RİSK VE HASAR

DEĞERLENDİRME

BÜLTENİ

“Hasar servisi ve underwriterlar için mühendislik branşı

risk ve hasar değerlendirmeleri”

Öğütme Tesislerinde Kullanılan

Valsli Değirmenlerde Vals Gömleği

İçin Risk ve Hasar Değerlendirmesi

Sayı: 2018/3

2018

Ekol Sigorta Ekspertiz Hizmetleri Limited Şirketi

Şubat 2018 Hasar ve Risk Grubu Bülteni

1

GİRİŞ

Madencilik, kimya, gıda gibi sektörlerde kullanılan malzemelerin tane boyutu küçültme

işlemine öğütme denir. Kuru ve yaş olarak yapılabilen öğütme, boyut küçültme işlemlerinin son

basamağıdır. Öğütme işleminin yapıldığı makinelere “öğütücü” veya “değirmen” adı verilir. Öğütme,

toplam yüzey alanını büyütme, istenilen tane iriliğini elde etme ve mineralleri serbest hale getirme gibi

belirli amaçlarla yapılır.

Değirmenden çıkan ürünün tane iriliği, kullanılan öğütücü ortamın cinsine ve miktarına,

beslenen malzemenin cinsine ve miktarına, öğütme süresine ve değirmenin dönme hızına (kritik hız)

bağlı olarak değişir. Değirmenler; malzeme aktarılan ortama, gövde ve taşma şekillerine göre

sınıflandırılırlar.

Endüstriyel tesislerde öğütme, enerjinin en yaygın ve en verimsiz olarak kullanıldığı işlem

kademesidir. Özellikle, tane boyutu küçüldükçe tanelerin kırılmaya karşı olan dirençlerinin artmasıyla

birlikte tüketilen enerji miktarları da aşırı bir şekilde artmaktadır. Öğütme konusunda yapılan

çalışmaların çoğunda enerji – boyut küçültme arasındaki ilişki belirlenmeye çalışılmıştır. Böylece, en

az enerjiyle en fazla boyut küçültmenin yolları araştırılmıştır. Konvansiyonel değirmenlerde (çubuklu ve

bilyalı) harcanan enerjinin bir kısmı doğrudan boyut küçültmede kullanılmakta, önemli bir bölümü ise

faydalı bir iş yapmadan ısı ve ses olarak kaybedilmektedir. Ayrıca, 100 mikronun altındaki

öğütmelerde konvansiyonel değirmenlerin verimi çok azalmakta (enerji tüketimi aşırı artmakta) ve

öğütme ekonomik olmaktan çıkmaktadır. Bu yüzden son yıllarda öğütme maliyetini düşürmek ve

öğütme verimliliğini arttırmak için değişik prensiplerle çalışan çok sayıda değirmen tasarlanmıştır.

Bunlardan en dikkat çekici olanı yatay ve düşey şaftlı karıştırmalı değirmenlerdir. Bu değirmenler ile 10

mikronun altında bile ekonomik öğütme yapmak mümkündür. Bunun arkasında yatan temel neden,

karıştırmalı değirmen içerisinde birim zaman ve hacimde açığa çıkan enerji miktarının çok yüksek

olması nedeniyle enerji tüketiminin konvansiyonel değirmenlerle karşılaştırıldığında oldukça düşük

kalmasıdır.

Konvansiyonel değirmenlere alternatif olarak geliştirilmiş değirmen tipleri; valsli (dönen

silindirli) değirmenler, yüksek basınçlı merdaneli değirmenler, titreşimli değirmenler, jet tipi

değirmenler, sarkaç değirmenler, halkalı, çivili ve yörüngesel değirmenlerdir.

Bu bültende, çimento sektöründe öğütme işlemi için yaygın olarak kullanılan valsli

değirmenlerin vals gömleklerinde risk ve hasar boyutu incelenecektir.

