TARIFNAME ENDÜSTRIYEL FIRIN OKSIJEN öLçÜM SISTEMI VE YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, birincil, ikincil alüminyum üretimi ve alüminyum döküm islemleri için kullanilan ergitme firinlarinin baca gazi emisyonlarini ölçen oksijen ölçüm sistemi ile ilgilidir. Bulus özellikle, bacadan çikan atik gazin ölçümünün sürekli yapilarak, ölçümlerde hava-gaz karisimi tespiti ile gerekli durumlarda hava-gaz karisiminin Istenilen oranda ayarlanabilmesi vasitasiyla hava-gaz oraninin sisteme dogru bir sekilde verilmesi ve sürekli takibi ile isi üretiminde tasarruf saglayan oksijen ölçüm sistemi ve yöntemi ile Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde enerji verimliligi ve maliyetlerin düsürülmesi, her sektörde öncelikli hedef haline gelmis durumdadir. Isil Islem endüstrisinde de özellikle artan enerji maliyetleri nedeni ile daha verimli çalisabilmek için çözüm arayislari bulunmaktadir. Ekipmanlarin dogru bir sekilde kullanimi ile verimli bir çalisma saglanirken kaynak maliyetleri düsürülebilir. Endüstriyel firinlarda kullanilan dogalgazli yakma sistemlerinin, çevre dostu ve verimli hava/gaz oranda ayarlanmasi otomasyon sistemleri ile mümkündür. Yanma, yakit ile oksidan arasinda isi olusturan bir kimyasal reaksiyondur. Oksidan olarak genellikle hava kullanilir (havanin % 21,i oksijendir). Yanma havasi içinde oksijen konsantrasyonun artmasi, yanma ürünü gazlarda azotlu bilesiklerin azalmasi ve ayni zamanda azotlu bilesiklerle kaçan isinin azalmasi yani sistemin isil veriminin artmasi anlamina gelmektedir. Ancak hava içeriginde bulunan azotun fazlaliginda ise atik gaz olan azot oksit (NOx) üretilir. Karisim Içerisinde fazla miktarda oksijen bulunmasi durumunda, reaksiyona girmeyen oksijen (02) açikta kalmaktadir. Sistemde kalan oksijen (02), isinmayi verimsiz hale getirmekte ve daha fazla gaz ve zaman harcanarak isitma prosesleri saglanmaya çalisilmaktadir. Hava-gaz karisiminin Içerisinde olmasi gerekenden daha az oksijen bulunmasi durumunda da yanma verimi düsmekte ve dumanlasmaya neden olarak hidrokarbon emisyonlarini da artmaktadir. Mevcut teknikte sistemdeki hava-gaz orani, hava hattindan sürekli olarak ölçülmektedir. Ancak hava hattindan belirli araliklarla yapilan ölçümlerde 1-10 olmasi gereken hava-gaz karisimindaki orana müdahale edilememektedir. Dolayisiyla ölçüm sisteminde enerji verimliligi düsüktür. Bu nedenle teknigin bilinen durumunda endüstriyel firinlarda yasanan enerji kaybinin ortadan kaldirilmasini saglayan bir otomasyon sistemine ihtiyaç dogmustur. Sonuç olarak yukaridaki problemlerin varligi ve mevcut çözümlerin yetersizligi, ilgili teknik alanda bir gelistirme yapmayi zorunlu kilmistir. Bulusun Amaci Mevcut bulus yukarida bahsedilen dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getiren endüstriyel firin oksijen ölçüm sistemi ve yöntemi ile ilgilidir. Bulusun ana amaci, bacadan çikan atik gazin ölçümünün sürekli yapilarak, ölçümlerde hava-gaz karisimi tespiti ile gerekli durumlarda hava-gaz karisiminin istenilen oranda ayarlanabilmesini saglayan bir oksijen ölçüm sistemi ve yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun amaci, hava-gaz oraninin sisteme dogru bir sekilde verilmesi ve sürekli takibi ile isi üretiminde %251ere kadar tasarruf saglayan bir oksijen ölçüm sistemi ve yöntemi ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, oransal valf ve akis