlanırlar. Büyük boyutlu çarklar için döküm konstrüksiyon da uygundur. Bunların arasında en ekonomiği kum kalıba olan dökümlerdir. Fazla sayıda üretilen küçük çaplı çarklar hassas ölçüm kullanılarak üretilebilirler. Çarkları hepsi tahribatsız muayene ve son kabulden önce tek tek balansa ve aşırı hızda döndürme testine alınırlar. Çark Geometrisi

a

Geriye yönlenmiş kanatlı kapalı çark konstrüksiyonu geniş bir çalışma aralığı sunmaktadır. Burada iki sürüm bulunmaktadır: İki boyutlu ( 2D ) ve üç boyutlu ( 3D ). 2D de geriye yönelmiş bıçak genişliği eğri boyunca sabittir. Çok kademeli tek milli kompresör söz konusu olduğunda emişten bir sonraki kademeye kadar olan hacim düşürülür ve bu, kademenin verimini düşürür. Burada akla hemen verimi arttırmak için çark çapını düşürmek gelir. Ancak çapı düşürmek oluşturulan yükü düşürür ve daha fazla kademeye ihtiyaç duyulur. Bunun sonucu olarak mil uzayacak ve kompresörün arzu edilmeyen titreşime karşı olan davranışı veya dinamik kararlılığı etkilenecektir.

56 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 3–9 Düşey olarak bölünmüş ( fıçı ) kompresör gövdesi ( Kaynak: Demag, DeLaval, Duisburg, Almanya )

http://teknikceviriler.blogspot.com

57

m o .l c

Şekil 3–10 Kapakları saplama ( sol taraf ) ve kesme halkaları ( sağ taraf ) ile kapatılmış düşe olarak bölünmüş kompresörler

S E

İyi bir kompresör tasarımının yapılabilmesi için bu faktörlerin hepsi de dikkate alınmalıdır. aynı ekipman, aynı rotorla farklı çaptaki çarklarla önemli derecede uyumlu olamayacaktır. Bunun anlamı 2D çarklar yaklaşık olarak 0,06 akım katsayısına kadar optimum performansa sahip olacaktır. Bu katsayıya dayanan terim ve bunun hassasiyetinin anlamına daha sonra değinilecektir.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Konturlu ( burulmuş ) bıçaklara sahip 3D ‘li çarklar değişken akım koşullarına en iyi adapte olabilen olarak görülmektedir. Çapın düşürülmesi debi katsayısını ve bilinen debiyi ( daha fazla genişlik gerektirir ) arttıracaktır. Bunun anlamı 3D kademenin eksenel genişliği eş değer 2D çarkın genişliğini geçeceğidir. 2D sürümle karşılaştırıldığında eksenel boyut daha geniş olduğundan kararlılık göz önüne alındığında kullanılacak çark sayısı sınırlandırılabilir. Optimum performansta bir 3D çarkın akım katsayısı 0,09 mertebesindedir. Daha sonra anlaşılabileceği gibi katsayısı 0,15 civarına yaklaştığında verim bir anda düşer.

a

Şekil 3–11 Yüksek basınçlı, düşey olarak bölünmüş santrifüj kompresörün iç bundle ı ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Almanya )

58 http://teknikceviriler.blogspot.com

Debi kapasitesi ve kompresörün kademesi tarafından geliştirilen yük tetikleyici tip çark kullanılarak arttırılabilir. Bu çarkta radyal akış elemanına geçişi sağlayan besleme vidasına benzer bir eksenel akım elemanından oluşmaktadır. Bu tasarım daha çok konsol tipli tek kademeli kompresörlerde kullanılmaktadır. Fakat proses gazı ekipmanlarına ( Şekil 3–19 ) benzer olarak konfigüre edilmiş binlerce modern ve paketli hava ekipmanlarında da kullanılmaktadır ( Şekil 3–3 ). Özel olarak yüksek yük ve yüksek akıma göre tasarlanmış tetikleyici tip çarklar her pinyon milin konsol tarafına monte edilmektedir. Müşterek bir fener dişli optimum devirlerde altı setten oluşan pinyonu tahrik eder. Devirler genellikle tasarımcı tarafından seçilen çark malzemesinin mekanik tip devir sınırı ile ayarlanmaktadır. Bu çarkların çalışma aralıkları, radyal kısım için geriye yatmanın ölçüsü olarak iyileştirilebilir.

m o .l c

3.3.5 Kompresör Millerinde Çarkların Yerleşimleri

Kompresör çarkları eksenel itme oluştururlar ve karışık akım çarkları, eş değer kapalı çarklara göre daha yüksek eksenel kuvvet meydana getirirler. Çarkları sırt sırta gelecek şekilde yerleştirmek net itme kuvvetini önemli miktarda düşürecektir. Ancak yüksek basıncın söz konusu olduğu uygulamalarda senkron altı titreşimlerden sakınmak için özel tasarım gerekmektedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Çarkın performansı ve surge noktasının konumunun birbirleri ile ilişkisi vardır. Surge noktası verimli çalışma aralığını ve yük kapasitesini belirler. Geriye yatmış profilli 3D çarklarla karşılaştırıldığında radyal giriş çarkları ile ilgilenilir. Daha yüksek derecede 3D geometrili genellikle çalışma ve debi aralığını iyileştirir. Eksenel yatağın santrifüj kompresörün dış tarafına konulması ( Şekil 3–9 ‘da ön tarafta ) bakım için erişimi kolaylaştırır ve bu yüzden tercih edilir. Ekonomiklik göz önüne alındığında bu eksenel yatakların boyutları sınırlandırılmaya çalışılır. Emmeye doğru çarkın üzerine etki eden net itme kuvveti balans pistonları ( balans dramları ) kullanılarak uygun zıt basınç alanları oluşturularak önemli miktarda düşürülür. Ancak artık kalan itme kuvveti bir baskı bileziği tarafından emilir. Sonrasında yatak pabuçlarına yük bindirilir. Bu ekleme yöntemi, bilezik kilitleme somunun çalışma süresince kendiliğinden açılmayacak şekilde olduğu baskı bilezikleri için seçilir. 3.3.6 Difüzörler

Difüzörler birinci görevi gazın hızını dağıtmak veya yavaşlatmak olan kompresördeki durgun pasajlardır. Çark difüzör pasajına akım bastığında ( Şekil 3–5 ) dağıtma işlemi hız enerjisini basınç enerjisine çevirir. Dağıtma kompresörün tasarımına bağlı olarak paralel cidarlı dağıtıcılar veya salyangozlar ile sağlanır. Tek milli yan akımlı veya akımsız çok çarklı kompresörlerde paralel cidarlı difüzörler diyaframlar tarafından şekillendirilir. Kompresör diyaframları, proses gazını ardışık olarak çarklara gönderecek şekilde yönlendirmek zorunda olan durgun parçalardır. Difüzörlerin, geri dönüş dirseklerinin ve geri dönüş pasajlarının tümü diyafram ve gövdenin cidarları tarafından oluşturulan hacimden ibarettir. Her ne kadar basınç artışının büyük bir kısmı çarkın kendisinde meydana geliyorsa da geriye kalan basınç artışı difüzörde meydana gelir.

a

İki tip paralel difüzör bulunmaktadır: Kanatlı ve kanatsız. Kanatsız difüzörde gaz aynı açıyla çarkı terk eder. Kanatlı difüzörde ise kanat difüzörün performansına katkıda bulunur. Belirli bir debi aralığında kanatlı difüzörün performansı mükemmeldir. Bu aralığın dışında gazın

http://teknikceviriler.blogspot.com

59

debisi optimum açılardakinden azdır. Bu da çalışma verimini düşürür. Kanatlı ve kanatsız difüzör arasındaki seçim kompresörün maruz kaldığı çalışma koşulları tarafından belirlenir. Eğer çalışma koşullarında uzun süreli ve geniş salınımlar var ise kanatsız difüzörler en iyi seçim olacaktır. Tek kademeli ekipmanların olduğu uygulamalarda kendisi gövdenin bir parçası olan salyangoz tercih edilir. Basma nozulunda bunun yerini basınç artışı alacaktır. Kanatsız difüzörlerde olduğu gibi salyangoz gövdesi kanatlı difüzörlere göre daha geniş çalışma aralığı sunmaktadır. Salyangoz gövdeleri ve kanatsız difüzörler kısmi yükteki çalışma veriminin tepe yük koşullarında kanatlı difüzörler ile elde edilmesi mümkün olan daha yüksek verimlerde daha önemli olduğu uygulamalarda bu yüzden tercih edilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–12 Düşey olarak bölünmüş kompresörden iç bundle ın çıkarılması ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Almanya )

Ayarlanabilir kılavuz kanatlar ve ayarlanabilir difüzör kanatları değişken proses isteklerine uyum için kullanılmaktadır. Ayarlanabilir kılavuz kanatlar ( Şekil 3–16, poz 11 ) tipik olarak tek kademeli ekipmanlarda standart bir özelliktir. Çok kademeli ekipmanlarda değişken kılavuz kanatları sadece ilk iki veya üç kademeyi kapsayabilir. Girişteki kılavuz kanatlar gazın hızını ve doğrultusunu, emme ağzındaki kısmadan kaynaklanan aha fazla basınç düşüşüne maruz kalmadan değiştirir. Girişteki kılavuz kanat açısında yapılan değişimler ile çıkışta yük gereksinimlerinde değişimlerde meydana getiren değişimlerin olduğu uygulamalarda iyi bir kısmi yük performansı sağlar. Güç tasarrufuna katkı sağlamasının yanında kılavuz kanat açılarının değişmesi surge noktasını da etkileyecektir ( Şekil 3–20 ). Değişken veya ayarlanabilir kılavuz kanatları, kompresörlerin satın alma maliyetlerini arttırabilir ve planlı bakım ve onarım duruşları süresince uygun olarak bakımı yapılmış olmalıdır.

a

Her ne kadar proses ekipmanlarının birçoğu için normalde tedarik edilmese de tek kademeli kompresörlerde bazen sıkıştırılmış gazın bu durgun pasajlardan geçiş açısını kontrol eden

60 http://teknikceviriler.blogspot.com

ayarlanabilir difüzör kanatları tercih olarak sunulmaktadır. Bu özelliğe sahip kompresörler, basınç oranında ve çıkış koşullarında daha geniş dalgalanmaya cevap verebilirken verimi makul bir seviyede tutabilir. değişken kılavuz kanatlarının ve/veya değişken difüzör kanatlarının bağlantı elemanları ( Şekil 3–21 ) kompresörün zarar görmemesi için yavaşça çalıştırılmalıdır. Bir kereden fazla bakımı ihmal edildiğinde yüksek maliyetli arızalara neden olabilir

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–13 Fıçı tipli bir kompresörün kapağının kapatılması ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Almanya )

3.3.7 Dâhili Labirentler

Dâhili labirentler, Şekil 3–5 ‘teki çark gözü labirenti veya Şekil 3–11 ‘deki mil labirentleri, gazın kompresördeki turu süresince kademeler arasında balans pistonu boyunca ve kompresör yataklarını kompresörün iç tarafından ayıran salmastraların önünde gaz kaçağını en aza indirmek için kullanılır. Yüksek basınç bölgesinden düşük basınç bölgesine olan dâhili kaçak kompresörün verimsizliğine katkı sağlar. CO2 sentez gazı ve reenjeksiyon uygulamalı açık deniz işletmeleri gibi yüksek basınç uygulamalarında kayıpların azaltılarak genel performansın iyileştirilmesi önemlidir. Son sıkıştırma kademesinde gaz hacmi önemli miktarda düştüğünden ve basma ağzında yüksek basınç farkı meydana geldiğinden dolayı balans pistonundaki kaçak kompresörün tüm performansını büyük ölçüde etkileyecektir.

a

Kompresör üreticileri ve kullanıcılarının ilgisini en çok kaçağın kesin miktarı ve kaçağı minimum seviyede tutmak için iyileştirilmiş tasarımlar çekmektedir. Labirent malzemeleri ve profilleri optimize edilmek zorundadır. Bunun için PEEK ve Vespel CR – 6100 ( Teflon/yönlendirilmiş karbon kompoziti ) gibi daha sıkı toleranslara izin veren yüksek performans polimerleri ( HPP ) geliştirilmiştir. http://teknikceviriler.blogspot.com

61

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 3–14 Tüm endüstri kollarında kullanılan farklı gövde yerleşimlerinden bazısı

Kademeden kademeye olan kaçakların en aza indirilmesi için genellikle aşındırılabilir ( kırılabilir ) salmastralar ve bal peteği tasarımı seçilir. Herhangi bir olayda malzeme teknolojisi yüksek performans polimerlerini bir ileri noktaya taşımaktadır ve bunun hem OEM hem de mevcut ekipmanların güncelleştirilmesinde çok büyük değeri olabilir. Şüphesiz HPP kendi fiziksel sınırları içinde ve üreticinin deneyimine göre kullanılmalıdır. Bu artısının yanında uygun kaçak kontrolü de kompresör rotorunun akış dinamiği uyarımının düşürülmesine katkı sağlar. Daha sonra görülebileceği gibi ayırıcı labirentler, belirli sızdırmazlık sistemlerinde bulunan sızdırmazlık ve yağlama yağının karışmasını önlemek için sızdırmazlık alanları bulunmaktadır. Bazı ayırıcı salmastralarda wind back özelliği bulunmaktadır. Bu özellik kaçmaya çalışan gazın dönme yönünün tersini oluşturarak gaz kaçağını azaltmayı sağlar. Diğer kompresörlerde asal gaz ( bariyer veya tampon gazı olarak da adlandırılır ) püskürtülür. Bu sayede yağın sızdırmazlık ortamından kaçması önlenmiş olunur.

a

62 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–15 Yarı açık ve kapalı çark tasarımları ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Almanya )

a

Şekil 3–16 Tek kademeli, konsollu tip kompresöre ait parçalar (1) Gövde, (2) Emiş kapağı, (3) sırt plakası, (4) Çark, (5) Mil, (6) Salmastra, (7) Kaymalı yatak, (8) Eksenel yatak, (9) Kaplin göbeği, (10) Balans düzlemi ve (11) Değişken emiş kılavuz kanatları ( Kaynak: A-C Compressors, Appleton, Wisconsin )

http://teknikceviriler.blogspot.com

63

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–17 Yatay olarak bölünmüş yan akımlı kompresör. Birincisi kademesi yarı açık, 2 ‘den 7 nci kademeye kadar kapalı çarklara sahip kademeler ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Almanya )

3.3.8 Yataklar

Yıllar geçtikçe kompresör üreticileri, düz sleeve yataklar ( Şekil 3–22 ‘de alt taraftakiler ) ve basınç engelli yataklardan çok hassas olarak işlenmiş tilt pabuçları ( tilt pedleri ) yataklara ( Şekil 3–22 ‘de üst taraftakiler ) kadar farklı tipte hidrodinamik yataklar üretmektedirler. Bu yataklar ile helisel vidalı kompresör yatakları arasında çok az fark bulunmaktadır. Şekil 3–22 ‘den görülebileceği gibi proses gazı kompresörlerinin yatakları kaplinin çıkarılmasına gerek duyulmadan montajına izin verecek şekilde iki parçadan oluşmaktadır. Ancak, sleeve yataklar biraz daha tatminkâr olmasına rağmen bunlar senkronaltı yağ girdabına ve yüksek frekanslı yağ çalkalanmasına karşı biraz daha duyarlıdır. Girdap, rotor merkezinin yatak içerisinde yörünge çizmesidir. Yörünge çizme frekansı genellikle çalışma devrinin 0,42 – 0,47 katı arasındadır. Eksenel oluklu yataklar kararsızlık riskini azaltmaktadır. Fakat tüm olukların beslenmesi için daha fazla yağ akışı gerekmektedir.

a

Bunlar ayrıca tam sleeve yataklar ile karşılaştırıldıklarında daha düşük yük taşıma kapasitesine sahiptirler. Ancak eksenel oluklu yataklar normalde düz yataklara göre daha soğuk çalışırlar. Simetrik ve asimetrik çapa sahip lob tipli yataklar eksenel oluklu, silindirik çaplı yataklarda iyileşme göstermektedir. Bunların dairesel olmayan delikleri yağ filminin kama şeklini almasına izin verir. Bunlar günümüzdeki tilt ped yatakların öncüsüdür. Bunlar girdap ve çalkalanma problemlerinin üstesinden büyük ölçüde gelirler ve sadece tedarik değil aynı zamanda kompresörün gövdesindeki yataklarda az miktardaki bozukluğun üstesinden de 64 http://teknikceviriler.blogspot.com

gelebilirler. Tilt ped yataklar ( Şekil 3–22 ‘de üst taraf ) farklı geometrilerde, farklı ped sayısında, ped merkezleme konumunda, ped eğriliğinde ve farklı eksenel genişlik delik/çapı oranlarına sahip olabilirler. Her özel geometrinin veya konfigürasyonun rotorun kararsızlığı üzerine etkisi olabilir. Bu kararsızlık özellikle belirli yüklere maruz kaldığında titreşime neden olan hassasiyetidir. Birçok durumda kararsızlık riski hesaplanabilir ve risk azaltılacak şekilde optimize edilmiş geometriler seçilebilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 3–18 Hidrokarbon proses endüstrisinde bulunan kompresör düzeneği yerleşimleri

http://teknikceviriler.blogspot.com

65

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 3–19 Entegre dişliye sahip çok kademeli gaz kompresörleri ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Germany )

66 http://teknikceviriler.blogspot.com

Emiş kelebek vanası sadece bir tane kompresör performans karakteristiğine izin verirken giriş kılavuz kanatları sonsuz dizide karakteristik sağlar. Bu yüzden kompresörün verilen bir dizi çalışma koşulları için verimli şekilde çalışmasına izin verir. Seçilen çalışma noktasına bağlı olarak %15 ‘den fazla güç tasarrufu elde edilebilir. IGV ler kısılmayı büyük oranda arttırabilir. Bu şekilde çalışma aralığı genişletilmiş olunur. Belirli uygulama ihtiyaçlarının karşılanması için pnömatiki elekrik veya manuel çalışma şekli ile farklı kanat ve gövde malzemelerine sahip olabilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–20 Ayarlanabilir giriş kılavuz kanatları ve bunların surge ve güç üzerine olan etkisi ( Kaynak: A-C Compressor Corporation, Appleton, Wisconsin )

Diğer bir deyişle rotorun kararsızlığını önlemek için farklı yatak geometrileri, dâhili boşluklar, yağ filmi karakteristikleri ve bunların kontrollü olarak etkileşimine gerek vardır. Eğer doğru yatak seçimi yapılmazsa rotorlar kararsız hale gelebilirler veya aşırı derecede titreşime meyilli olabilirler [10]. Bu kararsızlık eğilimi rotor geometrisinin, gazın koşullarının, gazın özelliklerinin ve hatta yatağın eğriliği, merkezleme konumu ve eksenel genişliğinin bir fonksiyonudur.

a

Bu parametrelerin hepsi de kompresörün kritik devrini etkileyebilir. Santrifüj kompresörler genellikle birinci kritik devirlerin üzerinde çalışacak şekilde tasarlanmaktadırlar. Kritik devir,

http://teknikceviriler.blogspot.com

67

rezonans frekansına bir parça benzemektedir. Rezonans frekansında rotor, sanki bir çekiç tarafından darbe uygulanıyormuş gibi titreşim yapar.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–21 Değişken giriş kılavuz kanatlarıyla ilgili bağlantı elemanları ( Kaynak: Mannesmann Demag DeLaval, Duisburg, Almanya )

Yatak pedlerinin merkezleme noktasının teknik olarak merkezden kaçık olması ve kararlılığın arttırılması için ön taraftaki kenarın orta taraftaki kenara göre biraz daha geniş olması arzu edilmesine rağmen sonuçta yatak tek yönlü olabilir. Ancak tilt ped yataklarda yatak ters istikamette dönme için uygun olduğundan merkezlenmiş eksenler üstündür. Genel geometriye bakılmaksızın çelik sırta sahip hidrodinamik yatakların birçoğu yaklaşık olarak 0,8 mm kalınlığında ve 0,0015 ~ 0,002 mm/mm yatak çapı toleransında Babbitt kaplamaya sahiptir. Bunlar 1 ~ 2 bar arasındaki yağ tedarik basıncından faydalanırlar. Milin dönmesi ve yatak geometrisi yatak üzerinde kendiliğinden daha yüksek basınçların oluşmasını sağlar. 0,0001 ila 0,001 inç arasında değişen yağ filmi kalınlığı metal metale teması önler. Yağın üzerindeki kesme etkisinden dolayı yağ ısınır. Bu yüzden yağ soğutulmak zorundadır. Gerekli soğutma ve filtrelemenin yapılması için en uygunu yağ devir daim sistemleridir. Eksenel yataklar rotoru eksenel olarak konumlandırmak için kullanılır ve aynı zamanda rotorun üzerindeki eksenel yükleri emer. Eksenel yataklar düz, konik tabanlı ve tilt ped konfigürasyonlarına sahip olabilir. Bunların her birisinin yük taşıma kapasitesi 50 psi ila 250 psi arasında değişmektedir. Ancak en popüler konfigürasyonlar kendi kendini dengeleyen ön kenar izin verilen özgül yükü 200 psi ~ 400 psi ( Şekil 3–23 ) arasında değişen spreyle yağlamalı tilt pedlerdir. Yatak malzemesi olarak kalay/kurşun bazlı Babbitt ve belirli uygulamalara uygun bakır yatak alaşımları ( bronz ) seçilebilir. Her bir durumda kompresör tasarımcısı yatak üreticinsin izin verdiği yük oranının %50 ‘sini geçmemelidir. Ayrıca yatak tasarımları, ek olarak gelebilecek eksenel yükleri de taşıyabilmelidir.

a

Eksenel yatakların amaçlarına uygun olarak çalışabilmeleri için tipik olarak 0,2 – 0,25 mm arasında olan doğru eksenel boşluğa sahip olmak zorundadır. Bakımla ilgili duruşlar süresince 68 http://teknikceviriler.blogspot.com

ve demontajdan önce rotorun orta konumundan, eksenel yatağın aktif ve aktif olmayan taraflarına doğru olan kayma miktarı kontrol edilmelidir. Yatak çıkarıldığı zaman pedler aşınma ve diğer yüzey hasarları için incelenmelidir. Ayrıca rotorun serbest kayması, kompresör sahada tamamen monte edilmeden önce tekrar kontrol edilmelidir. Serbest kayma, eksenel yatak monte edilmeden önce çarkın eksenel olarak hareket edebildiğini gösterir. Eksenel pedler monte edildikten sonra son değerler alınır ve kaydedilir. Esas itibariyle rotorun gövdesinde doğru olarak konumlandırılması ve eksenel baskı halkalarının konumunun aktif ve aktif olmayan eksenel yatak pedlerine göre konumunun gözlenmesi çok büyük özen ve sabır gerektirmektedir. Rotorun konumunun çevrim içi olarak izlenebilmesi için eksenel konum probları ( proksimite probları ) kullanılır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–22 Kompresör sleeve yatakları (altta ) ve tilt ped yataklar ( üstte )

Hava ile soğutulan yağlama yağı soğutucularının olduğu çöl koşullarında aşırı sıcaklıklar üzerine odaklanılır. Yağ tedarik kolektörünün sıcaklığı, ortam koşulları ve eşanjörün verimini etkileyen soğutma kanatlarının tozdan tıkanabilme olasılığından dolayı yüksektir. Bu riskler açıkçası yatak metalinin sıcaklığının daha da yükselmesine ve izin verilen sıkıştırma yüküne yaklaşılmasına neden olabilir.

a

Her ne kadar yağlama yağı tedariği, yağ boşaltma kolektörleri ve yatak metal sıcaklıkları izleniyor olmasına rağmen bu üçünden en önemli olanı yatak metalinin sıcaklığıdır. Yatak sıcaklıkları için genellikle 110 – 120 C0 ikaz sınırı kullanılır, oysaki en yüksek kolektör sıcaklığı ikaz sınırı genellikle 80 C0 ‘dir. Kalay bazlı Babbitt, korozyon direncinin daha iyi olması ve çelik sırta daha iyi yapışabildiğinden dolayı kurşun bazlı Babbitt ‘e tercih edilir.

http://teknikceviriler.blogspot.com

69

Ancak kalay bazlı malzeme, yağlama yağında kurşun bazlı versiyon gibi partikül saplanmalarını affetmez.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 3-23 Hidrodinamik, dengelenmiş ( çift pabuç sayısı ), mafsal pabuçlu eksenel yatak ( Kaynak: Kingsburg Corp., Philadelphia, PA )

Özet olarak üreticiler, çark tasarımını iyileştirerek daha yüksek kompresör verimlerine çıkmaya çalışmaktadır. Bu yüzden üretim çevrimlerinde genellikle bilgisayarla kontrol edilen takım tezgâhları kullanılmaktadır. Fakat güç kayıpları da düşünülebilir ve dönüş riski sayesinde azaltılır. Esnek mafsallı yatakları ve kuru gaz salmastraları, kendini uygulama da ispatlamış yatak ve salmastra tasarımlarından iki tanesidir. Kuru gaz salmastraları, daha eski santrifüj kompresörlerin yenilenmesinde başarıyla kullanılmış ve şu anda birçok ekipman için OEM parçası olarak kabul edilmektedir. Benzer olarak kademe ( dâhili ) labirent boşlukları düşürülebilir ve ufaltılabilir. Fakat daha iyi ve özenle seçilmiş yüksek performans polimerleri ( HPP ) uygun olarak kullanıldığında verim artmaktadır. 3.3.8 Mil Salmastraları

Kompresör mil salmastralarının en önemli görevi gaz kaçaklarını atmosfere salmamaktır. Burada hem güvenlik hem de gelir kabı söz konusudur. API 617 Standart ‘ında beş tip salmastra tanımlanmaktadır: Labirent, sınırlayıcı halka, mekaniksel temas, sıvı film ve kuru gaz salmastraları. Mekaniksel temas ( Şekil 3–24 ) ve sıvı film salmastraları ( Şekil 3–25 ve 3– 26 ) sıvıyı sızdırmazlık ortamı olarak kullanmaktadır. Diğer üç salmastra tipinde proses gazı veya bir tampon soy gaz tek başına kullanılmaktadır.

a

Labirent salmastralar ( Şekil 3–27 ve 3–28 a ) en basit konstrüksiyondur. Bunlar ayrıca en ucuzudurlar ve sadece sınırlı kaybın kabul edildiği hava sıkıştırma gibi uygulamalar için uygundur. Bu salmastra tipi diğer salmastra tiplerine göre daha fazla eksenel alan kaplamaktadır. Ancak labirent salmastralar genellikle balans pistonları ( kimi zaman balans dramları olarak da adlandırılır ) ile ilgili sızdırmazlık görevlerinde kullanılır. Gaz kaçağı kompresörün son kademesini geçtikten sonra basıncın dengelendiği veya denkleştirildiği boşluğa girerek dengeleme hattı boruları vasıtasıyla kompresörün emişine geri döner. Gaz

70 http://teknikceviriler.blogspot.com

geri döndüğünde daha yüksek sıcaklıktadır ve normal giriş koşullarında kompresörün emiş nozuluna giren gazdan biraz daha yüksek basınçtadır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–24 Çevresel bariyer salmastrası ( Kaynak: Kaydın Mfg. Co., Baltimore, MD )

Alüminyum labirent salmastraların maliyetleri genellikle düşüktür. Orta seviye çalışma sıcaklıkları için ve zehirli olmayan uygulamaların birçoğunda bu salmastralar sabit sırt bileşenine monte edilmiş kanatlardan ibarettir. Daha pahalı olan paslanmaz çelik veya tok bakır daha yüksek sıcaklıkların olduğu yerlerde kullanılabilir. Salmastralar %100 sızdırmazlığı garanti etmediğinden dolayı proses gazının yatak boşluğuna erişmesini önlemek için tampon gaz püskürtülmesi söz konusu olabilir. Bazı durumlarda sınırlayıcı karbon ringli salmastra tasarımları tercih edilir. Sınırlayıcı karon ringli salmastralar teoride sıfır mil boşluğuna sahiptir ve proses gazının kaçması için çok zor bir yol oluşturmaktadır. Halkalar bölmelere ayrılmıştır ve sayısız konfigürasyona sahip olabilirler. Bunlar genellikle bölmeleri bir arada tutan bir yay ile çevrelenmiştir ve mil yüzeyine karşı arzu edilen temas basıncının uygulanmasını sağlar. Ancak sıfır boşluk aşınmaya davetiye çıkarır ve karbon halkanın daha sık değiştirilmesine neden olur. Zor uygulamalar için tampon gazı kullanılmalıdır.

a

Sıvı filmi veya temaslı salmastralar ( Şekil 3–25 ve 3–26, 3–28 b ve c ) sızdırmazlığın labirent ( Şekil 3-28a ) veya sınırlı tip salmastranın kullanılmadığı yerlerde göz önüne alınmalıdır. Sıvı filmi ve temas tipli kompresör salmastraları, yüksek ve düşük basınçtaki tüm hidrokarbon servislerinde çoğunluk tarafından kabul görmüştür. Fakat yüksek basınçta hava ve oksijen sıkıştırma gibi hidrokarbonsuz uygulamalardan özellikle hariç tutulmuştur. Şarj gazı, amonyak/propan, hidrojence zengin gazlar ve gübre gibi proses soğutucusu taşıyan kompresörler genellikle sıvı film veya temaslı salmastralar kullanmaktadır.

http://teknikceviriler.blogspot.com

71

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 3–25 Sıvı tamponlu kovan salmastra. Bu yerleşim tipik olarak su tamponu ile etilen glikol prosesi kompresörlerinde kullanılmaktadır. Kayan halkalar arasında püskürtülen filtrelenmiş proses gazı prosese gönderilen sızdırmazlık sıvısı miktarını en aza indirir. Gaz tamponlu bariyer salmastralar yatakları atmosferik dreyn den yalıtır ( Kaynak: Kaydon Mfg. Co., Baltimore, MD )

a

Şekil 3–26 Sıvı tamponlu yüz ve kovan salmastrası ( Kaynak: Kaydon Mfg. Co., Baltimore, Maryland )

Normal çalışma koşulları altında bu salmastralar her iki doğrultuda kaçağı önler. Bunlar yükse basınç tarafı ( HP ) prosese alçak basınç tarafı ( LP ) atosfere bakacak şekilde yerleştirilmiş sızdırmazlık halkalarını bir arada kullanırlar. Salmastranın yağ basıncı, daha önceden belirlenmiş olan sabit basınç farkında ( ∆P ) veya proses gazı basıncının üzerindeki basınçta LP ve HP halkaları arasındaki boşlukta oluşturulur. Bu yağın az bir miktarının, günde 12 lt gibi (!) mili ve HP sızdırmazlık halkası arasındaki çok ufak çapsal boşluktan proses gazına doğru geçmesine izin verilir. Bu yağ filmi bir bariyer gibi

72 http://teknikceviriler.blogspot.com

davranır ve proses gazının iç ( HP ) ve dıştaki ( LP ) sızdırmazlık halkaları arasında tutulan yağ ile temasta olmasını önler. Bu, günde yaklaşık olarak 12 lt olmasına rağmen proses gazı ile temas halinde olduğundan ekşi sızdırmazlık yağı haline gelir. Birçok kez bu miktar LP halkasında daha büyük çapsal boşluğa doğru akacaktır ve tatlı yağ boşluğunu geçerken ( LP sızdırmazlık halkası ve LP sızdırmazlık halkası ve bitişiğindeki yatak arasında oluşturulan atmosferik basınç arasındaki boşluk ) önemli miktarda ısı kaybolur. Tüm düzenek proses gazının, salmastranın atmosferik tarafından akmasını önler ve atmosfere olan tatlı yağ kaçağını önler. Proses gazıyla kirletilen ekşi sızdırmazlık yağı bir veya daha fazla kapana, gaz ayırıcılara veya yağ saflaştırıcılara girerek proses gazından temizlenir. Tatlı veya kirletilmemiş yağ, sızdırmazlık yağı rezervuarına geri döndürülür veya kombine yağlama ve sızdırmazlık yağ sistemlerinde ortak rezervuara geri döner.