2

ÇİMENTO ÜRETİMİ AKIM ŞEMASI

1) Çimento üretiminde kullanılan hammaddeler; hammadde ocaklarından genellikle sert oldukları için

patlayıcı maddeler yardımıyla çıkarılır ve yükleyici iş makineleri ile nakil araçlarına yüklenerek kırılmak

üzere konkasörlere (Taş Kırıcı) taşınır.

2) Hammaddeler, konkasörlerde kırıldıktan sonra stokholde stoklanır.

3) Gezer vinçler yardımıyla stokholden alınan hammaddeler belli oranlarda karıştırılarak farin

değirmenlerine alınarak öğütülürler.

4) Farin adını alan karışım pişirilmek üzere hazır olarak farin stoklarında stoklanır.

5) Ön ısıtıcılardan geçirilerek döner fırına sevk edilen farin yaklaşık 1400-1450 derece sıcaklıkta

pişirilir.

6) Döner fırından klinker olarak çıkan yarımamül ürün soğutucuda soğutularak klinker stok holünde

stoklanır. Alçıtaşı ve üretilecek çimento cinsine uygun katkılarla çimento değirmenlerinde öğütülür.

7) Çimento cinslerine göre ayrı ayrı silolarda stoklanan çimento, torbalı ve dökme çimento olarak

satışa sunulur.

3

VALSLİ DEĞİRMENLERİN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Valsli değirmenlerde öğütücü silindirler (valsler) sabit veya hareketli bir tabla üzerinde

dönmekte, tabla ve vals arasında kalan malzeme basma ve sürtünme kuvvetlerinin etkisi ile

ufalanmaktadır. Tablalar öğütme valslerinin şekline göre düz veya oluklu olabilmektedir. Öğütme

valsleri üzerine istenilen boyuta ve kapasiteye göre belirli bir basınç uygulanır. Öğütülmüş malzeme

ortamdan havalı separatörlerin (emici fanların) oluşturduğu hava akımı ile ya da sıcak inert gazlar ile

sürüklenerek alınır. Klasifikatöre giren öğütülmüş malzeme ayrılır ve iri boyuttakiler öğütülmeye devam

edilir.

Valsli değirmenin çalışma prensibi ve valslerin görüntüsü

Valsli değirmenler yatay veya dikey olmak üzere başlıca iki tipte tasarlanmıştır. Dikey valsli

değirmenlerin yüksek öğütme maliyetinin ve sık aşınma sorunun giderilmesi için 1980’lerin sonlarına

doğru yatay valsli değirmenler geliştirilmiştir. Bu değirmenler kendi ekseni etrafında dönen bir silindir

manto ve iç tamburdan oluşmaktadır. Öğütülecek malzeme değirmenin iç yapısı ve merkezkaç

kuvvetlerinin etkisi ile değirmenin içinden değirmenin çıkışına doğru düzenli olarak hareket eder ve

manto ile tambur arasında malzemeyi sıkıştırarak öğütür.

Valsli değirmenlerin en önemli dezavantajı valslerin ve tablanın çabuk aşınmasıdır. Bu yüzden

daha çok aşındırıcı olmayan gevrek malzemelerin öğütülmesi için tercih edilmektedir.

4

Kömür ve klinker gibi gevrek yapılı kuru malzemeler için klasik tambur değirmenler yerine,

daha yüksek kapasiteli valsli değirmenlerin kullanımı tercih edilmektedir.

Çimento sektöründe yaygın olarak kullanılan valsli dik değirmenlerde, verilen sıcak gazlarla

hem öğütülmüş malzeme kurutulmakta hem de istenilen boyuta geldikten sonra separatöre

taşınmaktadır.

Ana ve yastıklama valsleri Öğütücü Kovan

VALS TİPLERİ VE ÖZELLİKLERİ

Valsler kullanım amacına göre düz yüzeyli (liso) olabilir veya yüzeyine diş (yiv) oyulabilir. Dişli

valsler kırma sisteminde, düz valsler redüksiyon sisteminde kullanılır. Valsler makine gövdesi içerisine

üst üste (vertical), yan yana (horizontal) veya 45 derecelik açıyla diyagonal yerleştirilebilir. Yan yana

pozisyonda vals başına düşen verim yüksektir, ağır beslemeye ve yüksek vals hızına uygundur.

