Basınçlı Hava Kaçağı Maliyet Hesaplayıcı

Delik çapı ile hat basıncını ya da ölçülmüş bir debiyi girin; hesaplayıcı kaybedilen serbest havayı, kaçağa atfedilen kompresör gücünü ve o havanın kendi tarifenizle yıllık değerini versin. Debi, boşaltma katsayısı 0,61 alınan kritik akış orifis teorisinden gelir; geri kalanı kendi tesisinizin sayıları üzerinde aritmetiktir. Havanın değeri ile elektrik faturasındaki azalma ayrı tutulur, çünkü bunlar farklı sayılardır ve ikisini yalnızca kompresörün kontrol stratejisi birleştirir.

Debi nereden geliyor

Yaklaşık 0,9 bar manometrik basıncın üzerinde, delikten çıkan hava boğazda ses hızına ulaşır. Boğaz sonik olduğunda aşağı akıştaki hiçbir koşul oradan geçen debiyi değiştiremez; akış yalnızca delik alanının ve mutlak hat basıncının fonksiyonu haline gelir.

Bir kaçak tablosunun var olabilmesinin nedeni budur. Aynı delik, aynı basınçta, hangi tesiste olursa olsun aynı miktarda hava kaybettirir.

Keskin kenarlı bir orifis, sürtünmesiz denklemlerin öngördüğü debinin yaklaşık yüzde 61’ini geçirir. Bu hesaplamayı sektörün elli yıldır bastığı tablolarla uyumlu kılan şey teori değil, o katsayıdır.

Bu eşiğin altında akış artık kritik değildir ve formül debiyi olduğundan yüksek gösterir. O basınçtaki bir kaçak için hesaplamak yerine ölçün.

Kayıp alanla ölçeklenir, çapla değil

Delik çapı iki katına çıktığında alan dörde katlanır ve kayıp da öyle. Sahada bu, önem sırasını hızla belirlemenin yoludur: 3 mm’lik tek bir kaçak, 1 mm’lik dokuz kaçak kadar hava kaybettirir.

Aynı nedenle, taramada bulunan büyük kaçakların birkaçını kapatmak, listenin tamamını kapatmaktan elde edilecek kazancın çoğunu getirir. Öncelik listesi debiye göre yapılır, sayıya göre değil.

Kaybedilen havadan o havanın değerine

Havanın kendisi bedavadır. Para eden şey onu sıkıştırmak için harcanan elektriktir ve ikisi arasındaki köprü, dakikada metreküp başına kilovat cinsinden kompresörün özgül gücüdür:

• atfedilen güç (kW) = kaybedilen serbest hava (m³/dak) × özgül güç (m³/dak başına kW)
• enerji (yılda kWh) = güç × sistemin yılda basınçlı kaldığı saat
• kaybedilen havanın değeri = enerji × kWh başına elektrik fiyatınız

Özgül güç sabit bir sayı olarak koda gömülmemiştir, çünkü sonucu bu sayfadaki her şeyden çok o belirler ve çünkü sektöre değil sizin makinelerinize aittir. Kompresör dairesinin elektrik sayacının çıkış debi sayacına bölümüdür; ikisi de varsa bütün iş gerekçesi tek bir bölme işlemidir. İkisi de yoksa bunları taktırmak, bir kaçak taramasından daha iyi bir ilk projedir; çünkü sonraki her iddiayı denetlenebilir kılar.

O ölçümün neyi zaten içerdiğine dikkat edin. Özgül güç, giren elektriğe karşı çıkan havadır; yani sıkıştırmanın bütün verimsizliği onun içindedir. Basınçlı havanın elektriğe göre maliyeti için üzerine uygulanacak başka bir çarpan yoktur ve bir çarpan uygulamak aynı kaybı iki kez saymak olur.

Bu sayfada yayımlanmış bir kaçak maliyeti yoktur ve hiçbir yerde de olmamalıdır. Maliyet; o sistemin özgül gücüne, tarifeye, basınçlı kalınan saate ve hat basıncına bağlıdır. Bunların herhangi biri iki tesis arasında iki kat farklı olabildiği için ödünç alınmış bir değer, daha hiçbir şey ölçülmeden dört kat sapabilir. Tesisin kendi sayılarını kullanın; geriye tartışılacak tek şey deliğin boyu kalsın.

Sistemin yılda kaç saat basınçlı kaldığı da fiyat kadar önemlidir ve genellikle sanılandan yüksektir. Bir kaçak vardiya bittiğinde durmaz; hat basınçlı kaldığı sürece akar. Bu yüzden değeri üretim takviminden değil, çalışma saati sayaçlarından alın.

Havanın değeri, kazanılan para değildir

Yukarıdaki sayı, kaçağın geçirdiği havanın değeridir. Kaçağı onarmanın bu parayı elektrik faturasından düşürüp düşürmeyeceği ayrı bir sorudur ve cevabı kaçağın başında değil, kompresör dairesinde verilir.

