Development Of PLC Based Prototype Data Acquisition And Control System For Laboratory Type Gasifiers

Bu araştırmada farklı tip gazlaştırıcılar üzerine monte edilerek gazlaştırma süreçlerinin izlenmesini sağlayacak PLC kontrollü bir veri toplama ve kontrol sistemi gerçekleştirilmiştir. Sistem, modüler yapıda olup genişletilmeye uygun analog ve dijital giriş/çıkış modülleri ile donatılmıştır. Araştırmada gerçekleştirilen prototip sistem ile termokupllar, yük hücreleri ve basınç sensörleri gibi farklı tip algılayıcılardan gelen analog ve dijital veriler algılanabilmektedir. Ayrıca PLC’nin analog çıkış kanallarından gönderilen sinyaller ile reaktörler üzerindeki fan, motor ve oransal vanaların kontrolleri sağlanarak çalışma hızları denetlenebilmektedir. Geliştirilen prototip veri toplama ve kontrol sistemi ile laboratuvar ölçekli bir gazlaştırıcıda gerçekleştirilen gazlaştırma süreçleri, bir operatör paneli üzerinden takip edilirken, süreç değişkenleri 60s periyot ile USB belleğe kaydedilebilmektedir. Sistem, genişleme modülleri ile donatılarak endüstriyel amaçlı büyük tesislerin kontrolü için de kullanılabilecek mimari yapıya sahiptir. Geliştirilen sistemin başarısı yürütülen deneysel çalışmalar ile test edilmiş ve elde edilen sıcaklık, basınç, debi ve kütle değişimi grafikleri metin içerisinde sunulmuştur.In this research, a PLC controlled data acquisition and control system has been designed which is installed on different types of gasifiers to monitor the gasification processes. It is a modular system and equipped with analog and digital input / output expansion modules. The prototype system in the research can detect analogue and digital data coming from different types of sensors such as thermocouples, load cells and pressure sensors. In addition, operating speeds of the fans, motors and proportional valves on the reactors can be controlled by providing signals from the analog output channels of the PLC. With the developed prototype data acquisition and control system, the process variables can be saved to USB memory with 60 s period and monitored on a HMI touch panelduring gasification processes performed in a laboratory scale gasifier. By equipping with expansion modules, this system can be used to control large industrial plants. The developed system has been tested successfully in experimental studies and the obtained graphs of temperature, pressure, flow and mass change are presented in the text

A Prototype Downdraft Gasifier Design with Mechanical Stirrer for Rice Straw Gasification and Comparative Performance Evaluation for Two Different Airflow Paths

In this research, a prototype downdraft throatless gasifier was designed with a mechanical stirrer. The gasifier was designed for gasification of rice straw pellets. The diameter of the reactor was 350 mm and a nominal value for the heat power of biomass input was 70 kW. Rice straws which were collected from Thrace Region of Turkey gasified for determination of the designed gasifier performance in Namik Kemal University Biosystem Engineering Laboratories. The effects of airflow path and stirring process on the gasification efficiency during the gasification process were investigated. Temperatures and airflow rates observed and adjusted by controlling the air flow rate in the automation system constantly. Pellets were gasified using two different airflow paths with the same equivalence ratio of 0.2 and these were compared. Air inlet from the top showed better results than air inlet from tuyeres. For the air inlet from the top, the higher heating value of producer gas was determined as 5.047 MJ Nm(-3) and cold gas efficiency was calculated as 65.4%. H-2/CO ratio was found as 1.385 which was higher than the air inlet from tuyeres.TUBITAKTurkiye Bilimsel ve Teknolojik Arastirma Kurumu (TUBITAK) [113O434]We would like to thank TUBITAK for the supporting this project that numbered 113O434. The experimental gasifier laboratory established by this TUBITAK Project

Saha Koşullarında Toprak Üstü Beton Silolarda Uygulanan Sıkıştırma Basıncının Belirlenmesi

