Endüstriyel Fırınlarda fan seçimi çok önemlidir. Temel kriterlerin yanı sıra tesisin durumu, çalışacağı ortamın şartları, kullanım yeri ve amacı önem taşır. Buna göre fanın tipi ve yönü seçilir. Her işte olduğu gibi bu işte de bilgi birikimi ve tecrübe ön plana çıkar.
Fanların doğru seçimi için aşağıda belirtilen genel kriterlere dikkat edilmesi gerekir.
- Hava debisi (m3/h, m3/s veya CFM),
- Çalışma şartlarında ihtiyaç duyulan statik veya toplam basınç (Pa veya mmSS),
- Fanın içinden geçen havanın sıcaklığı (oC),
- Fanın taşıyacağı havanın özellikleri (toz, nem, talaş vb.),
- Fanın içinden geçen havanın korozif olup olmadığı,
- İşletmenin sürekli veya kesintili çalışması.
- Fan çalışma ortamında patlayıcı veya yanıcı gaz olup olmadığı.
Tesis için dikkate alınması gerekenler:
-Fanın ne yapması gerekir?
-Fan ekipmanının yeri neresi olmalıdır; eğer ekipman dış ortama yerleştirilecekse, dış ortam şartları nelerdir (rüzgâr, sıcaklık, nem)?
-Bakım ve tamir için boşluğun yeterliliği.
-Yükseklik, elektrik kapasitesi, ses ve titreşim ile ilgili olarak tesis limitleri.
-Fanın girişe, çıkışa veya her ikisine birden mi bağlanacağı.
-Fanın değişen sistem gereksinimlerini karşılamak için kontrol edilmesine ihtiyaç olup olmadığı.
-Girişteki, çıkıştaki ve gövdeden yayılan sesler için ses limitleri.
-Sistemdeki fan sayısı ve yedek fanın gerekip gerekmediği.
Hava Akış Yönüne Göre Sınıflandırma
1.Eksenel (Aksiyal) fanlar
2.Radyal (Santrifüj) fanlar
3.Karışık akışlı (Aksiyal-santrifüj) fanlar
- Eksenel Fanlar
-Akışkan, fan eksenine paralel hareket eder.
-Düşük basınç şartlarında yüksek debi sağlar.
-Hafif, küçük boyutlu ve ucuzdur.
- Radyal (Santrifüj) Fanlar
-Akışkan, fan eksenine dik (radyal) yönde hareket eder.
-Düşük debi koşullarında, yüksek basınç sağlar.
-Endüstride ve klima santrallerinde yaygın kullanılan bir fan tipidir.
Santrifüj (Radyal) Fan Tipleri
1.Radyal (dik) kanatlı
2.Öne eğimli kanatlı
3.Geriye eğimli kanatlı
4.Aerodinamik kanatlı
- Karışık Akışlı Fanlar
-Akış, eksenel doğrultuyla 30-80 derece açıyla yönlendirilir.
Fanların Kullanımı Yerlerine Göre Sınıflandırılması
Kanal Tipi Fanlar
-Kanal sistemine doğrudan bağlanarak yer tasarrufu ve montaj kolaylığı sağlar.
-Gövdesi yuvarlak veya dikdörtgen kesitli olabilir.
-Akış yönüne bağlı olarak radyal, aksiyal veya karışık akışlı tipte olabilir.
Çatı Tipi Fanlar
-Gövdesi dış hava şartlarına dayanıklıdır
-Kar ve yağmurun kanal veya bina içerisine girmesine engel olacak şekilde tasarlanmıştır
-Çatı üzerinde olması nedeniyle, bina içinde yer kaybına neden olmaz
-Mekanik gürültüler yaşam mahallinden uzaktır
-Cihaza kolay ulaşılır ve bakım yapılabilir
-Kanal sistemine bağlanmaksızın depo, fabrika gibi geniş alanların havalandırmasında kullanılabilir
-Akış yönüne bağlı olarak radyal, aksiyal veya karışık akışlı tipte olabilir
-Yatay atışlı ve Dikey atışlı modelleri mevcuttur
-Ortamdaki havayı egzoz eden ya da ortama taze hava veren tipleri vardır
Duvar Tipi Fanlar
-Bina duvar veya pencerelerine doğrudan bağlanabilirler.
-Akış yönüne bağlı olarak radyal veya aksiyal veya karışık akışlı tipte olabilir ve montajı kolaydır.