m o .l c

Verimli ve güvenilir bir sızdırmazlık sistemi daha önce Şekil 2–7 ve 2–8 ‘de tanımlanan API 614 ‘ün minimum gereksinimlerine uyumlu olmalıdır. Bu tip sızdırmazlık sistemleri pompalar, soğutucular, gaz ayırma sistemleri, ısıtıcılar ve soğutucular için yüksek satın alma maliyetleri gibi ayrıntılı enstrümantasyonu içerir. Yüksek yağ debilerine ihtiyaç duyulabilir ve gelecekteki uzun dönemli çalışma maliyetleri de etken olabilir. Kombine veya müşterek yağlayıcı ve sızdırmazlık yağı sistemleri kullanılabilir olduğunda emişi yağlama yağı kollektöründen branşman alan ayrı bir sızdırmazlık yağı güçlendiricisi olacaktır. Alternatif olarak ayrı yağ pompaları ortak rezervuara bağlanır. Ancak proses gazı hacim olarak 50 ppm ‘den fazla H2S içerdiğinde API 614 yağlama yağı sisteminden bağımsız bir sızdırmazlık yağı sistemini zorunlu kılmaktadır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Maliyet ve güvenirlilik ilgisi endüstrinin tercihini kuru gaz salmastralarına ( DGS, bkz. Şekil 3–28 d ) kullanmasına neden olmuştur. Bu salmastralar güç sarfiyatında, kapladığı alanda düşüş, kontrol gereksinimlerinin azaltılması, genel olarak daha temiz bir ortam ve uzun süreli kesintisiz çalışma gibi avantajları bulunmaktadır. Daha önce de bahsedildiği gibi hem yeni hem de yenilenmiş uygulamalar genellikle ilgi alanıdır ve ekonomik olarak kendini kanıtlayabilmektedir. Kuru Gaz Salmastralar ve Destek Sistemleri: Faydaları ve Seçenekler*

1970 lerden beri kullanıldıklarından bu yana kuru gaz salmastralar eksenel ve özellikle santrifüj kompresörlerde sızdırmazlığın arttırılmasını sağlamıştır. Günümüzde kuru gaz salmastralar yeni kompresörlerin birçoğunda kullanılmaktadır ve fazlaca yenilenmiş ekipman bulunmaktadır. Geleneksel sıvı veya ıslak sızdırmazlık ile karşılaştırıldığında kuru gaz salmastraların birkaç avantajı bulunmaktadır: • • • • • • •

Duruşta, proses gazının basınçlandırılmış içeriği işletme flare ini düşürerek mümkündür. Mühendisliği uygun olarak yapılmış, kuru gazlı sızdırmazlık sistemleri sıkıştırılmış gazların yağla kirletilmesini önler. Güç sarfiyatının düşürülmesi ( yaklaşık olarak %1 ) Proses aktarımında güvenirlilik/elde edilebilirliğin artması Kalıcı kararlılık ile rotor karakteristiğinin tahmin edilebilmesi Alan gereksinimlerinin azalması Rezervuar – yağ kirliliğinin ve ekşi veya doymuş gaz uygulamalarında ilgili yatak arızalarının önlenmesi

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

73

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 3–27 Labirent salmastralar ( Mannesman Demag, Duisburg, Almanya )

Buna ek olarak işletme güvenliği genel olarak ıslak salmastra sistemi ile ilgili aşağıdaki problemlerin yok edilmesiyle arttırılabilir: •

Gaz kaçağı olasılığı ile sızdırmazlık yağı pompasının arızalanması

74 http://teknikceviriler.blogspot.com

• • •

Yağ kapanının kayma arızasından kaynaklanan salmastra kaçağı, tıkanmış birleştirici veya yapışkan tampon regülatörü Tampon gaz fark basıncının yüksek olmasından dolayı eksenel yatak arızası Yağlama yağı tankının patlama olasılığı. Salmastranın geri dönüş yağından kaçan gaz, en düşük patlama sınırının üzerinde ( LEL ) patlayıcı gazın konsantrasyonunu arttırabilir, salmastralarda aşırı miktarda gaz kaçağı olmasından dolayı kompresör tedarikçilerinden birisi 26 adet rezervuar patlaması bildirmiştir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 3–28 Kompresör salmastraları ( Kaynak: MHI, Tokyo ve Hiroshima Japonya )

Kuru Gaz ve Islak Sızdırmazlık Sistemlerinin Ömür Çevrim Maliyetlerinin Karşılaştırılması Bilinen bir uygulama için kuru gazlı salmastralar teknik yönden uygun ise seçim prosesi, kuru gaz ve ıslak salmastra arasında karşılaştırmalı bir ömür çevrim maliyet analizi için birkaç faktörde göz önünde bulundurulmalıdır. Bu faktörler: http://teknikceviriler.blogspot.com

75

• • • •

İlk maliyet İşletmenin çalışır halde kalma süresi ve bunun ürün çıkışı üzerindeki etkisi Kayıp proses gazının maliyeti Yardımcı ünitelerin çalıştırılması ve bakım maliyetleri

İlk Maliyet: Daha önce açıklandığı gibi ıslak salmastra sistemleri salmastra kartuşlarından, sızdırmazlık yağı pompasından, blovır, gaz giderme ünitesi, aşırı yük sızdırmazlık yağı tankı, bağlantı boruları, kontrol ve izleme panelinden oluşmaktadır. Kuru gaz salmastra sistemi sadece salmastra kartuşları, filtreleme ve bir izleme ve kontrol paneli gerektirmektedir.

m o .l c

Karada kurulu bir işletmede tek gövdeli kompresör için ( 50 ~ 75 mm çaplı mile sahip ) 500 000 $ civarında iken kuru gazlı sızdırmazlık sistemi için bunun maliyeti belki de 250 000 $ ‘dır.

S E

Bir açık deniz uygulamasında gayrimenkulün yüksek maliyeti ve bakımı kuru gazlı salmastra uygulamasını otomatik olarak öne çıkaracaktır.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Çalışma Sıklığı ve İşletmenin Ürün Çıkışı: Yılın 340 günü çalışması planlanmış olan bir fabrikada ana proses kompresörünün ( bunların genellikle yedekleri yoktur ) herhangi bir nedenden dolayı durması doğrudan ürün kaybına etki eder. Genelde ıslak salmastra sistemlerinin %75 ‘i motor ve %30 ‘u gaz/buhar türbin tahrikli kompresörün duruş süresine etki ettiğine inanılmaktadır. Motor ve türbin tahrikli kompresörler için gerçekçi çalışma sıklığı %98 veya %99 olduğunda ıslak salmastra sistemlerinden dolayı bu üretim duruşu gününe denk gelmektedir. Fabrika değişkenine karşılık sabit üretim maliyeti oranı ve açık olacak yatırımın geri dönüş özgül hızını içeren bir hesaplama yapılır. Kuru gaz salmastrasının artan güvenirliliğinden dolayı bir gün bile fazladan üretim yapılması önemli derecede faydalı etkilere sahip olacaktır. Kuru gaz salmastralarda 2 ~ 3 kW lik ihmal edilebilir sürtünme kaybı ile karşılaştırıldığında kompresörün efektif gücü neredeyse tümü için genellikle ıslak gaz salmastralarında harcanır. Yine hem güç maliyeti hem de üretim kayıpları önemli olabilir.

Kayıp Gaz: Kuru gaz salmastraları tipik olarak salmastra başına 8 ~ 16 Nm3/saat kaçak yaparken ıslak salmastraların birçoğu için flare edilen miktar salmastra başına 161 Nm3/saat tir. Doğal gazın MMBTU* 6$ ( 1000 BTU scf* ) fiyatı olduğu kabul edildiğinde her bir kompresör gövdesi için 180 scfm gaz tasarrufu elde edilir ki bu da günlük 1650 $ ‘a denk gelmektedir. Benzer hesaplamalar diğer gazlar için de yapılabilir. Çalışma ve Bakım Maliyetleri: Kuru gaz salmastraları veya ayırma gazı olarak basınçlandırılmış azot/hava kullanılır. Islak salmastra sistemleri sızdırmazlık yağı pompası, gaz alıcı blovır ı kullanmaktadır. Ekşi gaz uygulamalarında sürekli olarak çevrim içi de yağ saflaştırılması yapılmaz, her 4000 ila 8000 saatte sızdırmazlık yağının değiştirilmesi gerekmektedir. 50 kW ‘lik güç çeken bir sızdırmazlık yağı pompası ve blovır, kompresör gövdesi başına en büyük çalışma maliyeti farkına sahip olduğunu kabul edelim. Ardından enerji maliyetini 0,06 $/kW-saat olarak kabul edersek kuru gaz salmastranın ünite giderinde yılda 24 000 $ ekonomi sağlandığını görürüz. İşçilik ve malzeme tasarrufu, günlük maliyeti malzemeler de dahil olmak üzere 6 kişilik bir takım için 1600 $ olarak alındığında iki günlük azaltılmış bakım desteği baz alındığında yılda 19200 $ tasarruf sağlanır.

a

76 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–29 Kompresörler için tipik akış seçenekleri ( A ‘dan D ‘ye kadar ) ve çarklara göre labirent salmastraların ve dengeleme dramının yerleşim detayları

Fabrika istatistikleri ile desteklendiğinde; • •

Kuru gazlı salmastralar için iki bakım arası 6 yıl iken bu süre ıslak salmastralar için 3 yıldır. Proses çevrimi yatırımdan elde edilen tasarruf, kuru gaz salmastranın basınç tutabilmesinden dolayı sahte kompresör duruşlarında flare edilmemesi gibi olası tasarruflarda elde edilebilir.

Ekipmanın ömrünün 20 yıl ve önceden tanımlanmış geri dönüş hızının olduğu kabul edildiğinde kuru gaz salmastrasından elde edilen faydaların günümüzdeki değeri toplam yıllık tasarrufları arttırabilir. Kuru Gaz Salmastraların Prensipleri ve Konstrüksiyon Özellikleri

a

Biri kuru gaz salmastranın sızdırmazlık mekanizması iki halkadan oluşmaktadır: Bir sabit ( düz yüz ) ve oluklara sahip mile monte edilmiş ( dönen ) halka. Dönme sırasında oluk sürekli olarak sızdırmazlığı sağlanan gazı azalan boşluğa doğru pompalar. Bu yüzden oluşturulan yüksek basınçlı yüzler arasında az bir boşluk meydana getirir. Bu boşlukta dakikada 8 – 16 Nm3/saat kaçağa izin verilir. Durgun ve dönen sızdırmazlık yüzeylerde ayrılma, lift off olarak da adlandırılır ) meydana gelir. Üretici firmalar çok farklı dönen salmastra yüzey şekilleri üretmektedir: arzu edilen çalışma ve sızdırmazlık özelliklerine erişmek için radyal, spiral, dalgalı yüzey, V-oluk, T-yarık ve kombinasyonları ( Şekil 3–30 ).

http://teknikceviriler.blogspot.com

77

Salmastra ucunun hızı, oluğun derinliği, dönen yüzün desen tasarımı, dinamik ve statik sızdırmazlık basıncı, sabit yüzeyde yay kapama kuvveti, sıkıştırılan gazın moleküler ağırlığı, düşük veya yüksek devir uygulamaları, ekipman durdurulduktan sonra yavaş dönme gibi faktörler ayrılma devrini belirleyen faktörlerdir. Normalde salmastra ucunun hızı 27,5 m/sn ‘dir. Salmastralar 198 m/sn hıza kadar tatminkâr seviyede çalışabilmektedir.

S E

m o .l c

Şekil 3–30 Kuru gaz salmastralarının yüzey konfigürasyonları: spiral oluklu (a), çift doğrultulu oluk (b) ve T yarık (c)

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Salmastranın oluk geometrisi baz alındığında döner ve sabit salmastra yüzeyleri arasındaki çalışan gazın film kalınlığı ( veya boşluk ) 3 ila 8 mikron arasında değişmektedir. Film katılığının korunması ve geçici çalışma koşulları altında yüzlerin birbirine temas etmesini önlemek için salmastra yüz geometrisinin iyileştirilmesi için araştırmalar yapılmaktadır. İdeal olarak döner yüzeyler dönme eksenine diktir. Arızalanmada eksenel boşluk azalmışsa iki salmastra yüzü arasındaki basınç hızla artacaktır. Hidrostatik ve hidrodinamik kuvvetler kararlı hale getirir. Böyle salmastra yüzleri arasındaki boşluk eski haline getirilir. Benzer olarak film katılığı, eğer radyal ayarsızlık veya termal deformasyon var ise boşluğu eski haline getirir. Salmastralar genellikle ± 3 mm eksenel ve ± 0,6 mm radyal boşluğu karşılayabilir. Normalde dinamik salmastra kaçak hızı 5 ila 10 scfm ( 25 scfm de garanti ) arasındadır ve mil çapı, çalışma devri ve sızdırmazlık basıncına bağlıdır.

Gazın türbülansı ve viskozitesi sıcaklıkla artar ve kaçak hızını düşürür. Ancak salmastra elastomerlerinin ömrünün uzun olması için daha soğuk çalışma tercih edilir. Statik kaçak dinamik kaçak hızından azdır. Duruşta otomatikleştirilmiş kompresör izolasyonlu iyi salmastralar sistemin basıncını 24 saate kadar koruyabilir. Bu sayede, operatörün basıncı düşürmeden önce herhangi bir sorunu araştırmasına izin verilir. Flare vermedekis son düşüş çevresel olaraktır ve bu ekonomik olarak arzu edilir. Daha ileriki duruşlarda gaz türbini ile tahrik edilen rotorun yavaş dönmesi salmastrayı üreten firmanın tavsiye ettiği en düşük devir gereksiniminde hesaba katılmalıdır. Bu değer 4” lik salmastra için >100 d/d ‘dir. Buhar türbininin duruşunda durgun bir karbon halka 5 ~ 15 d/d arasındaki devirlerde yavaş olarak dönebilir.

a

Kuru gaz salmastralarının farklı kategorileri ve bunların çalışma özellikleri ve uygulamaları için Tablo 3–3 ve Şekil 3–31 ‘e başvurulabilir. Tablo 3–3 Kuru gaz salmastra tipleri, özellikleri ve uygulamaları* Salmastra Tipi Tek Tandem

Özellik/Uygulama • İç tarafı labirentli, genellikle hava, N2, CO2 veya diğer zararsız servislerde kullanılır

78 http://teknikceviriler.blogspot.com

Orta labirentli tandem Tandemde üçlü salmastra Çift, zıt yüzlü

• İki salmastra aynı yönelimde tek hattadır • Tam sızdırmazlık basıncının sağlanması için ikinci yedek salmastra tasarlanmıştır • İkincil yedek salmastranın sızdırmazlık basıncının düşürülmesi ve iki salmastranın bir orta labirent ile tek hatta koruma altına alınması • Aynı yönelimli tek hatta üç salmastra • Primer ve orta salmastralar yüksek basınçlı sızdırmazlık yükünü paylaşır ( genellikle >12 MPa ) • Aralarına sızdırmazlık basıncından daha yüksek basınçta temiz gazın püskürtüldüğü iki zıt, yüz yüze konulmuş salmastra. • Atmosfere kesinlikle kaçak olmasının istenmediği uygulamalarda kullanılır. • Eksenel sızdırmazlık uzunluğunun sınırlandırılmış olmasından dolayı vidalı kompresörlerde tercih edilir

S E

m o .l c

* Kuru gaz salmastralar, gaz tarafında labirentle ve dış tarafa karbon/halka labirent monte edilmiştir. Dört sızdırmazlık kademeli dörtlü salmastralar başarıyla monte edilmiş ve kullanılmıştır.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Silikon karbür ve tungsten karbür, döner salmastra yüzeyleri için yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Bunların termal iletkenliğinin iyi olması ve yüksek sıcaklıkta düşük deformasyona sahip olmaları salmastra yüzey boşluğunun korunmasında yardımcı olur. Sabit salmastra yüzeyleri için silikon karbür veya özel sınıf karbon kullanılır. Kovanlar ve diğer kartuş parçalar genellikle paslanmaz çelikten imal edilirler. Güvenirliliğin arttırılması için vidalı çok kademeli konstrüksiyon gözden geçirilir ve azaltılır. Ortamda H2S mevcut ise sızdırmazlık malzemeleri NACE ‘ye uyumlu olmalıdır. Eğer proses gazında ıslak klor var ise çift fazlı paslanmaz çelik parçalar, Hastalloy yaylar ve silikon karbür yüzler göz önünde bulundurulur. İkincil Sızdırmazlık Halkaları: Basınç altında geçirgen olan O-ring ler ( floroelastomer ) gazı emer. Duruşta, basıncın hızlı olarak düşürülmesi, emilen gazın çıkacağından dolayı O-ringlere zarar verebilir ( patlayıcı basınçsızlandırma ). Patlayıcı basınçsızlandırmayı önlemek için tedarikçi firmalar basıncın kontrollü olarak düşürülmesini önermektedirler. Basınçsızlandırma hızı, sızdırmazlık basıncı ne kadar yüksekse o kadar düşük olmalıdır. 6 MPa ‘nın üzerindeki sızdırmazlık basınçları için Aflas gibi daha sert O-ring malzemeleri göz önünde bulundurulur ( daha sert fakat sıkıştırma/sızdırmazlık yeteneği daha az ). Buna alternatif olarak konum sabitleyici faturaya sahip polimer salmastra da ( örn: teflon ) kullanılabilir. O- veya V-ring malzemesi gaz bileşiminden de etkilenebilir ve bunun için salmastrayı tedarik eden firmaya danışılmalıdır. Genel olarak %5 CO2, %1 H2S veya metanolsüz veya etanolsüz suyla doymuş gaz ikincil salmastra malzemesinin gözden geçirilmesini gerektirir.

Ters basınçlandırmada yüzey temasının olması anlık salmastra arızasına neden olur. Ters basınçlandırma, bozulma/basınçsızlandırmada yüksek işletme-flare basıncından dolayı düşük basınçta kullanım meydana gelebilir. Bu olasılıkları önlemek için salmastra uygun enstrüman ile korunmalı veya flare e kaçak hattı veren bir çek vana konulmalıdır. Geniş periyottaki yüksek flare basıncı için diğer çözümlere ihtiyaç duyulabilir. Bir projenin mühendislik fazı süresince elde edilebilir maksimum flare basıncı ve flare verme süresince tahmin etme için salmastrayı satan firma ile temasa geçilmelidir.

a

Aşağıdaki koşullardan bir veya bir kaçının olduğu koşullar altında kompresör durduğunda rotor ters yöne dönebilir ve salmastrada hasar meydana gelir:

http://teknikceviriler.blogspot.com

79

• • •

Emme valfi kapanmıyor Geri dönüş valfi açılmıyor Çek vana düzgün çalışmıyor

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 3–31 Kuru gaz salmastraların farklı kategorileri

T-yarıklı veya diğer çift doğrultulu oluklu salmastra yüzeyi ters dönmede sızdırmazlık boşluğunu koruyacaktır. Ancak sınırlı gaz filmi alanı ve gaz filmi katılığı bunların her yerde kullanılmasını önleyecektir. Ekipmanın ataleti büyük olduğundan ters dönme nadir olarak görülür. Bu yüzden salmastra yüzü seçimi genellikle en önemli kriter olarak ele alınmaktadır. Salmastra tasarımları sürekli olarak gelişen teknolojiye sahiptir. Üretici firmalar saha problemlerini çözdükçe yeni konstrüksiyonlar ortaya çıkmaktadır. Mühendisler yeni gelişmeler yapmaktan çekinmemekte ve uygulamaları için en uygun özellikleri seçmektedirler. Bazı yeni önemli özellikler şunlardır: • •

Salmastra yüzeyinin kırıldığı durumda sit malzemesini içeren dönen yüz shroud unun sağlanması Yataktan salmastraya olan yağ kaçışının önlenmesi için yatak ve salmastra arasındaki yağ sapanı veya karbon halkaların sağlanması

a

Tablo 3–4 Kuru gaz salmastraları için tatminkâr çalışma sınırları Çalışma Parametresi Maksimum dinamik sızdırmazlık basıncı Maksimum statik sızdırmazlık basıncı Maksimum çalışma sıcaklığı

Kullanılan Birim 6160 psig

SI Birimi 42,5 MPa

6160 psig

42,5 MPa

-242 F0

-152 C0

80 http://teknikceviriler.blogspot.com

Maksimum mil boyutu Kompresörün maksimum devri Normal izin verilebilir hareket miktarı Maksimum izin verilebilir hareket ( boyuta bağlı ) Salmastranın denge maksimum yüzey hızı

• • • •

13,75 inç 70 000 + devir

350 mm

radyal

± 0,024”

± 0,6 mm

eksenel

± 0,24”

± 6 mm

çapında

590 fps

180 m/sn

çalışma

Yataklardan rezervuara yağın serbest olarak akmasına izin vermek için daha geniş yağ geri dönüş pasajları Yeni geliştirilen yağ gereksiniminin azaldığı doğrudan yağlamalı yataklar bu problemin azaltılmasında yardımcı olabilir Ana salmastra kovanında baskı bileziğinin merkezlenmesi Salmastra kovanında flare e açılan bir kaçış yolunun hazırlanmasıyla mil boyunca gaz kaçağının önlenmesi

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

2000 yılından önce kuru gaz salmastralarının tatminkâr çalışma sınırları Tablo 3–4 ‘de verilmiştir. 2005 ‘te olduğu gibi tek bir salmastra veya üreticisi yukarıdaki tüm parametreleri aynı üründe elde etmeyi başaramamıştır. Bu yüzden her tedarikçi firmanın deneyimi ayrı olarak değerlendirilmelidir. Kuru Gaz Salmastra Destek Sistemleri

Kompresör durduğunda veya durdurulduğunda otomatiğe bağlanmış emme ve basma valfleri tipik olarak kapanır ve geri dönüş kontrol valfi açılır. Bu, çevrimde genellikle en önemli bileşen olan kuru gaz salmastrasındaki arızadan dolayı ani bir duruş meydana geliyorsa sıkıştırılmış gazın boşaltılması göz önünde bulundurulur. Ancak diğer nedenlerden dolayı durdurulduğunda sistemin basınç altında tutulması göz önünde bulundurulur. Basınç altında tutulduğunda kuru gaz salmastraları orta seviye basınca maruz kalır. Bu basınç çevrimin hacmine bağlıdır. Hesaplanan basınç salmastra ve destek sistemi için minimum tasarım koşulunu sağlamalıdır. Son kullanıcılarda ve tedarikçi firmalardan bazıları, maksimum basma basıncına uygun kuru gaz salmastra ve destek sistemini tercih etmekte ve önermektedir. Salmastra destek sistemi, aşağıdaki fonksiyonların bir veya birkaçını bünyesinde barındırmalıdır: • • • • •

Tüm çalışma koşulları, geçici rejim ve durdurma koşulları altında güvenli ve güvenilir çalışmayı sağlamak için gerekli olan debi/basınçta tampon gazı, ayırma ve sızdırmazlık sağlamalı Normal salmastra kaçağının güvenle bertaraf edilmesi Zararlı veya zehirli kaçağın içerilmesi veya yok edilmesi Salmastra performansının izlenmesi Salmastra veya destek sistemi düzgün olarak çalışmadığında alarm verilmesi veya durdurulması

a

Her bir kuru gaz salmastrası ( Şekil 3–31 ‘de kuru gaz salmastralarının farklı kategorileri görülmektedir ) bazı yardımcı bileşenlere ihtiyaç duymaktadır. Yataklar arasında bulunan kompresörlerde basınç dengeleme hattı yatağın eksenel yükünü ve sızdırmazlık basıncını kompresörün emme basıncına kadar düşürür. Primer salmastra yüzeylerinin ( Şekil 3–32 ) ön http://teknikceviriler.blogspot.com

81

tarafındaki boşluğa salmastra gazı veya temiz gaz yoğuşmamalı ve sıkıştırılan gazla uyumlu olmalıdır. Bir basınç kontrol valfi veya basit kontrol valfi kullanılarak ( DP, Şekil 3–33 ) sızdırmazlık gazı, statik koşullar altında yaklaşık olarak 3 m/sn hızda ve döndüğü zaman yaklaşık olarak 6 m/sn hücum hızının sağlanması için sızdırmazlık basıncının ( referans ) üzerinde 175 ~ 250 kPa ‘da kontrol edilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–32 Tandem yerleşimli kuru gaz salmastraları

Milin üst tarafındaki labirent boşlukları ekipman durduğunda daha büyük olmasına rağmen salmastra yayının kapama kuvveti kaçağı düşürür ve bu yüzden daha düşük hızı kabul edilebilir. Tipik olarak toplam dinamik sızdırmazlık gazı debisi 50 ila 150 scfm ( dâhili ve harici kaçak birleştirilmiş olarak ) ‘ye kadar değişmektedir. 2 mikrondan büyük katılar veya manyetik olarak şarj edilmiş partiküller, birleştirme filtreleri kullanılarak salmastra gazından çıkarılmalıdır. Sızdırmazlık gazındaki yoğuşmuş sıvılar ( su veya C6 + hidrokarbon ) O-ring lerin veya yayların elastikliğini kötü olarak etkileyen yapışkan artıklar üretir. Bu artıklar asılmaya neden olur ve kaçak hızı arttığından dolayı ekipman aniden durur. Salmastra yüzeyleri arasında sürtünme ısısı oluşturulmadığında sabit/basınçlandırılmış koruma koşulu altında bu etki daha da artar. Yüksek basınç uygulamalarında çiğ noktasının üzerindeki geleneksel 11 C0 sızdırmazlık gazı sıcaklığı sınırı, güvenli bir konuma veya flare a basılmadan önce kaçak gazın basıncı atmosferik basınç seviyesine düştüğünde su/ağır hidrokarbonların yoğuşmasını önlemede yetersiz kalmaktadır. Kızdırma sınırının belirlenmesinden önce tüm çalışma aralığı için sızdırmazlık gazının fazı kontrol edilir. Eğer gerekli ise sızdırmazlık borusunun ısı ile takibi yapılır. Türbinle tahrik edilen kompresörlerle, kompresörün sıcak hazırda bekleme konumuna yavaşça dönmesi gerekli ise salmastrayı üreten firmaya durum bildirilir. Sıcakta hazır beklemede kompresörün basma ağzından sızdırmazlık gazı alındığında yetersiz basma basıncı, salmastra yüzlerine kirli sıkıştırılmış gaz erişebilir. Bu durumda salmastra da arıza meydana gelir. Güvenilir çalışma için tüm çalışma/geçici koşullarının karşılanmasında uygun sızdırmazlık gazı kaynağının seçilmesinde büyük öneme sahiptir.

a

Tampon gazı, primer ve sekonder salmastralar arasındaki tandem/üçlü salmastralarına püskürtülmeden önce 2 – 5 mikrona filtrelenir. 350 ~ 700 kPa basınçtaki azot genellikle 82 http://teknikceviriler.blogspot.com

tampon gazı olarak kullanılmaktadır ve primer kaçak hattında karşı basıncın üzerinde düzenlenir. Bu hat genellikle fabrikanın flare hattına bağlanmıştır. Azot gibi arzu edilir olmadığından açık deniz uygulamalarında genellikle sadece yardımcı ünitede var ise basınçlandırılmış hava kullanılır. Eğer tampon gaz olarak hava kullanılıyorsa en düşük patlama sınırına ( LEL ) ulaşılmaması için hava ve hidrokarbonun yeterli miktarda karıştığına emin olunmalıdır. LEL gazın bileşimine bağlıdır ve durum baz alınarak değerlendirilir. Karşı basıncı 3,5 kPa ‘nın altında tutmak için atmosferik vent hattının uzunluğu en aza indirilir. Salmastralara doğru, yağlama yağının kaçmasını önlemek için salmastra ve yatak arasında ayırma gazı ( veya asal sızdırmazlık gazı, Şekil 3–33 ) püskürtülür. Karbon kovanlar ve/veya bu yağ sapanı bu yağ kaçağını önlemeye yardımcı olur. Büyük olarak boyutlandırılmış yağlama yağı geri dönüş hatları ve tank nefeslikleri karşı basıncı düşürür ve sonuç olarak salmastralara olan yağ kaçağı önlenir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 3–33 Proses kontrolü üzerinde ortası labirentli tandem salmastra

Salmastra destek paneli genellikle kompresörün eksen çizgisine veya daha üste konumlandırılır.

a

Bu sıvıların düşük noktadan boşaltılmasına izin verir. Salmastranın izlenmesi ve kontrol paneli aşağıdaki önemli fonksiyonların yerine getirilmesini sağlar: • Sızdırmazlık gazı basıncının bitişiğindeki proses gazının basıncını aşmasını sağlayacak şekilde fark basıncının korunmasını sağlar ve sızdırmazlık gazını ölçer. • Güvenli bir konuma veya flare e olan primer salmastra kaçağını ölçer ve izler. • Güvenli bir konuma veya atmosfere olan sekonder salmastra kaçağını izler. • Ayırma gazının püskürtülmesini izler

http://teknikceviriler.blogspot.com

83

Kuru gaz salmastralar genellikle bir anda arızalanır ve operatörün müdahale etmesi için çok az zaman kalır. Arızaların birçoğu salmastra ömrünün ilk aşamalarında meydana gelir. Teknik konular çözüme ulaştırıldıktan sonra nadiren arıza görülür. Tablo 3–5 ‘te salmasta kontrol panelindeki yaygın olarak kullanılan alarmlar ve aniden duruşlar verilmiştir. Kuru Gaz Salmastraları için Güvenilir Yedekler Önemlidir Sızdırmazlık veya tampon gazı filtresi genellikle paslanmaz çeliktir, dupleks filtre ve sürekli transfer valfi de bulunmaktadır. Filtre tipik olarak en azından normal debinin üç katı veya salmastraların arızalandığı durumda gerekli debinin hangisi büyükse ona göre boyutlandırılır. Doyurulmuş veya ağır yoğunlaştırılmış sızdırmazlık gazı için basınç ayarlama aygıtının gelen akım tarafına kondensat çıkarılmasının en üst seviyeye çıkarılması için filtre konulur. Basınçlı kaplar yönetmeliğine uygun olarak sızdırmazlık gazı filtresi de tasarlansın.

m o .l c

Her bir salmastradan olan kaçak ayrı ayrı ölçülmelidir. Primer sızdırmazlık kaçağı atmosfere yönlendirildiğinde havalandırma hattına alev tutucu konulur.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Test Etme: Kuru gaz salmastra kartuşları, hem dinamik hem de statik sızdırmazlık kaçağı için tedarikçinin atölyesinde test edilir. Test ortam havası veya azot kullanılarak, maksimum sızdırmazlık basıncına kadar farklı çalışma noktalarında ve çalışma devrinde yapılır. Tandem konstrüksiyonda hem primer hem de sekonder salmastralar maksimum sızdırmazlık basıncında test edilirler. Dinamik ve statik salmastra kaçağı farklı basınçlar ve devirlerde ölçülür. Test prosedürüne karşılıklı olarak karar verilir. Kriyojenik uygulamalar için test süresince düşük sıcaklıkların tekrarlanması mümkündür. Üreticiler genellikle hem normal kaçak hem de garanti ettikleri maksimum kaçak hızını verirler. Sahada Montaj: Salmastra arızalarının birçoğu salmastra ömrünün ilk zamanlarında meydana gelmektedir. Kritik ve büyük uygulamalarda sahada ilk devreye alma için satıcı firmanın danışman hizmeti satın alınmalıdır. Kuru gaz salmastralar özelleştirilebilir ve ani bakım duruşları için yedek kartuş seti satın alınmalıdır. İyileştirme: Kompresörlerde ıslak salmastraların kuru gaz salmastralarla iyileştirilmesi söz konusu olduğunda aşağıdaki konular göz önünde bulundurulmalıdır: • • •

•

Basınçlandırılmış sabit tutma kapasitesinin avantajından yararlanılması için boşaltma da dâhil olmak üzere boru/vana yerleşimindeki değişimler. Yüksek basınca maruz kalabilecek ekipmanın giden akım tarafındaki tasarım basıncı gözden geçirilmelidir. Rotor dinamiği üzerindeki etkiler. Islak yağ salmastraları rotorun kritik devrini arttırır, amplifikasyon faktörlerini düşürür ve sönümlemeyi iyileştirir. Ancak salmastralar zamanla aşındığında bunlar senkronaltı titreşime neden olabilir ve bu rotorun kararlılığını kötü yönde etkiler. Kuru gaz salmastralarının monte edilmesi rotorun yanal kritik devrini düşürecektir ve amplifikasyon faktörünü arttıracaktır. Ancak rotorun cevabı tahmin edilebilir ve zaman geçtikçe değişmeden kalabilir. Esnek rotorların üzerine kuru gaz salmastralar monte edilecekse dikkatli değerlendirme yapılmalıdır. Eğer ön izlenim bunu garanti ediyorsa üçüncü parti bir rotor dinamiği analizi biraz masraflı olacaktır.

a

Ömür çevrimi fayda analizi yapıldığında bir iyileştirmenin tüm maliyeti göz önünde bulundurulmalıdır.

