pompaakademisi

  • Yazıtipi boyutunu arttır
  • Varsayılan yazıtipi boyutu
  • Yazıtipi boyutunu azaltır
Reklam
Anasayfa 4. Uygulamalar 4.7. Emme Koşulları Debiyi Nasıl Kısıtlar

4.7. Emme Koşulları Debiyi Nasıl Kısıtlar

e-Posta

Santrifüj pompaların pozitif deplasmanlı pompalara göre iddia edilen avantajlarından birisi geniş bir debi aralığında çalışabilmeleridir. Santrifüj pompalar pompa eğrisi ile sistem eğrisinin kesiştiği noktada çalıştığından sistem eğrisi değiştirilerek pompanın çalışma noktası kolayca değiştirilebilir.



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Şekil 1.1. Çıkış vanasının kısılması ile debi kontrolü

 

 

Bu şekilde basitçe yapılan bir pompa kontrolünün, pompa, En Verimli Nokta’sından sağda veya solda çalışmaya zorlandığı durumlarda bir maliyeti vardır. Ancak pompayı bu noktadan uzakta çalıştırırken asıl problem emme hattından kaynaklanır. Eğer eğride çok sağda çalışıyorsanız ENPYM değerini aşmanız ve kolaylıkla kavitasyon riskine maruz kalmanız mümkündür. Eğer tepe noktasından çok solda çalışırsanız akışkanın çark emme gözündeki resirkülasyonu kendisini gürültü, titreşim ve sonuçta da hasar ile belli eder. Bu sebeple debi En Verimli Nokta’nın her iki tarafında da sınırlandırılmalıdır.

 

Şekil 1.2. Pompa çalıştırma aralığının sınırları vardır.


Şimdi ilk sınırı yani yüksek debi durumu ele alalım. Santrifüj pompa akışkan buhara dönüştüğünde pompalamayı keser. Bu pompanın içinde bir yerlerde basınç akışkanın buhar basıncının altına düştüğünde olur. Buhar basıncı sıcaklığa ve başka bir kaç şeye daha bağlıdır. Bildiğimiz gibi su atmosfere açık bir kapta ısıttığımızda atmosfer basıncında 100 0C sıcaklıkta buhara dönüşür. Eğer kap kapalı ise su kaynamadan önce daha yüksek sıcaklıklara ulaşacaktır. Aksine basınç düşürüldüğünde su daha düşük sıcaklıklarda kaynayacaktır. Eğer basınç 0,027 bar’dan düşükse su oda sıcaklığında bile buharlaşabilir. Suyun buhar basıncı düşüktür ancak diğer akışkanların buhar basıncı çok yüksek olabilir.


Örneğin 26,6 0C sıcaklıkta Freon’un buhar basıncı 6,2 Bar ve Etan’ın ise 48,26 Bar’dır. Sıcaklığı belirtmeden buhar basıncını bilmenin hiçbir anlamı yoktur. Bazen buhar basıncı ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi gösteren yablolar kullanmak yararlıdır. Sıcaklık ne kadar fazla ise buhar basıncı o kadar yüksektir.


Santrifüj pompalar dönen çarkının yarattığı santrifüj kuvvet ile basınç üretebilen makinalardır. Akışkan emmeden basma hattına doğru ilerledikçe basınç artar. Buharlaşmanın çoklukla basıncın en düşük olduğu emme hattında olmasının sebebi de budur. Pratikte, buharlaşmanın (kavitasyonun) ne zaman başladığını kesin olarak bilmek zor olduğundan buhar basıncının üzerinde bir miktar güvenlik marjı bırakmak mantıklıdır. Basınç bar ile açıklanır ancak aynı zamanda m Sıvı Sütunu ile de belirtilebilir. İkisinin arasındaki dönüşüm eşitliği aşağıdaki gibidir.



m sıvı sütunu olarak belirtilen basınç pompa çıkışındaki basma yükü veya emme hattında emme yükü adlandırılır. Fark ise pompa tarafından üretilen yüktür ve aynı zamanda toplam dinamik yük (TDY) olarak ta adlandırılır. Bu yükler hem statik hem de dinamik bileşenleri barındırmalıdır. Statik bileşen pompada manometer aracılığı ile ölçtüğümüz bileşen, dinamik bileşen ise hız yüksekliği olarak adlandırılan ve Bernoulli Denklemi’ne göre V2/2g ile hesaplanan yüktür.


