Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ÇAĞATAY SERÇE
Danışman: Yasin Arslanoğlu
Özet:
Dünya tarihinde, sanayi devrimi sonrası yaşanan gelişmelerle birlikte taşımacılığa olan talep artmıştır. Özellikle geçtiğimiz on yıllarda yaşanan büyük teknolojik gelişmeler, toplumsal refah seviyelerini yükselttiği gibi ihtiyaçların da artmasına neden olmuştur. İhtiyaçlar arttıkça hammadde çıkarılması, üretim ve tüketim oranlarında bir anda çok yüksek artış gerçekleşmiştir. Bu da aynı zamanda taşımacılığa ve özellikle deniz taşımacılığına olan talebin artması anlamına gelmektedir. Ticari gemiler, başlangıçta buhar ve gaz tahrik sistemli makineler kullanırken bu durum zamanla dizel makinelerin kullanılmasına dönüşmüştür. Ancak bu makinelerde kullanılan yakıtlar genellikle atmosfere zarar veren gazların salınmasına neden olan ve zararlı maddeler içeren fosil yakıtlar olmaktadır. Deniz taşımacılığına olan talebin zamanla daha da artacağı öngörülmektedir ve böylece bu düşük kaliteli yakıtların yakılmasında da artış kaçınılmaz olacaktır. Bu durumun özellikle kıyı ve liman bölgeleri başta olmak üzere dünya çapında hava kirliliğine neden olacağı düşünülmektedir. Egzoz gazının içerisinde bulunan ve atmosfere zarar veren başlıca bileşikler SOx, NOx ve PM ile sera gazları kombinasyonu olan CO2, CH4 ve N2O olarak bilinmektedir. Sera etkisi yaratan bu gazların atmosfere verdiği zararlar son yıllarda artan hava kirliliği nedeniyle sıklıkla gündeme gelmektedir. Sera gazlarının; küresel iklim değişikliği, atmosferde ısı tutma etkisi gibi olumsuz etkilerinin bilinmesinin yanı sıra insan sağlığına zararlı etkileri olduğuna dair çok sayıda çalışma mevcuttur. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) ve onun alt komiteleri, gemilerden kaynaklanan kirliliği azaltmak için MARPOL 73/78 Sözleşmesi (Gemilerden Kaynaklanan Kirliliği Engellemeye Yönelik Uluslararası Sözleşme) ve onun içeriğinde bulunan hava kirliliğini engellemeye yönelik kuralları içeren Ek IV'yı kabul etmiş ve yürürlüğe sokmuştur. Bu kurallar başta kullanılan yakıt cinslerini, sülfür oranı gibi içeriklerinin kontrol altına alınmasını ve belirli bölgelerde kullanılmasının sınırlandırılması gibi önlemleri içermektedir. Ancak IMO'nun 2020,2030 ve 2050 yılları için koyduğu hedefler, eş zamanlı olarak çok sayıda önlem alınması stratejisinin geliştirilmesini sağlamıştır. Bu stratejinin en önemli elemanlarından biri de enerji verimliliğinin geliştirilmesidir. İçten yanmalı makinelerin özgül yakıt tüketimi (SFOC), egzoz salınımıyla doğru orantılı olarak değişmektedir. Bu durumda enerji verimliliği arttırılarak özgül yakıt tüketimi ve dolayısıyla egzoz salınımları azaltılabilecektir. IMO'nun deniz çevresini korumaktan sorumlu alt komitesi tarafından; Enerji Verimliliği Dizayn Endeksi (EEDI), Gemilerin Enerji Verimliliğini Yönetme Planı (SEEMP) ve Enerji Verimliliği İşletme Endeksi (EEOI) gibi uygulamalar geliştirilmiştir. Bu uygulamalar, bir geminin enerji verimliliğini arttırarak daha az kirletici olmasını amaçlamaktadır. Mevcut gemiler ve yeni inşa edilecek gemiler için dizayn aşamasından işletme aşamasına kadar enerji verimliliğini arttırmaya yönelik yaklaşım sunulmasını sağlayan bu uygulamalar ile yakıt tüketimin azaltılması ve takip edilmesini sağlayan araçlar geliştirilmektedir. Turboşarjır sistemi, egzoz gazının atık enerjisini kullanarak dışarıdan başka hiçbir enerji almadan süpürme ve yanma havasının silindirlere basılmasını sağlamaktadır. Dizel makinesinin silindirleri içinde yanma sonucu oluşan egzoz gazları, egzoz manifoldu ve boruları ile turboşarjır sistemine iletilmektedir. Egzoz gazları üzerindeki enerji ile tahrik edilen türbin kanatları dönerek bağlı bulunduğu mili de döndürmektedir. Aynı mil