84 http://teknikceviriler.blogspot.com

Ek Uygulamalar: Santrifüj kompresörlerde ek olarak kuru gaz salmastraları aşağıdaki uygulamalarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. • • • •

Kuru vidalı kompresörler ( normalde, yerin sınırlı olmasından dolayı çift basınçlandırılmış salmastra konfigürasyonları ) Buhar türbinleri ( sadece buharın yoğuşması önlendiğinde tatminkârdır ) Kriyojenik basınç geri kazanım servisleri Agitatörler ( düşük devirli kuru gaz salmastralarının kullanılması )

FEM/FEA/ gerilim ve burulma analizini içeren ileri hesaplama yöntemleri, kuru gaz salmastralarının ve manyetik yatakların monte edilmediği büyük ekipmanların rotor dinamiğini ve hidroliğini anlamamızı sağlar. Deneyimler arttıkça uzaktan ve adamsız çalıştırmalar için ticari kaygılar bunların uygulanmasını norm olmaya zorlayabilir.

S E

m o .l c

Acımasız çevresel düzenlemeler ve enerji maliyeti gelişmelere yansıtılır. Umarım kuru gaz salmastra ve destek sisteminin iyileştirilmesini sağlar. Bunlardan bazısı açıkça yapılmaktadır ve ana satıcı firmalarla temasın olmasını sağlar.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Deneyimler, temiz ve kuru tampon gazın sürekli olarak tedarik edilmesi, sorunsuz çalışma ve uzun salmastra ömrü için en önemli gereksinimlerden birisidir. Maalesef bu önemli gereksinim farklı planlama, kabul etme ve çalışma prosesleri boyunca genellikle es geçilir. Bu noksanlıklar ise özellikle kabul etme periyodu süresince çoklu salmastra arızalarına neden olarak işletmenin devreye geç alınmasına ve çalışma kaybına neden olur. Bu noksanlıklar, özellikle kabul etme periyodu süresince neredeyse çalışma kaybı ve işletmenin devreye alınmasında gecikmeye neden olan çoklu salmastra arızalarında sonucu garanti eder.

Yukarıda bahsedildiği gibi müşterek kontrol sistemi filtreleme, düzenleme ve izlemeden oluşan gaz salmastraları için tasarlanır. Ancak bu kontrol sistemleri tipik olarak ayrıntılı izleme ve düzenleme özellikleri, filtreleme konusu genellikle görmezden gelinir. Birçok durumda kullanıcılar ve kontraktörler başlangıçta teoride her uygulama için standart filtrelemeyi seçerler. Uzman bir salmastra üreticisi, salmastra arızalarının büyük çoğunluğunun köken nedeni olacak şekilde gösteren önemli uygulamaları, özellikle kabul etme fazında, fakat normal çalışma periyodu süresince de belgelemiştir. Kontrol sistemlerinin birçoğunun özelliklerinin yetersiz olduğunun bilinmesi ve gerçekten basit, filtreleme sistemleri, gelişmiş izleme aygıtlarını bir araya getirmenin açık avantajı bir salmastra arızalandığında veya arızalanmak üzereyken gösterir. Bundan sonra en iyisinde bu izleme sistemleri salmastra arızalarının köken nedenini gösterir, eğer bir şey varsa bunları önler. Mekaniksel arızanın uygun analizi ile problemin kökeni araştırmaya başlanılır. Bu gaz bileşiminin, kabul etme prosedürlerinin ve kontrol sistemi tasarımının ve hatta salmastra, kompresör ve salmastra kontrol sistemi arasındaki farklı ara yüzlerin gözden geçirilmesini içerir. Bundan başka kontrol sisteminin borulamasının ve enstrüman yerleşimi etkileşiminin ve fonksiyonunun da nasıl olduğunun anlaşılması önemlidir. Bu ilgili akım diyagramlarının özenle incelenmesini gerektirir. Kontrolle ilgili ve ünitenin güvenli olarak çalışmasını sağlamak için uygun mantıksal girişe izin veren bir yazılımın olması da önemlidir.

a

Geçtiğimiz yıllarda gaz koşullandırma üniteleri ( GCU ), önemli gaz tedarik sorunlarının çözülmesiyle kuru gaz salmastralarının güvenirlilik performansı önemli derecede artmıştır. http://teknikceviriler.blogspot.com

85

Sadece birleştirme filtrelerini bir araya getiren sıradan gaz panellerine benzemeyen, modern bir GCU katı partikülleri olduğu gibi serbest sıvılar ve aerosolleri de ayırabilen bir vuruntu filtresi/birleştirici tankına da sahiptir. Bir ısıtıcı kontrolör de gazın sıcaklığını izler ve sabit tutar. Gazın sıcaklığının çiğ noktasının üzerinde tutulması proses gazındaki aerosollerin yoğunlaşmasını önler. Bu yüzden başarılı bir GCU ‘nun özellikleri mümkün olduğu kadar en temiz gaz tedariğini sağlayacak şekilde sıvıların verimli olarak yönetecek şekilde olmasıdır. Devreye alma sırasındaki yavaş dönme ve yüksek basınç koşullarında uygun olarak mühendislik çalışması yapılmış bir GCU, salmastra gaz basıncını arttırıcı veya benzer bir aygıtı kullanarak yeterli gaz debisini sağlayacaktır. Tipik olarak bir debi anahtarı, arttırıcı kontrolüne sinyal gönderir. Bu sinyal arttırıcısına ihtiyaç duyulduğunda otomatik olarak etkinleştirir veya devre dışı bırakır. Bunun ardından arttırıcı dahili labirent boyunca sızdırmazlık yüzeylerine filtrelenmemiş proses gazının kendi yolundan geri dönmesini önlemek için yeterli sızdırmazlık gazı debisi sağlar. Deneyimli ekipman mühendisleri ve arıza analistleri salmastra yüzeyindeki olukların tıkanmasının arızalara neden olacağını bilmektedirler. En düşük müşteri ara yüz bağlantılarıyla ve kendi kendine kontrol etmeyle, kendiliğinden düzenleme fonksiyonlarıyla modern GCU endüstriyel işletmelerin birçoğunda karşılaşılan sızdırmazlık ile ilgili problemlerin aşılmasını sağlar.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Özet olarak salmastra arızasını en aza indirmek için fabrika bileşenlerinin ve bunların sistemin bütünü üzerindeki etkilerinin gözden geçirilmesini gerektirmektedir. Önem bakımından santrifüj kompresörlerde kuru sızdırmazlık sisteminin incelenmesi için aşağıdaki faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. •

•

•

•

Gazın Bileşimi: Etkin gaz bileşiminin ve gerçek çalışma koşullarının bilinmesi zorunludur, fakat genellikle görmezden gelinir. Örneğin faz değişiminin nerede ve ne zaman olduğunun bilinmesi gerekmektedir ve sızdırmazlık akışkanında yoğuşma meydana gelecektir. Kabul Etme Prosedürleri: Temiz ve kuru tampon gazı var mı? Salmastra yatak yağından korunuyor mu? Kompresör basınçlı mı veya basıncı alınmış mı? Ekipman çalışma devrine nasıl getiriliyor? Personelin tümü kompresörün bakımı ve çalıştırılması hakkında bilgi sahibi mi? Bu yazılanlarda sistemin tam olarak kontrolü var mı ve yeterli olarak tanımlanmış mı? Kontrol Sisteminin Tasarımı: Her zaman için temiz ve kuru tampon gazı var mı? Sistem tasarımının önemli elementleri tampon gazının koşullandırılması, filtreleme, düzenleme ( debiye karşılık basınç ) ve izlemeyi içermektedir. Problem oluşmaması için sadece kontrol sisteminin gözden geçirilmesi değil aynı zamanda kullanılan mantığın anlaşılması için sistemin tasarımı ile ilgili bilgi sahibi olunmalıdır. Bundan başka tampon gazının koşullarının gözden geçirilmesi de önemlidir. Isıtıcı gerekli mi? Isıtıcının ayarlandığı sıcaklık değeri nedir? Bağlantı borularının yapısı, boyutu, malzemesi ve kullanılmaması gereken sıvı kapanı tipinin analiz edilmesi gereklidir. Bunun yanında dış ortamda hangi bileşenler ve sistemler en çok uyumludur? Kompresör, Salmastra ve Kontrol Sistemi Arasındaki Ara Yüz: Devreye alma ve devreden çıkarma sırası eğer yapılabiliyorsa sıvının uzaklaştırılması, ikaz değerleri, devreden çıkarma değerleri ve debi ölçüm birimlerinin gözden geçirilmesi. Devreye alma ve devreden çıkarma noktalarında problemlerin işaretlerinin tanındığından emin olunmalıdır. Bunun yanında mantıksal ve ara yüz terimlerinde hangi kontrol değeri istenmektedir? Her senaryoya uyan tek kontrol sisteminin tasarlanamayacağı unutulmamalıdır.

a

86 http://teknikceviriler.blogspot.com

•

İşletmenin özellikleri, dar çaplı borulamaya karşılık büyük çaplı borulama ( boru boyutları, mantıksal sistem ve kablo diyagramları da dâhil )

Bazen işletmenin özellikleri tedarikçi firmanın önerdiğinden tamamiyle farklıdır. Fakat bunun iyi bir nedeni bulunmaktadır. Örneğin büyük çaplı borulama yerine dar çaplı borulama kullanılabilir veya farklı kaynak prosedürü seçilebilir veya tedarikçi firma belirli bir ayarda durdurmayı önermişse işletme prosesin bozulmasının önüne geçmek için planlı duruşu seçebilir. Tüm anlarda fakat özellikle kuru gaz salmastraların eski tip salmastraların yerlerine kullanıldığı durumlarda bu liste daha da uzayabilir. Güvenirlilik odaklı bir kullanıcının perspektifinden bakıldığında üzerinde bir daha durulması gereken noktalar bulunmaktadır. Bunlar sadece önceden bahsedilen, kuru gaz salmastra ( DGS ) iyileştirilmesinin yapıldığı düzeneğin dinamik analizi değil aynı zamanda DGS iyileştirmesi için yedek rotorunda hazırlanması ve mevcut olanın işlenmesi veya yeni kapakların takılması için planların yapılmasıdır. Planlama kompresör kontrollerinin bir üst sınıfa geçirilmesi DGS sistemi ile ilgili gereksinimlerin yerine getirilmesidir. Burada tampon gazının kaynağına özel önem verilmelidir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Yine, ya proses gazı tamamen temizlenmiş olmalı ya da bazı diğer mutlak olarak temiz ve tamamiyle ortama uygun olanı bulunmalıdır. Temiz purge gazı güvenilir kaynağına ait sürekli şartı DGS ‘ye yağlama yağının girişini önlemek için tersiyer sızdırmazlığı da yapmak zorunda olmasıdır. Bu iyileştirilmiş rotorların sonra sahada yapılan testlerinde, ekipmanın ıslak sızdırmazlık sistemine sahip olduğunda gözlemlenen titreşim şiddetlerine eşit ya da daha düşük değerler rotor da bulundurulmalıdır.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

87

Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

88 http://teknikceviriler.blogspot.com

BÖLÜM 4 GÜÇ AKTARIMI ve İLERİ YATAK TEKNOLOJİSİ

4.1 DÖNER POZİTİF DEPLASMANLI ve SANTRİFÜJ KOMPRESÖRLER İÇİN KAVRAMALAR Kavramalar, kompresöre güç aktarımında önemli bir bağlantı oluşturmaktadır. Bunlar en iyi mühendisliği hak etmektedir. Şüphesiz birincil fonksiyonları tahrik eden ve edilen ekipman arasındaki boşlukta köprü oluşturmak ve torku aktarmaktır. Ancak pratikte iki ekipman arasında mükemmel hizalama yapmak imkansız olduğundan kavramalar milin ayarsızlığını ve eksenel gezintiyi alacak şekilde tasarlanmak zorundadır ( Şekil 4–1 ). 1960 lardan önce endüstriyel standart olarak dişli tip kaplinler ( Şekil 4–2 ) kullanılmıştır. Ancak 1970 lerde dişli kaplinlerin yerine konturlu diyafram kaplinler ( Şekil 4–3 ve 4–4 ) kullanılmaya başlanmış ve maliyet bilincine sahip OEM ler tarafından sık olarak tercih edilir olmuştur. Konturlu diyafram kaplinlerde yağlama yapılmaz. Tasarıma uygun olarak seçilmiş diyafram kaplinler önemli miktardaki ayarsızlığı karşılayabilirler. Ancak bunu yerine getirebilmeleri için yerlerine dikkatlice monte edilmelidirler.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Bu kaplinlerde dişli kaplinlere göre eksenel konumlandırmada daha az tolerans vardır. Titiz seçim ve montaj yöntemlerinin kullanıldığı güvenirlilik odaklı işletmelerde şu ana kadar herhangi bir arıza olduğu rapor edilmemiştir.

a

Şekil 4–1 Kompresörlerde kullanılan kaplinlerin işlevleri ( Kaynak: Ameridrives Couplings, Erie, Pennsylvania )

http://teknikceviriler.blogspot.com

89

Ekipmanın diğer özellikleri söz konusu olduğunda API 671 kaplin standardı kullanıcıya daha faydalı olacaktır. API 671 ‘de kritik, yedeği olmayan ekipmanlarda kullanılan kaplinler için minimum gereksinimler detaylı olarak anlatılmaktadır. Bu tip bir ekipman 60 000 d/d ‘de çalışan genleştirici tahrik ünitesi veya daha sıradan 1800 d/d ‘de çalışan bir motor tahrik birimi olabilir. Ekipmanı kullanan ekipmanın kritikliğini belirlemektedir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–2 Turbo ekipman için dişli tipli kaplin ( Kaynak: Ameridrives Couplings, Erie, Pennsylvania )

4.1.1 Kaplinlerin Fonksiyonel Parametreleri, Tipleri ve Konfigürasyonları

Gres veya sürekli yağ akımı ile yağlanan dişli tip kaplinler sıradan meşli dişleri birleştirirler. Farklı geometrilerde, diş profillerinde ve boyutlarda olabilen bu kaplinler tahrik eden dişli ağının tahrik edilen dişli ağına göre olan bağıl kayma hareketi ile ayarsızlığı emer ( Şekil 4–2 ). Tasarımın doğasından dolayı dişli kaplinler aşınan bileşenlerdir ve aşınma sınırı geçildikten sonra periyodik olarak değiştirilmelidir. Bundan başka dişli kaplinlerde dişlerin kilitlenme sorunu da bulunmaktadır. Bu tip bir kilitlenme genellikle ekipmana ait eksenel ve radyal yatakların kapasitesini aşan tepki yükleri oluşturur. Dişlerin aşınmasını önlemez ve kilitlenme dişli kavramanın uzun süreli performansının tahmin edilmesini önler. Bazı dişli kavramalar 5, 10 veya 15 sene çalışıyor olmasına rağmen kilitlenmenin neden olabileceği aşırı titreşim tahmin edilemeyen giderlerin oluşmasına yol açar. Tek konturlu diyafram kaplinler ( Şekil 4–3 ) güvenirlilik odaklı işletmelerde büyük öneme sahiptir. Şu anda en büyük üreticisi B. F. Goodrich olmasına rağmen halen gerçek ticari ismi olan Bendix ( Lucas Havacılık, ardından TRW şimdi de B. F. Goodrich tarafından satın alınan ) olarak bilinmektedir. Tork konturlu, sırtı profilli tek diskli veya diyafram ile kesme momenti olarak aktarılır. Konturlu diyafram kaplin, eş değer dişli kapline göre daha az eğilme momentine maruz kalır. Yenilemelerde mevcut dişli kaplinin bir diyafram kaplinle değiştirilmesi aynı kaplin alanında daha fazla güç aktarılmasına izin verir. Bunun için milin değiştirilmesine de gerek yoktur.

a

Çoklu diyafram kavramaları ( Şekil 4–4 ) Zurn Company tasarlamakta ve üretmekte iken şimdi Ameridrive adı altında üretilmektedir. Bunlarda Bendix kaplinleri gibi aynı tork aktarma prensibini kullanmaktadır. Fakat ince ve birden fazla dalgalı diyaframlar, tek diyaframlı kavramalara göre daha az eksenel ve açısal katılığa sahiptir.

90 http://teknikceviriler.blogspot.com

Disk kavramalar ( Şekil 4–5 ) Thomas adı altında üretilmektedir ve 1950 lerden beri kullanılmaktadır. 1970 lere kadar disk kavramaların genel olarak kritikliği az, motorla tahrik edilen ekipmanlar için uygun oldukları düşünülmekteydi. Link geometrisindeki pürüzsüzlükler ( sonlu elemanlar analizi ile optimize edilmiştir ) diskler gibi PTFE ile kaplanmaları, disk kaplinlerin birçok turbo ekipman üreticisi ve OEM tarafından daha fazla tercih edilmesini sağlamıştır. Disk kaplin ile tahrik etme mekanizması diyafram kaplindekine göre bulunan önemli derecede farklılık göstermektedir. Disk tasarımında tork, katmanlı teğetsel link serisindeki gerilim vasıtasıyla aktarılır. Bu linkler saplama ile birbirine bağlanmış tahrik eden ve edilen flanşlara bağlanır. Çelik tipik olarak gerilimde kaymaya göre iki kat daha güçlü olduğundan ( metal diyafram olarak ) disk paketinden oluşmuş kaplin buna eş değer diyafram kapline göre daha ufak dış çapa sahiptir. En düşük dış çap, en büyük dış çap ile kombine edilerek özellikle düşük moment uygulamaları için çok uygun olan paket diskli kavrama elde edilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–3 Konturlu tek esnek elemanlı diyafram kaplin ( Kaynak: Flexement Texas, Houston, TX )

Ayarsızlıktan kaynaklanan gerilimleri emmek için metal diyaframların veya disklerin kullanıldığı yağlamasız esnek kaplinler uygun olarak seçildiğinde bakım-onarıma ihtiyaç duymadan uzun yıllar çalışabilmektedir. Bu kaplin ana rotor milinden daha fazla aşınan bir nesne olarak ele alınmaz. Her iki parçada yüksek seviyedeki hem sürekli hem de çevrimsel gerilimleri emebilecek şekilde tasarlanabilir ve yaklaşık olarak sonsuz ömre sahiptir. Yüksek enerjili ekipmanlarda kullanım için kaplinlerin özenle seçilmesi ve kullanılması, planlı değiştirme veya bakıma ihtiyaç kalmadan uzun yıllar boyunca güvenli, güvenilir çalışmayı sağlayacaktır.

a

4.1.2 Gemi Tipi Kaplinler ve Düşürülmüş Moment Geometrileri Tüm kaplin tiplerinde yaygın olan stil veya konfigürasyon olarak deniz kaplinleri isimlerini, çıkarılmasının zahmetli ve tehlikeli olduğu ispatlanan ısıtılan rijit göbeğin olduğu endüstriden http://teknikceviriler.blogspot.com

91

ismini almaktadır. Gemi kavramalarda kayan dişli ağı veya esneyen spool parçasıyla birleşiktir. Spool parçaları kolaylıkla çıkarılabilir ve rijit göbekleri rahatsız etmeden değiştirilebilir. Gemi stildeki kaplinler en basit konfigürasyona sahiptir. Ancak daha fazla kütle olması ve ağırlık merkezi konumunun farklı olması, gemi kaplinlerinin ilk kritik devirlerinin üzerinde çalışan ekipmanların uygun olmadığı yönündedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 4–4 Konturlu çok esnek elemalı diyafram kaplin ( Kaynak: Flexement Texas, Houston, TX )

Rezonanslar potansiyel olarak yüksek enerjili ekipmanlarda potansiyel olarak öldürücüdür. Yanal, burulma ve eksenel rezonans frekansları hesaplanır ve ekipmanın tasarım aşamasında bunun önüne geçirilmeye çalışılır. Gelişmiş rotor dinamiği analiz programları milin veya kaplinin rezonansının doğru olarak hesaplanmasını sağlayarak ekipman tasarımının iyileşmesi sağlanır. Fakat rotor dinamiği analizi genellikle problemlerin çözümünün dışındaki alanlarda daha fazla kullanılır. Yine dişli, disk veya diyafram kaplinlerin her birisi gemi tipi ve/veya düşük moment konfigürasyonunun olduğu kayan dişliye veya göbeğe bağlanmış kayan dişliye sahip olabilir. Bu yüzden sabit düzlem ve ağırlık merkezi milin ucundan iç tarafına doğru hareket eder. Düşürülmüş moment geometrileri, aşırı derecede yüksek bindirme momentinin milin kritik devrini önemli derecede değiştirebileceği hassas rotor sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar ayrıca, mil uçlarının birbirine çok yakın olduğu ekipmanlarda veya miller arasında az bir boşluk olduğunda da çok kullanışlıdır. Milin boşluğunun yakın olması kaplinin esnekliğini sınırlayabilir, yüksek titreşim oluşturabilir ve aşırı tepki yüklerinden dolayı yatakta hasar meydana gelebilir.

a

92 http://teknikceviriler.blogspot.com

4.1.3 Kaplin Montajı ve Seçimine ait Özet Sıradan bir kaplin grubu 150 veya daha fazla ayrılabilen bileşene sahip olabilir. Bunların birçoğunun fabrikada ön montajı yapılmıştır ve kurulumu yapacak olan personel sahada yapboz çözmek zorunda kalmaz. İyi bir kaplin üreticisi, doğru cıvata torklarının olmasını sağlayan ekipmana ve uzmanlığa sahip olmalıdır. Kritik ekipmanlarda kullanılacak olan kaplinler özenle seçilmiş olmalı, mühendislik çalışması yapılmış olmalı ve bağlandığı ekipmanın özgül çalışma karakteristiklerine uyumlu olarak üretilmiş olmalıdır. Tork, devir, mil boyutu ve ayarsızlık kapasitesi baz alınarak katalogdan yapılan seçim kaplinin kullanılacağı ekipmana uymamasına neden olabilir. Aslında uygun olmayan kaplin seçimi kompresörün kullanılamamasına, yapısal hasarlara neden olabilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–5 Disk paketli kaplin ( Kaynak: Flexement Texas, Houston, TX )

Dişli kavramalar, güvenirlilik odaklı fabrikalarda çok nadir olarak kullanılmaktadır. Bu yüzden 2004 ‘te üretici firmaların yüksek performanslı kaplin satışlarının sadece %8 ‘lik dilimini dişli kaplinler oluşturmaktadır. Bir kaplinin başlangıçtaki seçimi kaplinin tork kapasitesine ( bir uygulama faktörü kullanılarak ) ve ayarsızlık toleransına bağlı olmak zorundadır. Çalışma devri ve yanal, burulma veya eksenel rezonans frekansları arasında yeterli güvenlik sınırlarının oluşturulması için kütle/elastik karakteristiklerin ( ağırlık, atalet, ağırlık merkezi, eksenel, açısal ve burulma katılığı ) özenle incelenmesi için sistem bazlı ön izleme kullanılmalıdır.

a

Rotor dinamiği analizi ( RDA ) tekniği geliştirilmiştir ve uygun olarak kullanıldığında, tasarım bitmeden ve üretim başlamadan önce akuple rotor sistemine ait detaylı bir ön izlenime izin veren programlar yaygın olarak kullanılmalıdır. Uzman ekipman tasarım mühendisleri benzer teknikleri kullanarak güvenli ve yüzde yüz olarak başarılı kaplin yenileme işlemi yapabilirler. Kimi zaman ve genellikle yıllarca süren kötü performans ve yüksek titreşimlerden dolayı orijinal kaplin seçimi kendi kendini rotor geometrisi ve çalışma koşulları arasında kötü ve hatta tehlikeli olarak ortaya koyabilir.

http://teknikceviriler.blogspot.com

93

4.2 KOMPRESÖR ROTORLARINDA KULLANILAN MANYETİK YATAKLAR Bu bölümde daha önce değinilen yeni gelişimler daha çok manyetik yatakları ve sıradan fakat harici olarak basınçlandırılmış yatakları içermektedir. Bu yeniliklerin diğer kısmının amacı kompresörün daha yüksek devirlerde ve titreşimsiz çalışmasını sağlamaktır. Bu daha sıkı toleransların verilmesini ve daha verimli sıkıştırma yapılmasını sağlar. Manyetik yatak sistemleri temassız teknolojiye sahiptir. Bu yüzden ihmal edilebilecek kadar az sürtünme kaybı, sıfır aşınma bulunmaktadır ve güvenirliliği daha fazladır. Manyetik yatak teknolojisi, rotorun hem havada durması hem de eksenel olarak sabitlenmesi için manyetik alanları kullanmaktadır. Mekaniksel temas sadece rotorun devri sıfır olduğunda meydana gelmektedir.

m o .l c

4.2.1 Manyetik Yataklara Ait İlk Uygulamalar

1980 lerin ortalarından beri farklı türdeki turbo ekipman uygulamalarının birçoğunda manyetik yataklar kullanılmaya başlanmıştır. Kompresörlerde bu teknoloji yüksek basınçlı yağ salmastralarına olan ihtiyacı ortadan kaldıran kuru gaz salmastraları ile gelişimine devam etmiştir. Tamamen yağsız kuru bir ekipmanın gelişimi kaçınılmaz olduğunda manyetik yatakların kabul görmesinde artış sağlamıştır. Boru hattı kompresörlerinde yağlı yatakların manyetik yataklarla değiştirildiği ilk uygulamalarda yataklar havanın purge edildiği boşluktaki kuru gaz salmastrasının dış tarafına monte edilmektedir. Ancak bu birimler, kendi yağlama yağı sistemini gerektiren devir arttıran bir dişli kutusuna sahip elektrik motorları veya gaz türbinleri ile tahrik edilmekteydi. Kuru ekipman fikrinin teknolojiyi ilerletmesine etmesine yardımcı olmasına rağmen manyetik yatakların ilk maliyetlerinin yüksek olması ve yağlama yağı sisteminin hala tahrik birimi el veya redüktörü beslemesi gerektiğinden dolayı manyetik yatakların ticari olarak kendilerini ispatlamaları hala zordur.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

1990 ların sonu ve 2000 lerin başlarında ekipman tasarımcıları, manyetik yatakların proses gazında doğrudan çalışabildiklerini gördüklerinde yatak tercihlerinin birçoğu değişmiştir. Bu özellikle kendine has bazı teknik ve ticari avantajlar sağlayan takviye tipindeki kompresörler için doğrudur. Buna ek olarak doğrudan tahrikli yüksek devirli motorların geliştirilmesi bunların kabul görmesini hızlandırmıştır. Çünkü şimdi ekipman tasarımcıları hem kompresör hem de motor için manyetik yatakları kullanabilmektedirler. Bu sayede tamamen yağsız olarak çalışan ekipman düzeneği geliştirilmektedir. Tablo 4-1 ‘de turbo ekipmanlarda manyetik yatakların kullanılması için bazı genel bilgiler verilmektedir. Manyetik yatak teknolojisi kendine hastır. Bunun nedeni tamamen mekanik sistemi ( yatak donanımı + yağlama sistemi ) bir elektromekanik sistemle ( yatak donanımı + kontrol sistemi ) değiştirmesidir. Mekaniğin yerine elektroniğin kullanılması daha yüksek güvenirlilik ve daha az bakım gibi önemli avantajlar kazandırmaktadır. Fakat kompresörlerde doğru olarak kullanıldığında bile bazı dezavantajları bulunmaktadır.

a

4.2.2 Aktif Manyetik Yatakların Çalışma Prensibi

Manyetik yataklar yağ yatakları gibi dönen milin desteği ile düşük sürtünme sağlar. Yatak yükleri, kompresörün mili tarafından oluşturulan statik ve dinamik kuvvetlerin bileşkesidir. Şekil 4–6 ‘da görülen sıradan yatay mil yerleşimi yataklar tarafından kontrol edilmesi gereken 5 serbestlik derecesine ( DOF ) sahiptir. 2 serbestlik derecesi ( x ve y eksenlerindeki ) milin her iki ucundaki radyal yataklar tarafından kontrol edilir. Eksenel yataklar ise z eksenindeki serbestlik derecesini kontrol etmektedir. 94 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–6 Beş serbestlik dereceli tipik bir kompresör mili için manyetik yatak yerleşimi

Radyal manyetik yataklar, milin ağırlığından olduğu gibi salyangozdaki basınç farkından dolayı oluşan aerodinamik yanal yüklerin oluşturduğu statik yüklere de tepki gösterirler. Dinamik yükler daha çok milin dengesizliğinden kaynaklanmaktadır. Fakat mil/kaplin ayarsızlığından, aerodinamik yüklerden, gazın içerisinde sıvı taşınmasından da kaynaklanabilir. Manyetik eksenel yatak, surge veya diğer aerodinamik faktörler gibi farklı kaynaklardan gelen dinamik yükler ve ekipmanın içerisindeki basınç farkından dolayı oluşan statik yüklere tepki göstermek zorundadır. Tablo 4–1 Manyetik yatakların kullanımı için genel bilgiler • • • • • • •

Manyetik Yatak Kullanımı Turbo genleştiriciler veya hermetik ( örn: salmastrasız ) kompresörler gibi proses akışkanı ortamı ile çalışma Açık deniz platformları gibi alanın ve ağırlığın daha önemli olduğu durumlarda Daha yüksek çevresel hız Daha düşük özgül yatak yükü Denizaltı, çöl, boru hatları gibi erişimin olmadığı konumlarda veya uzaktan, adam olmadığı durumlarında uzaktan izleme mümkün Milin eksenel ve radyal konumu, yatak yükü, devir ve sıcaklığın aynı anda izlenebildiği teknolojilere sahip olması Yüksek devirli motor tahrik üniteli aktarma organları

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

•

•

• • •

Kaymalı Yatak Kullanımı Dişli ile tahrik edilen birimler veya yağ sızdırmazlığı sağlanmış kompresörlerdeki gibi yağlama yağının olduğu ekipmanlarda Düşük devirli tahrik birimi ve devir artışlı redüktörden oluşan çok gövdeli aktarma organları Daha düşük çevresel hızlar Daha yüksek özgül yatak yükü Geleneksel karaya sabitlenmiş ekipman. Üçüncü parti sistemlerde uzaktan izleme mümkün

•

Gerektiğinde seçime bağlı olarak dışarıdan izleme

•

Ekipman tahrik birimi ve dişli kutusu arasındaki ortak bir yağlama sistemini paylaşabilen aktarma

95

• • • • •

Yüksek derecedeki dengesiz yüklere karşı dayanıma ihtiyaç duyulan özel proses ekipmanları veya titreşime ( örn: gürültü ) duyarlı ekipmanlar Kritik devirleri aşan geniş çalışma devri aralığı Yağ kaçağı tipli alev riskinin düşük olması Uç noktalardaki sıcaklıklarda bulunan ortamlar ( kriyojenikten > 250 C0 ‘e )

• • • •

organları Kaya kırıcılar, kağıt hamuru rafinerileri, boşaltma pompaları gibi ağır darbeli yükler Devir aralığı sınırlıdır veya sabit devirdedir Alev riskinin olduğu uygulamaları bulunmaktadır Bazı mikro türbinlerde olduğu gibi yağın milin soğutulmasını da sağladığı uygulamalar ve kabul edilebilir yağ sıcaklığı ortamı

Motorun tahriği için elektriğin olması

Şekil 4–7 ‘de görülen bir manyetik yatak sistemi daha büyük bir hava boşluğunda milin havada durması için çekme kuvveti oluşturan elektrikli mıknatıslardan yapılmıştır. Konum sensörleri milin konumunu izler ve kontrol sistemine geri besleme yapar. Milin konumu bir referans değerle ( örn: merkezin konumu ) karşılaştırılır. Eğer mil merkezlenmemiş ise bir hata sinyali oluşturulur ve PID kontrol algoritması ile şartlandırılır. Kontrol çıkışı, sonrasında elektrikli mıknatıslara düzeltme akımını gönderecek olan güç amplifikatörüne bir düzeltme sinyali besler. Elektromanyetik etkinleştiriciler milin yeniden merkezlenmesi için düzeltme kuvveti oluşturur. Şekil 4–7 ‘de görülen kontrol döngüsü bir serbestlik derecesini kontrol etmektedir. Fakat sıradan bir kompresörde 5 serbestlik derecesi için beş adet kontrol döngüsü olmalıdır. PID kontrolü, güç amplifikatörü ve ilgili devreler genellikle yatakları kontrol sistemine bağlayan güç ve sinyal kabloları ile kompresörden uzak zararsız bir ortamda bulunan kontrol dolabındadır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Ekipmanın içerisindeki manyetik yatak donanımı radyal ve eksenel manyetik yatak statorları ( örn: elektromanyetik etkinleştiriciler ), konum sensörleri, radyal yataklar ve eksenel disk için rotor sarımlarından ibarettir. Buna ek olarak bir arıza anında veya havada durma sona erdiğinde meydana gelecek aşırı yükte milin güvenli olarak durdurulmasını sağlamak için eksenel yataklar konulmuştur. Mekanik donanım ve kontrol elektroniğine daha sonra detaylı olarak değinilecektir. 4.2.3 Yük Kapasitesi

Manyetik yataklar kaymalı yataklara göre daha düşük özgül yük kapasitesine sahiptir ve kompresörün tasarımcısı gerekli olan yük kapasitesine erişilebilmesi için yeterli iz düşüm alanını ( uzunluk x çap ) sağlamak zorundadır. Bu problem, manyetik yatakların daha yüksek çevresel hıza izin vermesi ve bu yüzden iz düşüm alanını veya yatağın etkin alanını arttıracak şekilde yatak çapının daha büyük yapılabileceği gerçeği ile uyumludur. Sıradan kaymalı yataklarda yük kapasitesi malzemenin dayanımıyla ve yükü kaldırabilecek yağ filmini oluşturabilme yeteneği ile sınırlandırılmıştır. Manyetik yataklar için özgül yük kapasitesi konstrüksiyon malzemesinin manyetik özelliğine bağlıdır ve bu kapasitesi manyetik malzemenin soğurması ile sınırlandırılmıştır. Malzeme bir kere soğurulduktan sonra daha fazla yatak kuvveti oluşmaz ve mil çıkarılır veya yatağa indirilir. Bu yüzden yatak boyutları, geçici aşırı yük koşullarını taşıyabilecek şekilde olmalıdır.

a

Bir radyal manyetik yatak, birbirine zıt çiftlerden oluşan ve iki serbestlik derecesini kontrol eden 4 adet elektrikli mıknatıstan oluşmaktadır. Yük kapasitesini arttırmak için mıknatıslar 450 eksenlerinde ( V ve W ) yerleştirilmiştir. Bu şekilde üstteki iki mıknatıs Şekil 4–8 ‘de görüldüğü gibi milin ağırlığını taşımaktadır.

