Santrifüj Pompalar Hakkında Pratik Bilgiler

Newnes An imprint of Elsevier Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP 30 Corporate Drive, Burlington, MA 01803 First published 2005 Copyright © 2005, IDC Technologies. All rights reserved No part of this publication may be reproduced in any material form (including photocopying or storing in any medium by electronic means and whether or not transiently or incidentally to some other use of this publication) without the written permission of the copyright holder except in accordance with the provisions of the Copyright, Designs and Patents Act 1988 or under the terms of a licence issued by the Copyright Licensing Agency Ltd, 90 Tottenham Court Road, London, England W1T 4LP. Applications for the copyright holder’s written permission to reproduce any part of this publication should be addressed to the publishers British Library Cataloguing in Publication Data Girdhar, Paresh Practical centrifugal pumps: design, operation and maintenance 1. Centrifugal pumps I. Title II. Moniz, Octo 621. 6’7 Library of Congress Cataloguing in Publication Data A catalogue record for this book is available from the Library of Congress

ISBN 0 7506 6273 5 For information on all Newnes Publications visit our website at www.newnespress.com

Typeset by Integra Software Services Pvt. Ltd, Pondicherry, India www.integra-india.com Printed and bound in The Netherlands

Working together to grow libraries in developing countries www.elsevier.com | www.bookaid.org | www.sabre.org

Kitabın çevirisinde yardımlarını esirgemeyen değerli amirim Selim Sırrı ÖZBAYAR ‘a, mühendis ağabeylerim Özcan ÜLGER ve Ercan AYSEL ‘e ve desteğini her konuda her zaman yanımda hissettiğim çok kıymetli ağabeyim Dr. Müh. Ali BAHÇIVAN ‘a teşekkür ederim….

Öneri ve görüşlerinizi [email protected] adresine gönderebilirsiniz.

İçindekiler

Önsöz 1

2

Giriş 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Uygulamalar Pompa Tipleri Pistonlu Pompalar Dönel Pompalar Santrifüj Pompalar

Santrifüj Pompaların Tasarımı ve Konstrüksiyonu 2.1 Pompa Çarkları 2.2 Pompa Gövdeleri 2.3 Aşınma Bilezikleri 2.4 Mil 2.5 Salmastra Kutuları 2.6 Mekanik Salmastralar ve Salmastra Yatakları 2.7 Rulman Yatakları/Rulman İzolatörleri 2.8 Kaplinler

, S

3

E K

A C

1 3 3 4 6 11 19 19 25 31 34 35 37 40 45

Pompa Hidroliği 3.1 Özgül Ağırlık 3.2 Viskozite 3.3 Buharlaşma Basıncı 3.4 Debi 3.5 Yük 3.6 Sistem Direnci 3.7 Pompanın Verimi 3.8 Hidrolik Güç 3.9 Pompanın Karakteristik Eğrisi 3.10 Eğrilerin Düzeltilmesi 3.11 Özgül Devir 3.12 Kavitasyon, Resirkülasyon ve Net Pozitif Emme Yükü ( NPSH ) 3.13 Emme Özgül Hızı 3.14 Performansın Hesaplanma Prosedürü

51 51 51 52 53 53 54 56 57 57 59 62

4

Santrifüj Pompadaki Kuvvetler 4.1 Eksenel İtme 4.2 Radyal Yükler

83 83 89

5

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Pompanın Hidrolik Özelliklerinin Davranışı 5.1 Boyuta Bağlı Olmayan Karakteristikler 5.2 H-Q Eğrisinin Kullanılmasının Nedeni 5.3 Girişteki Hız Üçgeni 5.4

n a

m a

t A

66 78 79

97 98 104 105 106

5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13

P-Q Eğrisinin Kullanılmasının Nedeni Karakteristik Eğrilerde Devrin Değişmesinin Etkileri Komple Karakteristik Eğri Birden Fazla Pompanın Aynı Anda Çalıştırılması Pompa Karakteristikleri – Viskoz Sıvılar, Katılığı Yüksek Sıvılar Pompa Karakteristikleri – Sıra Dışı Çalıştırma Pompanın Karakteristikleri – Devir Tork Eğrisi Pompaların Basma Basıncının Ayarlanması Pompanın Çalışma Aralığı

107 108 110 110 115 116 117 121 127

6

Pompanın Seçimi ve Özellikleri Sistem Analizi 6.1 Veri Yaprağı – Pompanın Özellik Belgesi 6.2 Fiyat Teklifi 6.3 Tekliflerin Gözden Geçirilmesi/Analizi 6.4 Sonuç 6.5

7

Pompaların Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi Malzeme ile İlgili İnceleme Gereksinimleri 7.1 Satın Alma Sırasındaki Testler 7.2 Performans Testine Ait Prosedür 7.3

145 146 148 150

8

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması Kurulacak Yerin Seçimi 8.1 Tutanak ve Fiziksel İnceleme 8.2 Kaplin Ayarı Öncesi Yapılan Kontroller 8.3 Pompa Kaidesinin Konumu 8.4 Pompa Kaidesinin Tasarımı ve Boyutları 8.5 Pompa Kaidesi için Şekiller ve Hafriyat 8.6 Rebar ve Ankraj Civataları 8.7 Dökme 8.8 Taban Plakası ve Tabanlığın Hazırlanması 8.9 8.10 Kaplama 8.11 Pompa ve Tahrik Biriminin Montajı 8.12 Boru Hatları ve Bağlantı Elemanları 8.13 Sahada Kurulum ve Pompa Setinin Devreye Alınması 8.14 Çalıştırılmadan Önce Yapılması Gereken Kontroller 8.15 Devreye Almak için Yapılan Hazırlıklar 8.16 Çalışma Sırasında Pompa

159 159 159 160 160 160 161 162 163 165 166 169 170 173 174 175 175

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Giriş 9.1 Pompanın Arızalanması ve Sökülmesi 9.2 Tek Kademeli Pompanın Sökülmesi ve Bakıma Alınması 9.3 Demontaj için Hazırlama 9.4 Pompanın Montajı 9.5 Düşey Pompaların Onarılması 9.6 Çok Kademeli Pompaların Onarılması 9.7 Pompanın Bakımı için Gerekli Optimum Zaman 9.8

177 177 182 183 188 194 199 206 210

A C , S

E K

n a

m a

t A

9

133 134 141 142 143 144

Ek A: Pompa Tipleri

215

Referanslar

261

A C , S

E K n a

t A

m a

Santrifüj Pompalar Hakkında Pratik Bilgiler Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

A C , S

E K n a

t A

m a

ÖNSÖZ Bu kitapta pompa konstrüksiyonun yapısı, tasarım uygulamaları, operasyonlar, bakım ve işletim konuları incelenmiştir ve yazar okuyuculara en güncel bilgiyi ve konu ile ilgili en iyi pratikleri sunmaya çalışmıştır. Kitapta değinilen önemli konular: santrifüj pompaların tipleri, konu ile ilgili pompa terimleri, pompa karakteristikleri ve pompa eğrisi, pompa ile ilgili hesaplamalar, pompalama devreleri ile ilgili yardımcı ekipman, pompa sistemlerinin çalıştırılması – doğru çalışmaya zorlama, kontroller ve prosedürler, pompa güvenirliliği ile ilgili tanımlar, önem seviyesi ve aşınma karakteristikleri, pompa verimi – yatırım, bakım ve ömür çevrim maliyetleri dir. Okuyucunun açısından yazar tarafından aşağıdakiler önerilmektedir: • • •

A C

Okuyucu eğer bir mühendis veya bir teknisyen ise pompaların niçin ve nasıl tasarlandığı ile ilgili bilgileri öğrenebilecektir. Okuyucu eğer bir fabrikada veya bakım atölyesinde çalışıyorsa pompaların nasıl çalıştığını, pompalarda oluşan sorunların nedenlerini ve bu sorunları etkili bir biçimde nasıl hızlıca onarılabileceğini öğrenecektir. Ayrıca okuyucu eğer bir tasarım mühendisi veya bir teknisyen ise yazarın uzun sürede elde ettiği deneyimlerinden pompaların tasarlanması hakkında bir fikir sahibi olabilecektir.

, S

E K

Yazar okuyucunun aşağıdaki bilgileri kitaptan kazanacağını beklemektedir: • • • • • • • • • • • •

Pompa ile ilgili terimler Pompaların sınıflandırılması, tipleri ve seçim kriterleri Pompa eğrilerinin nasıl okunacağı Pompa veriminin belirlenmesi ve maliyet analizi Pompa sisteminin tasarlanmasındaki kritik elemanlar Mil salmastra seçimi ve arızanın belirlenmesi Bir pompanın nasıl kurulacağı ve işletileceği Pompalarının kestirimci bakımlarının yapılması ve arızalarının giderilmesi Pompanın toplam basma yükü gereksinimini ne belirler ? Pompaların nasıl kurulacağı Pompa yataklarının gözlenmesi Yeni bir pompanın ilk kez çalıştırılması veya bakımın yapılması için alınması gereken tedbirler

n a

m a

t A

Aşağıdaki kişiler için ise kitap çok daha faydalı olacaktır: • • • • • • • •

İşletmenin çalışması ve bakım personeli İşletme mühendisi, yöneticiler ve müdürler Proses kontrol mühendisleri ve müdürler Danışman firma mühendisleri Bakım mühendisleri ve teknisyenler Pompaları satan ve uygulamasını yapan personel Pompa kullanıcıları Pompa servisini yapan müteahhit firmalar

Okuyucu bu kitaptan maksimum şekilde faydalanmak istiyorsa bir miktar mekanik bilgiye sahip olmalı ve daha önceden pompa sistemlerine aşina olmalıdır.

A C , S

E K n a

t A

m a

Giriş

1

Giriş Yerçekimine karşı sıvıların transfer edilmesi tarih öncesi çağlardan beri bilinmektedir. Pompalar kaldırma, taşıma veya sıvıları sıkıştırmak için güç harcayan bu tip donanımlardır. Bilinen en eski pompa günümüzden birkaç bin yıl önce tarım topraklarını sulamak için kullanmıştır. Bu ilkel pompaya Noria adı verilmiştir ve İranlıların ve Romalıların su çarkına benzemektedir ( Şekil 1.1 ).

A C

, S

E K n a

Şekil 1.1 Noria su çarkı ( Ripley ‘in Believe it or not adlı eserinden )

Eski Mısırlılar toprağı sulamak için suyun transferinde üzerine kova konulan su tekerleklerini kullanmışlardır. 2000 yıldan daha fazla bir süre sonra Yunan bir mucit olan Ctesibius suyun pompalanması için pistonlu bir pompa yapmıştır ( Şekil 1.2 ).

m a

Aynı tarihlerde Yunan bir matematikçi olan Arşimet, Arşimet Vidası olarak bilinen bir silindirin etrafına sarılmış vida dişlerine sahip bir pompa tasarlamıştır ( Şekil 1.3 ). Bu pompada spiralli boru yatayla açı yapacak şekilde konulur ve sistem elle çalıştırılır.

t A

4. yüzyıl Roma ‘sında Arşimet Spirali şehre su taşımak için kullanılıyordu ve o zamanlar için gelişmiş bir sistemdi ve Romalılar sulama ve su boşaltma işleri içinde bu vidalı pompayı kullanmışlardır. Bunun yanında pompa Nil Vadisi ‘ne su taşımak ve toprakları sulamak amacıyla da kullanılmıştır. Vidalı pompalar ayrıca İspanya ‘nın maden yataklarında da kullanılmıştır. Bu basit birimler ya insan gücüyle ya da hayvan gücüyle tahrik edilmekteydi. Orta Çağ ‘da madencilik çalışmaları tipleri De re metallica da Georgius Agricola tarafından tanımlanan emme ( piston ) pompasının geliştirilmesine izin vermiştir ( 1556 ). Piston silindir kombinasyonundan yararlanan kuvvet pompaları Yunanistan da suyu tekerleklerden kaldırmak için kullanılmıştır ( Şekil 1.4 ). 1

Giriş Benzer prensip benimsenerek Yunanistan tapınaklarında ve amfi tiyatrolarında su orgu gibi olağanüstü müzik aletleri yapılmıştır.

A C Şekil 1.2 Ctesbius tarafından yapılan bir pistonlu pompa

E K

n a

m a

Şekil 1.3 Arşimet ‘in vidalı pompası

t A

Şekil 1.4 Emme strokundaki bir elle çalışan pistonlu pompa

2

, S

Giriş 1.1 Uygulamalar Zaman değişmesine rağmen pompalar halen aynı prensiple sıvıların yükseltilmesi, taşınması veya basılması için enerji harcayarak çalışmaktadır. Zaman geçtikçe ziraatte kullanılan pompaların uygulaması diğer alanları da kapsayacak şekilde gelişmiştir. Aşağıda pompaların yoğun olarak kullanıldığı birkaç ana alan verilmiştir: • • • • • • • • • •

Su kaynağı: Yaşamaya elverişli alanlara suyun götürülmesi Drenaj: Korunan alanlarda su seviyesinin sabitlenmesi Lağım boşaltma: Lağımı toplama ve işleme Sulama: Kuru toprakları tarımsal olarak üretken hale getirme Kimya endüstrisi: Kimyasal işletmede sıvıları bir yerden bir yere taşıma Petrol endüstrisi: Petrol üretiminin, petrolün taşınmasının ve rafine edilmesinin her safhasında İlaç ve tıbbi alanlarda: İlaç üretimindeki kimyasalların transfer edilmesinde, gövdenin içindeki ve dışındaki sıvıların pompalanmasında Haddehane: Soğutma suyunun taşınmasında Konstrüksiyon: By-pass pompalama, su tahliyesi, iyileştirme ve genel saha pompalama uygulamaları Madencilik: Ağır konstrüksiyonlar, yıkama suyu, toz kontrolü, kaynak suyu kontrolü ve su tahliyesi.

A C

, S

E K

Pompalar ayrıca patateslerin transfer edilmesi, çikolata üretiminde fındıkların kabuklarının soyulması gibi değişik uygulamalar içinde ve şalümo tarafından kesilmesine izin verilemeyecek kadar çok zararlı alanlarda metal sacların kesiminde de kullanılmaktadır. Ayrıca yapay kalp de bir pompadır. Yapılan en küçük pompa parmak ucundan daha büyük değildir. Bu pompa bir çevrimde 10 ila 30 nl sıvıyı ( 10 ila 30 bin su damlası ) basmaktadır. Fakat pratik bir uygulama alanı bulunamamıştır. 1.2 Pompa Tipleri

n a

m a

Pompalar farklı özelliklere göre sınıflandırılabilirler. Örneğin ekte dönel milli ( kinetik ) pompaların tipik bir sınıflandırılması verilmiştir.

t A

Çalışma prensipleri baz alındığında pompalar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: • • • 1.2.1

Pozitif deplasmanlı pompalar ( pistonlu, dönel pompalar ) Roto dinamik pompalar ( santrifüj pompalar ) Diğerleri Pozitif Deplasmanlı Pompalar

Pozitif deplasmanlı pompalar her bir çevrimde kendilerine verilen hacmi basarlar ve pistonlu ve dönel olmak üzere iki ana sınıfa bölünebilirler. Pistonlu pompalar piston, plancır ve diyafram tiplerini içermektedir. Dönel pompalar dişli, loblu, vida, kanatlı, rejeneratif ( çevresel ) ve ekzantrik vidalı pompaları içermektedir.

3

Giriş 1.2.2. Roto-dinamik Pompalar Roto-dinamik pompalar hız enerjisini sıvıya vermekte ve ardından bu enerjiyi basınç enerjisine dönüştürerek sıvının basıncını arttırmaktadır. Bunlar ayrıca santrifüj pompalar olarak da adlandırılmaktadır. Santrifüj pompalar radyal, eksenel ve karışık akımlı birimleri içerirler. Genel olarak santrifüj pompa denilince kastedilen bir radyal akımlı pompadır ve bu tip bir pompa salyangozlu pompalar içerisinde en yaygın olarak kullanılanıdır. Akışkan pompaya yüksek devirde dönen çarkın ağzından girer. Bunun ardından akışkan pompa gövdesinin dışına doğru radyal olarak ivmelendirilir. Oluşturan kısmi vakum sürekli olarak daha fazla akışkanın pompaya girmesini sağlar.

A C

Eksenel akışlı bir santrifüj pompada rotor bir pervane şeklindedir. Bu pompalarda pompa içerisine alınan akışkan mil eksenine paralel olarak akar. Karışık akımda çarka gelen akışkanın doğrultusu radyal ve eksenel akışlı pompalardakinin arasında olacak şekilde hareket eder.

, S

1.2.3 Diğer Tipler

Elektomanyetik, jet, gaz kaldırmalı ve hidrolik darbeli pompalarda bulunmaktadır.

E K

1.3. Pistonlu Pompalar

Pistonlu pompalar pozitif deplasmanlı pompalar olup prensipleri 2000 yıl kadar önce Yunan mucit Ctesibius tarafından ortaya konmuştur.

n a

1.3.1 Plancır Pompalar

m a

Plancır pompalar salınım yapan bir plancır ile bu plancıra kılavuzluk eden bir silindirden oluşmaktadır ( Şekil 1.5 ). Silindir kafasının üzerinde emme ve basma supapları bulunur. Plancırın geri gelmesiyle başlayan emme strokunda emme supabının açılması sıvının silindire emilmesini sağlar.

t A

Basma strokunda plancır sıvıyı basma kafasının içine doğru ittirir. Silindirde oluşan basınç basmadaki basınçtan biraz daha yüksektir. Basınçlandırılan sıvının silindirde tutulmasını sağlamak için yumuşak salmastralar kullanılır. Plancırlar kol-kızak mekanizması kullanılarak hareket ettirilir. Genel olarak iki veya üç silindir yan yana dizilmiştir ve bunlara ait plancırlar aynı krank milinden tahrik almaktadır. Bunlar dupleks veya tripleks plancır pompalar olarak adlandırılır.

4

Giriş

Şekil 1.5 Plancır pompa

A C

1.3.2 Diyafram Pompalar

Diyafram pompalar yapısal olarak plancır pompalara benzemektedir. Ancak plancır, hidrolik yağı basınçlandırır ve bu basınçlandırılmış yağ diyaframı esnetmek için kullanılır ve proses sıvısının pompalanmasını sağlar.

, S

Diyafram pompalar en çok zararlı veya zehirli sıvıların basılması için kullanılır. Bu yüzden bu tür pompalarda diyaframın koptuğunu gösteren bir işaret bulunur. Zararlı akışkanları basan diyafram pompalar genellikle birbirinden iki ince su filmi ile ayrılmış olan bir çift diyaframdan oluşmaktadır ( bkz. Şekil 1.6 ). Bir basınç sensörü bu suyun basıncını algılar. Normal bir koşulda prosesteki basınç ve diyaframlardaki yağ taraflarının basıncı her zaman aynıdır ve diyaframlar arasındaki basınç sıfırdır.

E K

n a

m a

t A

Şekil 1.6 Çift diyaframlı pompa ( Lewa pompaları )

Ancak, diyaframlardan birisi kırılır kırılmaz basınç sensörü prosesin maksimum basma basıncını kaydeder. Bu basıncın artması diyaframın kırıldığının bir göstergesidir ( Şekil 1.7 ). Sadece bir diyaframın kırılması ile proses akışkanı atmosferle temasa geçmez.

5

Giriş

A C

Şekil 1.7 Diyafram pompa

, S

1.4 Dönel Pompalar İki tip dişli pompa bulunmaktadır: • •

E K

Dıştan dişli pompa İçten dişli pompa

Dıştan Dişli Pompa

n a

Dıştan dişli pompalarda birbirinin aynısı olan iki dişli birbirine ters olarak bir gövde içerisinde dönerler. Motor dişlilerin bir tanesi için tahrik kaynağıdır. Diğer dişli bu dişli tarafından döndürülmektedir. Her bir dişli ayrı bir mile sahiptir ve miller her iki taraflarından rulmanlar ile yataklanmıştır ( Şekil 1.8 ).

m a

Dişlilerin eşlemesi sonlandığında pompanın emiş ağzında genişleyen bir hacim oluştururlar. Sıvı bu boşluğa dolar ve dişliler dönerken sıvı dişler arasında hapsedilir.

t A

Dişli ve pompanın gövdesi arasında ceplerde gövdenin iç tarafında sıvı taşınır. Dişli ve gövde arasındaki ince yanal toleranslar sıvının dişler arasında devir daim yapmasına olanak tanır.

Şekil 1.8 Dıştan dişli pompa

6

Giriş Son olarak dişlilerin birbirleri ile temas etmesi sıvının basınç altında basma ağzına gönderilmesini sağlar. Dişliler her iki taraflarından da yataklandıklarında bu pompaların gürültü seviyesi en düşük seviyededir ve tipik olarak hidrolik uygulamaları gibi yüksek basınçlı uygulamalar için kullanılır. İçten Dişli Pompa İçten dişli pompalar sadece iki hareketli parçaya sahiptir ( Şekil 1.9 ). Bu tip pompalar çift yönlü ( emme ağzının basma ağzı olabilmesi ) olarak kullanılabildiklerinden uygulamadaki değişen gereksinimlerin maksimum verim ile yerine getirilmesine izin verir.

A C , S

Şekil 1.9 İçten dişli pompa

E K

Bu pompalarda sıvı geniş dış dişli ( rotor ) ve daha ufak olan içteki dişli arasından emme ağzı vasıtasıyla pompaya alınır. Şekildeki oklar pompanın dönüş yönü ve sıvının yönünü göstermektedir. Sıvı pompa içerisinde dişli içinde dişli prensibine göre dişler arasında taşınır. Hilal şekli sıvıyı böler ve emme ile basma ağızları arasında bir sızdırmazlık etkisi sağlar.

n a

Pompanın yükü şimdi neredeyse pompa sıvıyı basma ağzına gitmeye zorlarken birden artar.

m a

Rotor ve küçük diş tamamen eşleşerek basma ve emme ağızları arasında bir eş mesafeli sızdırmazlık sağlar. Bu sızdırmazlık kuvvetleri sıvıyı basma ağzına iter. İçten dişli pompalar çok düşük viskoziteden çok yüksek viskozite sınıfına kadar olan sıvıları basma kapasitesine sahiptir. Yüksek viskoziteli sıvıları mükemmel olarak taşıyabilmesinin yanında içten dişli pompalar titreşimsiz, dalgalanmasız bir akım meydana getirirler. İçten dişli pompalar sistem hava aldığında bunu pompadan uzaklaştırabilir ve kuru olarak çalışabilirler.

t A

1.4.2 Loblu Pompa

Loblu pompaların çalışması dıştan dişli pompaların çalışmasına benzerdir ( Şekil 1.10 ). Burada, her bir lob harici bir zamanlama dişlisi tarafından tahrik edilmektedir. Bunun bir sonucu olarak loblar birbirlerine temas etmezler. Pompa milinin yatakları dişli kutusunda bulunmaktadır ve rulmanlar pompanın bastığı sıvı ile temasta bulunmadığından basınç, yatakların konumu ve milin şekil değiştirmesi ile sınırlandırılmıştır.

7

Giriş Loblar birbirinden ayrıldığında pompanın emiş ağzında genişleyen bir hacim oluştururlar. Bunun ardından sıvı oluşan boşluğa akar ve loblar döndükçe sıvı loblar tarafından hapsedilir. Sıvı loblar ve gövde arasındaki ceplerde gövdenin iç tarafında hareket ettirilir ve sıvı hiçbir zaman lobların arasından geçmez. Son olarak, lobların birleşmesi sıvının basınç altında basma ağzına basılmasını sağlar. Loblu pompalar daha çok gıda uygulamalarında kullanılırlar. Çünkü katı maddeleri ürüne hiçbir zarar vermeden taşıyabilmektedirler. Loblu pompada basılacak maddenin partikül boyutu herhangi bir pozitif deplasmanlı ( PD ) pompadakine göre daha büyük olabilir.

A C , S

E K

Şekil 1.10 Loblu pompa

1.4.3 Kanatlı Pompa

Bir kanatlı pompa, kanatlar ve gövde arasına sıvının hapsedilmesi prensibine dayanarak çalışmaktadır ( Şekil 1.11 ). Rotor döndüğü zaman hapsedilmiş olan sıvı emme ağzından basma ağzına basılır.

n a

Bu pompalar kanallı bir rotor veya çarkın bir siklodial kamın üzerine ekzantrik olarak monte edilmesinden oluşurlar. Rotor kamın cidarına yakın olarak konulmuştur ve bu yüzden hilal şeklinde bir boşluk oluşmaktadır. Rotorun sızdırmazlığı kamda iki yanal plaka ile sağlanmaktadır. Kanatlar çarkın üzerindeki kanallarda bulunmaktadır. Çark döndükçe ve akışkan pompaya emildiği sürece hidrolik basınç ve/veya yaylar kanatları gövdenin cidarına doğru iter. Kanatlar, rotor, kam ve yanal plaka arasındaki sıkı sızdırmazlık kanatlı Pompaların basma prensibinde görülen ve onların iyi emme karakteristiğine sahip olmasını sağlayan önemli elemanlardır.

m a

t A

Gövde ve kam, akışkanı kamın içerisindeki deliklerden basma odasına girmeye zorlar. Akışkanın ceplere girmesi kanatlar, rotor, kam ve yanal plaka ile sağlanır. Çark dönmeye devam ettikçe kanatlar akışkanı hilalin ters tarafına doğru, kanatların hilalin uç noktasına yaklaşmasıyla kamdaki basma deliklerine doğru sıkıştırılarak, süpürür. Ardından akışkan basma ağzından çıkar. Kanatlı pompalar düşük viskoziteli, yağlama gerektirmeyen sıvılar için idealdir.

8

Giriş

Şekil 1.11 Kanatlı pompa

A C

1.4.4 Ekzantrik Vidalı Pompa ( Nemo ve Mono Pompa )

Ekzantrik vidalı bir pompa, bir elastomer gömlekli ( elastik ) statora sahip metal rotor ile tahrik edilen sadece bir tane hareketli parçadan oluşmaktadır ( Şekil 1.12 ).

, S

E K

Şekil 1.12 Progressive cavity pompası

Rotorun dönmesiyle rotor ve stator arasında basma odaları oluşur. Bu odalar emme ağzından basma ağzına kadar eksenel olarak gelişerek akışkanı hareket ettirirler. Rotor ve stator adımının arttırılmasıyla ek odalar veya bölümler oluşturulabilir.

n a

Kanatlı pompalar yöresel ve endüstriyel atık suların ve atık işleme işlemlerinde özel pompalama problemleri için çözüm oluşturmaktadırlar. Kimya, petro kimya, gıda, kağıt ve kağıt hamuru, konstrüksiyon, maden, kozmetik ve endüstriyel kaplama endüstrileri gibi endüstrilerde bu pompalar aşındırıcı madde içermeyen akışkanların basılması için en uygun tip olmaktadırlar.

m a

t A

1.4.5 Rejeneratif Pompa Şekil 1.13 ‘de görüldüğü gibi bu pompanın çarkı üzerinde radyal olarak sıralanmış birçok ufak kanat bulunmaktadır. Çark eş merkezli bir dairesel gövde içerisinde çalışmaktadır. Gövde ve kanatlar arasındaki etkileşim, kanatlar ve gövde arasındaki boşlukta bir girdap oluşturulur ve basılacak olan sıvıya mekanik enerji bu şekilde iletilir. Peripheral pompalar bağıl olarak verimsizdir ve hava boşaltma kapasiteleri iyi değildir. Bu pompalar büyük miktarda içerisinde katı partikül bulunan gazı basabilir. Ayrıca partikülsüz sıvıların düşük debiler ve yüksek basınç uygulamaları için kullanılabilmektedir.

9

Giriş

A C

Şekil 1.13 Peripheral pompa çarkı

1.4.6 Vidalı Pompalar

, S

Daha önce açıklanan Arşimet Vidası nı temel olarak almasına ek olarak bunlar bir gövde içerisinde iki veya üç tane vida mili bulunan pompalardır. Şekil 1.14 ‘te görülen gibi üç vida milli pompalar denizcilik, yakıtın püskürtülmesi, yağ yakıcılar, güçlendiriciler, hidrolik, yakıt, yağlama, devir daim, besleme gibi off-shore uygulamaları için uygundurlar. Düşük gürültü seviyeleri ile basınç dalgalanması olmadan sıvıyı basabilirler. Bu pompalar iyi verime sahip olmalarının yanında havayı boşaltabilirler ve yüksek viskoziteli sıvıların basılması için en uygun tiptirler.

E K

n a

m a

t A

Şekil 1.14 Üç vida milli pompa – Alweiller pompaları

10

Giriş 1.5 Santrifüj Pompalar Santrifüj pompalar en çok kullanılan pompa türüdür. Bir petrol işletmesinde kurulu olan pompaların neredeyse %80 – 90 ‘ı santrifüj pompadır. Santrifüj pompalar tasarımlarının basitliği, yüksek verime sahip olmaları, farklı kapasitelerde bulunabilmeleri, yük, debilerinin dalgalanmasız olması, çalıştırılmalarının ve bakımlarının kolay olmasından dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Modern çağda pompaların kullanılmaya başlanması 17. yy sonları 18. yy başlarında olmuştur. İngiliz mühendis Thomas SAVERY, Fransız fizikçi Denis PAPIN ve İngiliz nalbant ve mucit Thomas NEWCOMEN pompanın pistonuna buharın gönderilmesi için kullanılan su pompasının geliştirilmesinde katkıda bulunmuşlardır. Buhar ile güçlendirilen su pompası yaygın olarak ilk kez basılan suyun madenlerden atılması için kullanılmasıyla olmuştur.

A C

Ancak santrifüj çarkının ortaya çıkışı 1689 ‘da Fransız fizikçi ve mucit Denis PAPIN ‘in katkılarıyla olmuştur ( Şekil 1.15 ). PAPIN ‘in katkısı kanatların kullanılmasıyla bir dairesel veya spiral gövde içerisinde zorlanmış bir girdabın oluşturulması kavramının altında yatmaktadır. Bu pompa kendisi tarafından düz kanatlara sahip olacak şekilde yapılmıştır.

, S

PAPIN ‘in teorisini takiben Combs 1838 ‘de daha sonra santrifüj çarkının geliştirilmesinde çok önemli bir faktör olduğu ortaya çıkarılan eğri şeklindeki kanatlar ve eğriliğin etkisi üzerine bir makale yazmıştır. 1839 ‘da W. H. ANDREWS tamamıyla sırt kanatlı bir çark kullanmıştır. 1846 ‘da ise ANDREWS bu çarka uygun bir salyangoz gövdesi geliştirmiştir.

E K

Buna ek olarak 1846 ‘da W. H. JOHNSON ilk üç kademeli santrifüj pompayı imal etmiştir ve 1849 ‘da James S. GWYNNE çok kademeli santrifüj pompa imal etmiş ve bu pompaların sınamasına ilk kez sistemli olarak başlamıştır.

n a

Aynı zaman zarfında İngiliz mucit John APPOLD çarkın mümkün olan en iyi şekle sahip olmasını belirlemek için kapsamlı deneyler yapmıştır ve bu deneylerin sonucunda verimin kanatların eğriliğine bağlı olduğunu bulmuştur. APPOLD ‘un 1851 ‘de imal ettiği eğrilik yarıçapına sahip kanatlar ile pompanın verimi %68 olarak elde edilmiştir. Bu yüzden pompa veriminin iyileştirilmesi üç şekilde olmaktadır.

m a

t A

Santrifüj pompalarla ilgili bir sonraki gelişme daha hızlı olmuştur. Bunun nedeni üretim maliyetlerinin azalması ve büyük debilerde akışkanların basılabilmesidir. Ancak burada şunu da unutmamak gerekir ki santrifüj pompaların popüler olması elektrik motorları, buhar türbinleri ve içten yanmalı ( IC ) motorlar alanında büyük adımlar atılması sonucu mümkün olmuştur. Bundan önce ise pozitif deplasmanlı pompalar yaygın olarak kullanılmaktaydı. Santrifüj pompa basit bir konstrüksiyona sahiptir. Bu pompa mutlaka bir salyangoz (1) ve bir çarka (2) sahiptir ( Şekil 1.16 ). Çark rulmanlar (7) ile yataklanmış (6) bir milin (5) üzerine monte edilmiştir. Milin yataklanmamış tarafına bir tahrik kaplini monte edilmiştir. Genellikle bir elektrik motoru, buhar türbini veya bir içten yanmalı motor tahrik aygıtı olarak kullanılır ve kavrama vasıtasıyla torku pompaya iletir.

11

Giriş

A C , S

Şekil 1.15 Denis PAPIN

E K n a

m a

t A

Şekil 1.16 Santrfiüj pompa – temel konstrüksiyon

Çarkın dönmesiyle akışkan ivmelenir ve yer değiştirmeye başlar. Bu sırada daha fazla akışkan basılan akışkanın yerini doldurmak üzere çarka emilir. Bu yüzden çark kinetik veya hız enerjisini akışkana mekanik etki vasıtasıyla verir. Bu hız enerjisi ardından salyangozda basınç enerjisine dönüştürülür. Akışkanın basıncı pompanın gövdesi içinde hep sabit kalacak şekildedir ve bu uygun bir sızdırmazlık yerleşimi (4) ile sağlanmaktadır. Bu sızdırmazlık elemanlarına salmastra denilmektedir ve salmastra kutularının (3) içerisinde bulunurlar. Pompaların normal çalışma devirleri 1500 d/d ( üst sınır 1800 d/d ) ve 3000 d/d ( üst sınır 3600 d/d ) dir. Ancak bazı pompa tasarımları 5000 ila 25000 d/d arasındaki devirlerde çalışacak şekildedir.

12

Giriş 1.5.1 Santrifüj Pompa Tipleri Santrifüj pompalar birçok kategoriye göre sınıflandırılabilir. Ana tiplerin bazısı aşağıdaki gibi sınıflandırılmıştır: Pompa milinin doğrultusu Pompa milinin bulunduğu düzleme göre adlandırılır. Bu sınıflandırmaya göre pompa ya yatay ya da düşey düzlemdedir ( Şekil 1.17 ).

A C , S

E K n a

m a

Şekil 1.17 Düşey pompa ve yatay pompa

t A

Kademe Sayısı

Bir pompa içerisindeki çark veya difüzör sayısı referans olarak alınır. Bir set bir kademeyi oluşturur ve genellikle tek, iki veya çok kademeli ( ikiden fazla ) olurlar ( Şekil 1.18 ). Emme Flanşının Doğrultusu Bu doğrultu yatay veya düşey olabilir ( Şekil 1.19 ). Bölünmüş Gövde Ya radyal ( mil eksenine dik ) ya da eksenel ( mil eksenine paralel ) olabilir ( Şekil 1.20 ).

13

Giriş Rulman Yatağı Eğer rotor sadece bir ucundan yataklanmışsa ( Şekil 1.22 ) pompa asılan çark tipli pompa olmaktadır. Rotor üzerindeki çarklar diğer taraftan da yataklanmışsa yatakların arasında çarkı bulunan tipli pompa olmaktadır.

A C

Şekil 1.18 Çok kademeli pompa

, S

E K n a

Şekil 1.19 Yatay yönelimli çok kademeli pompa

m a

Pompa Desteği

Pompanın kaidesine nasıl monte edildiğini referans alır. Ya merkez ekseni üzerinde ( Şekil 1.21 a ) ya da ayaklar üzerinde desteklidir ( Şekil 1.21 b ).

t A

Mil Bağlantısı

Birbirlerine yakın olarak bağlanmış olan pompalar motor ve pompa arasında bir kavramanın olmaması ile karakterize edilirler. Motorun mili uzatılmıştır ve bu milin bir ucuna çark monte edilmiştir ( Şekil 1.22 ). Düşey tek gövdeli pompalar bir eksen boyunca emme ve basma flanşlarına sahiptir ve boruların arasına monte edilebilir. Bunlara ayrıca hatta doğrudan bağlanan pompalarda denilmektedir ( in-line pompalar ).

14

Giriş

A C

Şekil 1.20 Eksenel olarak bölünmüş gövde (a)

(b)

, S

E K n a

Şekil 1.21 Pompa desteklerine ait modeller

m a

Salmastrasız Pompalar

Pompalar bir sıvıda basınç meydana getirmek ve eğer gerekli ise onu gövdenin içinde tutmak için kullanılırlar. Dönen milin ve pompa arasındaki ara yüzde ürünün kaçmasını önlemek için mekanik salmastralar konulmuştur. Ancak, salmastralar kaçaklara karşı dayanıklı değildirler ve bu bazı kritik uygulamalar için kabul edilemez. Bu sorunu halletmek için salmastrasız pompalar tasarlanmış ve üretilmiştir.

t A

Kapalı gövde ve manyetik tahrikli olmak üzere iki tipi bulunmaktadır: 1. Kapalı gövdeli pompalar: Bu salmastrasız pompanın konstrüksiyonunda rotor bir çark, mil ve elektrik motorunun rotorundan oluşur. Bunlar pompa gövdesinin içerisinde yataklanmışlar ve etrafları yumuşak bir sac ile çevrilmiştir ( Şekil 1.23 ). Zararlı veya zehirli sıvılar bu sac veya gövde içerisinde hapsedilir. Stator tarafından oluşturulan dönel akım yumuşak sactan geçer, rotor ve çarkı tahrik eder. 2. Manyetik tahrikli pompalar: Manyetik tahrikli pompalarda rotor bir çark, mil ve tahrik edilen mıknatıslarından oluşmaktadır. Bunlar pompanın gövdesi içerisinde 15

Giriş yataklanmışlardır ve yumuşak bir sacla genellikle zararlı/zehirli olan sıvıların metal sac içerisinde kalmaları sağlanır ( Şekil 1.24 ).

A C

Şekil 1.22 Yatay tek gövdeli pompalar

, S

E K n a

m a

Şekil 1.23 Kapalı gövdeli pompalar

Tahrik edilen mıknatıslar tahriklerini farklı bir mil üzerine monte edilmiş dönen tahrik mıknatıslarından almaktadır.

t A

1.5.2 Pompa Standartları Santrifüj pompaların tasarımında ve boyutsal özelliklerinde birliğin ve minimum standartların getirilmesi için birçok santrifüj pompa standardı geliştirilmiştir. Bu standartlar API ( Amerikan Petrol Enstitüsü ), ISO ( Uluslar arası Standartlar Birliği ), ANSI ( Ulusal Amerikan Standartları Enstitüsü ), DIN ( Alman Standartları Birliği ), NFPA ( Ulusal Yangından Korunma Ajansı ) ve AS-NZ ( Avustralya – Yeni Zelanda ) dir. Santfirüj pompaların geliştirilmesinde ve üretilmesinde çok sık kullanılan standartlar ise API 610, ISO 5199, 2858, ANSI B73.1, DIN 24256, NFPA-21 ‘dir.

16

Giriş

A C , S

Şekil 1.24 Manyetik tahrikli pompa

E K n a

m a

t A

Şekil 1.25 API 610 standardına imal edilmiş bir pompa

Yukarıdakilere ek olarak birçok ulusun kendi standartları bulunmaktadır. Bunlardan bazıları: • • • •

Fransa: NF E 44.121 İngiltere: BS 5257 Alman: DIN 24256 Avustralya ve Yeni Zelanda: AS 2417–2001, Sınıf 1 ve 2

Genellikle çalışmanın önemi veya pompanın uygulanma şekli bir standardın seçimi için karar verdirici faktör olmaktadır. Zararlı hidrokarbonları basacak olan önemli bir rafineri pompasının her bir parçası API 610 ‘a göre imal edilmelidir ( Şekil 1.25 ). Ancak, sıradan uygulamalar için API standardına gerek yoktur. Bu tip pompalar daha az gereksinim isteyen ANSI B73.1 gibi standartlara göre imal edilebilir. ANSI pompalarının en 17

Giriş büyük avantajlarından biri aynı boyuttaki pompaların markaya veya üreticiye bakılmaksızın ana hatları boyutsal olarak değiştirilebilir. Fakat bunlardan bazısı API pompaları için mümkün olamamaktadır. Benzer bir yolla yangın suyu uygulamaları için kullanılan pompaların genellikle NFPA–21 deki özelliklere göre tasarlanabilir. ISO 2858 gibi bazı standartlarda birincil olarak boyutsal standart olarak meant edilir. Bu pompayı yapan firma için herhangi bir gereksinim getirmemektedir. Pompaların tasarımı ile ilgili olan ISO standardı ISO 5199 ‘dur. API, ANSI ve ISO standartları arasında iyi bir karşılaştırma yapmak için şu dokümanlar okunmalıdır: ‘ISO-5199 Standard Addresses Today’ s Reliability Requirements for Chemical Process Pumps ‘ – Pierre H. FABECK, Ürün Müdürü, Durco Avrupa, Brüksel, BELÇİKA ve R. Barry ERICKSON, Mühendislik Müdürü, Duriron Şirketi, Dayton, Ohio. Bu makale Texas A&M Üniversitesi ‘nde yapılan 7. Pompa Sempozyumu ( 1990 )‘nda sunulmuştur.

A C

, S

1.5.3 Pompaların Uygulama Alanları

Yukarıda anlatılan pompaların sınıflandırılması pompanın ve bileşenlerinin konstrüksiyonuna göre yapılmıştı. Ancak tasarlandıkları uygulamalara baz olarak alındığında pompaların sınıflandırılması daha farklı olmaktadır.

E K

Sıradan pompaların kullanıldığı bazı alanlar şunlardır: • • • • • • • dır.

18

Petrol ve kimyasal proses pompaları Elektrik, nükleer güç pompaları Atık/atık su, soğutma kulesi pompaları Kağıt ve kağıt hamuru Sulu çamur Boru hatları, su-taşkan ( enjeksiyon ) pompaları Yüksek devirli pompalar

n a

t A

m a

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu

2

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Bir önceki bölümde farklı tipteki santrifüj ve pozitif deplasmanlı pompalar ile bunların farklı dış fiziksel özellikleri incelenmişti. Bu bölümde ise santrifüj pompaların farklı tipteki iç bileşenleri incelenecektir.

A C

Pompaların arasındaki farklılıklar sadece ekipmanların dış fiziksel özellikleri ile sınırlı olmayıp aynı zamanda iç bileşenlerini de içermektedir. Bu özellikle santrifüj pompalar söz konusu olduğu zaman çok doğru bir önermedir. Temel bileşenler neredeyse her tasarımda aynı kalmaktadır. Fakat tasarım ve uygulama alanına bağlı olarak iç bileşenlerin konstrüksiyon özellikleri farklı ihtiyaçları karşılamak zorunda olduğundan değişiklik göstermektedir.

, S

E K

2.1 Pompa Çarkları

Santrifüj pompanın çarkı mekaniksel dönme hareketiyle sıvıya hız kazandırmaktır. Bu yüzden çark pompa içerisinde spin atan bir tekerleğe benzetilebilir. Sıvının pompaya alındığı bölgede bir giriş ağzı bulunmaktadır. Bu ağızdan sonra sıvı çarkın kanat profili boyunca içeriden dışarıya doğru hareket eder. Bu kanat profilinin açısı ve şekli pompanın debisi baz alınarak tasarlanmaktadır. Bu kanatlar genellikle arka ve bir ön cidara dökülmüş haldedir.

n a

Çarklar genellikle dökümden ve çok nadirde olsa sactan kaynaklı olarak imal edilirler.

m a

Çarkların dengeleme delikleri ve sırt kanatları gibi birçok özelliği bulunabilir. Bunlar hidrolik basınç tarafından oluşturulan eksenel itme kuvvetini mümkün olduğu kadar düşürmeye yardımcı olurlar. Bu konuya Bölüm 4 ‘de değinilmiştir.

t A

Çarkların resirkülasyon kayıplarını azaltma ve volumetrik verimlerini arttırmak için aşınma bilezikleri kullanılır. Bu bilezikler çarkın ya ön tarafında veya hem ön hem de arka tarafında olabilir. Fakat çarkta aşınma bileziklerinin olması zorunlu değildir. Yukarıda bahsedildiği gibi döküm işlemi pompa çarkının üretiminde en çok kullanılan yöntemdir. Temiz su için kullanılan ufak çaptaki çarklar pirinç veya bronz döküm olarak imal edilebilir. Bunun sebebi sırt ve kanatlara ait kesitlerin ufak olmasıdır. Günümüzde döküm malzemesi olarak plastik de kullanılmaktadır. Daha büyük çaptaki çarklar ve uygulamaların birçoğu için malzeme seçiminde dökme demir birinci seçim olmaktadır. Burada kullanılan sınıf ASTM A-48-40 ( minimum çekme dayanımı 40 000 psi veya 2720 kgs/cm2 ) dır. Bunlar en fazla 55 m/sn lik çevresel hızlarda ve 200 C0

19

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu ‘ye kadar ki sıcaklıklarda kullanılabilirler. Sıcaklık 200 C0 ‘yi aştığında A–216 WCA/WCC sınıfı karbon çelik dökümler kullanılmalıdır. Çelik dökümün uygulama için yeterliliği kül, kum ve klinker gibi aşındırıcı içeriğine bağlıdır. Bu gibi durumlarda çarklar %12 Cr içeren çelikten ( A–743 CA15 ) dökülmelidir. Paslanmaz çelik dökümler ( A–744 CF8M ) yüksek korozyon direncine sahip olduklarından ve düşük sıcaklıklarda çalışmaya uygun olduklarından kullanılırlar. Düşük sıcaklık uygulamaları söz konusu olduğunda ( en az 100 C0 ), ferritik çelik dökümler %3,5 Ni içermelidir ( A–352 LC3 ). 200 C0 ‘ye kadar ki sıcaklıklar için ise A–276-Tip 304 kullanılmaktadır. Denizcilik uygulamalarında dökümün alümiyum bronz ( B–148 – Alloy C 95800 ) olması istenir. Bakır bronz döküm sınıfı B 150 – Alloy 63 200 ‘e uygun olarak imal edilmektedir. Kostik Asit ( CA ) solüsyonlarında ve diğer korozif sıvılarda özel malzemeler istenebilir. Örneğin sülfirik asit ( konsantrasyonu %67 ve sıcaklığı 60–70 C0 arasında ) yüksek silisyum içerikli dökme demir gerektirmektedir ( %15 Si ).

A C

Döküm işlemi süresince eriyik malzemeyi çarkın temas yüzeylerine mümkün olduğu kadar yakın geçirmek çok önemlidir. Bu yüzden kalıp kumunun kompozisyonu ve kalıbın yüzey kalitesi döküm işleminin en önemli kısmını oluşturmaktadır. Pompanın verimini ise büyük ölçüde sıvı yolunun bağıl pürüzlülüğü pompanın verimini etkilemektedir.

, S

Kapalı çark tasarımında sıvının metalle temas ettiği yüzey alanı daha fazla olduğundan sıvı sürtünmesinden dolayı oluşan kayıplar daha yüksektir. Çarkın çapı büyük olduğu zaman bu sorun daha kronik hal almaktadır. Bu yüzden mümkün olduğu kadar pürüzsüz yüzeyler istenmektedir. Yapılan iterasyonlarda sıvı sürtünmesinden dolayı oluşan kayıpların çapın 5 nci kuvveti ile orantılı olduğu görülmüştür.

E K

Döküm ve yüzey bitirme işlemlerini takiben çarklar dinamik olarak dengelenirler. Dengelenemeyen miktarın sınırları genellikle ISO 1940 ‘da ve hatta daha sıkı sınırları olan API ‘de belirlenmiştir. Çarkların tek başlarına dengelenmeleri yetersiz olmaktadır. Pompanın rotor bileşenleri hazırlandıktan sonra bunlar dengeleme tezgâhına bağlanmalı ve standartlar tarafından belirlenmiş sınırlar içerisinde dengelenmelidir.

n a

m a

2.2.1 Çarkların Konstrüksiyonu

t A

Konstrüksiyon olarak üç tip çark bulunmaktadır. Bunlar çark kapaklarının ve sırtlarının olup olmamasına göre tiplerine ayrılmışlardır. Bu üç tip ( Şekil 2.1 ): 1. Kapalı 2. Yarı açık 3. Açık tır. Kapalı Pompa Çarkları Kapalı pompa çarkları her iki tarafından shroud olarak adlandırılan iki disk ile kapatılmış radyal kanatlardan oluşmaktadır ( genellikle 3–7 arasında ). Emme ağzında aşınma bileziği

20

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu kesin olarak bulunurken çarkın sırt kısmında aşınma bileziği bulunmayabilir. Sırt kısmında aşınma bileziği bulunmayan pompalar genellikle sırt kanatlarına sahiptir. Kapalı tipte çarkın ve çarkın her iki tarafında aşınma bileziğinin kullanıldığı pompalar daha yüksek verime sahiptir.