Örneğin pompa girişinde iç çapı 48 mm olan borunun üzerine monte edilmiş bir basınç manometresi ele alalım. Pompa 21,6 m3/h debide yoğunluğu 900 kg/m3 olan yağ  pompalıyor olsun. Manometreden ise 0,69 Bar basınç okuyalım. Hız yüksekliğini hesaplamak için borunun net akış alanını bulmamız gerekir.



Hız ise şu şekilde hesaplanır:



Daha sonra hız yüksekliğini hesaplayalım:



Toplam emme basıncı bu durumda emmedeki toplam yük:



Basınç manometreleri pompaya emme ve basma hatlarında mümkün olduğu kadar yakın olmalıdır. Maalesef bu manometreler çoğunlukla yoktur (bu yokluk emme hatlarında daha çok görülür.) ve pompanın önündeki emme yükü hesaplama ile elde edilmeye çalışılır. Bu hesaplama ise emme hattının en üstündeki bilinen basınçtan yük kayıpları çıkartılarak ve Bernoulli Denklemi’ne göre akışkan yüksekliği eklenerek elde edilir. Çoğu zaman emme hattı en üst basıncı emme tankındaki akışkanın yüksekliği ile bulunur.


Örnekler:

a) Atmosfere açık tank


Şekil 1.3.a: Açık tank

 

b) Basınçlı tank


Şekil 1.3.b: Basınçlı tank


c) Vakum altındaki tank


Şekil 1.3.c: Vakum altındaki tank


Su ve diğer düşük viskoziteli akışkanlar için emme kayıpları genellikle düşüktür ve sıklıkla gözardı edilir. Ancak yağ gibi daha yüksek viskoziteli sıvılarda bu kayıplar belirgin bir hale gelebilir ve kavitasyona sebep olacak şekilde pompa önünde buharlaşmaya yol açacak kadar buhar basıncının altına düşebilir. Bu sebeple, kayıplar hızın karesi ile değiştiğinden emme hattında hız mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır.


Uzun borular, dirsekler, dönüşler ve diğer kısıtlayıcılar emme kayıplarını artırır ve pompa önündeki basıncın daha da düşmesine sebep olurlar.


Kavitasyondan kaçınmak için emme basıncından ziyade pompalanan akışkanı buhar basıncı önemlidir. Bu nokta ENPY kavramının kullanışlı olduğu yerdir. Mevcut ENPY yukarıda tartışılan toplam emme yükü ile feet olarak belirtilen ve yük olarak adlandırılan buhar basıncı arasındaki farkı kolaylaştırır.


Pompa üreticileri emme basıncını kademeli olarak düşürerek gözlem yaparlar. Bir süre basınç düşerken (yani ENPYM düşerken) hiçbirşey olmaz, en azından gözlenebilir birşey olmaz. Pompa ayarlanan debide çalışır, pompalamaya devam eder ve sabit bir basma yüksekliği üretir. Bazı noktalarda emme basıncının değeri (ve buna bağlı ENPYM) belli bir değere ulaşır ve pompa basma yüksekliği düşer ve bu düşüş tipik olarak aniden olur.


Şekil 1.4. Kavitasyonun gelişimi


Aslında bu ani düşüşten önce de pompanın içerisinde birşeyler olmaktadır ancak bunlar gözlemlenemez. Ilk olarak hala yeteri kadar emme basıncı varken küçük baloncuklar oluşmaya başlar. Bu “başlangıç kavitasyonu” olarak adlandırılır. Bu su tamamen kaynamadan once cattle’da oluşan küçük baloncuklara benzer. Bu küçük baloncuklar yüksek sıklıklarla oluşur ve çöker ve ancak özel ekipmanlarla algılanabilirler. Basınç daha da düştükçe daha çok baloncuk oluşmaya başlar ve öyle bir dereceye gelir ki pompa girişi buhardan dolayı kilitlenir ve pompa, pompalamayı keser, basma yüksekliği düşer. Pompa emme hattında buhar oluşmayacak şekilde bir basınç bulunması iyi olurdu. Ancak bu pratik değildir ve biz uzlaşma gereklidir. Hidrolik Enstitüsü (HI) sınır ENPYM değerini pompa basma yüksekliğinin %3 düştüğü değer olarak belirtmiştir. Pompanın toplam dinamik yükünün %3’ünü kaybettiği bu ENPYM değerinin buhar basıncı kadar üstü emmedeki net pozitif yük-gerekli (ENPYG) olarak adlandırılmaktadır. Bu en kötü durumda pompanın toplam dinamik yükünde %3’ten fazla kayıp olmamasını temin eder.