96 http://teknikceviriler.blogspot.com

Şekil 4–7 Manyetik yatak sistemi

S E

m o .l c

Yük kapasitesi iz düşüm alanının ( DxL ) bir fonksiyonudur. Konstrüksiyonda kullanılan sarımların manyetik özellikleri Tablo 4–2 ‘de verilmektedir. Yatağın iz düşüm alanı rotor sarımların dış çapı ve sarımların yığın uzunluğudur.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

4.2.4 Manyetik Yatak Donanımı Radyal Manyetik Yataklar

Radyal yatağın statoru, manyetik akımı iletecek manyetik kutupları oluşturacak şekilde tasarlanmış ve kapatılmış, sarımlardan oluşmaktadır. Sarımlar elektrikli mıknatısları oluşturan kutupların etrafında sarılmış bobinlere sahiptir. Bu tip konstrüksiyon elektrik motor donanımına benzerdir. Ayrıca rotoru, milin üzerine sıkı geçmiş sarımlardan yapılmıştır. Şekil 4–8 ‘de görüldüğü gibi yatağın statoru üzerindeki güney ve kuzey kutuplarının değiştirilmesi sonucu oluşan girdap akımı kayıplarını ve iç kayıpları en aza indirmek için rotor sarımları gereklidir. Konum sensörleri, yatak etkinleştiricilere yakın olarak konulmuştur. Bu sayede rotorun konum bilgisi sürekli olarak kontrol devresine beslenir. Kompresörün operatörü, milin bu konum faktörünün yüzeyine göre döndüğünü kaymalı yataklardaki gibi yatak yüzeyine göre dönmediğini hatırlamalıdır. Rotorun dengelenmesi süresince bu akıldan çıkarılmamalıdır. Radyal yatak statoru ve konum sensöründen oluşan grup eş merkezliliğin sağlanması için birlikte monte edilir. Şekil 4–9 ‘da komple bir radyal yatak manyetik kartuşu görülmektedir. Radyal manyetik yatak için devir sınırı, milin üzerine geçirilen sarımların mekanik dayanımı tarafından belirlenir. Bu diğer yatak teknolojileri ile karşılaştırıldığında daha yüksek çevresel hız sağlamaktadır.

a

Manyetik Eksenel Yataklar

Manyetik eksenel yatak, Şekil 4–10 ‘da görüldüğü gibi dönen bir eksenel disk ve karşılıklı duran elektromanyetik stator grubundan oluşmaktadır. Bu stator grubu, eksenel boşlukta diski durduran veya milin havada tutulması için çekim kuvvetiyle iş yaptıran toroid şekilli elektrikli mıknatıslardır. Çalışma prensibi radyal yataklarınkine benzerdir. Bunlarda milin eksenel konumu izlenir ve boşlukta merkezlenmesi için diski sabit tutmak veya kuvvetlendirmek için mıknatıslarda akım ayarı yapılır. Şekil 4–11 ‘de manyetik eksenel yatak statoru ve eksenel

http://teknikceviriler.blogspot.com

97

disk görülmektedir. Burada eksenel diskin deliksiz, kanalsız ve katmanlı olduğunu da belirtmek gerekir. Bu yüzden eksenel statorun geometrisinden dolayı disk radyal yataklardaki gibi değişen manyetik kutuplardan geçmez.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 4–8 Radyal manyetik yatağa ait kesit resmi

Bir manyetik eksenel yatağın devir sınırı milin üzerine monte edilmiş eksenel diskin dayanımı ile belirlenir. Eksenel disk manyetik çelikten yapılmak zorundadır ve milin üzerine monte edilen disk için daha yüksek dayanımlı malzeme kullanıldığında 300 m/sn ‘lik çevresel hızlara ulaşılabilmektedir. Bu önemlidir. Çünkü manyetik yatağın daha düşük özgül yük kapasitesine sahip olması daha büyük iz düşüm alanı gerektirir ve eksenel diskin çapı, sıradan bir eksenel yatağa göre daha büyük olur. Yardımcı Yataklar

Manyetik yatak sistemlerinin bir diğer özelliği de kontrol sisteminde herhangi bir arıza olması veya yataklarda aşırı yükleme olduğunda ekipmanın güvenli olarak durdurulmasını sağlar. Şekil 4–12 ‘de eksenel yataklarda olduğu gibi bir radyal manyetik yatağa ait kesit gösterilmektedir. Yardımcı yataklar durdurma süresince hem eksenel hem de radyal yükler için destek sağlamalıdır.

a

Yardımcı yatak boşluğu, manyetik yatak boşluğunun yaklaşık olarak yarısına ayarlanmalıdır. Normal çalışmada mil havalanır ve yardımcı yatak dönmez. Fakat herhangi bir arıza halinde yardımcı yatak, manyetik yatak rotoru ve stator arasında temas olmadan ekipmanın güvenli olarak durdurulmasını sağlar. Yedek yataklar değiştirilmeden önce kompresörün birkaç tam devir, tam yük de durdurulmasını sağlayabilir. Kontrol sistemi için normal bir MTBF ‘nin 40 000 saat olduğu göz önünde bulundurulursa birçok ekipmanın ömrü için bu yeterlidir.

98 http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–9 Radyal manyetik yatak kartuşu

Manyetik Yatak Kontrol Sistemi

Orijinal manyetik yatak kontrol sistemleri PID kontrolünü yerine getirmek için analog teknolojiyi kullanmaktaydı. Beş kontrol çevriminin her birisi aynı analog PC kartlarındaydı ve kart üzerindeki bileşenler değiştirilerek ( örn: rezistörler ve kapasitörler ) ayarlama yapılmaktaydı. 1990 ların ortalarından itibaren mikro işlemcilerin hızları arttığından analog sistemlerin yerine dijital sistemler kullanılmaya başlanmıştır. Bu, maliyeti ve karmaşıklığı büyük ölçüde düşürmüştür. Çünkü PID kontrolü için şu anda bir mikro işlemcinin yaptığını birkaç tane PC kartı yapmaktaydı. Analog kontrolden dijital kontrole geçişteki en büyük avantaj MTBF nin artmasını sağlayacak şekilde bileşen sayısında önemli düşüşün olmasıdır. Günümüzdeki dijital kontrol sistemleri 40 000 saatten fazla MTBF ‘ye sahiptir. Bunun anlamı yaklaşık olarak beş sene sürekli çalışabilmeleridir.

a

Şekil 4–10 Manyetik eksenel yatak

http://teknikceviriler.blogspot.com

99

PID kontrolü, hata sinyalini faz ve kazançla modifiye ederek yatak karakteristiklerini belirlemektedir. Faz ile sönümleme, kazanç ile katılık eş anlamlıdır. Bu yüzden manyetik yataklar kaymalı yataklardan farklıdırlar. Kaymalı yataklar için yatak karakteristiği yatağın geometrisine ( örn: ön yük, boşluk vs. ) ve yağın özelliklerine bağlıdır. Manyetik yataklar için yatağın karakteristiği bozucu girişin frekansına bağlıdır. Örneğin senkronize frekansta kontrolörün faz ve kazancı baz alındığında dengesizlikten kaynaklanan senkronize titreşim yatak tarafından kontrol edilir. Yatağın karakteristiği, API 617 tarafından belirlenen kabul edilebilir titreşim kriterini karşılayan kompresörün çalışma devri aralığı boyunca kararlı rotor dinamiği cevabını sağlayacak şekilde ayarlanmıştır. Tipik olarak yatak karakteristiklerinin önceden belirlenmesi için bir rotor dinamiği analizi yapılmalıdır. Eğer rotor modeli doğru ise daha fazla ayarlamaya gerek kalmaz. Dijital kontrol sisteminde bir dizüstü bilgisayar kullanılarak daha fazla ayarlama yapılabilir.

m o .l c

Şekil 4–13 ‘te bir dijital kontrol sistemi görülmektedir. Bu kontrol sistemleri kompresörün uzaktan çalışmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Tipik olarak kontrolör zararsız bir bölgeye yerleştirilmektedir. Kontrolör ve ekipman arasındaki yatağın güç ve sinyal kabloları 300 metre uzunluğa kadar olabilir. Kullanıcı kontrol sistemini ya yerel ( panodan ) ya da uzaktan bir MODBUS seri bağlantı ile kullanabilir. Dijital kontrol sisteminin bir diğer avantajı da izleme, eğilimlerin görülmesi, teşhis ve arızanın giderilmesi için ekipmanın çalışma verilerinin anlık olarak görülebilmesidir. Bu çalışma verileri titreşim, yatak yükleri, milin dengesizliği ve yatak sıcaklığını içermektedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Manyetik yatak kontrolü, AC güç kesintisinden dolayı havalandırma kaybının olmayacağı kesintisiz güç kaynağına sahiptir. Şekil 4–13 ‘te görülen kontrolör havalandırmanın sağlanması için yedek akü sistemine sahiptir. Kompresörün normal devreye girme ve durması dönme isteği gelmeden önce milin havalandırması ile yapılır ve milin indirilmesinden önce dönme durdurulur. 4.2.5 Teknolojinin Durumu ve Örnek Uygulamalar

Manyetik yatak teknolojisi büyümeye devam etmektedir ve kompresör uygulamalarının birçoğunda kullanılmaktadır. Bu büyümenin kaynağı manyetik yataklı bir kompresörün yerine manyetik yatak kompresörünü tasarlayan OEM lerden gelmektedir. Bu, tasarımcıya yatağın yüksek devir kapasitesiyle proses gazında çalışabilmesi imkanını tanımaktadır. Günümüzde 300 ‘den fazla büyük turbo ekipman manyetik yataklarla çalışmaktadır ve bu ekipmanların yarısı proses akışkanının içerisinde çalışan yataklara sahiptir. Örnek Uygulama – 1: Polietilen Üretimi içn Kullanılan Çevrimsel Gaz Kompresörü Bu kompresörler tipik olarak büyük bir konsollu çarka sahip tek kademeli birimlerdir. Bunlar akışkan yataklı reaktör içerisinde yüksek debide düşük basınç artışına sahip besleme gazı gönderirler. Manyetik yatakların kullanılmasıyla akışkan yataklı reaktörün içerisinde yağ kirliliği önlenmiş olunur. Tablo 4–3 ‘te ekipman verisine ait bir özet verilmektedir.

a

Yağsız çalışmaya ek olarak manyetik yataklar ayrıca büyük toleranslar verilebilme avantajına sahiptir. Büyük dengesiz yükler söz konusu olduğunda bu büyük toleranslar yardımcı olacaktır. Polietilen üretim prosesi, çarkın üzerinde polimer oluşturmaya meyillidir ve bu da yataklar üzerinde dengesiz yüklerin oluşmasına neden olacaktır. Polimer oluşumu normalde üniform ve dengesiz yükler az senkronize titreşime neden olmasına rağmen bir parça polimer kırıldığında önemli derecede dengesizlik meydana gelir. Büyük boşluktan dolayı manyetik 100http://teknikceviriler.blogspot.com

yataklar bu ani yüke ve sürekli çalışmaya tepki gösterebilecektir. Şekil 4–14 ‘te tam mil grubu ile kompresör görülmektedir. Mil grubu büyük bir çarka ve eksenel diske sahiptir. Radyal manyetik yatak sarımları eksenel diskin her iki tarafında da görülebilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–11 Manyetik eksenel yatak statoru ( sol ) ve eksenel disk ( sağ )

Tablo 4–3 Çevrimsel gaz kompresörüne ait veriler Ekipman Anma gücü Anma devri Rotorun ağırlığı Eksenel yük Tahrik ünitesi Ortam • Proses • Yatak boşluğu • Patlamaya karşı koruma • Kontrol panosu

Tek kademeli kompresör 2 000 kW 3 000 d/d 870 kg 54 kN Asenkron motor

Polietilen Hava Yok Güvenli alanda, ekipmandan en fazla 300 m uzaklıkta

Örnek Uygulama – 2: Doğal Gaz Depolama Kompresörü

Bu kompresör gazı, yeraltındaki tuz depolama mağarasına beslemektedir. Tablo 4–4 ‘te bu ekipmana ait veriler bulunmaktadır. Manyetik yataklı sistemin bir avantajı da proses gazının içerisinde çalışabilmesidir. Bu, ek maliyete neden olacak salmastraların olmasını önler. Bunun yanında rotor boyunun kısa tutulmasını sağlayarak rotor dinamiğini pozitif yönde etkiler. Şekil 4–15 ‘te motor/kompresör grubuna ait kesit görünüş ve manyetik yatak boyutları ve yük kapasitelerine ait veriler bulunmaktadır. Bu uygulamada motor proses akışkanı içerisinde çalışmaktadır. Sonuç olarak bu yağsız, salmastrasız ( örn: hermetik olarak sızdırmazlığı sağlanmış ) bir kompresördür ( Şekil 4–16 ).

a

Tablo 4–4 Doğal gaz depolama kompresörü Ekipman Anma gücü Anma devri Rotorun ağırlığı

http://teknikceviriler.blogspot.com

Çok kademeli kompresör 5 500 kW 12 000 d/d

101

Eksenel yük Tahrik ünitesi Ortam • Proses • Yatak boşluğu • Patlamaya karşı koruma • Kontrol panosu

Yüksek devirli motor Doğal gaz Doğal gaz Var Güvenli alanda, ekipmandan en fazla 300 m uzaklıkta

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–12 Radyal manyetik yatak ve yardımcı yatak

Tablo 4–5 ‘de sıradan bir kompresör ile hermetik olarak sızdırmazlığı sağlanmış kompresör arasındaki karşılaştırmaya yer verilmiştir. Sonuçlar, yatak ve salmastra gibi bakımı yapılan bileşenlerin sayısında öneli miktarda azalma olduğunu göstermektedir. Buna ek olarak hermetik olan daha az yer kapladığından ve daha hafif olduğundan açık deniz gibi uygulamalarda avantajlar sağlayacaktır. Yatakların proses gazına maruz kaldığı uygulamalarda, yatak sarımlarının korunması için özel bir cila kullanılır. Bu cila sarımları aynı zamanda gazın içinde bulunan sıvıdan da korur. Bu korumanın benzeri motorun stator sarımlarına da uygulanabilir. NACE nin tatlı gaz tanımına uygun ortamlar için de bu koruma uygundur. Acı gaz uygulamaları için yatağın gazın içerisindeki erozif/korozif bileşenlerden korunması için kutulu manyetik yatak kullanılmalıdır.

a

4.2.6 Uygulamalar için Özet Esas itibariyle yağ kirliliğinin tolere edilemeyeceği uygulamalarda manyetik yataklar tercihte ilk sırada yer almaktadır. Sabit ve dönen yatak bileşenlerinin ferromanyetik malzemesine güç 102http://teknikceviriler.blogspot.com

uygulayan bir destek sistemi ile elektromanyetik süspansiyon elde edilir. Daha önce görüldüğü gibi destek sisteminde rotoru arzu edilen konuma getirmek için güç amplifikatörü ile konum sensörleri ve devre bulunur. Kontrol mekanizmasının tasarımı her manyetik yatak sisteminin güvenirliliğinden büyük oranda etkilenmektedir. Elde edilen veriler sıradan yatakların kullanıldığı santrifüj kompresörlerde sıradan yağlama yağı sisteminin 100 kW güç emebileceği görülmüştür. Yataklar, manyetik yataklara döndürüldüğünde yedek güçte yaklaşık olarak 10 kW ‘lik düşüş görülmüştür.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–13 Manyetik yatak kontrol sistemine ait pano

a

Şekil 4–14 Manyetik yataklara sahip çevrim gazı kompresörü

http://teknikceviriler.blogspot.com

103

Manyetik yatak sistemleri ile açıkça güç tasarrufu elde edilmesine rağmen bunların en büyük avantajları karmaşık ve maliyeti yüksek yağlama kanallarına ihtiyacın kalmamasıdır. Bunlar yeni kompresör uygulamalarında çekişme halindeki teknolojiler arasındadır. 4.3 HARİCİ OLARAK BASINÇLANDIRILMIŞ YATAKLAR Daha önceki kısımlarda bahsedilen sıradan yağlamalı kompresör yatakları gerçekten tamamiyle basınçlandırılmamıştır. Devir daim eden yağlama yağı tedarik sisteminin basıncı, sadece yağlayıcıyı uygulama noktasına iletecek olan kadardır. Yağın debisi uzaklaştırılması ve yükü taşıyacak yağ filminin oluşturulması için yeterlidir.

m o .l c

2000 yılında Bentley Basınçlı Yataklar firması tamamiyle basınçlandırılmış ve tamamiyle yağlanan yatakları tedarik edebilmekteydi. Bu yataklar ve yaygın olarak bilinen manyetik yataklar, sıradan akışkan film yataklarının bazı sınırlarının üstesinden gelebilmektedir. Harici olarak basınçlandırılmış yatak sistemleri yağın milin boyunca akmasını sağlar. Hâlbuki sıradan yataklarda yağ milin çevresinden akmaktadır. Tamamen basınçlandırılmış yataklar rotorun desteklenmesi için yarı eksenel yağ kaması kullanırlar. Buna karşılık sıradan yataklar radyal yağ kaması kullanmaktadır. Kontrollü ve kontrol edilebilir yağlamanın kullanılması ihtiyaç olduğunda rotorun kararlılığının etkilenmesini mümkün kılar.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–15 Sızdırmazlığı mükemmel olarak sağlanmış ( hermetik ) elektrik motorlu kompresör düzeneği

Harici olarak basınçlandırılmış yatak sistemi, basınçlandırılmış yağı uygun olarak konumlandırılmış gömülü giriş portlarına aktarmasıyla çalışır. Her bir port akışkanı belirli bir yatak cebine yönlendirir. Bu sonrasında mil ve yatak arasındaki boşluğu belirler. Rotor, yatakta hareket etmeye çalıştıkça bitişik cepteki basınç hareket doğrultusunda artar ve ters doğrultuda azalır. Bu zıt yatak ceplerinde basınç farkının bir sonucu olarak bir geri yükleme kuvveti oluşturur.

a

Sıradan yataklarda rotor yükünün kararlı olarak taşıyabilecek yağ kamasının oluşması için yüksek derecede ekzantriklik gerekmektedir. Eğer milin merkezi yatağın ekseni ile çakışıyorsa ekzantriklik sıfır olacaktır ve sonuçta kararsız çalışma meydana gelecektir. Ancak

104http://teknikceviriler.blogspot.com

basınçlandırılmış yataklardaki sıfır ekzantriklik boşluğu ve etki edecek geri yükleme mekanizması için zamanı arttıracağından mil yatak cidarına doğru hareket edecektir. 70 ~ 140 bar ‘da harici olarak yağlanan yağ sistemleri için yağ tedarik basıncı hidrodinamik yataklar için gerekli olandan iki kat daha fazla bir değerde olacaktır. Sonuç olarak günümüzdeki operasyonlarda birkaç ticari uygulaması bulunmaktadır. Ama yine de uygun olarak tasarlanmış ve basınçlandırılmış yatak ile kompresör rotorları, proses kompresör rotorlarının çalıştıkları devirlerde kararlı çalışabilecek şekilde imal edilebilir. Basınç kaybı meydana geldiğinde yatak sıradan hidrodinamik yatak çalışmasına dönecek ve kompresörün güvenli bir şekilde durmasına izin verecektir ( Daha fazla detay için Ek Bilgiler deki referans listesine bakılabilir ).

m o .l c

4.4 PROSES GAZI KOMPRESÖRLERİNİN DURUMUNUN GENEL OLARAK İZLENMESİ

S E

Bunların boyutu, yüksek devri, yüksek yatırım maliyetinden dolayı her zaman santrifüj kompresörün durumunun izlenmesi ihtiyacını açıklayabilecek kurulu yedek ekipman bulunmamaktadır.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Santrifüj kompresörler ve bunları tahrik eden ekipmanlar – gaz ve buhar türbinleri, büyük elektrik motorları ve redüktörler gibi yardımcı ekipmanlar genellikle temas etmeyen girdap akımlı deplasman veya hız problarına sahiptir. Bunların her birisine ait sinyaller uygun izleme aygıtlarına, API standartlarına uyumlu ikaz ve ani duruş ayarları ile beslenir.

a

Şekil 4–16 Mükemmel olarak sızdırmazlığı sağlanmış elektrik motorlu kompresör

http://teknikceviriler.blogspot.com

105

Bu monitörlerden alınan çıkışlar personel tarafından sürekli izlenmesine rağmen modern fabrikalarda genellikle proses yönelimli dağıtıcı kontrol sistemlerinde ( DCS ) çevrimiçi durum izleme sistemleri ile bir arada olması daha önemlidir. Modern bir DCS sistemi bu yüzden operasyonla ilgili önemli işletme parametrelerini yakalayacak farklı ekipman parametrelerini de proses kompresörüne ve tahrik birimlerine bağlayacaktır. Prosesteki bozulmalar ile ilgili hem sürekli rejim verisi hem de geçici rejim verisi otomatik olarak kaydedilir. Devreye alma ve durdurma bilgisi şimdi hali hazırda mümkündür. Kapsamlı bir bilgi ağıyla veriler farklı konumlardaki kullanıcılara gönderilebilir. Eğilim eğrilerinin görüntülenmesi ve gerçek zamanlı çalışma parametreleri hem ekipman geçmişini hem de arıza çözme bilgisini içerir. Diğer göstergeler, teşhis görevlerini basitleştirmek için ikaz ve/veya devreden çıkma noktalarıyla ekipman boyunca ilgili P&ID diyagramlarını gösterir. Proses bilgisayarları, santrifüj kompresör düzeneklerinin termodinamik performansının hesaplanması için kullanılabilir. Titreşim, sıcaklık ve diğer performans verilerine erişilebilir ve bakım kararlarının verilmesi ve konturlu diyafram kaplinler genellikle santrifüj kompresör düzeneklerinin güvenirliliğini arttırırlar. Ara sıra, çevrim içi durum izleme paketi daha eski ekipman düzeneklerinde kullanılamayabilir. Bunun yerine taşınabilir veri toplama kullanılmak zorundadır. Taşınablir veri toplayıcıların bazısı şaşırtıcı derecede sağlamdır ve sadece titreşim verisini toplamaktadır. Fakat bu veriler kompresörün devreye alınması, durdurulmasını ve proses performans bilgisi ile ilgilidir. Bu elektronik veri toplama ve analiz ekipmanı yakalanan verileri daha önce tanımlanmış olan ikaz ayar değerleri ile karşılaştırabilir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

1990 ların sonralarında olası bir problem tanımlandığı, teşhis edildiği ve tedavi ölçülerinin yapılması için etkinlik planının ortaya konulduğu varlık yönetiminin üzerindeki önem artmıştır. Aksine daha önceden basit durdurma planlarının olduğu geçmişte varlık yönetimi programsız duruşlarda başvuru bilgisine sahip olmadan üretimin optimize edilmesi amaçlanmaktadır. Mevcut ve öngörülen fayda sınırlarında faktoring ve risk analizi baz alındığında optimize edilmiş üretim düşürülmüş çıkış değeri, değişmemiş çıkış değeri veya kısaca ünite çıkışını arttırma anlamına gelmektedir. Diğer varlıklar yaklaşımın bir parçası olarak analiz edilmeli ve büyük miktardaki verinin toplanması yorumlanması gerekmektedir. Gerçek derinlemesine analizlerle bir veya daha fazla parametrenin anlaşılması için korelasyonların yapılması gerekmektedir. Etkili ve gerçeğe yakın şekilde doğru olması için iyi bir varlık yönetimi sistemi belirgin rehberler oluşturabilmeli ve sıradan olmamalıdır. Bundan başka bir davranış varlık yönetim sistemi bir araya getirmeli ve göstermeli veya ikaz, aniden durma veya güvenli olmayan çalışma koşullarına erişilmeden önce erkenden uyarmalıdır. 4.5 KRİTİK EKİPMANLAR İÇİN SORUN ÇÖZME ve DİNAMİK VERİLERİN SÜREKLİ OLARAK İZLENMESİ Kullanım süresinin ve güvenirliliğin arttırılması için bunların arayışında işini bilen şirketler önemli olan ekipman varlıklarının sürekli olarak izlenmesini tercih etmektedirler. Umulduğu gibi iş gücünün optimize edilebilmesi için kritik proses ekipmanlarının son derece ilgiyle izlenmesi gerekmektedir.

a

Uygun çevrim içi sistemler bu ihtiyaçları yerine getirebilmelidir. Adamsız kontrol edilen istasyonlarda şimdi ise boru hattı sistemlerinin birçoğunda yaygındır. Denetleyici kontrolü ve veri yakalama ( SCADA ) sistemleri veya DCS ağları operatöre ekipmanı uzaktan izleme ve kontrol etme imkânını vermektedir. Bunun için ankesör veya cep telefonları, yerel ağ veya

106http://teknikceviriler.blogspot.com

geniş alan ağları ( LAN, WLAN ) veya internet vasıtasıyla virtüel özel ağlar ( VPN ) yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemler boru hattının koşullarını ( basınç, sıcaklık ve debi gibi ) izler ve sistemin ihtiyaçlarını karşılamak için farklı parametreleri ( yük adımı, devir, çalışan birim sayısı gibi ) uzaktan ayarlar. Yaygın kullanımı, fazla sayıdaki veri kanallarından ( yüzlerce ) daha düşük veri yakalama hızlarını ( saniyede 10 örneklemeden az ) içermektedir. Ancak şu anki teknolojide hem yazılım hem de donanım sistemlerinde ilerleme kaydedilmiş olması yüksek kanal sayısının olduğu uygulamalar için yüksek hızda veri yakalamayı mümkün kılmaktadır. 4.5.1 Yeni Gelişimler

S E

m o .l c

Ekipmanın analiz edilmesi ve hata teşhisi için günümüzde düşük maliyetli paketli sistemler bulunmaktadır. Bu tip bir sistem 10 kHz veya daha yüksek örnekleme hızlarında CPU başına 64 kanala kadar izleme yapabilmektedir. Sağlam olarak tasarlanmış Sınıf 1, Bölüm 2 ( C1D2 ) veya Sınıf 1, Bölüm 1 ( C1D1 ) veri yakalama CPU larının sahada montajı yapılabilir ve istemci uygulamalar mevcut herhangi bir kablolu veya kablosuz ağ ortamı üzerinden yüksek hızda veriye ulaşabilir.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

4.5.2 Yeni Veri Toplama Araçları

Tüm puls ve titreşimle ilgili konuların tüm tiplerini içeren karmaşık sistem dinamiği problemlerinin teşhis edilmesi ve çözülmesi için sahada test yapılmalıdır. Bu modern ve kapsamlı yüksek devir, yüksek kanal sayısı veri toplama tam ihtiyaç duyulan yerdir. Bu araçlar şimdi rutin olarak işini bilen danışman mühendisleri tarafından duruş maliyetinin yüksek olduğu ve hızlı çözümlere gereksinim duyulan yerlerde ekipmanla ilgili kritik problemlerin çözülmesinde kullanılır. Arzu edilen veri toplama sistemleri kolaylıkla yeniden düzenlenebilir veya özelleştirilebilir. Bunlar tipik olarak sadece birkaç günlük test için geçici olarak kullanılırlar. Ancak dalgalı akım veya çok fazlı gibi – geçici rejim, tekrarlanmayan problemler gibi – genellikle daha uzun bir süre zarfında veri toplamayı gerektirmektedir. Bu anlarda toplama sistemleri monte edilebilir. Bazı problemlerin koşulları sadece sezonsal olarak veya açık olmayan etki-tepki ilişkilerinden dolayı meydana geldiğinden montaj esnekliğine ihtiyaç duyulmaktadır.

a

4.5.3 Erkenden Karşılaşılan Örnek Olaylar

1990 ların başlarında bir danışman firma büyük çapta üretim yapan bir şirkete, büyük bir boru ağı üzerindeki 48 kanallık titreşim, puls ve gerilim verileri için yüksek hızda veri yakalayabilen bir sürekli izleme sistemi monte ederek dalgalı akımla ilgili çok karmaşık problemlerin üstesinden gelmiştir [11]. Bu sistemlerin üç tanesi kullanılmıştır. Üretim yapan şirket üretim kaybının götüreceği milyonlarca doları geri kazanmış ve çalışma koşullarının ayarlanması ve titreşim seviyelerinin

http://teknikceviriler.blogspot.com

107

hasar vermesini önlemek için dinamik veri kullanımı mümkün kılarak sistem modifiye edilmiştir. Döner ekipmanlarda olduğu gibi pistonlu ekipmanların da yapısal titreşimi için yarı sabit sürekli izleme sistemlerine ihtiyaç duyan şirketler tarafından benzer sistemler kullanılmaya başlanmıştır. 4.5.4 Şu andaki Uygulama İyi yüksek hızlı veri toplama sistemi pistonlu kompresörler, vidalı kompresörler, santrifüj kompresörler, pozitif deplasmanlı pompalar, boyler besleme pompaları, redüktörler, buhar ve gaz türbinlerinin de içinde olduğu ekipmanların muhtelif aralığı için büyük farklılıklar gösteren analiz gereksinimlerinin karşılanması için tasarlanabilirler. İvmeölçer, gerilimölçer, basınç transdüktörleri, manyetik veri toplayıcılar, termokupllar, proksimite problarını da içeren farklı tipteki transdüktörler kullanılabilir [12].