A C Şekil 2.1 Çark tipleri

, S

Yarı Açık Pompa Çarkları

Yarı açık tipteki çarklar, ön diskinde sıvı sürtünmesi meydana gelmediğinden daha verimlidirler ve asılı partikül ve fiber içeren sıvıların basıldığı pompalarda tercih edilirler. Yarı açık çarklarda meydana gelen eksenel itme kuvveti kapalı çarklara göre daha yüksektir.

E K

Açık Pompa Çarkları

n a

Sırt diskinin üç tip konfigürasyonu bulunmaktadır. Birinci tip Şekil 2.2 ‘de görülen tamamiyle taraklı açık çarktır.

m a

t A

Şekil 2.2 Tamamiyle taraklı açık pompa çarkı

Bu çarkta sırt diski neredeyse tamamen alınmıştır ve bu yüzden hidrolik basıncın meydana getirdiği eksenel itme kuvveti neredeyse hiç yoktur. İkinci tip Şekil 2.3 ‘te görülen kısmi taraklı açık pompa çarkı olarak bilinmektedir. Tamamiyle taraklı açık pompa çarkına göre daha büyük eksenel kuvvete maruz kalır. Ancak daha yüksek verim ve yük karakteristiklerine sahiptir.

21

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Üçüncü tip tam sırt diskine sahip açık bir pompa çarkının olduğu tamamiyle sırt shroud ‘lu açık tip ( Şekil 2.4 ) olarak bilinmektedir. Normalde bir tamamiyle taraklı çarka göre %5 daha yüksek verime sahip iken yük oluşturabilme kapasiteleri daha düşüktür. Tamamiyle diskli açık çarklar diğer açık çark tiplerine göre eksenel itme kuvvetine daha fazla maruz kalırlar. Bu etkiyi azaltmak için sırta kanat konularak eksenel itme kuvvetini oluşturan hidrolik basıncın düşürülmesi sağlanır. Girdap çarkları ( Şekil 2.5 ) çarkların tamamiyle diskli açık tipidir. Bunlar asılı katı boyutlarının büyük olduğu veya asılı katıların kristal veya fiber tipinde olduğu uygulamalarda kullanılır. Girdap çarkı enerjiyi doğrudan sıvıya aktarmaz. Bunun yerine bir girdap oluşturur. Oluşan girdap enerjiyi sıvıya veya sisteme aktarır. Çarkın konumu genellikle salyangozun üzerindedir. Bu yüzden herhangi bir radyal kuvvete fazlaca maruz kalırlar. Bu pompanın kapalı basma koşullarında bile uzun süre çalışmasına izin verir.

A C

, S

E K n a

m a

t A

Şekil 2.3 Kısmi taraklı açık pompa çarkı

Şekil 2.4 Sırt diski tam olarak açık pompa çarkı

22

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Kapalı ve yarı açık tiplerdeki pompa çarklarına ait diğer girdap tasarımlarının bazısı Şekil 2.6 ve 2.7 ‘de gösterilmiştir.

Şekil 2.5 Girdap çarkı

A C , S

Şekil 2.6 2&3 pasajları kapalı girdap çarkları

E K

n a

m a

t A

Şekil 2.7 Yarı açık 2 pasajlı S şekilli girdap çarkı

Genel olarak açık pompa çarklarının birçoğu kısmen taraklı ve tamamıyla diskli tipindedir. Tamamıyla açık pompa çarkları nadiren kullanılırlar. Bunun nedeni daha düşük verime sahip olmaları ve kanatlardaki eğilme yükünün daha az olmasıdır. 2.1.2 Çarkın Emiş Yapması Genel olarak bir çark bir göze veya sıvı emişinin meydana geldiği bir tek açıklığa sahiptir. Bu tip çarklar tek emişli çarklar olarak adlandırılmaktadır. Tek emişli çarkın kullanıldığı pompalar ( çarkın sadece bir tarafında emme kavitasyonunun olduğu ) basit bir tasarıma sahiptir. Fakat çarkın sadece bir tarafından akış olduğundan daha büyük eksenel itme kuvvetine maruz kalırlar.

23

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Bazı pompalarda debi biraz daha yüksektir. Bu durumda iki emme gözüne sahip bir çark kullanılabilir. Çift emiş çarkının kullanıldığı pompalar ( çarkın her iki tarafında emme kavitasyonunun olduğu ) tek emişli çarkın kullanıldığı pompalara göre daha düşük NPSH-r ‘ye sahiptir. Bu tip pompalar hidrolik olarak dengelenmiş olarak kabul edilir. Fakat emiş borusu uygun değilse her iki tarafta da düzensiz akıma karşı duyarlıdır. Genel olarak 550 m3/saat ( veya 153 lt/sn ) üzerindeki debilerde çift emişli çarkın kullanılması gerekebilir ( Şekil 2.8 ).

A C , S

Şekil 2.8 Çift emiş çarkına sahip pompa

2.1.3 Çarkın Çıkışındaki Akım Çarkın çıkışındaki sıvı akımı: • • •

E K

Radyal ( giriş akımının doğrultusuna dik ) Karışık Eksenel ( giriş akımının doğrultusuna paralel )

n a

Çıkıştaki akım, pompanın özgül hızı olarak adlandırılan önemli bir parametre tarafından belirlenir. Pompanın tasarımında özgül hız arttıkça çarkın konstrüksiyonunu radyal tipten eksenel tipe değiştirmek gerekmektedir ( Şekil 2.9 ve karışık akım için Şekil 2.10 ). Genel olarak düşük özgül hızlar için ( düşük debi ve fazla yük ) radyal çarkların ve yüksek özgül hızlar için ( yüksek debi ve düşük yük ) eksenel ( uskur ) çarklar kullanılır ( bkz. Şekil 2.11 ).

m a

t A

Şekil 2.9 Özgül hızlarına göre çarkların şekilleri

24

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu

A C

Şekil 2.10 Karışık akım çarkı ve uskur kanatlı karışık akım tipi çark

, S

E K n a

Şekil 2.11 Eksenel akım çarkına sahip pompa

2.2 Pompa Gövdeleri

m a

Pompa çarkının çıkışında sıvının hızı 30–40 m/sn olabilir. Bu hız basma borusuyla 3–7 m/sn aralığına düşürülebilir.

t A

Hızın düşürülmesi pompa gövdesindeki reküparatörler ile yapılır. Çıkış ağzında sıvının kinetik enerjisi reküparatör ile basınç enerjisine dönüştürülür. Burada enerjinin dönüşümü pompa verimini etkilemeyecek kadar düşük bir kayıp olarak ele alınır. Bu reküparatörlerden bazıları: • • • • • •

Kanatsız kılavuz bileziği Eş merkezli gövde Salyangoz gövde Difüzör bilezik kanatları Diyagonal difüzör kanatları Eksenel difüzör kanatlarıdır.

25

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu 2.2.1 Kanatsız Kılavuz Bileziği Kanatsız kılavuz bileziği iki pürüzsüz diskten ibarettir ( Şekil 2.12 ). İki kılavuz bileziği arasındaki mesafe ya sabittir ya da çıkış ağzına doğru ilerletilmiştir.

A C

Şekil 2.12 Kanatsız kılavuz bileziği

Sıvının kinetik enerjisinin basınç enerjisine dönüştürülmesi bileziğin çıkış çapının ( D0 ) giriş çapına (Dİ ) olan oranına bağlıdır.

, S

Bileziğin genişliği sıvı yükünün oluşturulmasında ufak bir rol oynarken sabit yağ tutucu bileziklerin çıkış çapında ( B0 ) daha fazla genişliği olana göre daha verimli olduğu görülmüştür.

E K

Yukarıdakinden dolayı sıvı hızının daha düşük olduğu pompalarda kanatsız kılavuz bileziği kullanılır. Bu yüzden kanatsız kılavuz bileziğinin bulunduğu pompalarda düşük yükler oluşur. Daha büyük yükler için bileziğin çıkış çapı daha büyük olabilir. Fakat bu pratik olmayabilir.

n a

Sabit kesitin dairesel geçiş pasajında daha yüksek özgül hızlara sahip karmaşık akımlı pompa çarklarında genellikle kanatsız kılavuz bilezikler kullanılır. Bunlar ayrıca içerisinde katı partikül bulunan sıvıları basan düşük özgül hızlı pompalarda da bulunabilir.

m a

2.2.2 Eş Merkezli Gövde

Büyük yüklerde çalışan tek kademeli santrifüj pompaların daha önceki bazı tasarımlarında dairesel taşıma pasajı, bir difüzör bileziği ile birlikte kullanılmaktaydı. Bu tasarımlarda sıvının çıkışı konik bir difüzör vasıtasıyla olmaktadır ( Şekil 2.13 ).

t A

Tasarımlarda çarkın çapının gövdenin çapına olan oranı 1,15 ‘den daha küçük ve 1,2 ‘den daha büyük olmamasına dikkat edilir. Salyangoz genişliği çarkın en büyük genişliğine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. En verimli çalışma noktasındaki kapasite salyangoz çapı ( d ) tarafından kontrol edilmektedir. Salyangozda resirkülasyonu en aza indirmek için bir girdap kesici kullanılır. Buna ek olarak girdap kırıcı mil üzerindeki radyal yükleri önemli miktarda azaltmaya yardımcı olur. Özgül hızı 600 ( US-gpm, feet, rpm ) ‘den daha düşük olan pompalarda eş merkezli gövde sıradan salyangoz gövdeye göre daha yüksek verim sağlar. Bu özgül hızın üstünde verim bir anda düşmeye başlar. Aşağıdaki durumlar söz konusu olduğunda 26

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu • • • • •

Düşük debi ve fazla yük: 500–600 aralığında düşük özgül hız. Pompa gövdesinin birkaç çarkı alacak boyutlarda olduğunda Popa sac gövdeye sahip olduğunda Salyangoz pasajın dökümden işlenmiş olduğunda Daha büyük çark genişliğine döküm elvermediğinde

eş merkezli gövde kullanılır.

A C , S

Şekil 2.13 Eş merkezli pompa gövdesi

E K

2.2.3. Salyangoz Gövdesi

Salyangoz gövdeleri pürüzsüz yüzeye sahip olacak şekilde üretildiklerinde önemsenmeyecek kadar küçük hidrolik kayıplar verirler. Salyangoz gövdelere sahip pompalarda, çark kanatlarının, ön ve arka disklerinin verim üzerinde en az etkiye sahip olacak şekilde aşağı doğru kesmek mümkündür.

n a

Salyangoz gövdelerde kinetik enerji basınca sadece salyangoz boğazından hemen sonra difüzyon odasında dönüştürülür. Diverjans açısı 70 ile 130 arasındadır.

m a

Salyangoz gövdeleri değişik kesitlere sahip olabilirler. Bu kesitler Şekil 2.14 ‘de gösterilmektedir.

t A

Şekil 2.14 Farklı kesitlere sahip volute gövdeleri

İlk iki profil dairesel kesite sahip iken üçüncüsü genellikle tek kademeli pompalarda bulunan ikizkenar yamuk kesite sahiptir. Son profil ise dikdörtgen kesite sahiptir. Dikdörtgen kesit tek kademeli ufak pompalarda ve çok kademeli pompalarda kullanılmaktadır. Şekil verme maliyeti düşük olduğundan ve kısa zamanda üretilebildiğinden

27

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu dolayı imalatları ekonomiktir. Pompanın özgül hızı 1100 d/d ‘den az ise hidrolik kayıplar en alt seviyededir. Salyangoz gövdeleri farklı tasarımlarda üretilmektedir. Bunlar: • •

Tek salyangoz gövdesi Çift salyangoz gövdesi

Tek Salyangoz Gövdesi Tek salyangoz tasarımları daha yaygın olarak bulunmaktadır ve sabit hız baz alınarak tasarlananlar tüm tipler arasında en verimlidirler. Dökümlerini yapmak kolaydır ve üretim maliyetleri daha azdır.

A C

Tek salyangoz gövdesinde basınç dağılımı sadece pompanın En Verimli Noktası ‘nda ( BEP ) dengelenebilir. Diğer çalışma noktalarında mil üzerinde artık radyal yük oluşur. Bu radyal yük duruş koşullarında maksimum değerdedir ve BEP ‘de yaklaşık olarak sıfırdır.

, S

Düşük debi değerlerinde basınç dağılımı öyle bir şekildedir ki basma ağzına yakın olan çark yüzeyleri üzerine yüksek basınç gelir. Girdap kırıcının diğer tarafında buna göre daha düşük basınçlar etki etmektedir.

E K

n a

Şekil 2.15 Tek salyangoz gövdesinde oluşan kuvvetler

m a

Oluşan dengelenmemiş kuvvetlerin girdap kırıcıdan yaklaşık olarak 2400 ‘de ve çarkın merkezindeki bir noktadan geçen doğrultu üzerinde etki ettiği kabul edilebilir. Teorik olarak bu gövdeler pompaların tüm özgül hız aralığında kullanılabilir. Ancak bunlar daha çok düşük kapasiteli, düşük özgül hızlı pompalardır. Bunlar ayrıca çamur ve katıların basılması içinde kullanılabilirler.

t A

Çift Salyangoz Gövdesi Çift salyangoz gövde tasarımı iki tek salyangoz tasarımının sırt sırta konularak bir araya getirilmesinden oluşmuştur ( Şekil 2.16 ). İki salyangozun toplam boğaz alanı eşdeğer tek salyangoz tasarımında kullanılana benzerdir. Tek salyangoz tasarımları yapılarından dolayı mil üzerinde radyal yük oluştururlar. Çift salyangoz tasarımları bu radyal kuvveti daha büyük oranda sınırlandırır.

28

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Bu tasarımda salyangoz gövdesi merkez ekseni etrafında simetriktir. Ancak sıvıyı basma flanşına taşıyan iki pasaj simetrik değildir. Bunun bir sonucu olarak çark etrafındaki basınç kuvvetleri yok edilemez ve bu da bir miktar radyal kuvvet oluşmasına neden olur.

A C

Şekil 2.16 Çift salyangoz gövdesinde kuvvetlerin dengelenmesi

Çift salyangoz gövdesinin hidrolik performansı tek salyangoz gövdesinin tasarımından bir miktar daha fazladır. BEP ‘de verim alışılmadık derecede daha düşüktür. Fakat çalışma noktalarında daha yüksektir. Bu yüzden tüm aralık boyunca olan akımlarda çift salyangoz tasarımı tercih edilir.

, S

Bir tasarımın diğerine tercih edilmesinde debi temel kriterdir. 125 m3/sa lik debi değerinin altındaki değerlerde çift salyangoz tasarımı kullanılmaz. Bunun nedeni daha ufak gövdeleri üretmenin ve temiz tutmanın getirdiği zorluklardır. Daha büyük pompalarda çift salyangozlar tek tercih olarak kullanılırlar.

E K

2.2.4 Kanatlı Difüzör Bileziği

Kanatlı difüzör bileziği pasajları kademeli olarak şekillendirmek için simetrik olarak yerleştirilmiş bir seriye sahiptir ( Şekil 2.17 ). Bu bilezik çarkın etrafındaki bir kanat serisine karşılık gelmektedir. Kanatlı difüzörden gelen akım bir salyangozda veya dairesel gövdede toplanır ve bir basma borusundan basılır.

n a

m a

t A

Şekil 2.17 Kanatlı difüzör

Bu pasajlarda hız yükü basınç enerjisine dönüştürülür. Şekil 2.17 ‘de görülen BC mesafesi boğaz olarak adlandırılmaktadır. Kanatlı difüzör tasarımı salyangoza benzerdir. Yalnız kanatlı bir difüzörde birçok boğaz bulunmaktadır. Salyangozda ise sadece gittikçe genişleyen bir tane boğaz bulunur.

29

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Boğazın ilerisinden itibaren kanat kanalına ait alan gittikçe artar. Bu ise basınçta biraz artış sağlar. Boğazdan sonra kanat kanalının eksen çizgisi düz veya bir eğri şeklinde olabilir. Düz difüzör kanalı biraz daha verimlidir. Fakat daha büyük gövdelerde bu verim elde edilir. Kanat girişinden çıkışına kadar olan kanat yüzeyi bir salyangozun şekli gibi şekillendirilebilir. Fakat bir dairesel yay daha iyi sonuç verir. Difüzör kanatlarının sayısı genellikle çarkın kanat sayısından bir tane daha fazladır. Buradan pratik bir bilgisi olması açısından şunu hemen söyleyebiliriz: Difüzör kanatlarının sayısı çarkın kanat sayısından çok daha fazla olmamalıdır.

A C

2.2.5 Diyagonal Difüzör Kanatları

Diyagonal difüzör kanatları karışık akım çarkına sahip pompalar için reküparatörlerdir. Bunların görevleri: • •

Çarkı terk eden sıvının akış doğrultusunu değiştirmek ve pompanın ekseni boyunca yöneltmek, Sıvının hızını düşürmek ve bunu basınca çevirmek

, S

tir.

E K

Eksenel doğrultuda kesitte ani değişimlerin olmadığı şekillendirme kanallarında kanatlar paylaştırılır. Bunlar farklı çaplardaki çarkların ve yağ tutucuların kullanılmasını mümkün kılar. Böylece verilen bir difüzör modelinin kullanılabilme aralığını arttırır. Özgül hız arttıkça çarkların ve difüzörlerin profili değişmektedir ve eksenel pompaların çark ve difüzörlerinin şekline yaklaşmaktadır.

n a

2.2.6 Eksenel Difüzör Kanatları

m a

Eksenel difüzör kanatları bir eksenel akışlı pompanın çarkının arkasına yerleştirilmiştir ( Şekil 2.18 ).Bu kanatların işlevleri karışık akım pompalarındakine benzerdir.

t A

Kanat sayısı genellikle 5–8 arasındadır. En az kanat sayısı özgül hızı en düşük olanda bulunur ( difüzör tip – 1 ).

Şekil 2.18 Propeller arkasında difüzörü bulunan eksenel akışlı pompa

Verim difüzör pasajının şekli tarafından belirli bir oranda etkilenir. Bu kanat sayısına ve bunların eksenel uzunluğuna ve çark kanatları ve difüzör kanatları arasındaki mesafeye

30

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu bağlıdır. Aynı akım ve yük için kanat sayısının daha az veya daha fazla olması ( difüzör tip-2 ) daha iyi verim alınmasını sağlar. Özgül hızlar yüksek olduğunda bu kanatlar gereksizdir ve bunların yerine basit bir konik difüzör konulmaktadır. 2.3 Aşınma Bilezikleri Çark dönen bir bileşendir ve pompanın gövdesiyle birlikte yataklanmıştır. Sürtünme temasının meydana gelmesini önlemek için bu ki parça arasında bir boşluğun bırakılması gerekmektedir. Arada kalan boşlukta basınç farkı bulunmaktadır. Bu basınç farkına basılan sıvının resirkülasyonu neden olmaktadır. Buradaki kaçak pompanın verimini düşürür.

A C

En alttaki boşluğun diğer avantajları emme resirkülasyonundan dolayı azaltılmış kaçağın erozyonu önlemesi ve ayrıca pompada rotor dinamiğinin daha kararlı olmasını sağlanmasıdır. Bunun bir sonucu olarak pompa daha az titreşime maruz kalır. Bu yüzden bu boşluğu vermek mecburidir veya optimum değerde tutmak gerekmektedir. Bu boşluk ne kadar alt değerde tutulursa verim o kadar iyileşir. Fakat her zaman için çark ile pompa gövdesinin birbirine temas etme riski bulunur.

, S

Bu tip bir sürtünme teması çarkın etrafına yayılabilir veya gövdeyi kullanışsız hale getirerek pahalı parçaların hasarlanmasına neden olabilir. Bu yüzden çarkın emiş alanlarında metalik bilezikler pompa gövdesinde olduğu gibi çarkın gözleri üzerine monte edilir. Çark üzerindeki aşınma bileziği çark aşınma bileziği olarak adlandırılır ve gövde üzerinde monte edilmiş olanı ise gövde aşınma bileziği olarak adlandırılmaktadır ( Şekil 2.19 ).

E K

n a

m a

t A

Şekil 2.19 Farklı tiplerdeki aşınma bilezikleri

Şekil 2.20 ‘de görülen aşınma bileziklerinin kesiti çarkın gözüne monte haldedir ve ön aşınma bileziği olarak adlandırılır. Ancak bazı durumlarda aşınma bilezikleri çarkın sırtına monte edilebilir. Genellikle çarkın eksenel hareketini ve bunun sonucu olarak yataklar üzerindeki yükü en aza indirmek için konulan dengeleme delikleri çarkın üzerinde mevcut ise bu bilezikler gereklidir. Çarkın arka kısmındaki aşınma bileziklerinin yerleşimi Şekil 2.20 ‘de görülmektedir. Aşınma bileziklerinin malzemesi sürtünme teması meydana geleceği sırada oluşabilecek tutukluğu önleyecek şekilde seçilir. Bunun bir sonucu olarak SS–316 gibi malzemeler göz

31

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu önüne alınmayacak kadar sürtünme eğilimine sahip olduğundan bu tip uygulamalar için tercih edilirler.

Şekil 2.20 Aşınma bileziklerinin konumu

Bu tip uygulamalarda çok sık olarak kullanılan malzemeler şunlardır: • • • • • • • •

Östenitik Gri Demir Döküm – ASTM A-436, Tip-1 Östenitik Çekme Demir Döküm – ASTM A-439, Tip-D2 %12 Krom Çeliği – AISI 420 ( sertleştirilebilir ) 18 Cr – 8 Ni Çelik Dökümler – AISI 304 Bakır Alaşım Kum Dökümleri ( Bronz ) – B-584, Alloy C 90 500 Alüminyum Bronz Kum Dökümleri – B-148, Alloy C 95 800 Monel – K 500 Nikel 200.

A C

, S

E K

Gövde aşınma bileziğinin sertliği 225 ila 275 BHN arasında iken çark aşınma bileziğinin sertliği 50 ila 100 BHN arasındadır. Santrifüj pompalar için API 610 Standardı metalik aşınma bilezikleri için minimum aşınma toleranslarını içermektedir. Ancak, bu toleranslar pompalama sıcaklığı, bilezik malzemesinin termal genleşme katsayısı ve sürtünme aşınması değerine ve pompanın verimine uygun olmalıdır.

n a

m a

Sürtünme aşınması eğilimine sahip malzemeler ve 260 C0 üzerindeki sıcaklıklarda çalışan pompalar için çaplar 0,127 mm ek bir toleransa sahiptir. Bunun üzerindeki değerler için Tablo 2.1 kullanılabilir.

t A

26 inç ve yukarısı için çapsal toleransın 0,037 inç ve çark çapındaki her inç başına artışa ek olarak bu değere 0,001 in. eklenmesi önerilmektedir. Örneğin 30 inç lik bir çarkın aşınma bileziği için çapın en az 0,037 + 0,004 = 0,041 inç olması önerilmektedir. API 610 çarka bileziklerin nokta kaynağını önermemektedir. Bilezikler kilitleme pimleri veya dişli kamalar ile radyal veya eksenel doğrultuda preslenmelidir. Termoplastik kompozit malzemeler günümüzde aşınma bileziği malzemesi için ideal olarak görülmektedir. Bunlar sabit aşınma parçalarına veya çelik üzerinde kalan eşleşen yüzeylere uygulanabilir. Termoplastik kompozit malzemelerin kullanımı aşınma parçaları arasında daha

32

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu büyük sertliğin olmasını, kurban bileşen olarak kullanılmasını sağlar. Termoplastikler birçok sınırlamaya sahiptir. Ancak en iyi alternatiftirler. Termoplastik kompozit malzemeler yüzeye yapışmaz ve düşük sürtünme katsayısına sahiptir. Temiz sıvılarda mükemmel aşınma direnci sergilerler. Bu plastiklerden bazıları malzemenin mekaniksel özellikleri arttıran güçlendirilmiş karbon fiberleri içermektedir. Bunun bir sonucu olarak metal aşınma bileziklerinin yerine doğrudan kullanılabilirler. Düşük sürtünme katsayısı ve sürtünme aşınması eğiliminden dolayı toleransları metal aşınma bileziklerine göre yarıya indirmek mümkündür. Bu olasılık özellikle düşük özgül hızlı pompalarda pompa verimini iyileştirir. Ancak bu tip malzemelerin bazı sınırları bulunmaktadır. Bunlar: • •

Maksimum ömürleri sıvı temiz ise elde edilir. Farklı kimyasallar için geniş bir uyumluluğa sahip değildirler.

Toleransa Göre Dönel Elemanın Çapı Başlangıç Bitiş <2 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 11,000 12,000 13,000 14,000 15,000 16,000 17,000 18,000 19,000 20,000 21,000 22,000 23,000

2,499 2,999 3,499 3,999 4,499 4,999 5,999 6,999 7,999 8,999 9,999 10,999 11,999 12,999 13,999 14,999 15,999 16,999 17,999 18,999 19,999 20,999 21,999 22,999 23,999

, S

Minimum Çapsal Tolerans İnç mm 0,254 0,28 0,30 0,36 0,41 0,41 0,41 0,43 0,46 0,48 0,51 0,53 0,56 0,58 0,61 0,64 0,66 0,69 0,71 0,74 0,76 0,79 0,81 0,84 0,86 0,89

E K

n a

m a

t A

0,01 0,011 0,012 0,014 0,016 0,016 0,016 0,017 0,018 0,019 0,02 0,021 0,022 0,023 0,024 0,025 0,026 0,027 0,028 0,029 0,03 0,031 0,032 0,033 0,034 0,035

A C

33

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu 24,000 25,000

24,999 25,999

0,036 0,037

0,91 0,94

Tablo 2.1 Minimum çapsal tolerans

2.4 Mil Pompanın rotor grubu mil, çark, kovan, salmastra, yataklar veya yatak yüzeyleri ve kavrama yarılarından oluşmaktadır. Ancak mil rotordaki en önemli elemandır. Birincil tahrik birimi çarkı tahrik eder ve çarktaki ve pompa gövdesindeki sıvıyı mile doğru hareket ettirir. Pompa mili çalışması süresince sürekli gerilime maruz kalan bir elemandır. Bu gerilim çeki, bası, eğilme ve burulma şeklinde olabilir. Bu yüklerin doğası çevrimsel olduğundan milin hasarlanması yorulma sebebiyle olmaktadır.

A C

Milin tasarımı ya milin en küçük kesitindeki burulmadan kaynaklanan kesme gerilimine yapılan hesaplamalara ya da bileşke yük, çevrim sayısı ve gerilim konsantrasyonu gerilimini hesaba katan kapsamlı bir yorulma hesabına dayanarak yapılır. Tasarıma son hali her zaman için bilgisayarla yapılan karmaşık sonlu elemanlar yöntemine göre verilir.

, S

Mil tasarımı sadece gerilim yığılmasına göre değil aynı zamanda aşağıdaki faktörlere göre de sınırlanmıştır: • • • •

Milin şekil değiştirmesi Önemli gerilmeler Monte edilmiş bileşenler Kritik devir ( rotor dinamiği )

E K

n a

En çok kullanılan mil malzemesi sade karbon çeliktir ( genellikle BS-970-En 8 ). Daha yüksek sınıflar BS-970-En 19 veya AISI 4140, ASTMA-322, 4140 Sınıfı ( su verilmiş ve temperlenmiş ) nı içermektedir.

m a

Östenitik çelik miller için ayrıca ASTM A-276, Tip 316 ve AISI 304 sınıfı kullanılabilir. pH ‘ı 7.0 ‘dan küçük olan asidik sular, dreyn suyu veya hafif asidik havalandırılmamış sıvılar ve korozif iyonlar içeren hidrokarbonlar gibi bazı uygulamalar için millerin alüminyum bronz malzemeden yapılması istenebilir. Bu gibi uygulamalar için B-150-Alloy C 63 200 sınıfı önerilmektedir. Özel uygulamalar için Monel veya Hastalloy C milleri bile kullanılabilir.

t A

Mil ile temas halinde olan mekanik salmastralar veya yumuşak salmastralar sürtünme teması veya aşınma korozyonundan dolayı aşırı aşınmaya maruz kalabilir. Bunun için kurban bileşen olarak mil kovanları kullanılmaktadır. Bu kovanların çapı milin çapına yakındır ve salmastralar ve salmastra kutusu mille temas halinde olmaktansa kovan ile temasta olurlar. Böylece maliyeti yüksek olan milin komple değiştirilmesi yerine sadece kovan değiştirilir. Pompa kovanlarının malzemesi mil malzemesi ile benzerdir. Fakat standart SS–316 kullanılmasını gerektirmektedir. O-ring veya bir Teflon kama gibi mekanik salmastranın ikincil salmastrasına maruz kalan kovan kısmı sert malzeme ile kaplanmıştır. Plazma spreyi, Krom Oksit, tungsten karpit veya alüminyum oksit sert kaplama için kullanılabilir. Bu sayede 70–72 Rc civarında sertlik elde edilir. Bunun ardından yüzey ince işleme ile bitirilir.

34

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu 2.5 Salmastra Kutuları Salmastra kutusu, pompa gövdesinden geçen milin sızdırmazlığını sağlamak için bir oda veya yatak görevi görür ( Şekil 2.21 ). Bir salmastra kutusunda 4-6 adet uygun paketleme halkaları, sıkma ve mili aşağı bastırmak için bir baskı plakası kullanılır. Salmastra kutusundaki mil ve paketleme yatağı arasındaki dar pasaj sıvıya pompa gövdesi içerisinde yüksek basıncın olduğu yerde sınırlı bir geçiş alanı sunmaktadır. Dar pasaj basınç düşüşüne neden olur, mil ve paketleme arasındaki göz ardı edilemeyecek sürtünme sızıntıları önler ve baz metalin ısınmasına neden olur. Bu yüzden paketten en az kaçak olacak şekilde baskı plakasını sıkmak en iyisidir. Bu az miktardaki kaçağın hem yağlama hem de soğutucu akışkan olarak davranmasını sağlar. Açıkçası zararlı ve zehirli sıvılar için buna müsaade edilemez.

A C

Pompalar kirli veya yüksek basınçlı sıvı taşıdığı zaman fener halkaları kullanılmaktadır. Bu bilezikler çevreleri boyunca açılmış deliklere sahiptir. Bir fener halkası, salmastra kutusundaki yumuşak salmastra paketinin oluşturduğu halkalardan birisinin yerine konulur ve pompanın son tarafında veya yumuşak salmastra grubunun arasına konulur.

, S

E K

Pompanın basma basıncının yüksek olduğu pompalarda salmastra kutusunun boğazına bir sınırlandırıcı kovan konulur. 0

Eğer basılan sıvı yüksek sıcaklıkta ise ( 120 C ‘nin üzerinde ) salmastra kutusu, su ceketi yatağına birleşmiş vaziyettedir. Bu durum su sirkülasyonuna izin verir ve yumuşak salmastraların düşük sıcaklıkta tutulmasını sağlar.

n a

Zehirli veya korozif sıvılar basıldığında salmastra kutusunun tamamıyla sızdırmazlığının sağlanıldığına emin olunmalıdır. Bu gibi sıvıların kaçak yapması işletmenin personeline zarar verir ve ayrıca bu durum pompanın dış yüzeyi ve pompa kaidesi için zararlı olabilir. Bu yüzden maddi kayıplar ortaya çıkabilir.

m a

Bu salmastra grubunun önünde basıncın birinci düşürülmesi ile elde edilir. Basınçtaki düşüş yardımcı çarkın sırtındaki radyal kanatların etrafında olur ( bkz. Şekil 2.22 ). Bu yardımcı repeller olarak da adlandırılmaktadır.

t A

Repellerın mil ile dönmesi sonucu sıvı dışarıya fırlatılır. Bu yüzden salmastra grubunun önündeki basınç düşer. İtici tarafından oluşturulan basınç kanatların uzunluğuna ve pompa gövdesine olan mesafeye bağlıdır. Yaygın olarak kullanılan bir diğer tasarım ana çarkın kendi sırtına kanatların dökülmesidir. Sırt kanatları salmastra grubu üzerine gelen basıncı düşürmeye yardımcı olur. Mil ve salmastra grubu arasındaki sürtünmeden kaynaklanan işin büyüklüğü aşağıdaki faktörlerden etkilenmektedir: • •

Paketlemenin kalitesi Salmastra baskısının uzunluğu

35

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu • • • •

Milin çapı Milin devri Baskı kutusu üzerindeki basınç Salmastra paketinden geçen sıvı hacmi

A C , S

E K Şekil 2.21 Salmastra kutusu

n a

m a

Uygun olarak çalışan bir salmastra kutusunda sürtünmeden dolayı oluşan kayıplar genellikle pompanın toplam gücünün %1 ‘i mertebesindedir. Bu değer pompanın boyutundan ve tipinden bağımsızdır.

t A

Şekil 2.22 Korozif bir sıvıyı basan pompada kullanılan salmastra kutusu

36

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Günümüzde pompalarda kullanılan yumuşak salmastralar daha çok PTFE ( Teflon )/Grafit filamanlarından yapılmaktadır. Bunlar son şekilleri kare olacak şekilde örülmüştürler. Isıyı dağıtma ve düşük sürtünme katsayısı özelliklerine sahiptirler. Şekil 2.23 ‘de yüksek performanslı filaman salmastra görülmektedir.

A C

Şekil 2.23 Yüksek performanslı filaman salmastra ( EGK® ** Filaman Salmastra – Style 2070 )

, S

Salmastranın özellikleri paketlerin örülmesi sırasında kirleticileri, asitleri, alkalileri taşıması, sıcaklık, devir ve diğer faktörlere dayanım için diğer özel malzemeler yapılarına katılır. Örneğin Aramid olarak adlandırılan bir malzeme salmastranın mekanik özelliklerini iyileştirmektedir. Bu şekilde salmastranın kendisini salması önlenir, çamur ve sıvıdaki aşındırıcılara karşı dayanımlı olması sağlanır.

E K

2.6 Mekanik Salmastralar ve Salmastra Yatakları

Yukarıda hakkında bilgiler verilen yumuşak salmastraların birçok dezavantajı da bulunmaktadır. Bu dezavantajların bazısı: • • •

n a

Mil yüzeyi pürüzsüz değil ise sürekli kaçak meydana gelmesi ve ürün kaybının olması Eğer salmastra baskı kovanı çok sıkılmışsa mil/kovan gittikçe ısınması ve Şekil 2.24 ‘te görüldüğü gibi hızlı aşınma meydana gelmesi Sürekli gözetime ihtiyaç duymaları

m a

t A

Şekil 2.24 Salmastranın çok sıkılmasından dolayı mil/kovan üzerinde meydana gelen aşınma

Bunun bir sonucu olarak yumuşak salmastralar popülerliklerini kaybetmişlerdir. Fakat halen kritik olmayan ve düşük güç gereksiniminin olduğu uygulamalarda kullanılmaktadırlar. Uygulamaların birçoğunda yerlerini mekanik salmastralar almıştır. Mekanik salmastraların 37

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu kullanılmasıyla yumuşak salmastralarda görülen dezavantajların birçoğunun önüne geçmek mümkün olmuştur. Mekanik salmastraların ilk ortaya çıkışı 1930 larda olmuştur ve bu konuda günümüze kadar sürekli olarak hızlı bir gelişim kaydedilmiştir. Bu gelişim özellikle bu salmastralara olan güvenirliliği arttırmıştır. 1950 lere kadar milin sızdırmazlığının sağlanması için standart yöntem olarak yumuşak salmastralar kullanılmaktaydı. Fakat çalışma koşullarının daha da zor hale gelmesi ve pompalarda basılan sıvıların değişkenlik göstermesi nedeniyle bu değişen koşullara uyum sağlanması için mekanik salmastralar tasarlanmıştır.

A C

Mekanik salmastralar temel olarak eşleşen yüzeyleri leplenmiş iki parçaya sahiptir. Yüzeylerden birisi sabit durur iken diğeri dönel hareket yapmaktadır. Yumuşak salmastralarda sızdırmazlık mil ekseni boyunca sağlanırken mekanik salmastralarda mil eksenine dik doğrultuda sızdırmazlık sağlanmaktadır. Mekanik salmastranın eşleşen yüzeyleri arasında yağlayıcı bir ortam olmadığı sürece mekanik salmastra çalışamaz ( Şekil 2.25 ). Eğer yağlayıcı ortam bulunmaz ise erken aşınma meydana gelebilir ve salmastra hasarlanarak kaçırmaya başlar. Genellikle sızdırmazlık ortamı olarak salmastra yatağına belirlenmiş bir basınçta sıvı gönderilir. Bu sıvı hem yağlama görevi görür hem de salmastra yüzeylerini soğutur. Eşleşen yüzeyler arasındaki sıvı atmosfere kaçabilir ve bu durum kaçak emisyonu olarak adlandırılır. Bazı uygulamalarda kaçak emisyonları kabul edilemez ve bu tip durumlarda çoklu salmastra konfigüsrasyonları kullanılır.

, S

E K

Ancak hassas tasarımından dolayı mekanik salmastranın pompaya montajı süresince çok dikkatli olmak gerekmektedir.

n a

m a

t A

Şekil 2.25 Mekanik salmastra

Şekil 2.26 ‘da görüldüğü gibi sızdırmazlık üç noktadan sağlanmaktadır. Tüm mekanik salmastralarda ortak olan bu noktalar: 1. Birincil eşleşme yüzeylerinde ve eşleşen bileziklerde 2. Dönel bileşen ve mil/kovan arasında 3. Sabit bileşen ve baskı kovanı arasında 38

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu

A C

Şekil 2.26 Bir mekanik salmastradaki sızdırmazlık noktaları

Salmastra kovanın üstüne monte edildiğinde mil ve kovan arasında ek bir sızdırmazlık noktası oluşur. Belirli eşleşen bilezik tasarımlarında ayrıca baskı kovanı ve salmastra kutusu arasında ek bir salmastraya daha ihtiyaç vardır.

, S

Normal olarak eşleşen salmastra yüzeyleri birbirinden farklı malzemeden yapılırlar ve bir yay vasıtasıyla temas halinde bulunurlar. Yay basıncının oluşturduğu ön gerilme yükü pompayı durdurma süresince veya sıvı basıncında azalma olduğu zaman birincil ve eşleşen bilezikleri bir arada tutar.

E K

Mil ve kovan arasındaki ikinci salmastra kısmen dinamik olmak zorundadır. Salmastra yüzeyleri aşındıkça birincil bilezik hafifçe ileriye doğru hareket eder. Ekipmanın titreşimi, milin dönmemesi ve pompa gövdesine milin termal olarak genleşmesinden dolayı ikincil salmastra mil ekseninde ilerler. Sızdırmazlıktaki esneklik O-ring, kama, V-ring veya körük gibi elemanları barındıran ikincil salmastra ile sağlanır ( körüklü salmastra için bkz Şekil 2.27 ). Birçok salmastra tasarımı salmastra kafasını kovana veya mile sabitler ve birincil bileziğin pozitif olarak sürülmesini sağlar.

n a

m a

t A

Şekil 2.27 Körüklü salmastra

Mekanik salmastralar yapı olarak birbirinden farklı olabilir. Fakat temel olarak hepsi aynı prensibe göre çalışırlar. Tasarımdaki geniş değişimler esnekliğin, kolay kurulumun ve ekonomikliğin sağlanma isteği sonucu ortaya çıkmıştır. Bir salmastranın yerleşimi ve pompa üzerinde kullanılacak salmastra sayısı özel bir sızdırmazlık sisteminin tasarlanmasını açıklamak için kullanılabilir. Yaygın olarak kullanılan salmastra yerleşimi şu şekilde tanımlanabilir: • • •

Tek salmastralı yapılar Dâhili olarak monte edilmiş Harici olarak monte edilmiş 39

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu • • • • •

Çift salmastralı yapılar Tandem salmastralar Çift salmastralar Harici olarak basınçlandırılmış Dâhili olarak basınçlandırılmış yapılar

Sızdırmazlık odasının içine konulan tek salmastralı bir yapı tüm yapının en az %75 ‘ini oluşturur. Bu endüstriyel olarak kullanılabilecek en ekonomik sızdırmazlık sistemidir. Yumuşak salmastraların salmastra kutusuna konulması gibi mekanik salmastralarda salmastra gövdesine konulurlar. Yapılan araştırmalar uygulamaya bağlı olarak çapların genişletilmesinin farklı avantajlar kazandırdığını göstermiştir. Önerilen bazı salmastra gövdeleri Şekil 2.28 ‘de gösterilmiştir.

A C

Çalışmalar göstermiştir ki oda genişliği ile akışkan akımı artmaktadır. Bu durum salmastra üzerinde ortaya çıkan ısının uzaklaştırılmasına da yardımcı olur.

, S

Genişletilmiş odaların optimum olarak seçilmesinde aşağıdaki maddeler yardımcı olabilir: • • •

Hareket verme durdurma koşulları altında salmastra gövdesindeki gazlar Düşük kaynama noktasına sahip hafif hidrokarbonlar Katı partiküllü sıvılar

E K

Bu tasarımlar salmastraların güvenirliliğini iyileştirmeye yardımcı olur. 2.7 Rulman Yatağı/ Rulman İzolatörleri

n a

2.7.1 Konsollu veya Asılan Pompa Çarkları Asılan çarklı pompalarda genellikle sadece sürtünmesiz yatak kullanılır. Tipik bir yatak gövdesinin yerleşiminde radyal bilya veya silindirik taşıma elemanı çarkın hemen yanına veya içerisine gelecek şekilde konulmuştur. Buradaki amaç sadece radyal yükleri karşılayabilmektir.

m a

Eksenel yatak kavramaya yakın olarak konulur ve genellikle bir çift açısal temaslı rulman veya çift sıralı açısal temaslı rulmandan oluşur.

t A

Genellikle iç tarafa monte edilen bilyalı rulman, dış tarafa veya kavrama tarafına monte edildiğinde bir çift açısal temaslı rulman yüz yüze bakacak şekilde veya bir çift sıralı açısal temaslı rulman ile kullanılır. Bir silindirik elemanlı rulman iç tarafta kullanıldığında dış taraftaki yataklar sırt sırta konulur. Böylece oluşan eksenel yük her iki doğrultuda da karşılanabilir. Bu çift rulman hem dengelenmemiş eksenel yükleri hem de radyal yükleri taşır. 2.7.2 Yatakların arasında veya tam destekli mile sahip pompalar Çarkı yatakları arasında olan pompalarda bilyalı radyal rulman ve bilyalı eksenel rulman kendilerine ait yataklarda bir arada kullanılırlar. Radyal rulman normal olarak pompanın kavrama tarafına konulurken bilyalı eksenel yatak pompa diğer tarafına konulur. Eksenel 40

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu yatak mil üzerinde eksenel yükü rulman gövdesine aktarmaması için eksenel olarak sabitlenmelidir. Rulman genellikle mil üzerindeki bir faturaya dayanır ve bir kilitleme somunu ile sabitlenir. Diğer taraftan eksenel rulman, eksenel rulman yatağında eksenel olarak kilitlenmiştir. Radyal rulmanın eksenel olarak yatağında hareket etmesine izin verilir. Böylece termal genleşme sonucu oluşacak olan herhangi bir gerilimin önüne geçilir.

A C , S

E K Şekil 2.28 Salmastra gövde tipleri

n a

m a

Yatakları arasında çarkı bulunan çift emişli santrifüj pompalar için radyal kaymalı yatak ve bir bilyalı eksenel yatak çok sık olarak kullanılan bir kombinasyondur. Bu tip bir yerleşimde pompa üzerindeki tüm radyal yükler radyal kaymalı yatak tarafından taşınır.

t A

Bilyalı eksenel rulman, yatağına öyle bir şekilde monte edilmiştir ki sadece eksenel yüklere maruz kalmaktadır. Bilyalı eksenel rulmanın bulunduğu yatakta radyal olarak gevşeklik bulunmaktadır. Eksenel rulmanın dış bilezikleri üzerine bir de metalik şerit konulmuştur. Bu şerit rulman yatağını kilitleyerek dış bileziklerin dönmesini engellemektedir. Bu tip bir rulman yerleşimi daha yüksek güçlerin ve devir sayılarının olduğu bilyalı radyal rulmanların devir, yük ve yağlama sınırlarından dolayı pratik olmadığı uygulamalar için kullanışlıdır. Milin dış tarafı üzerindeki bilyalı eksenel yatağın konumundan dolayı mil çapı bilyalı eksenel rulmanın çapından daha küçük olabilir. Çünkü milin bu kısmına hiç tork iletilmez.

41

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu 2.7.3 Düşey Pompalar Tasarım sırasında düşey pompalarda dönen elemanların ( örn. Pompa mili ve çark(lar) ) statik ağırlıkları gibi dengelenmemiş eksenel hidrolik kuvvetlerin eksenel yatak tarafından taşındığı kabul edilir. Bu rulmanlar düşey derin kuyu pompalarında olduğu gibi daha büyük pompalarda sıradan bilyalı, açısal temaslı, iç bileziği iki parçalı açısal temaslı ve hatta küresel elemanlı eksenel rulmanlar olabilir. Tipik olarak bu rulmanlar maksimum eksenel yükü en azından üçte birine indirecek kadardır. Bu olay bu tip pompalarda meydana gelen eksenel yüklerin belirlenmesinde değişen faktörlerin sayısının değişmesinden dolayı olmaktadır. En şiddetli eksenel yükler pompanın durdurulması esnasında oluşur ve/veya darbeli yüklemeden su çekicinin bir sonucu olarak meydana gelir.

A C

Bunların bazısı şunlardır: • • • •

Pompa itkisinin hesaplanması o kadar da hassas değildir İç taraftaki toleranslar arttıkça pompanın itkisi artar İtki yükü çarkların gövde(ler) ile olan düşey pozisyonlarına göre değişir. İtki yükü akış ile değişim gösterir ( Bazı durumlarda ters doğrultuda bile olabilir ).

, S

Tahrik biriminin eksenel yatağına ait oranın ve hesaplanan maksimum pompa itkisi arasında makul bir sınır bulunmalıdır. 2.7.4 Rulman Yatağını Koruyan Aygıtlar

E K

Pompalardaki bilyalı rulmanların ömrü ile mekanik salmastranın ömrü arasında yakın bir ilişki bulunmaktadır.

n a

Bilyalı rulman kötü koşullarda salmastra ömrünü azaltırken bir mekanik salmastradan kaynaklanan sıvı kaçağı rulmanın hasarlanmasına neden olabilir. Bu yüzden bilyalı rulmanların yaklaşık olarak %10 ‘u tasarlanan ömürleri olan 3-5 seneye erişebilirler.

m a

Bunun yanında yağmur, ürün kaçakları, çöküntü ve yıkama suyu rulman yatağına girerek rulman yağlayıcısını kirletir ve rulmanın ömrü üzerinde kötü bir etki meydana getirir.

t A

Yağlama yağındaki kirletici madde olarak sadece %0,002 suyun bulunması rulmanın ömrünü en az %48 oranında azaltır. %0,10 su bulunması rulmanın ömrünü en az %90 oranında azaltır. Rulman yatağı içerisindeki koşulların iyileştirilmesi için birçok farklı sonlandırma salmastrası kullanılır. Yaklaşık olarak her durumda sonlandırma salmastrasının normal çalışma ömrü ve kalitesi bilyalı rulmanları kadar iyi olamaz. Sonlandırma salmastralarının kalitesinin arttırılması bilyalı rulmanların ömrünü arttıracaktır. Keçe ve Dudak Segmanları

42

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Rulman yataklama izolatörlerinden en eskilerinden birisi de keçedir ( Şekil 2.29 ). Rulman kapaklarına keçenin geçebilmesi için kanal açılır ve keçe kesilerek bu kanala yerleştirilir. Keçe burada atmosferdeki yağ ve kirin rulman yatağına girmesini engeller. Dudak veya yağ segmanlarının ( Şekil 2.30 ) yatırım maliyeti düşüktür, kolay bulunabilirler ve daha fazla alanda kullanılabilirler. Yeni dudak segmanlar hem statik hem de dinamik modlarda koruma sağlamaktadır. Fakat bunların en büyük dezavantajı elastomer malzemenin aşınmasından dolayı koruma ömürlerinin kısa olmasıdır.