Her kompresör bir hava talebini bir elektrik talebine çevirir ve bu ilişkinin eğimini makinenin nasıl kontrol edildiği belirler:

• Emiş kısma (modülasyon) girişi boğar. Makine kısılmış bir emişe karşı dönmeyi sürdürür; debi düşerken güç çok az düşer ve bir debi azalması neredeyse hiçbir şey kazandırmaz.
• Yükle boşalt, basıncı bir bandın içinde tutmak için makineyi tam çıkışla ya da hiç çıkışsız çalıştırır. Boşta güç çok daha düşüktür; dolayısıyla bir debi azalması çok şey kazandırır, yeter ki makinenin işe yarar bir süre boşta kalmasına yetecek depolama bulunsun.
• Değişken devir, mil devrini talebe uydurur; güç, sürücünün alt devir sınırına kadar debiyi yakından izler, o sınırın altında ise makine durup kalkmak zorunda kalır.
• Bir sıralayıcı altındaki birkaç sabit devirli makine çoğu tesisin gerçek durumudur ve burada önemli olan marjinal makinedir, yani talep değişimine cevap veren makine. O makine tam yükte tutuluyorsa, azalma bir makineyi tamamen kapatmaya yetecek kadar büyüyene dek hiçbir şey değişmez; o noktada da kazanç bir eğim değil, bir basamak olarak gelir.

Bu dört durumu ayırmak için seçilmiş örnek doğrusal kısmi yük çizgileri üzerinde, bir makinenin kapasitesinin yüzde sekizini kaldırmak emiş kısmada gücünün yüzde 2,4’ünü, yeterli depolamalı yükle boşaltta yüzde 6,0’sını, değişken devirde yüzde 7,6’sını kazandırır. Aynı onarım, üç ayrı cevap ya da hiç. Bu çizgiler sizin makineniz değildir: gerçeği kompresörün performans verisindedir ya da iki farklı debide güç ölçerek bulunur ve tesisinizin hangi çizgide olduğunu öğrenmek bir öğleden sonra alır.

İki sayıyı ayrı raporlayın. Havanın değerini kazanılmış para gibi gösteren bir kaçak raporu, ömrünü kendi güvenilirliğini savunarak geçirir; çünkü onu okuyan kişinin öbür elinde elektrik faturası vardır.

Sonucun hassasiyeti, ki yüksek değildir

En büyük girdi deliktir ve gerçek bir kaçakta delik ölçülmez, çıkarsanır. Debi alanla ölçeklendiği için çaptaki hata sonuca girerken karesi alınır: yüzde 20 küçük bir çap debinin 0,64’ünü, yüzde 20 büyük bir çap 1,44’ünü verir.

Hesaplayıcının her değeri iki anlamlı haneye yuvarlamasının ve merkezî değerin yanında artı eksi yüzde otuzluk bir aralık yazmasının nedeni budur. Orifisi kimse ölçmemişken üç anlamlı haneyle verilen bir kaçak maliyeti inandırıcı değildir ve yayılımı bir gözden geçirmede başkasının bulmasındansa kendiniz söylemeniz çok daha iyidir.

Sayı her kullanıldığında altı varsayımı da yazın: tahmini çap, hat basıncı, sistemin basınçlı kaldığı saat, özgül güç, tarife ve kazancın bağlı olduğu kontrol stratejisi. Sonra aralığı verin ve hangi ucu savunacağınızı söyleyin.

Onları bulmak işin ultrason tarafı

Bir kaçak, delikten çıkan akış türbülansa geçerken geniş bantlı ultrason yayar. 40 kHz civarında dalga boyu, sesin yönlü olmasına ve gölge düşürmesine yetecek kadar kısadır; çalışan bir tesisin gürültüsü ise metrelerle ölçülen dalga boylarında yaşar ve engellerin etrafından dolaşır.

Bir kaçak taramasının duruşta değil üretim sırasında yapılabilmesinin nedeni budur. Cihaz kaçağı yalnızca duymaz, üzerine nişan alır.

Çözümlü örnek

7 bar manometrik basınçlı bir hatta 2 mm’lik bir delik. Sistem yılda 8000 saat basınçlı kalıyor, elektrik kWh başına 0,12 birim ve kompresör dairesinin ölçülmüş özgül gücü dakikada metreküp başına 6,5 kW.

Delik alanı π × (1 mm)² = 3,1416 mm². Mutlak basınç 8,01 bar. Kritik akış bağıntısı bu delikten saniyede yaklaşık 3,63 gram hava geçirir; bu da 20 °C ve bir atmosferdeki serbest hava yoğunluğuna bölündüğünde dakikada yaklaşık 0,18 metreküp, yani 180 litre eder.

Bunu üretmek 0,18 × 6,5 = 1,2 kW tutar. Sistem yılda 8000 saat basınçlı kalırsa 9400 kWh, 0,12 birimlik fiyatla yaklaşık 1100 birim eder. Kaybedilen havanın değeri budur.