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Bir etilen fabrikasında soğutma kompresörü katı üzerine monte edilip tek C1D1 bilgisayarını ( azot purge sistemi gerektiren ) kullanan bir örnek montaj Şekil 4–17 ‘de gösterilmektedir. İki kompresör izlenmektedir: birisi propilen ekipmanı ve diğeri etilen ekipmanıdır.

a

Şekil 4–17 Sınıf 1, Bölüm 1 veri yakalama işlemcisi

Piezoresistive basınç transdüktörleri, iki kompresörde her bir kompresör kademesine yakın basma pasajlarına monte edilmiştir. Her iki kompresörü tahrik eden buhar türbini yeni güncellenmiştir. İlgilenilen debi aralığında sistemin dinamik cevabına güç sınırlamalarından ötürü daha önce ulaşılamıyordu. Bu veri toplama sistemi, sıradan bir DCS ile tespit edilemeyecek titreşim ve puls verilerini yakalamak için monte edilmiştir. C1D1 bilgisayarı (

108http://teknikceviriler.blogspot.com

kafasız CPU ) bir fiber optik Ethernet bağlantısıyla fabrikanın kontrol odasındaki ikinci CPU ya bağlanır. İkinci CPU paylaşım ağında kafasız CPU ile iletişime geçer. Ayrıca internet üzerinden erişim kablosuz iletişim kartı da bulunmaktadır ( bkz. Şekil 4–18 ). Bu kart statik bir IP adresine sahiptir. Bu sayede uygun yetkilendirmeye sahip herhangi bir bilgisayar, verilere internet üzerinden ulaşabilir. Bu bağlamda işletmenin Bilgi Teknolojileri sistemi kendi mevcut LAN larına doğrudan bağlantıları olmadığından uyuşmazlık ortaya çıkmaz. Sistem 8 kHz lik bir örnekleme hızında 43 dinamik veri kanalını sürekli olarak izlemek için konfigüre edilmiştir. Güncellenmiş türbinlerin kabulü süresince yapılan detaylı testlerde, kompresörlerden birinin beşinci kademe çarkının basma pasajında bir akustik rezonansın mevcut olduğu ortaya çıkmıştır ( Şekil 4–19 ).

m o .l c

Bu rezonans, beşinci kademe çarkı için kompresör devrinin 17 katına eşit olan bıçak geçiş frekansı ( BPF ) tarafından uyarılmaktadır. Veri toplama sistemi daha sonra, BPF ‘de yatak gövdesinin titreşiminde olduğu gibi BPF puls bileşeninin izlenmesi için ayarlanır. Bu dinamik değişkenlere olan eğilim sistem komple çalışma aralığının üzerinde çalıştırıldığında yakalanmıştır. Şekil 4–20 ‘de kompresörün devir pulsu 17 katında basınç yüksek olduğunda ( 35 psi ‘a kadar, p-p ) göstermektedir. Operatörler sistemin çıkış değerlerinden ödün vermeden akustik rezonansın uyarılmasını önlenmesini ve dördüncü kademe yan akım debisinin ayarlanmasını sağlarlar. Şekil 4–21 ‘de bu bağlamda büyük oranda düşürülmüş BPF puls seviyelerini göstermektedir. Bir diğer montajda yakalanan diğer örnek Şekil 4–22 ‘de gösterilmektedir. Bu sistem bir rafinerideki NHT ünitesindeki senkronize motor tahrikli hidrojen kompresörünü izlemekteydi. Çok sayıda nedensiz ani duruş meydana gelmiş, büyük aksaklıklara neden olmuştur. Burada ünitelerin aşırı yüklendiğinden dolayı veya sıvı dalgalanmasına maruz kalındığından şüphelenilmekteydi. Çünkü DCS ‘in geçmiş verileri baz alındığında ani duruşların daha yüksek debilerde meydana geldiği görülmüştür. Kompresörün emme, kademeler arası, yedekleme ve basma hatlarına basınç transdüktörleri monte edilmişti. Motoru besleyen gerilim ve akım, devir ve tork ile de izlenmekteydi. Yakalanan ve Şekil 4–22 ‘de gösterilen ani duruş problemin elektrik kökenli olduğunu göstermiştir ve kullanıcıya prosesle ilgili konular yerine elektrik kökenli konular üzerinde yoğunlaşarak sorunu çözmesine imkân tanımıştır. Bu sistemin yazılım mimarisi, veri toplama çözümünün konfigürasyonu için neredeyse sınırsız olasılığa izin vereceğinden sağlam olmalıdır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Bir arıza giderme ve veri toplama sisteminde merkezi fonksiyon, veri soketlerini kullanarak dijitalleştirilmiş verilerin elde edilmesini sağlayan veri toplama sunucusudur ( DAQ sunucusu ). Burada çoklu istemci uygulamaları ( ağa bağlı herhangi bir CPU üzerinde çalışan ) veri soketlerine eş zamanlı olarak erişebilmektedir. Yüksek hızlı, zaman bazlı verilerine istemci uygulamalarının diğer kullanışlı teşhislerini sağlaması için kolaylıkla erişilebilir. Örneğin pistonlu kompresörün silindir basınç sinyalleri PV kartlarına dönüştürülebilmeli ( Şekil 4–23 ) veya proksimite problarından alınan zaman bazlı sinyalleri milin orbitleri olarak gösterilebilir ( Şekil 4–24 ). DAQ sunucusu tipik olarak bir kara kutu veya hiçbir klavyesi veya ekranı olmayan ve daha az CPU gücü ve veri depolama kapasitesi gerektiren ekipman konumuna monte edilmiş kafasız CPU dur. Gerekli olduğunda kanal sayısını arttırmak için çoklu DAQ sunucuları kullanılabilir. Bu fiber optik ağlar üzerinden uzağı kontrol etmek için geniş bant erişimine sahip şirketler için önemli bir avantajdır.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

109

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 4–18 İnternet bağlantısı ile uzak masaüstünden alınan gerçek zamanlı ekran

a

Şekil 4–19 Basma pasajındaki akustik rezonans

110http://teknikceviriler.blogspot.com

4.5.5 Olası Gelişmeler [13] Diğer yapılabilecek şeyler için istemci uygulamaları üzerinde gelişmeler halen devam etmektedir. Burulma titreşim monitörü ve dinamik verilere kablosuz olarak erişmek için PDA ve tablet PC kullanımını içeren ilerlemeler ekipman mühendisleri ve proses operatörleri için vazgeçilmez olacaktır. Yapılacak bu iyileştirmeler ekipmanın güvenirliliği ve güvenliğini daha önce kullanılabilir bulunan yollarla daha düşük maliyetle arttıracağı kesindir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–20 Yüksek BPF pulsu

a

Şekil 4–21 Bastırılmış BPF pulsu

http://teknikceviriler.blogspot.com

111

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 4–22 Ani duruş olayı süresince yakalanan veriler

a

Şekil 4–23 P-v grafiği

112http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 4–24 Uzak masaüstü bağlantı ile görüntülenen milin orbiti

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

113

Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

114http://teknikceviriler.blogspot.com

BÖLÜM 5 SANTRİFÜJ KOMPRESÖRÜN PERFORMANSI

5.1 SIKIŞTIRMA PROSESLERİ ve VERİMLERİ: Politropiğe Karşılık İzotermal Bölüm 2 ‘de okuyucuya kompresör ile ilgili temel bilgilere aşina olmasını sağlamaktadır. Biraz doğru olarak, santrifüj kompresörlerin birçoğunun soğutulmayan ekipmanlar olduğu düşüncesini terk ediyoruz. Diğer bir deyişle gaz kademe kademe sıkıştırıldıkça gaz ısınacaktır. Fakat kademeler arasında hiçbir soğutma yapılmamaktadır. Bu soğutulmayan çok kademeli santrifüj ve bunların özel sıkıştırma oranları için sıkıştırma prosesinin politropik olduğu kabul edilebilir. Politropik terimi basitçe sıkıştırma süresince gazın karakteristiklerindeki değişimlerde gözlenen fiili gözlemi aksettirir. Gaz pasajdan geçtiği süre boyunca sürtünmeye maruz kalır ve kinetik enerjinin belirli miktarı gaza, basınç artışı için olanın yerine sürtünme ısısından olan aktarılır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Bu bizim politropik verimle karşılaştığımız yerdir. Şüphesiz bu verim birçok faktörden etkilenecektir. Bunlar temel tasarım, malzeme seçimi ve üretimin kalitesi ve hatta işçiliği de içermektedir. Kompresörün performans testi sonuçları politropik analiz ile sonuçlanmıştır. Daha sonra boyutsuz sayılarla açıklanacağı üzere politropik verim ilgilenilen uygulamanın gaz özelliklerinden bağımsızdır. Buna karşılık izotermal sıkıştırma hiç sıcaklık artışının görülmediği bir prosestir. İzotermal sıkıştırma açıkçası en verimli proses olmasına rağmen sıcaklık artışı olmadan nadiren sıkıştırma yapılabilmektedir. Üretici firmaların bir kısmı kademeler arasında soğutma yapılan diyafram soğutmalı ( örn: cidarların sabit gaz pasajlarıyla soğutulması ) yarı izotermal tasarımları önermektedir. Bu kademelerin her birisi birbirlerine göre daha düşük basınç oranlarında çalışmak zorundadır. Verimli çalışma olmasına rağmen ara soğutma da ek basınç düşüşü meydana gelir ve kompresörün iç tarafında ara soğutma karakteristik olarak tüm ekipman boyunca farklıdır ( Şekil 5–1 ). İyi tasarımlarda ara soğutucu sayısı, bunlar dâhili veya harici olabilir, ve sıkıştırma kademe sayısı dengelenecektir. Bu tip bir optimizasyon ekipmanın başlangıçtaki artan satın alma maliyetine karşılık verim kazançlarını ( düşürülmüş çalışma maliyetleri ) dengeler. Bu hidrolik ve politropik verimler arasındaki farkın anlaşılması için bir avantajdır. Belirli spesifik gereksinimlerin en iyi şekilde karşılanacağı kompresörlerin seçiminde her ikisi de dikkate alınmalıdır. Hidrolik verimler, çarkın pasajlarındaki kayıpları ve girdap akım kayıplarını içerir, halbuki politropik verim, yukarıdakine ek olarak disk sürtünmesi ve kademeler arasındaki labirentlerde kademe arası sızdırmazlık kaçaklarını da dikkate almaktadır.

a

Son olarak, yataklarda ve salmastralarda sürtünmeden kaynaklanan kayıplar mekanik verim içerisinde hesaba katılmalıdır.

http://teknikceviriler.blogspot.com

115

5.2 ÖZGÜL HIZ ( NS ) ve DEBİ KATSAYISI ( φ ) Son yirmi yıldır akışkan ekipmanı üreten firmalar özgül hız kavramını kullanmayı avantajlı bulmaktadır. Özgül hız;

ile ifade edilmektedir. Burada; N Q

: Milin devri : Debi

m o .l c

[ d/d ] [ pompalar için galon/dak ve gaz ekipmanları için ft3/dak ]

dir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Bu yüzden NS önemli tasarım parametreleri arasındaki ilgiyi ifade etmektedir.

Şekil 5–1 Yatay olarak bölünmüş izotermal kompresör ( Kaynak: Sulzer Turbomachinery, Winterthur, Switzerland )

5.2.1 Debi Katsayısı ( φ )

Kompresör üreticileri tipik olarak basınç katsayısının ( ψ ) ve politropik verimin ( ηP ) debi katsayısına φ göre grafiklerini kullanmaktadır. Kompresör performansının gerçeğe yakın şekilde yakın hesaplanması için. Debi katsayısı (φ ) kompresörün akım taşıma kapasitesi ile ilgili boyutsuz bir sayıdır. Debi katsayısı;

a

denklemi ile ifade edilmektedir. Burada; 116http://teknikceviriler.blogspot.com

D2 U2

: Çark çapı : Çevresel hız

dır. Bu denklem çevresel hızla doğru orantılı olarak değişen debi kapasitesini ifade etmektedir. Oysaki bu çarkın çapının karesi ile değişmektedir. Tek çark kullanıldığında tasarlandığı gibi veya öngörülen performansa güvenir olarak ulaşılabilir. Debi katsayısı bize çarkın geometrisi hakkında genel bir fikir verir ve hesaplanan debi katsayısı için verimler tipik olarak öngörülür. Biraz daha açık olmak gerekirse debi katsayısının daha büyük olması kompresörün karışık akımlı veya eksenel kompresör olacağını gösterir ( Şekil 5–2 ). Ancak çok kademe referans olarak alındığında yüksek basınçlı sıkıştırma, aşırı boşluk veya uygun olmayan labirent tasarımı kompresörün efektif performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 5–2 Farklı çark geometrileri için debi katsayına karşılık verim

http://teknikceviriler.blogspot.com

117

5.2.2 Basınç Katsayısı veya Yük Katsayısı (

)

Yük katsayısı ( ), çarkın çevresel hızı ve radyal giriş geometrisi bilindiğinde sıfır debide maksimum teorik yükün kesri olarak etkin yükü gösteren boyutsuz bir değer performans parametresidir. Teorik yük, kg.m/kg,

bağıntı ile ifade edilmektedir.

m o .l c

Hız vektörünün normal anlamı Şekil 5–3 (a) ‘dan ( e ) ‘ye kadar çarkın girişindeki ve çıkışındaki hız üçgenleri ile açıklanmıştır. Şekil 5–4 ‘te radyal girişli çarkta girişteki teğetsel bileşen sıfır olduğunda elde edilen maksimum teorik yükü göstermektedir. Bu yüzden maksimum teorik yük U22/g olacaktır. Bu yüzden;

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Etkin yüke göre bu katsayısı kanat açısı, kayma ve verimin kümülatif gösterimidir. Bu yüzden Şekil 5–5 (a) da yük, debi ve özel bir çark için verim arasındaki boyutsuz ilişkiyi göstermektedir. Hesaplanan teorik yükteki düşüş miktarının artması çarkın girişindeki ve çıkışındaki girdap akımlarından ve ayrılma kayıplarından dolayıdır. Bunlar gazın takip ettiği yolda engeller ( düz olarak kabul edilmesi yanlıştır ), hızda ve doğrultuda değişim olarak açıklanır. Yük katsayısı ile ilgili incelemeyi bitirmeden önce çıkıştaki kanat açısının etkisinin de hatırlanması önemlidir. Radyal basma söz konusu olduğunda ( β2 = 900 ) teorik olarak basma yüksekliği ile değişmez ve basma yüksekliği-debi ( H-Q ) karakteristiği H-Q eğrisinde X ekseninde Q ‘ya paralel olmalıdır. Basmada kanat açısına öyle bir şekilde eğim verilmiştir ki birçok uygulamada görüleceği üzere ( örn: β2 < 900 ) geriye doğrudur ve H-Q eğrisi düşme karakteristiği göstermektedir. Basma kanat açısı ileri doğru ise (β2 > 900 ) eğri artan karakteristik gösterecektir. Büyük fanlar ve blovırlar nadiren kullanılmasına rağmen ileri yönlenme kompresörler için pratik değildir. Bu çarkın bıçağı veya kanat profillerinin kompresörün performansını etkilediğini göstermektedir. Bundan başka, basma kanat açısının performans ( H-Q ) karakteristiği üzerinde etkisi olduğu gibi girişteki kılavuz kanatlar da önemli rol oynayacaktır. Girişteki kılavuz kanatlar ( bkz. Şekil 3–16 ) girişte bağıl gaz hızını ve bu yüzden gazın impuls değerini değiştirir. Bu Şekil 5–3 ve 5–4 ‘teki hız diyagramlarında görselleştirilmiştir. 5.2.3 Mach Sayısı

a

Proses gazının kaynağı reaktör veya kolondur. Bu sıkıştırılabilir akışkan kompresörün emiş ağzına, emme hattıyla gelmesiyle akım yolu boyunca basınç düşüşü meydana gelir. Eğer boru hattının çapı sabit ise kütlesel debi de sabittir. Fakat gazın hacmi artacaktır. Akış hacmi, akış alanı ile akış hızının çarpımına eşittir ve bu yüzden hızda açıkça bir artış meydana gelecektir. Hızdaki değişim ve kesitteki sürtünme kaybından dolayı kinetik enerjideki kazanç tarafından borunun kesitleri arasındaki basınç düşüşü harcanır. Genleşmenin belirli bir kademesinde former daha sonrası içim hiç yer bırakmadan baskın tüketici durumuna gelir. Bu sonik ( özel bir ortamda sesin yol alma hızı ) hıza yakın hızda sınırlayıcı bir faktördür.

118http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 5–3 (a) Çarkın girişindeki ve çıkışındaki hızlar (b) Radyal kanat eğimi ile çarkın emişindeki hız üçgeni (c) İleriye yönelmiş kanat profilli çarkın basma ağzındaki hız üçgeni (d) Geriye yönelmiş kanat profilli çarkın basma tarafındaki hız üçgeni (e) Radyal kanat yönelimi ile çarkın basma tarafındaki hız üçgeni

Akustik hız;

a

ile ifade edilir. Burada; k g R Z

: İzantropik sabit : Yerçekimi sabiti : Gaz sabiti ( =1,544/MW ) : Sıkıştırılabilirlik faktörü http://teknikceviriler.blogspot.com

119

dür.

m o .l c

Şekil 5–4 Kanat açısı ve girişteki kılavuz kanat ( IGV ) açısının kompresörün performansı üzerindeki etkisi

S E

Bu Mach Sayısı ( Ma ) kavramına öncülük eder, aerodinamikte baskın ve popüler olan bir terimdir. Bu terim bilinen sıcaklıkta gazın hızının ( Vg ) gazın akustik hızına olan ( CS ) oranıdır. Bu akış hızıyla bağlantılıdır. Bu basmada kabul edilemeyen gaz hızıyla sonuçlanmayan, çıkışta daha yüksek gaz sıcaklığı ve çark geometrisi boyunca, çıkışta çevresel hız üzerinde sınır oluşturmaz.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Gazın akışı sonik hıza yaklaştıkça akış kanalında şok kayıpları meydana gelir ve boğulma koşulu ile sonuçlanır. Bu tip bir koşul altında verim ve basma yüksekliğinde düşme meydana gelir. Bunlar gürültü seviyesindeki artışla beraberdir. Bunların hepsinin düşük sonik hıza katkısı olduğundan dolayı düşük k değerli ve yüksek moleküler ağırlıklı düşük giriş sıcaklığına sahip proses gazıyla karşılaştığı zaman hızın düşük olmasının neden önemli olduğunu açıklar. Propan, propilen, bütan veya florokarbonlar ( Freon gazları ) gibi yüksek moleküler ağırlıklı gazların kullanıldığı uygulamalar bu kategoriye girmektedir. Boru hattı tasarımı ve kompresör seçimiyle Mach Sayısı nın pratikte mümkün olduğu kadar düşük tutulması amaçlanır ( Vr1 ). Girişteki gaz sıcaklığı düşük olduğundan, çok kademeli kompresörün ilk kademesinin girişinde Mach Sayısı nın kontrol edilmesi önemlidir. Ancak yan akımlı kompresörlerde her bir yan akım kapasitesindeki Mach Sayısı nın kontrol edilmesi önerilmektedir. Yönelme öncesi kılavuz kanatları bağıl gaz hızını etkiler ( Vr1 ) ve girişteki bağıl Mach Sayısı nı sınırlamaya başlar. Bunun yanında girişteki Mach Sayısı nın düşürülmesi için kısmi endüktörlerde kullanılabilir. 5.2.4 Surge ve Surge Kontrolü

a

Surge olayının tanımlanması için birçok fikir ortaya atılmıştır. Bunlardan birisi basma yükselliği-debi eğrisinin mükemmel derecede düz olduğu ve basma yüksekliğinin gerçekte düşüşünün altındaki akım olarak göz önüne alınmaktadır. Bir diğer düşünce fark basıncı ∆P – çalışılan proseste ekipman boyunca – kompresörün geliştirebileceği fark basıncını aştığında kompresör surge e girer. Ancak deneyimler bu açıklamaların teorik değerde en iyi olduğunu göstermektedir [14].

120http://teknikceviriler.blogspot.com

Basma tarafına bakmak daha ilginç olabilir. Debideki düşüş ile akımın çarkı terk ettiği açıda daha ufak hale gelir, şimdi akım difüzöre hareket ettikçe daha geniş bir spiral yolu tercih eder ve bu akımın geri dönmesine katkı sağlar. Daha önce Şekil 3–5 ‘te gösterilen çark ve difüzörün fonksiyonlarını anlamak önemlidir. Çarkın geometrisi basma yükü çıkışını kontrol eder. Hâlbuki difüzörün surge noktası üzerinde ağır basan etkisi bulunmaktadır [15]. Bu yüzden akımın kararsızlığı surge ün ilk önce çarkta değil de difüzörde gelmesine neden olur. Bu yüzden akımın kararsızlığı surge ün ilk önce çarkta değil de difüzörde gelmesine neden olur. Surge ün ekipman bileşenleri üzerinde yıkıcı bir etkisi bulunmaktadır ve kontrolsüz olarak bırakıldığında büyük masraflara neden olabilir. Kompresör surge halinde iken aşırı derecede yüksek gürültü seviyeleri ( her zaman değil ) meydana gelir. Gürültü seviyelerindeki bu ani artışlar gazın hızlı olarak yer değiştirmesinden kaynaklanmaktadır ve mekanik titreşim meydana getirir. Surge ün şiddeti basınç farkının bir fonksiyonudur. Söylemeye gerek kalmaksızın kompresörün güvenirliliği yüksek titreşim ve yüksek eksenel hareket meydana geldiği zamanlarda azalır. Hasarlanmış dâhili labirentler, eksenel yatak arızaları, hatta bileşenlerin birbirini şiddetli olarak ovalaması ve karşılanamayan güç isteği salınımları sıklıkla bunun sonucunda meydana gelir. Aşırı derecede şiddetli durumlarda çarklarda etkilenir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Kompresör uygulamalarının birçoğunda tek gövde içerisinde iki veya daha fazla çark olduğundan dolayı sıkıştırma ilerledikçe bir sonraki çark düşürülmüş etkin gaz hacmidir. bundan başka farklı karakteristiklere sahip olabilirler ( Şekil 5–5 a ). Surge prosesi birinci kademe yerine daha yüksek kademelerin birinde yer alabilir. Bu Şekil 5–3 ‘te hız üçgenleri ile görselleştirilebilir. Şekilde surge olayına yaklaşıldıkça α açısı ve bu yüzden Vr hızı çok küçük hale gelir.

Basma yüksekliği için kullanılan matematiksel ifade faktörlerden birisi olarak basınç oranı ve temel kanunlarla bağlanmış basınçlarla ve hacimleri içeren, şimdi basma koşullarında hacmin hesaplanması mümkündür. Ufak bir matematiksel düzenleme yapılarak buradaki önemli bir ayrıntıya ışık tutulabilir: Dinamik bir kompresörde daha yüksek moleküler ağırlıklı gaz daha hafif moleküler ağırlıklı gaza göre daha fazla sıkıştırılabilir. Bu yüzden surge ün başlangıcına uyan α açısının kritik değerine ağır gazla hafif gaza göre daha önceden erişilir ( biraz daha yüksek debide ). Sonuç olarak dinamik kompresörün kullanılabilen aralığında daha yüksek moleküler ağırlık uygulamalarında biraz daha sınırlandırılmıştır. Daha önceki incelemeden ayrı olarak gelen akım boru hattında kontrol vanalarının konumunun olduğu gibi ve bağlandığı sistemdeki hacim etkin surge konumunu etkilemektedir. Üretici firmaların test düzenekleri bu yüzden hassas değerleri garanti etmez. Fakat ihmal edilebilir derecede yakın değerler elde edilebilir. Şekil 5–5 c ‘den görülebileceği gibi gaz kombinasyonundaki değişimler surge konumunu etkiler [16]. Son olarak birkaç çalışma parametresi ile ilgili olarak kompresörün surge performansında değişimler meydana gelir. Şekil 5–6 ‘da bu parametrelerin birkaç tanesi gösterilmektedir.Farklı etkenler, önemli proses gazı kompresörlerinin neden uygun bir surge önleme veya kontrol sistemleri tarafından korunması gerektiğini Şekil 5-5 b ‘deki gibi göstermektedir. Bu sistemler mühendislik fazı süresince tanımlanmalıdır ve ayrıca sahada kalibrasyonları ve denenmeleri de gerekmektedir. Bu işi yapmak için geçen zaman fabrikanın devreye alma takvimine dâhil edilmelidir.

a

Hava kompresörlerinde surge i önlemek için tercih edilen yöntem basma hattına bir gaz boşaltma vanasının konulmasını içermektedir. Bu daha sonrasında kompresörden geçen minimum akımın sabit tutulmasını sağlar. Alevlenen, zehirli veya kıymetli gazlar için

http://teknikceviriler.blogspot.com

121

basmadan emme tarafına bir by-pas ( köprüleme ) hattının çekilmesi daha yaygındır. Köprüleme devresinde ekipmanın giriş sıcaklığının kontrol edilmesi için genellikle bir eşanjör kullanılması gerekmektedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

Şekil 5–5 (a) Normal bir çarkın karakteristiği (b) Bazı tipik kontrol sistemleri

122http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 5–5 ( c ) Değişen giriş koşulları ve/veya çark profili sonucu performanstaki değişim izleri

Surge kontrol mekanizmasının çalıştırılması için değişken seçimi debiye göre basınç oranının ( P2/P1 ) olduğu karakteristik kompresör eğrisinin doğasına bağlıdır. Bu, bir parametredeki ufak bir değişim için fazla değişim gösteren iki değişkenden hangisi ise onun seçilmesidir. Çalışma parametrelerindeki değişimin etkileri Şekil 5–6 ve 5–7 ‘de gösterilmektedir. Pratik bir bakış açısıyla iyi ekipman koşulunda surge önleme sistemi parasitsiz hale nasıl hızlı dönüştürüldüğü ve doğru vana hareketinden büyük oranda etkilendiğinden dolayı geri çevrim vanalarının açık tutulmasını gerektirir. Bu surge kontrolünün etkin surge hattının sağ tarafına fazla uzakta olmayacak şekilde ayarlanması eş değer öneme sahiptir. Minimum geri dönüş çevrimi ile kullanıcının ekipmanı çalıştırma isteğine uyulmamalıdır. Günümüzün gelişmiş surge ü önleyen hızlı kontrol sistemlerinin amaçları sadece bütün önemli parametreler göz önüne alındığında tamamiyle kullanılmış olunacaktır. Minimum geri dönüş çevrimi ile güvenilir çalışmaya ekipmanın güvenliği tehlikeye atılmadan ulaşılabilir. Bunu sağlamak için mühendislik çalışması iyi yapılmış surge ü önleyen kontrol sistemleri incelenmelidir. Hızlı etki eden, yapışmayan geri dönüş vanası sistemin bir parçasıdır. Surge önleme vanaları hızlı etki edebilmeli ve akışı tam olarak geçirebilmelidir. Diğer bir deyişle akımın prosese gitmesi önlenerek tam çevrim mümkün olmalıdır.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

123

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

Şekil 5–6 Kompresörün çalışma parametrelerindeki değişimin etkileri Not: (1) Bu grafiklerin hepsinde düşey eksende basma basıncı P2 ve yatay eksende emiş debisi Q yer almaktadır.

Yukarıdan anlaşılabileceği gibi santrifüj kompresörlerin tatminkar performansı bir dizi önemli parametre tarafından düzenlenir. Diğerleri arasında bu minimum ve maksimum çalışma devri ve sistemin kaldırabileceği maksimum basınçla tanımlanır. Benzer olarak izin verilebilen en büyük akımdan ( aşırı yük veya boğulma sınırı ) izin verilebilen en düşük akıma ( surge sınırı ) kadar olan debi aralığıyla ilgilenilir.

124http://teknikceviriler.blogspot.com

Ekipman surge e girdiğinde 20 – 50 mili saniye içerisinde akımın geri dönmesi meydana gelir. Bu şok yükü ekipmanı zorlar ve genel güvenirliliğini azaltır. Bundan başka sıcak gazın kompresörün basma tarafından emme tarafına akması genellikle kompresörün gövdesinde büyük sıcaklık artışları meydana getirir ve surge sınırı kayabilir. Tüm surge olayı yeteri kadar açıklanamamıştır ve bunun potansiyelinin çalışan personel tarafından tahmin edilmesi çok zordur. Uygun şekilde mühendisliği yapılmış otomatik surge önleme sistemleri seçilip kullanılmadıkça proseste öngörülemeyen ani duruşlar meydana gelecektir. Bundan başka surge düşük çıkış değerli çalışma ile ilgilidir. Kabul edilebilir debi alanında çalıştığı görülmesine rağmen gaz molekülünün ağırlığındaki şiddetli dalgalanmalar bir ekipmanı surge e götürebilir. Diğer katkı sağlayan faktörler, filtrenin veya demister pedlerinin tıkanması veya filtre elemanlarının birbirine yapışması olabilir. Aslında deneyimsiz operatörlerin yaptığı hareketler veya ihmalkârlıkları devreye alma süresince kıymetli ekipmanın surge e gitmesine neden olabilir.