ENPY-G=(Hemme-Hbuhar)


ENPYG değeri gerçek testlerle belirlenir ve pompa dizaynına göre değişir.


Aksine ENPYM değerinin pompa ile bir ilgisi yoktur. Açıkça ENPYM, pompanın görevini düzgün yapabilmesi için ENPYG değerinden büyük olmalıdır.


ENPY probleminin ne zaman açık olduğu bellidir, pompa, pompalayı kestiği zaman. Fakat buhar baloncuklarının pompaya zarar vermek için bu derece toplam dinamik yük düşüşlerine ihtiyaçları yoktur. Küçük baloncuklar da pompaya zarar verebilir. Baloncuklar pompa içerisinde basıncın arttığı çark çıkışına doğru ilerlerler. Artan basınçla birlikte süreç tersine dönerek baloncuklar yine sıvıya dönüşürler. Baloncuklar bu esnada çöker, sıvı buhardan daha az yer kapladığı için bu boşluğa akışkan hücum eder. Bu hücum, çok büyük değerlerde lokal basınç şoklarına sebep olur ve bu hücum pompa komponentleri üzerinde ise çekiç gibi darbelerle bu bileşenlerden küçük metal partikülleri koparırlar. Yeterli baloncuk ve yeterli zaman ile çark kanatları aşınır ve kavitasyon hasarı olarak bilinen olguya sebep olurlar.


Tipik olarak 0,9-1,5 m arasında (hatta mümkünse daha fazla) olması gereken ENPYM güvenlik marjının önemi buradan gelir.


Yukarıda tartışılan ENPYG değeri pompa eğrisi üzerinde belirli bir debiden sonra hızlıca artar. Yüksek debilerde dahili akışkan hızları daha yüksek olduğundan ve Bernoulli denklemine göre statik basınç (veya statik yük) dinamik basınç arttıkça düştüğünden buhar basıncına yaklaşılır. Bu sebeple dışarıda statik basınç yüksek tutulmalıdır, yani yüksek debilerde ENPYG artar.


Şekil 1.5. Yüksek ENPYM marjı önemlidir.


Pompa ENPYG değerinin üzerinde geniş bir ENPYM marjı tutmak pompayı tek bir çalışma noktasında değil geniş bir çalışma aralığında çalıştırabilmek için önemlidir. Şekil 1.5 ENPY sorunlarına yol açan yaygın bir hatayı göstermektedir. Pompa 80-115 m3/h debi üretmek amacıyla alınmış ve üretici 115 gpm debide 5 m ENPYG değeri deklare etmiş. İşletme şartları daha sonra değiştiğinden pompa 170 m3/h debi vermeye başlamış. Ancak Şekil 1.5’te görüldüğü gibi 170 m3/h debide ENPYG, tesisin ENPYM değerini aşıyor ve pompa ENPY problemleri yaşamaya başlıyor; gürültü, performans kaybı ve çarkta kavitasyon hasarı.


Bu konuda çözüm olarak her zaman büyük bir pompa seçerek her zaman En Verimli Nokta’nın solunda çalışılacağı düşünülür. Yukarıdaki örnekte aynı 5 m ENPYG değerine sahip ancak bu ENPYG değerinde 170 m3/h debide sahip bir pompaya (aynı zamanda daha pahalı) sahip olsa idik asla ENPY problemi yaşamazdık. Bu doğru. Ancak bu sefer de bir başka problemle yüzyüze kalırdık.


Bir pompa belli bir debinin altındaki debide çalıştığında çark emme gözünde debi resirkülasyonu olarak adlandırılan bir olgu başlar. Bu emme özgül hız gibi bazı faktörlere bağlı olsa da genellikle EVN debisinin %60-80’ı debilerde başlar ve %20-40 değerlerinde ciddi hale gelir. Daha da düşük debilerde daha ciddi hale gelir ve düşük frekanslı bir sese ve pompa ile boru hatlarında düşük frekanslı güçlü titreşimlere sebep olur.


Şekil 1.6. Pompa çok düşük debilerde çalıştığında başka problemler ortaya çıkar.


Bunlara ek olarak çark girişinde lokal yüksek hızlı girdap akışları meydana gelir ve kavitasyon hasarına benzer hasarlar ortaya çıkar. Yangına kötükle giden diğer problemler ise düşük debilerde iyice artan radial yükler, salmastra kaçaklarına sebep olan mil eğilmeleri, yatak ömürlerinde düşüşler ve hatta mil kırılmalarıdır.


