Üç kademeli tek etkili pistonlu kompresörün dinamik analizi
Dynamic analysis of a three stage single stage reciprocating compressor
Yazar: SİNAN PİŞİRİCİ
Danışman: DOÇ. DR. SEMİH SEZER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kompresörler sanayinin her alanın oldukça yaygın bir şekilde kullanılmakta ve kullanım oranları da her yıl giderek artış göstermektedir. Pistonlu kompresörler, kompresörlerin çok eski bir üyesi olup halen birçok avantajı sayesinde farklı sektörlerde yoğun olarak kullanılmaya devam ediliyor. Pistonlu kompresör tasarımcılarının ana çalışma konularından biri titreşim, diğeri ise termodinamik hesaplamalardır. Krank-biyel mekanizmasına sahip her makinede olduğu gibi pistonlu kompresörlerde de dinamik yüklerin titreşim üzerindeki etkisi oldukça yüksektir. Bununla birlikte kompresörün daha stabil çalışması için kademelerdeki eşit güç dengesinin kurulması da hayli önem taşır.
Bu çalışmada herhangi bir üç kademeli pistonlu kompresör için her kademe içerisindeki basınç diyagramlarının modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan model sayesinde krankmili açısının değişimine bağlı olarak silindir iç basınç değişimleri anlık olarak izlenebilmektedir. Bununla birlikte makinenin hareket denklemi elde edilmiştir. Kompresör tork ihtiyacı krank mili açısına ve motorun tork eğrisi de krank mili açısal hızına bağlı olarak modellenmiştir. Bu model makinenin hareket denklemi ile birlikte çözülerek makinenin açısal hız ve tork eğrisinin makinenin kalkışından itibaren elde edilmesi sağlanmıştır. 
Bu çalışmalar sayesinde herhangi bir üç kademeli pistonlu kompresörün fiziksel parametreleri modele girilerek makinenin bu veriler elde edilebilir. Ancak deneysel çalışmalar ile elde edilen modelin doğrulanması gerekmektedir. Bu bağlamda üç kademeli pistonlu bir kompresör kullanılarak bir test düzeneği oluşturulmuştur. Kompresörün üç kademesine uygun basınç transmitterleri montajı gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte kompresör ile motor arasına tork ve açısal hız değerlerinin ölçümünün yapılabileceği torkmetre montajı yapılmıştır. Açısal hız, tork ve silindir iç basınç değişimleri veri toplama cihazı ile eş zamanlı olarak ölçülmüştür. Bu sayede modelden elde edilen çıktılar ile deney sonuçları karşılaştırılmış, modelin doğrulanması yapılmıştır.

Abstract:
Compressors are widely used in every field of the industry and usage rates are increasing every year. Piston compressors are a very old member of compressors and still continue to be used extensively in different sectors thanks to its many advantages. One of the main works of piston compressor designers is vibration and the other is thermodynamic calculations. As with any machine with a crank mechanism, the effect of dynamic loads on the vibration of reciprocating compressors is quite high. However, it is also important to establish equal power balances on the stage for more stable operation of the compressor.
In this study, the pressure diagrams for each stage were modeled for any three-stage piston compressor. Thanks to the model created, cylinder internal pressure changes can be monitored instantaneously depending on the change of crankshaft angle. The equation of motion of the machine was obtained. The compressor torque requirement is modeled at the crankshaft angle and the motor torque curve is also dependent on the crankshaft angular velocity. This model is solved together with the equation of motion of the machine to obtain the angular velocity and torque curve of the machine from the start of the machine.
By means of these studies, any three-stage piston compressor can be modeled with physical parameters to obtain this data. However, it is necessary to verify the model obtained by experimental studies. In this context, a test system was created using a three stage piston compressor. Pressure transducers fitted to the three stages of the compressor have been installed. However, a torque meter has been installed between the compressor and the motor to measure torque and angular speed values. Angular velocity, torque and cylinder internal pressure changes were measured simultaneously with the data acquisition device. Experimental results were compared with the outputs obtained from this model, and the model was verified.