Endüstriyel Fanlar
Fabrikalar, enerji santralleri, maden ocakları ve benzeri üretim alanlarında gerek ortam havalandırması, gerekse imalat aşamasındaki ihtiyaçlar için gerekli olan yüksek debi ve yüksek basınçları sağlayabilen ağır konstrüksiyonlu fanlardır.
Tünel Jet Fanları
Otoyol tünellerinde CO gazının kritik sınırı aşması veya yangın anında oluşacak duman ve ısının ortamdan uzaklaştırılması için özel olarak tasarlanmış her iki yönde de çalışabilen, yüksek itme gücüne sahip aksiyal fanlardır.
Korozyona Dayanıklı Fanlar
Kimyasal üretim yapan tesislerdeki ve laboratuvarlardaki aşındırıcı gazların ortamdan tahliyesi için kullanılırlar. Gövde ve kanatları paslanmaz çelikten, özel plastik malzemelerden (PVC, PE, PP, vb) ya da çelik sac üzerine epoksi, kauçuk, vb. malzemelerin kaplanması ile imal edilmiştir.
Duman Tahliye Fanları
Yangın anında insanların kaçışına imkân sağlamak ve itfaiyenin müdahalesini kolaylaştırmak için belirlenen sıcaklık ve sürede çalışarak yangın dumanının tahliyesini sağlayacak şekilde özel motor, kanat ve gövde tasarımına sahip fanlardır.
Havanın Sıcaklığına Göre Fan Seçimi
Fanlarda standart olarak kullanılan motorların çalışma sıcaklığı genellikle 60-70 °C civarındadır ve bu sıcaklık fanların normal hava şartlarında kullanımı için yeterlidir. Ancak, endüstriyel tesislerde yüksek sıcaklıklarda hava kullanımında, 100°C ile 400°C arasındaki sıcaklıklara dayanıklı fanlara ihtiyaç duyulabilir. Sıcaklığın yüksekliğine göre imalatçılar fanların gövde, kanat, yataklar ve kayış kasnak tertibatlarında özel önlemler alır ve gerekirse taze hava verilerek aşırı ısınan noktaların soğutulması sağlanır. Sürekli olarak yüksek sıcaklıkta çalışacak sistemlerin basınç kayıpları o sıcaklıktaki havanın yoğunluğu dikkate alınarak hesaplanmalıdır. Sistem basınç kaybı, standart hava sıcaklığına göre hesaplanmış ise, hava yoğunluğundaki azalmayla doğru orantılı olarak sistem basıncı düzeltildikten sonra fan seçimi yapılmalıdır. Eğer fanlar yangın duman tahliye fanlarında olduğu gibi belirli bir süre için (60-90-120 dakika gibi) belirli sıcaklıkta (200-250-300-400 °C gibi) çalışacaksa, fanlar bu duruma göre seçilmeli ve sertifikalandırılmalıdır.
Aşındırıcı veya Patlayıcı Gazların Varlığına Göre Fan Seçimi
Kimyasal tesisler, laboratuvarlar gibi yerlerden transfer edilen hava içerisinde fan kanatlarını ve gövdesini aşındırıcı nitelikte asidik gazlar olması durumunda, gövdesi ve kanatları PVC, PE. PP, Paslanmaz çelik gibi malzemelerden imal edilmiş fanlar kullanılmalıdır. Motor, hava akımının dışında bırakılmalıdır. Bu tür fanlar radyal, aksiyal, kanal tipi, çatı tipi olarak imal edilebilirler. Aşındırıcı gazın cinsine göre kullanılacak malzeme türü üretici tarafından belirlenir. Hava içerisindeki gazın kolayca tutuşup patlama tehlikesi varsa bu durumda patlamaya karşı korumalı (Exproof, Explosion Proof) tipte fanlar kullanılmalıdır. Patlamaya karşı korumalı fanlar, gaz-toz grubuna, tutuşma sıcaklığına, cihazın gaza karşı izolasyon sınıfına ve cihazın olduğu ortamdaki patlayıcı gazın bulunma olasılığına göre tespit edilmiş standartlara göre gruplandırılırlar. Patlamaya karşı koruma ile ilgili standartlar, Avrupa Birliği’nde ATEX Standartları olarak düzenlenmiştir.
Fan Tahrik Tipi Seçimi
Fanların motorlarla tahrik edilmesinde üç değişik sistem kullanılmaktadır.