S E

m o .l c

Ekipmanın performans haritasına yakından bakıldığında ( Şekil 3–6 ve 5–7 ) ekipman surge e yaklaşmaya başladığında H-Q karakteristiği daha az eğik haline gelir. Bu yüzden basınç farkındaki ufak değişimler için debide büyük değişimler meydana gelebilir. Kontrolde basıncı algılayan enstrümantasyon ile bunların hassasiyeti veya kayması büyük bir öneme sahip olabilir. Herhangi bir surge önleme sisteminde muhtemelen en önemli ölçüm bir debi elemanından geçen debi olduğu sonucuna varabiliriz. Bu element normal olarak emme nozuluna yakın konulmuştur. Fakat tek geçişli ( once-through ) ekipmanların basmasına yakın olarak da konulabilir. Bu durumda hem emme hem de basma basınçlarını izlenmesi verimin hesaplanmasına izin verir ve gerekli olan bilginin sürekli olarak güncellenmesi için surge önleme sistemine daha fazla yardımcı olur.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Surge önleme sisteminin amacını hatırlayacak olursak çalışma noktasını surge çizgisinden uzağa performans haritasının sağ tarafına doğru taşımaktadır. Köprüleme vanasının manipülasyonu ile, Şekil 5.5 b ‘de BO ile işaretli, ekipmandan geçen akımın minimum gereksinimde olmasını sağlar. Bir surge kontrol çizgisi, surge çizgisinin sağ tarafına konumlandırılır. Surge çizgisi ve surge kontrol çizgileri arasındaki fark, surge ün önlenmesine duyulan ihtiyacı ( blow off ) veya resirkülasyon miktarıdır. Surge kontrol çizgisinin oluşturulması için farklı yöntemler bulunmaktadır. Tercih edilen seçenek surge çizgisine paralel tutmaktır. Fakat yüksek verimin korunması ile ilgilenildiğinde çizgiler arasındaki ayrılma mümkün olduğu kadar az tutulmalıdır. Yıllar önce kullanıcılar ekipmanın üzerine binen çalışma yükünün aynı resirkülasyon miktarını tutmayı seçerdi. Söylemeye gerek duymadan bu tip bir verimsiz çalışma günümüzün maliyet odaklı ortamında daha fazla savunamaz. Gerçekte verim ve çalışma esnekliğinde dikkat edilmesi gereken noktalar bazı kullanıcıları sadece ayarlanabilir giriş kılavuz kanatları değil aynı zamanda ayarlanabilir difüzör kanatlarını da göz önüne alması için uyarır. Bunların konfigürasyonu ve performans karakteristikleri Şekil 5–8 ‘de görüldüğü gibi surge sınırlarını uygun olarak etkileyebilir.

a

Kompresörün devri bilindiğinde, kompresörün karakteristiğini gösteren H-Q ( basma yüksekliği – giriş debisi ) bir tanedir. Ayrıca kompresörün surge ü de bir tanedir. Surge koşulunda debiyi tanımlayan ayrık değerler ile farklı devirler için farklı eğriler olacaktır. Surge önleme sistemini tasarlayan mühendis, uygun giriş değerlerinin seçilmesiyle uygulamaya hangi algoritmaların en iyi şekilde uyacağına karar verir. Kompresör performans haritalarının eş değer basma yükü ( H ) ve debinin karesi ( Q2 ) eğrileri, eş değerine

http://teknikceviriler.blogspot.com

125

döndürülür. Bu dönüşüm emme koşullarında, ortak faktörü ( ZRT ) ortadan kaldırır. Surge önleme kontrolörü üreten firmalardan birkaç tanesi bu eşdeğer eğriyi kullanmaktadır. Bu yüzden surge önleme kontrolörüne giriş, debiyi temsil eden akış elementi boyunca olan basınç düşüşüdür ve basma yükü faktörü ekipmandaki buna uyan basınç artışıdır. Emme ve basma basınçlarından ve bunlarla ilgili sonuçlardan gelen eşdeğer basma yükünün hesaplanması için girişlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sonrasında hem surge çizgisi hem de surge kontrol çizgisi için ayırma sınırlarında olduğu gibi uygun yolu oluşturur. Bazı durumlarda eşdeğer yük basınç oranıyla yer değiştirdiğinde daha fazla sadeleştirme yapılır. Burada debi elementi boyunca olan basınç düşüşünün aynı giriş hacmi için aşağıdaki kurallarla düzenlendiği hatırlanmalıdır: • • •

m o .l c

Eğer girişteki sıcaklık düşerse, ölçüm orifisi boyunca olan ∆P artar. Eğer girişte MW artarsa ölçüm orifisi boyunca ∆P artar. Eğer girişteki basınç artarsa, ölçüm orifisi boyunca ∆P artar.

S E

Bu yüzden yukarıdaki durumların herhangi birisinde H-Q eğrisine baktığımızda girişte moleküler ağırlık arttığında veya giriş basıncı arttığında basınç farkı (∆P ) aynı giriş kapasitesi için artacaktır. Kütlesel debi yukarıdaki durumların hepsi için de artacaktır, debi elemanından geçerken daha fazla basınç düşüşü meydana getirir. Bu üç durum içinde basma basıncı gerçek çalışma noktasının altında şimdi daha yüksek olacaktır. Gazın basıldığı açıda meydana gelen surge koşulları için kritik değerlere gerçek koşullardan daha geç erişilebilir. Aynı zamanda basınç düşümünü arttıracak şekilde gaz daha yoğun hale gelir. Bu kompresörün verimli çalışma aralığının moleküler ağırlık, daha düşük giriş sıcaklığı ve daha yüksek emme basınçlarındaki artmayla azalma gösterir.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Daha önceden bahsedildiği gibi üreticinin fabrika testi sadece bir çalışma noktasını garanti etmektedir. Farklı devirlerde surge meydana gelebilir. Fakat bu performans garantisi tarafından kapsanmayacaktır. Bir gövdeden diğer gövdeye aynı gazı taşımak için tandem olarak yerleştirilmiş kompresör gövdelerinin kullanıldığı bir uygulamada her kademe için özel surge önleme kontrolörü bulunur. Giriş, her gövdenin hem emme hem de basma tarafına konulmuş debi transmitterlerinden elde edilir. Diğer girişler kompresörün emme ve basma sıcaklıkları ve basıncıdır. Bu girişler surge çizgisine göre kompresörde çalışma noktasını belirtmeye yardımcı olur. Modern bir surge önleme sisteminin yüksek güvenirliliği, kontrol sisteminin yedeği kullanılarak daha fazla arttırılabilir. Yedek sistemler primer kontrolör hataları, kontrolör çıkış arızası veya test için planlı giderler ve önleyici bakım gibi olmayan olaylara yardımcı olabilirler. Yardımcı kontrolörler takip modunda ve surge önleme sisteminin surge önleme sisteminin tam olarak uygunluğunu sağlamak için bekleme durumunda kalır.

a

Primer kontrolör devre dışı kaldığında arızayla ilgilenilmesi için arama yapıldığında yedek bir kontrolör DCS ‘in veya benzer bir işletme kontrolörünün parçası da olmalıdır. Değişken devirli tahrik üniteleri ile donatılmış kompresörlerde çalışma devri düşürülerek surge ün önüne geçilebilir. Ancak bu anda bile surge ün önlenmesi geri dönüş gazı tarafından yapılır. Ekipmanın gerçekten surge e girdiği nokta surge çizgisi üzerindedir. Şekil 5–7 ‘de görüldüğü gibi performans eğrisinde ekipmanın sola kaymasına izin verilmediği çizgiye surge kontrol çizgisi denir. Geri dönüşümün miktarı surge kontrol çizgisindeki debiden ve bunun sol tarafında konumlandırılmış olan proses giden net debi arasındaki farka eşittir. Bu yüzden

126http://teknikceviriler.blogspot.com

ekipmana olan toplam debi en azından surge kontrol çizgisi üzerindeki debiye eşit olacaktır. Surge çizgisi ve surge kontrol çizgisi arasındaki sınır kompresörün tipine ve yatırım maliyetine bağlıdır. Proje ve güvenirlilik mühendisliği fonksiyonları bir arada kullanılarak surge kontrol aygıtları olmadan potansiyel arızalanabilirlik belirlenebilir. Olası sonuçlar arasında hasar, yenileme maliyetleri ve işletmenin üretimi üzerindeki genel etki yer almaktadır. Fabrikanın duruş süresi ve ekipmanların ve ekipmana bağlı boru hatlarının onarılması için gereken zaman hesaplanmıştır. Bunun tersi olarak uygun bir surge önleme sisteminin yapılması için maliyetin amortismanı genellikle incelenir. Yeni ve güvenirlilik odaklı montajlarda surge önleme sistemlerinin kullanılması tercih edilmektedir. Surge çizgisi ve surge kontrol çizgisi arasındaki her fazladan sınır ekipmanlar düşük çıkış değerlerinde çalıştıkları zaman daha yüksek güç sarfiyatı meydana getirir. Bu kapsamlı saha testlerinin önemini göstermektedir. Burada bazı şirketlerin surge önleme sistemini döner ekipman grubuna bağlanma işini ihale ettikleri görülmüştür. Bu şekilde düşünüldüğünde bu iş fonksiyonunun üyeleri işletmenin enstrüman grubuyla etkileşim ve kooperasyonuna rağmen ekipmanın performansını daha iyi anlamalıdır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Bu ayrıca proses kontrolü ve surge önleme kontrolü arasındaki ilişkinin anlaşılması içinde gereklidir. Bir proses kontrolü öncelikle üretimde üzerine düşülen noktalar ile tasarlanır veya seçimi yapılır. Surge önleme kontrolleri ekipmanın ömrü ve güvenirlilik konularıyla ayarlanır. Söz konusu bu iki kontrol bunların problem oluşturup oluşturmayacağı veya verimli, ömürçevrim maliyeti – optimize edilmiş ekipman faydalanmasını sağlayıp sağlayamayacağını belirlemek için tasarlanmıştır. Bu en iyi şekilde basma tarafında basınç kontrolüne bakılarak gösterilebilir. Eğer gelen akım birimleri tarafından daha düşük debi isteği var ise basınç yükselebilir. Proses kontrolü şimdi vanayı kapatmaya çalışarak sistemin direncini kaydırmaya çalışır. Surge önleme aygıtı bunu surge e eğilim olarak algılar ve vananın açılması için onay isteyebilir, bu yüzden sistemin direncini düşürmeye çalışır ve böylece ekipmandan daha fazla debinin geçmesini sağlarlar. Bu çelişkili bir istektir. Bu yüzden proses kontrolü ve surge önleme kontrolü arasındaki etkileşimin kapsamı ve doğasının tanımlanması gerekmektedir. Bazı kompresör operatörlerinin manuel moda bu kontrollerden birisini koyduğu ve diğerinin otomatik modda olmasına izin verdiği bilinmektedir. Bu yaklaşım genellikle saha operatörlerinin işletme üretimine öncelik vermelerinden dolayı verimsiz çalışmaya neden olur. Bunlar optimize edilmiş güç sarfiyatına erişmede ve sonuç olarak enerji tasarrufu sağlamada daha az öneme sahiptir. Surge ün başlaması ve sonuç olarak birkaç saniye içerisinde ekipman hasarlanabilir, bu yüzen surge önleme kontrolörünün hızlı bir cevap vermesi büyük öneme sahiptir. Bu yüzden güvenirlilik odaklı bir işletmede otomatik surge önleme kontrolörünün etkisi üzerinde durulur. Eğer surge önleme otomatik modda ise ekipmanı yüke bindirmek için zaman alan etkilere olan istek nadiren kontrolleri manuelde tutmak için kullanılmaktadır. Fakat bu, yumuşak çalışmanın bir operatörden diğer operatöre göre değişecektir. Ancak bu gibi durumlarda bir operatörün o andaki durum ve işletmenin veya proses biriminin koşuluyla alışılmışın dışında usta olması çok önemlidir. Buradaki sonsöz yüksek kaliteli otomatik surge kontrollerinin kullanılmasının ekonomik katkı sağlayacağıdır.

a

Değişken Devirli Çalışma ve Surge Konuları Santrifüj kompresörler için değişken devirli tahrik birimlerinin olduğu durumlarda işletmelerde genellikle surge önleme kontrolörü hatalı çalışmadan dolayı meydana gelecek olan kazalardan sakınılması ve kompresörde surge le ilgili hasar meydana gelmemesi için

http://teknikceviriler.blogspot.com

127

otomatik modda çalışırken manuel modda devir seçiminde çalışır. Ekipmandan debi geçişi arttıkça basınçta ani ve önemli bir düşüşün meydana geldiği yerin ötesinde bir sınıra ulaşır. Bu sınır stonewall veya boğulma sınırı olarak adlandırılır. Debinin artmasıyla gazın hızının da artmasından dolayı Mach Sayısı artar. Neyse ki son etkisi kompresöre zarar vermeyecektir. Surge le deneyimde olduğu gibi boğulmuş akımda kompresörün yapısal olarak hasar görme riski yoktur.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 5–7 Surge kontrolü

5.2.5 Basma Yükünün Oluşturulması

Gazın özelliklerinde ve kompresörün girişinde koşulların değişmesinin etkisi Şekil 5–5 c ‘de gösterilmiştir. Basınç artışının yaklaşık olarak 2/3 ü çarkta meydana gelirken geri kalanı, hız enerjisinin basınç enerjisine dönüştüğü yer olan difüzörün gelen akım tarafındadır. Bir santrifüj kompresör, kinetik enerjiyi çarkla taşınan gaza aktararak basınç artışı meydana getirir. Burada çarkın teğetsel hızı önemli bir parametre haline gelmektedir. Bunun açıkçası hem çark çapında hem de çarkın devrinde hesaba katılması gerekmektedir. Bir ekipman tarafından geliştirilen basma yüksekliği çevresel hızın karesinin bir fonksiyonudur. Hâlbuki debi çark çapının ve teğetsel hızın bir fonksiyonudur. Örneğin eğer çevresel hız sabit kalacak şekilde kompresör bir önceki boyutunun iki katına çıkarılır ise aynı basma yüksekliğini üretecektir. Bu durumda aynı basma yüksekliği oluşturulur. Ancak debi kapasitesi dört katına çıkacaktır. Bu ayrıca daha önce tanımlanan debi katsayısı ile de tanımlanabilir. Ancak devir iki katına çıktığında kompresör orijinal debinin iki katını taşıyabilir ve bu durumda orijinal basma yüksekliğinin dört katını üretecektir. Burada çevresel hız önemli rol oynamaktadır.

a

128http://teknikceviriler.blogspot.com

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 5–8 Farklı kontrol şekilleri ile kompresörün performans ve surge sınırları (a) Değişken devirli performans karakteristiği (b) Ayarlanabilir giriş kılavuz kanatları için performans karakteristiği

a

5.3 SANTRİFÜJ KOMPRESÖRÜN PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ Kompresörün performansının hassas olarak tanımlanması ve dâhili konfigürasyonu üretici firmanın sorumluluğundadır. Ancak proses tasarımı ve mühendislik şirketleri genellikle belirli bir proses veya ünite için kompresörün performansını değerlendirmesi gerekmektedir. Bu değerlendirmeler güç gereksinimi, kompresörün devri ve tahrik biriminin seçimi üzerinde ilk kararların verilmesini sağlar. Buna ek olarak bu efor, genel yerleşim ve maliyetin hesaplanmasında olduğu gibi birden fazla kompresör gövdesi için tek bir tahrik biriminin kullanılması vasıtasıyla tandem düzenek veya dizi yerleşimin olabilirliği, ekipman sayısını http://teknikceviriler.blogspot.com

129

belirleyecektir. Bu başlangıç değerlendirmeleri genellikle farklı kompresör üreticileri tarafından oluşturulmuş veri ve grafiksel bağıntılarla yapılır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 5–8 Ayarlanabilir emiş kılavuz kanatları için performans karakteristiği (c) Ayarlanabilir emiş kılavuz kanatları ve ayarlanabilir difüzör kanatlar için performans karakteristiği (d) Ayarlanabilir difüzör kanatları (e) Ayarlanabilir emiş kılavuz kanatları

a

5.4 KONTROLLER

Bundan önce anlatılanların birçoğu kompresörün seçimini nelerin etkilediğini anlaşılmasını amaçlamaktaydı. Benzer olarak kompresörlerin nasıl kontrol edildiğinin ve kompresörün prosese nasıl oturduğunun görülmesi modern bir proses fabrikasında birçok iş fonksiyonu için önemlidir. Bu anlayış başlangıçtaki seçimin ötesine ve ekipmanın üretici firmanın atölyesindeki testinin ötesine geçmelidir. Kompresör verileri personel tarafından yanlış anlaşıldığında performansta düşüşler meydana gelecektir. 130http://teknikceviriler.blogspot.com

Bu nokta uzun gaz boru hattıyla birbirinden ayrılmış iki fabrika örnek alınarak aydınlatılabilir. Gaz, alıcı tarafa yeterli basınçta ulaşmadığında müşteri uygun bir ekipmana sahip olmadığı için tedarikçi firmaya şikâyette bulunacaktır. Bunun yanında boru hattının doldurulması için zaman olmayacaktır. Vananın vaktinden önce açılması müşterinin yeterli basıncı oluşturamamasına neden olacaktır. Taraflar vanaları 30 saat kapalı tutmada anlaştıklarında 1 bar a kadar basınç artar ve bundan sonra ve her saatte yaklaşık olarak 1 bar artış olacak şekilde devam eder. Basınç 40 bar a ulaştığında hedef işletme zorluk olmadan normal yoldan gazı alabilmelidir. Kompresörün kontrolüne etki edildiğinde ve karar verirken giriş parametrelerinin ekipmanın performansını nasıl etkileyeceğinin anlaşılması gerekmektedir. Bu hatlar boyunca basma yüksekliğine ait temel denklemin hatırlanması faydalı olacaktır. Burada ayrıca sabit giriş hacminde – etkin hacmi ( acfm veya icfm ) normalleştirilmiş yeniden hesaplanan hacme veya standart koşullara göre ( scfm ) devir sabit kaldığında, ve tahrik birimi yeterli kapasitede olduğunda – çalışan kompresörün her zaman için aynı basma yükünü geliştireceği de unutulmamalıdır. Bu yüzden hacmi ve devri bilinen bir kompresör diğer giriş koşullarının nümerik değerine bakılmaksızın aynı basma yükünü geliştirecektir. Çarkın özellikleri bilindiğinde çark tarafından geliştirilen basma yüksekliği aşağıdaki denklemle bulunur:

S E

Burada;

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

H Z R T1 X

: Sıkıştırılabilirlik faktörü : 1,544/moleküler ağırlık : Giriş sıcaklığı, F + 460

np P2, P1

: Politropik verim : Çıkış ve giriş basınçları ( psia )

dır.

[ ft-lb/lb ]

Bu yüzden aşağıdaki sonuçlar emme koşullarının değiştirildiği yerlerde meydana gelecektir [16]: 1. Eğer giriş sıcaklığı düşerse basma basıncı artacaktır. Bununla birlikte kütlesel debi ve güç isteği de artış gösterecektir. 2. Moleküler ağılık artarsa P2 ve güç talebi artış gösterir. 3. Emme basıncı düşerse basma basıncı ve güç talebi de düşer. 4. Devir N1 ‘den N2 ‘ye getirilirse affinity kanunları geçerli olacaktır. Kapasite şimdi devir oranıyla doğru orantılıdır, basma yüksekliği devir oranının karesiyle değişim gösterecektir ve güç talebi devir oranının kübüyle değişim gösterecektir. 5. Eğer k değeri düşerse basma basıncı artış gösterir ve güç talebi sabit kalır.

a

Bir dereceye kadar, değişik bağıntılar santrifüj pompalara uygulananlara benzerdir. Pompalarda kullanıcı debi karakteristiklerinin fonksiyonu olarak basma yüksekliğinin üzerine

http://teknikceviriler.blogspot.com

131

odaklanacaktır ve farklı yoğunluklardaki akışkanlara ait farklı basınç okuma değerlerini gözlemleyecektir. Ancak burada esaslı farklılıklar bulunmaktadır. Çünkü kompresörler, basma yüksekliği için karmaşık bir formülde yer alan farklı termodinamik özelliklere sahip sıkıştırılabilir akışkanları basmaktadır. Diğer taraftan pompalar basma yüksekliği için basit denkleme sahip sıkıştırılamayan akışkanları basmaktadır. Bunun yanında ayrıca eğer kompresör kapalı çevrim yerleşiminde çalışıyorsa kompresörün devrini değiştirmenin zorluklarını da düşünmek önemlidir. Devrin artmasıyla emme basıncında düşüş beklenebilir, çünkü ekipman şimdi daha fazla debi çekmektedir. Bu yüzden emme tarafında gazın yoğunluğu düşürülmeye çalışılır. Benzer olarak devrin düşürülmesi emme basıncını arttırmaya eğilimlidir. Diğer proses kontrolleri bu değişimleri algılar ve mevcut kapasitede üretimin sabit tutulması için ayarlama yapar veya yeni çıkış talebine göre ayarlama yapar. Ancak bir kompresör atmosferik basınçta hava basıyorsa emme koşullarında önemli bir değişiklik olmayacaktır. Birinci kademe çarkının girişinde basınçtaki ufak bir düşüş kompresörün devri artış gösterdikçe biraz daha yüksek sürtünme direncine maruz kalacaktır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Bu basit düşünceler kompresörün kontrol stratejilerini etkilemek zorundadır. En iyi kompresör bile optimize edilmemiş kontrollerle çalışmayacaktır. Proses kontrolleri ve ekipman kontrolleri birbiri ile uyumlu olmak zorundadır ve birbirleri ile kusursuz bir şekilde etkileşimde olabilmelidir. Bu kontrolleri sadece fiyatını düşünerek satın almak akıllıca bir karar değildir, er ya da geç enerjinin boşa harcanmasına ve/veya güvenirliliğin azalmasına neden olur. Güvenirlilik odaklı şirketlerde tasarım ve üretim yapan deneyimli bir firmaya ihale edilerek iş çözüme kavuşturulabilir. 5.4.1 Ekipmanı Entegre Etme ve Proses Kontrol Stratejileri

Ekipman ve proses kontrolü stratejileri arasında tam uyumluluk olmak zorundadır. Gerçekte ikisi aynı tasarımcı-satıcı firma tarafından ve genel sorumlulukları uygun olarak tanımlandıktan sonra bu ikisi koordine edilmelidir. Daha önceden bahsedildiği gibi surge ü önleyen kontrol sistemleri enerji tasarrufu sağlamak ve ekipmanın ciddi olarak hasar görmesini önlemek amacındadır. Bunlar sadece fiyat baz alınarak seçilmelidir. Çünkü surge önleme sisteminin arızalanması kompresörde yapısal hasarlara neden olabilir. Bunun sonucu olarak üretim kayıplarının maliyeti düşük maliyetli bir sistemin seçilmesi ile elde edilecek tasarrufu aşacaktır. Genelde proses kontrolleri aşağıdakilerden birisini yapması için ayarlanmış veya bunun için konfigüre edilmiştir: • • • •

Sabit basma basıncı Sabit emme basıncı Sabit kütlesel debi Yükün paylaşılması

a

İlgili sinyaller, basıncın veya debinin izlenmesi için sensörlerden alınır. Bu sinyal sonrasında bir transmitter vasıtasıyla kontrolöre gönderilir. Bunun ardından kontrolör gelen sinyali ayar noktası ile karşılaştırır. Ayar noktası ve gelen sinyal arasında bir fark bulunduğunda bu boşluğun kapatılması veya daraltılması için emme kelebek vanalarını, basma vanalarını, gaz

132http://teknikceviriler.blogspot.com

boşaltma vanalarını, giriş kılavuz kanadını, köprüleme vanalarını veya devir ayarlayan mekanizmalardan birisinı veya bunların bir kombinasyonunu etkinleştirir. Bu kısımda daha önceden değinildiği gibi kontroller iki tipe ayrılabilir: Proses kontrolleri ve koruyucu kontroller. Proses kontrollerinde üretimde üzerine düşülen noktalarda tatminkarlık amaçlanır. Bunların insanları koruması için fiziksel varlığı olması zorunlu olabilir de olmayabilir de. Buna karşılık koruyucu kontroller, aşağıdaki maddelerden oluşan mekanik arızalardan dolayı en büyük hasarı verebileceğinden mecbur tutarlar. Bu maddeler: • • • • • • •

Önemli bir bileşendeki tasarım hataları Önemli bir bileşendeki üretim hataları Malzemedeki kusurlar Montaj veya kurulumdaki bozukluklar Bakım hataları Yanlışlıkla çalıştırma Operatörün hatası

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Okuyucu bu yedi maddeyi ya mevcut geliştirilen ya da ekipmanın arızalanmasına yol açacak etkileşim gibi sadece neden kategorileri olarak tanımlayabilir [3]. Biraz açık olarak, aksaklıklar kompresörün çalışması süresince gelişebilir veya ilerleyebilir ve müdahale olmadıkça şiddetli sonuçlara yol açabilirler. Daha önce tanımlandığı gibi surge yapma ya prosesin bozulması sonucu oluşur ya da prosesin bozulmasına neden olurlar. Modern bir fabrikada kompresörün hasar görmesini önlemek için kullanılan enstrüman ve mekanizmalar koruyucu kontrollerin parçasıdır. Surge önleme kontrol aygıtı başlangıcı tanımlamalı ve surge önleme vanasını veya köprülemeyi açmak için mümkün olduğunca düzeltici ölçümler alınmalıdır ve böylece ekipman surge den korunmak için güvene alınır. Bu yüzden doğru vana tipinin seçilmesi, bunun karakteristiğinin ve tamamen açılması için geçen zaman önemlidir. Ekipman surge çizgisinin sağında nerede çalışırsa çalışsın vana sıkıca kapalı kalmalıdır. Kompresör ve tahrik birimi, yüksek titreşim, düşük yağlama yağı/sızdırmazlık yağı basıncı, yüksek yatak sıcaklığı, yüksek basma veya egzos sıcaklığı, tahrik birimi motorlarının aşırı akım çekmesi, emme tankında yüksek sıvı seviyeleri veya emme filtresinde fark basıncının yüksek olması sonucu aniden durabilir. Bunların hepsi farklı ekipman koruyucu kontrolleri arasındadır. Benzer olarak bir ekipmanın devreye alınmasından önce uyum gerektiren özellikler ( koruyucu kontroller ) bulunmaktadır. Bunlar kollektördeki daki minimum yağlama yağı veya sızdırmazlık basıncı, devreye alma sırasında giriş kılavuz kanatlarının ( IGV ) kapalıya yakın konumda olması, proses gazı gelen akım birimlerine beslenmeden önce surge önleme vanasının önceden belirlenmiş konumda olması ve kuru gaz salmastralar için yeterli N2 tampon gazının olmasını içermektedir.

Koruyucu kontrollerin ekipmanın ömrünü garantiye almalarına rağmen bunlara olan ihtiyaç hala şüphe barındırmaktadır. Çünkü hepsinden sonra ekipman hala çalışabilmektedir. Deneyimli, güvenilir bir profesyonel, otomobil lastiğinin dişleri tamamen aşındığında bile hala yola tutunabildiği gerçeğiyle paralellik kurup bazı şeyleri görebilmelidir. Burada söz konusu olan rasyonel bir kişinin ön görülen yükte ve devirde otomobili çalıştırmaya devam etmeyeceğidir. Normalden olan sapma genellikle hasar meydana getirmeye eğilimlidir ve hasar algılanır algılanmaz gerekli tedbirler biran önce alınacaktır. Santrifüj kompresörlerde oylama devresi sahte sinyallerden dolayı ani duruşları önlemek için ani duruş devresiyle birlikte olabilir. Tipik olarak oylama devresi kabul edilemez olarak görülen sinyal çelişkilerini gösteren iki veya üç parametreden sonra ani duruşu başlatacaktır. Herhangi bir olayda ani

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

133

duruş koşulları için ayar noktalarının gözden geçirilmesi bilgili kişileri gerektirmektedir, olası sonuçlar anlaşılmadan ve kabul edilmeden hiçbir şey yapılmamalıdır. 5.5 ÇIKIŞ DEĞERLERİNE AİT KONTROL SEÇENEKLERİ On yıldan beri gaz türbinleri ve buhar türbinleri enerji verimli çıkış değişkenlerinin elde edilmesi için en iyi seçenekleri sunan ek ekipmanlar arasında yer almaktadır [17]. Tüm tahrik ünitesi tipleri geniş bir çalışma aralığı boyunca devir kontrolüne izin vermektedir. Santrifüj kompresörler için devir değişim aralığı genellikle anma devrinin ( %100 ) %75 ile %105 ‘i arasında değişmektedir. Anma devri basma yüksekliği ve debi garantisinin birbirine bağlı olduğu bir referans devri göstermektedir.

m o .l c

Ancak dinamik kompresörler için değişken frekanslı tahrik motorları, türbinlere bir seçenekle bağlanabilir: Bu seçenek günümüzdeki gelişmiş elektronik devreler kullanılarak yapılmaktadır. Değişken devirli elektrik motorları 100 MW ve daha fazla güce sahip olacak şekilde üretilebilmektedir. Bunlar benzer esnekliğe ve gaz ve buhar türbinleri gibi kısmi yük verimliliğine sahiptir. Yönelim daha çok değişken devirli tahrik motorlarına doğrudur. Çünkü bunların yapıları basittir ve montajları sorun çıkartmamaktadır. Bunun yanında değişken devirli elektrik motorları, diğer değişken devirli tahrik birimlerine göre daha az bakım gerektirmektedir. Alternatif olarak ve detaylı bir analiz yapıldığında proses tasarımcıları ve ekipman sahipleri değişken devirli akışkanlı tahrik birimlerini ( kimi zaman yanlışlıkla değişken devirli kavramalar olarak kullanılır ) motorla tahrik edilen kompresörlerde seçmeyi daha uygun bulmaktadır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Değişken açılı giriş kılavuz kanatları ( VIGV veya sadece IGV ) ve ara sıra ayarlanabilen difüzör kanatları bile ( bkz. Şekil 4–7 ) aynı derecede ilgiye sahiptir. IGV ler kesinlikle en yüksek kapasiteli eksenel kompresörle de kullanılmaktadır. Fakat tek kademeli konsollu konstrüksiyonların birçoğunda, orta basınç ve akış ekipmanlarında da kullanılmaktadır. Daha önce bahsedildiği gibi IGV lerin ve bağlantılarının bakımı uygun olarak yapılmadıkça ek arıza riskleri ortaya çıkabilir. Bunun aynısı ayarlanabilir difüzör kanatları için de geçerlidir. Emme vanasının kısılması kapasiteyi azaltmak için bir diğer seçenektir. Bu esas olarak, sonrasında kütlesel debiyi düşürecek olan emiş basıncının azaltılmasıyla erişilir ve bu yüzden güç talebini düşürür. Diğer seçeneklerde olduğu gibi kompresörü surge den uzak tutmak için önlem alınmalıdır. Emme vanasının kısılması daha geniş bir aralık boyunca ayarlanabilen IGV lerde enerji verimliliği sağlamaz. Kimi üreticiler, ayarlanabilir difüzör kanatlarını pazara sundukları için fazladan ödemeyi hak etmektedirler. Çünkü bunlar çalışma esnekliğini geniş bir alana yaymaktadır. Kompresörün basma tarafında, proses gazının seviyesi ekipmanı terk ettikten sonra yapılan debi ayarlamaları, enerji zaten sıkıştırma prosesinde tüketildiğinden dolayı önceki seçeneklerin herhangi birisinden kaçınılmaz olarak daha az verimli olmasına neden olacaktır. Bu yüzden basma vanasının kısılması, köprüleme ve/veya gazın salındığı çalışma az verimli debi kontrol modlarıdır. Bunların enerji kıtlığının olduğu ve çevresel olarak bilinçli ortamlarda kullanılması haklı çıkmalarını güçleştirebilir. Bunların uygulanabilirliğinin duruma göre belirlenmesi yeterlidir.

a

Genel olarak soğutma uygulamaları basma basıncının kontrolü prensibi ile çalıştığından dolayı bu basınç soğutularak ürün veya ortam için soğutma etkisini belirler. Bu çalışma