Silaj yapımında en önemli etken silajlık kıyılmış materyalin içerisinde hava kalmayacak şekilde sıkıştırılmasıdır. saha koşullarında yığın siloların yapımında sıkıştırma işlemi, traktör ile yığın üzerinde ileri geri hareketlerle materyalin ezilmesi şeklinde yapılmaktadır. Bu uygulama her işletme ve her yığın için değişmektedir. Genellikle dolu bir yem vagonu gelene kadar ezme işlemi devam etmektedir. Kısa aralıklarla materyal siloya geldiğinde bu süre oldukça kısalmaktadır. Materyalin yanlış şekillerde zemine dökülmesi, olduğundan kısa süre sıkıştırma süresi uygulanması, materyalin nemi, yoğunluğu silodaki yemin kalitesi üzerinde etkili unsurlardır. Yüksek kalitede silaj yem elde edebilmek için, iyi fermantasyon koşullarının yaratılması gereklidir. Bu da fermantasyon için uygun ortamın yaratılmasına bağlıdır. Sıkıştırma aşamasının doğru şekilde yapılması iyi bir fermantasyon ve sonuçta besleme kalitesi yüksek, kaliteli yemlerin elde edilmesi anlamına gelmektedir. Bölgemizde silaj yapım tekniği olarak toprak üzerine yığın silo yapımı yaygın bir şekilde uygulanmaktadır. Yığın silolamada sıkıştırma işleminde farklı uygulamaların yapılması, silaj kalitesini değiştirmektedir. Silolama sırasında kıyılmış materyalin sıkıştırılması aşamasında farklı traktör kullanımı, sıkıştırma için farklı sürelerde ezme işleminin yapılması, materyal kalınlığının değişmesi, ürün nemi, ürün yoğunluğunun farklı olması, silo derinliği gibi bir çok nedenden dolayı uygulanan sıkıştırma kuvveti değişmektedir. Bu değişim silonun farklı noktaları içinde değişkenlik göstermektedir. Sıkıştırma ve ezme işlemi için kullanılan traktör ile her nokta eşit şekilde ezilememektedir. Tüm bu problemler silaj yemin nitelik ve kalitesi üzerine etkilidir. Farklı (120 ve 480 kPa) basınç uygulanarak yapılan mısır silolamada silajın yoğunluğunun değiştiği ifade edilmiştir. Yüksek yoğunluk porozitenin azalması, solunum kaybı ve depolama maliyetinin azalmasında da etkendir. Aynı zamanda farklı tabaka kalınlıkları ve ürün neminin sıkıştırma üzerine etkili olduğunu belirtmişlerdir. Tek lastikli traktör ve çift lastikli traktör denemelerinde, çift lastik uyguladıklarında basınç ve ürün yoğunluğunun arttığını ifade etmişlerdir (Roy ve ark. 2001). Ruppel (1993) traktör kütlesinin ve sıkıştırma için uygulama süresinin silaj kalitesi üzerine etkili olduğunu vurgulamıştır. Sıkıştırma süresi üzerine ürün kütlesi ve tabaka yüksekliğinin önemli olduğunu belirtmiştir. Muck ve Holmes (1999) son ürün yoğunluğunun tabaka kalınlığından etkilendiğini belirterek ürün nemi, tabaka kalınlığına bağlı olarak ürün modeli oluşturmuştur. Sıkıştırma sonrası ürün yoğunluğu 100-400 kg KM m -3 sıkıştırma aşamasında kullanılan ekipmana göre değiştiğini ifade etmiştir. Traktör kütlesine bağlı olarak yoğunluk değişimini belirtmiştir (Roy ve ark. 2001). Ürün yoğunluğunun fazla olması sıkışmanın iyi olduğunun da bir göstergesidir. Yüzeysel silolarda doldurmada mümkün olduğunca yemin ince ve eşit bir tabaka oluşturacak şekilde tüm silo içerisine dağıtılması ve daha sonra sıkıştırılması esas prensip olarak benimsenmektedir (Kılıç, 1985). Laboratuar koşullarında kontrol, vakum,150, 248 ve 498 kPa sıkıştırma kuvveti uygulayarak ayçiçeği silajı yapılmıştır. 5.2 L silo kaplarına yapılan silajlarda, sıkıştırma kuvvetinin silaj kalitesi üzerine etkisinin (p<0.05) önemli olduğunu, sıkıştırma kuvvetinin artmasına bağlı olarak kalite parametrelerinin olumlu yönde değiştiğini belirtmişlerdir (Toruk ve ark. 2009a). Farklı hasat dönemlerinde %78, %70, ve %60 nem içeriğinde kıyılmış ayçiçeği silajlarını laboratuar koşullarında farklı sıkıştırma işlemlerine tabi tuttuklarında porozite, geçirgenlik (permeabilite) ve yoğunluklarının önemli derecede etkilendiğini saptamışlardır. Hasat döneminin gecikmesi ile porozite artarken, yüksek nem içeriğine sahip materyallerin silolanmasında düşük porozite elde edilmiştir. Sıkıştırma kuvvetinin artmasına bağlı olarak da porozite ve geçirgenlik azalmış, yoğunluk ise artmıştır (Toruk ve ark. 2009b). Görüldüğü gibi materyallerin sıkıştırılması ile porozite, geçirgenlik ve yoğunluk değerinin ilişkisi önemlidir (Roy, 2001). Bu nedenlerle çalışma, saha koşullarında üreticilerin uygulamış oldukları koşullarda yüzeysel silolarda yapılacaktır. Bu, çalışma için yüzeysel sabit beton silo seçilmiştir . Böylece en çok kullanılan silo tipinde üretici koşullarındaki mevcut durum saptanabilecektir. Silolar yapılır iken belirlenen noktalara basınç ölçüm sensörleri yerleştirilerek farklı noktalarda ölçümler yapılacak ve fermantasyon süresi boyunca da meydana gelecek değişimler ölçülerek kaydedilmesi sağlanacaktır. Böylelikle sıkıştırma sırasında, sonrasında silo içerisinde meydana gelen değişimler de kaydedilecektir. Silonun alt