Diyagonal tarzda yerleşimde ise valsler daha az alan kaplamaktadır.

5

Kırma valsleri dişlidir (yivlidir). Malzemeyi kesme, kazıyıp aşındırma, kırıp parçalama görevini

yerine getirmek üzere, valsler üzerinde hafif eğim yaparak uzanan dişler bulunmaktadır. Vals yüzeyine

yivler oyulmuş durumdadır. Yivlerin şekli; testere, vida veya oluk şeklinde olabilir. En yaygın olarak

kullanılan yiv şekli testeredir. Bir işletmenin kırma sisteminde işlevleri birbirinden farklı birden fazla

değirmen bulunabilir. Diş sayısı kırma sisteminde sona doğru gidildikçe vals yüzeyindeki diş sayısı

artar. Kırma valslerinin dişleri zamanla keskinliğini kaybederek kesme etkileri azalır, değirmen daha

fazla ince materyal öğütmeye başlar. Valsin sert yüzeyindeki dişleri aşındıktan sonra ikinci kez diş

açılmaktadır.

Redüksiyon valsleri, düz valslerdir. Redüksiyon valslerinin görevi, kırma sisteminde elde edilen

malzemeyi kademe kademe toz boyutuna indirgemektir. Sıkıştırma, ezme ve parçalama görevlerini

icra ederler. Toplam öğütme yüzeyi içindeki payları % 60 civarındadır. Değirmen tipine ve işlevine göre

sayıları 12 – 16 vals çiftine kadar çıkabilir. Vals yüzeyi ayna gibi parlak olabildiği gibi donuk ve pürüzlü

de olabilir. Düz ve parlak vals yüzeyi ürünü ezme ve yassıltma görevi görür. Valslerin yüzeyi aşınarak

parladığı takdirde, vals tipine göre yüzeye kum püskürtülerek, kaynak dolgu yapılarak pürüzlü hale

getirilir.

Değirmenlerde valsler oldukça yüksek hızlarda dönerler. Kırma ve redüksiyon sistemlerinde

valsin dönüş hızı arttırıldıkça öğütme performansı zarar görmekte, ince materyal oluşumu ve güç

sarfiyatı artmaktadır. Bir vals çiftinde iki valsin dönüş hızları (rpm cinsinden) arasındaki orantıya

diferansiyel denir. 2.1’lik bir diferansiyel hızlı valsin yavaş vals devrinin 2 katıyla döndüğünü gösterir.

1.1’lik bir diferansiyel ise valslerin hızının eşit olduğunu ifade eder. Öğütme işi valsler arasındaki hız

farkı nedeniyle gerçekleşir. Kırma ve redüksiyon valslerinde, üstteki vals alttakinden hızlı dönmektedir.

Yavaş vals taneyi 1 hızıyla tutarken, hızlı vals 2,5 hızıyla onu kazımış, parçalamış olur.

Valsler arasındaki öğütme şu şekilde gerçekleşir: Dönen valsler arasına düşen parçacıklar

valsin yüzeyleri arasında yakalanır. Yivler valsin dönme hareketiyle parçacıkları çekerler ve öğütme

aralığı daraldığı için parçacıklar yivlerin basıncıyla kesilirler, hız farkı nedeniyle birbirinden ayrılırlar ve

parçalar halinde dağılırlar. Yavaş dönen vals tarafından tutulan partikülü hızlı dönen valsin yivleri

keser. Vals yatağındaki valslerin konumları dikkate alındığında, yatay konumlarda dışta kalan, eğik

konumlarda olanlarda ise üstte kalan vals diğerinden daha hızlı döner. Bu özellik valslerde hız

diferansiyeli olarak tanımlanır. Yavaş dönen vals tutucu rolü üstlenirken hızlı dönen vals kesici – ezici

olarak görev yapar. Valsler belli bir hızla dönerler. Genellikle öğütme diyagramlarında verilen değerler

hızlı dönen valse ait olup merkez etrafında dönen yüzeydeki herhangi bir noktanın m/sn olarak hızını

ifade eder. Kırma ve redüksiyon sistemlerinde hız, başlangıçtan sona doğru düşmektedir. Hızın

artmasıyla, tane üzerine olan vals basıncı artarak valslerin ince materyal üretimi yükselir.