134http://teknikceviriler.blogspot.com

basıncı, kompresörün çalışma ve ayar noktalarını belirleyecek olan hem gelen hem de giden akımdaki kolonlar ve büyük reaksiyon tankları ile ilgili sınırı oluşturmaktadır. Çoğu kez kompresörler katalist rejenerasyon uygulamasına konulur. Bu zor uygulama için ekipmanın kullanılabilirliği ve uygunluğu satın alma kararı verilmeden önce çalışılmalı ve hesaplanmalıdır. Ekipman mühendisleri kendi rollerini kompresörün kurulu olduğu sınırlar içerisinde olduğunu düşünmekte ve ilgili proses bilgisinin kendilerine verilmesini gereksiz görmektedirler. Bu kanı şüphesiz, bu kişilerin işletmenin diğer fonksiyonel grupları ile olan etkileşimini sınırlamaktadır. Ekipman mühendisleri ve çalışan personel, kontrol sistemi terminolojisi ve işlevselliğine aşina olmalıdır. Burada yine tüm işletme gruplarının belirli kompresör bileşenlerinin önemli olduğunu belirtmek gerekir. Tüm işletme grupları kompresörün devreye alınma ve acil durdurma prosedürlerini çok iyi anlamalıdır. Çalışan personelin teknik bilgisi, her devreye alış için enstrüman ve kontrol uzmanları veya ekipman mühendislerine bağlı olmadan proses gazı kompresörlerinin verimli ve güvenli olarak devreye alınması için yeterli olmalıdır. Bu teknik bilgiye sahip olmak kendi ekipmanlarına alışmış olarak ekipmanlarını çalıştırabilmeleri için onlara güven verecektir. Prosesteki sapmaların ekipman üzerinde anormal davranışlar meydana getireceği anlarda sadece uzman gruplardan yardım istenmelidir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Ekipman devreye alındığında, hata bağlıyken büyük arızalar meydana gelebilir. Değişken devirli bir tahrik birimi için ( gaz türbini ile tahrik edilen kompresör düzeneği ) tipik bir devreye alma çevrimi sekiz ila on iki dakika zaman alacaktır. Buhar türbini ile devreye alma hem boru hattının hem de buhar türbininin gövdesinin aşırı derecede ısınmasını gerektirmektedir. Zorunlu işlemler olan boru hattının suyunun alınması ve ısıtılması zaman almaktadır. Bunun yanında rotorun kütlesinin daha az olması ısınmanın ve genleşmenin daha hızlı olmasını sağlayacaktır. Gövdenin kütlesinin daha büyük olması sonucu ısınma ve termal genleşme daha uzun süre alır. Toplam iki genleşme miktarı birbiri ile kesişmeli ve ısınma çevrimi eş değer genleşmenin meydana gelebilmesi için yeteri kadar uzun olmak zorundadır. Büyük ekipmanlar için tüm prosedür iki veya üç saatlik kontrollü ısınmayı içerecektir. Yetkilendirilmemiş kısa yollar büyük arızalara ve hatta hayat kayıplarına neden olacaktır. Gaz türbinin devreye alınmasının oldukça kısa olması genellikle prosesin HP ( eksenel kompresöre bağlanan ) mili için planlanan çalışma devrinin %95 ve türbinin LP ( santrifüj proses gazı kompresörüne bağlanan ) mili için %75 ‘i olduğunda tamamlanır. Bu noktaya kadar surge önleme vanaları açık kalır ve kompresör geri dönüşüm modundadır. Devrin artmasıyla birlikte surge önleme sistemi devreye girecek daha önce planlanan şekilde geri dönüş vanalarını kapatacaktır. Gaz şimdi prosese akacak ve sistemde basınç artacaktır. Her işletme, kompresör durdurulduğunda belirli proses ünitelerinin izolasyonuna izin verecek şekilde tasarlanmıştır. İşletme prosesinin kontrol şeması mekanik veya prosesle ilgili ani duruşlar meydana geldiğinde sistemin basıncını azaltacak şekilde tasarlanmıştır. Emme ve basma tarafı blok vanalarının kapatılması ve yakalanan gaz, flare sistemine verilerek proses kompresörü sistemden tamamen yalıtılabilir. Uygulamaya bağlı olarak surge önleme vanaları açık durumda bırakılabilir.

a

Modern proses işletmelerinde, çok fazla enstrümana sahip santrifüj kompresörlerden anlayan teknisyen atanır. Buhar veya gaz türbini tahriği ile ek denetleme ve güvenlik ekipmanları gerekli hale gelmektedir. Oysaki bundan on yıl kadar önce işletmelerde çok az enstrüman bulunmaktaydı. Koşul bazlı bakım için otomasyona karşı artan istek ve varlıklar daha dikkatli olarak yönetilmeye başlanmıştır [18]. Yarışta kalabilmek için işletmeler enstrüman ve kontrol birimlerine daha fazla güven duymak zorundadırlar.

http://teknikceviriler.blogspot.com

135

Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

136http://teknikceviriler.blogspot.com

BÖLÜM 6 TEST ETME

6.1 SANTRİFÜJ KOMPRESÖRLERİN TEST EDİLMESİ Santrifüj kompresörlerin üretici firmanın atölyesini terk etmeden önce mekanik ve bazen de prosesle ilgili performansının görülmesi için test edilmesi zorunludur. Farklı kompresörlerin belirlenmiş performans parametreleri nadiren birbirine benzemektedir. Her bir santrifüj kompresör özel olarak tasarlanmış kademe bileşenlerinin bazısını uygun olarak bir araya getirmektedir. Tasarımın ve üretimin kabul edilebilmesi için sınanması zorunludur ve görülen saplamalar kompresör nakliye edilmeden önce düzeltilmiş olmalıdır [19]. En azından kullanıcı milin titreşimini, dökme yağ ve yatak sıcaklıklarını, manyetik yataklar söz konusu olduğunda sistemin performansını, yağlama yağının debisini, acı ve tatlı sızdırmazlık yağının akışını ölçmek ve ekipmanda gaz kaçağı olup olmadığını görmek için bir test belirleyecektir. Bu ölçümlerden bazısına mekanik kayıpların ve olası genel güç isteğinin hesaplanması için ihtiyaç duyulacaktır. Santrifüj kompresörler için kullanılan API 617 Standardı ± %4 güç girişinde kapasitede herhangi bir negatif etkiye izin vermemektedir. Bu koşul maksimum sürekli devrin ( MCS ) altında tutulan devir aralığı içerisinde bir garanti noktasın göstermektedir. MCS, anma devrinin %105 ‘i olarak tanımlanmaktadır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Genelde atölyede performans testinin yapılması şiddetle önerilir. Şekil 6–1 ‘de bu amaç için kullanılan bir test düzeneği görülmektedir. Bunun yanında sahada performans testleri de yapılabilir. Fakat zaman, enstrüman tipinin tanımlanması ve enstrümanların konumlandırılması ve kalibrasyonu gibi farklı partiler arasında yazılı anlaşma gerektirmektedir. Performans testlerinin belirlenen debide, politropik yükte, basınç artışında, verimde, mil gücünde, surge noktasında ve boğulma sınırında yapılması amaçlanır. Atölye testleri nadiren de olsa çalışacağı proses gazını içeren test çevrimleri ile yapıldığından gerçek saha koşullarının benzeşiminin yapılması için analiz ve ekstra polasyonlara ihtiyaç duyulmaktadır. Herkesin bildiği affinity kanunları kullanılmasına rağmen hesaplamalara düzeltme faktörü de eklenmektedir. ASME PTC 10 ( ASME Power Test Code 10 ) olarak bilinen kapsamlı bir prosedür genellikle bu kapsamlı ve önemli testler için kullanılmaktadır. Kompresör üreticileri ve bunların endüstrideki müşterileri fabrikadaki son mekanik ve performans testleri tarafından sağlanan değerleri görürler. Montaj yapıldıktan sonra kompresör düzeneğinin sürekli olarak ve hazırda bekleme konumunda olmadan veya ıskartaya çıkmadan en azından üç sene çalışması beklenir. Ancak büyük etilen fabrikalarında temiz gaz servisinde kullanılan santrifüj kompresörlerde sekiz yıldır kesintisiz çalıştığı görülmüştür.

a

6.2 PERFORMANS TESTLERİNİN TİPLERİ İki tip performans testi bulunmaktadır. Farklı bir gazda ve farklı devirde eşdeğer çalışma testi ve sahaya yakın koşullarda tam yük testi. Tam yük testine olan ihtiyaç, kompresör üreticilerinden farklı kaynaklardan gelen buhar türbini ve gaz türbini gibi tahrik birimlerinin http://teknikceviriler.blogsot.com

137

söz konusu olduğu durumlarda çok bileşenli ve tandem gövdeli düzenekler, su altı kompresör modülleri, ham yağ üretimi yapan yerlerdeki gaz reenjeksiyon kompresörleri, boru hattı güçlendiricilerinde gübre endüstrisindeki yüksek basınçlı uygulamalar için ortaya çıkmıştır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 6–1 Modern bir kompresör test standı. Burada fıçı kompresörün redüktör vasıtasıyla bir elektrik motorundan tahrik aldığına dikkat edilmelidir.

Fabrika yöneticileri ekipmanın sahibi olarak takımı oluşturduklarında kompresörü test etmenin uzun dönemdeki değerini ve önemini kavramış olmalıdır. Takımın en azından bir kısmı test sonuçlarının doğru yorumlanması için deneyimli ve insiyatifini kullanabilen kişilerden oluşmalıdır. Bu kişilerin bir kısmı kabul etme ve hemen ardından çalışma süresince proje sahasına atanmalıdır. Büyük ekipmanların seçilmesinde ve test edilmesinde ekipman sahaya vardıktan sonra ekipmanla artık ilgisi kalmayan personel sahaya sokulmamalıdır.

a

Test etme süresince görülen aksaklıkların zaman geçmeden düzeltilmesi için atölyede test yapılması çok önemlidir. Fabrikada sorumlu personel ve deneyimli iş gücü bulunmaktadır. Hâlbuki montaj sahasında bu iş yetersiz donanıma sahip atölyeler ve daha az yetenekli 138http://teknikceviriler.blogsot.com

teknisyenlere kalır. Çıkış değerleri arttıkça kompresörün fiziksel boyutları da artar ve güvenirliliğin arttırılması için talep olabilir. Tam yük testleri, kompresörün doğru olarak çalışmasını sınamaktan öteye geçer. Veriler toplandığı zaman aşağıdakiler akılda tutulmalıdır: • • • •

Kullanıcının sahip olduğu değişken devirli uygulamalar için çalışma devrinin tam aralığı ( anma devrinin %75 i ila %105 i arası ) boyunca surge noktalarını içeren performans haritaları bulunmalıdır. Aerodinamik uyarımın oluşturduğu titreşim sapmaları ile ilgilenilmelidir. Kompresörün gerçek performansı tahmin edilen termodinamik performansı ile karşılaştırılmalıdır. Kompresörün test edilmesi süresince tasarımla ilgilisi olmayan çalışmadan kaynaklanan eksenel hareket belirlenmelidir.

S E

m o .l c

Bazı durumlarda ekipmanın son konumunun görülmesinde özel test stantları kullanılabilir. Deniz altına montaj için tüm ekipmanın basınçlı su tankına daldırıldığı performans testlerine izin veren özel kızakların geliştirilmesi gerekebilir. Açık deniz kompresör modüllerinin bazısı, üretici firmanın fabrikası denize yakın ise tüm ekipman yüzer bir platform üzerine monte edilerek test edilmelidir.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

6.3 ASME GÜÇ TEST KODU ( ASME PTC 10 )

ASME PTC [10] santrifüj eksenel kompresörlerin ve aspiratörlerin test edilmesini anlatan kapsamlı bir dökümandır. Bu dökümanda iki tip test tanımlanmıştır. Bunlardan birincisi Tip I olarak etiketlenmiştir ve önceden tanımlanmış sınırlar içerisinde iş gazının ve test gazının aynı olduğu durumları kapsamaktadır. Bu yüzden birisi mükemmele yakın tam yük ve tam devir testinde çalışır. Tip I testinin kullanıldığı en iyi örnek hava kompresörleridir. İş gazı ile kompresörlerin test edilmesi ideal olmasına rağmen bunun, kolayca uygulanabilir olmadığı birçok uygulama bulunmaktadır. Bu gibi durumlarda diğer olasılıklara geçilir: Bunlar iş gazına çok yakın bir gaz karışımıyla doldurulmuş olan kapalı boru hattı çevriminden oluşmaktadır. Bu Tip II testi saha ekipmanının çalışacağı devre yakın yüksek basınçlı uygulamaların benzeşimine izin verecektir ve bu yüzden ekipmanın davranışı hakkında biraz bilgi vermesi beklenebilir. Burada ekipmanın surge ve surge e yakın noktada nasıl davranacağı hakkında bilgi olabilir. Ancak Tip I testleri aerodinamik uyarımın bazı boyutlarını en iyi şekilde göstermektedir. Aerodinamik uyarımlar yüksek basınçlı ekipmanlarda en iyi bilinen kompresör üreticilerinden bile ciddi bir ilgi görmektedir. Ayrıca Tip I testleri süresince dinamik davranışın salmastralar üzerindeki etkisi de görülebilir.

a

Bu testler hakkında genel bir bilgiye sahip olunması için Tablo 6.1 ‘e başvurulabilir. Bu tabloda Tip I ve Tip II testleri için ilgili parametreler ve izin verilen sapma değerleri görülebilir. Petrokimya ve rafineri uygulamalarındaki kompresörlerin büyük bir kısmı Tip II testlerini gerektirmektedir. Taraflar, iş gazı veya fabrika veya test standı ortamında güvenle basılabilecek şekilde piyasada bulunan diğer gazların kullanılması için anlaşma yapmalıdırlar. Burada test hızı sahada beklenilen hızdan farklılık gösterebilir. Test hızına ulaşılması için kurallar koyulmalıdır. Bunlar ekipmanın giriş ve çıkış hız üçgenleriyle orantılıdır. Test

http://teknikceviriler.blogsot.com

139

süresince, test çalışma parametreleri sahadaki son performansın hassas olarak tahmin edilmesi ve geçerli kılınması için doğru olarak yapılmalıdır. Test sonuçlarının yorumlanması, maksimum sürekli devir ( MCS ) aşılmadan kontrattaki performansa erişilmesi için gerekli ise hangi modifikasyonların yapılacağını belirleyecektir. Tedbirli müşteriler, aşırı derecede yardımcı ünite sarfiyatı gibi performans düşüşleri için şartları anlaşmalarına koyarlar. Tablo 6.1 ‘de Tip I ve Tip II kategorilerine göre farklılık gösteren kompresör testleri için izin verilen sapma değerlerini göstermektedir. Burada satıcının ve kullanıcının PTC 10 ‘un en son sürümünü kullanması ve tabloda listelenen şartların ve değerlerin doğruluğunun ve şu andaki uygulanabilirliğin yeniden sınanması üzerinde anlaşmış olması önemlidir.

m o .l c

Ölçümlerde laminer akış ve arzu edilen hassasiyetin sağlanması için PTC 10 gelen ve giden akım yönünde vana, dirsek, redüktör ve test çevrimindeki gaz akışında ani değişiklikler meydana getirebilecek benzer donanımlar için düz bir boru üzerinde yapılmasını şart koşmaktadır. Akıştaki herhangi bir düzensizlik ekipmanın okuma değerlerindeki hassasiyetini bozabilir. Bunun yanında akış orifisleri gerçek test yapılmadan önce hassasiyeti için denenmelidir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Kompresörün üretici firmasına iş yağı ve sızdırmazlık yağı sistemi kullanıp kullanmadığı sorulabilir, bunların kritik yardımcı fonksiyon olarak belirtildiği garantisi verilerek. Tüm kompresör üreticileri mekanik çalışma ve performans testlerini yapacak donanıma sahip iken bunlar tahrik biriminin kullanıldığı dizi testlerin yapılmasını müşteriye önermeyebilirler. Bazı üreticiler bu yüzden kompresörün mekanik ve eşdeğer performans testinin yapılması için farklı devirlerde çalışabilen değişken frekanslı tahrik motorları kullanabilir. Eğer kompresörün üreticisi dizi testi için gerekli tesislere veya yardımcı birimlere sahip değil ise kompresör, tahrik birimini üreten firmanın tesislerine gönderilebilir. Buna alternatif olarak ihalenin değerlendirilmesi kademesinde test etme ve ilgili sorumluluk konuları söylemeye gerek kalmaksızın yerine getirmek zorundadır. 6.3.1 Performans Testinin Gelecek Değeri

Kullanılmaya başlandıktan ve zaman geçtikten sonra aşınma veya giriş koşullarının değişmesinden dolayı performansta bozulma meydana gelebilir. Birçok olası nedenlerin arasında demister pedlerinin görevini yerine getirememesi uygun olmayan emme süzgeçlerinin birbirine girmesi ( geçici olarak kabul edilebilir fakat kazara yerinde bırakılabilir ) veya kompresöre sıvı girmesine izin veren verimsiz sıvı anahtarları yer alabilir. Eğer saha performans testleri sonraki çalışmalar boyunca yapılabiliyorsa bunlar performans düşüklüğünün boyutunun tanımlanmasında yardımcı olabilir. Tortu oluşan kullanımlarda performans verisi ekonomikliğin istendiği yerlerde sıvı püskürtülmesinin tetiklenmesinde kullanılabilir ( akım üzerinde yıkama ). Bunun yanında eğer işletme dar boğazdan çıkacak veya genişletilecekse kompresörün performans verileri büyük öneme sahip olacaktır. Orijinal özellik ve tedarik fazlarının başlangıcında bu konuya önem verilmedikçe standart enstrümanlar yerinde kalabilir. Bu sonuçların hassasiyeti üzerinde büyük sınırlamalar meydana getirebilir. Buna göre borulama ve enstrümantasyon herhangi büyük bir projenin detaylı mühendislik fazı süresince özel ilgiyi hak etmektedir. Herhangi bir olayda güvenirlilik odaklı organizasyonların uzun bir süre için kendini ispatlaması ve santrifüj kompresörlerin akım üzerindeki periyodik testleri için ihtiyaç duyulacağı görülmektedir.

a

140http://teknikceviriler.blogsot.com

Doğru test verisine sahip olmanın gelecekteki değeri olası kompresör iyileştirmeleri için öne çıktığı zaman anlaşılabilir. Açıkçası fabrika çıkışındaki bu potansiyel artışlar kompresörün performans talebini değiştirebilir. Bir üst seviyeye çıkarma mümkün olabilir ve birçok tesiste akışkan katalitik kırma birimleri ( FCC ), buhar kırıcıları ve başlangıçta eski olarak alınmış, geleneksel olarak tasarlanmış blovırlara sahip maden eritme ocaklarını içeren işletmelerde mühendisliği rutin olarak yapılmış olabilir. Mümkün olan yerlerde mevcut bir montajda kompresörün gövdesi yenilenecekse ve değiştirme için sadece kompresörün iç tarafı göz önüne alınır. Genel bir kural olarak eğer yenilecek olan parçaların maliyeti yeni ekipmanın satın alma fiyatının %50 ‘sini geçmeyecekse sadece iç taraftaki parçalar değiştirilir. Tüm kompresör sisteminin değiştirilmemesinin avantajı çok açıktır. Burada sadece borulama, kaide ve taban plakası gibi harici bileşenlerde minimum değişim yapılacaktır. Bunun yanında modernize etmek için gereken zaman yeni ekipmanın teslim edilmesi için ihtiyaç duyulan zamandan az olacak ve genel iş yükü düşürülecektir.

S E

m o .l c

Aerodinamik verimler daha yeni tasarımlarda parazit kayıplardaki azalma ve kuru gaz salmastraların varlığı ile iyileştirilebilir. Kompresörün güncellenmesi bu yüzden tahrik ünitesi değiştirilmeden yapılabilir. Eğer tahrik biriminin çıkış gücü gaz türbinlerinde ateşleme sıcaklığının modifiye edilmesiyle veya buhar türbinlerinde farklı buhar sıcaklıkları ve basınçları kullanılarak arttırılabiliyor ise devir değişimleriyle kompresörün çıkış değerlerinin arttırılması da mümkündür. Birçok durumda devir değişimleri, mevcut dişli kutusundaki sıkı geçmenin olduğu dişli değiştirmedeki oranların değiştirilmesi ile yapılabilir. Bazısının seçici olarak değiştirilmesiyle fakat tüm kompresör kademelerinin değil, bu seçenekler genellikle ihtiyaç duyulan yatırımı düşürecektir.

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Yalnız burada bir püf nokta bulunmaktadır: Hangi seçeneklerin izleneceğinin belirlenmesi için güvenilir test verilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Başlangıçtaki satın alma fiyatının bir parçası olarak test etme için ufak bir ön yatırım her zaman fazlasıyla geri dönecektir.

a

http://teknikceviriler.blogsot.com

141

Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

142http://teknikceviriler.blogsot.com

BÖLÜM 7 UYGULAMADA GÖZ ÖNÜNE ALINMASI GEREKENLER

7.1 UYGULAMALAR ve ENDÜSTRİ SEKTÖRLERİ Bu bölüm endüstrinin tüm sektörlerindeki santrifüj kompresörlerin önemli rol aldığı ve zaruriyetini göstermeyi amaçlamaktadır. Burada verilen resimler ve kapasite istatistikleri genel ve belirticidir.

m o .l c

Çok kademeli santrifüj kompresörlerin nominal kapasitesi Şekil 7–1 ‘de gösterilmiştir. Şekil 7–2 ‘de altı önemli proses için birkaç tane ilginç yüksek basınçlı uygulama gösterilmektedir.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–1 Çok kademeli santrifüj pompaların nominal kapasiteleri ( Kaynak: A-C Compressor Corporation, Appleton, Wisconsen )

7.2 HAVA AYRIŞTIRMA FABRİKALARI ve PROSES HAVASININ KULLANIMI Yapısal olarak dişliye sahip kompresörler ( paketli ), gücü bir dizi pinyon dişli ile fener dişliye aktaran başarılı turbo makine yeniliklerinden birisidir. Bu sistem 1960 ların sonlarında tanıtılmıştır. Bu ekipmanlar endüstriyel azot ve oksijen üreten hava ayırma fabrikalarında daha popüler hale gelmiştir. Paketli kompresörler daha yüksek verime sahiptir ve kademeleri özel olarak tasarlanabilir. Bunlar kaçınılmaz olarak kademeler arasında ara soğutuculara sahiptir ve – önemli miktarda ağırlık redüksiyonuna izin vererek – 30 000 ila 50 000 devir/dak arasında çalışabilir. Bunun yanında farklı bir devir oranı için her bir tahrik edilen pinyon için tasarım yapılabileceğinden dolayı devir optimizasyonunun mümkün olduğu özel kademeler yapılabilir. Şekil 7–3 ‘de yüksek basınçlı yapısal dişliye sahip azot servisinde kullanılan bir santrifüj kompresör görülmektedir.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

143

Şekil 7–4 ‘teki gibi olan ekipmanlarda müşterek bir fener dişli altı adet pinyon dişliyi tahrik etmekte kullanılmaktadır, on iki sıkıştırma kademesi de yer almaktadır. Genel yerleşim kompakt ve az yer kaplamaktadır. Güvenilir sınırlayıcı bir karbon halka salmastra tasarımı mümkündür, değişken giriş kılavuz kanatları ve ortamdaki değişikliklerin hesaba katıldığı karmaşık kontrol sistemleri olarak paket hava kompresörleri yağsız hava, büyük bakımlar arasında uzun süreli kesintisiz çalışma ve iki kutuplu motorlardan faydalanma için tasarlanmış olabilir. Bunların hepsi belki maliyet ve diğer faktörlerde dâhil olarak bunları çekici bir kompresör tasarımı haline getirmektedir. Günümüzde büyük proses işletmeleri tipik olarak proses ve enstrüman hava servisi için paketli yüksek devirli kompresörleri kullanmaktadır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–2 Santrifüj kompresörlerin kullanıldığı yüksek basınçlı uygulamalar ( Kaynak: Mannesmann Demag Delaval, Duisburg, Almanya )

a

Ayrıca iyi ayarlanmış ara soğutucu uygulamaları ve/veya çoklu kullanım kompozit ekipmanları olarak yüksek devirli kompresörlerden faydalanılarak güç tasarrufu da sağlanabilir. Çoklu kullanımlı kompozit santrifüj kompresörlerde her bir kompresör gövdesi farklı proses gazını basabilecek kapasitede bir kompresör kademesidir. Nadiren enerji geri kazanım sistemi ile ilgili genleştirici çarkın bir parçası da olabilir. Benzer olarak ve çoklu kullanımlı pistonlu kompresörlerde her bir silindir veya kademe ortak bir tahrik ünitesi ( genellikle çok kutuplu bir elektrik motorudur ) ile farklı proses gazlarını

144http://teknikceviriler.blogspot.com

basabilir. Hava ayırma işletmeleri, proses/enstrüman havası servisi ve nitrik asit işletmeleri bu kombinasyon ekipmanlarının tüm tiplerini kullanmaktadır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–3 Azot servisi için kullanılan yüksek basınçlı ( HP ) dişli Tip HVK kompresörü. Q = 8700 m3/h, p2 = 35 bar, P = 5100 kW. ( Kaynak: Mannesmann Demag Delaval, Duisburg, Almanya )

7.3 DOĞAL GAZ İŞLEME ENDÜSTRİSİ

Doğal gaz işleme endüstrisinde soğutma uygulamaları daha baskındır. İki işletme tipi bulunmaktadır. Sıvı doğalgaz fabrikalarında ( NGL ) propan ve bütan gibi sıvılar üretilir. Propan ve bütan -45 C0 ve -7 C0 ‘deki sıcaklıklarda düşük basınçlı tanklarda depolanır. Propan gazını kullanan farklı proses soğutma servisleri bulunmaktadır. Bu gaz yoğuşturucularda sıvılaştırıldıktan sonra depropanizer ve debütanizer kolonlarından bütan ve propanın aşırı derecede soğutulması için kullanılır. Her akımın soğutulması için farklı sıcaklık gereksinimleri olduğundan dolayı ayrı çevrimler kullanılır. Atmosferik basınç koşullarının altında kompresöre giren ana girişin yanında orta basınçta bir yan akımda olacaktır. Ana propan kompresörü tipik olarak 15 bar ( 218 psi ) civarındaki bir basma basıncında çalışır.

a

Sıvılaştırılmış doğal gazı ( LNG ) işleyen fabrikaların farklı soğutma gereksinimleri bulunmaktadır. Gaz kaynağından çekilen 2000 – 2500 m derinliğindeki ham doğal gazın sıvılaştırılması için -161 C0 ‘ye ihtiyaç vardır. Hacmi çok fazla düşen sıvılaştırılmış gaz yakıtın dünya çapına daha ekonomik olarak taşınmasını mümkün kılar.

http://teknikceviriler.blogspot.com

145

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–4 Paketli hava kompresörü kavramından türetilen çok kademeli doğrudan tahrikli proses gazı kompresörü ( Kaynak: Mannesmann Demag Delaval, Duisburg, Almanya.)

Bu aşırı derecede düşük değerlere gelinmesi için çok kademeli karışık soğutma çevrimi ( MRC ) kullanılır. Soğutucu gaz azotun, metan ve pentandan oluşan hidrokarbonun bileşiminden oluşmaktadır. Bu gazın yaklaşık olarak kompozisyonu %4 N2, %40 CH4, %38 C2H6 ve geri kalanı C3H8 ‘dir. Bu karışım geniş bir sıcaklık aralığında buharlaştırılabilir. MRC basan düşük, orta ve yüksek basınçlı kompresör düzeneklerinin temsili basma basıncı 8.5, 20 ve 48 bar dır. Ön soğutma için propan soğutma kullanılmaktadır. Karışık soğutucu soğutma sistemi kaskat yerleşimde kademelendirilir. Bu sistemde verimli plaka – kanatlı ısı eşanjörleri kullanılmaktadır. Düşük ve orta basınçlı kompresör gövdeleri yatay olarak bölünmüştür. Yükse basınçlı kompresör kademesi için düşey olarak bölünmüş gövde kullanılmıştır.

a

Gazın hemen hazır olmasıyla LNG düzenekleri için tahrik birimi olarak gaz türbinin kullanılması ekonomik olmaktadır. Bu sıkıştırma servisleri kuru gaz salmastraları için çok uygundur ve bu salmastralar kompresörü üreten firma tarafından tedarik edilmelidir. Günümüzdeki büyük ölçekli fabrikalarda genellikle düzenek başına 2 ~ 6 milyon ton LNG

146http://teknikceviriler.blogspot.com

üretilebilmektedir. Çoklu düzenekler modüllerin standartlaştırılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu sonrasında rutin ekipman bakımları için planlanmış ve iyi yönetilmiş duruşlara yardımcı olur. Bir diğer ilginç kara uygulaması yer altı mağaralarında 150 bar da doğal gaz depolama ve değişken frekanslı tahrik birimlerinden yararlanılmasıdır. Bunlardan birçoğu şu anda kuru gaz salmastra ve manyetik yatak kullandıklarından dolayı tamamen yağsız olarak çalışan ekipmanlardır. Son olarak, kıtalar arasında doğal gazın taşınması için boru hatları ve boru hattı güçlendirici kompresörler bulunmaktadır ( Şekil 7–5 ve 7–6 ). Bunların gövdeleri genellikle birbirlerine ters olarak konumlandırılmış boru hatlarının flanşları arasında doğrudan bağlantıya izin veren emme ve basma nozullarına sahip olacak şekilde imal edilmiştir ( Şekil 7–7 ). Boru hatları güçlendiricileri genellikle doğal gaz yakıtlı, iki milli, değişken devirli gaz türbinleri ile tahrik edilmektedir. Bu ekipmanlar için kuru gaz salmastralarının kullanılması normaldir. Fakat manyetik yatakların kullanılması alışıldık değildir. Dövme çelik kompresör gövdesi ve yağlama ve sızdırmazlık yağı sistemlerine sahip montajlı paketler genellikle paket veya modül halinde teslim edilir. 100 bar civarındaki basma basınçları boru hattı güçlendiricileri için daha yaygındır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 7–5 Boru hattında kullanılan Cooper-Bessemer RB 6B fıçı kompresör ( Kaynak: Cooper-Bessemer, şimdi Rolls Royce, Middlesex, İngiltere, ve Houston, Teksas )

http://teknikceviriler.blogspot.com

147

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–6 Boru hattında kullanılan Cooper-Bessemer RFA–36 santrifüj kompresörü ( Kaynak: CooperBessemer, şimdi Rolls Royce, Middlesex, İngiltere ve Houston, Teksas )

7.4 AÇIK DENİZ ENDÜSTRİSİ

Açık deniz uygulamalarında kullanılan gaz kompresörleri daha farklı uygulamalarda da kullanılmaktadır. Yağ üretim platformlarında kompresör modülleri gazın toplanması, gazların güçlendirilerek iletilmesi, gaslift ve yeniden püskürtme servislerinde kullanılır. Bunların boyutu ve karmaşıklığı açık deniz platformunun tasarımına ve karadaki işletmenin genel ekonomiklik ve üretim sahasının ömrü gibi bazı sınırlamalarına bağlıdır. Gazın taşınması 140 bar civarında bir basma basıncı gerektirmektedir. Denizin tabanı altından doğal gazın yeniden psükürtülmesi güçlendirilmiş yağ üretimi için kullanılan birkaç ölçütten birisidir. Yeniden püskürtülmüş gaz, ham yağ üzerinde bir basınç meydana getirir ve yağı, yağ üretme kanalına doğru akmaya zorlar.

a

Gazın yeniden püskürtüldüğü servisler kompresör tasarımcılarını zorlayan durumlar ortaya çıkarmaktadır. Deneyimli üreticilerin birçoğu kompresörlerinin uzun bir zaman zarfında performanslarından ödün vermeyeceklerinden emin olabilmek için kapsamlı modifikasyonlar

148http://teknikceviriler.blogspot.com

yapmaktadırlar. Modern jeolojik, sismik ve uydu teknikleri 2 000 metre ve daha derinlerdeki rezervlerin çıkarılmasına izin vermektedir. Bu durumlarda 400 bar ‘ı geçen ve bazı durumlarda için 700 bar basınca ihtiyaç duyulabilmektedir. Buralarda fıçı gövdeler kullanılır ve kalın cidarlı gövdeler için kullanılan üretim teknikleri, salmastra tasarımı ve rotor dinamiği son derece önemlidir. Bu tasarımlar senkron altı titreşim olasılığını yok etmeli ve bunun olmadığı sadece test standında değil aynı zamanda sahada kabulü yapıldıktan sonra da ispatlamalıdır. Şekil 7–8 ‘de yaklaşık olarak 1 300 ton gelen bir açık deniz modülü görülmektedir. Bu fıçı kompresörler ISO ya göre 14 780 kW gücündeki aeroderivative gaz türbinleri ile tahrik edilmektedir. Bu modül 1981 ‘de tamamlanmıştır ve teknolojinin boyutunu gösteren bir kanıttır.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

a

Şekil 7–7 Nuovo Pignone de boru hattı kompresörünün üretimi ( Floransa, İtalya ) Not: Kompresör nozullarının aynı eksen çizgisi üzerinde olduğuna dikkat edilmelidir.

http://teknikceviriler.blogspot.com

149

7.5 RAFİNERİ ENDÜSTRİSİ Modern rafineri prosesleri daha karmaşık olabilir. Bu işletmeler korozif olabilir ve ayrıca gereken ilgi gösterilmedikçe bakım maliyetleri giderek artacaktır. Kükürtlü ham pertrolün sülfür içeriği %0,5 ila 1 arasında veya 380 lt ham petrol için 0,0014 m³ H2S içeren bir üründür. Benzin, jet yakıtı ve kerosen gibi tipik ürünleri üretmesinin yanında modern rafineriler genellikle daha yüksek kalitede kar payı yüksek ürünleri de tedarik etmektedirler. Atık yakma ve çevre yönetmeliklerinin karşılanması gerektiğinden dolayı kesin üretim kararları verilir. Hidrojenin üretimi ve akışkan katalitik kırmanın ( FCC ) ve hidrokraking tekniklerinin kullanılması tüm ilgili faktörlerin ağır basması sonucu ortaya çıkmıştır.