Belirsizliği yanında taşıyın. Artı eksi yüzde otuzla aynı kaçak yılda 6600 ile 12 000 kWh arasında, yani kabaca 790 ile 1500 birim arasındadır ve bu yayılımın neredeyse tamamını çap tahmini üretir.

Kimseye bir kazanç sözü vermeden önce kontrol stratejisini uygulayın. Değişken devirde bu 9400 kWh faturadan yaklaşık 8900 kWh düşürür; emiş kısmada yaklaşık 2800 kWh; bir sıralayıcı altında tam yükte tutulan sabit devirli bir makinenin arkasında ise, bir makineyi kapatmaya yetecek kadar kaçak onarılana dek hiç.

Tek bir delik. Bir tesiste böyle onlarca delik bulunması olağandır ve toplamı, çoğu zaman bir tarama programının bütün yıllık maliyetinden büyüktür. Öncelik listesi debiye göre yapılır: en büyük birkaç kaçak toplamın çoğunu taşır ve aynı öğleden sonrayı en küçüklerine harcamak, kompresör dairesini kendi ölçüm gürültüsünden daha az değiştirir.

Sık sorulan sorular

1 mm’lik bir basınçlı hava kaçağı ne kadar hava kaybettirir?

7 bar manometrik basınçlı bir hatta dakikada yaklaşık 45 litre serbest hava, yani kabaca 1,6 kübik fit. Değer, boşaltma katsayısı 0,61 alınan kritik akış orifis teorisinden gelir; bu katsayı, basınçlı hava sektörünün onlarca yıldır yayımladığı kaçak tablolarını yeniden üreten değerdir. Kayıp deliğin alanıyla ölçeklendiği için aynı basınçta 2 mm’lik delik dört, 3 mm’lik delik dokuz katını kaybettirir. Bu kare alma iki yönlü çalışır: gerçek bir kaçağın etkin çapı ölçülmez, çıkarsanır; dolayısıyla oradaki yüzde 20’lik bir hata sonuçta iki kattan fazla eder ve sonuç artı eksi yüzde otuz taşınmalıdır.

Kaçak debisi neden yalnızca delik boyutuna ve hat basıncına bağlıdır?

Çünkü yaklaşık 0,9 bar manometrik basıncın üzerinde hava, deliğin boğazında ses hızına ulaşır ve akış kritik hale gelir. Boğaz sonik olduğunda aşağı akıştaki koşullar oradan geçen debiyi artık etkileyemez; kütlesel debi yalnızca delik alanının ve mutlak hat basıncının fonksiyonu olur. Tek bir kaçak tablosunun basılıp her yerde kullanılabilmesinin nedeni budur.

Kompresörün özgül gücü sonucu neden bu kadar belirler?

Çünkü kaçağın maliyeti, kaybedilen havanın hacmi ile o hacmi üretmenin elektrik bedelinin çarpımıdır ve ikinci çarpan tamamen özgül güçtür. 7 barda bir vidalı kompresör yaygın olarak dakikada metreküp başına 6 ila 7 kW harcar. Bu değerdeki yüzde on fark, yıllık değerde doğrudan yüzde on farktır; bu yüzden kompresör dairesinin elektrik sayacının çıkış debi sayacına bölümünden ya da makinenin veri sayfasından alınmalıdır. Ölçülmüş elektrik girişinin ölçülmüş hava çıkışına oranı olduğu için sıkıştırmanın bütün verimsizliğini zaten içinde taşır; üzerine başka bir çarpan eklenmez.

Bir kaçağı onarmak elektrik faturasını düşürür mü?

Havanın değeri ile faturadan düşecek para aynı sayı değildir ve toplanmazlar. Kaçağın geçirdiği havanın değeri, debisi çarpı özgül gücünüz çarpı tarifenizdir. Faturadaki azalma ise bu değerin, kompresör kontrolünüzün bir debi azalmasının ne kadarını güç azalmasına çevirdiğiyle çarpımıdır. Değişken devirde bunun neredeyse tamamı; emiş kısmada küçük bir kesri; bir sıralayıcı altında tam yükte tutulan sabit devirli bir makinenin arkasında ise, bir makineyi tamamen kapatmaya yetecek kadar kaçak onarılana dek hiçbiri.

Kaçaklar üretim durmadan nasıl bulunur?

Delikten çıkan akış türbülansa geçerken geniş bantlı ultrason yayar ve 40 kHz civarında dalga boyu, sesin yönlü olmasına yetecek kadar kısadır. Çalışan bir tesisin gürültüsü ise metrelerle ölçülen dalga boylarındadır ve engellerin etrafından dolaşır. Bu ayrım, bir taramanın duruş beklemeden, üretim sürerken yapılmasını mümkün kılar ve cihazın kaçağı yalnızca duymak yerine göstermesini sağlar.