POMPALAR
KİNETİK POMPALAREğer yüksek debilerde sıvı pompalanacak ise mutlaka kinetik pompalar kullanılır. Bu pompalar PDP pompalardan kapasitelerine göre hacimsel olarak çok daha küçük, basit ve ucuzdurlar. Bu sebebten sanayide en yaygın kullanılan pompa tipi kinetik pompalardır. Bu pompaların çalışma sınırları, kapasite olarak 10 Ton/saniye kadar çıkmakta, 200 bar basınç üretebilmektedirler. Bu pompalar kullandıkları rotor tipine göre kendi aralarında üçe ayrılırlar. RADYAL (SANTRİFÜJ) POMPALAR | ŞEKİL A NPSHa= Pa-HE-Fl-Vp ŞEKİL 7
| ||||
RADYAL (SANTRİFÜJ) POMPA PERFORMANS PARAMETRELERİRadyal pompa (santrifüj pompa) performans parametreleri 6 adettir. Bunlar; 1. KAPASİTE (Q) : Bir pompanın kapasitesi birim zamanda pompalayabileceği sıvı miktarıdır. SI birimde kapasite birimi (M3/Saat) veya (litre/dak) olarak alınır.2. TOPLAM EMME-BASMA YÜKSEKLİĞİ (HT) : Birim ağırlıktaki sıvıya pompa kanatlarının emme ve basma noktaları arasında aktardığı enerji olarak tarif edilebilir. Yabancı literatürde bu değere HEAD denir. Bu değer SI birimde metre (birim metre su sütununun yarattığı basınç) veya (bar) olarak alınır. Pompanın tahrik gücünün belirlenebilmesi için kapasitenin yanı sıra toplam basma yüksekliğinin bilinmesi gerekir. Toplam emme-basma yüksekliği (HT) aşağıdaki formülden elde edilir. HT = HS + HD+ HP+HL+ HV Bu formülde: Bu değerin iki bileşeni vardır. Bunlar; HS= HB+ HE (Bkz. Şekil B) Eğer kaynak yüksekliği pompa ekseninden yukarıda ise toplam statik emme basma yüksekliği HP: Bu değer daha çok sulama sistemlerinde yağmurlama fıskiyelerin tekerlekli bir araba üzerinde HL : Statik emme-basma yüksekliğinin yanı sıra toplam emme-basma yüksekliğinde etkin olan ikinci en Sürtünme kayıplarına etki eden en önemli faktör sıvının boru içindeki hızıdır. Sürtünme kayıpları hızın karesi ile doğru orantılı olarak ortar. Enerji tasarrufu açısından kayıpların en aza indirilmesi için sıvı hızının düşük tutulması gerekir. Bu nedenle boru çapları, sıvıların boru içindeki hızının 1.5 (m/sn) den büyük olmamasını sağlayacak ölçüde büyük seçilmelidir. Sürtünme kayıplarını etkileyen diğer faktörler borunun iç yüzey pürüzlülüğü (Bkz TABLO 1.) ve zaman içinde boru iç yüzeyinde oluşan korozyon ile sıvının taşıdığı kirliliklerin birikmesidir. HV: Hız faktörü sıvının boru içindeki hareketini sağlayacak kinetik enerjinin dikkate alınmasını sağlayan Sıvının boru içindeki hızının büyük olması sürtünme kayıplarını arttırmasının yanı sıra boru içindeki çekiçlemelere SİSTEM EĞRİSİ Sistem eğrisi emme basma yüksekliği (H) parametrelerinden elde edilir. Bu parametrelerden Statik emme-basma yüksekliği HS sabit olup diğerleri kapasiteye göre değişir. | |||||
5. NET POZİTİF EMME BASINCI (NPSH) :Bu parametre sıvının emilmesi sırasında çark girişinde kavitasyon olmaması için gerekli enerji miktarıdır. Eğer pompa sıvı içinde ise veya emiş tarafında pozitif basınç varsa (Bkz Şekil A) sorun yoktur. Bu nedenle santrifüj pompalarda borulama pompa girişinde pozitif basınç uygulayacak şekilde dizayn edilir. Eğer emiş borusu tamamen boş ise kavitasyonu önlemek için çoğu zaman pompa çalıştırılmadan önce emiş borusu su ile doldurulur. Hesaplanan NPSHa değeri pompanın grafik olarak sağlanmış olan NPSHr değerinden(Bkz. Şekil.4) büyük olmalıdır ki çark girişinde kavitasyon olmasın | |||||