transmitter sayesinde hava-gaz oraninin istenilen seviyede tutulmasini saglayan bir oksijen ölçüm sistemi ve yöntemi ortaya koymaktir. Yukarida belirtilen ve detayli anlatimdan çikabilecek tüm amaçlari yerine getirebilmek üzere bulus; birincil, ikincil alüminyum üretimi ve alüminyum döküm islemleri için kullanilan ergitme firinlarinin baca gazi emisyonlarini ölçen oksijen ölçüm sistemi olup, - firindaki oksijen miktarini ölçen birinci oksijen probu ve ikinci oksijen probu, - firindaki oksijen sicakligini ölçen birinci termokupl ve ikinci termokupl, - birinci oksijen probu, ikinci oksijen probu, birinci termokupl ve ikinci termokupl üzerinden aktarilan verileri isleyen ve sonuçlarini aktaran PLC kontrol sistemi, PLC kontrol sisteminden iletilen ölçüm sonuçlarini kullaniciya gösteren arayüz ekrani, arayüz ekranina girilen degerler ile ölçülen degerler arasinda uyusmazlik olmasi devreye girerek kullaniciyi uyaran alarm, firindaki hava akis hizini ayarlayarak hava-gaz oraninin istenilen seviyede tutulmasini saglayan oransal valf, firindaki sicaklik, basinç ve nem çevresel degiskenlerini ölçerek PLC kontrol sisteminin algilayabilecegi elektriksel sinyale çeviren akis transmitteri içermesi ile ilgilidir. Bulus ayni zamanda, birincil, ikincil alüminyum üretimi ve alüminyum döküm islemleri için kullanilan ergitme firinlarinin baca gazi emisyonlarini ölçen oksijen ölçüm yöntemi firin çalisirken birinci oksijen probu ve ikinci oksijen probu ile firindaki oksijen miktarinin ve birinci termokupl ve ikinci termokupl ile firindaki oksijen sicakliginin ölçülmesi, birinci oksijen probu, ikinci oksijen probu, birinci termokupl ve ikinci termokupl ile ölçülen degerlerin PLC kontrol sistemine aktarilmasi, PLC kontrol sisteminde islenen degerlerin arayüz ekranina aktarilarak kullaniciya gösterilmesi, firindaki oksijen miktari ve sicakliginin kullanici tarafindan arayüz ekrani vasitasiyla girilen deger altinda ölçülmesi durumunda oksijen ölçüm sisteminin alarm vermesi, arayüz ekranina girilen degerlere göre firindaki hava-gaz karisimi oraninin, oransal valf ve akis transmitteri ile ayarlanmasi islem adimlarini içermesi ile Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir. Bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1: Bulus konusu oksijen ölçüm sisteminin sematik görünümüdür. Sekil 2: Bulus konusu oksijen ölçüm yönteminin is akis diyagramidir. Parça Referanslarinin Açiklanmasi . Birinci oksijen probu . Ikinci oksijen probu . Birinci termokupl 40. Ikinci termokupl 50. PLC kontrol sistemi 60. Arayüz ekrani 70. Alarm 80. Oransal valf 90. Akis transmitteri 100. Firin Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulus konusu oksijen ölçüm sisteminin tercih edilen alternatifleri, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Sekil 1'de bulusa konu oksijen ölçüm sisteminin sematik görünümü verilmistir. Buna göre oksijen ölçüm sistemi en temel halinde; firindaki (100) oksijen miktarini öIçen birinci oksijen probu (10) ve ikinci oksijen probu (20), firindaki (100) oksijen sicakligini öIçen birinci termokupl (30) ve ikinci termokupl (40), birinci oksijen probu (10), ikinci oksijen probu (20), birinci termokupl (30) ve ikinci termokupl (40) üzerinden aktarilan veriIeri isleyen ve sonuçlarini aktaran PLC kontrol sistemi (50), PLC kontroI sisteminden (50) iIetiIen ölçüm sonuçlarini kullaniciya gösteren arayüz ekrani (60), arayüz ekranina (60) girilen degerler ile öIçüIen degerler arasinda uyusmazlik olmasi devreye girerek kullaniciyi uyaran alarm (70), firindaki (100) hava akis hizini ayarlayarak hava-gaz oraninin istenilen seviyede tutulmasini saglayan oransal valf (80), firindaki (100) sicaklik, basinç ve nem gibi çevresel degiskenleri öIçerek PLC kontroI sisteminin (50) aIgiIayabiIecegi eIektrikseI sinyaIe çeviren akis transmitteri (90) içermektedir. Bulusa konu oksijen ölçüm sistemi tarafindan oksijen ölçümü yapilirken basinç-hacim parametreleri ve oksijen sicakliklari kontrol edilmektedir. Oksijen ölçümü, firin (100) üzerindeki birinci oksijen probu (10) ve ikinci oksijen probu (20) ile gerçeklestirilmektedir. Bulusa konu oksijen ölçüm sisteminin bir diger ölçüm parametresi ise oksijen sicakligidir. Oksijen sicakligi, firin (100) üzerindeki birinci termokupl (30) ve ikinci termokupl (40) ile ölçülmektedir. Birinci oksijen probu (10), ikinci oksijen probu (20), birinci termokupl (30) ve ikinci termokupl (40) ile ölçülen ölçümlerin sonucu PLC kontrol sistemine (50) aktariImaktadir. PLC kontrol sistemi (50), verileri isleyerek sonuçlari arayüz ekranina (60) aktarmaktadir. Birinci oksijen probu (10) ve ikinci oksijen probu (20) ile yapilan ölçümlerin sonucu, okunan basinç-hacim (PV) degerlerinin ortalamasi hesaplanarak ve PLC kontrol sisteminde (50) islenerek arayüz ekranindan (60) kullaniciya aktariImaktadir. Okunan degerler arasinda herhangi bir fark olmasi durumunda oksijen ölçüm sistemi alarm (70) vermektedir. Söz konusu alarm (70), arayüz ekranina (60) girilen degerler ile ölçülen degerler arasinda uyusmazlik olmasi devreye girerek kullaniciyi uyarmaktadir. Birinci oksijen probu (10) ve ikinci oksijen probunun (20) ikisi aktif ise okunan degerlerin ortalamasi alinmaktadir. Birinci oksijen probu (10) ve ikinci oksijen probundan (20) biri aktif ise okunan deger arayüz ekranindan (60) kullaniciya gösterilmektedir. Ölçülen oksijen degerleri, 4 - 20 mA çikis sinyali ile PLC kontrol sistemine (50) aktarilarak, PLC kontrol sisteminden (50) gelen 4 - 20 mA pozisyon bilgisine göre firina (100) gönderilen oksijen miktari oransal valf (80) ve akis transmitteri (90) ile ayarlanmakta ve atmosfer kontrolü yapilmaktadir. Oransal valf (80), firindaki (100) hava akis hizini ayarlayarak hava-gaz oraninin istenilen seviyede tutulmasini saglamaktadir. Akis transmitteri (90) ise firindaki (100) sicaklik, basinç ve nem gibi çevresel degiskenleri ölçerek PLC kontrol sisteminin (50) algilayabilecegi elektriksel sinyale çevirmektedir. Firin (100) üzerindeki birinci termokupl (30) ve ikinci termokupl (40) vasitasiyla firindaki (100) oksijen sicakligi ölçülmekte ve kullanici tarafindan arayüz ekrani (60) vasitasiyla girilen sicaklik degeri altinda ölçüm olmasi durumunda oksijen ölçüm sistemi alarm (70) vermektedir. Bulusa konu oksijen ölçüm sistemi ile firindaki (100) oksijen ölçümü sürekli olarak yapilmakta ve belirlenen zamanlarda oksijen hattina oransal valf (80) ile yüksek debili hava verilerek hat temizligi gerçeklesmektedir. Bu sirada firindaki (100) oksijen ölçümü durmakta olup, temizlik tamamlandiktan sonra rutin çalismasina devam etmektedir. Arayüz ekranina (60) girilen degerlere göre firindaki (100) hava-gaz karisimi orani, oransal valf (80) ve akis transmitteri (90) ile ayarlanarak verimli bir yanma gerçeklestirilmektedir. TR TR