HAVA KOMPRESÖRLERİ Doç.Dr.Adnan Parlak

Hava kompresörleri Kullanım yerleri Ana makine ve jeneratör dizelin ilk hareketi, Pnomatik valf ve devrelerin kontrolü, Gemi düdüğü Filitre ve ısı değiştiricilerin temizlenmesi,

İlk hareket yöntemleri El ile (tek silindirli motorlar, Pe<20 HP) Elektrikli Marş motoruyla(, Basınçlı hava ile çalışan marş motoru ile Basınçlı yağ ile çalışan bir marş motoruyla Basınçlı hava ile

Elektrikli marş motoruyla ilk hareket

Hava kompresörleri Gemilerde öncelikli olarak ana makine ve yardımcı dizel motorlarının ilk hareketinde kullanılır. İlk hareket için gerekli hava basıncı 25-30 bar civarındadır. Diğer yardımcı elemanlarda olduğu gibi, makine dairesinde 2 adet ana kompresör, 2 adette hava tankı bulunur. Gemilerde kullanılan hava kompresörlerin büyük bir kısmı pistonlu tiptedir. Farklı amaçlarda ve farklı basınçlarda kullanılan havanın istenilen basınca düşürülmesi için basınç düşürücü valfler kullanılır.

Basınçlı hava ile ilk hareket Basınçlı hava ucuz ve bol miktarda bulunur Yangın riski çok azdır Ağır devirli dizel motorlarında ve jeneratör dizellerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. 25-40 bar hava kullanılır 10 bar hava basıncına kadar ilk hareket mümkündür

Hava kompresörleri Hava kompresörleri Hava kompresörlerinin tahriki, Hacimsel kompresörler Kanatlı tip Vidalı tip Sıvı halkalı Loblu tip Pistonlu tip Dinamik kompresörler Radyal akışlı Eksenel akışlı Hava kompresörlerinin tahriki, Emercenci kompresörlerde benzinli veya dizel tahrikli, El ile Buhar türbini veya pistonlu buhar makinesi Genellikle elektrik motoruyla

Hava kompresörleri Pozitif deplasmanlı yada hacimsel kompresörler havayı kapalı bir hacme doğru sıkıştırarak basıncı artırırlar. 2.Dinamik kompresörler ise havayı rotor kanatları yada çarkın dönmesiyle akışkanın hızını artırıp basınç enerjisine dönüştürerek sıkıştırırlar.

Hava kompresörleri 1 bar ile 4000 bar basınca kadar hava basıncını yükseltebilirler. Gemilerde kullanılan kompresörler genelde 20-40 bar dır. Pozitif deplasmanlı kompresörler yüksek basınç sağladıkları gibi yük değişimlerine yanıtları karşı santrifüj kompresörlere göre daha iyidir. Vida ve pistonlu tip kompresörler havayı küçük hacme sıkıştırarak basıncını artırılar, Hacimsel kompresörler tek etkili olabildikleri gibi çok etkili de olabilmektedirler.

Hava kompresörleri Vidalı tip Hareketin aktarılması esnasında oluşan eksenel kuvveti karşılamak için pompanın çıkış tarafına srast yatağı takılır. Tam karşısına ise kayıcı yatak konularak genleşmelerin karşılanması sağlanır.

Hava kompresörleri Vidalı tip Hareketin aktarılması esnasında oluşan eksenel kuvveti karşılamak için pompanın çıkış tarafına srast yatağı takılır. Tam karşısına ise kayıcı yatak konularak genleşmelerin karşılanması sağlanır.

Santrifüj Kompresör

Hava kompresörleri Kanatlı(santrifüj) tip

Hava kompresörleri Kanatlı(santrifüj) tip Santrifüj kompresörlerde basınç azaltıldıkça debi artar. Ancak debideki artma ve basınçtaki azalma ses hızına ulaşıncaya kadar devam eder. Bu noktadan sonra debiyi artırmak mümkün olmaz. Hava akışında “tıkanma” (choke) meydana gelir. Havanın sıcaklığı arttıkça özgül hacim arttığı için kompresöre verilen güçte artma meydana gelir. Bu nedenle havanın ara soğutucular vasıtasıyla soğutulması gerekir.

Hava kompresörleri Loplu tip kompresörler İki yada üç loplu olabilmektedir. Loplardan birisi hareketini bir elektrik motorundan alır. Aralarında mekanik temas yoktur.Lobların emme tarafında hacim artışı vakum oluşturarak havanın emilmesine ve kapalı hacme sıkıştırılan havanın çıkış tarafına basınçlı olarak gönderilmesini sağlar.