6. NOMİNAL ÖZGÜL HIZ (NS) : Bu parametre kinetik pompalar arasından hangi tip pompanın seçilmesi gerektiğini belirlemek için pompanın debi(Q), basma yüksekliği (H)ve rotor devri (N) ne bağlı olarak hesaplanır. | |||||
POMPA KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ Satın alınacak pompanın kapasite, basma yüksekliği gibi işletme koşullarına uygun olup olmadığı pompanın karakteristik eğrileri ile anlaşılmaktadır. Pompaların 4 adet karakteristik eğrisi vardır. Bunlar; 1. KAPASİTE- BASMA YÜKSEKLİĞİ EĞRİSİ Şekil 1.de tipik bir kapasite- basma yüksekliği eğrisi gösterilmektedir. Genellikle kapasite arttıkça pampanın basma yüksekliği azalmaktadır. Sıfır kapasitede maksimum güç harcanmaktadır. Bu güce kapalı durum basıncı (vanalar kapalı iken oluşan basınç) “shut-off head” denilmektedir. Şekil 2.de tipik bir kapasite-verim eğrisi gösterilmektedir. Pompanın maksimum verim noktası maksimum kapasite noktasından daha gerilerdedir. (Maksimum verim noktasından sonra vanaları açarak kapasite arttırılırsa verim düşmeye başlar) Şekil 3.de tipik bir kapasite-güç eğrisi gösterilmektedir. Bu eğri “kapasite- basma yüksekliği” eğrisi ile “kapasite-verim” eğrisinin bir fonksiyonu olarak ortaya çıkar. Eğriye dikkat ederseniz sıfır kapasitede (vana tamamen kapalı iken) bile pompa enerji kullanmaya devam etmektedir. Bu enerji “Shut off head” için kullanılan enerjiye eşittir. 4. KAPASİTE –NET POZİTİF EMME BASINCI EĞRİSİ Pompanın NPSHr değeri yapılan deneysel ölçümlerle elde edilmekte ve pompa üreticisi tarafından grafik olarak tüketiciye sağlanmaktadır. Şekil 4 de tipik bir kapasite-NPSHr eğrisi gösterilmektedir. Genel olarak kapasite arttıkca NPSHr değeri artmaktadır. SANTRİFÜJ POMPALARIN ÇALIŞMA NOKTASI Santrifüj pompaların pozitif deplasmanlı pompalardan (PDP) en büyük farkı, bu pompalarda çıkış tarafındaki vana tamamen kapatılsa bile pompa çalışmaya, basınç üretmeye devam edebilmektedir. Bu pompaların verimli çalışabileceği sadece bir nokta bulunmakta ve bu nokta Şekil 1 de verilen kapasite eğrisi ile Şekil C de verilen sistem eğrisi yardımı ile tespit edilmektedir (Bkz. Şekil 5). Seçilen bir pompanın olması gereken noktadan farklı bir noktada çalıştırılması şaft üzerinde radyal yükler oluşturarak pompanın gürültlü, titreşimli, fazla enerji harcayarak verimsiz çalışmasına neden olur. Bu nedenle pompa üreticileri pompa satarken tüketiciye yukarıda sözü edilen grafiklerden oluşan seçim abaklarını vermek zorundadır. Pompa üreticisi firmalar üretmiş oldukları pompaların kapasite ve basma yüksekliğine göre seçilebilmelerine olanak sağlamak için tüketiciye seçim abakları verirler (Bkz şekil 6). Bu abaklar farklı pompa devirleri için ayrı ayrı sağlanırlar. | |||||
