Bu tez çalışmasının amacı İstanbul Avcılar/Ambarlı sahilinde bulunan EÜAŞ Ambarlı Doğalgaz Kombine Çevrim Santralinin santrali oluşturan borulardaki iş akışkanlarına ait termodinamik verilerin ölçülmesi ve ölçülen bu veriler kullanılarak enerji ve ekserji analizlerinin yapılması, birinci ve ikinci yasa verimlerinin hesaplanmasıdır. Enerji ve
ekserji analizleri için gereken veriler EÜAŞ Ambarlı DKÇS kumanda odasında bulunan merkezi veri izleme ve kayıt sisteminden okunmuştur ve ayrıca sistemden anlık olarak okunamayan az sayıdaki değerler ise santralin dizayn değerlerinden alınmış veya enerjinin ve kütlenin korunumu ilkesine göre hesaplanmıştır. Ayrıca bu tez çalışmasının diğer bir amacı ise; santralden okunan veriler kullanılarak yapılan enerji ve ekserji analizleri için kullanılan modelden elde edilen sonuçlar ile santralden ölçülen değerlerin uyuşmakta olduğunu ortaya koymak ve böylece ileride yararlanılabilecek verimini arttırmaya yönelik iyileştirmeler için ön tasarım enerji ve ekserji analizlerinin yapılabileceği bir model elde etmektir.
Santrale ait “Su-Buhar Çevrim Sistemi” şemasından (Ek A) yola çıkılarak Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile enerji dengesi diyagramı oluşturulmuştur. Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile oluşturulan enerji dengesi diyagramı kullanılarak santralin termodinamik analiz modeli oluşturulmuştur. Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile oluşturulan termodinamik model ile bilgisayar ortamında enerji ve ekserji analizleri santralden ölçülen gerçek veriler ile yapılmıştır.
Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımının belleğinin yetersiz olması nedeniyle modelleme yapılırken EÜAŞ Ambarlı DKÇS’nin üç bloğundan birisine ait iki adet gaz türbini ve bir adet buhar türbini çevrimi, gaz türbini debisi sabit olmak kaydıyla buhar türbini debisi yarıya indirilerek, bir adet gaz türbini ve bir adet buhar türbini çevrimine indirgenmiştir. Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile bu şekilde yapılan analizlerin sonuçları iki ile çarpıldığında EÜAŞ Ambarlı DKÇS’nin iki adet gaz türbini bir adet buhar türbini çevriminden oluşan bir bloktan ve bu da üç ile çarpılarak üç bloktan oluşan santralden ölçülenlere çok yakın değerlere ulaşılması mümkün olmuştur. Bu tez kapsamında, Bölüm 1.2’de; Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı kullanılarak yapılan başka tesislere ait termodinamik analiz çalışmaları, ısıl güç santrali modellemelerinde farklı yaklaşımlar, dinamik termodinamik modelleme çalışmaları, enerji ve ekserji analizi çalışmaları incelenmiştir.
Bölüm 2’de EÜAŞ Ambarlı DKÇS’nin "Su-Buhar Çevrim Sistemi” şemasında yer alan ekipmanlar hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca EÜAŞ Ambarlı DKÇS’yi oluşturan; gaz türbini elektrik üreticisi grubu, buhar türbini elektrik üreticisi grubu, atık ısı geri kazanım kazanı, besleme suyu sistemi, besleme suyu tankı (gazsızlaştırma ünitesi), yoğuşturucu, su saflaştırma sistemi, ana yoğuşmuş su pompası ve baca sistemi gibi ekipmanlar detaylı olarak incelenmiştir.
Bölüm 3’te, Delft Teknoloji Üniversitesi’nde geliştirilen Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı detaylı olarak tanıtılmıştır. Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımının nasıl kullanılacağı, modellerin nasıl oluşturulacağı, verilerin nasıl girdileneceği ve analizin nasıl yapılacağı detaylı olarak açıklanmıştır. EÜAŞ Ambarlı DKÇS’yi oluşturan ekipmanların Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile modellenmesinde kullanılacak karşılıkları olan Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ekipmanları tanıtılmıştır. Ayrıca yazılımın temel çalışma prensiplerinin anlaşılabilmesi için elektrik üreten basit bir gaz türbini çevrimi oluşturulmuş ve Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile modellenerek termodinamik analizi yapılmıştır.
