Prototip bir biyogaz reaktörünün otomasyonu
Automation of a prototype biogas reactor
Yazar: ALPER DURMUŞ
Danışman: PROF. DR. GÜNNUR KOÇAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Alkalilik = Alkalinity ; Anaerobik = Anaerobic ; Anaerobik bozunma = Anaerobic decomposition ; Hidrojen iyon konsantrasyonu = Hydrogen-ion concentration ; Metan = Methane ; Metan gazı = Methane gas ; Otomatik denetim sistemleri = Automatic control systems ; Redoks = Redox ; Sensörler = Sensors ; Uçucu yağ asitleri = Volatile fatty acids

Özet:
Biyogaz üretiminde, anaerobik fermentasyona etki eden parametrelerin izlenmesi ve kontrol edilmesi, sistem dengesinin sağlanması ve veriminin artırılması açısından önem taşımaktadır. Bu nedenle, biyogaz üretim sistemlerinde kontrol ve otomasyona olan ilgi, yeni ölçüm ve kontrol yöntemlerinin geliştirilmesinde itici güç olmaktadır. Geliştirilen ölçüm ve kontrol yöntemleri, bu sistemlerin ekonomik ve çevresel yararlarının artırılmasını da sağlayabilmektedir.Bu tez çalışmasında, 107 G 024 No'lu ?Bitkisel ve Hayvansal Atıklardan Biyogaz Üretimi ve Entegre Enerji Üretim Sisteminde Kullanımı (Biyogaz)? isimli TÜBİTAK-1007 projesi kapsamında kurulan laboratuar ölçekli 1 m3 sürekli tip reaktörde, pH kontrolü ve tamponlama süresinin ölçümü, yükleme-boşaltma ve sıcaklık denemeleri yapılmıştır. Denemelerde PLC ile on/off kontrol yöntemi uygulanmış, SCADA sistemi ile sensörler, elektro-valfler, pompa ve motorlar izlenmiş, kontrol edilmiş ve veriler kaydedilmiştir.Farklı atık miktarlarında yükleme-boşaltma denemeleri yapılarak, sistemin hassasiyeti ölçülmüş ve iletim organlarında oluşan arızaların nedenleri araştırılmıştır. Yükleme ve boşaltma miktarlarının set noktasında görülen aşımları, SCADA yazılımında pompanın çalışma-durma zamanı ayarlanarak giderilebileceği görülmüştür.Reaktörün pH seviyesi (pH başlangıç değeri =7,78) 1 molar NaOH çözeltisi ile pH =8,2 seviyesine çıkarılarak, sistemin bu sürede verdiği tepki izlenmiştir. İstenilen pH değerine 11,3 saat sonra ulaşılmıştır.Sıcaklık denemeleri iki ayrı şekilde gerçekleştirilmiştir. Birinci grupta, yükleme-boşaltmanın, ikinci grupta ise yalnızca düzenli karıştırmanın reaktör sıcaklık dengesine olan etkileri izlenmiştir. Yapılan denemelerde, eğer reaktör ve ısı iletim elemanları yeterince iyi yalıtılırsa ve sistemdeki uzun süreli arızalar önlenebilirse, on/off yöntemle yapılan kontrolün, sıcaklığın set değerinde küçük salınımlarla dengede kalmasında başarılı olacağı görülmüştür.

Abstract:
Monitoring and controlling parameters that affect anaerobic fermentation are important due to keep the system stability and increase the yield of biogas system. Therefore, the interest in the control and automation of biogas production systems become a driving force to develop new measurement and control methods that provide the increment of economical and environmental advantages of these systems.In this thesis, 107 G No. 024 ?Biogas production from crop and animal waste and Integrated Energy Generation System Using (Biogas)? Founded in the context of TUBITAK-1007 project called laboratory-scale continuous type reactor at 1 m3, pH control and buffering period measurement, loading-unloading and temperature experiments are carried out. PLC in the experiment with on / off control method has been applied, SCADA system and sensors, electro-valves, pumps and motors have been monitored and have been checked.Different waste loading-unloading test was performed, the system's sensitivity were measured and the causes of transmission failures in the organs which have been investigated. Loading and unloading of the amount set out at the point of common, SCADA software by setting the pump's operating expenses can be time-stop is intended.Reactor pH level (pH initial value = 7.78) with 1 molar NaOH solution to pH = 8.2 by subtracting the level of the system at this time his reaction was monitored. The desired pH value was reached after 11.3 hours.Temperature experiments were conducted in two different ways. In the first group, the loading and unloading, the only regular in the second group to balance the effects of mixing reactor temperature was monitored. In the trials, if the reactor and heat transfer elements are insulated well enough and long-term failures in the system before, on / off control of the method, the temperature set value with small oscillations will be successful in staying in balance was seen.