POMPALARDA DEVİR SEÇİMİ Daha önce bahsedildiği üzere santrifuj pompaların pozitif deplasmanlı pompalardan (PDP) en büyük farkı, bu pompalarda çıkış tarafındaki vana kapatılsa veya açılsa bile pompa basınç ve kapasite üretmeye devam eder ancak pompanın çalışma noktası sistem eğrisi üzerinde Şekil 7 de göründüğü gibi A noktasından B noktasına kaymış olur.Eğer işletme şartlarındaki değişiklikten ötürü pompa kapasitesinin geçici olarak değiştirilmesi gerekiyorsa bunu çıkış vanasını açarak veya kapayarak sağlayabilirsiniz. Ancak yapılan değişiklik kapasiteyi arttırma (vanayı açma) yönünde ise basma yüksekliği azalacağından pompa, sistemde ihtiyaç duyulan basıncı üretemeyebilir. Vana kısmen kapatılarak kapasitenin azatılması gerekirse, ihtiyaçtan daha fazla basınç üretilecek ve pompa yatakları, şaftı ve çarkı üzerinde eksenel yükler oluşarak, vibrasyona neden olacak ve bu elemanlar kısa zamanda deformasyona uğrayacağı gibi daha fazla enerji harcanmasına yol açacaktır. Eldeki pompanın farklı kapasitede uzun müddet çalıştırılması gerekecek ise bu işi vana maniplasyonu ile değil pompa devrini değiştirerek yapmak daha doğru bir yaklaşımdır. Aynı pompa , aynı sistem üzerinde yani aynı borulama, direnç kayıpları ve vana konumunda fakat farklı devirlerde çalışacak ise Şekil 8 de görüldüğü gibi farklı basınç ve kapasite üretir. Pompa veya sistem parametrelerinde yapılacak değişikliklerin doğuracağı sonuçlar için”Fan seçimi” kısmında bahsedilen FAN KANUNLARI santrifuj pompalar içinde geçerlidir. Fan kanunlarından ikisi ise aşağıdaki gibidir. Yukarıda verilen K1 ve K2 kuraları sistem dirençleri ve aktarılacak sıvı yoğunluğunun aynı kaldığı koşullar için geçerlidir. K1 kurallına göre kapasiteyi değiştirmek için devri değiştirmek yeterlidir. Kapasite ile birlikte pompa devrinin değişmiş olması K2 ye göre harcanacak güç miktarınında devir oranının küpü mertebesinde değiştirmektedir. Yani pompa kapasitesini 10% oranında azaltmak isterseniz devri 10% mertebesinde düşürmelisiniz. Böylece harcanacak güç 0.93 = 0.73 oranına iner (27% daha az güç harcanır). Pompa veriminin sabit kaldığını kabul edersek harcanan güç kapasite ile basıncın çarpımına eşittir (Bkz Formül F1). Şekil 9 da gösterilen grafik üzerinden bu durumu izah edecek olursak; Pompa A noktasında çalışırken harcayacağı enerji O-H1-A-Q1 noktalarından oluşan karenin alanı mertebesinde iken, Pompa N2 devrine düştüğü zaman O-H3-C-Q2 alanı mertebesinde enerji harcar. Bu alan 10% daha düşük kapasite için 10% kapasite azaltma işini vana kısarak yapsaydık (Bkz. şekil 10) kullanılacak enerji O-H2-B-Q2 alanı kadar olurdu. Eğer devir düşürülerek Q2 kapasitesi sağlanacak olsaydı O-H3-C-Q2 alanı kadar enerji harcanırdı. Bu durumda aynı kapasite için (Q2) Şekil 10 da gösterilen taralı H3-H2-B-C alanı kadar, yani gerekenden 27% daha fazla enerji harcanır, bu fazladan enerji ise şaft ve yataklar üzerinde ekstra yüklere, vibrasyona (gürültü) ve çarkın daha hızlı aşınmasına sebeb olurdu. Şekil 11 de anlatma kolaylığı açısından farklı pompa karakteristik eğrileri gösterilmiştir ancak ekonomik kullanım açısından pompaların birbirinin aynı büyüklükte kullanılması önemlidir. Paralel bağlı pompaların boru bağlantı şekilleri Şekil 12 de verilmiştir. Pompalarda giriş boru çapları her zaman çıkış borularından daha büyük seçilir. ŞEKİL 13 ŞEKİL 14 | |||||