tabakasından başlayarak her tabakadan, kenar noktalardan, orta bölmeden ve üst yüzeyden ölçümler yapılacaktır. Toplanan veriler ile silaj nitelikleri karşılaştırılarak önemli faktörler ve etkileri belirlenerek, üretici koşulları için uygun sıkıştırma basıncının sağlanabilmesi yönünde öneri getirilmesine çalışılacaktır. Basınç ölçümünde, sensörlerin traktör kütlesinden etkilenmemesi ve kırılmaması için farklı tipte basınç ölçüm sistemleri yapılarak silo içerisine döşenecektir. Ölçümler bir datalogger tarafından kaydedilecektir. Yapılacak değerlendirmelerde, saha koşulları için minimum sıkıştırma süresi belirlenerek, saha koşullarına uygun metodlar geliştirilebilecektir. Yapılacak diğer çalışmalar için de örnek bir araştırma olacaktır.The most important factor in silage making is compressed no air in the chopped silage material. The compression of the stack silos under field conditions are made in the form of crushed material back and forth on the stack with a tractor. This process varies for each company and each stack. Compression continues until the addition of chopped material. The material comes in a short time, the compression time is also shortened. Product moisture, density and compression time influences the quality of silage. To obtain high-quality silage, it is necessary to create the best fermentation conditions. This depends on the creation of a suitable environment for fermentation. Good fermentation and high-quality forage with the correct compression is achieved. In our region, as silage making techniques, stack silos are applied widely. of Different compression application is affected the quality of silage. The compressive force are affected by the depth of silo, the tractor weight, compression time, the material thickness, product moisture. Therefore, the compression force is varied at different points silo. All points of the silo with a tractor equally incompressible. All these problems have an impact on the quality of silage. Roy et al. (2001) reported silage density varies at different pressures (120 ve 480 kPa). Porosity of silage, dry matter loss and storage costs with the increased silage density are reduced. Different layer thickness, and product moisture are also effective in the compression process. They have detected higher product density on compression with dual tires on tractor. Ruppel (1993) emphasized that mass of the tractor and compression time on silage quality is effective. Product mass and layer thickness are important for the compression time. Muck and Holmes (1999) reported that final product density is influenced by layer thickness. They found a pattern associated with the product moistur and they layer thickness. Product density 100-400 kg KM m-3 varies according to the compression equipment and tractor mass (Roy et al. 2001). High product density is an indication of better compression. Compression basic principle is to apply a thin and uniform layers (Kılıç,1985). Under laboratory conditions (control, vacuum, 150, 248 and 498 kPa) applied compression forces at sunflower silage. 5.2 L silo containers are used. They found that the compression force had a statistically significant effect on silage quality. Silage quality increased linearly with increasing compression level (Toruk ve ark. 2009a). The effect of different maturity stage (78%, 70%, ve 60%) and the compression level on the porosity, permeability and density were examined. The highest densities were at low moisture content and the lowest densities at high moisture content. Porosity and permeability decreased and density increased with increasing compression level (Toruk et al. 2009b). The relationship between compression force and porosity, permeability, density are important (Roy et al, 2001). Therefore, this research will be made at the manufacturer conditions in field. Surface silos were selected. The aim is to determine the current situation. Sensors will be placed in the designated points inside the silo and measurement will be taken. Pressure changes occurring during compression in the silo will also be recorded.Measurements (bottom, middle and top) will be placed in all layers. The aim of this study was to compare forage quality with the collected data, to determine the important factors and their effects and influences, to determine the appropriate compression pressure for producers and to make suggestions. In pressure measurement, pressure measurement system is made unaffected by the tractor mass . Measurements were recorded by a datalogger .In this research, new method can be developed in accordance with field conditions with determining the minimum compression time for the field conditions. This study will also be an example for other work to do