A C , S

E K

Şekil 2.29 Keçe salmastra

Kolay bulunabilen bir dudak segmanından beklenen çalışma ömrü en az 3000 saat veya 3–4 ay olabilir. Bu yüzden bir rulman sürekli çalışma koşulları altında 3 ila 5 sene ömre sahip olacak şekilde tasarlanırken dudak segmanları sadece birkaç aylık bir koruma sağlayacaktır.

n a

Viton® dudak segmanlarının sıcaklık sınırları -42 ila 203 C0 arasındadır.

m a

t A

Şekil 2.30 Dudak segman

43

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Labirent Segmanlar Labirent segmanlar, tırtırlı profil içeren donanımlardır ve rulman yatağına kirletici maddelerin girişini etkili bir biçimde önlerler. Bunu ise durgun ve dönen parçalar arasında sıvı filmi oluşturarak herhangi bir fiziksel temas olmadan gerçekleştirirler. Labirent segmanlar uygulama ve amaca göre seçildiklerinden birçok çeşidi bulunmaktadır. Aşınmamaları ve kendi kendilerine havalandırma yapabilmeleri labirent segmanların avantajlarıdır. Aşınmanın meydana gelmesi için temas eden hiçbir parçanın olmaması bir labirent segmanı bir ekipmanın ömrü sürece defalarca kullanılabilmesine olanak tanır. Labirent segmanlar atmosfere açık olduklarından rulman yatağının havalandırması açılabilir havalandırmak için açılabilir ve delik içerisine sıcaklık sensörü konulabilir.

A C

, S

E K n a

Şekil 2.31 Özel tipteki bir labirent segman

Dudak segmanlara göre ilk yatırım maliyetlerinin yüksek olması ve nemli ortamlarda sıcaklık dalgalanmaları süresince yataklama odasının nefes alması için atmosferik kondensat tarafından her an kirleticilere maruz kalacak şekilde atmosfere açık bir yolun bulunması labirent segmanların dezavantajlarıdır. Ayrıca dinamik ( dönel ) modda olduğu gibi statik modda verimli olarak sızdırmazlık sağlayamazlar.

m a

t A

Dudak segmanlardakine benzer olarak labirent segmanların sıcaklık sınırları elastomer rotoru tarafından belirlenir ve statoru yerinde tutar. Manyetik Segmanlar Manyetik segmanlar iki parçalı ve optik olarak düz sızdırmazlık yüzeylerine sahip manyetik çekim tarafından bir arada tutulan sonlandırma yüzlerine sahiptir. Mekanik salmastralara ve bilyalı rulmanlara benzer değer olarak bir tasarım ömürlerine sahiptir ve onarılmaları da mümkündür.

44

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Manyetik segmanların en büyük avantajı rulman yatağı için atmosfere tam kapalı sızdırmazlık sağlamalarıdır. Pozitif sızdırmazlık sağladıklarından sistem içerisindeki diğer elemanlar normal sıcaklık değişimleri süresince yağlayıcının üstündeki hava cebinin tepkisi ve genleşmesi sonucu meydana gelen nefes alma olayına izin vermek zorundadır.

A C

Şekil 2.32 Manyetik segman

, S

Manyetik segmanların dezavantajı ilk maliyetlerinin yüksek olması ve neredeyse sonsuz ömre sahip labirent segmanlara göre daha kısa ömre sahip olmalarıdır. Manyetik segmanlar genel olarak kuru karter, yağ buharıyla yağlanan rulman yatakları veya gresle yağlanan yataklar için tavsiye edilmemektedir. Bu segmanların üst sıcaklık limitleri labirent segmanlara göre daha düşüktür ( 121 C0 civarında ).

E K

2.8 Kaplinler

n a

Pompalarda kullanılan kaplinler genel amaç için kullanılan kavramalar sınıfındadır. Genel amaç için kullanılan kavramalar standartlaştırılmıştır ve daha basit bir tasarıma sahiptir. Ayrıca bu tür kavramaların maliyeti düşüktür. Buna ek olarak turbo makinalarda kullanılabilecek olan özel amaçlı kavramlarda mevcuttur ve bu kavramalar API 671 standardında belirtilmiştir.

m a

Bu kavramaların incelenmesi ve değiştirilmesi kolay olan esnek bir elemana sahiptir. Fakat hassas doğrultu ayarlaması için kullanılmazlar. Pompalarda kullanılan kavramalar genellikle aşağıda bahsi geçen 5 tipten birisidir. Bunlar; 1. 2. 3. 4. 5.

t A

Dişli kaplin S yaylı kaplin Disk kaplin Elastomer bası gerilmesine çalışan kaplin Elastomer kesme gerilmesine çalışan kaplin

dir.

45

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu 2.8.1 Dişli Kavrama Dişli kaplinler, içinde dişli bulunan flanşlı bir disk veya kovan ile dışında dişli bir göbeğin bir arada bulunduğu ve bunların bir grup olarak diğer grup ile birleştiği kavramalardır ( Şekil 2.33 ). Diskli bir göbek pompa mili üzerine ve tahrik milinin karşısındaki diğer mile de monte edilmiştir. Flanşlar eşleşen dişlerin arası greslendikten sonra cıvata ile sıkılmaktadır. Kapalı bir hacimde gresin tutulması için flanşlı yüzler ve diske uygun statik segmanlarla donatılmışlardır ( O-ringler gibi ).

A C

Kaplinlerin bazısında flanşlı disklerin arasında bir kovan bulunur. Millerin arasındaki herhangi bir kaçıklıkta göbeğin dışındaki dişler ve bunlara ait disk üzerinde bulunan dişler arasında kayma meydana gelir. Dişli kaplinler genellikle gücü 75 kW ‘nin üzerinde olan pompalarda kullanılırlar.

, S

E K n a

Şekil 2.33 Dişli kaplin

m a

2.8.2 S Yaylı Kaplinler

Bazı yönlerden S yaylı kaplinler dişli kaplinlerle benzerlik göstermektedir. Ayrıca tahrik mili ve tahrik edilen mil üzerine monte edilmiş iki göbekten oluşmaktadır. Göbeklere kanal açılmıştır ve yatak esnek bir elemana sahiptir. Esnek eleman ile göbeğin kanalları arasında meydana gelebilecek herhangi bir kayma ihtimali için kaplin gres ile yağlanır.

t A

Bir kapak yağlayıcıyı içermektedir. S yaylı kaplinler genellikle gücü 750 kW olan pompalarda kullanılmazlar. Şekil 2.34 ‘te S yaylı kaplin görülmektedir. 2.8.3 Diskli Kaplin Şekil 2.35 ‘te görülen diskli kavrama Metalik Elemanlı Kavramalar sınıfına girmektedir. Ayrıca turbo makinalarda kullanılan diyaframlı kaplinler de bu kategoriye girmektedir.

46

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Metalik diskli kaplin tahrik mili ve tahrik edilen mil üzerine monte edilmiş iki göbekten oluşmuştur. Bu kaplinde göbekler ve kovan arasına esnek şimler veya metalik elemanlar yerleştirilmiştir.

A C , S

Şekil 2.34 S yaylı kaplin

E K Şekil 2.35 Metalik diskli kaplin

n a

m a

Tork civatalar vasıtasıyla oluşturulan çekme kuvveti tarafından iletilir. Bu tip kaplinler, gücü 75 kW ‘nin üzerinde olan pompalarda kullanılmaktadır.

t A

2.8.4 Kesme Gerilmesine Çalışan Elastomer Kaplinler Elastomer kaplinlerin tümü, elastomer elemanlarının torku tahrik eden ve edilen göbekler arasında nasıl aktardığına bağlı olarak sınıflandırılmaktadır. Bu elemanlar ya bası gerilmesine ya da kesme gerilmesine çalışmaktadırlar. Kesmeye çalışan kaplinlerde tahrik eden göbek bunların arasında bulunan bir elastomer elemanla tutturulduğundan tahrik edilen göbeği çekerlerken tahrik eden ve edilen göbekler ayrı düzlemlerde çalışırlar. Burada eleman göbekler arasına gerildiğinden göbeklerin arasında kuvveti iletir ve iletirken kuvvetin bir kısmını izole eder ( Şekil 2.36 ). Tüm kaplinler arasında paralel kaçıklığı en fazla miktarda alabilen muhtemelen tek kaplin tipidir.

47

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Bu kaplinler, gücü 75 kW ‘nin altında olan pompalarda kullanılmaktadır.

A C

Şekil 2.36 Kesme gerilmesine çalışan elastomer kaplinler

, S

2.8.5 Bası Gerilmesine Çalışan Elastomer Kaplinler

Yıldız kaplinlerde eleman ( örümcek olarak adlandırılır ) yıldızın eşleşen göbekleri arasında bası kuvveti ile yüklenirler.

E K

Tahrik eden göbeğin tırnaklarına tahrik edilen göbeğin tırnaklarının temas etmesiyle bu yıldızlar aynı düzlemde çalışırlar. Elastomer örümceğin ayakları tahrik eden ve edilen tırnaklar arasında kuvveti bunları sıkıştırarak iletir ve bir kısmını da izole eder. Bası gerilmesine çalışan kaplinler kesme gerilmesine çalışan kaplinlere göre;

n a

• Daha fazla yük kapasitesi • Daha fazla burulma katılığı • Daha fazla güvenlik • Kurulumunun kolay olması avantajlarına sahiptirler ( Şekil 2.37 ).

m a

t A

Şekil 2.37 Bası gerilmesine çalışan elastomer kaplin tipi

Bu kaplin tasarımı örümcek kırılsa bile tork iletimini sağlayacak şekildedir. Tahrik eden tırnaklar basit olarak tahrik edilen tırnaklara doğrudan temas edene kadar döner ve kaplin işlevine devam eder. Bu sırada gürültü ve hızlı bir aşınma meydana gelir. Bazı durumlarda ise yüksek maliyetli duruşlar gerekebilir.

48

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Bunlar genellikle 10 ‘ye kadar olan açısal kaçıklıklar ile 0,4 milimetre olan paralel kaçıklıklar için kullanılmaktadır. Yukarıda anlatılan iki tip kavramadaki elastomer eleman çoğunlukla NBR ( Natural Bütadien Rubber – Bu kısaca N olarak da adlandırılır ) dır. Bu standart kaplin elemanı olarak kullanılabilecek en ekonomik ve en kolay bulunabilen malzemedir. Doğal kauçuğun yapısındaki rezilyans ve elastisite özelliğinin yanında yağa, hidrolik akışkanlara ve birçok kimyasala karşı dirençli bir yapıya sahiptir. Çalışma sıcaklıkları -40 ila +100 C0 arasında değişim göstermektedir. NBR ‘ın sertliği 80 Shore A olduğunda elastomer elemanlar arasında en iyi sönümleme kapasitesine sahip olur.

A C

Kullanılan bir diğer malzeme de Üretan ‘dır. NBR ‘ın 1,5 katı daha fazla tork kapasitesine sahiptir, kimyasallara ve yağ karşı çok iyi direnç gösterir. Fakat sönümleme kapasitesi daha düşüktür ( sertliği 90 Shore A olduğundan ) ve çalışma sıcaklığı -39 ila +71 C0 arasındadır. Eğer alan sınırlaması varsa daha yüksek tork kapasitesi gerekiyorsa üretan örümceklerin kullanılması daha iyi bir seçim olacaktır. Bunun yanında üretanın ozon, güneş ışınları ve tropik koşullardaki hidroliz gibi atmosfer etkilerine karşı direncinin olduğu da unutulmamalıdır.

, S

Hytrel® -51 ila +121 C0 gibi yüksek çalışma sıcaklıkları için tasarlanmıştır. Yağlara ve kimyasallara karşı mükemmel direnç gösterir ve standart NBR ‘nin 3 katı torku iletebilir. Ayrıca ozon, güneş ışınları ve tropik koşullardaki hidrolize karşı dirençlidir. Ancak 55 Shore D sertliğine sahip olduğundan Hytrel® açısal kaçıklıkları yarısına kadar alır ve sönümleme kapasitesi de düşüktür.

E K

4 tip örümcek bulunmaktadır:

n a

1. Standart deliksiz merkez sahip örümcek 2. Açık merkez tipli

m a

3. Snap wrap ( gerginleştirme bilezikli ve bileziksiz ): Bu düz şerit, açık uç tasarımı örümcek ayaklarını kaplinin merkezi yerine kaplinin çevresi etrafında birleştirir. Bu şekilde göbeklerin kaçıklık ayarları bozulmadan kolayca çıkarılabilir veya koyulabilir. Merkeze başka bir bağlantı olmadığından bu tasarım çap üzerinde bindirme yapmaz ve bu yüzden millerin uçları arasındaki en az mesafeye maksimum delik çapında genişleyecek şekilde uzamasına izin verir. Bu eleman tırnaklar etrafında radyal olarak tutulmaktadır ve ya bir bilezik ya da bir manşon ile yerinde tutulması gerekir. Eğer yerinde tutulması için bir bilezik kullanılıyorsa kaplinin dayanabileceği maksimum devir 1750 d/d ‘dir. Diğer taraftan manşon konfigürasyonu standart bir kaplin olarak aynı devir değerine çıkar. Çünkü manşon göbeğe tutturulmuştur.

t A

4. Yük yastıkları ( ayrı bloklar ): Ufak, ayrı bloklar olarak bu yastıklar radyal doğrultuda kolayca monte edilebilir ve çıkarılabilirler. Bu sayede uzun süren bakım onarım çalışmaları kısalmaktadır. Bazı kaplin modellerinde yük yastıkları manşonu yerinde tutmak için kullanılır.

49

Santrifüj Pompanın Tasarımı ve Konstrüksiyonu Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

A C , S

E K n a

m a

t A 50

Pompa Hidroliği

3

Pompa Hidroliği Basınçlandırılmış sıvının kullanıldığı sisteme uygun olarak birçok gereksinime ihtiyaç duymaktadır. Farklı tipte bileşenlere sahip olmalarına rağmen santrifüj pompaların temel mekaniği ve çalışma prensipleri birbirine benzerdir.

A C

Santrifüj pompalar bir sistemdeki akışkana enerji veren ve bu akışkanı bir yerden başka bir yere sistemin gereksinimlerine bağlı olarak belirlenen bir debide transfer eden hidrolik makinalardır. Pompaların bu işlevlerini nasıl yerine getirdiklerini anlamak için santrifüj pompalarla ve bastıkları sıvılarla ilgili bazı hidrolik terimler hakkında bilgi sahibi olunmalıdır.

, S

3.1 Özgül Ağırlık

E K

Özgül ağırlık bir sıvının yoğunluğunun +4 C0 ‘deki suyun yoğunluğuna ( bu sıcaklıkta suyun yoğunluğu 1000 kg/lt dir ) olan oranıdır. Özgül ağırlık oransal bir büyüklük olduğundan boyutu ve herhangi bir birimi yoktur.

n a

Bir sıvının özgül ağırlığını bulmak için sıvının yoğunluğu 1 m3 ‘teki kilogram ( kg/m3 ) veya 1 mm3 ‘teki gram ( g/mm3 ) olarak yoğunluğu bilinmelidir. Bunun ardından bu yoğunluk aynı birimdeki saf suyun yoğunluğuna bölünür. Eğer kg/m3 kullanılıyorsa, yoğunluk 1000 ‘e, g/mm3 kullanılıyorsa yoğunluk 1 ‘e bölünmelidir. Burada herhangi bir yanlışlığın ortaya çıkmaması için pay ve paydadaki ifadelere ait birimlerin aynı olmasına özen gösterilmelidir.

m a

Özgül ağırlığı 1 ‘den küçük olan malzemeler suya göre daha az yoğunluğa sahiptir. Bu yüzden bu malzeme suyun üzerinde yüzecektir. Özgül ağırlığı 1 ‘den büyük olan malzemeler ise suya göre daha yoğun olduğundan suda batacaktır.

t A

Yoğunluğu 100 kg/m3 olan bir nesnenin özgül ağırlığı 0,1 dir ve suyun üzerinde yüzebilir. Yoğunluğu 10 g/mm3 olan bir nesnenin özgül ağırlığı 10 olduğundan hızlıca suyun dibine batacaktır. 3.2 Viskozite Viskoziteyi anlamanın en iyi yolu altı delik olan bir strofomun düşünülmesidir. Eğer kavanozdaki bal dökülürse strofomun içinden geçerken bal yavaş hareket edecektir. Eğer aynı kap su ile doldurulursa bu sefer kap daha hızlı boşalacaktır. Bunun nedeni balın viskozitesinin diğer sıvılarla karşılaştırıldığında çok yüksek olmasıdır. Bu yüzden viskozite bir akışkanın akmaya karşı gösterdiği direncin ölçüsüdür. 51

Pompa Hidroliği Viskozite hareket eden bir akışkanın iç sürtünmesini tanımlar. Viskozitesi yüksek olan bir akışkan harekete karşı daha fazla direnç gösterir. Çünkü bunun moleküler yapısı iç sürtünmeyi daha da arttırmaktadır. Düşük viskoziteli bir sıvı ise kolayca akmaktadır. Bunun nedeni hareket halinde iken moleküllerine ait iç sürtünmenin düşük olmasıdır. Newton tipi akışkanlar olarak isimlendirilen belirli akışkanlarda akımın meydana getirdiği kesme gerilimi, meydana gelen deformasyon ile doğru orantılıdır ( şekil değiştirme oranı ). Bu kesme geriliminin deformasyona olan oranı sabit sıcaklıktaki bir akışkan için sabittir. Bu sabit, dinamik veya mutlak viskozite ( µ ) olarak adlandırılmaktadır ve genellikle viskozite olarak kısaltılıp kullanılmaktadır. Sıvıların viskozitesi sıcaklık arttıkça hızla düşer. Bu yüzden ısıtılan sıvılar daha kolay akarlar.

A C

Dinamik viskozitenin boyutları ise kuvvet ve zaman çarpımının alana bölünmesidir. Buna göre viskozitenin birimi metre kare başına Newton – saniye ( N.s/m2 ) dir. Bazı uygulamalar için kinematik viskozitenin kullanılması mutlak veya dinamik viskozitenin kullanılmasına göre daha kullanışlıdır.

, S

Kinematik viskozite bir akışkanın mutlak viskozitesinin kütlesel yoğunluğuna bölünmesiyle elde edilir ( Kütlesel yoğunluk bir maddenin kütlesinin hacmine bölünmesidir ).

E K

Kinematik viskozitenin boyutu alanın zamana bölünmesine eşittir. Bunun birimi ise m2/sn olmaktadır. Kinematik viskozite ( ν ) genellikle stokes ile ifade edilir ( 104 St = 1 m2/sn ). Ancak, santistokes ( cSt ) daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

n a

Yaygın olarak kullanılan diğer viskozite birimleri ve dönüşüm faktörleri aşağıda listelenmiştir:

m a

Kinematik Viskozite santistokes SSU x 0,2198 - *

t A

SSU - * Engler derecesi Redwood süresi

x x x

Özgül Ağırlık özgül ağırlık özgül ağırlık x x x

0,2198 7,45 0,2469

Mutlak Viskozite santipoise santipoise = = =

santistokes santistokes santistokes

* 50 ‘den daha büyük santistokes değerleri için SSU ( Saybolt Seconds Universal ): Evrensel Saybolt Süresi 3.3 Buharlaşma Basıncı Bir sıvının saf veya karışım olarak buharlaşma basıncı, sıvı moleküllerinin sıvı fazdan buhar fazına geçerek sıvıyı terk ettiği basınç olarak tanımlanmaktadır.

52

Pompa Hidroliği Eğer sıvı hacminden daha büyük bir hacme tahliye edildiğinde kapalı bir kap içerisinde ise kabın büyük bir kısmı sıvı ile doldurulur. Bir süre sonra ise sıvı yüzeyinin üzerindeki boşlukta buhar fazı meydana gelir. Bu boşluk sıvı yüzeyi vasıtasıyla sıvı fazdan gaz faza geçen moleküllerden ibarettir ve bu moleküller bir basınç meydana getirir. Buhar fazında ortaya çıkan bu basınç, buhar veya doyma basıncı olarak adlandırılır ve saf bir sıvı için sadece sıcaklığa bağlıdır. Aşağıda yaygın olarak kullanılan birkaç sıvıya ait buharlaşma basıncı ile ilgili örnekler verilmiştir. 100 C0 ‘deki su, 78.5 C0 ‘deki etil alkol ve 125.7 C0 ‘deki oktan için buharlaşma basıncı 1 atm dir. Buna benzer olarak 20 C0 ‘deki suyun buharlaşma basıncı 0.023 atm ( 17.5 mm Hg ) ‘dir. İzo propil alkolün ( ispirto ) 20 C0 ‘deki buharlaşma basıncı ise 0.043 atm ( 33 mm Hg ) dir.

A C

Bir sıvı çözeltisinin içerisinde daha yüksek buharlaşma basıncına sahip bileşenin buharlaşma eğilimi daha fazla olduğundan hafif bileşen ve daha düşük buharlaşma basıncına sahip bileşenin buharlaşma eğilimi daha az olduğundan ağır bileşen olarak adlandırılır.

, S

3.4 Akım

Santrifüj pompalarla ilgili göz önüne alınması gereken ilk ve en önemli nokta bunların hacimsel ekipmanlar olduklarıdır. Bu yüzden basılan sıvının debisi hacimsel debi olarak ölçülür. Hacimsel debi için kullanılan birim ise m3/saat tir.

E K

Burada şunu belirtmek gerekir ki aynı çalışma noktası için pompanın bastığı sıvının türüne bağlı olmaksızın ( hidrokarbon, su vb gibi ) pompa aynı hacimsel debiyi basacaktır. Kütlesel debi olarak ise sıvının yoğunluğuna bağlı olarak değişim meydana gelecektir.

n a

Eğer seçilen pompanın kapasitesi 20 m3/saat ise su basan bir pompada kütlesel debi 20 ton/saat olacaktır. Ancak, aynı pompa özgül ağırlığı 0,8 olan bir hidrokarbon bastığında pompadaki kütlesel debi 16 ton/saat olacaktır.

m a

3.5 Yük

t A

Sıvının basıncı metre su sütunu ile ifade edilebilir. Hacimsel debi söz konusu olduğunda pompanın meydana getireceği yük tek bir çalışma noktası için sıvının türüne bağlı olmaksızın aynı olacaktır. Sıvının yoğunluğuna bağlı olarak basınç göstergesinde okunan değer ise değişim göstermez. Herhangi bir pompa sıvıyı bir gradyandan ( yük ) diğerine basar. Bu yüzden, basma ve emme yükleri arasındaki fark yük farkı olarak adlandırılır. Bir pompa tarafından geliştirilen yük farkı metre sıvı sütunu olarak;

ile ifade edilir.

53

Pompa Hidroliği Burada; Pd Ps Ρ

[ kg/m2 ] [ kg/m2 ] [ kg/m3 ]

: Basma basıncı : Emme basıncı : Sıvının özgül ağırlığı

dır. 3.6 Sistemin Direnci Santrifüj pompanın kendisinden beklenilen debiyi basabilmesi için üstesinden gelmesi gerektiği bir sistem direnci bulunmaktadır.

A C

Bu direnç iki bileşene sahiptir. Bunlar:

1. Statik bileşen: Pompadan geçen akımdan bağımsızdır ve metre boyutundadır ( hS ). Örneğin eğer sıvı bir yükseklikten diğerine basılıyorsa buradaki statik yük bu iki yükseklik arasındaki farktır. 2. Sürtünmeden kaynaklanan yük kaybı bileşeni: Debinin karesi ( Q [ lt/sn ] ) ile orantılıdır. Birimi metredir ( Hf ).

, S

Sürtünmeden kaynaklanan bileşen sıvının borulardan ve eşanjör gibi farklı ekipmanlardan geçerken meydana gelen kayıpların toplamıdır. Kayıpların hesaba katılması için emme kabından basma kabına kadar olan tüm akış yolu göz önüne alınmalıdır.

E K

Eğer bu akış yolunda dirsek, redüksiyon manşonları, vana, orifis gibi çok fazla bağlantı elemanı varsa kayıplar daha da artacaktır. Hesaplamaları kolaylaştırmak için vanalar ve bağlantı elemanlarına ait eş değer uzunluk nomogramları kullanılır. Eş değer uzunluk bir bağlantı elemanında meydana gelen kayıpların aynısını veren borunun uzunluğudur.

n a

Bu yüzden, birden fazla bağlantı elemanına sahip emme ve basma yolları eş değer uzunluğa dönüştürülür. Bir diğer nomogram kullanılarak debiden kaynaklanan sürtünme kayıpları hesaplanabilir.

m a

Genellikle pompanın emme tarafındaki toplam kayıplar ( statik + sürtünme ) pompanın tatminkâr olarak çalışmasında NPSH-a ‘nın NPSH-r ile karşılaştırıldığında yeterli olup olmadığının görülmesi için ayrı ayrı hesaplanır. Eğer NPSH-a, NPSH-r ‘dan daha az ise pompa arzu edilmeyen bir durum olan kavitasyon şartlarında çalışacaktır. Bundan sonraki adım ise emme ve basma taraflarındaki kayıpların toplamı ve statik kaldırmanın ( Hst ) toplamına eşit olan toplam sistem direncinin ( Ht ) hesaplanmasıdır.

t A

Şekil 3.1 ‘de görülen sistem direncinin hesaplanmasında sistemdeki çelik borulardan geçen suyun debisinin 100 m3/saat ( 27,8 lt/sn ) olduğu kabul edilmektedir. 3.6.1 Emme Tarafının Hesaplanması 1.Adım: Emme borusundaki hızın hesaplanması – 6 inç ( 152,4 mm )

54

Pompa Hidroliği

A C , S

Şekil 3.1 Tipik bir pompalama sistemi

2.Adım: Emme yükünün hesaplanması

E K

Atmosfere açık kaptan olan emme – ha = 10,34 m Emme yüksekliği – Hs = 2 m

n a

3.Adım: Eş değer boru uzunluğunun hesaplanması Boru uzunluğu = 12 m ( tüm uzunluk boyunca anma çapının yaklaşık olarak 6” veya 150 mm olsun )

m a

6” Gate vana ( tamamıyla açık ) V1 – eş değer uzunluk = 1 m 6” x 4” eksantrik reducer V4 – eş değer uzunluk = 1,4 m Giriş kayıpları – eş değer uzunluk = 6 m Toplam boru uzunluğu = 14,4 m

t A

4.Adım: Boru sürtünme tablosundan sürtünme kayıplarının hesaplanması 100 m lik boru için sürtünme kaybı = 1,52 m / 100 m 20,4 m lik boru için sürtünme kaybı = 0,31 / 100 m 5.Adım: Toplam emme yükünün hesaplanması ha + HS – P1 = 10,34 + 2 – 0,31 = 12,03 m

55

Pompa Hidroliği 3.6.2 Basma Tarafının Hesaplanması 1.Adım: Basma borusunda hızın hesaplanması – 3,5 inç ( 90,1 mm )

A C

2.Adım: Basma yükünün hesaplanması Kaptaki basma yükü – hd = 30 m Basma yüksekliği – Hd = 62 m

, S

3.Adım: Eş değer boru uzunluğunun hesaplanması

Boru uzunluğu = 39 m ( tüm uzunluk boyunca anma çapının yaklaşık olarak 3,5” veya 90 mm olsun )

E K

3,5” Gate Vana ( tamamiyle açık ) V3 ve V4 – Eş değer uzunluk = 0,5 x 2 = 1 m 900 ‘lik dirsek – Eş değer uzunluk = 1 m Toplam eş değer boru uzunluğu = 40 m 4.Adım: Boru sürtünme tablosundan sürtünme kaybının hesaplanması

n a

Toplam sürtünme kaybı:

20,4 x ( 1,33 / 100 ) + 41 x ( 20,06 / 100 ) = 0,271 + 8,23 = 8,5 m

m a

Anma çapı 150 mm olan boru için Anma çapı 90 mm olan boru için

t A

5.Adım: Toplam basma yükünün hesaplanması hd +Hd + P1 = 30 + 62 + 8,5 = 100,5 m Bu yüzden pompanın gördüğü fark yükü: Basma yükü – emme tarafı = 100,5 – 12,03 = 88,47 m Pompanın üstesinden gelmesi gerektiği sistem direnci 88,47 m dir. 3.7 Pompanın Verimi Kinetik enerjinin bir kısmı proseste kaybedildiğinden kinetik enerji tamamıyla basınç enerjisine çevrilemez. Bu enerjinin emildiği ve yararlı işe çevrilemediği üç alan bulunmaktadır. Pompanın verimi bu kayıpları hesaba katan bir faktördür ve üç verimin çarpımından oluşur: 56

Pompa Hidroliği

1. Hidrolik verim ( çark shroudunun sıvı ile sürtünmesinden oluşan disk sürtünmesi. Bu devrin ve çark geometrisinin bir fonksiyonudur. Diğer kayıplar çark ve salyangoz boyunca doğrultudaki hızlı değişimler süresince meydana gelen şok kayıplarıdır. ) 2. Volumetrik verim ( aşınma bileziklerinde, ara kademe burçlarında ve diğer elemanlardaki resirkülasyon kayıplarıdır ) 3. Mekanik verim ( salmastralar veya salmastra baskı kutusu ve rulmanlardaki sürtünmeyi içerir ) Bazı yayınlarda ilk iki verimin çarpımı, pompanın iç verimi olarak adlandırılmaktadır. Her pompa belirli bir debi ve fark yüküne göre tasarlanır. Buna rağmen pompalar tasarlanan değerlerinden biraz daha uzak noktalarda çalışabilirler.

A C

Ancak, pompanın tasarlandığı çalışma noktasında pompa en yüksek verime sahiptir ve bu nokta En İyi Çalışma Noktası ( BEP ) olarak adlandırılmaktadır. Bu noktadan daha düşük veya yüksek olan debilerde verim düşer.

, S

Pompanın verimi ile pompa için önemli bir sayı olan özgül hız arasında yakın bir bağıntı bulunmaktadır. Bu bağıntıya Kısım 3.11 ‘de yer verilmiştir.

E K

3.8 Hidrolik Güç

Eğer pompa ideal bir ekipman ise pompayı tahrik etmek için gerekli olan giriş gücü bir kademeden diğer kademeye kütleyi kayıpsız olarak aktarabilmelidir. Bu güç hidrolik güç olarak adlandırılmaktadır.

Burada; Q ρ H g dir.

n a

m a

: Kapasite : Sıvının yoğunluğu : Fark yükü : Yerçekimi ivmesi

t A

[ kW ]

[ m3/sa ] [ kg/m3 ] [m] [ m/sn2 ]

Hidrolik güç pompanın verimine bölünürse mile verilen güç elde edilir: [ kW ]

3.9 Pompanın Karakteristik Eğrisi Üretici firma ürettiği pompaların yanında pompanın değişik koşullar altındaki performansını gösteren bir eğriyi de vermektedir. Bu eğriye pompanın karakteristik eğrisi denilmektedir. Aslında karakteristik eğri dört eğrinin bir araya gelmesinden oluşmaktadır. Bu eğriler: 57

Pompa Hidroliği 1. 2. 3. 4.

Q – H: Kapasite – Yük Farkı Q – Verim: Kapasite – Pompa Verimi Q – Güç: Kapasite – Mil Gücü Q – NPSH-r: Kapasite – Gerekli Net Pozitif Emme Yükü

3.9.1 Debi ( Q ) – Yük Farkı ( H ) Eğrisi Q-H eğrisi kapalı ( akım yok ) konumdan BEP ‘ye kadar sürekli olarak düşüş gösteren bir eğridir. API, BEP ‘den kapalı konuma kadar olan eğrinin tek kademeli tek başına çalışan bir pompa için en azından %10 artış göstermesini önermektedir.

A C

Herhangi bir pompa modeli, çarkının çapı tornalanmış şekilde monte edilebilir ( genellikle mümkün olan en büyük çapın %20 ‘sinden daha ufak değildir ). Çalışma aralığında tornalanmış çarkların Q-H eğrisi paraleldir ve en büyük çaptaki çarka ait Q-H eğrisinin altındadır. Karakteristik eğriler, Q-H eğrisi üzerindeki eş verim eğrileri olarak belirtilen verime sahip model için mümkün olan tüm çark çaplarının performansını içerir.

, S

Her Q-H eğrisinde nominal çalışma noktasını gösteren ufak bir üçgen çizilir. Pompanın üreticisi bu debiyi ve buna uyan yük farkını pompasının sağlayacağını garanti eder.

E K

Genellikle, anma noktasındaki debi, pompanın çoğu zaman çalıştığı veya prosesin ihtiyaç duyduğu noktalardaki debisinden %5 ~ 10 daha fazladır. Bu çalışma noktası normal çalışma noktası olarak adlandırılmaktadır. Radyal çarklara sahip santrifüj pompalara basma vanaları kapalı olarak hareket verilir. Bu noktada pompa basma hattına sıvıyı basamaz ve sıvının tümü pompanın gövdesi içerisinde çalkalanır. Bu çalışma noktası kapalı durum yükü olarak adlandırılır ve bu modda çalışma zamanının en düşük seviyede tutulması zorunludur.

n a

m a

3.9.2 Debi ( Q ) – Pompanın Verimi ( ηP )

Q – ηP, ters U şeklinde bir eğridir. Akım olmadığında verim sıfırdır ve BEP ‘ye erişildiğinde eğri tepe yapar. BEP ‘den sonra ise eğri tekrar düşüş gösterir.

t A

Pompalar belirli debi aralıklarında çalışırlar. Fakat sadece bir debi noktasında çalışmak üzere tasarlandıkları akıldan çıkarılmamalıdır. Bu değerin altındaki ve üstündeki debiler hidrolik kayıpların daha da artmasına ve bu yüzden verimin düşmesine neden olur. Bu yüzden BEP tasarım noktasıdır. 3.9.3 Debi ( Q ) – Güç ( PS ) Pompanın denenmesi soğuk suyun basma sıvısı olarak kullanılmasıyla yapılır. Hacimsel debi, yük farkı ve pompa verimi basılan sıvıdan bağımsızdır. Elde edilen sonuçlar, çalışılan tüm sıvılar için geçerlidir.

58

Pompa Hidroliği Güç, su için elde edilebilir ve ardından kullanılan sıvının özgül ağırlığı ile çarpılarak sıvı için kolaylıkla ekstrapolasyon yapılabilir. 3.9.4 Debi ( Q ) – NPSH-r NPSH-r konusu Kısım 3.12 ‘de ayrıntılı olarak incelenmiştir. Ancak kısaca bir pompanın kavitasyon olarak adlandırılan olaya maruz kalmaması için gerekli olan Net Pozitif Emme Yükü dür. Karakteristik eğrilerin üzerindeki NPSH-r, emme akımının herhangi özel bir debide gözlenen yük farkında %3 ‘lük düşüş gösterene kadar açılıyorken ölçülen emme yüküdür ( bkz. Şekil 3.2 ve 3.3 ).

A C

, S

E K n a

m a

t A

Şekil 3.2 Tipik bir pompa karakteristiği eğrisi

NPSH-r basılan sıvıya bağlıdır. Fakat soğuk sudan kaynaklanan kavitasyonun yaygın olarak kullanılan sıvılara ( hidrokarbon, sıcak su ) göre daha fazla hasar verdiği bilinmektedir ve bu yüzden soğuk su ile elde edilen NPSH-r sonuçları basılması düşünülen diğer sıvılarda da güvenle kullanılabilir. 3.10 Eğrilerin Düzeltilmesi Pompa eğrileri, sıvı olarak soğuk suyun kullanıldığı pompaların test edilmesiyle elde edilir. Eğri özel bir devir, çark çapı ve su için sabitlenmiştir. Fakat pompaların ömürleri süresince aynı devir veya çark çapı ve servis için etkin olarak çalışmaları zordur ve bunlardan herhangi birisi değiştiğinde pompanın debisi ve oluşturulan yük değişecektir. Bu yüzden bu faktörlerin 59

Pompa Hidroliği yardımıyla eğriler değiştirilmiş koşullarda yeniden test edilmeden bir performans eğrisinin elde edilmesi için düzeltilebilir.

A C , S

E K

Şekil 3.3 Farklı çark çapına sahip pompaların sistem direnci ve eş verim eğrileri

3.10.1 İlgi Kanunları

n a

İlgi Kanunları pompadaki kapasite, yük, güç ve diğerleri sabit kalmak üzere pompanın devrinde değişiklik yapıldığında pompa tarafından emilen gücü tanımlamak için kullanılır.

m a

İlgi Kanunlarına göre

Kapasitedeki ( Q ) değişim, pompanın devir ( N ) oranındaki değişim ile doğru orantılıdır:

t A

Yükteki ( H ) değişim devir ( N ) oranının karesi ile doğru orantılıdır:

Güçteki ( P ) değişim devir ( N ) oranının küpüyle doğru orantılıdır:

Buradaki 1 indisi başlangıç durumunu ve 2 indisi yeni durumu temsil etmektedir. Önemli: İlgi Kanunları sadece sabit verim koşulları söz konusu olduğunda geçerlidir.

60

Pompa Hidroliği Yukarıda bahsi geçen pompanın ilgi kanunları debi ve çarkın çapı arasındaki bağıntının belirlenmesi için kullanılabileceği gibi çark çapındaki değişim ile yük ve gücün tahmin edilmesi için de kullanılabilir. Ancak elde edilen sonuçlar yaklaşık olduğundan bu formüller santrifüj pompanın ilgi kanunları ile benzerdir. Buradan;

yazılabilir.

A C

Yukarıda tanımlanan ilgi kanunlarının çark çapında bir değişim olduğunda performansın tahmin edilebilmesi için düzeltilmelidir. Yukarıda bahsedilen sabit verim faktöründen dolayı hesaplanan çark çapı ve erişilen performans arasında fark bulunmaktadır. Bu hata çark çapının tornalanmasındaki artış fazlalaştıkça daha büyük hale gelmektedir. Eğer C, çark çapının gereken yüzdesi ve A orijinal çapın gereken çap yüzdesi ise:

, S

A = 16,2 + 0,838 x C olacaktır.

E K

Bu yüzden ilgi kanunları kullanılarak hesaplama yapıldığında çarkın orijinal çapının %84 ‘üne tornalanması gerektiği ve ardından maksimum kesim miktarının orijinal çapının %86,6 ‘sı olacağı bulunmuştur. Note: Çark çapının pompanın artan veya azan debisine uyarlanması için tavsiye edilen bir dizi ampirik formül vardır. KSB – Santrifüj Pompa Tasarımı, KSB pompalarının çarkları için aşağıdaki yaklaşık formülü önermektedir:

n a

m a

Ancak tüm durumlarda dikkati elden bırakmamak gerekmektedir.

t A

3.10.2 Viskozite Düzeltmeleri

Kısım 3.2 ‘de viskozitenin herhangi bir akışkanın akmaya karşı gösterdiği direncinin bir ölçüsünü gösteren bir özelliği olduğu belirtilmiştir. Sıvı, pompadan geçmeye başladıkça akışkanın viskozitesinin daha yüksek olmasından dolayı hidrodinamik kayıplar artar. Bunun bir sonucu olarak santrifüj bir pompada viskoz bir sıvı basıldığında; • • • •

Çekilmesi gereken güç gereksinimi artar Pompada oluşturulan yükte düşüş görülür Orta ve yüksek viskozitede kapasitede düşüş meydana gelir Pompa veriminde azalma

61

Pompa Hidroliği gözlenir. Bu daha ufak pompalarda daha fazla fark edilir. Yüksek viskoziteler için daha büyük pompalar tercih edilmelidir. Hidrolik Enstitüsü ‘nün Cq debi, Ch yük ve Cη verim için verdiği katsayılar bir viskozite düzeltme tablosu bulunmaktadır ( Şekil 3.4 ‘de görüldüğü gibi ). Bu katsayılar orijinal eğrideki debi, yük ve verim değerlerini modifiye edilmek için kullanılır. Yeni debi, yük ve verim aşağıdaki denklemler kullanılarak elde edilir. Qvis = Cq x Qw

A C

Hvis = Ch x Hw ηvis = Cη x ηw

Viskozitenin düzeltilmesi için genellikle 2 santipoise den fazla olan akışkanlar göz önüne alınır. Örn: Q = 500 US-gpm, H = 80 ft, Viskozite = 1000 SSU.

, S

3.11 Özgül Hız

E K

Özgül hız tek ve çarkın tipini karakterize eden bir sayıdır ve aşağıdaki denklemle ifade edilmektedir:

n a

Burada; N Q H tür.

:Pompanın devri :Maksimum çark çapında BEP ‘deki debi ( çift emişli santrifüj pompa çarkı olsa bile ) :Maksimum çark çapında BEP ‘deki kademe başına olan yük

m a

t A

Eğer boyut yeterli olarak düşürülürse 1 ft lik yükte 1 gpm basılabilir. Bu tanımlama biraz daha pratiktir. Özgül hız bir çark içindir. Bu yüzden çok kademeli pompalarda sadece ilk kademe için göz önüne alınır ( denklemde H = H(toplam)/kademe sayısı ). Geometrik olarak benzer pompaların tanımlanması için bir indeks kullanılır. Aynı NS ‘e sahip fakat farklı boyutlardaki pompalar geometrik olarak birbirine benzer olarak ele alınır. Bu pompalardan birisi diğerlerine göre boyut faktörü olarak kullanılır. Ancak, çark tasarımı ve geometrisi, salyangozun tasarımı, pompa verimi, pompanın üreticisi tarafından pompa modelinin performansı için kullanılan performans kartları birçok kritik parametre ve özgül hıza dayanmaktadır.

62

Pompa Hidroliği

A C , S

E K n a

m a

t A

Şekil 3.4 Viskozite düzeltme tablosu – düzeltme faktörleri, Hidrolik Enstitüsü

63

Pompa Hidroliği Burada prensipte bu metin referans olarak özgül hız durumu hariç SI birimlerini kullanmaktadır. US gpm, ft ve rpm birimlerinde özgül hız ile yapılan birçok deneysel çalışma bulunmaktadır. Bunların SI birimlerinde ısrar edilmesi yerine FPS birimlerinde ele alınması daha iyidir. Fakat bu çelişkilere ve hatalara neden olmaktadır. Benzer şekilde yardımcı olması için FPS birimlerinden metrik birimlere çevrim için aşağıdaki dönüşüm faktörleri kullanılabilir: 1 US-gpm = 0,2271 m3/saat 1 ft = 0,3048 m US NS = 1,63 NS ( metrik NS ) Metrik NS = 0,614 US NS

Æ

1 İngiliz gpm = 0,2728 m3/saat

Æ

İngiliz NS = 1,5 metrik NS

A C

1900 ‘lerden beri pompanın verimi ve debisi, yükü ve devri arasında bir korelasyon olduğu bilinmektedir. 1947 ‘de George WISLICENUS özgül hız- pompa verimi eğrilerini meydana getirmiştir ( Şekil 3.5 ). Bu çoğu zaman ticari pompalardan elde edilen verilerin istatiksel ortalamasıdır.

, S

Boyutsal tolerans, ıslak parçaların yüzey pürüzlülüğü, aşınma halkasının daha önceden belirlenen toleransları gibi değişik faktörlerin hesaba katılmasıyla oluşan daha detaylı bir çalışma ve tasarımlar daha önceden belirlenmiş emme özgül hız sınırlarını ve benzer eğrileri aşamaz.

E K

Şekil 3.6 ‘da görülen eğriler Eugene P. SABINI ve Warren H. FRASER tarafından yazılan Özgül Hızın Tek Kademeli Pompaların Verimi Üzerine Olan Etkileri ( 1986, Pompa Kullanıcıları Sempozyumu ) adlı makalelerinden alınmıştır. Bu araştırmacılar makalelerinde eğrileri oluşturmak için aşağıdaki verileri kullanmışlardır: • • • • • • • • • •

n a

Sadece tek kademeli pompalar Vanalar ve hidrolik pasajlar için bitirme ve boyutsal tolerans ± %1 sınırları içerisindedir. Islak yüzeylerin yüzey bitirme kalitesi çark çapının her inçi başına 2 x 10-6 veya daha iyi olmalıdır. Aşınma halkalarının toleransı halka çapının 0,0015 inçi olmalıdır. Emme özgül hızı 8500 ü aşamaz ( bzk. Kısım 3.13 – Birimler – US gpm, ft, rpm ) Basma resirkülasyonu %80 – 90 arasında Çarkın girişinde üniform bir hız profili Kullanılan akışkan 150 F0 veya daha düşük sıcaklıktaki temiz su Verimlerde maksimum çark çapı baz olarak alınmış Islak kuyu pompası verimleri, sırt halkası veya dengeleme deliklerinin olmadığı çarklar baz alınmış ( Şekil 3.7 ).

m a

t A

Benzer bir çalışma Lobanoff ve Ross tarafından altı veya daha az kademeli ve 3560 d/d ‘de çalışan pompalarda yapılmıştır. Yapılan çalışmanın sonucunda çok kademeli pompaların veriminin özgül hızları olan 2000 d/d ‘ye ( US gpm, ft, rpm ) kadar çok hızlı artış gösterdiği ve 3500 d/d ‘ye kadar sabit olarak kaldığı görülmüştür. Bundan sonra ise biraz azalma meydana gelmiştir.

64

Pompa Hidroliği

A C

Şekil 3.5 Daha önce kullanılan eğri çizimi – tek kademeli pompa veriminin özgül hızla arasındaki bağıntı

, S

E K n a

m a

t A

Şekil 3.6 Tek kademeli normal emişli ve çift emiş çarklı pompaların verimleri

Bu yüksek özgül hıza sahip pompalar için hidrolik sürtünme ve şok kayıplarının düşük özgül hızlı pompalara göre toplam yük yüzdesinde daha fazla katkı sağlayacağı baz alınarak açıklanabilir. Düşük özgül hızlardaki azalma, mekanik kayıpların özgül hızların aralığı boyunca çok fazla değişmediği ve bu yüzden daha düşük özgül hızlarda toplam güç sarfiyatı yüzdesinin daha büyük olmasına bağlanabilir. Özgül hız bir pompanın ister radyal, ister yarı eksenel isterse uskur tipinde olsun hidrolik özelliklerini tanımlayan bir referans sayısıdır.

65

Pompa Hidroliği

A C

Şekil 3.7 Bir ıslak santrifüj kuyu pompasının çan verimleri

Pompanın özgül hızıyla bağıntılı bir diğer indeks ise modelleme kanunudur. Bu genellikle hidroelektrik uygulamalarındaki çok büyük pompalara uygulanır. Bu modellemeye göre geometrik olarak benzer, aynı yüke karşı çalışan iki pompa, eğer boyutlarına göre ters devirlerde çalıştırılırlarsa benzer debi koşullarına ( tüm kesitlerinde aynı hız ) sahip olacaklardır. Bu durumda ise kapasite boyutun karesi ile değişecektir.

, S

E K n a

m a

Şekil 3.8 Debi alanı tablosu

t A

Bir pompa modelinin performans tablosu veya aile eğrilerinin optimum şekli özgül hıza dayanır ( Şekil 3.8 ). Pompa ailesinin BEP leri genellikle aynı özgül hız hattı üzerinde bulunur. Bunların boyutları daha yüksek debiler ve yükler için yukarı doğru faktörlenir. Özgül hız tüm pompa tipleri için en önemli sayıdır. 3.12 Kavitasyon, Resirkülasyon ve Net Pozitif Emme Yükü ( NPSH ) 3.12.1 Kavitasyon Basınç altındaki gazlar sıvı içerisinde çözünür, basınç kaldırıldığında ise kabarcıklar halinde sıvıyı terk ederler. Buna en iyi örnek olarak gazozlar verilebilir.