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

Şekil 7–8 1981 yılında imalatı tamamlanan 1300 ton ağırlığındaki bir açık deniz modülü. ( Kaynak: Sulzer Turbo, Winterthur, İsviçre )

400 000 BPD ( varil sayısı/gün ) ‘den fazla ham yağın işlendiği bir modern rafineride politropik basma yüksekliği 6100 ~ 22860 m, ortalama çark çevresel hızı 230 – 320 m/sn, ( blovır söz konusu olduğunda ) basınç aralığı 2 ~ 190 bar arası olan fıçı konstrüksiyona sahip 25 adet santrifüj kompresöre sahip olabilir. Büyük bir tahrik birimi 50 000 kW güç verebilirken tahrik birimlerinin birçoğu bunun yarısını verebilmektedir. Rafineri kompresörlerinin birçoğu özel amaçlı buhar türbinleri ile tahrik edilmektedir. Bunların görevleri farklı ünitelerdeki geri dönüşüm çevrimleri, hidrojen, flare gazı içeren geri dönüşüm servisi ve sıcak gaz genleştirici, eksenel kompresör ve elektrik güç jeneratörü olarak görev alabilecek bir endüksiyon motorundan oluşan güçlü FCC ‘li ıslak gaz sıkıştırmayı içeren görevleri bulunmaktadır.

a

150http://teknikceviriler.blogspot.com

Şekil 7–9 ‘da rafinerideki tipik bir kompresör platformu görülmektedir. Açık saha montajları orta sıcaklık ortamlarıyla birçok ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır. Kompresörlerin bina içerisinde olmaması daha düşük patlama riski sağlar ve genel güvenlikte arttırılmış olunur.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–9 Avustralya daki bir rafinerideki açık saha kompresör kurulumu ( Kaynak: Babcock-Borsig, Berlin, Almanya )

7.6 PETROKİMYASAL MADDELER ve GÜBRELEME

Buhar kırma ünitelerine sahip petrokimya işletmeleri genellikle etilen, propilen, benzen ve bütadien üretmektedir. Bu birimler bazen etilen glikol, propilen, poli bütadien kauçuk, alçak yoğunluklu poli etilen ( LDPE ) veya yüksek yoğunluklu poli etilen ( HDPE ) üreten yan ünitelerine de sahip olabilir. Santrifüj kompresörler fiber endüstrisinde de kullanılmaktadır. Sıradan bir etilen fabrikasının kapasitesi 80 000 ila 870 000 metrik ton/yıl dır. Uygulama alanı genişlemektedir ve bu yüzden fabrika kapasiteleri ve kompresör boyutları artmaktadır. Buhar türbinleri ile tahrik edilen tandem düzeneklere sahip üç kompresör gövdesi proses gazını basmaktadır. Son basma basıncı 40 bar civarındadır. Bunların güç sarfiyatı ufak ve eski birimlerde 6 000 kW ve yeni projelerde 30 000 kW ve daha fazladır. Şarj gazı ( kırılmış gaz ) kompresörün popülasyonu 1500 kW civarındadır ( bkz. Şekil 7–10 ). 2006 yılı itibari ile yeni projelerin bazısında 100 000 kW liğinde kombine eksenel/santrifüj kırılmış gaz düzeneklerinin yapılması düşünülmektedir.

a

Propilen kompresörleri genellikle 2 000 ila 30 000 kW aralığında güce sahip olurlar ve basma basınçları 17 bar ‘a kadar çıkmaktadır. Oysaki etilen kompresörleri 20 bar basınca çıkmakta ve 3 000 ila 10 000 kW güce sahip olmaktadırlar. Bu fabrikalardaki etilen kompresörleri daha çok elektrik motorlarıyla tahrik edilmektedir. Bu elektrik motorları, kompresörün giriş devrinin optimize edilmesi için ayrı bir redüktöre sahiptir. Ayrıca fiber sektöründe soğutma servisleri için paketlenmiş santrifüj birimlerde kullanılmaktadır. Proje mühendisleri bu işletmeler için soğutma paketlerinin kullanılması üzerine anlaşmaya vardıklarında bunlar spesifikasyon, üretim ve test etme üzerindeki

http://teknikceviriler.blogspot.com

151

yaklaşımları bir önceki kısımda anlatılandan farklılık gösterebilir. Bunların ilgileri ille de kompresör üzerine olmayabilir. Fakat odak noktası soğutma yük kapasitesine doğru kayabilir. Burada yoğuşturucu ve soğutucu paketin bir parçasıdır ve bunların performansı hem sıcaklığı hem de genel kapasiteyi etkileyecektir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–10 Bir etilen fabrikasında 300 000 ton/yıl kapasiteye sahip kırılmış gaz kompresörü ( Kaynak: Nuovo Pignone, Floransa, İtalya )

Büyük santrifüj kompresörler azot gübreleme endüstrisinde çok kıymetlidir. Gübreleme üniteleri için ham madde fuel oil, nafta ve doğal gaz olabilir. Geçtiğimiz yıllarda gelişen birkaç ülkede üre ve amonyak içeren doğal gazlı gübreleme de büyük bir artış görülmüştür. Tipik bir üre işletmesinin kapasitesi 1225, 1550, 2000 ve 3250 metrik ton/gün ‘dür. Amonyak işletmelerinde 900, 1500 ve 2050 metrik ton/gün ‘dür.

a

Gübre işletmelerine bağlanan büyük santrifüj kompresörler buharla tahrik edilen doğal gaz kompresörleri, hava ve azot kompresörleri, sentez gazı kompresörleri ve karbon dioksit kompresörleridir. Doğal gaz bolluğunun olduğu yerlerde endüstri yıllardır gaz türbinlerini kullanmaktadır. Ancak son yıllarda genel olarak buhar türbinleri gaz türbinleri ile 152http://teknikceviriler.blogspot.com

karşılaştırıldıklarında bakım kolaylığı açısından gübre işletmelerinde buhar türbini tercih edilmektedir. Gücün büyük bir bölümünü farklı kompresörler tükettiklerinden dolayı yüksek verimli olanları değerlidir. Örnek vermek gerekirse tipik sentez gazı kompresörleri 20 – 30 bar aralığındaki emme basınçlarının olduğu çalışma koşulları altında yüksek basınç aralığında basma basınçları 270 – 342 bar, orta basınç aralığı 225 – 275 bar ve daha düşük basma aralığında 130 – 200 bar ‘dır. Tipik debi kapasitesi 65 000 ~ 250 000 Nm3/saat, varlığın büyük bir kısmı 110 000 – 150 000 Nm3/saat aralığındadır. Her bir düzeneğin tahrik güçleri 10 – 28 MW civarındadır ve bu yüksek basınç uygulamalarında düşey olarak bölünmüş ( fıçı tipi ) kompresörler kullanılmaktadır. Şekil 7–11 ‘de bir amonyak sentez kompresör düzeneği görülmektedir.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Şekil 7–11 Amonyak sentez gazı için kullanılan kompresör düzeneği ( Kaynak: Nuovo Pignone, Floransa, İtalya )

Üre fabrikalarındaki CO2 kompresörlerinin emme basıncı tipik olarak 1 bar ‘dır. 17 bar basma basıncı düşük basınç aralığında ve yüksek basınç aralığında 143 – 215 bar ‘dır. Kapasite 6,5 ~ 30 kNm3/saat arasında değişmekteyken ekipmanların birçoğu için 25 kNm3/saat ‘tir. Her bir düzenek için tipik tahrik güçleri 1 ~ 8 MW arasındadır. CO2 seviyesinde geleneksel olarak tandem kompresörler kullanılır. Yatay olarak bölünmüş düşük basınçlı birinci gövde genellikle daha yüksek kademeli fıçı konfigürasyona bağlanmıştır. 7.7 ÇELİK ENDÜSTRİSİ

Çelik endüstrisi her zamankinden daha çok, çevresel yönergelere uyarken verimli çalışmaya erişmek için çaba sarf etmektedir. Maden eritme ocağı ve kok fırını gazı önceden çelik imalat proseslerinin yan ürünleriyle atılırda, şimdi kombine çevrimli güç santrallerinde jenaratörlerin tahriğinde gaz türbinleri için yakıt olarak kullanılmaktadır. İnce kül ve diğer çökeltiler scruber lerde ve gaz türbininin yakıt tedarik sistemi tarafından talep edilen daha yüksek basınçlara gaz sıkıştırılmadan önce filtrelerde temizlenir.

a

Bir tipik fuel gaz kompresörü ve 21:1 basınç oranıyla yatay olarak bölünmüş gövde kullanılabilir ve santrifüj olanları için verim %80 – 82 ve eksenel kompresörler için %88 – 90 ‘dır. Şekil 7–12 ‘de çelik fabrikasında kullanılması için tasarlanmış eksenel bir hava kompresörü görülmektedir. Bu kompresörler genellikle kuru gaz salmastralı olarak

http://teknikceviriler.blogspot.com

153

tasarlanmıştır ve çelik endüstrisi gazları için 100 MW ‘a kadar güç talebi olabilir. Bu kompresörler için bileşenler genellikle üreticinin standart üretim aralığında seçilmektedir. 7.8 ÖZEL UYGULAMALAR Bazı özel kompresör uygulamaları özel ilgiyi hak etmektedir. Buna örnek olarak oksijen kompresörleri verilebilir ve günümüzdeki bazı fabrika tasarımları için 70 bar dan fazla basma basıncına sahip olanlarına sık olarak rastlanmaktadır. Burada bir montajın güvenliği çok büyük öneme sahiptir. Bu yüzden alev riski en aza indirilmeli veya ortadan kaldırılmalıdır. Gazın kirlenmesine izin verilmemeli ve titreşimsel gezinmeden kaynaklanan sürtünme ısısının önlenmesi rotor kararlılığının anlaşılmasını ve topraklama gibi uygun elektriksel güvenliğin sağlanmasını gerektirmektedir. Güvenilir olarak topraklanmış kompresör gövdesi statik elektrik birikimini ve bunun potansiyel feci sonu önleyecektir. Üreticiler hızlı ısı transferini sağlamak için genellikle gümüş kaplı bakır yataklı monel labirent seçeneğini sunmaktadır. Bu yatak aynı zamanda kıvılcım çıkarmayan bir ortam sağlar. Oksijen kompresörleri kullanılmadıkları zamanda pozitif basınçlı inert azot atmosferi altında tutulur.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

70 gibi yüksek moleküler ağırlığıa sahip klor gazı da özel ilgiyi hak etmektedir. Klor kompresörlerinin seçimi tasarımla ilgili izlenimleri ve özel gereksinim gerektirmektedir. Bu zehirli gaz kompresöre girmeden önce temizlenmeli ve kurutulmalıdır. Kuruluğun sağlanması, prosesin tıkanması gibi ciddi sorunları ortadan kaldırır. Maksimum basma sıcaklıkları 121 – 149 C0 ile sınırlandırılmalıdır ki korozif etkiler sınırlandırılabilsin.

a

Şekil 7–12 Brezilya daki bir çelik üretim tesisinde kullanılması için hazırlanan eksenel kompresör. Bu kompresör 500 000 Nm3/sa hava basma kapasitesine sahiptir. Ön tarafta bir ayrıma kavraması görülmektedir ( Kaynak: Mitsubishi Heavy Industries, Tokyo ve Hiroshima, Japonya )

154http://teknikceviriler.blogspot.com

BÖLÜM 8 SANTRİFÜJ KOMPRESÖRLERİN SATIN ALMA ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİNDE API 617 ‘NİN KULLANILMASI

Yasal dökümanlar olmamasına rağmen API tarafından değişik standartlar derlenmiştir. Bu standartlar hem kullanıcı hem de üretici firmaların deneyimini ve tavsiyelerini yansıtmaktadır. Bu gruplar hidrokarbon işleme endüstrisinde ( HPI ) güvenliğin ve güvenirliliğin sağlanmasını amaçlamaktadır. Dinamik sıkıştırma ekipmanlarının tedarik edilmesinde en önemli iki standart santrifüj kompresörlerle ilgili API 617 ve yağlama yağı sistemleri ile ilgili API 614 ‘tür. Teoride tüm API standartları nokta ( • ) ile işaretlenmiş deyimler üzerinde tüm kullanıcıların karar vermesi gerekmektedir. Standartların tüm gruplar tarafından anlaşılmış olması önemlidir. Bu yüzden, API 617 ‘nin 7. Baskısı ( 2002 ) kullanılarak açıklama işaretine birkaç madde aydınlatılabilir ( Bazı maddelerin numaraları güncellenen veya revizyon edilen API standartlarında değişim gösterebilir ).

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

Madde 1.5.18 ‘den 1.5.26 ‘ya kadar

1.5.25

Konu Normal devrin %100 ve maksimum sürekli devrin ve ilgili olan diğer şeylerin tanımı

API Açıklaması Herhangi bir çalışma koşulunda en yüksek basma yüksekliğinin yakalanması için devir gereklidir. Eğer normal noktada devir diğer çalışma noktalarındaki gereksinimi karşılıyorsa normal devir %100 olarak kabul edilir.

Normal çalışma noktası

Sıradan çalışmanın beklenildiği ve optimum verimin arzu edildiği noktadır. Çalışma süresince %100 devir hattı ve en yüksek kapasiteye erişilmesiyle elde edilir.

Anma noktası

1.5.30

1.5.51

S E

m o .l c

a

Kararlılık

Kararlılık nominal kapasite ve nominal devirdeki surge noktası arasında kapasitedeki farktır.

Ani duruş

Ani duruş ünitenin nominal emme sıcaklığı ve gaz kombinasyonunda çalışmasıyla nominal basma yüksekliğinde normal kapasite ve surge noktası arasında

http://teknikceviriler.blogspot.com

Not Bu tanımlamalar atölyede yapılacak performans testi karakterlerine karar verilmesinde herhangi bir anormalliğin meydana gelmesini önlemek için yardımcı olur. Sürekli maksimum hız ( MCS ) herhangi bir belirlenmiş çalışma koşulunun karşılanması için en yüksek devrin %105 ‘i dir. Bu ayarlar mekanik performans testi ve aşırı hız testi içindir. Bu inceleme açısından ve NDT muayenesi için önemlidir.

İnceleme dökümanlarının onaylanmasından önce veya siparişten önce tanımlama önemlidir. Garanti noktasının tanımlanması önemlidir. Surge önleme sisteminin tasarımı ve çalışma esnekliğinin belirlenmesi için önemli kriterdir. Geriye dönen hacim miktarı ve bu yüzden olan düşüş, akış koşullarındaki güç kaybı sürekli moda geçildiğinde

155

kapasitedeki değişim yüzdesidir. 1.5.39

Settling out basıncı

Ekipman durdurulduğu zaman ki kompresör sisteminin basıncı

1.6.1

Referans yayımlar

Tahrik birimi, basınçlı kaplar, enstrüman, elektriksel ekipman, yardımcı ekipmanlar, borulama ve malzeme özellikleri

alınan

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

2.1.1.3

Kabul kriteri

a

1.5.17 ve 2.3.1.1.1; 2.3.1.2 ‘de dâhil

önemli bir faktör olacaktır. Sıcaklıktaki ufak bir değişiklik için buharlaşma basıncında önemli değişimin olduğu ve gaz basıldığı zaman basıncın aynı halde olması önemlidir. Bütünlük için bakmak ve açıkça minimuma uygulanabilir standartlardan olan sapmaları korumak içindir. İyi yerleşimden, erişim, boru destekleri, giden akım, ara kademe ve gelen akım borulaması, dreynler, platformlar, süzgeçte ödün vermeden borulama standartları uygulanır. Kompresör standart bir paket olarak teslim edildiği anlarda özellikle tedbirli olunmalıdır. Birçok durumda kontrat tamamlandıktan sonra yapılan yorumlar geçersizdir. Benzer etkenler enstrüman borularına da uygulanabilir. Kablo çekme, buat kutusu ve saha deneyimine dayanarak oluşturulan alev koruma sistemleri için de geçerlidir. Bu stratejiler kompresörün üreticisininkinden daha kapsamlı olabilir. Proses endüstrisi güç sarfiyatı üzerinde daha düşük önemin olduğu çıkışlar ile ilgilenmektedir. Ancak kullanıcı performans testlerini yapmaya niyetliyse satın alma sırasında garanti noktasını tanımlamalıdır. Bu kabul testleri sürerken itilafları önleyecektir. Üretici firma bunun durumunu gerçek servis koşuluyla ilgisi olmadan talep edebilir. Bu, eğer gelecek koşullar daha fazla basma yüksekliği gerektiriyorsa kullanışlı

İzin maksimum basıncı

+%4 ‘lük güç sarfiyatı toleransı ile normal çalışma noktasında kapasite ve basma yükü üzerinde negatif toleransı olmamalı

verilebilir çalışma

156http://teknikceviriler.blogspot.com

En azından boşaltma valfi ayarına veya en azından çalışma süresince göstergede görülen basma basıncının 1,25 katına eşit olmalıdır. En yüksek moleküler ağırlık, en yüksek emme basıncı ve en düşük emme sıcaklığının

tahmini kombinasyonu ile surge e yakın maksimum sürekli devirde ekipman çalıştığı zaman en yüksek basınç oluşur.

2.1.1.1

Basma yükü kapasitesi karakteristik eğrisi

Surge noktasına kadar artan karakteristikler; yüzde olarak tanımlanabilir.

2.3.1.5

Eksenel bölünmüş temas

Metal metale temas

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

2.5.3.1

2.5.10.6

Diyafram soğutma

Bağımsız soğutma pasajları

Mil için ham malzeme

8” ve daha yukarısı için başlangıç noktası dövme olabilir. Bu sınırın altında olmasına rağmen dövme kullanılması tercih edilir. Deneyimli üreticiler kalite kontrollü bar stock ile başlanmasına izin verebilir. Çarkın dengelenmesi açısından kaynak kullanılmasına izin verilmesi

Dengeleme

2.5.4.1

2.7.1.3

olarak gövdede

olacaktır. Gövdenin daha ağır olması ayrıca, borulama yüklerinden ve bunun ekipmanın ayarı üzerindeki etkisinden kaynaklanan değişimlere daha az duyarlı olmasını garanti eder. Settling basıncı için yeterlilik gözlenir. Surge önleme ve genel akış kontrolü açısından bakıldığında, tüm çalışma aralığı boyunca kapasitedeki bir değişim için basma yükünde değişim olduğundan arzu edilebilir. Bu bakım grupları tarafından hatırlanması gereken önemli bir noktadır. Saplamaların önceden tanımlanmış sıkılma sırası, tercihen bir hidrolik tork aygıtı ile., gelecekte maliyeti yüksek montaj hatalarını önleyecektir. Kompresörün gövdesine soğutma akışkanının girişini engeller. Dayanım ve gerilim konsantrasyon faktörleri açısından bakıldığında ısıl işlemli dövme malzemeler ham malzeme olarak tercih edilir. Kaynak çatlak meydana getirebilir. Buna ek olarak kütlenin kontrol edilmesinde de zorluklar ortaya çıkar. Bakım mühendisleri bu kurala sıkıca bağlı kalmalıdır. Birçok montajda eksiklikler bulunmuştur. Bu basıncın üzerine eğilmek gövdedeki dâhili kaçakların bulunması için iyi bir işaretçidir Çöl atmosferinde ve kanatlı fan soğutucularında yağın kollektör sıcaklık aralığı 55 C0 civarındadır ve yatak metalinin sıcaklıkları 115 C0 ‘nin üzerindedir ( yaz

a

Dengeleme odası basıncı

Önlem almayı gerektirir

Girişteki yağ sıcaklığı

49 C0 ‘yi aşarsa özel önlemler alınmasını gerektirir

http://teknikceviriler.blogspot.com

157

2.6.2.10

Ayırma sınırı ( SM )

Sönülenmiş dengesiz cevap analizi ekipmanın aşağıdaki SM leri karşılayacağını göstermelidir: a)

b)

Eğer AF, özel bir kritik devirde 2,5 ‘ten az ise cevap kritik olarak sönümlenmiş kabul edilir ve hiçbir SM gerekmez. Özel bir devirde AF 2,5 veya daha büyük ve bu kritik devir minimum devrin altında ise SM ( minimum devrin yüzdesi hangisi daha az ise olarak ) aşağıdaki denklemden elde edilen devrin veya 16 ‘dan düşük olamaz.

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta SM = 17x{1-[1/(AF–1,5)]}

c)

2.6.3

Dengelenmiş cevap analizinin atölyede sınanması

a

2.6.8.1 ‘den 2.8.8.8 ‘e kadar

koşulları ). Bu bir kapalı ve termosifon su soğutma sistemi olarak düşünülebilir. Bu paragraflar kabul edilebilir bir rotor tasarımının yapılması içindir. Bunun yanında test standında hesaplanan değerleri sınanması da yapılır.

Dengeleme

158http://teknikceviriler.blogspot.com

Eğer özel bir kritik devirde AF 2,5 veya daha büüyk ve bu kritik devir maksimum sürekli devrin üzerinde ise SM ( maksimum sürekli devrin bir yüzdesi olarak ) hangisi az ise aşağıdaki denklemden elde edilen değerden veya 26 ‘dan düşük olamaz.

SM = 10+17x{1-[1/(AF–1,5)]} Test standında elde edilen gerçek sonuçların sınanmasındaki önem vurgulanır

Arzu edilen yüksek devirli dengelemenin belirtilmesi gerekli değildir.

Sonuçlarda izin verilebilen sınırların ötesinde olan sapmalar genel bilgilerin şekillendirilmesine yardımcı olur. Bu tasarımcıya kabul edilen değerlerin düzeltilmesinde daha fazla öngörü sağlar ve bu yüzden genel tahmin kabiliyetini iyileştirebilir. Ekipmanın mekanik testi, dengelenmiş rotorun montajı süresince maksimum sürekli devrinde çalışması veya belirlenmiş çalışma devri aralığında diğer herhangi bir devirde herhangi bir düzlemde filtrelenmemiş titreşimin tepeden tepeye olan genliği milin

çevresinde ve her bir radyal yatak üzerinden alınan ölçüm artık hangisi daha az ise aşağıdaki denklemden elde edilen veya 25 mikro metreden ( 1 mil ) düşük olmamalıdır. SI biriminde; A = 25,4x(12.103/N)0,5

m o .l c

Burada;

S E

A: Filtrelenmiş titreşimin genliği, mikron ( mil ) olarak gerçek tepeden tepeye N: Maksimum sürekli devir (d/d)

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

2.2

Malzemeler

a

3.1.4, 3.15, 3.1.7

Tahrik biriminin boyutlandırılması

http://teknikceviriler.blogspot.com

Genel bilgilerdeki koşullara göre çelik gövde kullanılmalıdır. Kullanımına izin verilmeyen malzemeler ortam sıcaklığında gevrek kırılmaya maruz kalabilir. H2S ( acı ) ortamında demir malzeme seçimi 90 000 psi maksimum akma dayanımına, 22 HRc maksimum sertliğe sahip olacak şekilde sınırlandırılmıştır. Östenitik paslanmaz çelikler gerilim-korozyon kırılmasına maruz yerlerde kullanılmamalıdır. Kısmi basıncı 100 psi ‘dan fazla ve H2 mol yüzdesi 90 ‘dan fazla olan hidrojen servisleri için çark malzemesinin akma dayanımı 120.103 psi ‘yı, sertliği 34 HRc ‘yi aşamaz. Motor ve buhar türbinleri için herhangi bir çalışma koşulunda maksimum güç gereksiniminin %110 ‘u kavrama ve dişli kayıpları da dahil olmak üzere.

dir.

Maksimum sürekli devirden yüksek herhangi bir devirde ve tahrik biriminin ani duruş devrine kadar olan devirler de dâhil olmak üzere titreşim seviyesi maksimum sürekli devirde kaydedilen maksimum değerin üzerinde 12,7 mikronu ( 0,5 mil ) aşmamalıdır. Malzeme seçimi için uygun genel bilgiler gözden geçirilir.

Buhar türbinleri için gelecekteki güncelleme gereksinimleri göz önüne alınır. Milin iki taraflı olarak uzatılması

159

3.2

Dişli kavramalar

3.5.1.4

Flaş için köprülemenin öngörülmesi

S E

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

4.3.3

Çarkın aşırı devri

4.3.6

4.3.7

Yataklara ve salmastralara uygulanabilir

mümkün mü? Yardımcı türbin için alan var mı? Normalde yeni montajlarda dişli kavramalar yağlı değildir. Konturlu diyafram veya esnek disk kavramalar tercih edilir. Fakat daha önceden deneyim sahibi olunmalıdır. Dişli kavramaların olduğu daha eski ekipmanlarda konturlu diyafram kaplinlerle değiştirilmiştir. Bu konu dikkatlice gözden geçirilmelidir. En az eforla flaş yapılması tasarımda uygun öngörüler olmadıkça zor olabilir. Çarkın deformasyonu ve boyutsal değişimleri kontrol edilmeli. Değişken devir uygulamalarında kaçak durumlarının olması mümkün mü? Hem ana rotor hem de yedek rotorun her ikisi içinde mekanik test yapılması zorunludur. Bu mekanik kayıpların belirlenmesinde yardımcı olur. Montaj sahasında yağlama yağına eş değer yağın kullanılmasına çalışılmalı ve atölyede test süresince mümkün olan en yüksek yağlama yağı girişi sağlanmalıdır.

a

Kaçak testi

160http://teknikceviriler.blogspot.com

Bir dakikadan az bir süre için MCS nin %15 ‘inde

Önemli noktalar: 1. En düşük filtreleme derecesi 10 mikron veya daha iyi olmalı 2. Kaplin, titreşim transdüktörleri, salmastralar, yatakları içeren kalemler test edilmeli 3. Her hattın yağ tedarik debisi, sıcaklığı, basıncı, ekşi gaz yağ debisini içeren MCS ‘ye %10 ‘luk devir artışlarında birkaç parametrenin gözlenmesi ve kaydedilmesi 4. 15 dakikalığına ekipman ani duruş devrinde çalıştırılmalı, ardından dört saatlik MCS ‘de çalıştırılmalı 5. Her çalışma noktasında titreşim bandının toplanması, devreye alma ve durdurma da dâhil olmak üzere 6. Yanal kritik devirlerin, ayırma sınırlarının tanımlanması ve dengesiz cevap analizinin içeriğinde test yapılması Mekanik çalışma testinin sağlanmasından sonra gövde de sızdırmazlık sağlanan yer maksimum sızdırmazlık için basınçlandırılmalıdır ( veya

Gövde mafsalının birbirine geçtiğine emin olunmalıdır. Soy gaz ( N2 ) kullanılması önerilir. Düşük moleküler ağırlıklı

4.3.8

İste bağlı testler

salmastra tasarım basıncı ). Bunun yanında gövde anma basma basıncına kadar basınçlandırılabilir ( uçtaki salmastralar olsun veya olmasın ) Performans testinden ( 4.3.8.1 ) demontaj ve montaj a ( 4.3.8.8 ) kadar farklı testler. Bu isteğe bağlı kategori altında inceleme de yapılmalıdır. Tam basınç/tam yük/tam devir testi ( 4.3.8.6 )

S E

gazlar için Helyum kullanılması önerilmektedir.

Tüm testler, saha problemlerinin en aza indirilmesi için üretici firmanın tesislerinde yapılmalıdır. Bu satın alan firmayı temsil eden kişinin ekipmana aşina olması için bir fırsattır. Salmastraların ek yataklar gibi davrandığı yüksek basınçlı uygulamalarda faydalıdır ve bu yüzden kritik devri etkileyebilir. Pastan koruyucu kaplama ile kaplanmış ve eğilmesini önlemek için düşey olarak tercihen nemi kontrol edilen bir ortamda depolanır.

m o .l c

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

4.4.3.10

Nakliye için hazırlama

Yedek rotor

8.1 KOMPRESÖRLERDE KAPASİTEDE ARTIŞ

Çıkış değerlerinde artış sağlanması için kompresörün performans talebi değiştirilmelidir. Güncelleme yapılması uygun olabilir [2] ve bu iş, akışkan katalitik kırma ( FCC ) birimleri, buhar kırıcılar ve başlangıçta eski olarak alınan blovırlara sahip maden eritme ocağı montajları içeren birçok firmanın tesislerinde yapılabilir. Mümkün olduğunda mevcut montajda kompresörün gövdesi korunmalı ve sadece kompresörün iç tarafları değiştirme için hazır edilmelidir. Genel bir kural olarak parça değiştirme maliyeti yeni ekipman satın alma maliyetinin %50 ‘sini geçmiyorsa sadece iç taraftaki parçalar değiştirilir. Tüm kompresör sistemi parçalarının değiştirilmemesinin avantajı çok açıktır. Burada sadece borulama, kaide ve temel gibi dış bileşenlerde küçük değişiklikler yapılacaktır. Bunun yanında kapasite artışının gerçekleştirilmesi için gereken zaman yeni ekipmanın teslim edilmesi için gereken süreden az olacaktır ve genel iş yükü düşecektir. Yeni tasarımlarda aerodinamik verim iyileştirilmiştir. Bu iyileştirme parazitik kayıplardaki düşüş ve kuru gaz salmastralarının kullanılmasıyla sağlanmıştır. Kompresörün güncellenmesi bu yüzden tahrik birimi rahatsız edilmeden yapılabilir. Eğer tahrik biriminin çıkış gücü gaz tübinlerindeki yakma sıcaklıklarının modifiye edilmesi veya buhar türbinlerinde farklı buhar sıcaklıklarının ve basınçlarının kullanılmasıyla arttırılabiliyorsa, devir değiştirilerek kompresörün çıkış değerleri arttırılabilir [22, 23, 24]. Durumların birçoğunda devir değişimleri mevcut redüktördeki sıkı geçme olan değiştirme dişlisinde oran değişimleriyle yapılabilir. Bazısının tüm kompresör kademelerinin değil seçici olarak değiştirilmesiyle genellikle yatırım ihtiyacı düşürülür. Kavrama, salmastra ve tahrik biriminin uygunluğu [3, 8, 23, 24, 25, 26, 27 ] ‘de belirtildiği gibi olmalıdır.

a

http://teknikceviriler.blogspot.com

161

Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

S E

i K a m n a g m @ a es t A .k n a m ta

m o .l c

a

162http://teknikceviriler.blogspot.com