Hava kompresörleri Kayıcı kanatlı kompresör Rotor üzerine açılmış yarıklara kanatlar yerleştirmiştir. Rotor ile kompresör gövdesi eksantriktir. Rotorun dönmesi esnasında geniş hacme doğru açılan kanatlar arasına alınan hava çıkış tarafında hacim küçüldüğü için havanın basıncını artırır.

Hava kompresörleri Sıvı halkalı santrifüj kompresör Kanatlı tip kompresöre benzer. Sürtünme sıvı film nedeniyle çok düşüktür. Rotor silindirik gövdeye göre eksantriktir. Çalışma esnasında gövde su ile doludur. Çalışma esnasında merkezkaç kuvvet etkisiyle su cidarlara doğru savrulur ve sıvı halkası oluşturur. Giriş tarafı geniş olduğu için suyun boşalttığı geniş hacme hava girer. Çıkış tarafında doğru hacim küçüldüğü için hava sıkıştırılarak dışarıya verilir.

Dinamik ve hacimsel kompresörlerin performans karakteristikleri Pistonlu tip kompresörler sabit debide yüksek basınçlı hava basmaya imkan tanır. Karakterisitik eğri KJ şeklindedir. Ancak hacimsel verimdeki düşme nedeniyle kapasite eğrisi LJ olmaktadır. Santrifüj kompresörler sabit basınçta basarlar. Karakteristik eğri FM dir. Ancak, iç kayıplardan dolayı gerçek eğri FG şeklindedir. Hacimsel kompresörler düşük kapasite yüksek basınç, dinamik kompresörler ise yüksek kapasite düşük basınç istenen uygulamalarda tercih edilirler.

Dinamik ve hacimsel kompresörlerin performans karakteristikleri

Dinamik ve hacimsel kompresörlerin performans karakteristikleri

İki kademeli ara soğutmalı Kompresör

Üç Kademeli Kompresör

Hava Kompresör valfleri

Hava Kompresörleri

Hacimsel verim Sıkıştırma oranı: Pd/Ps Pd=Mutlak basma basıncı Ps=mutlak emme basıncı Hacimsel Verim: Gerçek kapasite/Deplasman hacmi Pistonlu pompa için Gerçek gazlar için C:Klerens hacmi R:Sıkıştırma oranı Z1,Z2:Sıkıştırma ve genişlemede sıkıştırılabilirlik çarpanı

Kompresör işinin en az indirilmesi En az kompresör işi sıkıştırma işlemi iç tersinir olarak gerçekleştiğinde olur. Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edildiğinde kompresör işi HAVA KOMPRESÖRÜ T1,P1 T2,P2

Kompresör işinin en az indirilmesi Kompresör işini en aza indirmenin yolu tersinmezlik kaynaklarını(sürtünme,çalkantı vb.) aza indirmekle mümkündür. Bu, ekonomik etkenlere bağlıdır. İşi en aza indirmenin diğer yöntemi ise sıkıştırma esnasında gazın sıcaklığını düşük tutarak(soğutarak) özgül hacmi küçük tutmaktır.

Kompresör işinin en az indirilmesi Sıkıştırma işlemi esnasında soğutmanın etkisini iyi anlamak için izentropik, politropik ve izotermal hal değişimleri esnasındaki sıkıştırma işini ele alalım

Farklı hallerde kompresör sıkıştırma işindeki değişim Diyagram incelendiğinde en yüksek sıkıştırma işinin izentropik sıkıştırma durumunda, en düşük sıkıştırma işinin ise izotermal (T=sbt ve PV=sbt) sıkıştırma halinde elde edilmektedir. Politropik sıkıştırma ikisi arasındadır. Isı transferi arttıkça n küçülerek izotermal sıkıştırmaya yaklaştırmak mümkün olabilmektedir. Bunu sağlamanın yaygın yöntemi kompresör ceketini soğutmaktır. Ancak, ceket soğutarak gaz sıcaklığını istenilen sıcaklığa düşürmek mümkün değildir.

Farklı hallerde kompresör sıkıştırma işindeki değişim Bu durumda en uygun yöntem, havayı kademli olarak sıkıştırmak ve bir kademeden diğerine geçişte havayı bir ara soğutucuda soğutmaktır. Soğutma işlemi sabit basınçta gerçekleşir ve her soğutma işlemi sonunda gazın sıkıştırma öncesi sıcaklığına(T1) getirilmesi sağlanır. Sıkıştırılan gazı soğutmakla,özgül hacim azaldığı için sıkıştırma işi azalır!..