66

Pompa Hidroliği Bir dereceye kadar benzer bir yolla sıvı, pompanın girişine emildiğinde sıvı yüzeyinin üzerindeki basınç düşer. Bu koşullar altında basınç düştüğü zaman sıvının o sıcaklıktaki buharlaşma basıncına yaklaşılır ( o sıcaklıktaki ). Bu durum ise sıvının buharlaşmasına neden olur ( bkz. Şekil 3.9 ). Meydana gelen buhar kabarcıkları çarka doğru ilerledikçe basınç tekrar artarak kabarcıkların bir araya gelmesine veya patlamasına neden olur.

A C , S

E K

Şekil 3.9 Emme basıncının buharlaşma basıncının altına düşmesi kabarcık oluşumuna neden olur

Bu patlama pompa performansını kötü etkiler ve pompanın iç tarafında şiddetli hasarlara neden olabilir. Bu olay kavitasyon olarak adlandırılır. Kavitasyon bir santrifüj pompaya çok küçük kraterlerden çok büyük arızalara neden olabilecek hasarlara neden olabilir. Şiddetin derecesi basılan akışkanın karakteristiğine, enerji seviyesine ve kavitasyonun süresine bağlıdır.

n a

Hasarların birçoğu genellikle çarkta, özellikle kanatların basınç almayan taraflarının öndeki yüzünde meydana gelir. Bu alan kabarcıkların normal olarak birleşmeye başladığı ve enerjilerini kanada verdikleri yerdir. Çark kanadı üzerinde gözlenen net etki çiçek bozuğu şeklindedir, kaba yüzey ve kanatların aşırı incelmesi ise metal erozyonundan meydana gelir.

m a

t A

3.12.2 Resirkülasyon

Pompalarda görülen kavitasyonun bir diğer tipi de resirkülasyon olarak adlandırılan olaydır. Pompaların çalışması ile ilgili karmaşık problemlerden birisi de resirkülasyondur. Resirkülasyon çark kanatlarının ya girişinde ya da çıkış uçlarında akımın geri dönmesi olarak tanımlanır. Kanat girişinde görülen hasarın kavitasyon tipi iyi tanımlanmalıdır ve nedeni emme resirkülasyonu alanında pompanın çalışması ile doğrudan ilgili olan yetersiz NSPH ‘a bağlanmamalıdır. Basma kanadının ucunda görülen benzer hasar basma resirkülasyonu alanında pompanın çalışması ile daha fazla ilgili olabilir.

67

Pompa Hidroliği Emme ve basma resirkülasyonu Şekil 3.10 ‘da görülüğü gibi farklı noktalarda meydana gelebilir.

A C , S

Şekil 3.10 Resirkülasyonun meydana gelmesinin beklenebileceği noktaları eğri üzerindeki yerleri

Emme ve basma resirkülasyonunun meydana geldiği kapasiteler ayrı ayrı çarkın girişi ve çıkışındaki tasarıma bağlıdır. Gövde tasarımının basma resirkülasyonunun şiddeti üzerinde bir etkisi bulunmaktadır. Fakat başlangıcı üzerinde etkisi bulunmamaktadır.

E K

Yapılan kapsamlı araştırmalarda gözlenen bir diğer sonuçta çarkın giriş ve çıkış çaplarının birbirine olan oranının eşit veya 0,5 ‘i aştığı zaman emme resirkülasyonunun basma resürkilasyonununu etkilediği yerde kapasitenin de etkilendiğidir.

n a

Resirkülasyon Şekil 3.11 ‘de görüldüğü gibi basma ağzında meydana gelmesinin yanında emme ağzında da meydana gelebilir. Bir teorisi ise resirkülasyon kavistasyonun ( dönel durgunluk veya ayrılma ) buharla doldurulmuş ceplerin oluştuğunu önermektedir. Bu tip kavitasyon daha önce tanımlanan klasik kavitasyondan farklıdır. Emme resirkülasyonunda pompa BEP ‘nin sol tarafına doğru çalıştıkça çarkın girişinde girdap akımları oluşmaya başlar. Eğri üzerinde bu çalışma noktasında pompa içerisinden geçen debide bir düşüş olmadığı görülmektedir. Çarkın girişinde meydana gelen girdap akımları akımın geçtiği kanalın boyutunu küçültmektedir. Ayrıca debinin aynı kalması ve etkin alanın küçülmesinden dolayı sıvının hızında artış meydana gelir. Hızın artmasıyla birlikte sürtünme de artacağından basınç düşecektir. Basıncın sıvının buharlaşma basıncının altına düşmesi ile pompada klasik kavitasyon meydana gelir. Bu ise resirkülasyon kavitasyonunun başlangıcıdır.

m a

t A

Resirkülasyon için verilen bir diğer tanım da akışkanın çarkın bir kanadı üzerinden geçmesiyle yüzeyin yakınındaki basıncın düşmesi ve akımın yüzeyden ayrılma eğiliminde olmasıdır. Akım açısı ile pompa çarkının kanat giriş açısı arasındaki fark olan geliş açısı belirli bir kritik değerin üzerine çıktığında yüzeyden ayrılma bölgeleri oluşur. Neticede bu durgun alan ıslatılır. Fakat dönüş devam ettikçe yeniden şekillenir. Bunun yanında bu alan buharlaşma basıncından daha yüksek bir basınçtaki türbülanslı akışa sahip bir sıvı tarafından çevrelenen buharı içerir. Ardından bu ayrılma bölgesi sıvı ile akıntı yönünde sonuna kadar doldurulur. 68

Pompa Hidroliği

A C , S

Şekil 3.11 Emme ve basma resirkülasyonu

E K n a

Şekil 3.12 Çarktaki dönel durgun bölgeler

Buhar cepleri bir araya gelerek çarkın kanat yüzeyinde hasara neden olurlar. Bu olay saniye 200 – 300 kez meydana gelir.

m a

Klasik kavitasyonun meydana geldiği kanat yüzeyinin ters tarafında resirkülasyondan dolayı hasar meydana gelir.

t A

Bu sürekli çevrim sonucunda gürültü, titreşim ve basınç dalgalanmaları meydana gelir Bunların sonuçları klasik kavistasyonun meydana getirdiği hasarlara benzerdir ve bu yüzden resirkülasyon sıklıkla hataya düşülerek kavitasyon olarak teşhis edilir. Şekil 3.13 ‘de kavitasyon ve resirkülasyondan etkilenen bir çark bölgeleri görülmektedir. Genellikle sadece yüksek enerjili pompaların ( API 610 – altıncı baskı ya göre: Yüksek enerjili pompalar basma yükü 198 m ‘den daha yüksek ve gücü kademe başına 300 BG ‘den fazla olan pompalar olarak tanımlanır ) resirkülasyon kavitasyonundan etkilendiğine inanılmaktadır. Ancak dökme demir veya bronzdan imal edilmiş bir çark daha düşük enerji seviyelerinde kötü olarak aşınabilir. Çarkın giriş ağzındaki akım resirküle ettiğinde şiddetli girdaplar meydana gelir. Bu girdaplar çarktaki sıvı kanallarından geçebilir ve resirkülasyon şeklinde olduğu gibi basma

69

Pompa Hidroliği resirkülasyonunu başlatabilir. Pompanın BEP ‘den daha uzakta çalışması girdap miktarını arttırır.

A C , S

Şekil 3.13 Çarkın kavitasyon ve resirkülasyondan etkilenen alanları

Pompaların birçoğu özellikle yüksek emme özgül hızına sahip ( NSS > 11000 d/d ) olarak tasarlananları ya sürekli ya da kesikli emme veya basma resirkülasyonunda çalışırlar ( Emme özgül hızına Kısım 3.13 ‘de değinilmiştir ).

E K

Genellikle çarkın iç sirkülasyonu bir kavitasyon gürültüsü ve erozyon hasarı, rotorun sallanması, milin kesilmesi veya pompanın tasarımı ve uygulama alanına göre değişen dalgalanma gibi olayları meydana getirir. Bu problemlerin birçoğu pompanın daha düşük özgül devir hızlarına sahip olarak tasarlanması ve kapasite çalışma sınırlarının resirkülasyon noktasının yukarısında sınırlanması ile ortadan kaldırılabilir.

n a

m a

3.12.3 Net Pozitif Emme Yükü ( NPSH )

NPSH kavramı iki tanımı içinde barındırmaktadır:

t A

1. NPSH-r: Kavitasyon başlangıcını önlemek için ve pompanın daha güvenilir ve güvenli olarak çalışması için pompanın gereksinim duyduğu Net Pozitif Emme Yüküdür. 2. NPSH-a: Pompanın emme sistemi tarafından elde edilebilir olan Net Pozitif Emme Yüküdür. NPSH ve bunun kavitasyon başlangıcı ile olan korelasyonu büyük bir araştırma konusudur ve birçok teoriler bulunmaktadır. Bu alan halen tam anlamıyla anlaşılamamış, tam uygulanamamıştır. Gerekli Net Pozitif Emme Yükü ( NPSH-r ) Hidrolik Enstitüsü bir pompanın NSPH-r ‘ını çarkın kanatlarındaki kavitasyon buharından kaynaklanan akım blokesinden dolayı toplam yükte meydana gelecek %3 ‘lük düşüşe neden olan NPSH olarak tanımlamaktadır. Bu tanım bir pompa için minimum emme yükü noktasının belirlenmesinde kesinlikle kullanılabilecek pratik bir yöntemdir. 70

Pompa Hidroliği NPSH-a pompanın NPSH-r ‘ına eşit olduğunda nominal pompa yüküne erişilemez. Yük Şekil 3.14 ‘te görüldüğü gibi fazla NPSH-a ile geliştirilen yük değerinden %3 daha düşük olacaktır.

A C , S

Şekil 3.14 NPSH-a ve NPSH-r sınırları düştüğü zaman yük farkı düşer

Biraz garip gelebilir fakat yukarıdaki tanımlamadan NPSH-r kavitasyonun başlayacağı nokta olarak belirtmek gereksizdir. Ancak bu seviye kavitasyonun başlangıcı olarak referans alınır.

E K

Kavitasyonun başlangıcındaki NPSH, pompa tasarımına bağlı olarak %3 ‘lük NPSH-r değerinin 2 ila 20 katına eşit olabilir. Normal olarak yüksek emme enerjili pompalar veya geniş çark giriş alanlarına sahip pompalarda bu oran daha fazladır.

n a

Bir pompanın emme enerjisinin seviyesi aşağıdaki etkilerle artış gösterir: • • • •

Gövdenin emme nozulunun boyutu Pompanın devri Emme özgül hızı Basılan sıvının özgül ağırlığı

m a

Pompanın giriş ağzında emme hızını arttıracak herhangi bir etki pompanın debisini ve özgül ağırlığını, pompanın emme enerjisini arttırır ( Şekil 3.15 ).

t A

Standartların birçoğu düşük emme enerjili pompaların NPSH-r değerinde veya değerinin biraz yukarısında pompanın servis ömrünü ciddi olarak etkilemeden çalışabileceğini belirtmektedir. Bu yüzden Hidrolik Enstitüsü ‘nün tanımına göre yükteki %3 ‘lük düşüş kavitasyon başlangıcının ve bunun sonucunda pompa hasarının bir belirticisidir. Bundan sonra sistemin kavitasyonsuz çalışacağından emin olunması için kavitasyon başlangıcını gösteren teorik NPSH-r gerekli hale gelmektedir. NPSH-r ‘ın veya Kavitasyonsuz NPSH taki teorik sapma aşağıdaki faktörlerden etkilenmektedir:

71

Pompa Hidroliği • • •

Sürtünmeden dolayı yükteki kayıp Akışkanın ivmelenmesinden dolayı yükteki düşüş Çarkın kanadına akışkanın uygun olarak girmemesinden dolayı yük kaybı

A C , S

Şekil 3.15 Debi kartı

E K

Emme hattındaki sıvı çarkın emme ağzına yaklaştıkça hız ve ivme kazanır. Buna ek olarak çarka giriş doğrultusu da değişir. Yukarıda verilen faktörlerin her birisinden ve sürtünmeden dolayı sıvı yükünde ise kayıplar meydana gelir. Pompanın giriş nozulu, çarkın girişindeki kanat geometrisi kayıpları büyük oranda en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Fakat bu kayıplar hiçbir zaman yok edilememektedir.

n a

Aşınma halkalarında daha fazla boşluk olmasından kaynaklanan daha yüksek debiler ve resirkülasyon gibi diğer faktörler ve salyangozlarda daha ufak çaplı çarkların kullanılması ise kayıpları arttıracaktır.

m a

Yukarıdaki kayıpların toplamı pompa için gerekli olan net pozitif emme yükü veya NPSH-r ile ifade edilir. Diğer bir deyişle NPSH-r, emme nozulu ve ilk kademe çarkındaki kanatların ön kenarı arasındaki kritik alanda meydana gelen kayıpların toplamıdır. Matematiksel olarak NPSH-r aşağıdaki denklem ile ifade edilmektedir:

t A

Denklemdeki ilk terim sürtünme ve ivme kayıplarını gösterirken ikinci terim kanat girişindeki kayıpları göstermektedir. Bu denklemi anlamak için pompa çarkının girişindeki hız üçgeni öğrenilmelidir:

72

Pompa Hidroliği

Şekil 3.16 Çarkın girişindeki hız üçgeni

CM1

: Kanadın girişindeki ortalama meridyenel hız ( mil ekseninden geçen düzleme göre ) [ m/sn ]

Ut

: Çevresel kanat hızı = ( π x D x N ) / 60 : Çarkın emme ağzının çapı : Devir : Bağıl hız : Akımın mutlak hızı = CM1 / R1 ( R1 kanat çıkışındaki açının belirlenmesi için kullanılan bir faktördür ) : Çarka yaklaşan akımın açısı : Çarkın emme ağzının dış çapındaki kanat açısı : Dönme öncesindeki açı ( genellikle 300 ‘den fazla olmaz ) : Geliş açısı = ( β-θ )

D N W1 C1 PS1 θ ψ α

A C

, S

[ m/sn ]

[m] [ d/d ] [ m/sn ] [ m/sn ]

E K

Ön shroud un kanada bağlandığı noktadaki çark kanadının giriş açısı, shroud yüzeyine teğet olan düzlemde ölçülen, β ‘dır.

n a

Ut aynı noktadaki çevresel hızdır.

W1 sıvının kanatlara girmesinden hemen önceki çarka göre bağıl hızıdır.

m a

CM1 sıvının kanatlara girmeden hemen önceki meridyenel hızıdır. CM1 meridyenel hızı gövdeye göre olan hızdır. Bu hız meridyenel düzlemdedir ( milin ekseninden geçen düzlem ).

t A

( Gövdenin emme nozulu tarafından bakıldığında, çarkın yüzü, CM1 hızı arkadan karesel olarak vurur ). Bu tip bir kapasite üç vektörden oluşan düzgün bir üçgen meydana getirir. Eğer önceden dönme veya önceden girdap yok ise veya daha az giriş şoku var ise θ = β ‘ya eşittir. NPSH-r denklemine geri dönülürse, denklemdeki ilk terim olan K1.CM12/2g sürtünme ve ivmelenme kayıplarını, ikinci terim olan K2.W12/2g kanattaki giriş kayıplarını ifade etmektedir. Düşük emme enerjili pompalarda birinci terim önemli bir faktör iken yüksek emme enerjili pompalarda ikinci terim önem kazanmaktadır. K1 sabiti, pompanın emme nozulunun çarkın gözüne yaklaşmasıyla fazla derecede etkilenir.

73

Pompa Hidroliği K2 sabitini etkileyen geliş açısı ( α ), giriş açısı ( β ) ve akım açısı ( θ ) arasındaki farktır. β açısı, resirkülasyonlu akımın ( QL ) etkileri ve üniform olmayan hız dağılımı için izin veren R1 faktörünün CM1 ile çarpılmasıyla belirlenir. QL debisi, aşınma halkası boşluklarından ve çok kademeli pompaların dengeleme hatlarından meydana gelen ek kaçaklara neden olabilecek aşınmaya bağlı olarak değişim gösterir. Daha düşük özgül hızlı pompalarda kaçak akımın yüzdesi toplam akımın büyük bir kısmını oluşturmaktadır ve bu yüzden bu tip pompaların NPSH-r ‘si üzerinde daha büyük etkiye sahiptir. Kavitasyon ve resirkülasyon üzerine yapılan tüm incelemeler buhar oluşumu ve su kabarcıklarının iç tarafa doğru patlamasına neden olan olaya dayanmaktadır.

A C

Kavitasyon veya resirkülasyon süresince sıvının kaynaması veya buharın oluşması termal bir süreçtir ve sıvının özelliklerine bağlıdır. Bu özellikler basınç, sıcaklık, buharın özgül ve gizli ısısıdır. Eğer sıvı kaynamışsa buharın gizli ısısı sıvı akımından elde edilebilir. Kavitasyonun sürmesi ortaya çıkan buharın oranına, serbest kalma hızına ve buharın özgül hacmine bağlıdır.

, S

Bu durum bir gazın sıvıya olan oran faktörü ile ( Cb ) hesaba katılır. D. J. VLAMING tarafından yazılan Santrifüj Pompalarda NPSH-r ‘ın Hesaplanması için Bir Yöntem, ASME 81 – WA/FE–32 başlıklı makalede soğuk su kullanıldığında elde edilen Cb değerlerinin kavitasyonun meydana getireceği hasardan daha fazla hasar meydana getirme potansiyeline sahip olduğu belirtilmektedir.

E K

Tüm bunların göz önünde bulundurulmasıyla soğuk suyun yaygın olarak pompalanan sıvıların içerisinde en çok hasar veren sıvı olduğu anlaşılmaktadır. Benzer olarak bu fark farklı sıcaklıklardaki suya da uygulanabilir.

n a

Farklı sıcaklıklardaki suyun ve buharın özelliklerine göz atıldığında buharın özgül hacmi, basıncın ve sıcaklığın artmasıyla hızlı olarak düşüş göstermektedir. Bu yüzden soğuk su sıcak suya göre daha fazla zarar verme potansiyeline sahiptir.

m a

Sahada elde edilen deneyimlerde yukarıdaki çalışmayı doğrulamaktadır. Belirli hidrokarbonları veya sıcak su basan pompalar soğuk suyla çalışmaya göre daha düşük NPSHa ile tatminkâr olarak çalışırlar.

t A

Bu yüzden NPSH-r ‘yi tespit etmek için soğuk su ile test edilen pompalar yukarıda bahsedilen servisler için yeteri kadar iyi bulunmuştur. Bu konuda önemli bir araştırma malzemesi bulunabilir ve Terry L. HENSHAW Santrifüj Pompalar için NPSH ‘ın Tahmin Edilmesi başlıklı makalesinde bu konu üzerinde çalışan birçok insanın çalışmalarını derlemiştir. Bu kişilerin çalışmaları aşağıda listelenmiştir. Bu NPSH-r olarak adlandırılan karmaşık sayı hakkında ilginç bir çalışma meydana getirmiştir. •

74

Şu anki endüstri standardı bir santrifüj pompanın NPSH ‘ını tanımlamak için soğuk suyun kullanılmasını gerektirmektedir. Bu ise çarkın gözünde kavitasyon oluşturarak pompanın bir kademe yükünde %3 ‘lük düşüşe neden olur.

Pompa Hidroliği • • • • • • • • •

• • • •

%3 ‘lük yük düşüşünden dolayı daha büyük çark çapına sahip bir pompa daha küçük çaplı aynı pompaya göre daha az NPSH gerektirecektir. %100 ‘lük yüke ulaşmak için gereken NPSH miktarı tipik olarak %3 ‘lük düşüş için NPSH-r ‘nin 1,05 ile 2,5 katıdır. Tüm kavitasyonu ortadan kaldırmak için gerekli olan NPSH her ne kadar bu oran 2 ~ 20 arasında değişse de tipik olarak yükteki %3 ‘lük düşüşe karşı gelen NPSH-r ‘ın 4 – 5 katıdır. Kavitasyon başlangıcında çarka en az hasarı verir. NPSH-a değeri %3 ‘lük NPSH-r değerinden fazla olduğunda ve kavitasyon başlangıcıyla olan kesişimin altında olduğunda kavitasyon erozyonu hızı en yüksek değerine ulaşır. Birçok sıvı arasında soğuk su kavitasyon halinde olan pompaya en fazla hasarı verir. Soğuk su ile çalışan uygulamalarda %3 ‘lük yük düşüşüne karşılık gelen NPSH çarkın kavitasyon erozyonunu önlemede yeterli gelmez. Pompaların birçoğu için BEP ‘deki debi değerinde %3 ‘lük yük düşüşüne karşılık gelen NPSH-r hızın karesiyle değişmeyecektir. Bu oran genellikle üstel değer olarak 1,5 dir. Bu yüzden BEP ‘de emme özgül hızı ( NSS - BEP ) devir arttıkça artış gösterir. NPSH-r eğrisinin şekli yükteki düşüş yüzdesi ile değişim gösterir. NPSH-r3 debi düştükçe düşer ve bir minimum değere ulaşır. Normalde bu değer BEP ‘nin %40 ‘ında veya daha altındadır. %0 ve %1 ‘lik yük düşüşü için NPSH-r eğrileri BEP ‘nin altında debinin azalmasıyla artış gösterir. Sahada elde edilen deneyimler emme özgül hızının ( BEP ‘de hesaplanan ve US birimlerinde ) 10000 ‘i aştığında veya maksimum 11000 ‘de pompa arızalarının meydana gelme hızında artış görülür. Hidrolik Enstitüsü Standardı NSS değeri olarak 8500 ( US ) ‘i maksimum devir önerilerine referans olarak almaktadır. Akışkanın burulmadığı debide kavitasyonun başlangıcı için NPSH-a %3 ‘lük yük ve buna ek olarak çevresel hız yükünün ( U12/2g ) düşüşü için olan NPSH-a ‘ya eşit olur. BEP ‘de NPSH-r3 ‘ü düşürmek için çarklar tipik olarak BEP ‘deki debide tasarlanırlar ( Pst>CM1 gibi, bkz. Şekil 3.16 ). Pst>CM1 oranı tipik olarak 1,25 ‘tir. Bu yüzden debinin akışkanın burulmadığı debi ile kesişmesi tipik olarak BEP ‘deki debinin yaklaşık olarak %25 daha fazladır.

A C

, S

E K

n a

m a

Elde Edilebilir Net Pozitif Emme Yükü ( NPSH –a )

t A

Her pompanın kap, boru, vana, filtre ve diğer bağlantı elemanlarından oluşan emme sistemi bulunur. Belirli bir emme basıncına sahip sıvı giriş sistemine doğru ilerledikçe kayıplar meydana gelir. Bu yüzden boruya net giriş basıncı ( mutlak terimlerde ) ve bağlantılardaki kayıplar bulunur ve bu elde edilebilir Net Pozitif Emme Yükü veya NPSH-a olarak adlandırılmaktadır. NPSH-a ve NPSH-r arasındaki fark, sıvı buharlaşmasının önlendiği sıcaklıkta sıvının buharlaşma basıncından daha büyüktür. Gösterim olarak matematiksel bir basitleştirme yapılmıştır. Sıvının buharlaşma basıncı NPSH-a ‘dan çıkarılmıştır. Pompa terminolojisinde NPSH-a buhar basıncındaki düzeltmeyi içermektedir.

75

Pompa Hidroliği Bu yüzden ihtiyaç duyulan veriler NPSH-a ‘nın NPSH-r ‘den daha büyük olduğudur. Böyle bir durumda bunların farkı Net Pozitif Emme Yükü kelimesi doğru algılandığında olabilir. Aşağıda NPSH hesaplamaları ile ilgili olarak sık kullanılan örnekler verilmiştir. NPSH-a ‘nın Hesaplanması: Basınçlandırılmış Taşkandan Emme Buharlaşma basıncı – Pbuh = 0,45 kg/cm2 Borudaki kayıplar – Hf = 1,5 m Özgül ağırlık = 0,8 Pg – gösterge basıncı = 0,5 kg/cm2 Hg [ m ] = 0,5 x 10,2 / 0,8 = 6,4 m Hst [ m ] = + 0,2 m Ha – atmosferik basınç = 10,325 / 0,8 = 12,9 m Hbuh [ m ] = 0,45 x 10 / 0,8 = 5,7 m Ha + Hg + Hst – Hf – Hbuh NPSH-a [ m ] = 12,9 + 6,4 + 0,2 – 1,5 – 5,7 = 12,3 m

A C

, S

NPSH-a ‘nın Hesaplanması: Atmosferik Taşkandan Emme

E K

n a

m a

Buharlaşma basıncı – Pbuh = 0,45 kg/cm2 Borudaki kayıplar – Hf = 1,5 m Özgül ağırlık = 0,8 Pg – gösterge basıncı = 0 kg/cm2 Hg [ m ] = 0 x 10,2 / 0,8 = 0 m Hst [ m ] = + 4 m Ha – atmosferik basınç = 10,325 / 0,8 = 12,9 m Hbuh [ m ] = 0,45 x 10 / 0,8 = 5,7 m = Ha + Hg + Hst – Hf – Hbuh NPSH-a [ m ] = 12,9 + 0 + 4 – 1,5 – 5,7 = 9,7 m

NPSH-a ‘nın Hesaplanması: Vakum Altındaki Taşkandan Emme

t A

76

Buharlaşma basıncı – Pbuh = 0,45 kg/cm2 Borudaki kayıplar – Hf = 1,5 m Özgül ağırlık = 0,9 Pg – gösterge basıncı = -600 mmHg Hg [ m ] = -(600/1000)x13,6/0,9 = -9,1 m Hst [ m ] = + 10,2 m Ha – atmosferik basınç = 1,033x10/0,9 = 11,5 m Hbuh [ m ] = 0,45 x 10 / 0,8 = 5,7 m = Ha + Hg + Hst – Hf – Hbuh NPSH-a [ m ] = 11,5 – 9,1 + 10,2 – 1,5 – 5,7 = 6,0 m

Pompa Hidroliği NPSH-a ‘nın Hesaplanması: Negatif Emme Buharlaşma basıncı – Pbuh = 0,45 kg/cm2 Borudaki kayıplar – Hf = 1,5 m Özgül ağırlık = 0,8 Pg – gösterge basıncı = 0 kg/cm2 Hg [ m ] = 0x10,2/0,8 = 0 m Hst [ m ] = -3 m Ha – atmosferik basınç = 10,325/0,8 = 12,9 m Hbuh [ m ] = 0,45 x 10 / 0,8 = 5,7 m = Ha + Hg + Hst – Hf – Hbuh NPSH-a [ m ] = 12,9 – 0 + (-3) – 1,5 – 5,7 = 2,7 m ( tatminkâr )

A C

Net Pozitif Emme Yükü ( NPSH ) – Sınır

NPSH sınıra göre göz önüne alınan basit yaklaşım elde edilebilir ve gerekli NPSH arasındaki farktır. Pompa özelliklerinin birçoğu çalışma aralığı boyunca 1 ila 1,5 m ‘den az olmayacak bir sınıra sahiptir.

, S

NPSH-a ve NPSH-r arasındaki fark belirlenen sınırdan az olduğunda NPSH-r testinin yapılmasıyla NPSH-r kesin olarak belirlenir.

E K

Sınırı tanımlamak için bir diğer yaklaşım da NPSH-a ve NPSH-r oranının alınmasıdır. Aşağıda verilen tablo önerilen minimum NPSH sınır oranını ( NPSH-a/NPSH-r ) pompanın izin verilen çalışma oranıyla ( standart konstrüksiyon malzemesi ile ) vermektedir. Bu tablo birçok pompa üreticisi farklı tip pompalarla yaptıkları uygulamalarda elde ettikleri deneyime dayanmaktadır.

Uygulama Petrol Kimya Elektriksel Güç Nükleer Güç Soğutma Kuleleri Su/Atık Su Genel Endüstri Kağıt ve Kağıt Hamuru İnşaat Çamur Boru Hattı Su Taşkanı

n a

Minimum NPSH Sınır Oranı ( NPSH-a/NPSH-r ) Emme Enerjisinin Seviyesi Düşük Orta Yüksek 1.1-a 1.3-c 1.1-a 1.3-c 1.1-a 1.5-c 2.0-c 1.5-b 2.0-c 2.5-c 1.3-b 1.5-c 2.0-c 1.1-a 1.3-c 2.0-c 1.1-a 1.2-b 1.1-a 1.3-c 1.1-a 1.3-c 1.1-a 1.3-b 1.7-c 2.0-c 1.2-b 1.5-c 2.0-c

m a

t A

Kaynak – www.pumps.org: ‘a’ – veya 0,6 m ( hangisi daha büyük ise ) ‘b’ – veya 0,9 m ( hangisi daha büyük ise ) ‘c’ – veya 1,5 m ( hangisi daha büyük ise )

77

Pompa Hidroliği Düşey türbin pompalar genellikle NPSH sınırı olmadan hasarsız olarak çalışırlar. Fakat basma yükü biraz düşüş göstermektedir. Genel olarak bu tip pompalar düşük emme enerjisine sahiptir ve kavitasyon gürültüsü normal olarak söz konusu değildir. NPSH-a pompanın izin verilen çalışma sınırı içerisinde daha düşük su seviyesi ile NPSH-r ‘a eşit veya NPSH-r ‘dan daha büyüktür. Tabloda belirtilen sınırlar içerisinde çalışan yüksek ve çok yüksek emme enerjili pompalarda rulman ve salmastra ömrü kabul edilebilir seviyededir. Ancak, bunlar halen çarkın korozyonu ve daha yüksek gürültü seviyelerinden dolayı aşınmaya karşı duyarlıdır. Tabloda belirtilen sınırlara ek olarak emme yükündeki gereksinim artışının nedenleri:

A C

•

Aşınmadan dolayı aşınma halkası boşluklarının artması. Bu artış çarkın gözüne olan akım kaçaklarını arttırır ve giriş akımının şeklini bozar. • Sıvıdaki gaz içeriği • Uygun olarak tasarlanmamış giriş borusu ve üniform olmayan akım veya türbülansa neden olabilecek pompa gövdesi • BEP ‘nin sağ tarafında pompanın çalışması. Bu alanda NPSH-a düşer ve NPSH-r artar. 3.13 Emme Özgül Hızı Emme özgül hızı aşağıdaki denklemle ifade edilir:

, S

E K

Burada;

n a

: Pompa devri : Maksimum çark çapında BEP ‘deki kapasite ( bir çift emişli pompanın yarısı kadar ) NPSH-r : Maksimum çark çapında BEP ‘deki gerekli olan Net Pozitif Emme Yükü dür. N Q

m a

NSS ‘i 11000 ( US birimi: Q – US gpm, N – d/d, NPSH-r – feet )‘den az olan pompa modelleri ile yapılan deneylerde daha kararlı ve daha güvenilir çalışma elde edilmiştir.

t A

Bu yüzden bir pompanın kapasitesi için güvenli çalışma aralığının hesaplanmasında genellikle referans olarak kullanılır. NSS ‘in daha yüksek olması pompanın BEP ‘sinden güvenli çalışma aralığını daraltmaktadır. Kullanıcıların birçoğu optimum ve arızasız çalışma için NSS ‘i 8000 – 11000 aralığında olan pompaları seçmektedir. Genellikle bu tip pompaların ( NSS>11000 ) BEP ‘nin %60 – 70 aşağısındaki debilerde çalıştırılmaması tavsiye edilmektedir. Pompa bu aralığın aşağısında çalıştığında aşağıdakiler meydana gelebilir: • • • 78

Çark ve gövdede erozyon Milin şekil değiştirmesi ve gerilim Radyal ve eksenel yataklarda arıza

Pompa Hidroliği •

Salmastra problemleri

Yukarıdakiler çarkın girişinde meydana gelen ve daha önceki kısımlarda anlatılan sıvının resirkülasyonuna aittir. Yumuşak bir çalışma için sıvı tasarlanan özel bir açıyla çarka girer. Bu giriş açısı için BEP ‘de akım olması anlamına gelmektedir. Ancak, daha düşük debilerde sıvı çarka çok daha bir açıda girer ve çarka bir giriş yapması da mümkün değildir. Bunun bir sonucu olarak sıvı pompanın emme borusuna dönmeye zorlanır, sıvı çarkın önünde resirküle etmeye devam eder.

A C

Çarkın girişindeki resirkülasyonun kanıtı; • • •

Gösterge emme basıncındaki dalgalanma Gürültülü çalışma Düşük debilerde yüksek titreşim

, S

dir.

Eğer daha yüksek NSS ‘e sahip bir pompa modelinde bu yüzden sorunla karşılaşılmış ise kullanıcılar maliyeti daha yüksek olsa bile daha düşük devirli pompaları almayı tercih ederler. 3.14 Performansın Hesaplanması

E K

Bir santrifüj pompa için performansın hesaplanması pompanın veriminin belirlenmesi için yapılır. Bu değer üretici tarafından sağlanan karakteristik eğrilerin üzerinden okunabilir. Nominal verim ile hesaplanan verim arasındaki sapma pompanın performansındaki azalmayı gösterir. 3.14.1 Debinin Ölçülmesi

n a

m a

Debi bir debi ölçer yardımı ile ölçülebilir. Hat üzerinde debi ölçer bulunmadığı zaman ultra sonik debi ölçerler pompadaki debinin ölçülmesi için kullanılabilir.

t A

Debiler genellikle kütlesel olarak [ kg/saat] ölçülürler. Bu değerin hacimsel debiye dönüştürülmesi [ m3/saat] tavsiye edilir. M Q δ

: Kütlesel debi : Volumetrik debi : Basma sıcaklığındaki yoğunluk

[ kg/saat] [m3/saat] [ kg/m3]

olmak üzere;

dır.

79

Pompa Hidroliği 3.14.2 Yük Farkı hS PS ρ

: Emme yükü : Emme basıncı : Basma sıcaklığındaki özgül ağırlık

[m] [kg/cm2]

olmak üzere

hd [m] basma yükü benzer şekilde hesaplanır.

A C

Fark yükü – h [m] ise şu şekilde hesaplanır; H = hd - h S

, S

3.14.3 Hidrolik Güç

Süreçte bundan sonraki adım hidrolik gücü hesaplamaktır. Bu ise aşağıdaki şekilde hesaplanır. g = yerçekimi ivmesi – 9,81 m/sn2

E K

[ kW ]

Hidrolik güç, akışkanı basmak için gerekli olan minimum güçtür. Eğer pompanın verimi %100 ise bu denklem geçerli olacaktır. Ancak bu pratikte mümkün değildir. Etkin pompa veriminin elde edilmesi için birincil tahrik kaynağı tarafından pompaya verilen enerjinin hesaplanmasında bir sonraki adıma geçilmelidir. Burada yapılacak hesaplamalar için birincil tahrik kaynağı bir elektrik motoru olsun.

n a

m a

3.14.4 Motorun Gücü

Elektrik gücü motora, motorun terminalleri vasıtasıyla beslenir. Ancak şu anda ilgilenilen gücün motora ve kaplin vasıtasıyla motora nasıl aktarıldığı ile ilgilenilmelidir. Bu yüzden motorun verimi de göz önünde bulundurulmalıdır.

t A

Motorun üzerindeki yükler değişim gösterdiğinden motorun verimi sabit bir sayı değildir. Motorun kısmi yükteki verimi, tam yükteki veriminden çok daha düşüktür. Motorun yüküne göre olan verimi motorun üreticisi tarafından verilir. V I cos φ ηC

: Ölçülen gerilim : Ölçülen akım : Ölçülen güç faktörü : Motorun verimi

olmak üzere motorun gücü;

80

[V] [I]

Pompa Hidroliği dir. 3.14.5 Pompanın Verimi Yukarıda yapılan hesaplamalar ile pompa verimi rahatlıkla bulunabilir. Çünkü pompanın hidrolik gücünün, motorun gücüne olan oranı pompanın verimini vermektedir. ηP: Pompanın verimi ( hidrolik verim )

A C

ifade edilir.

, S

E K n a

m a

t A

81

Pompa Hidroliği Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır.

A C , S

E K n a

m a

t A 82

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler

4

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler Bölüm 3 ‘de görüldüğü gibi bir santrifüj pompa farklı sıvıları taşıyabilmekte ve bu sıvıları farklı sıvı sütunlarında basabilmektedir. Eğri üzerindeki çalışma noktasıda, pompanın rotoru üzerinde oluşan radyal ve eksenel kuvvetler tarafından iç basınçlar oluşur.

A C

Bu bölümde bu kuvvetler ve bunların pompanın tasarımı üzerine olan etkileri nitelik ve nicelik olarak incelenecektir.

, S

4.1 Eksenel İtme Kuvveti

Bir santrifüj pompada oluşan eksenel kuvvetler, dönel elemanların iç basınca maruz kalan alanları üzerine bu basıncın etkimesi sonucu ortaya çıkmaktadır.

E K

Bu emme basıncı ve basma basıncının net sonucu olarak basitçe görülebilir. Bu temel prensipten dolayı basit bir yaklaşımla anlatılamayacak birçok belirsizlik bulunmaktadır. Buna göre eksenel yüklerin oluşmasını etkileyebilecek diğer değişkenler; • • • • •

Çarkın pompa gövdesinin cidarına olan bağıl konumu Çarkın disk simetrisi Cidarların yüzey pürüzlülüğü Aşınma bileziklerinin toleransı Dengeleme deliklerinin geometrisidir.

n a

m a

Bu değişkenlerin birçoğu bilinmemektedir ve bu yüzden hesaplanan eksenel kuvvetler en iyi yaklaşımla elde edilebilecek değerlerdir.

t A

Kritik uygulamalarda ve prototiplerin test edilmesi süresince veya tekrarlı eksenel yatak arızalarının giderilmesinde eksenel değerlerin hassas olarak alınmasıyla sonuca ulaşmak zorunludur. Bu gibi durumlar için eksenel mesafe ölçen cihazlar kullanılmaktadır. Ayrıca hidrolik kuvvetler hakkında fikir sahibi olunması için dâhili basınçlarda kayıt altına alınabilir. Eğer sonuçlar kabul edilemez seviyede ise tasarımda değişlik yapmak gerekecektir. Eksenel itme kuvvetinin yaklaşık olarak hesaplanması aşağıda verilmiştir. Bu hesaplama için ise aşağıdaki kabuller yapılmıştır: • • •

Çarkın profili simetriktir Çarkın eksen çizgisi salyangozun eksen çizgisi ile kesişmektedir ( 0,8 mm ile ) Ön taraf ve sırt diski üzerindeki basınç eşittir ve çarkın dış çapından aşınma bileziğinin çapına kadar sabit olarak kalmaktadır. 83

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler •

Doğası gereği parabolik olan basınç düşüşü göz ardı edilir ve diskler üzerine etki eden ortalama basıncın pompanın basma basıncının ¾ ‘ü olduğu kabul edilir.

4.1.1 Tek Kademeli Konsol Çarklı Pompalarda Eksenel İtme Kuvveti Yapısal olarak basit olmalarına rağmen eksenel itme kuvvetinin hesaplanması çarkın ve eşleşen bileşenlerinin tasarımını etkileyen birçok faktör olduğundan zor olmaktadır. Aşağıda sıradan konstrüksiyonların bazısında oluşan eksenel itme kuvveti incelenmiştir. Konsol Çarklı Pompalar: ön tarafında aşınma bileziği bulunan kapalı çarklar

A C

Çark simetrisinin mükemmel olduğu ( Şekil 4.1 ), D1 çapının üzerindeki bölgede eksenel kuvvetlerin dengelendiği, diğer taraftaki basıncın aynı olduğu kabul edilir.

, S

E K n a

m a

Şekil 4.1 Sadece ön tarafında aşınma bileziği bulunan kapalı pompa çarkı

Net eksenel itme kuvveti, ön aşınma bileziği ve mil çapı arasındaki alan üzerindeki basınç farkından dolayı oluşur

t A

ve bu ikisi arasındaki farktır. FX: Momentumdaki değişimden dolayı oluşan eksenel kuvvettir. Aşağıdaki denklem ile hesaplanabilir.

84

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler Burada; [ m3/sn ] [ m2 ] [ kg/m3 ] [N]

Q : Debi AE Yoğunluk FX dur.

A1, AS alanları kendilerine ait çaplar kullanılarak standart alan formülü ile bulunabilirler.

A C

Konsol çarklı pompalar: her iki tarafında aşınma bileziği olan ve dengeleme deliklerine sahip kapalı çark Her iki tarafında aşınma bilezikleri olan Şekil 4.2 ‘deki gibi bir kapalı çark ele alınsın.

, S

D1 ve D2 – Çarkın ön ve arka tarafındaki aşınma çapları DE – Çarkın emiş ağzının çapı DS – Pompa milinin çapı

E K n a

m a

t A

Şekil 4.2 Her iki tarafında aşınma bilezikleri olan ve dengeleme deliklerine sahip kapalı pompa çarkı

Bu konstrüksiyonda dengeleme delikleri çarkın sırtına açılmıştır ve eksenel itme kuvvetinin azaltılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu deliklerden dolayı sırt aşınma bileziğinin altındaki bölgenin basıncı emme basıncına düşmektedir. Ancak yapılan bazı çalışmalar bu bölgedeki basıncın dengeleme deliklerinin çapına bağlı olarak basınç farkının %2 – 10 ‘u olduğunu göstermiştir. Aşağıdaki denklemler eksenel itme kuvvetinin hesaplanmasında kullanılmaktadır. Dengeleme deliklerinin toplam alanı aşınma bilezikleri arasındaki alanın 8 katına eşit olduğu kabul edilmiştir. D1 ve D2 aşınma bilezik çapları birbirlerine eşit olduğunda;

85

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler Burada FX momentum değişiminden dolayı oluşan itme kuvvetidir. D1 ve D2 aşınma bilezik çapları birbirine eşit olmadığında;

Net eksenel itme kuvveti bu iki kuvvetin arasındaki farka eşittir.

A C

Konsol çarklı pompalar – sırtı kanatlı kapalı çarklar

, S

Net eksenel itme kuvveti bu iki kuvvetin arasındaki farka eşittir.

UR ve US çevresel hızlardır ve ( π x DR x N/60 ) ve (π x DS x N/60 ) formüllerinden yararlanılarak hesaplanabilir.

E K

Birçok durumda sırta bir aşınma bileziğinin konulması tercih edilmez. Bu gibi durumlarda sırt kanatları çarkın sırtına entegre olarak dökülür.

n a

Sırt kanadı ( Şekil 4.3 ‘de a-h ) ve gövde arasındaki boşluk çok önemlidir ve genellikle 0,4 ve 1 mm arasında tutulur.

m a

Sırt kanatları çark ile döndüğünden çark gibi davranarak iç çaptan dışa çapa doğru sıvıyı dışarı atar. Bu hareket çarkın sırtındaki basıncı ve oluşacak eksenel kuvveti azaltmaya yardımcı olur.

t A

Ancak, bu yöntem güvenilir olmadığı gibi ( a- h ) mesafesine de bağlıdır. Eğer boşluk artarsa çarkın sırtına gelen basınç artar. Bunun sonucunda ise daha büyük eksenel kuvvet oluşur. Bu tasarım daha önceden açıklanan sırt aşınma bileziğine göre daha az verime sahiptir. Sırt kanatlarının pompada en fazla %3 verim düşürdüğü hesaplanmıştır. Konsol çarklı pompalar – emme ağzında aşınma bileziği olan açık çark Çarkın mükemmel simetriye sahip olduğu, D1 çapının üzerindeki bölgede eksenel kuvvetlerin dengelendiği ve diğer taraftaki basıncın da aynı olduğu kabul edilsin. Net eksenel itme kuvveti, ön aşınma bileziği ve şaft çapı arasındaki alan üzerine etkiyen basınç farkından kaynaklanmaktadır ( Şekil 4.4 ).

86

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler

A C

Şekil 4.3 Sırtı kanatlı ve aşınma bilezikleri olmayan kapalı bir çark

, S

E K

Net eksenel itme kuvveti bu iki kuvvetin farkına eşittir.

Pompada oluşan eksenel itme kuvvetinin büyüklüğü baz alınarak sırtı kanatlı veya kanatsız tasarım ile bir yarı açık çark tasarlanabilir. Ön diskin olmamasından dolayı çarkın kanatları ve pompanın gövdesi arasındaki boşluk önemlidir. Sırt kanatları olduğu zaman sırt boşluğu bile önem kazanmaktadır ( Şekil 4.5 ). Bu ise montaj sorunlarını beraberinde getirmektedir.

n a

m a

t A

Net eksenel itme kuvveti A3 çarkın alanı olmak üzere bu iki kuvvetin arasındaki farka eşittir. 4.1.2 Çift emiş çarkı Çift emiş çarkları, çift emişli santrifüj pompalarda kullanılmaktadır. Teoride sahip oldukları tasarımın simetrisinden dolayı çok küçük eksenel kuvvet oluşur. Ancak bu tip pompaların konstrüksiyonu mükemmel bir simetride olamaz ve bu yüzden her zaman için basit bir eksenel yatak kullanılarak oluşan eksenel itme kuvvetleri alınmalıdır. Tasarımın sahip olduğu simetri çark çıkışının hizalanması ve salyangoz merkezinin onarılması içindir. Buna uyulmadığı takdirde artık itme kuvvetleri oluşabilir. Bu itme kuvveti eksenel yer değiştirme ile orantılıdır.

87

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler

A C

Şekil 4.4 Ön tarafında aşınma bileziği bulunan yarı açık çark

, S

E K Şekil 4.5 Sırtı kanatlı yarı açık çark

n a

m a

Çok kademeli pompalar – sıralı çarklar

t A

Bu tasarımda tüm çarklar bir doğrultuda bir araya getirilmiştir. Bunun bir sonucu olarak rotoru pompanın emme ağzına doğru iten biraz büyük bir eksenel kuvvet oluşur ( Şekil 4.6 ). Bu tasarımlarda bir dengeleme drum ı veya pistonu kullanılmıştır. Bu karşısında hareketsiz olarak duran benzer bir disk bulunan dönel bir disk veya yakın olarak konulmuş bir bilezik olabilir. Sıvının basıncı bu labirent pasajından geçerken düşer. Bu kaçak pompanın emişine geri bağlanır. Drum tarafından oluşturulan kuvvet rotor üzerine ters doğrultuda etki eder. Bu yolla eksenel itme kuvveti düşürülür. Bu yerleşim ayrıca salmastra kutusu üzerine etkiyen basıncı da düşürür. Ancak, dengeleme hattı vasıtasıyla sıvının resirkülasyonundan dolayı verim kaybı olur.

88

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler

Şekil 4.6 Çok kademeli çarka tasarımında eksenel itme kuvvetinin dengelenmesi

Çok kademeli pompalar – sırt sırta çarklar

A C

, S

Çok kademeli pompalarda bir diğer yerleşim çarkların sırt sırta konulmasıdır. Bu tek veya çift sayıdaki kademeler için eksenel olarak dengelemeyi kolaylaştırır. Bu tasarımda pompanın toplam yükünü yarıya bölen rotor üzerinde iki konum vardır. Bunlardan birisi olan merkez kovan sırt sırta çarkların merkezi arasında ve diğeri yüksek basınçlı salmastra kutusunun boğaz kovanındadır. Bu konumlardaki kovan çapları herhangi bir kademenin eksenel olarak dengelenmesini sağlayabilir.