- Direkt akuple
- Kaplinli tahrik
- Kayış-kasnaklı tahrik
Direkt Tahrik Sistemleri:
-Genellikle 100 °C altındaki sıcaklıklarda ve 30 kW altındaki güçlerde kullanılır.
-Kayış-kasnak veya kaplin kayıpları olmadığı için daha yüksek verime sahiptir.
-Bakıma daha az gerek gösterir.
Kaplin Sistemleri:
-Genellikle 200 kW üstündeki motor güçlerindeki uygulamadır.
-Kaplinli sistemlerin verimi yüksektir.
-Motor ile fan arasında bir emniyet elemanı olarak işlev görürler.
-Frekans invertörleri (VSD) ile kullanıldığında enerji verimliliği ve kapasite uyumu üst düzeyde sağlanabilir.
-Yüksek sıcaklıkta veya kirlenmiş hava uygulamalarında kullanılabilirler.
-Bakım maliyetleri direkt tahrik sistemine göre daha fazladır.
Kayış- Kasnak Sistemleri:
-Genellikle 200 kW altındaki motor güçlerindeki uygulamadır.
-Bu sistemlerde herhangi bir devir sayısı elde edilebilir (buna karşın kaplin ve direk tahrikte 3000, 1500, 1000, 750 d/d şeklindeki motor devir sayıları kullanılır). Fakat eğer elektrik motoru frekans invertörleri ile kontrol edilirse kaplin ve direk tahrikli sistemlerin bu dezavantajı azalır.
-Pahalı ve düşük hızlı motorlardan (750 d/d gibi) kaçınma imkânı verir.
-Verimi direk tahrik ve kaplin tahrikli sistemlere göre daha düşüktür.
-Bakım maliyetleri direkt tahrik sistemine göre daha fazladır.
-Fan devir sayısı, motor devir sayısının ±150 d/d uzağında seçilmelidir. Örneğin 1500 d/d motor için 1350 d/d’nin altı ve 1650 d/d’nin üstündeki devir sayıları daha uygun olur. Aksi takdirde kaplinli tahrik daha uygundur.
–Yüksek sıcaklıkta veya kirlenmiş hava uygulamalarında kullanılabilirler.
Fan Motorlarında İlk Kalkış (Start) Problemi
Asenkron motorların çalışmaya başladıkları ilk anda şebekeden çektiği akıma demeraj akımı, yol alma akımı veya kalkış akımı denir. Bu akım, motorun gücüne ve kutup sayısına bağlı olmakla birlikte yaklaşık olarak anma akımların 3-6 katı kadardır.
Durmakta olan bir asenkron motora gerilim uygulandığında stator sargılarında meydana gelen manyetik alan kuvvet çizgilerinin tamamı rotor çubuklarını kestiğinden rotorda indüklenen gerilim ve dolayısıyla rotor çubuklarından geçen akım en büyük değerinde olur.
İlk anda rotor dönmediğinden zıt EMK en küçük değerindedir ve bu nedenle motor şebekeden en büyük akımı çeker. Rotor dönmeye başlayınca stator döner alan hızı (ns) ile rotor hızı (nr) arasındaki fark azalmaya başlar. Bunun sonuncu zıt EMK’in değeri yükseleceğinden şebekeden çekilen kalkınma akımı gittikçe azalır.
Yukarıda belirttiğimiz değerlerden dolayı küçük güçlü motorların çektiği kalkınma akımı, gittikçe azalan bir durumda olduğundan sargılar ve şebeke için bir sorun oluşturmaz. Ancak 3 kW’ın üzerindeki büyük güçlü motorların kalkınma akımları hem şebeke için hem de motor sargıları için zararlıdır. Zira bu fazla akım motor sargılarında aşırı ısınmalara, şebekede ise gerilim düşümlerine ve gerilim dalgalanmalarına neden olur. Bunun sonucunda da gerilim düşümü, motoru ve şebekeden beslenen diğer alıcıları etkiler.
Ayrıca kumanda devresindeki anahtarlama elemanlarının çabuk yıpranmasına ve arıza yapmasına yol açar. Bu nedenle büyük güçlü motorların ve çok sık yol alan küçük güçlü motorların, kalkınma akımlarının şebekeyi olumsuz yönde etkilememeleri için değişik yöntemler (emiş klapesi, soft starter, frekans evirici vb..) uygulanır.
İNCİRCİOĞLU Vantilatör firmasına verdiği bilgiler ve katkıları için teşekkürlerimi sunarım.
Cavit SOY