SANTRİFÜJ (RADYAL) POMPALARDA TİP SEÇİMİ Santrifüj pompalarda sıvı pompaya eksenel olarak merkezden girer ve santrifüj kuvvetin etkisinde ivmelenerek çevreden teğet olarak çıkar. Bu pompalara sıvının pompa içindeki akış şeklinden ötürü “Radyal pompa” da denir. Sıvının pompadan çıkış hızı pompa devri ve fan çapı ile orantılı olarak değişir. Santrifüj pompalar ile birlikte çalışan üç tip pompa çarkı vardır. Bunlar;
İçinde tıkanmaya neden olabilecek katı parçacıkların bulunduğu sıvıların pompalanmasında açık çarklar kullanılır. Bu tip çarkların en büyük dezavantajı zayıf yapılarından ötürü hızlı aşınmalarıdır. Açık çarklar daha çok küçük, ucuz pompalarda kullanılır. | RADYAL POMPA (sANTRİFUJ POMPA) | ||||
EMİŞ AĞIZLARINA GÖRE POMPALAR Sanrifüj pompalar emiş ağzı sayısına göre tek ve çift emişli olarak İkiye ayrılırlar. Ayrıca emiş ağzının pozisyonuna göre merkezden, yandan, dipten ve üstten emişli olmak üzere 4 çeşittir. Santrifuj pompaların 75% si merkezden emişli olanlardır. Aşağıda emiş tiplerine göre pompalar için örnekler görülmektedir. | |||||
| |||||
KADEMELİ POMPALAR
| |||||
MONTAJ TİPİNE GÖRE POMPALAR Santrifüj pompalar montaj, demontaj durumuna görede ikiye ayrılır. Bunlardan en fazla rastlanan tip radyal olarak sökülerek çarkı değiştirilebilir olanlardır. Montaj, demontaj durumuna göre bir diğer pompa tipi yatay sökülebilir pompalar olup, bu tip pompalarda çarkı değiştirmek veya diğer tamiratlar için boru tesisatının sökülmesine gerek bulunmamaktadır. | |||||
SALYANGOZ Santrifüj pompalarda çarkın içinde döndüğü yuva (volute) merkez etrafında ve dönüş yönü istikametinde gittikçe artan bir hacme sahip olduğu için ülkemizde salyangoz olarak adlandırılır. Bu yuva, çark kanatlarından çıkan sıvıyı toplayarak sıvıdaki hızı basınca dönüştürmektedir. Yan tarafta salyangoz kesiti ve bir pompa salyangozu görülmektedir. Santrifüj pompalarda salyangoz şeklindeki çark yuvası (Volute) sebebi ile dönüş yönünün belirlenmesi son derecede önemlidir. Ükemizde pompa dönüş yönü genellikle sağ dönüşlü veya sol dönüşlü olarak tanımlanmaktadır. Evet ama sağ dönüş nedir sol dönüş nedir? Bu tarif son derecede yetersiz olup bir çok anlaşmazlıklara neden olmaktadır. Dönüş yönü konusunda en net tarif şudur. Tahrik motorunun bulunduğu tarafdan pompaya bakıldığında çark saat yönünde dönüyorsa bu pompa sağ dönüşlü, tersine olanlar ise sol dönüşlü pompalardır. 1.2 EKSENEL AKIŞLI POMPALAR Kapasitenin (Q) yüsek, basma yüksekliğinin (Head) düşük olduğu sistem taleplerine en uygun pompa tipi eksenel pompalardır. Bu pompalarda sıvı akışı şaft eksenine paralel olduğu için eksenel pompa adını almışlardır. Eksenel pompalarda emme yapılamaz. Sıvının kanatlardan aldığı çevresel dönüş hareketini engellemek için pompa çıkışlarına yönlendirici (diifuser) koyulur. Bu tip pompalar çoğu zaman gövdeleri su içine batık durumda kullanılırlar. | |||||