E K

Rulmanı hafif olarak yüklü tutmak için biraz artık eksenel kuvvetin kalması tercih edilebilir ve bu yüzden rotorun kaymasına izin vermektense rotor yerinde tutulur.

n a

Aşınma bileziğindeki veya kovan boşluklarındaki bir artış eksenel itme kuvvetini etkilemez. Tüm çark bileziklerinin aynı çapta olması ve çift kademe sayısına sahip pompalarda merkez kovan çapının her bir salmastra kutusunda kovan çapıyla aynı olması tavsiye edilmektedir.

m a

Tek sayılı kademeleri dengelemek için en basit çözüm sadece merkez kovanın çapını değiştirmektir.

t A

4.2 Radyal Yükler

Konsollu çarka sahip bir yatay santrifüj pompada pompa gövdesi veya salyangoz içerisinde sıvının üniform olmayan hızından dolayı hidrolik radyal yük oluşur. Bu ise pompanın çarkı çevresine etki eden basınç dağılımının üniform olmamasına neden olur. Radyal yük daha çok salyangozun tasarımından etkilenir. Salyangoz çarktan basma borusuna doğru bir kanal olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu salyangozun tasarımı en verimli noktadaki akış baz alınarak yapılır. Bu debi arttıkça sıvının pompa gövdesi içerisindeki hız ve basınç dağılımı üniformdur ve çark üzerindeki radyal itme kuvveti ihmal edilebilir. En verimli noktada en düşük radyal yükün elde edilmesi salyangozdaki girdap kırıcının kullanılması sonucudur. Girdap kırıcı çarkın etrafında üniform olmayan basınç dağılımına neden olur. Bu da çark üzerinde radyal yük olarak kendisini gösterir. Radyal kuvvet girdap kırıcıya doğru yönlendirilir.

89

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler Debinin artmasıyla ve en verimli noktada debinin azalmasıyla radyal kuvvetin büyüklüğü artar. Ayrıca radyal kuvvetin doğrultusu da Şekil 4.7 ‘deki gibi değişir.

Şekil 4.7 En verimli noktada ve bu nokta sonrasınde debi için salyangozda oluşan radyal kuvvetler

A C

Şekil 4.8 ‘de çift salyangozlu gövde görülmektedir.

Çift salyangoz büyük pompalarda bulunmaktadır. Kaburgaya ek olarak salyangozdaki döküm ve bu konstrüksiyon iki adet girdap kırıcıya sahiptir ( Şekil 4.8 ).

, S

Şekil 4.8 Çift salyangozlu pompa

E K n a

Kaburgalardan dolayı çarkın etrafında salyangozun simetrisi çark üzerine etki eden kuvvetlerin ve basıncın eşit olarak dağılmasını sağlar ve bu yüzden bu konstrüksiyonda radyal yükler büyük oranda azaltılmış olunur.

m a

Çalışma boyunca bu tip bir konstrüksiyonda elde edilen radyal kuvvetler Şekil 4.9 ‘da görülmektedir.

t A

Eş merkezli gövdeye sahip pompada ( Kısım 2.2 ‘de değinilmişti ) sadece sıfır debide hız ve basınç dağılımı üniform olmaktadır. Bu üniformluk debi arttıkça giderek azalmaktadır. En verimli noktadaki düzensizlik akışın olmadığı duruma göre daha yüksektir. Bu sıradan salyangoz gövdesinde ne oluyorsa onun tersidir. Kanatları ayarlanabilir bir difüzörlü pompada ( Kısım 2.2 ) çark etrafındaki hız dağılımı daha üniformdur ve bu yüzden çark üzerinde daha az radyal yük oluşur. Yatay tek salyangozlu bir pompa için duruş koşullarında oluşan radyal kuvvetler ( pompa çalışıyor ve basma vanası kapalı veya neredeyse kapalı konumda ) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

90

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler

Şekil 4.9 Bir çift salyangozlu pompada debi aralığı boyunca oluşan radyal kuvvetler

A C

Diğer çalışma noktalarında çark üzerindeki radyal yüklerin yaklaşık olarak hesaplanması için aşağıdaki formül kullanılabilir:

, S

Burada; K RSO R KSO K HSO H ρ D2 B2 Q QBEP x

= duruş koşullarındaki radyal itme kuvveti = çalışma koşullarındaki radyal itme kuvveti = duruş koşullarındaki itme faktörü ( bkz. Şekil 4.10 ) = çalışma koşullarındaki itme faktörü ( bkz. Yukarıdaki formül ) = duruş koşullarındaki toplam yük = çalışma koşullarındaki toplam yük = sıvının özgül ağırlığı = çark çapı = sırtta dahil olmak üzere çarkın basma ağzındaki genişliği = çalışma koşullarındaki kapasite = en verimli noktadaki kapasite = Test sonuçları ile elde edilen ve 0,7 ile 3,3 arasında değişen bir üstel sayı

E K

n a

m a

[ pound ] [ pound ] [ feet ] [ feet ] [ inç ] [ inç ] [ gpm ] [ gpm ]

500 d/d özgül hızda 0,7 ve 3500 d/d özgül hızda 3,3 arasında lineer bir ilişkinin olduğu kabul edilebilir.

t A

Radyal yükü hesaplamak için kullanılabilecek bir diğer yaklaşım formülü de;

dur. Burada; K R D2

= Çalışma koşullarındaki radyal itme kuvveti = Çark çapı

[ pound ] [ inç ]

91

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler B2 H Q QBEP

= Sırtta dahil olmak üzere çarkın basma ağzındaki genişliği = Çalışma koşullarındaki toplam yük = Çalışma koşullarındaki kapasite = En verimli noktadaki kapasite

[ inç ] [ feet ] [ gpm ] [ gpm ]

dir. Pompanın konstrüksiyonu ve çalışma noktasından dolayı oluşan hidrolik radyal yüklere ek olarak çark üzerinde radyal yükleri ortaya çıkaran diğer faktörlerde bulunmaktadır. Bazen çark kanatları ve salyangozun girdap kırıcısı arasındaki boşluğun düşürülmesinden dolayı radyal yük dalgalanabilir. Oluşan titreşimin bir frekansı vardır ve pompanın devri ile çarkın kanat sayısının çarpımına eşittir. Buna kanat geçiş frekansı denir.

A C

, S

E K n a

Şekil 4.10 KSO – Duruş koşullarındaki itme faktörü ( birinci formül )

m a

Pompa rotorunun mekanik dengesizliği ayrıca pompa mili üzerinde bir radyal kuvvet oluşturur. Çark üzerinden olan düzensiz akış ayrıca çarkta dengesizliğe neden olur.

t A

4.2.1 Radyal Yüklerden Dolayı Milin Şekil Değiştirmesi Hidrolik nedenli veya mekanik dengesizlikten gibi nedenlerden kaynaklanan radyal yükler pompa milinin aşağıya doğru eğilmesine neden olur. Mil 1800 döndürüldüğünde benzer şekilde aşağıya doğru eğilir. Sabit yükten dolayı milin bir doğrultuda eğilmesi defleksiyon olarak adlandırılmaktadır ( Şekil 4.11 ). Şekil değiştiren mil kendi ekseni etrafında döndürüldüğünde eksen çizgisi bile düz olarak kalmayabilir. Bu durum mil üzerinde her bir devirde geri dönüşümlü gerilimler oluşturur. Bu gerilimler yorulma çatlaklarına ve en sonunda milin kırılmasına neden olur.

92

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler

Şekil 4.11 Milin defleksiyonu

Yukarıdakine ek olarak bir milin defleksiyonu sınırlandırmanın neden önemli olduğuna dair birçok sebep bulunmaktadır. En önemli neden bazı dönel parçaların durgun parçalara maruz kalması olabilir. Paslanmaz çelik parçalar ovalamaya neden olacak şekilde sürtünerek motorun aşırı yüklenmesine neden olur. Ovalama ayrıca gittikçe daha kötü olmaya meyillidir ve dönel elemanların tamamen kazıklamasına neden olabilir.

A C

Genel olarak temas halinde bulunan yüzeyler pompanın aşınma bilezikleri veya salmastra yatağı ve mile konulmuş boğaz kovanıdır. Aşınma bilezikleri arasındaki boşluk bunlar arasındaki yüksek basıncın düşüşü için minimum olarak tutulmak zorundadır. Aşınma bilezikleri olmayan pompalarda temasın ilk noktası genellikle salmastra kutusunun boğaz kovanı ile mil arasındadır.

, S

E K

Aşırı defleksiyon ikinci etkisi salmastra kutusunda meydana gelir. Bir çalışma koşulu altındaki defleksiyon için ayarlandığı zaman sıradan yumuşak salmastralar defleksiyon değiştiğinde kendi kendilerini ayarlayamazlar. Örneğin eğer yumuşak salmastra yüksek kapasitede çalışması için ayarlanmışsa ve basma vanası açılmışsa mil bir sınır koşuldan diğer sınır koşula salmastra ve mil arasında bir boşluk bırakarak hareket eder. Bu boşluk duruş koşullarına yakın koşullar altında aşırı kaçağa neden olabilecek daha yüksek salmastra kutusu basıncı ile birleşir. Buna benzer olarak mekanik salmastraların kullanıldığı pompalarda milin defleksiyonu mekanik salmastranın yüzlerinde alın kaçıklığına neden olur. Bu ise salmastra yüzlerinin açılmasına veya yüzlerin birbirleri ile tam olarak eşleşememesine yol açar. Bunun sonucunda ise kaçağa neden olabilecek şekilde salmastra yüzeyleri erkenden ve düzensiz olarak aşınacaktır.

n a

m a

Milin defleksiyonu ile mil ile ilgili bir diğer terim olan milin çalkalaması genellikle birbirine karıştırılmaktadır. Milin çalkalamasında, milin ucu bir konu oluşturacak şekilde döner ( Şekil 4.12 ).

t A

Bu durumda milin ekseni her 1800 dönüşte 1800 değişir. Milin çalkalanması rotorun dinamik sorunlarından dolayı oluşur ve radyal yüklerin bu olaya biraz katkısı vardır. 4.2.2. Mil Deflection ‘ının Hesaplanması Milin defleksiyonu milin ankastre bir kiriş olduğu kabul edilmesiyle geliştirilmiş kiriş formülü kullanılarak hesaplanabilir ( Şekil 4.13 ). Aşağıda milin üç büyük çapı için defleksiyonun hesaplanmasında kullanılan formül verilmiştir: Burada; δ P

= milin defleksiyonu = bileşke radyal kuvvet 93

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler E A, B, C, L IA, IB, IC, IL

= Young modülü – mil malzemesinin elastisite modülü = yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi çarktan olan mesafeler = Değişik çaplardaki atalet momentleri

dir.

A C

Şekil 4.12 Milin çalkalaması

, S

E K n a

Şekil 4.13 Milin defleksiyonun hesaplanması

Yukarıdaki formülde, δ mil defleksiyonu L3/D4 ile orantılı olacak şekle dönüştürülebilir. Burada L, milin uzunluğu ve D milin çapıdır.

m a

L3/D4 ‘ü değeri azaldıkça pompanın mili daha katı olacak ve mil defleksiyonu azalacaktır.

t A

Mekanik salmastra yüzeylerindeki mil defleksiyonu 0,05 mm ‘yi geçmemelidir. Çünkü salmastranın güvenirliliği defleksiyonlardan etkilenmektedir. Ancak, pompalar arasında mukayese yapılması için L3/D4 onarının kullanılması tavsiye edilmemektedir. Bunun yerine etkin mil defleksiyon değerleri en kötü debi koşulları baz alınarak OEM tarafından elde edilebilir. Bu yüzden hidrolik yükler çarkın, gövdenin tipi ve boyutları, pompanın çalışma noktası, emme ve basma basınçlarına bağlıdır. Büyüklük ve doğrultu yukarıda bahsedilen faktörlerin herhangi birisindeki değişimle büyük oranda değişir. Şekil 4.14 ‘de çalışma noktasının bir fonksiyonu olarak sıradan salyangozda ve çift salyangozda oluşan radyal kuvvetler arasındaki karşılaştırma görülmektedir. Şekilde X ekseni debinin yüzdesel oranı ve en verimli noktadaki debidir. Y ekseni duruş koşullarında maksimum radyal kuvvetin radyal kuvvete olan yüzdesel oranıdır. 94

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler

Şekil 4.14 Sıradan salyangozun çift salyangozla karşılaştırılması

A C , S

Hidrolik faktörler, kavitasyon, hizalanmamış kayışlar ve kavramalar radyal kuvvet oluşturmalarının yanında pompa mili üzerindeki radyal yüklere de katkı da bulunur.

E K

Komple bir mil analizi radyal kuvvetlerin yanında eksenel kuvvetlerde göz önüne alınarak yapılır. Bunlar daha sonra yatak konumlarındaki tepki kuvvetlerinin hesaplanması için kullanılır. Yataklardaki tepki kuvvetleri bilindiği zaman pompa için en uygun olan rulman kolaylıkla seçilebilir ( Şekil 4.15 ).

n a

Yataklardaki tepki kuvvetini hesaplamak için şu formüller kullanılabilir:

m a

t A

Şekil 4.15 Bir pompa mili üzerindeki kuvvetler ve oluşan tepkiler

A konumunda sadece bir tane rulman bulunmaktadır. Bu yüzden bu yatak şu kuvvete dayanmalıdır:

95

Santrifüj Pompada Oluşan Kuvvetler B konumunda çift sıralı açısal temaslı rulman bulunmaktadır. Bu konfigürasyon ise rulmanın hem radyal hem de eksenel yükleri almasını sağlar. Bu yüzden bu yatak şu kuvvete dayanmalıdır:

A C , S

E K n a

m a

t A 96

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

5

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Bir santrifüj pompanın en ilginç özelliklerinden birisi değişik çalışma koşulları altındaki bir sistemde performansını gösterebilme yeteneğidir.

A C

Pompalar değişen koşullar altında ve farklı sıvı tiplerinde tatminkâr olarak çalışabilirler. Bu değişen koşullar: • • • • •

Debi Emme ve basma yükü Devir Basılacak sıvı ve özellikleri Değişik özelliklerdeki sıvılar

dır.

, S

E K

Pompa debi değeri, yük farkı ve devre göre tasarlanır. Tasarımın yapıldığı bölge en verimli çalışma noktası ( BEP ) ‘na göre yapılır. Ancak, pratik uygulamalarda pompalar nadiren tasarlandıkları bölgede çalışırlar.

n a

Belirtilen parametreler arasında pompanın debisi ( Q ) ve yük farkı ( H ) normal çalışma süresince büyük değişim gösterir.

m a

Pompanın belirli bir yükseklikte tankın altına bağlanmış boruya sıvı bastığı kabul edilsin. Sıvının tanka basılmasıyla tankın içerisindeki sıvı yüksekliği artmaya başlar ve pompanın yük farkını da arttırır. Pompanın yük farkının artmasıyla pompanın debisi azalma gösterir.

t A

Eğer yukarıdaki durumda motor yüklendikten sonra güç gereksinimi artıyorsa tahrik biriminin devrinde azalma meydana gelebilir. Daha geniş aralıktaki debi ve yük farkının olacağı proses ve yardımcı ünite gereksinimlerinde tek bir sistemde birden fazla pompanın aynı anda çalışması istenebilir. Bu durumda sistemdeki bir pompanın performansı diğer pompaların davranışından açık olarak etkilenecektir. Bir pompa parametreler ve koşullardaki büyük değişimlerde bile pompa çalışabilir ve pompanın performansı bu değişimlerden etkilenmez. Bu yüzden pompanın tasarımı süresince göz önüne alınan parametrelerden farklı olan çalışma koşulları altında pompanın davranışını belirleyebilmek çok önemlidir. Pompa hidroliği ile ilgili temel bilgiler Bölüm 3 ‘te verilmiştir. Bu bölümde pompanın çevresindeki değişimlere nasıl cevap verdiği incelenecektir. Pompanın davranışındaki 97

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri değişimlerin anlaşılabilmesi için daha önceki bölümlerde anlatılan temel bilgiler yeniden gözden geçirilmelidir. 5.1 Pompanın Hidrolik Özelliklerinin Davranışı Herhangi bir santrifüj pompanın hidrolik özelliklerinin incelenmesi için pompa milinin devri (N) ‘nin sabit olduğu kabul edilmiştir. Devir sabit olarak ele alındığında yük farkının debiye göre davranışı pompanın basma vanasının açıklığının ayarlanması ile elde edilir. Basma vanasının değişik açıklıklarında farklı debiler ve buna göre farklı yükler elde edilir. Debi ve basınç farkının fonksiyonu olarak yük farkı:

A C

H = f(Q) Hidrolik güç: P = f(Q)

, S

Pompanın verimi: η = f(Q) şeklinde ifade edilebilir.

E K

Yukarıdaki fonksiyonlardan santrifüj pompanın performans eğrileri veya karakteristik eğrileri elde edilir. Debiye göre NPSH ‘ın fonksiyonunu veren dördüncü karakteristik ek karakteristiktir.

n a

Birinci durumda debi, X ekseni boyunca yerleştirilmiştir. Debinin birimi m3/h, m3/sn, lt/sn ve lt/dak, US-gpm, Imp-gpm olabilir. Basınç farkı ( H, metre, feet ) ‘ın değeri, Güç P ( kW, BG ) ve Verim ( yüzde, ondalık kesirler ) Y ekseni üzerine yerleştirilmiştir.

m a

Pompaların birçoğunun performansı pompanın kapasitesi, basma yükü, verim ve giriş gücü ile belirlenir. Bu miktarlar birbirinden bağımsızdır, pompanın performansını göstermek için bir dizi eğri kullanılır. Pompa imalatçıları kendilerine ait pompalar için karakteristik eğrilerini de pompaları ile gönderirler. Daha sonra bu eğriler pompanın kabul testi için baz olarak kullanılır.

t A

Şekil 5.1 ‘de bazı pompalar için örnek olarak yukarıda bahsi geçen eğriler gösterilmektedir. Bu üç eğri pompanın özgül hızının bu karakteristik eğrilerin doğası üzerine çok az etkisinin olduğunu göstermektedir. Her bir karakteristik için eğrilerin şekli farklı görülmektedir. Fakat eğilimler birbirine benzemektedir.

98

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 5.1.1 Yük – Akım Karakteristikleri Bir pompanın en önemli karakteristiklerinden birisi pompanın kapasitesidir. Bu değer pompanın birim zamanda bastığı sıvı miktarıdır. Bir santrifüj pompanın kapasitesi pompanın basma basıncının artmasıyla azalmaktadır. Basma vanası tamamıyla kapatıldığında pompanın meydana getirdiği yük kapalı yük olarak adlandırılır. Bu noktada pompa sıvı basmayacaktır. Ayrıca bu noktada herhangi bir pompanın geliştirebileceği en büyük yük geliştirilir. Kapalı yük H∞ ile gösterilir.

A C , S

E K n a

m a

Şekil 5.1 Bir pompanın karakteristik eğrileri

t A

Eğer basma vanası tamamen açılırsa ve akım doğrudan atmosfere verilirse pompa maksimum kapasitede basma yapacaktır. Şekil 5.1 ‘de görülen H-Q eğrisinin şekli özgül hıza veya pompa çarkının kanat şekline bağlıdır. Bu eğri üzerinde etkisi bulunan diğer faktörler: • •

Kanat sayısı Pompa gövdesinin tipi ( salyangoz tipi, salyangozda aşınma bileziğinin olup olmaması veya eş merkezli gövde olması )

Herhangi bir grafikte H-Q eğrisi iki tiptir:

99

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 1. Kararlı H-Q eğrisi 2. Kararsız H-Q eğrisi 5.1.2 Kararlı Yük-Akım Karakteristikleri Kararlı H-Q eğrisinde basınç farkı, debinin artmasıyla birdenbire düşüş gösterir. Bu durum Şekil 5.2 ‘de görülmektedir. Kararlı H-Q karakteristiği meydana geldiğinde maksimum yük H∞ ‘dan bu görülebilir.

A C , S

E K

Şekil 5.2 Kararlı H-Q eğrisi

5.1.3 Kararsız Yük-Akım Karakteristikleri

n a

Bu tip bir eğride H, HSO ‘dan A noktasındaki maksimuma kadar artar ve ardından hemen düşüş gösterir.

m a

Eğrideki düşüş olası bir Q1 ve Q2 debileri için tekil bir sistemdeki H1 direnç gereksinimini göstermektedir. Bu durum bir pompa için arzu edilen bir karakteristik değildir. Tek kademeli bir santrifüj pompada eğrinin kararlılığı ; • • • •

t A

Bıçak sayının azaltılması Kanat geometrisinin modifikasyonu Kanat çıkış açısının azaltılması Çok kademeli bir pompada difüzör şeklinin ve geri dönüş kanatlarının modifikasyonu

ile elde edilebilir. Santrifüj pompaların tasarım standardı olarak kullanılan API 610 ‘da tüm pompaların anma kapasitesindeki yükleri karşılayan ve kapalı yüke kadar sürekli artış gösteren kararlı H-Q eğrilerine sahip olmasını gerektirir. Pompaların paralel olarak çalıştırılması durumunda anma kapasitesinden kapalı duruma kadar ki yük artışı tek/çok kademeli pompaların olması durumundaki gibi %10–20 olmalıdır. Çok kademeli pompalarda ise daha düşük bir yüzde önerilmektedir. 100

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

A C

Şekil 5.3 Kararsız H-Q eğrisi

, S

5.1.4 Yük-Akım Karakteristiklerinin Kademesi

H-Q eğrisinin kademesi genellikle kararlı bir H-Q eğrisi ile ilişkilendirilir. Bu kapalı durumdan pompanın BEP ‘sine kadar yükteki yüzdesel düşüş olarak tanımlanmaktadır ( Şekil 5.4 ).

E K

n a

m a

t A

Şekil 5.4 H-Q eğrisinin kademesi

Bu aşağıda verilen formül ile gösterilebilir:

101

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Kanat sayısı ve bıçak çıkış açısı H-Q eğrisinin kademesini belirler. Yukarıdaki faktörler ile pompanın özgül hızı arasındaki bağıntı Şekil 5.4 ‘te görülmektedir. Bu şekilde endüstride pratik kullanımı bulunan kanat sayısı ve bıçak çıkış açısı verilmektedir. H-Q eğrisinin kademesini göstermenin başka bir yolu da yük farkının debideki değişime olan oranının ( ∆H/∆Q ) kullanılmasıdır. H-Q eğrilerinde, ∆H/∆Q nun daha az olduğu yerde, eğriler karakteristiğin düz olduğunu söylemektedir ve ∆H/∆Q nun daha yüksek değerlerinde iken kademe karakteristiği olarak adlandırılır. Birçok durumda pompanın uygulaması eğrinin düz veya kademeli tipte olup olmayacağını belirler. Mesela, yangın suyunun basılması için kullanılan pompalar son derece düz karakteristik eğrilere ihtiyaç duymaktadır. Bu senaryo dikkate alındığında pompanın besleme suyunu ana sisteme bastığı yerde yangını söndürmek için kullanılır. Yangını söndürmek için bir veya daha fazla yangın hidrantı aynı anda açılabilir ve bu yüzden gerekli olan debi aniden artış gösterir. Pompadaki akışın artmasıyla pompadaki basıncın aniden düşmemesi önemlidir. Yükte düşüş meydana geldiğinde suyun püskürtüleceği yükseklikte değişecektir. Pompanın özgül hızı ise H-Q eğrisinin kademesini koruyarak artış gösterdiği gözlenmiştir. Buna ek olarak özgül hızı yüksek olan pompalarda kapalı konuma doğru ve BEP ‘den sonra görece bağıl bir kademeli eğim bulunmaktadır.

A C

, S

E K

Eksenel akışlı bir pompanın seçilmesi için kullanılan prosedür diğer proses pompalarınınkiyle aynıdır. Ancak çalışma noktası pompanın BEP ‘sinin %75–115 ile sınırlandırılmıştır. Bu radyal kanat tasarımına göre eksenel akım tasarımlarında daha önemlidir. Çünkü BEP ‘nin %70–75 ‘inde hidrolik kararsız hale gelmektedir ( bkz. Şekil 5.4 ). Bu olay karışık akım çarkına sahip pompalarda da görülebilir. Bunun bir sonucu olarak bu tip pompalardaki akım nadiren ayarlanır. Ayrıca bunlara kapalı bir basma vanası ile hareket verilmez. Bir sonraki kısımda bu tip pompaların açık basma vanası ile devreye alınmasında güç eğrilerini incelemektedir.

n a

m a

5.1.5 Güç-Akım Karakteristikleri Güç-debi karakteristik eğrilerinin doğası/şekli pompanın özgül hızına da bağlıdır.

t A

Santrifüj pompalar yukarı doğru artan P-Q eğrilerine sahip düşük ile orta seviye özgül hızlara sahiptir. Daha yüksek özgül hızlar için P-Q eğrileri düz veya yatay hale yakın olabilir ( Şekil 5.5 ). Eksenel akımlı pompalar söz konusu olduğunda ( bunların özgül hızları yüksektir ) pompanın gücü debinin artmasıyla düşüş göstermektedir. Alternatif akımlı endüksiyon motorları ile tahrik edilen pompalar en az yükte çalıştırılmalıdır. Böylece başlangıçtaki akım sınırlandırılır. Yukarıdaki karakteristikler, yukarıdaki koşullar tamamen yerine getirildiğinde pompaların nasıl devreye alınacaklarını göstermektedir. Bu yüzden radyal çarklı pompaların basma vanası kapalı olarak devreye alınması tavsiye edilmektedir. Oysaki eksenel akışlı pompalar basma vanaları tam açık olarak devreye alınmaktaydı. 102

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

A C , S

Şekil 5.5 Pompaların özgül hızlarının fonksiyonu olarak P-Q eğrileri

Pompanın 1. Aşırı yüklemesiz 2. Aşırı yüklemeli olmak üzere iki tip P-Q eğrisi bulunmaktadır.

E K

Bu terimler pompa debisinin artması veya azalması ile ihtiyaç duyduğu güç değişiminden türetilmiştir.

n a

Karışık akımlı ve eksenel akışlı pompalarda güç eğrisinin düz kaldığı veya aşağı doğru konik olduğu gözlenmiştir. Bu yüzden pompanın debisindeki artıştan dolayı motor nadiren aşırı olarak yüklenir. Bu eğriler Aşırı Yüklemesiz P-Q Eğrileri olarak adlandırılmaktadır.

m a

Radyal çarklı santrifüj pompalarda güç eğrileri debideki artış ile artış göstermektedir. Bu yüzden pompa üzerindeki sistem direnci azaldığında motor aşırı yükleneceğinden trip e girme eğilimi oluşur. Bu tip pompaların P-Q eğrileri Aşırı Yüklemeli P-Q Eğrileri olarak adlandırılır.

t A

5.1.6 Verim-Debi Karakteristikleri Verim – güç eğrisinde η-Q eğrisi başlangıçta bir maksimum yapar. Bu nokta daha önce bahsedilen BEP noktasıdır. Bu noktadan sonra debi arttıkça verim düşmeye başlar. BEP ‘den sonra verimde meydana gelen düşüş pompanın özgül hızının artmasıyla kademe kademe daha keskin bir hal alır. Bu yüzden radyal bir pompa çarkının eğrisi BEP ‘den sonra verimde düşüş gösterecektir. Oysaki eksenel akışlı pompada bu biraz kademeli olmaktaydı.

103

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 5.2 Boyuta Bağlı Olmayan Karakteristikler Endüstride farklı tiplerde ve boyutlarda birçok pompa kullanılmaktadır. Uygulamaların ve gereksinimlerin farklı olması pompa konstrüksiyonun değişmesine ve geniş aralıkta debi, yük, güç ve verimlerde çalışmayı gerektirmektedir. Tasarımın değiştirilmesi pompa karakteristiklerini değiştirir ve daha fazla hidrolik özellik kazandırır. Bu daha çok bir pompa tipinin diğeri ile karşılaştırılmasını zor hale getirmektedir. Bu problemin üstesinden gelinebilmesi için boyuta bağlı olmayan karakteristikler tanımlanmıştır.

A C

Geometrik olarak birbirine benzeyen pompaların boyutsal karakteristiklerini belirlemek için diğer pompanın boyutsal karakteristikleri de bilinmelidir. Bu yüzden bilinen karakteristiklerin boyuta bağlı olmayan karakteristiklere dönüştürülmesi gerekmektedir. Boyuta bağlı olmayan bir karakteristik üzerinde çalışmak için normal çalışma noktası ( pompanın çoğunlukla çalıştığı nokta ) ele alınır. Debi, fark yükü, güç ve verim Qn, Hn, Pn ve ηn ile gösterilmiştir.

, S

Bunları değerinin %100 olduğu kabul edilir ve normalden türetilen değerlerin yüzdesi olarak gösterilir.

E K

Qn, Hn, Pn ve ηn bulunduktan sonra karakteristik eğrilerin çizilmesi için gerekli olan diğer değerlerin hesaplanması kolaydır. Şekil 5.1 ‘de alt tarafta gösterilen güç-debi eğrisi boyutsuz karakteristiklerin kullanımına ait bir örnektir.

n a

Yaygın olarak kullanılan iki tip boyutsuz karakteristik bulunmaktadır. Bunlar: 1. Özel karakteristikler 2. Evrensel karakteristikler

m a

Özel karakteristikler boyuta bağlı karakteristiklerden türetilmiştir ve bunlar yukarıda incelenmişti.

t A

Evrensel karakteristikler santrifüj pompalardaki benzerlikten yararlanılarak türetilir. Bunlar: • •

Yük katsayısı Akım katsayısı

dır. Yük katsayısı ψ ile gösterilir ve aşağıdaki formülden bulunabilir:

104

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Akım katsayısı,

ile temsil edilir. Burada; u2 A

pompa çarkının çıkışındaki çevresel hız = π/4 x d22 – Pompa çarkının alanı

A C

dır.

Boyutsuz evrensel karakteristikler ψ = f(φ) sadece aynı tipte farklı miktarların karşılaştırılmasını değil aynı zamanda hava gibi diğer akışkanların da kullanılarak pompanın test edilebilmesini sağlar.

, S

5.3 H-Q Eğrisinin Kullanılmasının Nedeni

Radyal bir pompa çarkına ait H-Q eğrisinin doğasını anlamak için çarkın çıkışında sıvının hız üçgenlerinin bilinmesi gerekmektedir.

E K

Şekil 5.6 ‘da BEP önce, sonra ve BEP ‘deki debi olmak üzere üç durum gösterilmiştir. Bu şekilde vektörlerdeki değişimlerde verilmiştir. Buradaki ana hızlar: • • • •

n a

Çevresel hız: U2 = π x N x d2 / 60 – Devir sabit ise U2 ‘de sabittir. Mutlak hız: C2 Bağıl hız: W2 – Kanatın çıkış açısı boyunca olan doğrultu Çarkın basma ağzındaki radyal hız: Cm2 = Q x Alan

m a

dır.

Aynı zamanda çarkın pasajları arasından geçen akımın bağıl hızları ( W ) debideki değişime göre artar veya azalır. Bunun bir sonucu olarak vektörlerin büyüklüğü hız üçgeninin şeklini değiştirir. Hızların paralelkenar şekli değişir ve bu değişim de Cu2 mutlak hızının çevresel bileşenini değiştirir. Bu ise aşağıdaki denklemle ifade edilen teorik yük farkını meydana getirir.

t A

Çıkıştaki hız üçgenlerinin karşılaştırılmasından debi düştüğü zaman Cu2 mutlak hızının çevresel bileşeninin büyüdüğü ve meridyenel bileşeninin Cm2 küçüldüğü görülmektedir. Debinin arttırılması Cu2 bileşenini küçültür ve bu yüzden pompa tarafından geliştirilen yük farkı azalır. Bu bağlamda debi arttığı zaman pompa tarafından geliştirilen yük artacaktır. Sıvının pompalanması için çekilen güç, debi ve geliştirilen yükün çarpımına eşittir. Debi ve yükteki değişimler çarklı pompaların kendi kendilerini düzenlemesi için gücün belirlenmesini

105

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri tanımlar. Eğer çalışma süresince pompanın toplam yükü artıyorsa, pompa otomatik olarak basmayı düşürecek şekilde davranır. Bu yüzden çark artan direncin üstesinden gelebilir. Bunun tersi olarak basma borusundaki dirençte düşüş meydana geldiğinde pompa basmayı arttıracak şekilde davranır. 5.4 Girişteki Hız Üçgeni Bir pompanın debisi değiştiği zaman çarkın girişinde sıvının akım doğrultusunda bile değişimler meydana gelir ( Şekil 5.7 ). Buradaki üç ana hız: 1. Çevresel hız: U1 = π x N x d1 / 60 – Devir sabit ise U2 ‘ye eşit 2. Mutlak ( Meridyenel ) hız: Cm1 = Q x Alan 3. Bağıl hız: W1 dir.

A C

, S

Pompanın debisi değiştiği zaman sıvının yaptığı giriş açısı ( β1-en ) da değişir. Bu açı debi BEP deki debiden küçük ise kanata giriş açısından ( β1 ) küçüktür.

E K n a

m a

t A

Şekil 5.6 Çarkların çıkışındaki hız üçgenleri

BEP ‘de akım öyle bir şekildedir ki sıvının yaptığı giriş açısı kanadın giriş açısı ile aynıdır ( β1 ). Benzer olarak debi BEP ‘deki belirlenmiş debiden daha fazla ise sıvının yaptığı giriş açısı ( β1-en ) kanadın giriş açısı ( β1 ) ‘den daha büyük hale gelir.

106

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Debinin BEP ‘deki debiden daha büyük veya küçük olduğu durumlarda akımda ayrılma meydana gelir ve sıvı içerisinde girdapların oluşmasına neden olur. QQBEP durumunda girdaplar kanadın dış yüzeyinde oluşur.

A C , S

E K n a

Şekil 5.7 Girişteki hız üçgeni

m a

Pratik durumlarda belirli bir ön girdap bulunur ve bu β1-en ve β1 arasındaki farkı debi, BEP ‘deki debiden az veya çok olduğunda düşürmeye meyillidir. Bu yüzden kayıplar, çarktaki düz akım tarafından oluşturulduğu kabul edilenden daha azdır.

t A

Girişteki hız üçgenleri BEP ‘dekinden daha az debilerde meydana gelen kayıpların nedeninin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Ayrıca BEP dışındaki debiler difüzör bileziğinde ve salyangozun gövdesinde bozucu girişlere ve hidrolik kayıplara neden olurlar. Bu tip hidrolik kayıplar debinin üçüncü kuvveti ile orantılı olarak tanımlanırlar. 5.5 P-Q Eğrisinin Kullanılmasının Nedeni Daha önce tanımlandığı gibi her debi için BEP ‘deki debiye göre hidrolik kayıplar meydana gelir. Debi BEP ‘den ters doğrultuda hareket ettiğinde kayıplar debinin karesiyle orantılı olacak şekilde arttığı kabul edilmektedir. Pompanın verimini düşüren diğer iki kayıp resirkülasyon ve mekanik kayıplardır. Bu kayıpların hiçbirisi de debideki değişimden büyük oranda etkilenmez.

107

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Bu yüzden bu kayıpların toplamı minimum olduğu zaman pompanın belirli bir debi değeri vardır. Bundan dolayı kayıplar en az olduğunda verim maksimum olmaktadır. Diğer tüm debi değerlerinde verim daha düşük olacaktır. Bu bir santrifüj pompaya ait P-Q eğrisinin neden U şeklinde olduğunu açıklamaktadır. 5.6 Karakteristik Eğrilerde Devrin Değişmesinin Etkileri Daha önceki bölümlerde yapılan incelemeler pompanın devrinin sabit olduğu kabul edilerek yapılmıştı. Fakat pratikte birçok uygulamada pompalar değişken hızlı tahrik birimleri ile çalışmaktadır ve bu bölümde devir değişiminin pompaların karakteristik eğrisi üzerindeki etkisi incelenecektir.

A C

Şekil 5.8 ‘de Q-H-b eğrisi bir santrifüj pompanın normal devrindeki sıradan bir Q-H eğrisidir.

, S

E K n a

m a

Şekil 5.8 Devir değişiminin karakteristik eğriler üzerindeki etkisi

Pompanın devri değiştiğinde debi ve oluşan yük de değişir.

t A

Eğer girişteki ve çıkıştaki hız üçgenleri göz önüne alınırsa bu hızlar birbirine benzer olacak ve tüm hızlar pompanın devri ile orantılı olarak değişecektir. Debi, pompanın devri ( N ) ile doğru orantılıdır:

Toplam yükler u22 ile orantılıdır ve bu yüzden N2 ile de orantılı olmaktadırlar.

Pompanın gücü, debi ve geliştirilen yükün çarpımına eşittir. Bu yüzden P, N3 ile orantılıdır.

108

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

Yukarıda türetilen bağıntı normal devirdeki Q-H eğrisi bilindiği zaman pompanın farklı devirlerdeki karakteristiklerinin hesaplanmasına yardımcı olur. Türetilen bağıntılarda bir noktadan diğer noktaya bir karakteristiğin homolog nokta olarak aktarıldığında verimin sabit olarak kaldığı kabul edilmektedir. Bu denklemlerden elde edilen sonuçlar pratik uygulamalardan elde edilen değerlerden genellikle farklılık göstermektedir. Bu fark devir değişimi ±%25 ‘den fazla olduğu zaman meydana gelmektedir.

A C

Şekil 5.8 ‘de Q-H-c eğrisinde bir P2 noktası ele alınsın. Q-H-b eğrisi ve Q-H-c eğrisi üzerindeki P ve P1 homolog noktaları şu şekilde elde edilebilir:

, S

Yukarıdaki denklemler çözüldüğünde:

E K

olarak elde edilir.

Yukarıdaki denklem P noktasından geçen bir parabole aittir ve merkezi 0 ‘dır. Bunlar Şekil 5.8 ‘de gösterilmiştir.

n a

Belirli bir P noktasındaki özgül hız:

m a

ile bulunabilir.

t A

Eğer Q ve H değerleri oransal hızlarıyla yerlerine yazılırsa aşağıdaki gibi bir sabit elde edilir:

NS = sabit Bu yüzden P1, P ve P2 homolog noktalarından geçen parabol, ilgi bağıntısını sınırlar, aynı özgül hıza sahip olur. Bunlar Sabit Özgül Hız Eğrileri olarak adlandırılırlar. Pompanın verimi özgül hızın doğrudan bir fonksiyonu olduğundan homolog noktaları içeren parabol aynı özgül hıza ve aynı verime sahip olur.

109

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 5.7 Komple Karakteristik Eğri Bu yüzden eğer tüm karakteristiklerin 3 boyutlu tek bir şekilde gösterilmesi istenirse Şekil 5.9 ‘daki gibi bir eğri grubu elde edilir. Burada koordinatlar H, Q ve η ‘dır.

A C , S

E K

Şekil 5.9 H-Q ve verim eğrileri

H = f ( Q ) ve η = f ( Q ) fonksiyonlarını ifade eden eğriler kendi eksenleri boyunca çizilmiştir. Q-H eğrisi çarkın çapının veya pompa devrinin fonksiyonu olarak değişim gösterir ve bu çizimde de gösterilmiştir.

n a

Şekil 5.9 ‘da görülen yeni eğeriler ηsabit eğrileridir ve izo-verim eğrileri olarak adlandırılmaktadırlar. Ancak, bunlar Şekil 5.10 ‘da görüldüğü gibi iki boyutlu şekillere indirgenebilir.

m a

5.8 Birden Fazla Pompanın Aynı Anda Çalıştırılması

t A

Bir proses uygulaması bir sistemde aynı anda birden fazla pompanın çalıştırılmasını gerektirebilir. Bunlar birkaç pompanın aynı basma hattına sıvıyı basma durumu olabilir. Bu tip bir pompa yapılandırması paralel çalıştırma olarak adlandırılır. Ayrıca tek bir pompanın toplam yük gereksinimini karşılayamadığı zamanlarda olabilir ve bu görev farklı pompalara paylaştırılır. Bu tip bir pompa yapılandırması seri çalıştırma olarak adlandırılır. Pompalar paralel olarak çalıştırıldığında müşterek basınca karşı çalışırlar. Bu durumda debiler birbirine eklenir. Bir pompa serisi için bileşke toplam yük için yükler eklenir. Birden fazla pompanın kullanıldığı durumlar her bir pompanın kendi karakteristiğine duyarlıdır. Geliştirilen toplam debi veya toplam yük, her bir pompanın kendi başına geliştirdiği debi ve

110

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri yüklerin toplanması ile elde edilemez. Bu durum özellikle benzer karakteristik eğrilere sahip olmayan pompalarda görülür.

A C , S

E K

Şekil 5.10 İzo-verim eğrileri

Değişik çalışma koşulları ele alınmadan önce okuyucu Kısım 3.6 ‘daki Sistem Direnci konusunu gözden geçirmelidir.

n a

5.8.1 Benzer Q-H Eğrileri ile Paralel Çalıştırma

m a

Benzer Q-H karakteristik eğrisine sahip birkaç pompa aynı basma hattına besleme yaptığı zaman birleştirilmiş Q-H karakteristik eğrisi basit olarak tüm pompaların apsislerinin toplanması ile elde edilir.

t A

Aynı Q-H eğrisi ile iki pompa paralel olarak çalıştırılırsa her bir pompaya ait karakteristik eğri üzerindeki her nokta için apsisler yükün toplam değeri sabit olarak tutulurken ikiye katlanarak kombine eğri elde edilir. Tek bir pompa çalıştığında debi Q1 ‘dir. Birleştirilmiş Q-H eğrisi aynı yük için Şekil 5.11 ‘de görüldüğü gibi apsisin ikiye katlanmasıyla elde edilir. Pompalar paralel olarak çalıştığında, bunun pompanın çalışma noktası olacağını kabul etmek normaldir. Ayrıca çalışma noktası sistemin direncine bağlıdır. Şekilde görülen sistemin direnç eğrisi ile paralel çalışmada tek bir pompa QC1 debisine sahip olacaktır. Bir sonraki pompada çalıştırıldığı zaman sistem direnci yukarı doğru kalkacak ve bir noktada kombine debinin Q-H eğrisi ile kesişecektir ( QC2 ). Bundan dolayı sistem direnci debinin karesi ile orantılıdır.

111

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

Şekil 5.11 Benzer karakteristiklere sahip iki pompanın paralel olarak çalıştırılması

Şekilden görülebileceği gibi QC1 tam olarak QC2 ‘nin yarısına eşit değildir.

A C

Sistemin debisinin ayarlanması gerektiğinde sadece bir pompanın kısılması daha verimlidir. Paralel olarak çalışan pompalarda her zaman için düz tipte bir karakteristik eğri gerekmektedir ( dH/dQ küçük ). Bu pompanın basma yükünün debideki artış ile yavaşça düşeceğini göstermektedir.

, S

Paralel olarak çalışan iki pompanın kombine verimi şu şekilde verilmektedir:

E K

Burada; η H Q1 Q2 K P1 P2 tür.

n a

Kombine verim [ % ] Toplam yük Pompa 1 ‘in debisi Pompa 2 ‘nin debisi Birim çevirme sabiti Pompa 1 için gerekli olan güç Pompa 2 için gerekli olan güç

m a

t A

Paralel olarak çalışan pompaların kombine NPSH-r ları en fazla sınırlanan pompanın bu durumda en büyük NPSH-r ‘ına eşittir. 5.8.2 Farklı Q-H Eğrilerine Sahip Pompaların Paralel Olarak Çalıştırılması Şekil 5.12 ‘de farklı Q-H eğrilerine sahip iki pompanın paralel olarak çalışması görülmektedir. Bu eğriler 1 ve 2 ile numaralanmıştır. Bu tip bir kombinasyonun kombine eğrisi OAD şeklinde olacaktır. Ancak A çalışma noktasına erişilinceye kadar birinci pompa basma yapmayacaktır. Bu yüzden kendi kendine kapalı koşullarda olacaktır.

112

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

Şekil 5.12 Farklı Q-H eğrileri ile paralel çalışma

A noktasından sonra sadece Pompa 1 toplam debiye katkıda bulunacaktır.

A C

Bu gibi durumlarda bu yüzden Pompa 2, Pompa 1 ‘den önce devreye alınmalıdır.

, S

5.8.3 Düz ve Kademeli Q-H Eğrileri ile Pompaların Paralel Olarak Çalıştırılması Düz ve kademeli karakteristikler ile mümkün olan üç tip pompa çalışma şekli bulunmaktadır:

E K

1. Tüm pompaların düz karakteristiğe sahip olması 2. Tüm pompaların kademeli karakteristiğe sahip olması 3. Birisinin düz diğerinin kademeli karakteristiğe sahip olması

Şekil 5.13 ve Şekil 5.14 paralel olarak çalışan ve benzer düz ve kademeli karakteristiğe sahip pompalara aittir.

n a

Yukarıdaki şekillerden görüldüğü gibi kombine Q-H eğrileri sistemin direnç eğrisinde D noktasında kesişmektedir. Aynı basınç yükü için her bir pompanın karakteristiği A noktası ile kesişmektedir.

m a

Düz karakteristik söz konusu olduğunda fark ( QC – QA ) pompanın kademeli karakteristiğindeki ( QC – QA ) ‘dan büyük olmalıdır.

t A

Son kombinasyon her zaman bir önceki kısmı kapsamaktadır. 5.8.4 Pompaların Seri Olarak Çalışması Benzer karakteristiğe sahip iki pompa seri olarak çalıştırıldığında kombine eğri her bir pompanın karakteristiği üzerinde her nokta için ordinattaki yükün, debi değerinin aynı tutulmasıyla, iki katına çıkılmasıyla elde edilir ( Şekil 5.15 ). Farklı karakteristiğe sahip pompalar için de yöntem buna benzerdir. İki pompa birbirine seri olarak bağlandığında herhangi bir andaki debi değeri iki pompada da aynı olmalıdır. Diğer taraftan iki pompanın toplam yükü sadece pompaların kendilerine ait basma yükü karakteristikleri benzer ise eşit olacaktır.

113

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

A C

Şekil 5.13 Düz karakteristiğe sahip pompalar

, S

E K n a

m a

Şekil 5.14 Kademeli karakteristiğe sahip pompalar

t A

Şekil 5.15 Pompaların seri olarak çalışması

114

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Tek kademeli pompalar nadiren seri olarak çalıştırılır. Bunun yerine çok kademeli santrifüj pompalar seri olarak bağlanır. 5.9 Pompa Karakteristikleri – Viskoz Sıvılar, Katılığı Yüksek Sıvılar Kısım 3.10 ‘da pompanın davranışının yüksek viskoziteli sıvıların basılmasını nasıl etkilediği incelenmişti. Ayrıca Hidrolik Enstitüsü tarafından verilen akış katsayısı, yükü ve verim değerlerinin olduğu Viskozite Düzeltme Tablosu ‘da görülmüştü. Düzeltilmiş pompa karakteristiklerine ait katsayılar pompanın viskoz akışkanları basarken pompadan beklenen performansı düşüren temiz sıvı ile elde edilir. Şekil 5.16 ‘da sıvı viskozitesindeki artışla performansta meydana gelen düşüşe bir örnek gösterilmektedir.

A C

Sıvı içerisinde asılı katı partiküllerin bulunduğu bir pompanın karakteristiği temiz sıvıların basılması için elde edilenden daha farklı olarak başlar. Çünkü sıvı içerisindeki katı partiküller katı partikülün konsantrasyonuna bağlı olarak hidrolik direnci arttırmaya meyillidir. Bunun bir sonucu olarak hem pompanın debisi hem de geliştirilen yük daha az olur, gereken güç artar ve pompanın verimi daha düşük olur.

, S

Eğer katı partiküller yapısal olarak ince taneli ise sıvı içerisinde homojen karışım oluşturmaya meyillidirler. Pompa karakteristiğinin şekli sanki pompa daha yüksek viskozitede bir sıvıyı basıyormuş gibi görünür.

