Enerji Verilerinin Toplanması: Maliyet Etkin ve Güvenilir İki Yenilikçi Çözüm
Enerji tüketimini, optimal işletme ve üretim koşullarında, en düşük seviyede tutmak enerji verimliliği ve enerji yönetimi projelerinin temel amacıdır. İşletme ve üretimdeki enerji maliyetlerinin azaltılması; maliyeti düşürecek, bu da işletmelerin rekabet şanslarını arttıracaktır. Enerji verimliliği çalışmalarında enerji yönetimi ve verimliliği standartları ve yönetmelikleri büyük önem arz etmektedir.
ISO 50001 ve EN 16001 standartlarının çizdiği çerçevede oluşturulan enerji yönetim yapıları ve bu yapılar oluşturulur ve sürdürülürken uygulanan yöntem incelendiği zaman ölçme, izleme ve önleyici faaliyetlerin enerji etüd ve toplam enerji yönetimi çalışmalarının çok önemli unsurları oldukları görülecektir. Ölçülen enerji verilerinin izlenmesi, kayıt altına alınması ve raporlanıp, analiz edilmesi için günümüz teknolojisinin ürettiği çözüm ise enerji otomasyon sistemleridir.
ISO 50001 enerji yönetim standardı; enerjinin nerede, ne kadar ve nasıl kullanıldığını ve enerji tasarruf potansiyellerinin belirlenmesini sağlayan enerji etüdü çalışmaları için bir çerçeve çizmektedir. Bunu gerçekleştirebilmek için enerji kullanımı ile ilgili sürekli bilgiye ihtiyaç vardır. Sahadan toplanacak olan elektriksel ve fiziksel ölçüm değerlerinin otomasyon sistemine aktarımının sorunsuz bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için uygun PLC konfigürasyonunun seçilmesi ve sisteme uygulanması gerekmektedir.
Bir diğer önemli nokta tasarlanan sistemin optimum maliyet ile hayata geçirilmesidir.
WAGO hem maliyet etkin hem de güvenilir ve sürekli veri akışı sağlayan sistemler tasarlamakta, devreye almakta ve yenilikçi ürünleri ile bu vizyonunu sürekli güncellemektedir:
Elektriksel Ölçümlerde Yenilikçi İki Yaklaşım: Rogowski Bobinleri ve Modüler Güç Analizörleri
Özellikle halen çalışmakta olan ve işletilen endüstriyel tesislerde elektrik panolarında ölçüm yapılıp, elektriksel parametrelerin PLC sistemlerine aktarımı için tesisisin bir süreliğine durdurulması gerekmektedir. Bu gereklilik enerji kesintilerine dolayısıyla üretim kayıplarına sebep olmaktadır.
Rogowski Bobini – 855 Serisi:
Halen işletmede olan ve elektrik dağıtım panoları içerisinde revizyon yapılıp, akım trafoları montajının mümkün olmadığı durumlarda; Rogowski Bobinleri ile ölçüm yapıp PLC sistemine aktarma yeni bir teknolojik çözümdür.
WAGO’nun 2000A ve 500A seçenekleri ile sunduğu Rogowski Bobinleri hem duruş maliyetlerini hem de revizyon maliyetlerini düşürüp, enerji izleme sistemi yatırımlarında bir tasarruf aracı olarak kullanılmaktadır. Bu bobinler yine WAGO tarafından geliştirilen sinyal dönüştürücüler ile kullanılmaktadır.
Şekil 2’de trifaze bir sistemi ölçmek için kullanılan Rogowski Bobini uygulamasında:
3 Rogowski Bobini üç canlı kablo etrafına sarılır (L1, L2, L3). Böylece kablo ya da baraların sökülmesine gerek kalmaz, sistemi durdurmadan kolay ve hızlı montaj sağlanır.
Pano içerisinde 500A yada 1000A gibi akım trafoları için yer açmaya gerek kalmadan çok dar bir alanda işlem gerçekleştirilir.
Rogowski Bobinlerinde iletkende ölçülen akım şiddeti ile orantılı bir gerilim indüklenir.
Sinyal Dönüştürücü gerilim sinyallerini yükseltilmiş AC sinyallere çevirir.
Burada diğer bir önemli nokta;
artık PLC düğümlerinin hemen arkasına eklenebilen 3-faz güç analizörlerinin gelişitirilmiş olmasıdır. Bu uygulamada da bu tipte bir analizör kullanılmış ve arada bir haberleşme hattına gerek kalmadan hazır PLC kütüphaneleri ile elektriksel parametrelerin PLC’ye alınıp işlenebildiği bir yapı oluşturulmuştur.
PLC sistemi kullanılarak, operatörler yük durumunu saptayabilirler (dengesiz yük,
kapasitif bileşenler) ve tüketimi optimize edebilirler.
Rogowski Uygulaması 1
Rogowski Bobinleri ile Makine Güç Tüketim Ölçümü
WAGO’nun 789-652 ürün kodlu Rogowski Bobinleri için Sinyal Dönüştürücü Modülü 500A’e kadar 3 Rogowski Bobininden gelen sinyali işler. Sinyal işleme faz başına +/- 100 mA akım sinyalidir. Bu ürün ile 750-493 veya 750-494 güç ölçüm modlü kullanılırsa tüm bir enerji altyapısı WAGO ile çözümlenir.
Bir başka Rogowski Bobini uygulamasında ise 857-552 ürün kodlu, Bluetooth üzerinden de konfigüre edilebilen WAGO Transdüser kullanılırak akım ölçümleri standart analog sinyallere çevrilip PLC’lerin analog giriş modüllerine doğrudan uygulanabilir ve böylelikle bobinler akım sensörleri olarak kullanılabilir.