ARA SOĞUTMA YAPMAKLA SABİT SICAKLIKTA SIKIŞTIRMA İŞLEMİNE YAKLAŞILMAYA ÇALIŞILMAKTADIR. Ara soğutuculara yeterli su gönderilmez yada düzenli aralıklarla temizlenmezse kompresörün harcayacağı güç artacaktır.

ARA SOĞUTMA YAPMAKLA SABİT SICAKLIKTA SIKIŞTIRMA İŞLEMİNE YAKLAŞILMAYA ÇALIŞILMAKTADIR. Gölgeli alanın büyüklüğü (geri kazanılan iş) Px ara basıncına bağlı olarak değişmektedir. Geri kazanılacak işi maksimum yapacak Px değerini bulmak önem arz eder. İki kademeli bir kompresörün gerektirdiği iş, her kademede yapılması gereken işlerin toplamıdır. Bağıntıda işin, Px e göre türevini sıfıra eşitleyerek en düşük sıkıştırmayı sağlayan bağıntıya ulaşabiliriz. Bu bağıntı: Geri kazanılan işin en büyük değeri alması için, her iki kademenin basınç oranlarının eşit olması gerekmektedir. Başka bir deyişle Wcomp,1=Wcomp,2 olmaktadır.

PROBLEM

Çözüm

Çözüm

Kompresör Yüksüzleştirme işlemi Kompresörlerin çalışması esnasında kompresörde hava sıkışık kalır. Bu durum kompresörün yeniden çalışmasında elektrik motorunun aşırı yüklenmesine neden olur. Bunu önlemek için kompresör basınç kademeleri atmosfere selenoid vanalarla kapanma ve ilk çalışma esnasında bir süre açık tutulur.

Hava Kompresörleri İlk hareket valflerinin zaman zaman tutması ve açık kalması nedeniyle hava devresinde patlama riski vardır. Bunu önlemek için düzenli aralıklarla bakımının yapılması hayati önem taşır.

Basınçlı hava ile ilk hareket ELEMANLAR Kompresörler (çift) Hava tüpleri (20-30 bar) Otomatik kontrol valfi Dağıtıcı valfi İlk hareket valfi Emniyet valfi Nem alıcı Basınç düşürücü ve kontrol devresi

Dört stroklu bir dizel motorunda ilk hareket devresi

Yüksek güçlü dizel motorlarında İlk hareket devresi (MAN B&W)

SULZER RD modeli İlk hareket devresi

İlk hareket havası valfi Manevralardan önce ilk hareket valflerinin yağlanması valfin açık kalmasını önler. Valfin ÜÖN dan ~15 KMA sonra açılıp, Egzoz supabı açılmadan önce kapanması gerekir (15 KMA önce).

Dağıtıcı valfler (Distribütörler)

Yeni Motorlarda İlk hareket sistemleri İLK HAREKET DEVRESİNDE DİSTRİBÜTÖR KALKMIŞTIR.HAVA ORTAK BİR HATTA BEKLEMEKTE VE ECU TRAFINDAN KUMANDA EDİLMEKTEDİR:

Hava Kompresörleri Basma Basınçı Hava sıcaklığı Soğutucu öncesi Soğutucu sonrası 1. Kademe 4 bar 130 0C 35 0C 2.Kademe 26 bar

Hava Kompresörleri Basma Basınçı Hava sıcaklığı Soğutucu öncesi Soğutucu sonrası 1. Kademe 4 bar 110 0C 35 0C 2.Kademe 16 bar 3.Kademe 40 bar 70 0C 25 0C

Nem Alıcı (Basınçlı hava kurutucusu) Basınçlı Hava girişi Kondanser Evaporatör Su Tahliye musluğu Hava içerisindeki nemin alınması ilk hareket devresinin düzenli çalışması için gereklidir. Buzluk Kompresörü

Hava Tüpleri (Basınçlı hava kurutucusu) Hava tüplerinin kapasitesi: Ağır devirli motorlar için : V = (5.5-8.0).VH (m3) Yüksek devirli motorlar için : V = (12-25).VH (m3) Hava tüpleri düşük karbonlu dövme çelikten yapılır. Max.%0.2 C,max.%0.35 Si,%0.1 Mn, %0.05 Fosfor, ve%99.25 Fe 10 bar basıncına kadar motor çalışabilse de 15 bar altı kritiktir.

İlk hareket ve kontrol sistemleri