E K

n a

m a

t A

Şekil 5.16 Sıvıların artan viskoziteleri ile Q-H ve Q-η karakteristik olarak karşılaştırılması

Kum, şeker, patates, balık gibi katı ve sıvı karışımı basan pompalar için Q-H eğrileri sadece deneyler ile elde edilebilir. Değişik karışımların pompalanmasında katılar sıvı içerisindeki farklı yüzdelerdeki katılar ile şekillendirilirken Q-H eğrileri temiz su ve nomogram ile karşılaştırılabilir ve oluşturulabilir. Bu nomogram daha sonra özel bir karışımın pompalanma karakteristiğinin tahmin edilmesinde kullanılabilir. 115

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 5.10 Pompa Karakteristikleri – Sıra dışı Çalışma Bir pompanın normal çalışması olarak çark kanatlarının arka yüzüne göre dönmesi kastedilmektedir. Pompanın basması emmeden ( daha az yük ) ve basmaya ( daha fazla yük ) doğrudur. Daha önceki kısımlarda ele alınan pompa karakteristikleri yukarıda tanımlandığı gibi pompanın normal çalışması baz alınarak elde edilmiştir ve bu durum Şekil 5.17 ‘de sağ köşede gösterilmiştir. Ancak pratik uygulamalarda pompanın normalin dışındaki durumlarda da çalıştırılması gerekebilir. Bu durumlar devreye alma, devreden çıkarma veya birden fazla pompanın tek bir sistemde çalışması süresince görülebilir.

A C

Pompanın Komple Karakteristikleri baz alınarak çizim yapıldığında mümkün olan dört durum bulunmaktadır: 1. Normal Dönme Doğrultusu ( N+ ) ve Debi ( Q+ ) 2. Normal Dönme Doğrultusu ( N+ ) ve Ters Doğrultuda Debi ( Q- ): Pompanın basma yükünün artmasıyla debi hiç akımın olmadığı devreden çıkma koşullarına erişene kadar düşmeye devam eder. Eğer basma yükü artmaya devam ederse ( büyük bir ihtimalle pompaların paralel olarak çalışmasında ) sıvıda geri dönüşler meydana gelebilir. Bu yüzden mil normal doğrultuda dönmesine rağmen debi ters doğrultuda olur.

, S

E K

Bu durum Şekil 5.17 ‘nin sol köşesinde görülmektedir. Bu şekilde devreden çıkma durumunda basma yükündeki artışla ters doğrultudaki debi de artacaktır.

n a

m a

t A

Şekil 5.17 Normal dönme doğrultusunda ( N+ ) ve debide ( Q+ ) pompanın karakteristikleri

3. Ters Doğrultuda Dönme ( N- ) ve Normal Doğrultuda Debi: Bu durum bir endüksiyon motorunun faz terminalleri değiştirildiği zaman meydana gelir. Motorun dönüş doğrultusu tersine olur ve bu gibi durumlarda pompada aynısını yapar. Ters doğrultuda dönme meydana geldiğinde bile pompa sıvıyı emme ağzından basma ağzına basmaya devam eder. Ancak geliştirilen yük ve debi daha azdır. Bunun nedeni ters doğrultuda dönme sırasında pompa veriminin düşmesidir. Bu durum Şekil 5.18 ‘de sağ köşede görülmektedir. 116

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 4. Ters Doğrultuda Dönme ( N- ) ve Ters Doğrultuda Debi ( Q- ): Basma yükünün artmasıyla sıvı kararlı olarak artan bir hızla basma ağzından emme ağzına akmaya başlar. Bu çark boyunca olan sıvıdaki yük düşüşünün mekanik işe dönüştüğü bir hidrolik türbin durumudur. Bu yüzden bu gibi durumlarda pompanın daha yüksek devirlere çıkmaması için mil frenlenmelidir. Bu daha çok pompanın basması sırasında geri dönüşü olmayan vanalardan geçerken veya geçemezken ve pompanın motoru alarm verdiğinde görülür. Bu durumda sıvı ters doğrultuda akmaya başlar ve çark ters doğrultuda döner. Bu durum Şekil 5.18 ‘de sol köşede görülmektedir. 5.11 Pompanın Karakteristikleri – Devir Tork Eğrisi

A C

Santrifüj pompalar tahrik edilen makinalardır. Bunlar elektrik motoru, içten yanmalı motor, buhar türbini veya gaz türbini gibi bir tahrik eden bir ekipmana bağlanma gereği duyarlar. Tahrik eden ekipmanların güç aktarabilmeleri için uygun devreye alma ve çalışma şartlarının sağlanması gerekmektedir. İki ekipmanın birleştirilmesi için pompanın devir-tork ( N - T ) veya mekanik karakteristiklerinin ise bilinmesi zorunludur.

, S

Bir pompanın devir-tork karakteristiği mil üzerindeki tork ve milin devri arasındaki bağıntı ile ifade edilir. Bunlar temelde bir pompanın devreye alınması süresince tork gereksinimlerini göstermektedir. Bir pompanın devreye alınması vananın açık veya kapalı olması, pompa üzerindeki statik yük, pompanın konstrüksiyonu ve diğer birçok faktör ile ilgili olabilir.

E K

n a

m a

t A

Şekil 5.18 Normal dönüş doğrultusunda ( N+ ) ve ters debide ( Q- ) pompanın karakteristiği

Bir santrifüj pompanın devir-tork karakteristiği ordinatta nominal torkun yüzdesi olarak ifade edilen tork ( T ) ve apsiste nominal torkun yüzdesi olarak ifade edilen devir ( N ) ile grafiksel olarak gösterilebilir. Bir santrifüj pompanın teorik N – T karakteristiği merkezden başlayan ve devrin karesiyle orantılı olan bir paraboldür ( T = k.N2 ) ve Şekil 5.19 ‘daki gibidir. N – T eğrisinin şekli pompa devreye girerken pompanın tipine ve basma vanası açık veya kapalı olmasına bakmadan bağlıdır. Ancak pratik olarak rulmanlar, salmastralar ve rotorun ataletinin yenilmesi ve bunların ivmelendirilmesi için sıfır devirde belirli bir tork gerekmektedir.

117

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Santrifüj pompalar basma vanası kapalı olarak devreye alındıkları zaman tam devre ulaştıktan sonra nominal torkun %30 – 50 ‘sine eşdeğer olmaktadır. Bu değer pompanın özgül hızının ve dönel kütlelerin büyüklüğünün fonksiyonudur. Karışık akımlı pompalar daha düşük özgül hızlı pompalardakine göre N – Q karakteristiği daha diktir. Eksenel akışlı pompalarda pompa basma vanası kapalı olarak devreye alındığında tork tam devre ulaşılmadan önce normal değere gelinir. Bu yüzden bu tip pompaların neden basma vanası tamamen kapalı olarak devreye alındıklarının bir diğer sebebidir.

A C , S

E K n a

Şekil 5.19 Devir-tork eğrisi

m a

5.11.1 Tahrik Eden Ekipmanlardan Gelen Tork Tahrik eden birim ardışık olarak sıfırdan tam yük devrine kadar daha fazla tork sağlama kapasitesinde olmak zorundadır. Bu fazla tork, pompa milinin kendi nominal devrine yetişmesi için pompa milini ivmelendirmek zorundadır.

t A

Pompa normalde yavaşça artan N – T karakteristiğine sahip olduğundan tahrik eden birimlerin birçoğu bu gereksinimleri karşılayabilmektedir. Pompanın N – T eğrisi doğasında paraboliktir ve tam yükteki tork gereksinimi aşağıdaki formülle ifade edilmektedir:

Burada; T P N 118

[ kNm ] [ kW ] [ d/d ]

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri dir. Tork gereksinimi devrin karesiyle değişmektedir. Bu yüzden elde edilen tork: • • •

Devrin %75 ‘i ile tam yük torkunun 0,563 ile çarpımı Devrin %50 ‘si ile tam yük torkunun 0,25 ile çarpımı Devrin %25 ‘i ile tam yük torkunun 0,063 ile çarpımı

dır. İvmelendirici Tork

A C

Pompa milinin ivmelendirilmesi için pompanın gereksiniminden fazla olarak pompanın nominal devrinde tork sağlanır. Bu fazladan tork ivmelendirme torku olarak adlandırılır. Bir cismi ivmelendirmek için gerekli olan tork cismin Wk2 ‘si ve devirdeki değişimin çarpımının ivmelenme süresi için geçen zamana ( saniye olarak ) olan oranına eşittir.

, S

FPS birimlerinde bu;

E K

şeklinde ifade edilir. Burada; W K ∆N ∆T Wk2

Rotorun ağırlığı Jirasyon yarıçapı Devirdeki değişim İvmelenme için geçen zaman Eşdeğer atalet momenti

n a

m a

dir.

[lbs ] [ feet ] [ d/d ] [ sn ] [ lb ft2 ]

Eğer herhangi bir hız ayarlaması olmayan sadece tahrik eden ve edilen birimlerden oluşan bir sistem ele alınırsa;

t A

Wk2Eşdeğer iki atalet momentinin toplamına eşit olacaktır. Wk2Eşdeğer = 1000 lb ft2 Eğer bu yükle pompanın 1 dakikada 1800 devir sayısına çıkması isteniyorsa ivmelendirme için gerekli olan tork yukarıdaki her formül başına şu şekilde olmalıdır:

119

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

Bu yüzden bu ivmelendirme torkunun büyüklüğü 60 saniyede pompanın devrini 0 ‘dan 1800 d/d ‘ye çıkarmalıdır. Tacc ele alınan durum altındaki devir değişimi süresince ivmelendirme torkunun ortalama değeridir. Eğer daha hassas bir hesaplama yapılması arzu ediliyorsa aşağıdaki yöntem kullanılmalıdır. Bir endüksiyon motorunun bir devirden diğerine ivmelendirilmesi için geçen süre aşağıdaki denklemden yararlanılarak bulunabilir:

A C

Yukarıdaki formülün uygulanışı bir örnek ile açıklanmıştır. Şekil 5.20 ‘de bir santrifüj pompayı tahrik eden sincap kafesli indüksiyon motorunun devir-tork değişim eğrileri verilmektedir.

, S

E K n a

m a

t A

T1 = 63 Nm T2 = 65 Nm T3 = 64 Nm

İvmelendirme Torkları T4 = 60 Nm T5 = 54 Nm T6 = 50 Nm

T7 = 45 Nm T8 = 40 Nm T9 = 15 Nm

Şekil 5.20 Devre bağlı olarak ivmelendirme torku

Pompanın herhangi bir devrinde motorun, pompa miline aktardığı tork ve pompa için gerekli olan tork arasındaki fark ivmelendirme için harcanmaktadır. Şekil 5.20 ‘den görüldüğü gibi ivmelendirme torku daha çok devir ile değişim göstermektedir. Motor ve pompa için devir-tork eğrileri kesiştiği zaman ivmelendirme için kullanılabilecek bir tork yoktur. Bu durumda, motor pompayı sabit devirde tahrik eder ve yük vasıtasıyla gerekli olan torku aktarır.

120

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Motor ve pompayı ivmelendirme de için gerekli olan toplam zamanı bulmak için motorun devir-tork eğrisi ve pompanın devir-tork eğrisi altındaki alanların arası uç tarafları neredeyse düz bir çizgi olan hatlara bölünür. Her bir hat devirdeki bir artışa denk gelmektedir ve sonlu bir zaman aralığında yer değiştirmektedir. Şekildeki düşey çizgiler hatların sınırlarını göstermektedir. Bu bandların veya devir aralıklarının her birisi çalışılan ortalama Tacc ‘dir. Motorun ve doğrudan tahrik edilen pompa için toplam ivmelenme zamanının hesaplanması için bir devir aralığından diğer devir aralığının başlangıcına kadar ivmelenme için gerekli olan zamanı bulunmalıdır ve toplam ivmelenme zamanına ulaşılması için tüm aralıklarda artış zamanları eklenmelidir.

A C

Eğer Şekil 3.26 ‘da verilen devir-tork eğrisinin ait olduğu motorun Wk2 ‘si lb.ft2 dir ve pompanın Wk2 si motor milinin olarak ele alınır ve 15 ft lb2 ve toplam Wk2 18.26 lb.ft2 dir. İvmelenme için gerekli olan toplam zaman aşağıdaki gibidir:

, S

E K

Buradan pompanın ivmelenmesi için gereken zaman 2,75 sn olarak bulunur. 5.12 Pompaların Basma Basıncının Ayarlanması

n a

Bir pompa prosesteki isteklere geçici veya sürekli bir zaman zarfında uyum sağlayabilmelidir. Akımdaki bu değişim düzenleme olarak adlandırılmaktadır. Pompanın basma basıncı ya sabit devir ya da devrin değişimi ile ayarlanır. Sabit devirde akımdaki bu değişim birçok farklı yoldan yapılabilir. Bunlar: • • • • • dir.

m a

Basma vanasının kısılması Akımın köprülenmesi ( by-pas edilmesi ) Pompa çarkına ait çapın değiştirilmesi Kılavuz kanatların ayarlanması Çarkın modifiye edilmesi

t A

Sistemde birden fazla pompanın çalıştığı bazı durumlarda basıncın düzenlenmesi bir veya birkaç pompanın basma basıncının düzenlenmesinin yerine birkaç tane pompanın durdurulması ile yapılabilir. Bu genellikle boyler besleme suyunda, soğutma kulesi ve yardımcı ünitelerde bulunan benzer tipli sıradan pompalar ile yapılır.

121

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 5.12.1 Sabit Devirde Vananın Kısılması ile Basıncın Düzenlenmesi Pompanın basma basıncının düzenlenmesi daha çok basma vanasının açılması veya kapatılması ile yapılmaktadır. Buna kısma yöntemi ile düzenleme denilmektedir. Ancak, bu tekniğin uygulanması pompanın özgül hızının fonksiyonudur. Pompaların karakteristiklerinde pompanın özgül hızının artmasıyla P-Q eğrisinin düz hale gelme eğiliminde olduğu veya eksenel akımlı pompalarda düşme haline geldiği belirtilmişti. Bu yüzden bu tip pompalarda basma vanasının kısılması ile debinin düzenlenmesi ekonomik değildir. Bu yüzden pompanın kısma yöntemi ile basıncının ayarlanması daha çok radyal çarklı, düşük özgül hızlı pompalar için uygundur. Bu uygulama el ile veya kontrol vanalarının kullanılmasıyla otomatik olarak yapılabilir.

A C

Buradan düzenleme için en basit yöntemin aslında en verimsiz yöntem olduğu görülmektedir. Bu verimsizliğin nedenleri şunlardır: • • • •

, S

Kontrol vanasının kapatılmasıyla artan basınç düşüşü sonucu gereksiz yere enerji harcanması Açık bir kontrol vanasının kullanılması ile dinamik yük kayıplarının oluşması ( Bu genellikle diğer kayıpların %10 ‘u olarak ele alınır. ) Kısma sonucu sistem eğrisinin kayması ve çalışma noktasının Q-H eğrisi üzerine hareket etmesi. Çalışma noktasının ya BEP ‘nin ya soluna ya da sağına kayması sonucu pompa veriminin düşmesi. Kontrol vanalarının bulunduğu borularda köprüleme borularının bulunması ve vana onarımının yapılabilmesi için bırakılan izolasyon vanaları.

E K

n a

Bu yüzden bu yöntem sadece bir çalışma süresince geçici veya sürekli olarak düzenleme gerektiğinde kullanılır. Sürekli düzenleme arzu edildiği zaman diğer düzenleme teknikleri olarak pompa çarkı modifiye edilebilir.

m a

5.12.2 Sabit Devirde Debinin Köprülenmesi ile Yapılan Düzenleme Pompa akımlarının köprüleme ile düzenlenmesi toplam basma akımına ait bir kısmın pompanın emme ağzına veya diğer sistemlere geri döndürüldüğü bir yöntemdir. Bu sistemde pompa akımı fark dirençlerine sahip olacak şekilde iki sisteme ayrılır.

t A

Bu düzenleme tekniği genellikle yüksek özgül hızlı pompalar ve daha fazla gereksinimin bulunduğu boyler besleme suyunu basan pompalar için kullanılır. 5.12.3 Çark Çapının Azaltılması ile Debinin Sabit Devirde Düzenlenmesi Çark çarpının azaltılması akımda ve pompa tarafından oluşturulan yükte kalıcı bir değişim meydana getirir. d2 dış çapı yeni dış olan d2’ ‘ne getirildiğinde çarkın çıkışındaki hız üçgeni değişir. Bu durumda U2 çevresel hızı azalır ve çıkış açısı β2 artar.

122

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Ayrıca çarkın b2 genişliğinde, kanatların uzunluğunda ve bindirme alanında da değişimler olur ( Şekil 5.21 ‘de taralı alanla gösterilen yer ). d2’/d2 kesme oranı pompaların özgül hızları ile belirlenir. Daha düşük özgül hızlı pompalarda ( 2500 d/d ‘den daha az ) bu oran %80 ile sınırlandırılmalıdır. Özgül devri 2500 ila 4000 arasında olan pompalarda ise bu oran %90 ile sınırlandırılmalıdır. Daha yüksek özgül hızlardaki pompalarda çark çapı az miktarda alınsa bile verimde kayda değer bir düşüş meydana gelir.

A C , S

Şekil 5.21 Çarkın çapının küçültülmesi

E K

Pompalarda çarklar salyangoz ve difüzör bilezikleri arasında paylaşılabilir. Salyangoz ile paylaşıldığında çarklar sırt kısmı boyunca kesilmelidir. Ancak difüzör bilezikleri söz konusu olduğunda çark ve difüzör arasındaki boşluk arttırılmamalıdır. Bu yüzden sadece kanatlar kesilmelidir ve sırt kısmında kesim yapılmamalıdır. Çünkü daha önce bahsedildiği gibi çarkın çapı düşürüldüğünde hem debi hem de yük düşer.

n a

Kısım 3.10 Pompa Hidroliği bölümünde ilgi kanunları ile ilgili bağıntı verilmiştir.

m a

Daha ufak d2’ çapının seçilmesi veya dB durumunda olması gibi ilgi kanunları tarafından veya Şekil 5.22 ‘de görülen Q-H eğrisi ile belirlenir.

t A

Şekil 5.22 Q-H eğrisinde yeni çalışma noktası

123

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

Gerekli olan yeni çalışma noktası B, Q-H eğrisi üzerinde gösterilmiştir. OB çizgisi çizilmiş ve gerçek Q-H eğrisi üzerindeki A noktasına bu çizgi uzatılmıştır. A ve B noktalarının izdüşümlerinin alınması ile QA, HA, QB, HB noktaları elde edilir. A ve B noktaları birbirine yakın olduğunda verimin sabit olduğu kabul edilebilir. Kısım 3.10 ‘da incelendiği gibi kesim yüzdesi büyük olduğu zaman ilgi kanunları ile elde edilen değerlerin bir düzeltme faktörü ile düzeltilmesi gerekmektedir. Şekil 5.23 ‘de görülen eğimli çıkış ağzına sahip yüksek özgül hıza sahip pompalarda hesaplama merkez akım hattı baz alınarak çark pasajına ait merkez hattının belirlenmesi ile yapılır.

A C

, S

E K

Şekil 5.23 Eğimli çıkış ağzına sahip yüksek özgül hızlı pompalar

Kesme sonrasında çarkın çıkış ağzı P kesişim noktasından geçmelidir. P noktası gerçek çıkış ağzına ait genişliğin kesişiminde bulunur.

n a

5.12.4 Ayarlanabilir Kılavuz Kanatlar ile Akımın Düzenlenmesi

m a

Bazı pompaların girişinde kılavuz kanatları bulunabilir. Bunlar santrifüj fanlarda kullanılana hem yapısal olarak hem de çalışma prensibi olarak benzerdir. Kılavuz kanatlarının ayarlanması ile çarkın girişinde ön girdabın arttırılması ile debi değişimi ve pompanın meydana getireceği yük değiştirilebilir.

t A

Pozitif ön girdap ( sıvının çarkın dönme yönünün tersine dönmesine neden olur ) ‘ün kullanılması akımın düzenlenmesi için uygundur. Bu ön girdabın artmasıyla debi ve basma yükünde düşüş görülür. Negatif ön girdap ise pompa veriminin düşmesine neden olduğundan uygun görülmez. Yapılan deneyler ile pompaların özgül hızlarında ön giradbın etkisi gözlenmiş ve düşey özgül hıza sahip pompalarda ön girdap ile düzenlemenin çok etkili olmadığı görülmüştür. Özgül hızın artmasıyla ön girdap kullanılarak yapılan düzenlemenin etkinliği iyileşmektedir. Bunun dışında ayrıca çıkış ağzında ayarlanabilir kılavuz kanatlara sahip pompalarda bulunmaktadır.

124

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri 5.12.5 Çark Kanat Açılarının Ayarlanması ile Akımın Düzenlenmesi Uskur pompalarında debi ve geliştirilen yük değişken eğimli kanatların yardımıyla değiştirilebilir. Kanatların β + α ile verilen eğim açısı kanatların çapı değiştirilmeden değişebilir (Şekil 5.24).

A C

Şekil 5.24 Kanatların eğim açısı

, S

Eğim açısı düşürüldüğünde pompanın veriminde kayda değer bir düşüş olmadan basma debisi düşürülebilir. Geliştirilen yükteki değişim de ayrıca o kadar önemli değildir. 5.12.6 Değişken Devir ile Düzenleme

E K

Pompanın devrinin değiştirilmesiyle basmanın düzenlenmesi yaygın olarak kullanılan ekonomik bir çözümdür. Çünkü vananın kısılmasından kaynaklanan kayıplar bu yöntemde yoktur ve nominal verimden en az sapma gerçekleştirilir. Şekil 5.25 ‘de vananın kısılması ve devrin değiştirilme yöntemleri arasındaki önemli farklar görülmektedir.

n a

Görüldüğü gibi sistemin direnç eğrisi kısma yönteminde kayma yapmıştır hâlbuki devrin değişimi yönteminde pompanın Q – H eğrisi çalışma noktasına alternatif olarak devirdeki azalma ile sistemin direnç eğrisi boyunca hareket eder.

m a

t A

Şekil 5.25 Devrin düzenlenmesi

125

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Bu kontrol yöntemi ile pompanın enerjisi kısma yöntemi ve daha düşük çalışma noktaları için sağlanan tam enerjinin olduğu köprüleme yöntemi ile karşılaştırıldığında devirdeki azalma ile düşüş göstermektedir. Ancak, bu tekniğin uygulanmasında bazı zorluklar bulunmaktadır. Bunlar: • • •

Bu kontrol yönteminin verimliliğinin daha çok pompa eğrisinin şekline bağlı olması Tüm pompa tasarımlarının devrin değiştirilmesi ile verimli olarak kontrol edilememesi. Bu durumun özellikle geri dönüşüm kontrolünün olduğu pompalar için geçerli olması Her ne kadar basma hattının kısılmasıyla o kadar büyük bir kayıpla karşılaşılmasa da pompa veriminde düşüş meydana gelmesi

A C

dir.

Devrin değiştirilmesi buhar türbinleri, gaz türbinleri ve değişken frekanslı tahrik birimleri için asenkron ( indüksiyon ) motorları, doğru akım motorları, çok kutuplu motorlar ve diğer baz elektriksel sistemler ile yapılabilir.

, S

Devrin Değiştirilmesiyle Akımın Düzenlenmesi - Hidrolik/Hidrostatik Tahrik Pompa ve endüksiyon motoru arasında bir hidrolik kavrama bulunmaktadır. Bu kavrama normal devrin %20 ‘sine kadar devrin düşmesine izin verir.

E K

Bir hidrolik kavramanın çıkış devri giriş ve çıkış milleri arasındaki kayma miktarı ile belirlenir. Motor çalışırken giriş milinin devri çıkış milinin devrini geçemez. Sıvı kavramalarda kanat tahriki yükü alırken kanat çarkı giriş milini tahrik eder.

n a

Çalışan devrede devir yağ hacminin ayarlanması ile kontrol edilir ve elde edilen redüksiyon oranı 5:1 ‘dir. Çıkış devrinin %50 ‘si için hidrolik kavramanın ortalama toplam verimi yaklaşık olarak %40 ‘dır.

m a

Her ne kadar hidrolik kavramalar birkaç beygir gücünden birkaç bin beygir gücüne olan uygulamalara kadar çalışabilseler de bunların işlevi iş çevrimleri devir aralığının üstünde olduğu zaman verimli olarak kullanılabilirler.

t A

Daha düşük devirlerde ayarlanması için bir hidrolik sistemin kullanılması kayıpları arttırmaktadır. Yeni uygulamalarda bunlar normal olarak sadece alternatif akımlı değişken tahrik birimlerinden daha ucuz olan düşük güçlü uygulamalar için kullanılırlar. Bakımın sürekliliği ve enerji maliyetleri analize dâhil edildiğinde bir alternatif akımlı değişken bir tahrik birimi ile mil uygulamalı tahrik birimine uyarlanması halen maliyet açısından çok cazip gelmektedir. Devrin Değiştirilmesi ile Akımın Düzenlenmesi – Mekanik Tahrik Bu değişken bir kayış – kasnak mekanizmasıdır. Burada bakım konularına ek olarak bazı ek sürtünmeler ve ayarlama kayıpları oluşur.

126

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Devrin Değiştirilmesi ile Akımın Düzenlenmesi – Türbülans Akım Tahriği/Kavrama Bu tahrik birimi farklı bir devirde yük torkunu aktarmak için manyetik kavrama kullanmaktadır. Kavramadaki kayma kayıpları devrin azalması ile artmaktadır. Türbülans akımlı tahrik birimi, bir türbülans akım kavraması ile bir alternatif akımlı endüksiyon motorunu bir araya getirir. Dönen bir tambur çıkış miline tutturulmuş bir silindiri çevreleyen endüksiyon motoruna bağlanmıştır. Eş merkezli silindir ve tambur dayanımı kayma miktarını belirleyen bir manyetik alanla akuple edilmektedir. Düşük güçlü katı bir faz donanımı manyetik akım akımı düzenleyerek devri kontrol eder. Bu akımın uyarılması tipik olarak tahrik biriminin anma gücünün %2 ‘sini harcamaktadır.

A C

Türbülans akımlı kavrama hidrolik kavrama gibi bir kayma donanımıdır. Fakat daha verimlidir. Tambur ve silindirin hareketi tarafından oluşturulan atık ısı güç kaybının ana nedenidir ve bu ısı aktarma gücüne bağlı olarak hava veya su soğutma ile alınır.

, S

Devrin Değiştirilmesi ile Akımın Düzenlenmesi – Değişken Devirli Tahrik Birimleri Bunlar ayrıca inverterler, alternatif akım tahrik birimleri ve ayarlanabilir frekanslı tahrik birimleri ( AFD ), alternatif akım motorlarının voltajının ve frekansının değiştirilmesi ile çalışan VFD ler olarak da bilinirler.

E K

Bir alternatif akım motoruna uygulanan gücün frekansı motorun devrini belirler. Verimi, enerji tasarrufunu arttırmak ve motor tahrikli prosesleri optimize etmek için belirli uygulamalarda değişken devir kullanılabilir. Genel olarak enerji tasarrufu motorun devri ile orantılıdır. Ayrıca VFD ler 120 Hz ‘e kadar ki frekanslarda ayarlanabilir frekansların uygulanması ile bir motorun devir aralığını genişletebilirler. 60 Hz ‘den düşük devirlerde tork sabittir ve güç devirle orantılı olarak azalır. 60 Hz ‘in üzerindeki hızlarda güç sabittir ve tork 120 Hz ‘de maksimum değerin %66 ‘sı olacak şekilde gradyanal olarak azalır.

n a

m a

Motorun soğutulmasıyla genellikle ilgilenilmez. Fakat mekanik denge, dönel gerilimler ve yatak ömrü önemli konulardır. Tahrik birimlerinin birçoğu programlanabilir ve kullanıcının kendi uygulaması için en uygun olan çalışma koşullarını seçmesine izin veren dahili ayarları bulunmaktadır. VFD ler için yaygın olarak kullanılan bazı uygulamalar pompalar, fanlar, karıştırıcılar ve taşıyıcı band sistemleridir.

t A

Farklı düzenleme yöntemlerinin karşılaştırılması Şekil 5.26 ‘da verilmiştir. Burada değişken frekanslı tahrik birimleri kullanılarak yapılan düzenlemenin pompanın basma hattının düzenlenmesi için kullanılabilecek en ekonomik yöntem olduğu açıkça görülmektedir. 5.13 Pompanın Çalışma Aralığı Bilinen bir uygulama için santrifüj pompa boyutlandırıldığında ve seçildiğinde tasarım anında pompanın verimi hesaba katılmalıdır. Pompanın karakteristikleri BEP noktasını ve bunun debiye olan değişimini gösterir. Bu önemli bir faktördür. Ancak, pompanın sahadaki çalışması sırasında BEP ‘de olacak şekilde neredeyse iyileştirilebilir. Bu yüzden eğer birçok durum için 127

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri yukarıdaki önlem imkânsız ise pompanın seçimi çalışma aralığı mümkün olduğu kadar BEP ‘ye yakın olacak şekilde yapılır.

Şekil 5.26 Farklı düzenleme yöntemlerinin karşılaştırılması

A C , S

Bu çalışma aralığının fazlalık hidrolik itkisi, sıcaklık artışı, erozyon ve ayrılma kavitasyonunun oluşmasını önlemek için tanımlanması zorunludur.

E K

Bu olaylar bir santrifüj pompanın çalışması Q-H eğrisinin en sağında ve en solunda olduğu zaman meydana gelir. Bu alanlardaki performans milin şekil değiştirmesi ve pompa gövdesindeki proses sıvısının sıkı toleranslı parçalarda sızıntı yaparak sıcaklığı arttırması ve kavitasyondan dolayı oluşan mekanik salmastra arızaları ve yatakların erkenden aşınmasına neden olur.

n a

5.13.1 BEP ‘nin Sol Tarafında Pompanın Çalışması Bir santrifüj pompa, kapalı durumda veya Q-H eğrisinde en sol tarafta çalıştığı zaman proses akışkanının bir kısmı çarkın gözünde ve çarkın diski ve sırt plakası arasında resirküle eder. Minimum akım sorunlarının kanıtı NPSH-a ‘nın NPSH-r ‘ı iki, üç, dört katı olduğu bir pompa ile aştığı durumlarda daha belirgindir.

m a

Gövdeye kaçan eden bu sıvı pompanın verimsizliğini azaltır. Verim mekanik enerjinin sıvısal yük ve debiye dönüştürülmesinde kullanışlı bir faktördür. Ancak gücün verimsiz kısmı sıvının ısıtılmasına harcanmaktadır.

t A

Sıvının ısıtılması buhar oluşumu, sızıntıya neden olacak iç donanımın genleşmesi, konstrüksiyon malzemesinin dayanabileceği çalışma sıcaklıklarının aşılması gibi potansiyel parametrelere neden olabilir. Düşük debide çalışma süresince termal sorunların ortaya çıkmasını ve pompanın içerisinde kapalı durumda potansiyel olarak zararlı olan sıcaklık artışını önlemek ve termal koruma için minimum debi hesaplanmalıdır ve gerekli olan akışkan hacmi ortaya çıkan ısının emilmesi için köprülenmelidir. Bilinen bir uygulama için gerekli olan minimum debinin hesaplanmasından önce izin verilebilecek maksimum sıcaklık artışı hesaplanmalıdır. Bu çarkın gözünde doyma sıcaklığını

128

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri aşan sıcaklığı tanımlamaktadır. İzin verilebilir maksimum sıcaklık artışları parlama, buharlaşma ve proses akışkanının meydana geldiği yerlerde sıcaklığa bağlıdır. Burada pompaya ait diğer bileşenlerin bakıma alınmadan uzun süre çalışması için daha düşük sıcaklıklar gerekmektedir. Örneğin kavitasyonun önüne geçmek için izin verilen maksimum sıcaklık 100 C0 iken bir poli propilen pompası için üst sıcaklık sınırı 80 C0 olabilir. Diğer pompa bileşenlerinde mekanik salmastra, yumuşak salmastra ve yataklar ve aşınma bileziklerine ait toleransların da göz önüne alınması gerekmektedir. Sıcaklığın ürünün birlikteliğini etkilediği yerlerde Newton tipi akışa uymayan, viskoz ve kesmeye duyarlı akışkanlar basılacağı zaman izin verilebilir maksimum sıcaklık pompanın tasarım kapasitesinde göz önüne alınanla aynıdır. Bir santrifüj pompanın ısı kapasitesi eğrisinde değişik parçalardaki sıcaklık artışı belirtilmiş olmalı ve gereken köprüleme hacmi hesaplanmalıdır.

A C

Santrifüj pompanın seçimi süresince mekanik koruma için minimum debi de verilmek zorundadır. Serin temiz sıvılar ile termal koruma için gerekli olan debi minimum olmalıdır. Ancak, radyal yüklerin dengelenmemiş olması, titreşim ve dönen elemanların kararsız olması sonucu milin şekil değiştirmesi gerekli olan minimum mekaniksel debinin karşılanmamasına neden olur. Bu senaryolar emme basınçlarının NPSH-r ‘ın ötesine geçmesiyle daha görünür hale gelmektedir.

, S

E K

Bir pompanın basma vanası tamamen kapalı iken pompa çalıştırıldığında meydana gelecek olan sıcaklık artışının hızı:

n a

ile hesaplanabilir. Burada; TR HP Q SH SG dir.

Sıcaklık artış hızı Kapalı durumdaki güç Pompa gövdesindeki sıvın hacmi Sıvının özgül ısısı Sıvının özgül gravitesi

m a

F0/dakika m3/saat

t A

Bu denklemde pompanın gövdesinden olan ısı kaybı ihmal edilmiştir. Bu yüzden denklemin sonucu konservatiftir. Pompa gövdesinin hacmi geometrik olarak hesap edilebilir. Yukarıdaki sıcaklık, artış hızı baz alınarak basma vanasının kapalı olduğu durumda güvenli olarak çalışma süresi izin verilebilen maksimum sıcaklık artışının sıcaklığın artış hızına bölünmesiyle hesaplanabilir. Güvenli çalışma için izin verilebilen sıcaklık artışı maksimum 10 C0 ‘ye sınırlandırılmalıdır. Eeğer 10 C0 sınırı gövdenin tasarım sıcaklığını aşıyorsa izin verilen sıcaklık artışının daha düşük bir değerde olması NPSH ‘da kritik sonuçlar doğurabilir veya mekanik salmastranın

129

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri yüzeyinde buharlaşmaya zarar verebilir. Boyler besleme suyu uygulamalarında ise sıcaklık artışı 9 C0 ‘ye sınırlandırılmıştır. Basma vanasının kapalı olduğu durumların dışındaki çalışma noktalarında bir sıvının sıcaklık artışının hesaplanması için aşağıdaki denklem kullanılabilir:

Burada; TR H SH E

Sıcaklık artışı Pompanın toplam yükü Sıvının özgül ısısı Pompanın verimi

A C

dir.

F0 FT %

Bir pompanın izin verilebilir sıcaklık artışı biliniyorsa pompadan geçecek minimum debi şu denklemle hesaplanabilir:

, S

E K

Burada; BG TR SH

Basma vanasının kapalı olduğu durumda pompanın gücü Sıvıdaki sıcaklık artışı Sıvının özgül ısısı

F0

n a

dır.

Pompanın minimum debisi hesaplandığında pompa gövdesinden geçecek minimum akışkan miktarı farklı teknikler kullanılarak bulunabilir.

m a

Bu teknikler: • • • •

Minimum debi köprülemesi hatta konulan sabit bir orifis ile her zaman açık tutulması Devreye alma süresince köprüleme açılması ve pompa tasarım kapasitesine geldiğinde kapatılması Köprüleme kapasitesinin korunmasında en pratik ve en verimli yöntemlerden birisi proses basıncındaki değişimleri algılayan otomatik olarak kontrol edilen bir aygıtın kullanılması Bu basıncın daha önceden belirlenen ayar basıncına kadar artmasıyla aygıt köprüleme akımını saptıracak şekilde açılması, basıncın düşmesiyle aygıtın köprüleme akımını sınırlaması

t A

dır. 5.13.2 BEP ‘nin Sağ Tarafında Pompanın Çalıştırılması Pompanın BEP ‘nin sağ tarafında çalıştırılması farklı bir dizi problemi beraberinde getirir.

130

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri

Daha düşük özgül hıza sahip pompaların karakteristik eğrileri bu tip pompaların aşırı yükleme özelliklerine sahip olduklarını göstermektedir. Bu pompaların güç gereksinimini motorun aniden durmasına neden olabilecek artışların olması anlamına gelir. BEP ‘den daha uzakta çalışma sonucu oluşan bir diğer problemde NPSH-r ‘nin düşmesidir. Daha yüksek debilerde akışkan hızı daha yüksektir ve Bernoulli denklemine göre ( hız yükü, statik yük toplamının ve farkın sabit olması ) statik basınç ( veya statik yük ) kısmı daha az olur ve bu yüzden buharlaşma basıncına daha da yaklaşılır. Pompa yeterli NPSH sınırına sahip olsa bile daha yüksek debilerde bu sınır Şekil 5.27 ‘de görüldüğü gibi çok hızlı düşüş gösterebilir. Daha yüksek debilerde NPSH sınırı kavitasyona neden olabilir.

A C

Bu yüzden bir santrifüj pompada minimum ve daha yüksek debilerle ilgili problemlerin göz önüne alınmasıyla pompaların çalışma aralığı genellikle BEP ‘deki debinin %70 ila %120 arasında sınırlandırılır.

, S

E K n a

m a

Şekil 5.27 NPSH ve Q

Bazı literatürlerde BEP ‘nin %120 ‘sindeki debi eğrinin sonu olarak adlandırılmaktadır. Daha düşük özgül hızlı pompalar için elektrik motorunun seçilmesi ve boyutlandırılması bu noktanın eğrinin sonundaki çalışma noktası olarak ele alınması ile yapılır.

t A

131

Santrifüj Pompanın Çalışması ve Karakteristikleri Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

A C , S

E K n a

m a

t A 132

Pompanın Özellikleri ve Seçimi

6

Pompanın Seçimi ve Özellikleri Santrifüj pompalar kritik veya kritik olmayan birçok farklı uygulamada kullanılmaktadır.

A C

Bazı durumlarda bir pompanın sadece tahrik motorunun güç oranı veya motorunun boyutlarına göre hemen satın alınmasında hiçbir mahsur yoktur. Yukarıdaki şekilde üretilmiş pompalar uygulamaya en iyi uyacak pompa olmayabilir. Fakat bu tip uyumsuzluklar ile ilgili sorunlar önemli olmayacaktır.

, S

Ancak, proses endüstrisinde pompalar sürekli olarak çalıştırıldıklarından hayati işlev görürler. Zor koşullarda duruş süresi ve bakım maliyetleri ile ilgili sorunlar önem kazanmaktadır. Bundan sonra prosesin ve gereksinimlerinin belirlenmesi önemlidir. Bu belirlenen koşullar altında güvenilir, verimli ve ekonomik olarak çalışabilme özelliklerine sahip olarak tasarlanan ve üretilen bir pompanın seçilmesi daha uygun olacaktır.

E K

İyi bir pompanın özelliği genellikle pompanın yıllarca güvenilir halde çalışması olarak kabul edilmektedir. Bu kullanıcının bir pompa için hazırladığı ilk dökümandır ve genellikle en önemlisidir.

n a

Bir pompanın özelliğini gösteren dökümanda şunlar bulunur: • •

Sistem analizi ( hidrolik açısından ) Mekaniksel gereksinimler

m a

Bir pompanın özelliklerini içeren dökümanın hazırlanması proses mühendisleri, makine mühendisleri, aracı firmalar ve pompa üreticisinden oluşan çok disiplinli bir takımın çalışmasını gerektirir.

t A

Pompanın özellikleri belirlendikten sonra teklif alımı, tekliflerin değerlendirilmesi ve son olarak bu proses doğru pompanın seçilmesiyle sona erer. Düşünülen proses koşulları için pompanın tam olarak tam olarak veya belirlenmesinde yapılan hata genellikle verimsiz çalışmaya ve yüksek bakım maliyetlerine neden olmaktadır. Herhangi bir pompanın seçiminde aşağıdaki proses gereksinimleri birincil öneme sahiptir: • • •

Belirlenen debide maksimum fark yükü Mümkün olan Net Pozitif Emme Yükü, NPSH-a Düşünülen debi veya gerekli akım esnekliği

133

Pompanın Özellikleri ve Seçimi • •

Zararlı potansiyele sahip sıvının özellikleri özgül ağırlığı, buharlaşma basıncı, basma sıcaklıkları arasındaki viskozitesidir. Bu ayrıca sıvının kompozisyonu ve içerisinde katı partikül bulunma olasılığı gibi bilgileri de içermektedir. Düşünülen geçici rejim koşulları

Yukarıdaki form detaylı bir sistem analizine dayanmaktadır ve bunlar genellikle bazı mekaniksel gereksinimleri belirler. Örneğin, kanserojen buhar meydana getiren bir sıvı basıldığında mekanik salmastralı bir pompanın yerine salmastrasız pompa seçilmesi istenebilir. Proses özelliklerini aşmayacak şekilde pompanın seçilmesi önemlidir. Bu hem prosesin ihtiyacını karşılayan pompaların seçilmesi değil aynı zamanda boyutun artmasından dolayı oluşacak maliyet artışını engeller.

A C

6.1 Sistem Analizi

, S

Pompa özelliklerinin hazırlanmasında ilk adım sistem analizinin yapılmasıdır. Bu aşağıdaki adımları içerir: • • • •

Pompanın sınır koşulları Debi gereksinimleri Akışkanın özellikleri Servisin kritikliği

E K

6.1.1 Pompanın Sınır Koşulları

n a

Pompanın sınır koşullarının belirlenmesi için pompa hidroliği ve pompanın çalışması ve ilgili problemleri ile farklı konular hakkında kapsamlı bilgiye sahip olunması zorunludur.

m a

NPSH-a ve NPSH sınırı

Bu, pompanın emme koşulları ile ilgili birinci sınır koşuludur ve değinilecek olan konu Elde Edilebilir Net Pozitif Emme Yükü dür.

t A

Bu parametre Kısım 3.12 ‘de detaylı olarak anlatılmıştır. Kısım 3.12 ‘de herhangi bir pompanın farklı emme koşulları için NPSH-a ‘nın bulunması için farklı durumlar açıklanmıştır. NPSH-a ‘nın aşağıdaki faktörlere bağlı olduğu görülmüştür: • • • • •

134

Sıvının buharlaşma basıncı Borudaki kayıplar Emme kabındaki basınç Gradyan yüksekliği Mutlak basınç

Pompanın Özellikleri ve Seçimi Yukarıda listelenen faktörlerin arasında herhangi bir konum için son faktör sabittir. Ancak bu pompanın nereye kurulacağının bilinmesini gerektirir. Bu özellikle dünyanın diğer kısmında bulunan işletmeler için proses/pompa özellikleri yapıldığında birçok durum için doğrudur. Konumun coğrafik koşulları pompanın özelliklerinin belirlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Yukarıdaki durumda konumun deniz seviyesinden olan yüksekliği mutlak basıncı belirlemektedir. Ortam sıcaklığının değişim aralıkları ve yılda düşen yağmur yoğunluğu gibi faktörler pompanın bazı özelliklerini belirler. Uzun emme hattına sahip pompalarda hem ısı refakat hatlarından hem de ortam koşullarından dolayı eklenen ısı, basma sıcaklığını yükseltebilir ve aynı anda sıvının buharlaşma basıncını etkileyebilir.

A C

Sıcaklıkta artış olmasından dolayı buharlaşma basıncının artması NPSH-a ‘yı düşürür. Bu yüzden emme hattı için yalıtımın yapılması gerekmektedir. Uzun emme hatları ile ilgili bir diğer faktörde borularda meydana gelen kayıplardır. Bunların hesaplanması ve sistem direncine eklenmesi kolaydır. Ancak boruların, bağlantı elemanlarının, filtrelerin ve diğerlerinin tıkandığı uygulamalarda bunun olması beklenebilir.

, S

Bu gibi durumlarda temizlik yapılmadan önce tıkanıklığın artacağının, sistem direncindeki artışla NPSH-a daki düşüşün hesaba katılmasını gerektirir.

E K

Şekil 6.1 ‘de NPSH-a üzerinde emme sistemindeki tıkanıklığın etkisi görülmektedir. Tıkanıklık NPSH-a da ve sonucu olarak NPSH-a ve NPSH-r arasındaki sınırda düşüş meydana getirir.

n a

m a

t A

Şekil 6.1 NPSH-a ve debinin üzerinde fouling in etkisi

Bu sınırın olduğu noktanın en düşük pozitif değeri maksimum debi ( Qmaks ) olarak belirlenir. Emme yükünün düşmesi NSPH-a eğrisinde bir ani bir düşüşe neden olur ve bu da maksimum debiyi ( Qmaks ) düşürür. NPSH-a ‘nın hesaplanması için Qmaks ‘ın bu debi değerinde borudaki sürtünme kayıplarının maksimum olduğu kabul edilerek göz önüne alınması önemlidir.

135

Pompanın Özellikleri ve Seçimi NPSH-a yı etkileyen diğer iki faktör emme kabındaki basınç ve emme sütununun yüksekliğidir. NPSH-a ‘yı hesaplarken prosesin minimum seviyedeki sıvı ( emme sütunundaki en düşük yükseklik ) ile çalıştığı kabul edilir. Bu seviye alarm konulabileceği bir seviyedir veya emme hattının kapdan emiş yapabileceği yüksekliktir. Bu Şekil 6.2 ‘de görülmektedir. Bu yüzden yapısal tasarım ve prosesin çalışma sınırlarının göz önüne alınması gerekmektedir. Bundan sonraki adım sınırların hesaplanmasıdır. Kabul edilebilir NPSH sınırı veya oranı da Kısım 3.12 ‘de anlatılmıştır. Kısım 3.12 ‘de bahsedildiği gibi NPSH-r ‘ın Hidrolik Enstitüsü tarafından yapılan tanımlama yüksek emme enerjili pompalar için yetersiz kalmaktadır. NPSH-r ‘ın hasarsız değeri bu yöntemle %3 ‘lük yük düşüş ile elde edilen NPSH-r ‘ın 2 ila 20 katı olabilir ( Şekil 6.3 ).

A C

, S

E K n a

Şekil 6.2 Emme sütunun minimum yüksekliği

m a

t A

Şekil 6.3 NPSH-r ‘dan NPSH-r3 ‘e hasarsız çalışmanın karşılaştırılması

136

Pompanın Özellikleri ve Seçimi Emme – Özgül Devir NPSH-a ‘nın en küçük değerleri elde edildiğinde satıcının en düşük NPSH-r ‘ye sahip bir pompayı seçmesi gerekmektedir. Ancak satıcı düşük NPSH-r ‘lı pompaları önerdiğinde pompanın emme özgül hızı hesaplanmalıdır ( Kısım 3.13 ‘de değinilmiştir ). Kısım 3.13 ‘te, emme özgül hızı olarak belirtilen, NSS 11000 ‘den büyük olduğunda özellikle debi değerleri BEP ‘den çok uzaksa pompada mekanik ve hidrolik problemler meydana gelir ( Şekil 6.4 ). Yukarıdaki bilgi bir rafineride 5 yıl süren ve 480 pompa üzerinde yapılan istatistiksel çalışmaya dayanmaktadır. Bu çalışmanın sonuçlarını 1982 ‘de Jerry L. Hallam bir makale ile sunmuştur.

A C

1996 ‘da Teksas A&M Üniversitesi ‘nde yapılan 13. Uluslar arası Pompa Kullanıcıları Sempozyumu ‘nda Bernd Stoffel ve Ralf Jaeger Santfirüj Pompaların Performansı ve Güvenilirliliği için Emme Özgül Hızına Bağlı Olarak Yapılan Deneysel Çalışmalar konulu bir makale sunmuştur. Bu makalede yüksek NSS ‘in santrifüj pompaların çalışma performansı, özellikle arıza risklerinin belirlenmesi için kullanılabilecek ölçülebilir dinamik büyüklükler üzerindeki olası etkilerini incelemektedir. Bu çalışmada farklı özgül hızlardaki ve boyutlardaki üç standart pompa üç farklı Alman üretici tarafından tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu pompaların tümü alternatif olarak iki çark ile donatılmıştır. Bunlardan bir tanesi yüksek NSS değeri ve diğeri önerilen sınır değer olan 11000 ‘den düşük NSS değerine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır.