Rogowski Bobinleri ile WAGO Transdüser Kullanımı
Rogowski Bobini canlı kablonun etrafına sarılır.
İletkenden akan AC akımın yarattığı manyetik alan bobinde bir çıkış gerilimi indükler.
Rogowski transdüser Rogowski Bobini üzerinden, alternatif akım RMS değerlerini kaydeder ve giriş sinyalini çıkış uçlarında standart analog sinyale dönüştürür. (0-20 mA, 4-20 mA, 0-10 V, ...v.b.)
PLC Ünitesi standart sinyali işler.
Ölçülen akım bir SCADA yazılımı veya opsiyonel olarak bir operatör panel vasıtası ile izlenir.
3-Faz Modüler Güç Analizörleri – 750 – 493/494/495:
WAGO’nun 750 – 493/494/495 ürün kodları ile satışa sunulan, üç farklı tipteki modüler güç analizörleri; bir WAGO PLC ünitesinin yanına modüler olarak takılabilen, akım trafosu ve gerilim uçlarının doğrudan üzerine bağlandığı yenilikçi enerji
analizörleridir.
Bu güç analizörleri PLC düğümüne doğrudan bağlanılmakta, PLC işlemcisine modüler yapı içerisindeki bus haberleşmesi ile doğrudan veri aktarımı yapabilmektedir. Bu sayede harici enerji analizörleri ve PLC arasında tesis edilen ikinci bir haberleşme hattına gerek duyulmamakta ve veri kayıpları ortadan kaldırılmaktadır. WAGO I/O SYSTEM ile doğrudan entegre çalıştığı için fieldbustan bağımsız kullanılır. Yani proseste profinet, Modbus, Profibus ya da devicenet olabilirken enerji, doğalgaz ve su uygulamalarında IEC 61850 yada IEC60870-5 olabilir. Yine benzer şekilde bina uygulamalarında LON, Bacnet, KNX veya Ethernet.
WAGO PLC programlama arayüzünde, bu modüller için özelleştirilmiş hazır fonksiyon blokları mühendislik maliyetlerini düşürmektedir. Her şey WAGO kütüphanesinde sunulmakta olup tüm mühendislik tasarım ve süreci ortadan kaldırılmıştır.
Uygulama alanları ve avantajları:
Endüstri, bina ve proses otomasyonu:
Makine ve tesislerin enerji tüketim ölçümü Enerji kullanımında, şeffaflığın arttırılması Enerji tasarrufu için spesifik aksiyonların tanımlanması
Güneş tarlaları ve rüzgar çiftliklerinde kullanıma örnek(yenilenebilir enerji) :
Yasal sınırlamalara uygunluğu teyit için harmonik analizinin kullanılması.
Harmoniklerin (bunlar temel frekansın tam sayı katlarıdırlar) belirlenmesi için yapılan bu analiz, kompleks hesaplamalar gerektirir (örneklenmiş gerilim ve akım sinyallerinin
“Fourier Dönüşümü” gibi). 750-494/495 modülleri ile 3-faz akım ve gerilim harmoniklerinin aynı anda hesaplanması
mümkündür.
Modüler 3-Faz Güç Ölçüm Modülü ve Harmonik Analizörü Bu uygulama, PLC ünitelerinin bulunduğu düğüme (node) arada bir haberleşme hattı olmaksızın doğrudan bağlabilen, akım trafosu, gerilim trafosu gibi parametrelerin PLC programlama arayüzü ile konfigüre edilebildiği, modüler 3 - Faz güç ve harmonik analizörüne aittir.Bu tarz bir uygulamada:
Canlı kablo akım trafosunun içerisinden geçirilir.
Akım trafo uçları ve sistemin gerilim uçları güç ölçüm modülünün üzerine doğrudan bağlanır.
Arada bir haberleşme kablolamasına ihtiyaç duyulmaz.
Tüm parametrik ayarlar PLC programlama arayüzü ile doğrudan yapılır ve ölçüm değerlerinin hepsi doğrudan PLC programcısının kullanımındadır.
Bu modüler analizörler çok fazla tüketim noktasının bulunduğu uygulamalarda hem trifaze hem de monofaze ölçüm yetenekleri ve harmonik analizi de yapabilmeleri nedeniyle tercih edilmektedir.
Bu analizörler ile yapılan işlem hem ana PLC yükünü tamamen ortadan kaldırmakta hem de dağınık olarak sahaya monte edilen standart analizörlerde Modbus haberleşmesinden kaynaklanan okuma sürelerinin, haberleşme problemlerinin ve kablajının yarattığı sorunlar ortadan kaldırılmaktadır. Daha küçük bir PLC çok daha pahalı bir PLC’ nin tüm görevlerini fazlası ile yerine getirebilmektedir.
WAGO üç farklı tipte ve özellikte güç analizörü sunmaktadır:
WAGO enerji analizörlerinden alınan verilerin herhangi bir SCADA yazılımına gerek duyulmadan görselleştirilmesi ve en önemlisi parametrik ayarlarınn yapılabilmesi için de kullanıcılara ücretsiz WAGO I/O Check programı sunulmaktadır.
Bu program ile yapılabilecek işlemler:
• Enerji tüketiminin ve diğer tüm elektirksel parametrelerin izlenmesi
• Harmonik analizi
• Kapsamlı şebeke analizi
• Modül parametrelendirme
Yine benzerlerinden farklı olarak anlık akım ölçümlerinin doğrudan akım transdüseri üzerinden Bluetooth ve Android uygulaması ile yapmak mümkündür.