Sorun giderme metotları ve arıza analiz teknikleri kavitasyon problemlerini kesin olarak saptamamıza yardımcı olurlar. Yüksek debi kavitasyonunun belirtileri düşük debi resirkülasyon hasarından farklıdır. Hasar oluşan kanatların yüzeyleri, hasarın şekli problemin sebebini belirlememize yardımcı olur.


Yazarın izni ile yayınlanmaktadır. Makalenin orjinaline ve sitede bulunan diğer makalelere aşağıdaki web adresinden ulaşılabilir. Birimler Amerikan Birimlerinden Metrik Birimlere çevrilmiştir ve bu esnada bazı rakamlar yuvarlatılmıştır.


Lev Nelik, Ph.D.,  P.E., APICS

President / Technical Director

Pumping Machinery, LLC

Atlanta, GA

Tel. 770-310-0866

Fax. 770-350-9311

e-mail: Bu e-Posta adresi istek dışı postalardan korunmaktadır, görüntülüyebilmek için JavaScript etkinleştirilmelidir

web: www.PumpingMachinery.com

Çeviri:

Mehmet Akif GÜL
Makine Mühendisi

 

Yorum ekle

Makaleler için yorum ekleyebilirsiniz


Güvenlik kodu
Yenile

 

©Pompa Akademisi

Yasal Uyarı: Yayınlanan makalelerin tüm hakları Pompa Akademisi’ne aittir. Kaynak gösterilse dahi makalenin tamamı özel izin alınmadan kullanılamaz. Ancak alıntılanan makalenin bir bölümü, alıntılanan makaleye aktif link verilerek kullanılabilir.

Ürün Tanıtımı

ModülTANK Sıvı Depolama Çözümleri

 

http://www.pompaakademisi.com/modultank_dosyalar/image001.jpg

ModülTANK her türlü sıvı depolama ihtiyacı için hızlı, ucuz ve taşınabilir seçenekler sunar.

 

Devamını oku...
 
Grundfos MP 204 Motor Koruma Ünitesi


 

Dalgıç pompalar çalıştığı ortam gereği diğer pompalara göre çok daha zor koşullar altında çalışmaktadır. Dalgıç pompalarda bir arızanın kullanıcıya olan maliyeti genellikle diğer pompalar ile kıyaslandığında çok yüksektir. Yine çalıştığı ortam gereği dalgıç pompaları ve motorlarını izlemek diğer kuru rotorlu pompalara göre hem daha zor hem de çok daha fazla önem arz etmektedir. Sorunsuz pompa kullanımı için pompayı izleyebilmek ve zamanında müdahale etmek problemlerin büyük bir kısmını çözmemizi ve bakım maliyetlerini minimize etmemizi sağlayacaktır.
Devamını oku...
 

Anketler

Santrifüj Pompa Satın Alırken Yerli Marka mı Yabancı Marka mı Tercih Ediyorsunuz?
 

Hocamız

Prof. Dr. Kirkor YALÇIN

Özgeçmişi

10.03.1939 tarihinde Kayseri ilinin Develi ilçesinde doğdu. İlk ve Ortaokulu Develi’de okudu. 1958 yılında Cağaloğlu İstanbul Erkek Lisesi’ni bitirdi. 1964 yılında İstanbul teknik Üniversite’si Makine Mühendisliği Fakültesi’nden Yüksek Mühendis olarak mezun oldu.

 

Devamını oku...

Facebook Share

Facebook'ta Paylaş

Eğitim Duyurusu

Reklam

Her Gün Bir Bilgi

Aşınma Halkası

Pompalarda gövde ile çark arasına konan parça. Bu parça pompanın yüksek basınç ile alçak basınç bölgelerini birbirinden ayırır ve aşındığı zaman değiştirilmesi kolay ve ucuzdur. Bu parça kullanılmasaydı çark ve gövde sızdırmazlığı sağlamak için çark ve gövde birbirine çok yakın çalışmak zorunda kalırdı ve aşınmaları durumunda değiştirilmesi maliyetli olurdu.

 

Aşınma halkası aşındığında pompa iç kaçakları artar ve pompa performansı azalır.

Logo'nun Hikayesi

Pompa Akademisi Logosu, santrifüj pompaların salyangozunu andıran bir Fibonacci Spirali ve bu spirali birleştiren, çark kanatlarını andıran eğrilerden oluşmaktadır. Fibonacci Spirali, kenar uzunlukları Fibonacci Sayıları'na (1, 1, 2, 3, 5, 8...) eşit olan karelerin karşı köşelerinin birleştirilmesi ile oluşturulur.