Pnömatik silindirlerde hava tüketiminin test ve simülasyon değerlerinin karşılaştırılması
Comparison of test and simulation values of air consumption in pneumatic cylinders
Yazar: YUNUS EMRE OKUR
Danışman: PROF. DR. ALİ PINARBAŞI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Çevre, toplum ve ekonomi açısından, endüstrinin sürdürülebilirlik hedefleri, enerji maliyetlerinin özellikle son yıllardaki hızlı artışı, pazarda rekabet koşullarının zorlaşması gibi konular, enerji verimliliği olgusunu, şirket yönetimleri ve çalışanlarının temel sorumluluğu haline getirmektedir.
Enerji tüketiminin azaltılması, verimliliğin sürdürülebilir olabilmesi için endüstrinin birçok dalında yaygın olarak kullanılan sıkıştırılmış hava enerjisinin dikkatle izlenmesi ve buna göre ürün ve sistemlerin seçiminin yapılması gerekmektedir. Endüstride kullanılan toplam enerjinin önemli bir oranını oluşturan ve nispeten verimsiz elde edilebilen pnömatik enerjinin tasarrufu üzerinde yapılacak çalışmalar, bu amaca yönelik önemli katkılar sağlayacaktır.
Bu tez çalışmasında, endüstriyel otomasyon sistemlerinde iş elemanı olarak kullanılan pnömatik silindirin hava tüketimine etki eden değişkenleri üzerinde çalışılmıştır. Bir pnömatik silindirin temel değişkenleri olan hava basıncı, hortum çapı ve kısıcı açıklıkları değiştirilerek hava tüketim sonuçları deneysel olarak ölçülmüştür. Tüm ölçümler, deneysel devreye uygun bir şekilde modellenerek FluidSim programı yardımıyla hava tüketimi simülasyon sonuçları değerleri elde edilmiştir. Yine aynı pnömatik silindir ve değişkenler referans alınarak hava tüketimi nümerik hesaplamaları yapılmış ve tüm sonuçlar kıyaslanarak hata değerleri bulunmuştur.
Çalışmada elde edilen tüm değişkenlerin korelasyonu irdelenmiş, regresyon analizi ile optimizasyonu sağlanmıştır. Sonuç olarak herhangi bir pnömatik silindirde temel değişkenlerin hava tüketim sonuçlarına etkisi yorumlanmıştır. Bu sayede endüstriyel otomasyon alanında çalışan tüm pnömatik sistemler için hava tüketiminin azaltılması ve enerji verimliliğinin artırılmasını sağlayacak bir yaklaşım sunulmuştur.
Deneysel ölçüm ve FluidSim programı hava tüketimi sonuçlarının hata oranları karşılaştırılarak programda kurulan devrelerin ve ekipman seçimlerinin enerji verimliliği bakış açısıyla yapılması amaçlanmıştır. Böylece pnömatik devre tasarımları ya da ürün seçimleri sırasında simülasyon verileri üzerinden daha gerçekçi hava tüketimi değerlerine ulaşılması mümkün olacaktır.

Abstract:
In terms of the environment, society and economy, issues such as the sustainability targets of the industry, the rapid increase in energy costs, especially in recent years, and the demanding competition conditions in the market, make the phenomenon of energy efficiency the main responsibility of company managements and employees.
In order to reduce energy consumption and maintain sustainable efficiency, compressed air energy, which is widely used in many branches of the industry, must be carefully monitored and products and systems must be selected accordingly. Studies on saving pneumatic energy, which constitutes a significant proportion of the total energy used in the industry and can be obtained relatively inefficiently, will make significant contributions to this goal.
In this thesis, the variables affecting the air consumption of the pneumatic cylinder used as an actuator in industrial automation systems were studied. Air consumption results were measured experimentally by changing the air pressure, hose diameter and throttle openings, which are the basic variables of a pneumatic cylinder. All measurements were modeled in accordance with the experimental circuit and air consumption simulation results were obtained with the help of the FluidSim software. Again, using the same pneumatic cylinder and variables as reference, air consumption numerical calculations were made and all results were compared and error values were found.
The correlation of all variables obtained in the study was examined and optimization was achieved through regression analysis. As a result, the effect of basic variables on air consumption results in any pneumatic cylinder is interpreted. In this way, an approach that will reduce air consumption and increase energy efficiency for all pneumatic systems working in the field of industrial automation is presented.
By comparing the error rates of experimental measurement and FluidSim software air consumption results, it is aimed to make the circuits and equipment selections established in the program from an energy efficiency perspective. Thus, it will be possible to reach more realistic air consumption values through simulation data during pneumatic circuit designs or product selection.