, S

E K

n a

m a

t A

Şekil 6.4 Emme özgül hızı

Yapılan deneylerin sonucunda ölçülen büyüklüklerin rulman, salmastra ve diğer elemanlar için belirleyici olduğu görülmüştür. Fakat arızalanma olasılığı daha yüksek olan NSS>11000 ‘e sahip pompalarda bu elemanlar hiçbir eğilim veya arıza etkisi göstermemiştir.

137

Pompanın Özellikleri ve Seçimi Bu yüzden NSS değeri 11000 ‘den fazla olan pompaların seçiminde bir tereddüt oluşturmaktadır. Pompa camiasında bu konu ile ilgili açık bir fikir birliği olana dek tavsiye edilen sınırlar içinde kalınmalıdır. Sistem Direnci – Fark Yükü Sistemin komple analizinin yapılmasında süreçteki bir sonraki adım Sistem Direnç Eğrisi ‘nin doğru olarak belirlenmesidir. Santrifüj pompanın emme tarafında NPSH-a ‘nın daha fazla veya az olacağı tanım yapılırken belirtilmiştir. Benzer bir yolla basma tarafı üzerinde çalışılmalıdır.

A C

Basma tarafında sistem direncinin belirlenmesi için: • • •

Basma tarafındaki kapta akım yönündeki basınç bakımından pompanın basma tarafında oluşan statik yük Basma kabına ulaşılması için üstesinden gelinmesi gereken yükseklik Debiye göre sistem direncinin artış hızı

, S

göz önüne alınmalıdır.

E K

Hızlıca artan bir sistem direnç eğrisi bazen gerekli olabilecek bir maksimum debiye imkan tanımayabilir. Bu özellikle maksimum debinin, normal debiden çok fazla olduğu durumdadır. Bir düzenleme vanası ( kontrol vanası ) sistemin direnç eğrisindeki artış hızı ve pompanın boyutları baz alınarak boyutlandırılır ( Şekil 6.5 ).

n a

m a

t A

Şekil 6.5 Düzenleme vanası kullanılan bir sistemin direnç eğrisi

Bu nominal, minimum debiler ve maksimum debideki en düşük kayıpta yapay yük kaybını sağlamak için boyutlandırılabilir. Sistemin direnç eğrisini düzleştirmek için büyük çaptaki boruların kullanılmasıdır.

138

Pompanın Özellikleri ve Seçimi Santrifüj pompanın emme ve basma tarafında sistem direnci hesaplanarak pompa için gerekli olan fark yükü bulunabilir. 6.1.2 Akım Gereksinimleri Akım gereksinimleri genellikle proses ihtiyaçları baz alınarak belirlenir. Proses debiyi belirler. Genel olarak bir pompanın özelliğinde iki debi vardır: 1. Normal debi: Pompanın genellikle çalışacağı debidir. 2. Nominal debi: Pompanın satıcısı tarafından belirlenen çalışma koşulları altında garanti edilen debidir.

A C

Genellikle nominal debi, düşükten orta debiye kadar normal debinin %10 fazlası ve daha yüksek debiler için normal debinin %5 fazlasıdır.

, S

Normal debinin sistein o anki koşullarını yansıtan debi olduğu kabul edilebilir. Buna ek olarak prosesin tamamında gelecekte olabilecek herhangi bir artış göz önünde bulundurularak seçim yapılmalıdır.

E K

Pompanın en düşük debi gereksinimi, pompanın nominal debisi ile çakışabilir. Bu gibi durumlarda proses sıvısının geri dönüşümü için önlem alınmalıdır. Eğer mümkünse pompanın çalışacağı en düşük, en yüksek ve nominal debiler için periyotlar belirtilmelidir.

n a

Düşük debilerde daha uzun bir çalışma süresi daha yüksek radyal yükler meydana getirir. Bu yükler ise rulmanların ömrünü etkilemektedir. En düşük ve en yüksek debiye ek olarak pompa belirli çalışma koşulları altında fiziksel veya hidrolik olarak basma hattında kapanabilir. Bu gibi bir durum söz konusu olduğunda pompadan en düşük debinin geçmesini sağlamak için Kısım 5.13 ‘te belirtilen farklı seçenekler göz önüne alınmalıdır. Eğer belirlenen pompanın bir diğer pompa ile paralel çalışması gerekli ise en az kararlı akımın sağlanması için çok özen gösterilmelidir. Bu özellikle birbirinden farklı Q-H eğrisine sahip pompalar söz konusu olduğunda geçerlidir ( Farklı Q-H eğrileri ile Paralel Çalışma, bkz. Kısım 5.8 ). Bu durumda belirli bir debinin altında daha düşük kapalı yüklü olan pompa kapama koşullarının altında çalışmaya başlayacaktır. Benzer bir olay Q-H eğrileri çok düz olduğunda ve pompalardan bir tanesinin kapama yükünün diğerine göre biraz daha düşük olduğunda meydana gelir.

m a

t A

Bu nedenden dolayı API 610 ( 7. Baskı ) bir veya iki kademeli ve paralel olarak çalışan pompaların artan Q-H eğrilerine sahip olmasını şart koşmuştur. Nominal kapasitede yükteki yüzdesel artış kapama koşullarına doğru %10–20 olmalıdır. 3 veya daha fazla kademe için biraz daha az yüzdesel artışa izin verilir. Bu da aşırı yüksek kapama yüklerine neden olabilir. Bir pompanın olası debi gereksinimi, belirleyici bir değere ulaşmak için takımın maksimum performansını sergilemesini gerektiren bir faktördür.

139

Pompanın Özellikleri ve Seçimi Akım gereksinimi pompaların boyutlarını ve güvenilirliliğini belirler. Gerçek çalışma değerlerine yakın debilerde belirlenmiş pompalar genellikle düşük ömür çevrimi maliyetine sahiptir. 6.1.3 Akışkanın Özelliği Pompanın özellikleri basılan sıvının özellikleri hakkında mümkün olduğu kadar fazla bilgiyi içermelidir. Sıvının özellikleri pompanın; 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Konstrüksiyon malzemesini Pompanın desteği, soğutma ceketleri gibi tasarımlarını Çark tasarımını Mekanik salmastra, sızdırmazlık ve boru planlarını Aşınma plakaları, sert kaplama gibi konstrüksiyon özelliklerini Tahrik biriminin gücünü

A C

, S

belirler.

Sıvı yüksek derecede alev alan, yapısal olarak asidik veya alkalin, sağlığa zararlı ve kanserojen potansiyele sahip malzemeler içerip içermediğinin belirlenmesi için kontrol edilmelidir.

E K

Korozif sıvılar kimyasal olarak veya oksitleme ile pompa malzemesine zarar verebilirler. Örneğin, %65 – 70 konsantrasyonlu sülfirik asidin 70 C0 ‘nin üzerindeki sıcaklıklarda basılması Yüksek Silikonlu Demir ( %13 – 15 Silikon ) gibi özel malzemeler gerektirir. Özellikle deniz suyu ile temasta olan pompalarda malzeme seçiminde elektrolitik tepkime olasılıkları da göz önüne alınmalıdır.

n a

Aşındırıcı partiküller içeren sıvılar bir pompanın ıslak kısımlarında fark edilir derecede erozyona ve performansta düşmeye neden olabilir. Eğer partiküller daha büyük ise yarı açık veya tam açık çarklar kullanılmalıdır. Partiküllerin aşındırıcı doğası pompa parçalarının aşınmasını önlemek için sert kaplamalar veya aşınma plakalarının konulmasını gerektirebilir.

m a

t A

NPSH kısmında daha önce belirtildiği gibi soğuk suyun hasar verme potansiyeli daha yüksektir. Bunun nedeni kavitasyondur ve bu yüzden NPSH sınırı/onarı dikkatli olarak hesaplanmalıdır. Çözünmemiş gazlar içeren sıvılar dikkatlice işlenmelidir. Potasyum karbonat gibi çözeltiler belirli basma sıcaklıklarında karbondioksit gazlarının oluşmasına neden olabilir. Gazların oluşması ise kavitasyon meydana getirebilir. Bu ayrıca pompanın basınç oluşturabilme kapasitesini de etkileyecektir. Bu gibi durumlarda emme venti bir karşı akım kabına bağlanır. Daha önce bahsedildiği gibi basma sıcaklığının, sıvının viskozitesi ve buharlaşma basıncı üzerine etkisi vardır ve pompanın performansını ve NPSH-a ‘yı etkileyebilmektedir. Daha yüksek basma sıcaklıklarında bir merkezinden desteklenmiş yatay pompalar seçilir. API 610 basma sıcaklığı 177 C0 ‘nin üzerinde bu özelliği tavsiye etmektedir. Salmastra gövdesi ve bazı durumlarda rulman yatağı bile bu faktöre dayanarak soğutma suyu ceketlerine sahip olacak şekilde tasarlanır. 140

Pompanın Özellikleri ve Seçimi Herhangi bir sıvının korozifliği sıcaklığının bir fonksiyonudur. Bu yüzden basma sıcaklığında konstrüksiyon malzemesinin yeterliliğinin onaylanması zorunludur. Zehirli, alev alabilen veya kanserojen olabilen tehlikeli sıvılar pompa tasarımının daha iyi yapılmasını gerektirebilir. Örneğin herhangi bir koşul altında kaçak yapması istenmeyen bir uygulamada salmastrasız pompaların kullanılması gereklidir ( Kısım 1.4 ). 6.1.4 Servisin Kritikliği Bir pompanın kritikliği; • • • •

A C

Arıza işletmenin güvenliğini etkileyebilmesi ve pompanın yedeğinin olmaması İşletmenin çalışması için pompaların hayati öneme sahip olması ve durmalarının prosesi kesintiye uğratması Daha iyi çalışmanın enerji tasarrufu sağladığı ve kazançları iyileştirdiği yerlerde büyük güç aktarmaların bir parçası olması Yatırımlarının yüksek olması ve bakımlarının çok masraflı olması veya bakımlarının çok uzun zaman alması

, S

faktörlerine dayanmaktadır.

E K

Birçok durumda kritik bir proses ve sürekli çalışma için yedek bir pompanın olması tercih edilir. Pompanın ve onun yedeğinin farklı tipteki tahrik birimleri ile bulunabilir. Örneğin bir pompa bir buhar türbini ile tahrik edilirken ve diğer pompa bir elektrik motoru ile akuple edilebilir.

n a

Bu yerleşimde proses buharından yararlanılabilir ve güç korunumlu olur. Bu şema ayrıca güç kaynağının arızalandığı durumlarda bile çalışmanın sürekliliğini sağlar.

m a

6.2 Veri Yaprağı – Pompanın Özellik Belgesi Pompanın özellik belgesi veya bir veri yaprağı pompanın satıcısı veya aracı firmanın yukarıdaki çalışmalardan elde ettiği bilgilerin düzenlenmiş bir formatıdır. Bu ayrıca değişik konular hakkında bilgi sağlayan notlar içerir ve herhangi bir pompada arzu edilen seçime bağlı özelliklerini içerebilir. Santrifüj pompalar için boş bir veri sayfası veya bir düzenleme şekli API 610 standardında bulunmaktadır.

t A

Uzman bir personel tarafından tashihinin nasıl yapılabileceğini belirten bir veri yaprağı da eklenir. Bir veri yaprağı; • • • • •

Proje bilgisi Çalışma ( sıvı ) verisi Basma ( sistem ) verisi Saha koşulları Pompanın tahrik bilgisi

141

Pompanın Özellikleri ve Seçimi • • • • • • • • • • • •

Tasarlanan çalışma koşulları Pompa tasarımı Mekanik salmastra bilgisi Rulmanlar ve yağlama Konstrüksiyon malzemesi Ağırlık Soğutma gereksinimleri Borulama bağlantıları Donanımlar İnceleme ve test gereksinimleri Pompanın çizim, tasarım ve veri dökümanları Ek bilgileri ( notlar/yorumlar )

sağlamak ve elde etmek için düzenlenir. Veri yaprağının boş sayfalarında son nokta verilir ve pompanın satıcısından • • • • • • • • • • • •

A C

, S

Belirlenmiş standarttan olan sapmalar Devreye alma gereksinimleri ve minimum yedekler Pompanın minimum debisi Pompanın 200 mlc ‘den daha büyük yük geliştirmesi için salyangozdaki girdap kırıcı ile çark arasında olan boşluk Salmastra ve rulmanların özel tipleri ver bunların üreticileri Gürültü sınır değerleri Aktarmanın hepsi için bir burulma titreşimi analizi veya yanal analizi içeren rotor dinamiği çalışmaları Belirli malzemeler için işleme raporları Herhangi bir özel kaynak ve ekleme prosedürleri Aşınma plakası veya sert kaplama gereksinimleri Sevkiyat detayları Elektronik ve kağıt baskıda pompa bilgisinin

E K

n a

m a

alınması gerekir.

t A

6.3 Fiyat Teklifi

Fiyat teklifi uygun bir pompanın satın alınması için pompa satıcısına gönderilen pompa veri yaprağındaki süreçtir. Bir veri yaprağı genellikle 3 veya 5 kalifiye satıcıya gönderilmelidir. Pompanın belirlenmiş standart önermelerin arasına düştüğü bilindiğinde 3 fiyat teklifi yeterlidir. Önemli pompaların olduğu durumda satıcıların sayısı 3 ila 6 arasında değişebilir. Pompanın veri yaprağı ile zorunlu ve isteğe bağlı dökümanları ve bunların siparişini içeren bir biçimi içermelidir. Bu pompa satıcısı için bir kontrol listesi gibidir ve bir sonraki adım olan teklifin değerlendirilmesi sürecinde yardımcı olur.

142

Pompanın Özellikleri ve Seçimi Pompa satıcısı seçilirken kullanıcı ile pompanın var olan yedeklerini de aklında bulundurmalıdır. Çoğu zaman benzer pompalar herhangi ek yedeğe gerek göstermeden sipariş edilebilir. Bir pompa teklifinin hazırlanması satıcı ve bunu gözden geçirecek kullanıcının zaman, güç ve para harcaması demektir. Bu yüzden teklif isteğinin sadece tüm gereksinimleri karşılayan satıcılara iletilmesi gerekmektedir. 6.4 Tekliflerin Gözden Geçirilmesi/Analizi Açık ve kapsamlı bir şartname müşterinin teklifleri eşit bir platformda karşılaştırmasını mümkün kılar. Satıcılar tarafından yapılan bu istisnalar karşılaştırılır ve arzu edilen özelliklere ve önerilen fiyatlara göre karar verilir.

A C

Analitik bir yaklaşımla önerilerin karşılaştırılmasını kolaylaştırmak için teklifler çizelgeye yazılır.

, S

Bunlar genellikle olarak aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar. Hidrolik Performans • • • • • • • •

E K

BEP ‘de nominal akımın debiye kadar olan yüzdesi Pompa sayıları – özgül hız ve emme özgül hızı NPSH-r, NPSH-a sınırı ( nominal ve maksimum debilerde ) Nominal debiden kapama konumuna kadar yükteki artış hızı Nominal ve normal debilerdeki pompa verimi Minimum sürekli/kararlı debi Maksimum hidrolik güç Gürültü seviyeleri

Konstrüksiyon • • • • • • • • • • •

n a

m a

Pompa tipleri Emme flanşının yönelimi ve emme hızı Salmastra gövdesi için soğutma suyu ceketleri, rulman yatağı Çarkın boyutu, salyangoz gövdesinde mümkün olan minimum ve maksimum boyutlar Tek veya çift salyangoz Malzeme esnekliği Mekanik salmastra tipi ve önerilen malzemeler Rulman tipleri ve yağlamaları Kaplin tipi Maksimum eksenel yük Taban plakası ve beton kaide

t A

Tahrik Birimi Buhar Türbini •

Buharın debisi ( kW h/kg ) 143

Pompanın Özellikleri ve Seçimi • • • • • • •

Dönme doğrultusu En kötü buhar koşullarında maksimum güç Governor tipi Rulman tipi ve yağlaması Salmastra yerleşimi Trip ve kelebek vana Konstrüksiyon malzemesi

Elektrik Motoru • • • • • •

Güç oranı Çerçeve tipi Servis faktörü Voltaj, devir Verime karşılık motor yükü Gövdesi ve boyutları

A C , S

Fiyat • • • • •

Pompanın fiyatı Türbin veya motorun fiyatı Yedek parçalar için önerilen fiyat İnceleme ve test etme fiyatı Kurulum ve komisyon ücretleri

E K

Tekliflerin değerlendirilmesi hemen hemen kazananı belli eder. Birinin diğerinin üzerinde özellikleri bakımından bazı avantajları olan bazı pompalar bulunmaktadır. Bu yüzden maksimum işaretleri almak için bir pompaya, tüm faktörlerin ağırlık vermesi zorunludur.

n a

Değerlendirmeyi kolaylaştırmak ve daha hassas analiz yapmak için MS Excel programından yararlanılabilir.

m a

Tekliflerin değerlendirilmesi bittiğinde pompanın seçim süreci sonlanır.

t A

6.5 Sonuç

Bu yüzden pompanın çalışması ve sistem gereksinimlerinin tam olarak anlaşılması pompanın verimli ve güvenilir olarak seçilmesini sağlar. Erken safhada eksikliğin farkına varılmaması ve belirsizliği hüküm sürmesi maliyeti yüksek olan hataların yapılmasına neden olabilir. Bu amaçla pompanın ömür çevrim maliyetini en aza indirmek için pompalardan istenilen özellikler açıkça belirtilmelidir.

144

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi

7

Pompaların Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi Bir önceki bölümde pompaların özellikleri, teklif gereksinimleri ve tekliflerin değerlendirilmesi ile ilgili konular incelenmişti. Bu işlem seçilen pompanın satın alınması ile son bulur.

A C

Bir kere sipariş verildikten sonra seçim işlemi süresince ve veri sayfasında veya satış fişinde bahsi geçen kalite standartlarının yerine getirilmesi ve teslimat süresi ve çizime öncelik verilir ve tasarım gücü pompa üreticisine kaydırılır. Doğru özelliklere karar verilmesi ve pompa üreticisinin bu özelliklere göre üretimi yaptığından emin olunması önemlidir. Ancak tasarım ve üretimdeki işlemler tedarikçi ve bayi gibi birçok alt birimi içinde barındadır. İletişim eksikliği veya taahhütlerin yerine getirilmemesi uyuşmazlığa neden olacaktır ve bu yüzden bu gereksinimlerle aynı doğrultuda olmayabilen bir pompanın seçimi ile sonuçlanabilir. Ancak, rektifiye yapılsa bile bu durum özellikle sıkı programlar tarafından yürütülen projelerde çok pahalıya mal olacaktır.

, S

E K

Bu yüzden dayanışma kavramına dayanan bir yaklaşımla herhangi bir uygulama için doğru pompanın seçilmesini sağlamak zorunludur. Bu yaklaşım müşteri ve pompanın imalatçısı arasındaki düzenli görüşme ile tasarım mühendisliği, üretim ve kalite kontrolde birebir iletişimin sağlanmasını öngörür.

n a

Bunlar halen pompa üreticisinin insiyatifindedir. Ürün bir kere hazır olduktan sonra pompanın gerçekten istenilen özelliklere sahip olduğundan emin olunmalı ve sahada yerinde konulduğunda belirtilen performansı göstermelidir. Bu ise etkili bir test yönteminin ve inceleme planının hazırlanmasını gerektirir.

m a

Proseste bile katılımın arttırılması ve test ve inceleme planlarının gereksinimleri üzerinde satıcı, imalatçı firma ve alt-imalatçılar ile etkili iletişim ve koordinasyon için bu gereklidir.

t A

İnceleme ve test gereksinimleri ile ilgili genel bir izlenim ve ana hatlar şu şekildedir: •

İnceleme ve test gereksinimleri şu standartlara dayanmalıdır: - ANSI B73.1M: Yatay santrifüj pompalar - ANSI B73.2M: Düşey santrifüj pompalar - API 610 – 9.Baskı: Santrifüj pompalar

• • • • •

İnceleme ve test gereksinimlerinin belirlenmesi Satın alma sırasında kabul kriterinin test edilmesi İnceleme ve test etme için kontrol listelerinin hazırlanması Satın alma sırasındaki performansın ve prosedürlerin gözden geçirilmesi Testin raporlanması

145

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi Genellikle yukarıdaki gereksinimler pompa özellikleri ile bağlantılıdır. 7.1 Malzeme ile İlgili İnceleme Gereksinimleri Pompanın konstrüksiyon malzemesi ile ilgili inceleme gereksinimleri aşağıdakileri içermektedir: • • • •

Malzemenin kontrol edilmesi ( kimyasal kompozisyon ve fiziksel özellikler ) Döküm hataları ve bunların sınıflandırılması Tahribatsız muayene ( NDT ) Döküm ve kaynak için tamir prosedürleri

A C

7.1.1 Malzemenin Kontrol Edilmesi

Pompa bileşenlerinin malzeme özellikleri genellikle API 610 Standart ‘ına dayanmaktadır. API 610 8.Baskı ‘sında Tablo H-1 ‘de farklı pompa bileşenleri için malzeme sınıfları ve Tablo H-2 ‘de ASTM özellikleri verilmiştir.

, S

Müşteri bile malzemenin sıvı özelliklerine göre ve uygun ASTM, ANSI, AISI, BS, DIN veya eşdeğer standartları referans alarak malzemeleri belirleyebilir.

E K

Standartlar genellikle kimyasal kompozisyon sınırlarını ve belirtilen malzeme sınıfına göre arzu edilen fiziksel özellikleri gösterir. Örneğin ASTM standardı istenilen malzemenin çalışma sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta test edilmesini öngörür. Bu tip testler genellikle aşağıdaki gibi özel uygulamalarda tavsiye edilmektedir: • • •

n a

Hidrojen sülfite maruz kalan pompa bileşenleri ( bu durumda özel bileşenlerin malzemeleri NACE standardı MR-01-75 ‘i sağlamak zorundadır ) Yüksek korozyona maruz kalan veya zararlı kimyasal basan pompalar Düşük sıcaklıkta çalışması gereken pompalar ( -50 C0 ‘den daha düşük, bazı özellikler sınır olarak -29 C0 ‘yi alır )

m a

t A

7.1.2 Döküm Hataları ve Sınıflandırma Pompanın basınca maruz kalan salyangoz ve salmastra gövdesi gibi parçalarına özel önem verilmelidir. Genellikle döküm prosesi bu bileşenlere göre yapılır ve bileşenlerin birbirine olan uyumundan emin olunması için özel gereksinimler istenir. Bu yüzden dökümlerin gözeneklilik, çatlaklar, delikler ve boyut bozuklukları gibi ve diğer önemli hatalardan arınmış olması zorunludur. Çok soğuk uygulamalar veya herhangi bir özel malzeme için pompa dökümünde büyük bir hata meydana geldiğinde aşağıda verilen sıraya göre inceleme yapılması tavsiye edilmektedir: • •

146

Uygunluk için kimyasal kompozisyon ve fiziksel özellikler için işlem test raporlarının kontrol edilmesi Tamir sonrasında eğer yapılmışsa ısıl işlem kartlarının kontrol edilmesi

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi • •

Gereken ve belirtilen tahribatsız muayene için kontrol edilmesi Kaynak prosedürlerinin kontrol edilmesi ve gözden geçirilmesi

ASTM Standart ‘ında olduğu gibi dökümün sınıflandırılmasında; • • • •

Hidrostatik basınç testinde bulunan döküm hataları Derinlik, kaynak için herhangi bir boşluk büyüklüğü cidar kalınlığının maksimum %20 ‘sini veya 1 inç i veya bu ikisinden en düşük değerde olanı geçmemeli Kaynak işlemi için hazırlanan boşluk 65 cm2 ‘den daha büyük olmalıdır. Dökme Demir ‘in dökümü için yapılan herhangi bir onarım

büyük onarım olarak ele alınır.

A C

7.1.3 Tahribatsız Muayene ( NDT )

Döküm ve Kaynak için malzemenin incelenmesi için aşağıdaki tahribatsız yöntemler kullanılır: • •

•

•

•

•

•

, S

Görsel İnceleme ( VI ): MSS SP-55 ‘e uyumludur. Manyetik Partikül İncelemesi ( MPI ) o Kullanılan Kod – ASME E 709 o Kabul Kodları ƒ Döküm: ASTM E 125 ƒ Kaynak: ASME Kısım VIII – Bölüm 1, Ek 6 Girici Boya Testi ( DP ) o Kullanılan Kod – ASTM E 165, Kısım V, Madde 6 o Kabul Kodları ƒ Döküm: ASME Kısım VIII, Bölüm 1, Ek 7 ƒ Kaynak: ASME Kısım VIII, Bölüm 1, Ek 8 Ultrasonik Muayene ( UT ) o Kullanılan Kod – ASTM A 609, Kısım V, Madde 5 o Kabul Kodları ƒ Döküm: ASME Kısım VIII, Bölüm 1, Ek 7 ƒ Kaynak: ASME Kısım VIII, Bölüm 1, Ek 12 Radyografi ( RT ) o Kullanılan Kod – ASTM E94, ASTM E 142, Döküm – E 446, E 186, E 280 o Kabul Kodları ƒ Döküm: ASME Kısım VIII, Bölüm 1, Ek 7 ƒ Kaynak: ASME Kısım VIII, Bölüm 1, W 52 Darbe Testi: Karbon çelik malzemeler çekme-kırılma geçişinin altındaki düşük sıcaklıklarda kırılmanın meydana gelmemesi için dikkatlice seçilmeleri gerekmektedir. Basma sıcaklığının -29 C0 ve daha düşük olduğu uygulamalarda seçilen karbon çelik malzemeler ASME Kısım VIII, Bölüm 1 ‘deki UG–84 paragrafına göre belirtilen en düşük sıcaklıkta Çarpi V çentik darbe testini geçmelidir. Bazı müşteriler pompaları basınçlarına ve bastıkları sıvının derecesine göre üç ana sınıfa göre sınıflandırmaktadır. A Kategorisi: Salyangoz basıncı 40 bar-a ‘a kadar ve basma sıcaklığı 0 ila 300 C0 arasında.

E K

n a

m a

t A

147

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi • •

B Kategorisi: Salyangoz basıncı 60 bar-a ‘a kadar ve basma sıcaklığı -29 ila 400 C0 arasında ve A Kategorisi ‘ndekileri de içerir. C Kategorisi: Yukarıdaki kategorilerde bulunmayan sınırları içerir.

A Kategorisi ‘ne düşen salyangoz dökümler ve kaynakları için sadece görsel inceleme yapılır. B Kategorisi ‘ne düşen bileşenler ya girici boya testi ya da manyetik partikül testleri ile incelenirler. Ancak C kategorisi için DP veya MPI ve ardından UT veya RT incelemeleri yapılır. Geometrik ve diğer konular diğer testlerin yapılmasını veya yapılmamasına karar vermeyi sağlar. Ancak bu konularda uzman ve pompa imalatçısıyla anlaşılarak bir karara varılır.

A C

Bu testler eğer varsa son ısıl işlem veya son talaş alma işleminden sonra yapılır. 7.1.4 Döküm ve Kaynak için Onarım Prosedürleri

Büyük onarımlar için herhangi bir hata belirlendiği zaman onarımlar yapılmadan önce müşteri tarafından kabul edilecek yazılı bir prosedür olmalıdır.

, S

Bu prosedür şunları içermelidir: • • •

E K

Hatanın nasıl belirlendiği Hatanın yerini ve derinliğini gösteren çizim Onarımdan sonraki ısıl işlem ve inceleme prosedürünü içeren onarım yöntemi

Genellikle demir içeren basınçlı salyangozların onarım prosedüründe dökümün bilya püskürtülerek toklaştırılmasına veya aşılanmasına izin verilmez. Çeliğin kaynak sınıfları, ASME Kısım VIII, Bölüm 1 ve ASME Kısım IX ‘e göre onarılabilir.

n a

Yukarıdaki ASME kodları ayrıca pompa bileşenlerinin diğer kritik kaynakları için de kullanılabilir. Ancak temel ayakları veya diğer ASME kodlarının vermediği diğer kaynaklar içeren yapısal kaynaklar en azından AWS D1.1 Standart ‘ına göre kaynak edilmelidir.

m a

7.2 Satın Alma Sırasındaki Testler

t A

Satın alma sırasında Hidrostatik Test ve Çalıştırma Testi yapılır. Satın alma sırasındaki testler API Standart ‘ına göre: • •

Tanık olma Gözlemleme

olarak sınıflandırılır. API 610 ‘a göre yapılan tanık olma testleri ürün programına göre uygulanan ve inceleme veya testi müşteri veya müşteriyi temsil eden biri ile yapılır. Performans veya mekaniksel çalıştırma testleri durumunda üretici müşteriye başarılı bir ön test yapmak zorundadır.

148

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi 7.2.1 Hidrostatik Test Yardımcı bileşenleri/boruları içeren tüm basınçlı parçalar pompa veya sistemin izin verdiği maksimum basınçtan 1,5 kat daha fazla bir basınçta hidrostatik olarak test edilmelidir. Su soğutma ceketlerinin veya pasajlarının tümü 7,9 bar-g ‘de veya müşteri tarafından belirtilmiş olan basınçta test edilmelidir. Paslanmaz çelik pompaların testi yapıldığı zaman test suyundaki klor içeriğinin 50 ppm ‘den daha az olduğuna emin olunmalıdır. API 610 ‘a göre en az 30 dakika süresince herhangi bir kaçak veya sızıntı olmadığı zaman hidrostatik test geçilmiş olarak kabul edilir. ANSI Standardı 10 dakika ve Hidrolik Enstitüsü Standardı 100 BG ‘den az olan pompalar için bu süreyi 3 dakika ve 100 BG ‘den fazla olanlar için 10 dakika olarak belirlemiştir.

A C

Civatalanmış veya dişli mafsallardan olan kaçaklardan dolayı hidrostatik testin geçilememesi büyük bir hata olarak ele alınır ve bu hatanın düzeltilmesi için müşterinin yazılı olarak onayı istenir. 7.2.2 Satın Alma Sırasında Çalıştırma Testi

, S

E K

Bu testler pompanın performansının sınaması ve birimin mekaniksel olarak uyumu için yapılan titreşim ve gürültü seviyelerini içeren testlerdir. Pompanın hidrolik ve mekanik performans gereksinimleri kullanılan tüm standartlarda ve veri yapraklarında fiyat teklifinden önce açıkça tanımlanmıştır.

n a

Tüm pompa standartları zorunlu bir performans testini gerektirmemektedir. ANSI B73.1M ve B73.2M ‘de yatay ve dikey santrifüj pompalar için hidrolik veya mekaniksel performans testinin yapılmasını zorunlu kılmaz. Test tanımlandığı zaman Hidrolik Enstitüsü Standardı veya daha sıkı sınırlar uygulanmak zorundadır.

m a

ANSI pompaları standart ürünler olarak üretilip satıldığından standartlaştırma bu testlerin yapılmasını ortadan kaldırır.

t A

Ancak ANSI pompaları için endüstri standartları aşağıdaki koşullarda bir performans testinin yapılmasını tavsiye etmektedir: • • • •

Pompalar paralel çalıştığında Emme tarafı özgül hızı 11000 d/d ‘yi geçtiğinde Normal debinin, minimum sürekli debiyi %10 ‘a kadar aştığında NPSH-a veya NPSH-r farkı 1,8m ‘den daha az olduğunda NPSH-r testi gerekmektedir.

API 610 Standardı tüm pompalar için hidrolik ve mekanik performans testlerinin yapılmasını mecbur kılmaktadır.

149

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi 7.2.3 Pompanın Kabul Kriteri Aşağıda iki ana pompa standardına göre pompalar için kabul kriteri verilmiştir:

Nominal Basınç yükü

Pompanın Sahip Olması Gereken Özellikler API 610 ( 7. Baskı ) Hidrolik Enstitüsü Standardı, ANSI ve Endüstri Deneyimleri A B Koşul Nominal Duruş 6 m ‘nin +5/-%0 +5/-%3 altında, 2999 gpm Hd: 0-150 -2/+%5 +10/-%10 6 m ‘nin +5/%0 +5/-%3 m altında 3000 gpm ve üzeri 150-300 m -2/+3 +8/-%8 200 – 500 +5/%0 +5/%0 ft, herhangi bir debi 300 m ‘nin -2/+%2 +5/-%5 500 ft ve +3/%0 +3/%0 üzerinde üzeri +10/-%0 +5/-%5

A C

Nominal yükteki kapasite Verim Nominal Güç NPSH-r %3 yük düşüşü Yeniden test etme Mekanik salmastranın kaçak testi

, S

%-0,5 %+4

E K

n a

+0 m

%0 -

Formül -

Çarkın çapının orijinal çapına göre Çarkın çapının orijinal çapına göre %5 azaltılması istendiğinde %5 azaltılması istendiğinde Karşılıklı anlaşma Belirtilmemiş

m a

t A

7.3 Performans Testine Ait Prosedür Yatay veya dikey santrifüj pompalara ait performans testi pompa test düzeneğinde farklı konfigürasyonları gerektirmektedir. Şekil 7.1 ‘de yatay bir pompa için kullanılan sıradan bir test düzeneği görülmektedir. Bu bir kapalı çevrim konfigürasyonudur ve test süresince aynı su devir daim yaptırılır. Ancak bazı durumlarda açık çevrim konfigürasyonu kullanılmalıdır. Pompa için kullanılan test düzeneği için birçok ekipman kullanılmaktadır. Bunlar: •

150

Test sıvısı için depolama tankı

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi • • • •

Pompanın, tahrik biriminin ve farklı boyutlardaki yardımcı ekipmanların oturtulması için kanallı taban Pompanın emme ve basma ağızları için uygun bir debi kontrolörü ve debi ölçeri bulunan küresel vanalara sahip borular NPSH testlerinin yapılması için negatif ve pozitif basınç kaynakları Salyangoza mümkün olduğu kadar yakın konulan emme ve basma ağızlarındaki basınç indikatörleri Vakum pompasına

Debi ölçer Küresel vana Soğutma serpantini

Düzeltme vanası

A C

, S

E K

Şekil 7.1 Bir yatay santrifüj pompanın satın alınması sırasında yapılan çalıştırma testinde kullanılan düzenek

• • • • • • •

Pompanın tahrik edilmesi için tahrik kaynağı Tahrik kaynağı tarafından verilen gücün doğru olarak ölçülmesi için enstrümanlar Bir tork metre veya kalibre edilmiş motor ile gücün izlenmesi Elektriksel güç kaynağındaki değişimlerin kontrol edilmesi için pompanın devrinin ölçülmesi Verileri almak ve kaydetmek için veri toplayıcı/analizör/yakınlık probları Ses seviyesinin ölçülmesi için desibel metre Rulman yataklarının sıcaklığının ölçülmesi için termometreler

n a

m a

t A

Yukarıda bahsedilen enstrümanların tümü yılda en az bir kere test düzeneğindeki deneyime göre ve kullanılan enstrümana göre kalibre edilmelidir. İstenildiği taktirde bir kalibrasyon sertifikası verilebilmeli ve enstrümanlar kalibrasyon etiketlerine sahip olmalıdır. Pompa test düzeneğine monte edilir ve kelepçelenir. Pompanın boyutuna, debisine ve test özelliklerine göre ya üreticinin motoru ya da pompa için sağlanan motor test için kullanılmalıdır. Bu motorun kaplin ayarı ve elektrik bağlantıları yapılmalıdır. Ardından emme ve basma boruları bağlanır ( Şekil 7.2 ). Gerekli olan enstrümantasyon bağlanmış ve etkinleştirilmiştir. Bundan sonra pompa çalıştırılır ve kararlı duruma gelmesine izin verilir. Pompa ve motorun sıcaklık artışı durduğunda aşağıdaki maddeler yerine getirilmelidir.

151

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi Fark manometresi

Basma basıncı göstergesi

Pompa verisi

Emme manometresi

Su seviyesi

Giriş borusu çapı D1

Kelebek vana

Debi ölçer

Çıkış borusu çapı D2

Şekil 7.2 İkiz gövdeli pompa için sıradan bir test düzeneği

Kayıt edilecek olan test verileri şunlardır: • • • • • • • • • • • • • • •

Debi Basma basıncı Emme basıncı Seviye düzeştmeleri Test sıvısının sıcaklığı Test sıvısının özgül ağırlığı Çekilen güç Tahrik birimindeki voltaj Tahrik biriminin çektiği akım Kaynağın güç faktörü Elektriksel kaynağın frekansı Titreşim seviyesi Rulman sıcaklıkları Gürültü seviyeleri Devir

Pompanın karterine

A C

, S

E K

n a

m a

Genellikle 5 ile 7 test noktasının verileri düşük debilerden %120 debiye kadar kaydedilir. Test noktaları normal debi ve nominal debiyi içermektedir.

t A

Yukarıdaki durum basma vanası kapalı iken ( pompanın duruş koşulu ) pompa devreye alınarak elde edilir. Sonra bu vana 5 ila 7 adımda yukarıda bahsi geçen farklı debiler için açılır. Veri toplama bittiğinde bunlar tablo haline getirilir. Devir, yoğunluk, viskozite hesaplamaları ve seviye düzeltmeleri yapılmıştır. Düzeltilmiş debiler ve metre sıvı sütunu olarak fark yükü tabloya yazılır. Her bir noktanın güç ve verimi hesaplanır ve tabloya yazılır. Standart bir pompanın performansı için test günlüğü Tablo 7.1 ‘de gösterilmektedir. Hesaplamalar yapıldıktan sonra sapmaların kabul kriteri içinde tolerans kontrol edilir. Hesaplama prosedürü Bölüm 3 Pompa Hidroliği ‘nde incelenmiştir.

152

Pompa Testlerinin Yapılması ve İncelenmesi Bundan sonraki adım testin yapılması süresince toplanan verilerin baz alınmasıyla performans eğrisinin çizilmesidir. Kabul kriteri karşılanmadığında düzeltici etkinlikler yapılmalı ve yeniden test edilmelidir. En yaygın olarak görülen test hataları: • • • • • • • •

Çark çapının yanlış olması Çarkta artık dengesizliğin yüksek olması Beklenmedik salmastra hataları Aşınma bileziklerinde ovalama Çark yüzeyinin kalitesinin kötü olması Kalibre edilmemiş enstrümanlar Verinin yanlış toplanması ve hesaplama hataları Test sonuçlarının ve kabul kriterinin yanlış aktarılması

dır.

A C

, S

Pompa performansının pompanın performans testindeki verilerden yararlanılarak hesaplanması Toplam Yükün Hesaplanması – H

E K

H = ( p2 x kp2 ) – ( p1 x kp1 ) + z + hız yükü Şimdi;

Z = gösterge yüksekliğinin düzeltilmesi = 0,815 – ( -0,3 ) = 1,12 m

n a

Hız yükü = ( v22 – v21 )/2g = kd x (L/s)2 = ( 3,0526x10-5 ) x ( 215 )2 = 1,41 m Bu yüzden tablodan 1 nolu Test Noktası baz alınarak pompa performansı hesaplandığında;

m a

Toplam yük ‘H’ = ( 494 x 0,1019 ) – ( 198 x ( -0,013595 )) + 1,12 + 1,41 = 55,56 m Pompanın giriş gücü = ( Tahrik için harcanan elektriksel güç x tahrik hattı verimi ) = w x kW:w x ee = 0,928 x 160 x 0,41 = 139,8 kW

t A

Pompa verimi – ep = ( L/s x H )/ kW x 101,972 = ( 215 x 55,6 )/( 139,8 x 1010,972 ) = 0,838 veya %83,3 verim Pompa düzeneğinin toplam verimi eo = ep x ee = 0,838 x 0,941 = 0,789 veya %78,9 Mümkün olan Net Pozitif Emme Yükü ( NPSHa ) = Barometrik Basınç + ( p1 x kp1 ) – Buhar basıncı ( 17 C0 ‘de = 0,19 m ) + hız yükü + z1 ( gösterge yüksekliğinin düzeltilmesi ) Not – Akış hızı v = f / emme borusunun kesit alanı = ( 215 x 1000 ) / ( 3,14 x ( 2502/4 )) = 4,38 m/sn

153

TEST NUMARASI İSTEMCİ DETAYLARI:

İŞ NO:

TEST:

p2 494 534 589 631 663 888 712 731 740 747

W 0.925 0.899 0.846 0.806 0.741 0.684 0.612 0.515 0.373 0.311

EkW 148.5 143.8 135.4 129.0 118.6 109.4 97.9 82.4 59.7 49.8

ee 0.941 0.942 0.943 0.944 0.945 0.946 0.946 0.945 0.943 0.941

kW 139.8 135.5 127.7 121.8 112.0 100.5 92.6 77.9 56.3 46.8

H 55.56 59.16 64.14 68.00 70.84 73.06 75.21 76.83 77.47 78.05

ep 0.838 0.851 0.863 0.860 0.848 0.830 0.793 0.712 0.537 0.000

eo 0.789 0.602 0.814 0.612 0.802 0.765 0.750 0.673 0.506 0.000

k 0.1918 0.2009 0.2147 0.2201 0.2407 0.2537 0.2730 0.3111 0.4172 0.000

r/dak 1483 1484 1485 1486 1487 1458 1459 1491 1493 1495

NPSH 7.79 7.92 8.08 8.16 8.90 8.40 8.47 8.55 8.53 8.88

Garanti Edilen Veri: 175 L/s 63m. %86 Verim

Pompa Avustralya Standardı No. 2417 Bölüm 3 – 1980 [ B Sınıfı Testleri ]. Sonuçlar garanti edilen değerleri sağlamış ve pompa kabul edilmiştir. Şahit Olan:

CA

Test Eden:

L/s 215.0 198.9 175.1 157.0 138.8 119.8 99.6 13.6 35.7 0.0

S,

Bitiş Zamanı: 1130

p1 198 178 152 135 117 103 91 78 66 60

KE

F 615 526 408 328 249 191 132 72 21 0

an

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

am

At

Barometrik basınç 979 mo; Suyun sıcaklığı 16 C0; Pompanın Numarası ZT 5500; Bölüm Numarası T45500; Tarih 31 Temmuz 1986 Pompanın Boyutu/Tipi: 200 x 250 – 500 2T; Çark Çapı 449 mm; Giriş Çapı 250 mm; Çıkış Çapı 200mm Motor: TECO Gövde 280 MC; Seri No 5C10 961; kW 150; V 415; A 256; r/dak 1460 Motor Verimi @1.00/0.75/0.50 Yük = 0.939/0.945/0.945; kW: w 100; Tahrik: Doğrudan akuple kq 8.671; kp1 = 013595; kp2 1019; z1 – 0.3 m; z2 – 0.815 m; kd 3.0528e-5; Başlangıç zamanı

Tablo 7.1 Standart pompa performans testi ( Avustralya Pompa El Kitabı ‘ndan )

154

Notasyon I A Giriş Çapı kd

Ventüri veya orifisteki fark basıncı Nominal yükteki motor amperi mm olarak giriş çapı ( Boru ) Hız yükünün dönüşüm faktörü

kq kp1&kp2 KW:w Çıkış Çapı p1 p2 V w z z1 z2 ee EkW eo ep H K

Ventüri veya orifisin akım katsayısı Giriş ve çıkış değerlerini m ‘ye çevirme faktörü Enstrüman Transformer Oranı ( Akım ve Potansiyel Transformers ) mm olarak çıkış çapı Giriş basıncı ( mm Hg ) Çıkış basıncı ( kPa ) Nominal motor voltajı ( volt ) Watt metre değeri Gösterge yüksekliği için düzeltme = z2 – z1 Pompa verisinden p1 ‘e kadar olan mesafe ( m ) Pompa verisinden p2 ‘ye kadar olan mesafe ( m ) Tahrik verimi Tahrik için harcanan elektriksel kilowatt = w x kW:w Toplam verim Pompa verimi Toplam yük

kW L/s NPSH

Pompaya verilen güç ( kilowatt ) = EkW x ee Saniyede geçen litre = kq √1 Pompa verisindeki Net Pozitif Emme Yükü ( m ) =

r/min v1 v2 Vp C0 g

Pompanın dakikadaki devri p1 noktasındaki akışkan hızı ( m/sn ) p2 noktasındaki akışkan hızı ( m/sn ) Suyun buhar basıncı ( PSI ) Suyun sıcaklığı Yerçekimi ivmesi ( 9,7982 m/sn2 )

2

A C

, S

E K

n a

m a

t A

ve v /2g = ( 4,38)2/2 x 9,8 = 0,98 m Bu yüzden kurulan bu test düzeneği için; NPSHa = ( 979/10 x g ) + ( 198 x ( -0,013595 )) – 0,19 + 0,98 – 0,30 = 9,99 – 2,69 – 0,19 + 0,98 – 0,30 = 7,79 m 7.3.1 NPSH Testi Pompaların NPSH-r testleri aşağıdaki iki yöntemle yapılır: 1. Emme vanasının kısılması ile emme basıncının düşürülmesi 155

2. Emme deposundaki vakumun çekilmesiyle emme basıncının düşürülmesi Pompa sabit debide ve devirde çalışırken pompanın emme basıncı yukarıda bahsedilen yöntemlerden birisi ile düşürülür. Emme yükündeki düşüş basma yükünde bir düşüşe neden olur. Seçilen bir debi için 5 ila 12 arasında değe alınır ve bu değerler bir grafiğe dökülür. Bu tip bir değer okuma en az 1 en fazla 4 debi için tekrarlanabilir. Daha önceki bölümlerde bahsedildiği gibi Hidrolik Enstitüsü NPSH-r ‘ı debi değerindeki anma yükünden basma yükünün %3 düştüğü emme yükündeki değer olarak tanımlamaktadır ( Şekil 7.3 ).

A C

Çok kademeli pompalar söz konusu olduğunda basma yükündeki %3 ‘lük düşüş toplam yük değildir. Basma yükü birinci kademenin yükü olarak ele alınır. Bu pompanın toplam yükünün kademe sayısına bölünmesiyle birinci kademeye ait yaklaşık yük elde edilir.

, S

Pompanın NPSH-r değerinin düzeltilmesi için pompa boşaltıldığında yeniden test yapılır.

E K n a

m a

Şekil 7.3 NPSH test eğrileri – noktalar yükteki %3 ‘lük düşüşü göstermektedir

t A

Pompanın Boşaltılması Bazı standartlar satın alma sırasında yapılan çalıştırma testinden sonra pompanın boşaltılmasını gerektirmektedir. Bu genellikle rulmanların ve mekanik salmastranın incelenmesi için yapılır. Ancak eğer pompa yapılan test süresince tatminkâr bir performans sergilemişse pompa parçalarına ayrılmayabilir. Tutarsız test sonuçları, normal olmayan gürültü, yüksek titreşimler veya testten sonra pompanın sökülmesi için prototip tasarımı gibi özel koşullarda bu gereklidir.

156

Pompanın hidroliği ve mekaniksel performansının satış yerinde gözden geçirilmesiyle kurulumdan sonra pompanın performansını etkileyecek beklenmeyen sapmalar veya belirsizlik olmayacağından emin olunur. Pompa özelliklerinin doğru ve hassas olması ile inceleme ve test etme güvenilir bir çalışma için zemin hazırlar. Bundan sonraki adım bir sonraki bölümde incelenecek olan pompanın kurulum işlemidir.

A C , S

E K n a

m a

t A

157

Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

A C , S

E K n a

m a

t A 158

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması

8

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması Uygun özellikler, boyutlar, inceleme ve testten sonra herhangi bir santrifüj pompanın güvenilir olarak çalışması için en önemli faktör pompanın kurulumudur. Pompa uygun olarak kurulduğu, çalıştırıldığı ve bakımı yapıldığı zaman hiçbir arıza çıkarmadan senelerce çalışabilir. Ancak pompalar doğru olarak kurulmadıklarında bakım ve onarım problemleri pompanın performansını düşürecektir.