üzerinde bulunan kompresör (blover) kanatları da bu etkiyle dönerek, dışarıdan yanma için gerekli olan havayı turboşarjır sistemine emerek silindirlere basılmasını sağlamaktadır. Enerjinin geri dönüştürülmesi prensibinden yararlanarak makine verimi arttıran turboşarjır aynı zamanda hava-yakıt oranındaki havanın ağırlığını yükselterek yanmanın verimini arttırmada da büyük bir rol oynamaktadır. Enerji verimliliğinin optimum seviyelerde sürekli olabilmesi, turboşarjır sisteminin optimum çalışmasına doğrudan bağlı olacaktır. Bu nedenle turboşarjır sisteminde oluşacak herhangi bir hata veya sorun istenmemektedir. Bu tez çalışması kapsamında gemi turboşarjır sisteminin optimum çalışmasını engelleyecek olan risklerin değerlendirilmesi ve önleyici çalışmaların geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu risklerin en doğru ve güvenilir şekilde belirlenebilmesi için Bulanık Hata Ağacı Analizi (FFTA) yöntemi kullanılmıştır. Gemi makineleri işletme ve operasyonu konusunda hem deniz hem de kara tecrübesi olan uzman mühendisler ile yürütülen çalışmalar sonucunda, turboşarjır sisteminde bir hata veya sorunun gerçekleşmesine neden olabilecek 33 olay belirlenmiştir. Bu olaylar, tepe olay olarak belirlenmiş olan turboşarjır sisteminde hata veya sorunna neden olabilecek temel olaylardır. Temel olaylar dışında tepe olayın gerçekleşmesine doğrudan etkisi olmayan 12 ara olay da hata ağacı analizi için belirlenmiştir. Böylece 33 temel olay, 12 ara olay ve 1 tepe olay ile bunların arasındaki ilişkilerin 'VEYA' kapılarıyla gösterildiği hata ağacı modeli kurulmuştur. Seçilen uzmanların, eğitim durumları, kara ve deniz tecrübeleri gibi karakteristik özellikleri göz önüne alınarak ağırlıklı değerlendirme dereceleri belirlenmiştir. Uzmanlardan alınan sözel değerlendirmeler ile hata ağacına ait veriler elde edildikten sonra uzmanların ağırlık puan hesabı da yapılarak bulanık yamuk sayıları olarak toplanan veriler birleştirilmiştir. Bir sonraki adımda belirsiz değerler olarak görülen bu bulanık sayılar durulaştırılarak kesin sayısal değerler elde edilmiştir. Böylece temel olayların olasılık değerleri elde edilmiş olur. Daha sonra tepe olaya götüren en yüksek olasılıklı yolu belirlemek için kesim kümelerinin önemini ölçme işlemi 'Vesely-Fussel Importance Measure (V-FIM)' uygulanmıştır. Son olarak, bulunan bütün değerler hata ağacı modelindeki mantık kapılarına göre tekrar hesaplanmıştır. Sonuç olarak hem tepe olayın oluşma ihtimali hem de temel olayların oluşma ihtimalleri ayrı ayrı hesaplanmıştır. Elde edilen analiz verilerine göre, tepe olayın oluşmasına neden olabilecek temel olaylar, gerçekleşme ihtimallerine göre sıralanarak; bu olasılığı 0,02'den yüksek olan temel olaylar belirlenmiştir. Bu 5 temel olay için önleyici ve düzeltici çalışmalar belirlenmiş ve gerekli önermeler yapılmıştır. FFTA uygulaması sonucunda bu 33 temel olayın, turboşarjır sorununa neden olma olasılıkları belirlenmiş ve gerçekleşme ihtimali en yüksek olan beş temel olay için önleyici ve düzeltici çalışmalar üzerinde durulmuştur. Bu çalışmalar; PMS sisteminde yapılacak düzenlemeler, personel eğitim programlarının geliştirilmesi, personel eğitimlerinin tazeleme periyodlarının sıkılaştırılması, tool-box toplantılarının etkili bir şekilde yapılması ve personelde genel bir emniyet bilincinin oluşturulması gibi önermeler içermektedir. Yapılan bu çalışma ile bir gemi turboşarjır sisteminin optimum çalışmasını engelleyebilecek riskler belirlenmiş, sıralanmış ve karşı tedbirler önerilmiştir. Böylece gemi turboşarjır sisteminin daha verimli çalışması ile enerji verimliliğinin arttırılması ve gemilerden kaynaklanan çevre kirliliğinin azaltılması konusunda bir yöntem geliştirilmesi ve farkındalık yaratılması amaçlanm