Pompa İşletme Noktası ve Pompa Seçimi

POMPA İŞLETME NOKTASI

Bir santrifüj pompa, sabit devir sayısındaki TDY-Q eğrisinin tüm noktalarında çalıştırılabilir. Bu eğri üzerindeki her noktaya karşılık gelen bir debi ve TDY değeri vardır. Aynı ölçekle çizilerek çakıştırılan, TYKE ile pompanın TDY-Q eğrilerinin kesişim noktası, pompanın işletme noktası olarak adlandırılır.Bir başka ifade ile işletme noktasında, sistemin gereksinim duyduğu TDY ve Q ile pompanın ürettiği TDY ve Q değerleri dengededir ve aynı koordinatları gösterir. Pompa, bu işletme noktasında belirli bir, güç, verim ve ENPYP değerlerine sahiptir. İşletme noktasındaki debi, sistem tarafından istenen debiyi sağlamalıdır.

Tesis yük kaybı ve pompa TDY-Q eğrilerinden her hangi biri değişirse işletme noktası da değişebilir. TYKE, sulama yönteminin değişmesi - örneğin, yağmurlamadan salma sulamaya geçiş, yada tersi durum-, pompa çıkışındaki vana ile debinin değiştirilmesi, boru hattının çap, cins ve uzunluğunun değişmesi, armatür eklenmesi, boruların eskimesi (Şekil 11), su seviyesindeki değişimler gibi nedenlerden dolayı eğrinin şekli değişir. Pompanın TDY-Q eğrisi ise genelde pompa organlarının aşınması, devir sayısının farklılaşması, pompa boyutlarının değişime uğramasından dolayı değişebilmektedir. Pompaj sulama tesislerinde, işletme noktasına etki eden etmenler ayrı çalışmada daha ayrıntılı olarak açıklanacaktır.

POMPA SEÇİMİ

Pompa seçimine gösterilecek özen, tesisin işletme ekonomisine büyük ölçüde tesir edecektir. Pompalar bir yılda, kendi maliyetinin on katı tutarında enerji harcayabilir. Uygun pompa seçimi ile bu enerji optimum değere indirilebilir. Pompa seçimi, belli bir sulama sistemi için en uygun pompanın seçilmesi yöntemidir. Sulama sisteminin performans ihtiyaçlarına uygun tip ve özelliklere sahip bir pompa tipi seçilmelidir. Sistem ihtiyaçlarını karşılayacak diğer pompalarda mutlaka incelenmelidir. Normal olarak, ekonomik faktörlere bağlı olarak bu pompalar içinden en uygunu seçilir. Bir tesise uygun pompa seçebilmek için bazı unsurları mutlaka sağlıklı olarak elde edilmelidir. Bunlar:

· Pompalanacak suyun sıcaklığı, özgül ağırlığı, viskozitesi ve temizliği olup, pompanın yapısal yönüyle yakından ilgilidir.

· Pompa büyüklüğünün belirlenebilmesi için gerekli pompaj debisi bilinmelidir.

· Sistemin geometrisi ve topografya bilgileri, TDY değerinin hesaplanması ve TYKE çizilebilmesi için gereklidir.

· Su kaynağı ve emme koşulları sorgulanmalı, kuyu karakteristikleri iyi ve doğru incelenmelidir.

· Tesisten yararlanacak kullanım yeri sayısı, her birinin yıllık çalışma süreleri, ihtiyacı olan debi, seri yada paralel çalışma koşullarının belirlenmesi için gereklidir.

· Tesisin kurulacağı yer ile ilgili bilgiler.

· Enerji durumu sorgulanmalıdır. Pompa tipi, transmisyon tipi ve tesise kuvvet kaynağı seçimi için gereklidir.

Yapılan çalışmalarda kaba bir yaklaşım olarak, pompaj tesisi sabit giderleri, pompa çark çapının karesi (D2), işletme giderleri ise pompa çark çapının 5. kuvveti (D5) ile değişmektedir. Buna göre, küçük tesisler için basit ve ucuz pompalar önerilebilir. Büyük kapasiteli ve sürekli çalışan tesislerde işetme noktasındaki pompa performansları daha da önem kazanmaktadır. Bu yüzden büyük debili pompalarda, işletme noktası en yüksek verim noktası veya en fazla %5 değişimi kabul edilebilir. Bu debi noktaları arasında kalan aralığa, pompanın optimum çalışma bölgesi adı verilir.

