Vidalı kompresörlerde yol Verme yöntemiyle farklı enerji sınıflarındaki elektrik motorların kullanımının verimliliğe etkisi ve performans analizi

Kompresörler, endüstride otomasyon sistemlerinin artmasıyla beraber imalat yapan fabrikalar için önemli bir parça haline gelmiştir. Tekstilden madenciliğe, otomotivden ilaç sanayisine kadar hemen hemen her türlü imalat sektöründe kullanılmaktadır. Dolayısıyla günümüzde çeşitli avantajları sebebiyle kompresör bulunmayan fabrika sayısı oldukça azdır. Basınçlı hava sistemlerinde sistemin ana maddesi havadır. Bununla birlikte, kompresörler endüstriyel faaliyetlerde elektrik enerjisinden sonra kullanılan en büyük enerji kaynağıdır. Bu sebeple tüketilen bu enerjinin verimli kullanılmasının enerji tasarrufuna ve rekabet gücüne katkısı büyük olacaktır. Endüstride en yaygın kullanılan kompresör tipi vidalı kompresörlerdir. Vidalı kompresörler yağlı ve yağsız tipte olabilir. Yağlı tip kompresörler birbirini tahrik eden iki vida (dişi ve erkek rotor) arasındaki hacmin her kademede daralması ile basıncın artması prensibine göre çalışmaktadır. Bunun sonucunda oluşan ısıyı kontrol etmek yağsız tip kompresörlerde daha zordur. Akuple model aktarma şekli günümüzde kullanılan en modern aktarma şeklidir. Bu aktarma şeklinde vida bloğu ile elektrik motoru direkt bağlıdır. Günümüzde aktarma için kullanılan diğer bir tür de kayış-kasnak tip vidalı kompresörlerdir. Ancak aktarımda sürtünmeden kaynaklı kayıplar oluşmaktadır. Yol verme çeşitleri açısından vidalı kompresörler yıldız-üçgen, frekans kontrollü (inverterli) veya sanayi dilinde sürücülü veya değişken devirli olarak adlandırılan hava kompresörleridir. Bazı uygulamalarda da soft-starter kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda IE2, IE3 ve IE4 enerji sınıfı elektrik motorları kullanılmaktadır. Birçok işletmede, enerji sarfiyatının büyük bir bölümünü oluşturan kompresörlerin alımı plansız ve bilinçsiz olarak yapılmaktadır. Ülkemizdeki enerji maliyetlerinin yükselmesiyle beraber firmaların yaptıkları ilk yatırımlarda kompresör konusu da ele alınmaya başlanmıştır. Bu süreçte enerji verimliliği yüksek elektrik motorları ve inverterli kompresörlere ilgi artmıştır. İnverterli kompresörler ile ilgili literatürde işletmenin ne kadar hava ihtiyacı var ise o kadar elektrik tüketilerek hava ihtiyacını karşılayacağı belirtilmektedir. İnverterli vidalı kompresör durma-başlama yapmadan sürücü (inverter) sayesinde çalışma gücü ve devri otomatik olarak kontrol edecektir. Böylece sistemin istenilen basınçta tutularak enerji ihtiyacı kadar enerji tüketeceği ve enerji maliyetlerinde büyük avantaj sağlayacağı fikri öne sürülmektedir. Bu tezde aktarma şekillerinin ve yol verme yöntemlerinin kompresörlerde enerji verimliliğine etkisi incelenerek vidalı kompresörlerde verimliliği arttırmaya yönelik neler yapılması gerektiğine dair fikirler oluşturulması amaçlanmıştır. Bu hedefe yönelik olarak farklı güçteki kompresörler saha testlerinden geçirilerek alınan ölçümler karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. 75kW ve 250kW vidalı kompresör modellerinden alınan hava debisi, paket güç ölçüm verileri ve spesifik güç hesaplamaları ışığında yol verme yöntemlerinin, elektrik motorlarının verimlilik sınıfının ve aktarma şekillerinin vidalı kompresör verimliliğine etkilerine dair değerlendirmeler yapılmıştır. Yapılan ölçümlerde elde edilen değerlere sebep olan etmenler yorumlanmıştır. Ayrıca bu tez çalışmasının geliştirilmesiyle literatüre ve endüstriye dair öneriler getirilmiştir.