Determination of the effects of rotation speed and forward speed on combine harvester driven stalk chopper assembly operating performance

Bu araştırmada, ayçiçeği hasadında, biçerdöver tablasının altına yerleştirilen ve hasat sırasında sapların parçalanmasını sağlayan parçalama düzeneğinin, sap parçalama etkinliği ile yakıt ve güç tüketim değerleri, ilerleme hızı ve parçalayıcı bıçak devir sayılarına bağlı olarak araştırılmıştır. Yapılan tarla denemeleri ile en uygun ilerleme hızı ve bıçak devir sayısı saptanmaya çalışılmıştır. Denemelerde parça boyut dağılımı açısından en iyi sonuçlar 7.5 km h-1 ilerleme hızı ve 1500 min-1 ile 2000 min-1 bıçak devirlerinde elde edilmiştir. Bu ilerleme hızında 2000 min-1 bıçak devrinde varyasyon katsayısı, 1500 min-1 bıçak devrine göre daha düşük bulunmuştur. Yüksek ilerleme hızında ve devir sayısında parça boyutlarında artış olmuştur. Parçalama sisteminin kullanıldığı biçerdöverlerde 7.5 km h-1 ilerleme hızı, denemede kullanılan 5 km h-1 ve 10 km h-1 ilerleme hızına göre, parça boyutları bakımından daha iyi sonuçlar vermiştir. En düşük ilerleme hızı olan 5 km h-1 hızda ortalama güç gereksinimi 6.6 kW, yakıt tüketimi 0.58 L h-1 olurken, 10 km h-1 ilerleme hızında güç gereksinimi 13.8 kW, yakıt tüketimi ise 1.16 L h-1 olmuştur.In this research, it was investigated how the combine harvester forward speed and the rotation of blades during sunflower harvest affect chopping efficiency and fuel and power consumption of the chopping apparatus placed under the harvesting header. The optimal forward speed and the rotation of the blades were determined by carrying out field experiments. In field experimental studies, the best results in terms of chopped stalk size distribution were obtained with the forward speed of 7.5 km h-1and the blade rotation of 1500 min-1 and 2000 min-1. At the forward speed of 7.5 km h-1, the variation coefficient of blade rotation at 2000 min-1 was lower than the value at 1500 min-1. At the high forward speed and the high blade rotation, the chopped stalk size has been increased. At the combine harvester that the chopper system was used, the experiment results at forward speed of 7.5 km h-1 were better than the results at 5 km h-1 and 10 km h-1 in terms of chopped stalk size. At lowest forward speed of 5 km h-1, average power requirement was 6.6 kW with a fuel consumption of 0.58 l h-1, whereas at the highest forward speed of 10 km h-1, average power requirement was 13.8 kW with fuel consumption of 1.16 l h-1

Biçerdöverden tahrikli sap parçalama düzene?inin çalışma performansına İlerleme hızı ve bıçak devirlerinin etkisi]

In this research, it was investigated how the combine harvester forward speed and the rotation of blades during sunflower harvest affect chopping efficiency and fuel and power consumption of the chopping apparatus placed under the harvesting header. The optimal forward speed and the rotation of the blades were determined by carrying out field experiments. In field experimental studies, the best results in terms of chopped stalk size distribution were obtained with the forward speed of 7.5 km h(-1)and the blade rotation of 1500 min(-1) and 2000 min(-1). At the forward speed of 7.5 km h(-1), the variation coefficient of blade rotation at 2000 min(-1) was lower than the value at 1500 min(-1). At the high forward speed and the high blade rotation, the chopped stalk size has been increased. At the combine harvester that the chopper system was used, the experiment results at forward speed of 7.5 km h(-1) were better than the results at 5 km h(-1) and 10 km h(-1) in terms of chopped stalk size. At lowest forward speed of 5 km h(-1), average power requirement was 6.6 kW with a fuel consumption of 0.58 l h(-1), whereas at the highest forward speed of 10 km h(-1), average power requirement was 13.8 kW with fuel consumption of 1.16 l h(-1)