Pompa seçimi ile ilgili olarak, şimdiye kadar otaya konulmuş bir çok sonuç aşağıdaki gibi özetlenebilir.

· Pompa seçimi olayında, pompayı imal eden ve kullanan olmak üzere iki taraf vardır. Sonuçtan bu iki taraf ta sorumludur.

· Pompa ve sistem ana parametreleri abartılmamalı ve mümkün olan en doğru bilgiler kullanılmalıdır. Yapılan hesaplardaki muhtemel sapmaları karşılamak üzere, değerleri şişirmek yerine, pompanın kullanılan çark çapının artırılmasına uygun ve motorun bu gücü karşılayabilecek kadar büyük seçilmesi en uygun yoldur.

· ENPY ve titreşim açısından, öncelikle düşük devirli pompa seçilmelidir. Aynı devirli iki pompa arasında seçim yapılacaksa; istenen çalışma noktası, pompanın en iyi verim noktasının solunda olan pompa seçilmelidir.

· Pompaj sistemlerinde göz ardı edilen diğer bir hususta, zamanla debinin artırılması yönünde sisteme yapılan ilavelere karşın, boru çapı ve armatürlerin değiştirilmesi gereğinin düşünülmemesidir.

· Bir depoya değil de, doğrudan bir boru şebekesine su pompalaması ve debinin vana ile ayarlanması durumunda, TDY-Q eğrisi yatık olan pompalar, hidroforlu sistemlerde ve çok sayıda pompanın paralel bağlandığı koşullarda ise dik TDY-Q eğrisine sahip pompalar seçilmelidir.

· Derin kuyulardan su çekilmesinde, eğer debi küçük , basınç büyükse (TDY>60 m ) dalgıç tip, büyük debi ve küçük TDY (TDY<60 m ) koşullarında ise milli tip derin kuyu pompaları öncelikle değerlendirilmelidir.

· Aşırı katı madde içeren sıvıların açık çarklı santrifüj yada enjektörlü pompalarla pompalanmalıdır.

· Pompaların boru karakteristiğine uygun bir şekilde seri ve/veya paralel bağlanması ile TDY ve debi artırılabilir. Ayrıca, debi artırmak için basma borusuna paralel borularda bağlamak mümkündür. Seri bağlama genellikle TDY, paralel bağlamada ise debi önemli ölçüde artırılabilir. Enerji kayıplarından dolayı aynı karakterli iki pompa, paralel bağlandığında debinin, seri bağlandığında TDY nin, tek pompada elde edilen değerlerin iki katına çıkmayacağı unutulmamalıdır.

· Sabit devirli pompalar en iyi verim noktasında çalıştırılmalıdır. Sürtünme kayıplarının az olduğu sistemlerde, debisi Q olan bir pompa yerine, Q/2 debili iki pompa, hem Q/2 hem de Q debisinde maksimum verimde çalıştırmak mümkündür.

· Değişken devirli (frekans kontrollü) pompalar, debinin az olması istendiği sürece, TDY de azalma meydana geldiği için sistem veriminde iyileşme sağlar.

· TDY içinde, basma yüksekliği payının çok olduğu durumlarda, verimli bir debi kontrolü paralel pompa kullanarak sağlanır.

· Debi değişken değilse teknolojik mecburiyet olmadıkça, en iyi çözüm, en iyi verim bölgesinde çalışan, sabit devirli pompalardır.

· Pompa seçiminde, son zamanlarda “ömür boyu maliyet” diye ifade edilen unsurlar da dikkate alınmalıdır. Bunlar, yatırım, montaj ve işletmeye alma, enerji, işletme, bakım ve onarım, arıza süresindeki ürün kaybı, çevresel, ömrü biten pompanın söküm ve atım maliyetleri olarak sayılabilir.

6.1. Pompa Tipleri

Santrifüj pompaların çeşitli tipleri çoğunlukla sulamada ve drenaj sistemlerinde kullanılır. Santrifüj pompalar çarklarına göre şu şekilde sınıflandırılabilir:

· Radyal Akışlı Pompalar

· Aksiyal Akışlı Pompalar

· Karışık Akışlı Pompalar

Ayrıca, bir santrifüj pompa dizayn şekline ve uygulamalarına göre de dört gruptan
biri olarak sınıflandırılabilir:

· Volüt (salyangoz) gövdeli pompalar

· Difizör gövdeli pompalar

· Türbin pompalar (milli ve dalgıç tip derin kuyu)