6

Vals aralığı ise yavaş dönen valse göre ayarlanır. Hızlı dönen vals sabittir.

Valslerin sayısı, çap ve uzunluk ölçüleri değirmenin öğütme sistemine ve diyagramına bağlı

olarak değişkenlik göstermektedir.

VALS GÖMLEKLERİNDE RİSK VE HASAR DEĞERLENDİRMESİ

Öğütme işlemi sırasında, aşırı yüke veya vals aralığının darlığına bağlı olarak vals basıncının

yükselmesi ile olağan çalışma koşullarının üzerinde ısınma oluşabilir. Bu durum, valsler arasından

geçen materyalde sıcaklık artışıyla kendini gösterir. Valse ulaşan yük miktarının sabit, vals boyunca

dağılışının ise oldukça homojen olması gerekir. Aksi halde aşırı yük binen noktalarda, vals çifti

birbirinden ayrılarak kırma işlemini aksatır, stoğun granülasyon özelliklerini bozar, vals basıncı artar ve

ısınma görülür. Bu tür problemlerin bertaraf edilebilmesi amacıyla çoğu değirmen sistemi otomasyon

kontrollü çalıştırılmaktadır. Otomasyon sisteminde görülen hata veya uyarıların eş zamanlı takip

edilerek zamanında müdahale edilmesi, sistem bakım ve kontrollerinin düzenli olarak yapılması,

işletme şartlarına veya prosesin kendisine bağlı risklerin azaltılması bakımından fayda sağlayacaktır.

Değirmen vals gömlekleri oldukça yüksek basınç ve sıcaklıklar altında çalışmakta, çalışma

prensibi gereği kullanım süreleri boyunca sürekli sürtünme, ısı ve basınç etkisine maruz

kalmaktadırlar. Bellirli çaplarda imal edilen vals gömleklerinin çalışma yüzeyleri, maruz kaldıkları bu

etkiyle zamanla aşınır. Yüzey ömrünü ve çalışma süresini arttırmak amacıyla farklı materyallerden vals

imalatı yapılabilmektedir. Valslerin çoğu dökme demirden yapılmış ve daha uzun ömürlü olmaları için

yüzeyi sertleştirmek üzere hızlıca soğutulmuşlardır. Valsler yüzeylerinden 10 mm derinliğe kadar

sertleştirilebilirler. Buradaki dezavantaj, vals metalinin yüzeyde en sert, artan derinlikle daha yumuşak

olmasıdır. Olağan çalışmaya bağlı olarak zamanla vals yüzeyindeki 10–15 mm’lik sert tabaka

aşınmakta ve yumuşak kısım açığa çıkmakta, böylece öğütme verimi düşmektedir. Bu nedenle

valslerinin çalışan yüzeyleri belli periyotlarla kontrol edilmeli aşınmanın nedeni ortaya konup tedbiri

alınmalıdır.

Vals yüzeyinin aşınması durumunda en sık karşılaşılan uygulama, aşınan yüzeye belirli

periyotlarla kaynak dolgu yapılmasıdır. Kaynak dolgusu, vals döndürülerek çevresel kaplama ile vals

ağırlığının % 3’ü mertebesinde yapılmaktadır. Bir vals gömleği için piyasada bilinen ortalama kaynak

dolgu sayısı 3 veya 4 kez olmakla birlikte daha fazla sayıda kaynak dolgu yapılarak kullanılabilen vals

gömlekleri de bulunmaktadır. Bu aşamada, vals kullanım ömrünün belirlenmesi bakımından malzeme

yapısı, işletme şartları ve bakım prosedürleri ön plana çıkmaktadır.

