Pompa sistemlerinde enerji tasarrufu ve demir çelik sektöründe örnek bir uygulama
Energy saving in pumping system in an iron and steel industry: A case study
Yazar: GALİP KÜRŞAT ŞENOL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CUMA KARAKUŞ
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Ülkelerin gelişmişlik seviyelerinin en büyük göstergelerinden biri verimli enerji kullanımıdır. Dünyada enerji verimliliği ile birincil enerji kaynakları rezervinin hızla tükenmesinin kontrol altına alınması hedeflenmektedir. Bunun yanı sıra fosil kaynaklı yakıtların yakılması neticesinde oluşan CO2 ve SO2 gibi sera gazı emisyonlarının düşürülmesi ile küresel ısınma neticesinde oluşacak çevresel felaketlerin de önlenmesi amaçlanmaktadır. Ülkemizde sanayide kullanılan elektriğin, yaklaşık beşte biri pompalar tarafından tüketilmektedir. Pompaların çalıştığı sistemlerde sıklıkla yapılan hata, yanlış pompa seçimi ve yanlış pompaj sistemi tasarımıdır. Bu tür sistemlerde yapılacak iyileştirmeler ile yüksek miktarda enerji tasarrufu elde edilmesi mümkündür. Bu çalışmada, demir çelik sektöründe faaliyette bulunan bir işletmeye ait su tesisi ünitesinde kullanılan pompalarda ve pompaj sistemlerindeki enerji tasarrufu potansiyeli incelenmiştir. İnceleme neticesinde iyileştirme öncesi, santrifüj pompa debisi mevsimsel olarak operatör inisiyatifine bağlı olarak çift veya üç pompa çalışmakta iken; iyileştirme sonrası pompa kontrolü operatörden alınmış, yerine ise sisteme programlanabilir mantıksal denetleyici (PLC) programı adapte edilmiştir. Soğutma yapılan sisteme set sıcaklık değeri belirlenip frekans konvertörü ile pompalar değişken devirli çalıştırılmak suretiyle set sıcaklığını sabit tutacak su debileri sisteme pompalanmıştır. Bunun neticesinde enerji sarfiyatı kış koşullarında ortalama 240 kWh'ten 109 kWh'e, yaz şartlarında ise yaklaşık 347 kWh'ten 125 kWh'e düşürülerek toplamda yaklaşık 2.241.000 kWh/yıl'dan 920.000 kWh/yıl değerine düşürülmüştür. Ekonomik yönden ise enerji sarfiyatı 515.361 TL değerinden 211.600 TL değerine düşürülerek ortalama yıllık 303.761 TL tasarruf sağlanmıştır. Bunun yanında enerji tasarrufu ile de karbon emisyonunda yıllık ortalama 1.143,5 Ton karbon emisyon azalımı sağlanmıştır. Sistem iyileştirme yatırım bedeli 266.685 TL ve elde edilen enerji tasarrufu neticesinde geri ödeme süresi ise yaklaşık 11 ay olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
One of the biggest signs of the development level of countries is the efficient usage of energy. With energy efficiency, taking the rapidly consumed primary energy resources under control are aimed worldwide. Besides, reduction in of greenhouse gases emerging as a result of burning fossil based fuels such as SO2 and CO2 and the prevention of potential environmental disasters resulting from the global warming are aimed. In our country, approximately one fifth of the industrial electricity is consumed by the pumps. The most common mistake in the systems with the pumps is the wrong pump selections and wrong pumping system designs. It is possible to provide a high amount of energy saving potential with improvements in these type of systems. In this study, energy-saving potential in the pumps and pumping systems used in water treatment units operating in iron-steel industry is examined. As a result of the examinations made, centrifugal pump flow rate was seasonally bound to the operator initiative and was working with double and three pumps before the improvements, after the improvements, pumping system is taken out of the operator control and instead, a programmable logic controller (PLC) program is adapted to the system. Set temperature value is determined for the cooling system and by operating the pumps with variable speed with the help of the frequency convertor; water flow rates which will keep the set temperature value fixed is pumped to the system. As a result, energy consumption is reduced from approximately 240 kWh to 109 kWh in winter conditions and approximately from 347 kWh to 125 kWh in summer conditions, in total, annual value of 2.241.000 kWh is reduced to 920.000 kWh annual values. Economically, 303.761 TL annual saving is achieved by reducing the energy consumption from 515.361 TL to 211.600 TL. Besides this, an average annual amount of 1.143,5 tons of reduced carbon emission is provided by the energy-saving. The system improvement investment cost is 266.685 TL and the payback time which will be paid off by the energy-saving, is calculated as 11 months.