· Pervaneli (eksenel) pompalar

Volüt gövdeli pompalar genellikle suyun 7 metreden daha az derinlikten alınacağı yerlerde kullanılır. Statik emme yüksekliği, pompa kurulum koşulları ve ENPYP tarafından belirlenir. Kurulumun kolay ve maliyetinin düşük olması nedeniyle yatay milli salyangoz gö

vdeli pompalar tavsiye edilmektedir. Bununla birlikte, emmedeki net pozitif yükün sağlanması amacıyla derin kuyular ve bazı yüzey suları dalgıç pompalara gereksinim duyulabilir. Emme yüksekliğinin 7 metreden fazla olması durumunda pompalama işleminde yatay milli santrifüj pompaların kullanımı kavitasyon problemlerine neden olmaktadır. Böyle bir sistemde, derin kuyu pompaları tercih edilebilir.

Aksiyal akışlı çark tipi kullanan pompalar, debinin yüksek basıncın düşük olduğu çalışma koşullarına göre tasarlanmışlardır. Bu çarklar pervaneli pompalarda kullanılırlar. Emme yüksekliğinin olmadığı tesislerde çalışan bir çok aksiyal akışlı pompa vardır. Bunların çarkı su içerisinde çalışacak şekilde kurulur. Kanallardan su pompalamada kullanılanları vardır. Bu pompaların karakteristik eğrileri, bu çalışmada anlatılan pompaların karakteristik eğrilerinden farklıdır. Bu pompalar başka bir çalışmada incelenebilir.

Karışık akışlı çarklar, çoğunlukla milli ve dalgıç tip derin kuyu pompalarda kullanılırlar. Bu pompalar suyun 7 metreden daha derin yerlerden çıkarılmasını sağlarlar.

Sulama sistemi için gerekli olan TDY ve debi değerini sağlayabilecek nitelikteki uygun pompalar imalatçı kataloglarına başvurularak saptanabilir. Sulama sistemine uygun, pompanın belirlenebilmesi için bu pompalara ait karakteristik eğriler incelenir. Pompanın doğru seçimi bilgi, uzmanlık ve karakteristik eğrileri doğru kullanabilmeyi gerektirir.

Örneğin sistem debisindeki değişme halinde, pompa TDY-Q karakteristik eğrisindeki düz yassı kısımda yani optimum çalışma bölgesinde seçim yapılabilir. Bu seçim, daha çok debinin değiştirilmesiyle basıncın önemli bir değişime uğramadığı yatık TYKE sahip tesislerde tercih edilir. Şekil 12 deki tipik bir dalgıç pompa, 50 l/s lik debiyi 32 m basınçta %70 verimle sağlayabilmektedir. Eğer debi 63 l/s ye yükseltilirse basınç, 4.5 m kadar düşmekte ve verim aynı kalmaktadır. Sistem 4.5 m daha düşük basınçta çalıştırılırsa aynı pompa her iki debi değerinde çalıştırılmış olacaktır.

Beklenen tüm çalışma koşulları için pompa seçimi mümkün olmayabilir. Eğer debideki değişimler önemli ise yüksek debi gereksinimi gerektiren zamanlarda ana pompaya paralel bir ek pompa kullanılabilir.

6.2. Pompaları Seri İşletilmesi

İki pompanın seri bir şekilde bağlanmasının anlamı debinin bir pompadan diğer bir pompaya boruyla iletimi şeklinde açıklanabilir. Bu tip düzeneklerde akışkanın bir pompadan diğerine geçişiyle suya daha çok enerji kazandırılır. Bu tip düzenlemeler, daha çok kademeli pompalarda ve aynı debinin tüm kademelerinden geçerek yüksek basınç oluşturulan derin kuyu pompalarında görülür. Seri düzenekler genellikle sistem ihtiyaçlarının tek pompayla karşılanamadığı durumlarda kullanılırlar. Bunlar ayrıca değişken basınç gereksinimli sistemlerde kullanılırlar. Tek tabancalı merkezi sulama sistemlerinde köşe sulamasının yapılabilmesi için ek bir pompa kullanılır (Şekil 13).

Seri bağlanan iki pompanın toplam karakteristik eğrileri de gösterilmiştir. Aynı yada farklı karakterdeki iki pompanın seri bağlandığı durumlarda, belli bir tesis için işletme noktasının nasıl değiştiği hususu eğrilerin analizi sonucunda belirlenmelidir. Seri bağlı pompalarda, genel beklenti, debinin sabit, basıncın artması yönündedir. Fakat bu artışın doğrusal olmayabileceği hususu göz önünde tutulmalıdır.