7

Çimento sektöründe kullanılan dik değirmen vals gömleklerinde, çatlama ile ortaya çıkan

hasarlar ile sık karşılaşılmaktadır. Çatlamanın olası sebepleri; ani ısınma – soğuma, yabancı cisim

girişi, imalat kusuru, hatalı kaynak dolgu uygulaması, değirmenin vibrasyonlu çalışması veya yüksek

sıcaklık ve basınç altında çalışmaya bağlı olarak zamanla metal yorgunluğu nedeniyle çatlama

şeklindedir.

Yukarıda belirtilen olasılıklardan ani ısınma – soğuma, vibrasyonlu çalışma gibi durumların

otomasyon sistemi üzerinden kontrolü, hasar oluşmadan yapılacak müdahale ile önlem alınması,

hasar boyutuna ulaştı ise sistem verileri üzerinden kök neden tespiti mümkündür. Dolgu kaynak işlemi

sırasında fazla gerilim uygulanması gibi işçilik hataları ise genellikle yapılan işlemin hemen sonrasında

ortaya çıkacağından kök neden tespiti bilimsel olarak da kolaylıkla yapılabilmektedir. Valsin üretildiği

döküm malzemede imalat sırasında boşluk kalması durumunda, zamanla bu boşluğun genişleyerek

çatlamaya yol açabileceği de bilinmektedir. Bu nedenle vals gömleğinde çatlamaya ilişkin kök neden

tespiti yapılırken kullanım süresi, kullanım süresi boyunca yapılan tüm bakım ve kaynak dolgu

işlemleri, otomasyon sistem verileri ile birlikte incelenmelidir. Üreticinin hasar kök nedenine ilişkin

tespitleri de mutlaka dikkate alınmalıdır. Ancak yeni alınan bir vals gömleğinde beklenenden önce

çatlama olması durumunda dahi sigortalıların ortak yaklaşımı üreticiye hesap sormak yerine konunun

Sigorta Şirketi tarafından takibini talep etmek yönündedir. Konunun takibini yapması gereken teknik

personelin sigortaya güvenerek tembelleşmesi söz konusudur.

8

Yukarıda vals gömlekleri için belirtilen hasar olasılıklarından büyük bölümü, çalışma prensibi

ve olağan çalışma koşulları sebebiyle birden fazla etkinin sonucu olarak ortaya çıkan nitelik kaybıdır

ve hasar olarak ele alınamamaktadır. Bu nedenle vals gömleklerine ilişkin teminat koşullarının

poliçelerde net ifadeler ile belirtilmesi, hasar olarak nitelendirilebilecek beklenmedik durumlar için

teminat altına alınacak ise yaş hesaplı amortisman tablosu ve özel muafiyet notu ile sınırlı teminat

değerlendirmesi yapılması gerekeceği görülmektedir.

Münich Ree tüpler klozu uygulaması benzeri bir amjortisman hesabı uygun olacaktır. Bu tür bir

değerlendirme için güvence sağlanacak tesisin Vals Gömleği değişim periyodu teminat öncesi satın

alma ve teknik departmanlardan temin edilerek ortalama ömür hesabıyla amortisman oranı

belirlenmelidir.

İşlevsellik konumu, imalat özellikleri ve üretici önermeleriyle Vals Gömlekleri sarf malzeme

konumundadır. Endüstriyel tesislerin tümünde hasar izlemesi yapılarak değişen teknoloji ve çalışma

koşullarının yarattığı bu ve benzer durumların genel şartlar revize edilmediğinden istisna koşullarının

güncellenmesinin gerektiği görüşündeyiz. Birbirinden ayrı tesis ve her bir faaliyet kolu için bu tür bir

çalışma kaçınılmaz olup mevcut genel şartlar ile işletme genel giderlerinin tazminat adıyla

karşılanması gündemde olacaktır.