Bölüm 4’de, Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile EÜAŞ Ambarlı DKÇS gibi büyük bir tesisin modellenebilmesi için daha küçük kısımlara ayrılması ve modellenen kısımların ayrı ayrı çalıştırılarak kontrolünün yapılması gerekliliği anlatılmıştır. Aksi takdirde oluşan hatanın modelin hangi kısmından kaynaklandığı tespit edilemeyecektir. Ayrıca EÜAŞ Ambarlı DKÇS termodinamik modelini oluşturan kısımların ayrı ayrı Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile nasıl modellendiği ve modelin çalışan kısımlarının nasıl birleştirildiği açıklanmıştır. Her kısmı oluşturan ekipmanların, Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımında nasıl modellendiği ve verilerin nasıl girdilendiği açıklanmıştır.
Bölüm 5‘te, enerji ve ekserji analizi konusundaki bazı temel kavram ve tanımlar açıklanmıştır. EÜAŞ Ambarlı DKÇS’nin enerji dengesi diyagramı incelenerek oluşturulan enerji ve ekserji analizi eşitlikleri ekipman ve sistem bazlı olarak detaylı olarak açıklanmıştır.
Bölüm 6’da Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile oluşturulan EÜAŞ Ambarlı DKÇS termodinamik modeline santralin kumanda odasındaki merkezi veri izleme ve kayıt sisteminden okunan değerler ve ayrıca sistemden anlık olarak okunamayan az sayıdaki değerler ise santralin dizayn değerlerinden alınan değerler veya enerjinin ve kütlenin korunumu ilkesine göre hesaplanan değerler girdilenerek enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Kumanda odasından okunan veriler santralin çeşitli noktalarında bulunan sensörlerin anlık ölçümlerine dayanmaktadır. Bu veriler ile yapılan ölçümler EÜAŞ Ambarlı DKÇS performansının dış hava ve soğutma suyu sıcaklığının değişiminden etkilendiğini göstermektedir, fakat buna ek olarak santralin performansı; otomatik ve elle kumandalı kontrol sistemlerinin santralin sürekli rejiminde kalmasını sağlayabilmek için yaptığı müdahalelerden de etkilenebilmektedir. Örneğin, besleme
suyu yüksek basınç pompası vasıtasıyla AIGKK’ya iletilen suyun basıncındaki değişim, yüksek basınç kubbesinde bulunan buharın sıcaklık ve basıncını etkilemekte, bu değişim yüksek basınç türbinine iletilen buharın sıcaklık ve basıncını etkilemekte ve sonuç olarak yüksek basınç buhar türbininde üretilen güç etkilenmektedir. Bu nedenle, Bölüm 6’da yapılan enerji ve ekserji analizi için belirli bir dış hava sıcaklığı için anlık olarak ölçülen değerler kullanılmıştır. Bu bölümde Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar yazılımı ile oluşturulan EÜAŞ Ambarlı DKÇS termodinamik modeli ile yapılan enerji ve ekserji analizlerinde elde edilen net güç değerleri ile EÜAŞ Ambarlı DKÇS kumanda odasındaki merkezi veri izleme ve kayıt sisteminden okunan değerler karşılaştırılarak kurulan modelin doğruluğu teyit edilmiştir.
Son bölüm olan 7. Sonuç ve Öneriler Bölümü’nde ise bütün tez çalışması boyunca elde edilmiş sonuçlar irdelenerek değerlendirilmiştir. Bu bölümde EÜAŞ Ambarlı DKÇS enerji ve ekserji analizleri ile elde edilen sonuçlar detaylı olarak incelenmiş ve bu sonuçlardan yola çıkarak santral verimini arttırmaya yönelik öneriler sunulmuştur.