6.2. Pompaların Paralel İşletilmesi

Şekil 15 de paralel bağlanmış iki pompa görülmektedir. Bu düzenlemenin bir örneği tek bir su kaynağından iki veya daha fazla pompa ile su çekilmesi ve tüm debinin tek bir borudan geçirilmesi şeklinde açıklanabilir. Bir başka örnek ise birkaç küçük kuyudan gerekli debinin sağlanması şeklindedir. Paralel düzenlemeler değişken debi gereksinimlerinin karşılandığı sistemlerdir. Şekil 16 da paralel bağlanmış iki pompaya ait TDY-Q eğrileri verilmiştir. Aynı yada farklı karakterdeki iki pompanın paralel bağlandığı durumlarda, belli bir tesis için, işletme noktasının nasıl değiştiği hususu eğrilerin analizi sonucunda belirlenmelidir. Paralel bağlı pompalarda, genel beklenti, basıncın sabit debinin artması yönündedir. Fakat bu artışın doğrusal olmayabileceği hususu göz önünde tutulmalıdır.

SONUÇ

Pompa seçim işlemi süresince, sistem için tasarlanan debi için, yüksek verimli (%70 ve üzerindeki) pompalar göz önüne alınmalıdır. Çünkü, düşük verimin, güç tüketimine olan etkisi daha önemlidir. Pompa seçiminde, tasarım parametrelerinden, debi ve TDY %10 daha büyük alınabilir. Bu durum, pompanın değişen işletme koşullarına uydurulabilirliliği, uzun süre ve kalıcı performansla çalışmasına hizmet edecektir. Büyük debili tesislerde, toplam işletme masrafları, yüksek verimli bir pompanın kullanılmasını zorunlu hale getirmektedir. Ekonomiklik pompa seçiminde her zaman birinci kriterdir. Pompaj tesisinin işletme masrafları ile yatırım masraflarını göz önünde tutmak oldukça önemlidir.

KAYNAKLAR

Atabek, B. 1996. Pompa seçimi için alternatif veriler. 2. Pompa kongresi:16-23. İstanbul.

Çalışır, S. 1996. Konya’da İmal Edilen Bazı Düşey Milli Derin Kuyu Pompalarının İşletme Özellikleri ve Değişik Yörelere Uygunluğunun Belirlenmesi. S.Ü.Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı. Doktora Tezi. Konya.

Dorn, T.W., Schroeder, M.A., and Fischbach, P.E., 1981. How to Adjust Vertical Turbine Pumps for Maximum Efficiency. Nebraska Cooperative Service. EC-81/760. Nebraska.

Ender, D ve Ertöz, AÖ. 2001. Değişken devirli pompa seçimi. 4. Pompa kongresi:24-32. İstanbul.

Ertöz, AÖ. 1996. Yer altı suları pompaj ekonomisi ve pompa seçimine etki eden faktörler. 2. Pompa kongresi:24-33. İstanbul.

Haman, DZ, Zazueta, FS, Izuno, FT. 1994. Selection of centrifugal pumping equipment. Circular 1048. Florida Cooperative Extension Service, University of Florida, USA.

Keskin, R. Ve Güner, M. 2002. Sulama makineleri. A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınlar No: 1524. Ankara

Loftis, JC ve Miles, DL. 2001. Irrigation Pumping Plant Efficiency. Colorado State University, Crop

       Series No:4.712. USA.

Nalbantoğlu, B. 2001. Pompalarda ömür boyu maliyet ve verimlilik. 4. Pompa kongresi:178-185.

      İstanbul.

Polat, M ve Canbazoğlu, S. 1996. Optimum pompa seçimi ve yeni çalışma şartlarına uydurulması. 2. Pompa kongresi:34-43. İstanbul.

Terzi, A. 1996. Pompa seçimi. 2. Pompa Kongresi. 235-241. İstanbul.

Tezer, E. 1978. Sulamada Pompaj Tesisleri (Proje Seçim ve İşletme Yöntemleri). Cilt 1-2-3. Ç.Ü. Ziraat

       Fakültesi Yayınları. Adana.

Uçar, M., 1996. Yeraltı Suyunun Çıkarılmasında Kullanılan Pompaların Karakteristik Özellikleri ve Uygun Pompa Seçimi. 2. Pompa Kongresi. 241-250. İstanbul.

http:// wwwkhgm.gov.tr/kutuphane/pompasecimi.htm