A C

Tüm pompaların uygun olarak kurulduğuna emin olunması için titiz bir hazırlama ve planlama safhası gerekmektedir. Bu uzman mühendis, mekanik ve elektrik birimleri ve tedarikçi firmalar arasında koordinasyonlu bir çalışmanın yapılması sayesinde mümkün olur.

, S

Kurulum prosesi bir dizi adımdan oluşmaktadır.

E K

8.1 Kurulacak Yerin Seçimi

Bu kurulum öncesi adımlardan birisidir. Ekipmanın kabul edilmesinden önce çizimlerde pompanın konulacağı yer belirtilmiş olmalıdır. Uygun bir alanın seçilmesinde ise ergonomi önemli rol oynamaktadır. Teknisyenlerin daha iyi bakım yapmaları, operatörlerin daha iyi çalışabilmeleri ve verimli olarak pompayı kontrol edebilmeleri için ekipmana kolayca ulaşılabilmelidir. Bir pompa veya onun motoruna ulaşım ne kadar zor ise sistemin duruş süresi uzun ve pompanın kullanım süresi düşük olacaktır. Zor ulaşımdan dolayı kaynaklanan kötü bakım ise pompanın güvenilirliğini düşürecektir. Burada güvenlik ana konudur. Ulaşımın zor olması kaza olma olasılığını arttırmaktadır.

n a

m a

Bu yüzden kurulacak yerin seçilmesi özel bir dikkat gerektiren bir faktördür ve pompaların çalıştırılması ve bakımında pratik deneyimi iyi olan bir kişi tarafından yapılmalıdır.

t A

8.2 Tutanak ve Fiziksel İnceleme Tüm pompalar ve yardımcı ekipmanlarda veya bileşenlerde görünür bir hasar varsa tutanak tutulur. Kurulumun hemen yapılmayacağı durumlarda pompayı temiz, kuru bir yerde tutarak olası hasarlardan korumak en iyisidir. Ekipman depolandığında en iyisi üreticinin tavsiyelerini takip etmek ve çevresel sınır faktörlerden korunmasıdır. Kurulum zamanında herhangi bir sorunla karşılaşmamak için ekipma depolanmadan önce kontrol edilmelidir. Boyutları, tasarım özellikleri olarak adlandırılan planları ve özellikleri ve tüm ara yüz bileşenlerini kontrol etmek iyi bir fikirdir.

159

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması Erkenden yapılan bu basit kontroller ile kurulum problemleri büyük bir ölçüde en aza indirilir. Aşağıda deneyimlerle elde edilmiş bazı bilgiler verilmiştir: • • • • •

Tüm nozullar, ağızlar kapalı borulama yapılana kadar kapalı tutulmalıdır. Rulman yatakları tavsiye edilen viskozitedeki yağ ile doldurulmaktadır. Eğer greslenmiş yataklar kullanılıyorsa yeni gres yatağın içine pompalanmalı ve eskisinin dışarı akması sağlanmalıdır. Hava ile temasta olan bütün yüzeyler pas önleyici ile kaplanmalıdır. Eğer pompa 6 aydan daha fazla bir süre için kullanılmayacaksa koruma altına alınmalı ve iç tarafları uygun bir pas önleyici veya yağ buharı ile kaplanmalıdır. Pompanın salmastraları kovanları ile çıkarılmalıdır. Mekanik salmastraları olan pompaların kurulumunda taşıma için özen gösterilmelidir. Bunlar darbeye veya aşırı titreşime maruz kalmamalıdır.

A C

8.3 Kaplin Ayarı Öncesi Yapılan Kontroller

, S

Pompanın kabul edilmesinden sonra hemen kurulacaksa pompa kaidesi üzerinde motoru ile kaplin ayarı yapılmalıdır. Bu işlem son doğrultu toleranslarına erişmek için yapılır. Bu kontrolün bir komparatör veya laserli kaplin ayar cihazı ile yapılması tavsiye edilir.

E K

Eğer belirtilen ayar değerlerine ulaşılamamışsa hataların düzeltilmesi için hala zaman bulunmaktadır. Bu hem zamandan hem de paradan tasarruf sağlar ve kurulumun son aşamasında eğer sorun tespit edilmişse hızlı onarım yapılmasını sağlar. Pompanın sorunsuz olarak çalışması için doğru ayarların yapılması gerekmektedir.

n a

8.4 Pompa Kaidesinin Konumu

Pompanın konulacağı yer bir kere sabitlendikten sonra pompa kaidesinin konumu borular, kaplar gibi ekipmanları aynı eksen üzerine getirmek için genellikle geriye iyi bir ayarlama işi kalmıştır.

m a

Kaidenin konum faktörleri burada halen geçerlidir ve kesin konum seçilirken bunlar akılda tutulmalıdır. Kaide her zaman için yürüyüş yollarına, boru geçişlerine ve yeni boruların geçirilebilmesine, operatör ve teknisyenin kolayca ekipmana ulaşabilmesine izin verilmeli ve estetik faktörler göz önüne alınmalıdır.

t A

Pompaların yüzünün yönelimi, bunların duvarlara olan yakınlığı ve pompa kaidesinin yüksekliği ve derinliğine ait konular genellikle es geçilir. Eğer pompanın yüksekliği ve konumu es geçilirse pompanın çalışma parametreleri halen karşılanabilir. Buradaki ilk konu NPSH sınırı veya oranıdır. Eğer kurulum standartları veya rehberleri zaten mevcut ise mühendisin bunlara uyması zorunludur. 8.5 Pompa Kaidesinin Tasarımı ve Boyutları Pompa kaidesi iki amacı kesinlikle yerine getirmelidir:

160

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması 1. Pompaların güvenli olarak çalışmasını sağlayacak zemini sağlamak 2. Pompadan gelen titreşimlerin sönümlenmesini sağlamak Pompanın kaidesi dönen bir pompanın maruz kaldığı eksenel, yanal ve burulma yüklerini yeterli miktarda sönümlemek zorundadır. Uygun olarak tasarlanmış bir kaidede zemin koşulları hesaba katılmıştır. Böylece statik kuvvetlerin yanında dinamik kuvvetler de hesaba katılır. Bir kaide tasarımı aşağıdaki maddeleri de yerine getirmelidir: • • • • • • •

Pompaya işlevsel destek sağlamak için destekleme elemanının toplam ağırlığının en azından üç katı olacak şekilde bir kütleye sahip olmalıdır. Katı toprak üzerindeki kaide veya kararlaştırılmış toprak diğer kaidelerden, yollardan, duvarlardan ve çalışma platformlarından tamamiyle bağımsız olmalıdır. Kullanılacak olan malzeme en azından 3000 psi basınca dayanıklı betonarme olmalıdır. Kaidenin rezonans frekansı, pompanın çalışma devrini veya çalışma devrinin katlarını aşmamalıdır. Pompa, redüktör ve motoru da içeren tüm birimler bir kaidenin üzerinde yer almalıdır. Eşdeğer sıcaklıklar için tasarlanmış olan bir kaide çarpılmaları ve kaplin ayarsızlıklarını en aza indirir. Kaide bölgedeki yer kabuğu hareketleri de hesaba katılarak tasarlanmalıdır.

A C

, S

E K

Sıradan bir pompa kaidesinin tasarımında ve boyutlandırılmasında olmazsa olmaz kurallar şunlardır ( Şekil 8.1 ): • • •

Pompa merkezinden düşeyle 300 ‘lik açı yapacak şekilde 2 çizgi çekilir. Kaidenin genişliği oluşan yaydan daha büyük olmalıdır. Kaidenin ağırlığı en azından taşıyacağı elemanlara ait ağırlığın 3 katından daha fazla olmalıdır. Gücü 500 BG ‘den az olan pompalar için temel plaka kenarı ve kaidenin kenarı arasındaki mesafe her zaman 3 inç olmalıdır. Daha yüksek güçteki pompalar için bu değer 6 inç olmalıdır.

n a

m a

t A

8.6 Pompa Kaidesi için Şekiller ve Hafriyat Pompa kaidesinin konumu, yönelimi ve boyutları bir kere sabitlendikten sonra konumu işaretlemek için veri kullanılabilir ve derinliği düzeltmek için doğru olarak boyutlandırılmış çukur kazılır. Beton testeresi, kaya matkabı, hava kompresörü, el arabası, kürek, domuz arabası, kazılan malzemenin tahliye edilmesi için bir yöntem ve kazma işlemi için izin alınması genel gereksinimlerdir. Genellikle orta boyutlu bir santrifüj pompa kaidesinin kazılması en fazla iki gün almaktadır. Kazma için doğru boyutlar ayarlandıktan sonraki adım formları yerleştirmektir. Bunlar yeniden kullanılabilir veya tek kullanımlık formlar olmalıdır. Formların doğru, katı, sıvı geçirmez olması önemlidir. Epoksiler çimentolara göre ufak deliklerden daha fazla geçme eğilimine sahip olduklarından sızdırmazlık sağlanmalıdır.

161

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması

A C

Şekil 1 Yerine monte edilmiş bir pompa

Formlar bir defa kurulduktan sonra bunların kare ve tabana veya zemine sıkıca tutturulduğundan emin olunmalıdır. Eğer dökme süresince form kayarsa işe son verilmeli ve yeniden başlanılmalıdır.

, S

Epoksi dökme göz önüne alındığında formların içerisinde yapışmayan malzemelerin olması zorunludur. Formları bunların bozulmadan çıkarılmasına yardım eder. Bunun için mum kullanılır. Mum yapışmayan iyi bir malzemedir. Yüzeyi iyice kaplar ve monte edilmeden ve kurulmadan önce formlar bunlarla kaplanabilir. 8.7 Rebar ve Ankraj Civataları

E K

Kurulum işleminde bir sonraki adım rebar ve pompayı aşağı bastıran civataların konulmasıdır.

n a

Kaidenin boyutlarına göre rebar pullarının ve kazıklarının sayısı belirlenir. 60”(L)x60”(W)x36”(D) boyutlarına bir kaidenin normal olarak 8 rebar kazığına sıkılmış üç pullu rebarı olmalıdır ( Şekil 8.2 ).

m a

Rebarlar kaidenin yanlarından, üstünden ve altından birkaç inç mesafededir. Bunlar üstten ve alttan eşit mesafede dağıtılmışlardır. Rebar bir kere konulduktan sonra ankraj civataları sıkılır. Ankraj civatalarının uzunluğu normalde cıvata çapının 10 ila 15 katıdır. Bu tasarlanan kaldırma kuvvetinin geliştirilmesinde uygun germenin sağlanması için gereklidir ( Şekil 8.3 ). Eğer epoksi grubunun ankraj civatasını tutmasına izin verilirse cıvata tasarlandığı sıkma kuvvetinde bile derz yüzeyinde kırılacaktır. Bu gereksinimle kaidenin tasarlanma aşamasında karşılaşılır ve bu yüzden beton içerisinde cıvata kovanlarının kullanılması tavsiye edilmektedir. Kovan kullanıldığında kum, esnek köpük veya mum gibi yapışmayan malzemeler ile doldurularak epoksinin ankraj civatasına kaynaması önlenir.

t A

Betonun üstünden taban plakasına kadar açıkta kalan ankraj civatasının uzunluğu bir katman yalıtım ve bir katman bant ile de kapatılmalıdır. ANSI pompaların birçoğu için kabul edilebilir aşağı basma miktarı veya ankraj civatası 5/8 inç tir. Borulara monte edilen J-cıvata için bu değerde 1 ½ inç tir. Boru en az 6 inç uzunluğunda olmalıdır.

162

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması

Şekil 8.2 Rebar civataları

A C

J-cıvata borunun en üstünü, pompanın minimum taban yüksekliğinden 1 ½ inç yüksek olacak şekilde, geçmelidir. J-cıvata, J sonlanmadan evvel borunun en altını 1 veya 2 inç geçmelidir. Borunun altına bir rondela kaynatılmalı ve J-cıvata bunun içinden geçirilmelidir. Bundan sonra J-cıvata rondelâya kaynatılır.

, S

E K n a

Şekil 8.3 Düz ve J-tipli ankraj cıvataları

m a

Cıvataların diğer cıvatalara uygun olması önemlidir. Bu tüm cıvataları tutan bir konsol ile sağlanabilir. Bundan sonraki işlem ise şimdi çimento ve epoksinin dökülmesidir.

t A

8.8 Dökme

Çimento karıştırılırken aynı zamanda döndürülerek yavaşça dökülür. Ancak bunun için bir çimento kamyonu gereklidir. Eğer sahaya çimento kamyonu giremiyorsa çimento pompalanmalı veya bir seyyar araba yardımıyla sahaya taşınmalıdır. 8.8.1 Beton Karışımının Dökülmesi Yeni dökülmüş çimentonun kuruması epoksi derzi uygulanmadan önce yapılmalıdır. Epoksibeton bağı neme karşı duyarlıdır ve işlemin her kademesi için bu duyarlılık varlığını sürdürür. Diğer taraftan çimento bitirme işlemine hazır olduğunda üst kısım mala ile süpürülür.

163

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması Çekme en düşük değerine indiğinde belirleme için ASTM 157–80 beton büzülme testinin yapılması tavsiye edilir. Böylece çimento ve suyun arasındaki kimyasal reaksiyonun sona erdiği anlaşılabilir. Yukarıdaki test yapılmadığında ise aşağıdaki pratik kural uygulanmalıdır: • •

Standart beton ( 5 torba karışım ) – 28 gün Hızlı katılaşan beton ( 6–7 torba karışım ) – 7 gün

Nemi kontrol etmek için bir yöntemde beton bloğunun üzerine 1 feet karelik plastik şeritin çekilmesi ve 1 gece boyunca bu şekilde bırakılmasıdır. Eğer plastiğin altında nem var ise beton, epoksi derzi için daha hazır değil demektir. Buna plastik şeritin altında nem görülmeyinceye kadar devam edilmelidir.

A C

Yeni betonun yüzeyinin hazırlanması çimentonun dökülmesini takiben iki veya üç içinde başlar. Bunun için kaidenin yüzeyinden ½” ila 1” çimento bakımından zengin yüzey ( beton kaymağı ) kaldırılmalıdır. Beton kaymağı beton döküldüğünde oluşan zayıf yüzeydir ve taban plakasının altına eklenen derz için uygun destek veya yapışmayı sağlayamaz.

, S

Genellikle kum püskürtme, beton kaymağını kaldırmak ve agregatı ortaya çıkarmak için kullanılan bir tekniktir. En yaygın kullanılan yöntem ise betonun kurumasını beklemek ve ardından hafif güçlü pnömatik çekiçler ile beton kaymağını kazımaktır. Kaya matkabı ve keskin noktalı murçlar kazıma için kullanılamaz.

E K

Kaidenin tüm köşeleri gerilim yığılmasını azaltmak için en azından 450 lik açıda 2 ila 4 inç pah kırılmalıdır. Tüm kir, talaş, yağlı su ve diğer kirleticiler kaideden uzaklaştırılmalı ve kaidenin üzeri kapatılmalıdır.

n a

8.8.2 Epoksi Dökme

Bazen epoksinin tüm kaideye uygulanması gerekli olabilir veya avantajlıdır.

m a

İlk maliyet yüksek olabilir, fakat kaide şu avantajları sağlar: • • •

Mükemmel titreşim sönümleme Daha iyi kimyasal direnç Daha hızlı kuruma. Hızlı kuruyan çimento bile 7 günden önce kurumaz. Fakat epoksi 24 saat içinde katılaşır ve ekipmanın neredeyse hazır olmasına izin verir.

t A

Prosedür, A ( reçine ) ve B ( sertleştirici ) epoksi parçalarının prospektüsünde belirtildiği gibi karıştırılmasını gerektirmektedir. Her iki parçayı da tamamen karıştırmak ve arkada karıştırılmamış parça bırakmamak en iyisidir. Karıştırılmamış parçalar zararlıdır ve özel yerleşime gereksinim göstermektedir. Ancak, iki parçanın karışımı zararlı değildir. Bundan sonraki adım karıştırılmış reçinenin boş harç mikserine atılması ve ardından agregatın eklenmesidir. Agregat saf silika biraz kum ve belirli bir oranda karıştırılmış saf ufak çakıllardan oluşmaktadır. Bu oran ortam koşullarına bağlıdır. Saf silika kumun ve çakılın yerine kullanılmıştır. Çünkü ısı alma kapasitesi çok yüksektir. Ayrıca bu dökülen malzemeye dayanım kazandırmaktadır. Silika agregatları karıştırılmış reçineye eklendiğinde üniform bir

164

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması kıvam oluşana dek karıştırılmalıdır. Hava dökülen malzemenin tüm dayanımına zarar verdiğinden dolayı karışıma hiç hava girmediğine emin olunduktan sonra karışım yavaşça bitirilir. Bu uygulama için en uygun seçim spiral bıçaklı harç mikserdir. Karıştırılan epoksi, oluğa dökülmelidir ve dökme tamamlanana kadar bu işleme devam edilmelidir. Ortalama boyutlardaki bir kaide her şey doğru yapılmışsa 4 saatten az bir sürede dökülmüş olmalıdır. Epoksi kurumadan önce yapılacak işlemlerin tümü yapılmalıdır. Bundan sonraki adım ise taban plakasının yerleştirilmesi ve harçla sıvanmasıdır. 8.9 Taban Plakası ve Tabanlığın Hazırlanması

A C

Taban plakasının veya tabanlığın harçla sıvanmasından önce tüm ekipmanın çıkarılması önerilmektedir. Bundaki amaç: • •

Plakanın hizalanması Arzu edilemeyen çarpıklıkların önüne geçilmesi

, S

dir.

E K

Pompa, motor/türbin/içten yanmalı motor taban plakası yerleştirildikten sonra uygun olarak harçla sıvanmalıdır. Harçla temasta olacak taban plakası inorganik çinko silikat veya herhangi uygun bir primer ile kaplanmış olmalıdır. Taban plakası kaplı veya paslı yüzeye sahip olmalıdır ve kabarıklıklardan arınmış olmalıdır. Yüzey epoksi kaplamanın yüzeye uygun olarak yapışmasına izin verecek derecede pürüzlülüğe sahip olmalıdır.

n a

Taban plakasının her bir kademe kesitinde veya en azından taban alanının her 12 ft2 sinde yüzey kaplamasında en az bir açıklık bırakılmalıdır. Her bir kademe bölümü köşesinde havalandırma delikleri olmalıdır. Bunlar kaplamanın altında kalan havanın dışarı tahliye edilmesini sağlayacaktır.

m a

Tüm taban plakalarının köşeleri yarıçapı 20 inç olacak şekilde yuvarlatılmalıdır. Epoksi katılaşmaya başladığında daraldığından yuvarlatılan köşeler kaplama üzerinde gerilim korozyonunun olmasını engeller. Eğer köşeler keskin olarak bırakılırsa kaplama er ya da geç kırılacaktır.

t A

Taban plakasını hazırlanan temel üzerine yerleştirmeden önce temelin yağdan, gresten ve pastan arındığına emin olunmalıdır. Taban plakası temelin üzerine bırakıldıktan sonra tesviye vidası, dikdörtgen şim veya temele yakın olarak konulmuş konik kamalar ile desteklenerek yamulması önlenmelidir. Tesviye vidalarının üzerine epoksi yapışmasını önlemek için vidalar gres veya mum ile kaplanmalıdır. Bunun ardından taban plakası terazisine getirilmeli ve diyagonal olarak adım başına 0,002 inç eğime sahip olmalıdır. İşlenmiş yüzeyler düz ve birbirine paralel olmalıdır. Montaj yüzeyinin toleransı ankraj civataları sıkıldıktan sonra bile aynı kalmalıdır. Hizalama sağlandıktan sonra tüm kamaların/şimlerin taban plakası ve temel ile temasta olduğuna emin olunmalıdır. Temel saplamaları iyice sıkılmalı ve seviyeler yeniden kontrol edilmelidir.

165

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması Kaplama sıvanmadan önce işlenmiş olan yüzeylerin seviyesi tahrik ekipmanının altında 1/8” şim kalınlığına izin verip vermediklerinden emin olunması için kontrol edilmelidir. Sekiz adet konumlandırma vidasının tahrik birimini doğru olarak konumlandırdığından emin olunmalıdır. İşlenmiş montaj yüzeyleri pompa ve tahrik biriminin her iki yanından 0,1 inç uzun olmalıdır. Krikoya 1-1/2 inç boşluk sağlanması için ankraj cıvata deliklerinin her tarafında taban plakası flanşlarının üzerinde iki delik delinmelidir. Kaplin muhafazasına ait civatalar greslenmeli ve taban plakasına sabitlenmelidir. Epoksi kaplama yapıldıktan sonra deliklerin delinmesi ve açılması çok zor olmaktadır.

A C

8.10 Kaplama

Kaplama terimi temel ile yakın temasın sağlaması için taban plakasının etrafına veya altına çekilen harç, beton veya epoksi gibi sertleşebilen malzemeleri ifade etmektedir.

, S

Kaplama yapılmasının ana nedenleri: • • •

E K

Yataklama yüzeyinde yükün eşit olarak dağıtılmasını Çalışan ekipmanının titreşiminin etkin olarak sönümlenmesini sağlamak Boşlukları doldurmak ve çıkıntıların kapatılarak güvensiz durumların ortadan kaldırılması ve performansı arttırmak

tır.

n a

Genellikle;

1. Epoksi kaplama: Reçine, sertleştirici ve baz yapı olmak üzere üç kısımdan oluşur. 2. Çimento ve doğal/metalik baz yapı

m a

olmak üzere iki tip kaplama kullanılmaktadır.

t A

8.10.1 Epoksi Kaplama

Bu kaplamadaki ilk adım epoksi kaplamaya şekil vermektir. Bu şekil epoksinin ağırlığı betonun ağırlığının neredeyse 2,5 katı olduğu ağır hizmet tipinde olmalıdır. Yeterli desteğe ulaşılması için ¾ inç lik kontrplak kullanılmalıdır. Oluşan formun yüzeyi, epoksi sertleştikten sonra kolayca ayrılmanın sağlanması için epoksi mum ile temas halinde olmalıdır. Genellikle tahtanın içerisine mumun girmesi ve kuruma için kaplamalar arasında yeterli aralığa sahip olarak 3 kat mum kullanılır. Eşleşen formlardan en az miktarda epoksinin sızması için formlar düşey ve yatay köşelerde 1 inç ve 450 ‘lik pahlara sahip olmalıdır. Eğer gerekiyorsa tüm bağlantılarda ve temel ara yüzünde plastik tipte bir sızdırmazlık elemanı kullanılabilir.

166

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması API gereksinimlerine göre tasarlanan taban plakaları; • •

Beton ve taban plakasına ait flanşın arasının dolmasını engellemek Taban plakasının flanşı ve taban plakasının en üstü arasının dolmasını engellemek

için olmak üzere iki kaplamanın yapılmasını gerektirmektedir. Taban plakasına ait oturma yüzeyinin üzerinde kaplamanın serbest yüzeyi 6-7 inç daha yüksek ise taban plakasının en üstündeki kaplama seviyesi bir döküşte doldurulabilir. Havanın kaplama sırasında taban plakasının merkezinden köşelere doğru kaçması için genellikle ½ inç çapında havalandırma delikleri açılır. Havalandırma deliklerinden kaplama taştığı zaman deliklerin kapatılması için bant kullanılır ve doldurma işlemine devam edilir.

A C

Kaplama 45 dakikada bitirilebilir ve 24 saat içinde katılaştıktan sonra yüzeydeki formlar sökülebilir. Ortam sıcaklığının 25 C0 ‘den yüksek olduğu durumlarda pompa ve pompayı tahrik eden birim formlar söküldükten sonra konulabilir.

, S

İkinci bir dökme işlemi daha fazla zaman almakta ve maliyeti arttırmaktadır. Epoksi kaplamalar karıştırma ve düzeltme için dar bir aralığa sahiptir. Bu aralık en uzun ömür, akış kabiliyeti ve katılaşma için 10 C0 ile 35 C0 arasındadır. Sıcaklıklar daha düşük olduğunda temele düşük sıcaklık hızlandırıcıları eklenebilir ve taban plakası ısıtılır. Sıcaklıklar daha yüksek olduğunda taban plakasının etrafına epoksi dökmeden 24 saat önce geçici perdeler konulabilir ve bu perdeler dökme işleminden sonra 48 saat daha tutulur.

E K

Sıcaklık koşullu dökme işlemi yapıldığında tüm aletleri yerinde olduğundan ve kontrol listesindeki tüm maddelerin yerine getirildiğinden emin olunmalıdır.

n a

Bundan sonraki adım kaplamayı karıştırmaktır. Bu işlem harç karıştırıcısına sahip bir el arabası veya motorlu beton veya harç karıştırıcısıyla yapılabilir. Bundan sonrası kaplama alanı geniş olduğu durumda kullanılabilir ( 10 birim veya daha fazla ). Bıçak hızının en fazla 15 d/d olmasına özen gösterilmelidir.

m a

El karıştırıcısı kullanıldığı zaman çalışanların kaplamanın içerisine formları sürekli olarak beslediğinden emin olunması için iki el arabası kullanılır. Diğer durumlarda karışımın içerisine hava girmemesi ve köpürmemesi için karışım yavaşça dökülmelidir. Reçine içerisine katılaştırıcı katıldıktan 3 ila 5 dakika sonra karışım tamamlanır.

t A

Kaplamanın karıştırılma ve dökme zamanının kaydedilmesi ve bunun spesifikasyonlara göre yapıldığında emin olunması en iyisidir. Taban plakasının yaklaşık bir metre üzerinden geniş bir oluk kullanılarak kaplama yavaşça dökülür ve havalandırma deliklerinden kaplamanın itilmesi için gerekli kuvvet elde edilir. Buna alternatif olarak pozitif deplasmanlı bir pompa kullanılarak aynı işlev yerine getirilebilir. Kaplamanın analiz edilmesi için ortam sıcaklığında kaplamadan rasgele örnekler alınır. Epoksi sertleşmeye başladığında düşük alanlarda suyun toplanmadığından emin olunması için kubbeler yapılmalıdır. Bu kubbeler 24 saat sonra sökülmelidir. 3 gün sonra ise krikolar açılmalıdır.

167

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması Tamamen sertleşme gerçekleştikten sonra sızdırmazlık malzemesi ( koli bandı ) ve kamalar veya şimler sökülmek zorundadır. Şim deliklerinin kapatılması için silikon kullanılır. Bunun ardından ankraj civataları önerilen tork değerinde sıkılır. Kaplama çekiçle taban plakasına vurularak kontrol edilmelidir. Eğer iyi bir iş çıkarılmışsa kurşun bir plakaya vuruluyormuş gibi aksi halde bir çana vuruluyormuş gibi bir ses çıkacaktır. 8.10.2. Beton Kaplama Çimento bazlı kaplama derz prosedürü epoksi derzine biraz benzemektedir ( Şekil 8.4 ). Epoksi derz prosedüründe olduğu gibi burada da ilk adım form modelinin hazırlanması ve gereken önlemlerin alınmasıdır. Beton bir temel söz konusu olduğunda en üst yüzey derzin üreticisinin tavsiyesine uygun olarak belirlenen zaman aralığı içinde sulanır. Sulama temelin en üstünden yapılır ve saplama delikleri derz yapılmadan önce sökülmelidir. Derzin ankraj civatalarının yuvalarına girmemesi için gereken önlemler alınmalı ve yuvalar bu yüzden asfalt veya silikon kauçuk gibi yapışmayan katmanlı bir bileşik ile doldurularak cıvata etrafında su ceplerinin oluşması engellenmelidir.

A C

, S

E K n a

m a

Şekil 8.4 Beton derzi ( Resmin kaynağı – Berkeley Pompaları – ABD )

Ankraj civatalarının açıkta kalan dişlerinin derz ile doğrudan temasının önlenmesi için koli bandı kullanılabilir.

t A

Gereken sıcaklık koşulları aynen epoksi derzinde olduğu gibidir. Bu durumda sıcaklık aralığı derzin dökülmesinden sonra en az 24 saat sabit tutulmalıdır. Derz, doğru miktardaki ve kalitedeki yağ içermeyen su ile yönergelere uygun olarak hazırlanmalıdır. Derz hızlı ve sürekli olarak yapılmalıdır. Derz dökülmeye taban plakasının bir ucundan başlanarak yapılmalı ve diğer ucuna kadar hiç hava cebi kalmamalıdır. Derz taban plakasının en alt dış kenarından ve mevcut betona konik olacak şekilde kesilmelidir. Flanş tipli desteğe sahip taban plakalarında derzin üstü flanşın üstünde olmalıdır. Katı duvarlara sahip taban plakalarında ve tabanlıkta ise derzin üstü taban plakasının 1 inç yukarısında veya tabanlığın in alt tarafındadır. Derzin dış kenarlarına 450 ‘lik pah kırılmalıdır. Başlangıçtaki kurulumdan sonra derz çizimde belirtilen seviyelere indirgenmelidir. Derz tamamen katılaştıktan sonra çekiç testi ile derzin altında hava kalıp kalmadığı kontrol

168

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması edilmelidir. Eğer hava kaldığı görülürse basınç uygulanarak bu hava alınmalıdır. Formlar 24 saat sonra çıkarılabilir. Ayar şimleri ve kamaları derz katılaştıktan sonra da çıkarılabilir. Bundan kaynaklanan istenmeyen sonuçlar ise agregat olmadan derz ile doldurulabilir. Ayar vidaları kullanıldığında bunlar derz katılaştıktan sonra sökülerek ekipmanın tüm ağırlığının derz alanı üzerine üniform olarak dağılmasına izin verilir. Ayrıca deliklerin macun ile sızdırmazlığı sağlanmalıdır. Bundan sonra ankraj civataları uygun torkta sıkılır. Daha sonra ise pompa ve pompanın tahrik birimi montaj için hazırlanır. 8.11 Pompa ve Tahrik Biriminin Montajı Derz katılaştıktan ve pompa tabanı temizlendikten sonra pompa ve pompanın tahrik birimi monte edilebilir. Saplama deliklerinin sızdırmazlığının sağlanması için kullanılan saplamalar sökülebilir. Pompa tabana monte edildikten sonra çalışmaya hazır hale getirilmelidir.

A C

Tahrik biriminin bir elektrik motoru veya bir türbin olup olmadığına bağlı olarak çizimde belirtilen konuma montajı yapılır. Milin uçları arasındaki mesafenin ( DBSE ) belirtilen değerlerde olması zorunludur. Milin uçları arasındaki mesafe pompa ve tahrik biriminin milleri birbirine doğru çekilerek ayarlanır. Yatak kovanlı motorlu tahrik birimleri için DBSE manyetik merkezinde motor mili ile ayarlanmalıdır.

, S

Bir elektrik motoru söz konusu olduğunda ise motor doğru dönme noktasını sağlanacak şekilde bağlanmalıdır. Pompa ve elektrik motoru kaplin ile birbirine bağlanmadan önce motorun dönüş yönü mutlaka kontrol edilmelidir. Pompa, salmastra veya manyetik tahrik yatakları kuru veya ters doğrultuda çalışma meydana gelirse hasar görecektir. Dönme yönü kontrol edildikten sonra motorun enerjisi kesilmeli ve şalter kilitlenmelidir.

E K

Bir sonraki adımda ise pompa ve motor bir komparatör veya lazerli ayar cihazı kullanılarak son toleranslarına getirilir. Bu ayrıca pompanın yumuşak taban koşulu süresince kendi kendine ortaya çıkan bir durumdur. Aşağı bastırma civataları bir kerede gevşetilir ve makinanın ayağı ve taban plakası/tabanlığın arasındaki hareket miktarını kaydetmek için kullanılır. 0,025 mm yi aşan herhangi bir hareket miktarı yumuşak tabanın işaretçisidir ve ayağın altına gereken miktarda şimlerin eklenmesiyle düzeltilebilir.

n a

m a

Pompa bir buhar türbini ile akuple ediliyorsa kaplin ayarı genellikle ortam koşullarında yapılır. Türbine buhar girişi olduğunda türbinin eksen çizgisi ayarsızlığa neden olacak şekilde yukarı kalkacaktır. Bu olayın hesaba katılması için düşey genleşme miktarı hesaba katılmalıdır. Bu kalkma miktarını tahmin etmek için en kolay yöntem şudur: Her 100 C0 ‘lik sıcaklık artışı için türbinin eksen çizgisi zeminden türbinin eksen çizgisine kadar olan her inç başına zeminden 1,2 mils ( 1 mils = 0,025 mm ) veya her 100 C0 ‘lik sıcaklık artışında yüksekliğin her bir metresi için 1,2 mm kalkmalıdır.

t A

Bu yüzden eğer bir buhar türbininin egzos sıcaklığı 130 C0 iken ortamın sıcaklığı 30 C0 ise sıcaklık artışı 100 C0 ve milin eksen çizgisi ile zemin arasındaki mesafe 12 inç ise termal genleşmeden kaynaklanan kalkma miktarı 14,4 mils olacaktır. Kaplin ayarı tamamlandıktan sonra pompa ve buhar türbinine ait boruların saplamalar ile bağlantıları yapılmalıdır. Bağlantı yapıldıktan sonra hiza kontrol edilmeli ve sonuç olarak daha önce okunan değerler elde edilmelidir. Eğer sonuçlar bir önceki sonuçlar ile

169

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması uyuşmuyorsa boru hattı incelenmeli ve uygun düzeltmeler yapılmalıdır. Eğer bu düzeltme yapılmaz ise pompanın gövdesinde ve nozullarda gerilim meydana gelebilir. Hizalama uygun görüldükten sonra pompa ve tahrik birimi için kullanılan destek pabuçları sabitleme pimlerinin konulabilmesi için iki yerinden delinmelidir. Bu deliklerin eksenel yataklara sahip olan uçlarda olması tercih edilir. 8.12 Boru Hatları ve Bağlantı Elemanları Aşağıda santrifüj pompaların boru hatları ile ilgili önerilen bazı pratik bilgilere yer verilmektedir ( Şekil 8.5 ).

A C

Pompa ile ilgili olan boru hatları sabitlenmeli ve pompadan bağımsız olarak desteklenmelidir. Yeterli sabitleme yapılmadığında hattın genleşmesi ve daralması kuvvetlerin pompa gövdesine iletilmesine neden olacaktır. Borular desteklenmediğinde bunların ağırlığından dolayı pompanın gövdesi ve nozullar çarpılacak ve kırılacaktır. Ayrıca pompanın salmastra ömrünün de bu gerilimden etkilenmesi söz konusudur.

, S

E K n a

m a

t A

Şekil 8.5 Yatay bir santrifüj pompanın boru bağlantıları

Bağlantıların eksenel, açısal ve uzunluk olarak dikkatlice bağlanması önemlidir. Flanşın saplama delikleri pompanın nozul delikleri ile çakışmalıdır. Bunu kontrol etmek için en iyi yöntem pompanın üzerindeki tüm emme ve basma flanşlarının sökülmesidir. Eğer pompa nozulları üzerindeki boru flanşlarının bağlanması için levye gerekiyorsa pompanın daha sonra yatak ve diğer elemanlarında problem vermesi kaçınılmaz olacaktır.

170

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması 8.12.1 Giriş Borusu Hattı ( Şekil 8.6 ) • • • • • •

Boru hatları ve bağlantı elemanları uygun olarak hizalanmalı ve pompa gövdesi üzerinde meydana getirecekleri gerilimi en aza indirmek için ayrı ayrı desteklenmelidirler. Boru hattının pompa emme nozuluna bağlanması için akış yönündeki mesafe boru çapının en azından 3 ila 6 katıdır. Dirsek standart bir tipte olmalı veya büyük bir radyüse sahip olmalıdır. Eğer pompa negatif emişe sahip ise emme borusu hattında hava bulunmamalıdır. Emme borusunun boyutu en azından pompanın giriş açıklığından bir boy daha büyük olmalıdır. Pompanın boru hattına bağlanan redüktör ekzantrik tipte olmalıdır ve düz kısmı yukarıda kalacak şekilde monte edilmelidir.

A C

, S

E K

Şekil 8.6 Giriş boru hattı

• • • •

• •

• •

n a

Ekzantrik redüktörden sonra boru çapının iki katı kadar bir düz mesafe bırakılmalıdır. Emme borusu içerisinden geçen sıvının hızı 2 ila 3 m/sn arasında olmalıdır. Negatif emmeye sahip olan tüm emme boruları pompanın emişine sürekli artan eğime sahip olarak girmelidir. Tavsiye edilen eğim her 100 mm uzunlukta 6mm yüksekliktir. Bu değer taşkan emişleri için gerekli değildir. Negatif emişte yalıtım vanasının kullanılması tavsiye edilmemektedir. Fakat taşkan emişlerinde kullanılmalıdır. Yalıtım vanaları açık konumlarında bile sürtünmeden dolayı basınç kayıplarına katkıda bulunurlar ve sonuç olarak NPSH-a ‘yı düşürürler. Daha yüksek negatif emişe sahip pompalarda NPSH-a daha düşük taraftadır ve bir vana konulmasının hiçbir faydası olmaz. Negatif emişte filtrenin suya batma derinliği filtrenin en üst delik sırasından itibaren boru çapının en az 3 katı olmalıdır. Filtrenin tabanı ile karterin zemini arasındaki mesafe boru çapının 2 katı olarak ele alınmalıdır. D = 2d olan çan ağzı veya bir huni söz konusu olduğunda çan ağzının kenarı ve karter zemini arasındaki mesafe yaklaşık olarak 0,5d olmalıdır. Eğer bu mesafe daha fazla olursa Şekil 8.7 ‘de görüldüğü gibi girdap oluşumları meydana gelecektir. Meydana gelen girdaplar havanın emme borusuna alınmasına ve sonuç olarak pompa performansının düşmesine neden olur. Suya batma derinliği en azından 2d olmalıdır. Emme filtresi, emme borusunun iç kesit alanının en azından 4 katı olmak zorundadır ve filtrenin gözenek boyutu çarka zarar verebilecek katı partikülleri tutabilecek boyutta olmalıdır ( Şekil 8.8 ).

m a

t A

171

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması

A C

Şekil 8.7 Girdap akımlarının oluşması

• •

Emiş ve pompa gövdesi arasındaki yalıtım vanaları içerikleri dreyn edebilmelidir. Emişe basınç göstergesi konulabilmesi için bir delik açılmalıdır.

, S

E K n a

m a

Şekil 8.8 Pompanın emiş hattına konulmuş olan Y tipli filtre

t A

8.12.2 Basma Boru Hattı ( Şekil 8.9 ) • • • • • •

172

Borulama ve bağlantı elemanları uygun olarak hizalanmalı ve pompa gövdesinde gerilim meydana getirmemesi için ayrı ayrı desteklenmelidir. Basma borusunun boyutu en azından pompa çıkış açıklığından bir boy daha büyük olmalıdır. Bağlantı elemanlarının sayısı ve boyut değişimleri akışkanın sürtünme kaybının en aza indirilmesi için en az sayıda olmalıdır. Basma hattında kullanılan çek vana hidrolik şokların önlenmesi için klape tipinde olmalıdır. Yalıtım vanası akımın ters yönünde çalışan bir çek vanadır. Bu yüzden gerektiğinde bunlarda kullanılabilir. Sürtünme kayıplarını en aza indirmek için konsantrik redüktörler kullanılmalıdır.

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması • • •

Pompa çıkışına mümkün olduğu kadar yakın ve yalıtım vanasından önce pompanın kapalı durumdaki yükünün ölçülmesi için bir basınç deliği açılmalıdır ( Şekil 8.10 ). Pompanın çalışma basıncının ölçülmesi için redüktörün ters akımı yönünde bir diğer basınç deliği açılmalıdır. Genleşme körükleri sadece boru hattının dikkatlice analizi yapıldıktan sonra özellikle basma basınçları daha yüksek tarafta olduğunda kullanılabilir.

A C , S

Şekil 8.9 Basma hattı ( Berkeley Pompaları – ABD )

E K n a

m a

t A

Şekil 8.10 Pompa basma hattı üzerindeki basınç deliğine dikkat edilmelidir

8.13 Sahada Kurulum ve Pompa Setinin Devreye Alınması Satın alma sırasındaki testler başarıyla tamamlandıktan sonra pompa sökülür, kurulum ve devreye alma işlemi için sahaya taşınır. Burada pompanın kurulduktan sonra kontrol edilmesi, pompa ve sistemin uygun olarak çalışmaya hazırlanması, test edilmesi ve tasarım noktasında ( debi ve yük ) çalışıp çalışmayacağının belirlenmesi önemlidir. Debi değerleri ve yük değerleri arasındaki farkı arttıran birçok neden bulunmaktadır. Bunlar;

173

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması •

•

Tasarlanan ve yerine getirilen sistem konfigürasyonları arasında fark bulunması. Örneğin boru uzunluğunun değişmesi, kullanılacak dirsek ve bağlantı elemanlarının sayısının değişmesi gibi. Bu durum pompanın üstesinden gelmesi gereken sürtünme direncini arttırır veya azaltır. Bu yüzden çalışma noktası tasarım noktasından farklılık göstermektedir. Eğer tasarım kademesinde sürtünme direnci hesaplanırken çok fazla kabul yapılırsa seçilen pompanın sistemin ihtiyacından daha büyük kapasitede olması mümkündür. Bu durum ise çalışma noktasının BEP ‘den uzaklaşması anlamına gelmektedir. o Pompanın devreye alınması süresince çalışma noktası tasarım noktasının ± %2,5 sınırı içerisinde kalıyor ise sistemin toplam direncinin ( Hts ) iyi olduğu söylenebilir. o Eğer çalışma noktası tasarım noktasının ± %5 sınırı içinde kalıyorsa sistemin toplam direncinin tatminkâr olduğu söylenebilir. o Ancak eğer çalışma noktası sistemin tasarım noktasından %5 daha uzakta ise sistemin kontrol edilmesi gerekir. Pompanın imalatçısını temsil eden kişi her zaman için zamanında kurulum, test yapması ve pompa grubunun tasarlanan ömürlerinde tatminkâr seviyede devreye alınmasını garanti edip etmediğine bakılmalıdır. Basılan akışkanın özelliklerindeki değişim çalışma noktasını etkileyecektir. Ayrıca kurulum ve test etme süresincede çark boyutlarının, pompanın devrinin veya çarkın dönüş yönünün yanlış olması gibi bir sürü aksaklık meydana gelebilir. Tüm bunlar çalışma noktasını kötü olarak etkiler.

A C

• •

, S

E K

Bir pompanın performans eğrisi ortaya çıktıktan ve atölye testi yapıldıktan sonra performans testinin eğilimi mekanik hasar veya aşınma ve pompada yırtılma meydana getirmeyecek kadar uzun bir sürede yapılmalıdır. Eğer anormallikler artıyor ve pompa sökülmemiş veya mekaniksel olarak başka bir şey yapılamıyorsa sorun sistemin düzeni ve sistemin bileşenlerinden kaynaklanıyor demektir.

n a

Pompanın satın alınması sırasında yapılan testlere benzer olarak kabul test verileri doldurulmalıdır. Bundan başka kabul etme sırasında baz alınan çalışma noktasında sistem direnç eğrisi geliştirilmeli, pompa ve sistem için çizilmelidir. Bu dökümanlar daha ileri ki bir tarihte pompa ve sistem performansının sınanmasında referans olarak alınır.

m a

8.14 Çalıştırılmadan Önce Yapılması Gereken Kontroller

t A

Çalıştırılmadan önce yapılması gereken kontrollerde esas olarak yardımcı sistemler üzerine odaklanılır: • • • •

174

Çift mekanik salmastra ( sırt sırta ) ile donatılmış harici basınçla sızdırmazlığın sağlandığı pompalarda hatlar pompaya bağlanmadan önce temizlenmelidir. Eğer pompanın gövdesi basınçlandırılmış ise sızdırmazlık kaynağının basıncının pompa gövdesinin basıncından 1-1,5 kg/cm2 daha fazla olması zorunludur. Basınç eğer bu değerden daha düşük ise iç taraftaki salmastra açılarak proses akışkanını kirletir. Pompalar tandem mekanik salmastra ile donatıldığında gövdenin üzerinde bulunan bir rezervuar termosifon çevrimi meydana getirir. Böylece dış taraftaki salmastranın pompaya bağlanmadan önce yağ akımıyla temizlenmesi sağlanır. Pompalara ve türbinlere bağlanan soğutma suyu hatlarının tümünün flaş edilmesi gerekmektedir.

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması • • • • • •

• • • •

Soğutma suyu gidiş ve dönüş hatlarının kendi kafalarına bağlandığından emin olunmalıdır. Rulman yatakları kendi yağları ile dreyn edilmeli ve uygun viskozitedeki taze yağ ile doldurulmalıdır. Eğer pompanın yağlanması yağ buharı sistemi ile yapılıyorsa devreye almadan önce pompa yaklaşık olarak 12 saat çalışmalıdır. Yağ buharına ait boru hatları herhangi bir eğilme yapmadan ekipmana doğru eğim verilmelidir. Tüm yataklara yağın gidip gittiği kontrol edilmelidir. Eğer gerekli ise aşağıdakilerde yapılmalıdır: o Motorun dönüş yönü o Buhar türbininin aşırı hız sınırının ayarlanması o Kaplinlere gres basılması o Ekipmanların topraklanması Eğer pompa ve türbin ayrı bir yağ sistemine sahip ise tüm alarmlar ve devre dışı bırakma değerleri kontrol ve test edilmelidir. Pompa elle döndürülerek herhangi bir ovalama olup olmadığına bakılmalıdır. Kaplin muhafazası yerleştirilmeli ve civatalarla sabitlenmelidir. Enerji verilmesi için elektrik birimi ile temasa geçilmelidir.

A C

8.15 Devreye Almak için Yapılan Hazırlıklar

, S

E K

Yukarıda bahsedilen kontroller tamamlandıktan sonra pompa devreye alınmak üzere hazırlanır. Hazırlık sırası: • • • • • • •

Pompanın emme vanasının yavaşça açılması ve tüm bağlantıların herhangi bir sızıntı olasılığına karşı kontrol edilmesi Pompa gövdesinin açılarak buharın havalandırılması.Bu işlem parlayan hidrokarbonlar bulunduğunda zor olmaktadır. Eğer basma sıcaklığı yüksek ise pompanın ısınmasına izin verilmesi. Uzun rotorlara sahip çok kademeli pompalarda her 30 dakikadan sonra rotorun 1800 döndürülmesi iyi bir fikirdir. Sızdırmazlık suyu ve soğutma suyu hatlarının açılması ve sıvının sirküle ettiğinden emin olunması. Santrifüj pompanın tipine bağlı olarak basma vanasının açılması. Düşük özgül hıza sahip pompalar için kapalı tutulması ve yüksek özgül hızlı pompalar için açık tutulması. Bu motorun tahriği üzerinde aşırı yük oluşmasını engeller. Bu kontroller yapıldıktan sonra sisteme elektrik enerjisinin verildiğinden emin olunması. Pompanın devreye alınması

n a

m a

t A

şeklindedir. 8.16 Çalışma Sırasında Pompa •

Pompa devreye alındıktan sonra basma basıncının kontrol edilmesi. Eğer basınç istenilen seviyeye ulaşmıyorsa bunun en olası nedeni uygun olarak çalıştırılmamasıdır. Pompa durdurulmalı ve yeniden çalıştırılmalıdır. 175

Pompanın Kurulumu ve Çalıştırılması • • • •

• •

•

Düşük özgül hızlı pompalar söz konusu olduğunda basma vanası açık ise basma basıncı düşer. Debi kontrol edilmelidir. Sistemin tümünden toplanan titreşim verileri bir veri toplayıcı ile kaydedilmelidir. Tüm ve filtrelenen değerler kaydedilmelidir. Frekans eğrileri kayıt edilmeli ve saklanmalıdır. Bunlar olası arızalarda çalışma imkanı sağlar. Okunan tüm titreşim değerleri pompa eğrisi üzerindeki çalışma noktasına göre değişim gösterebilir. Bu yüzden normal ve nominal çalışma noktalarını da içeren 4 veya 5 çalışma noktasında okunan titreşim değerleri kayıt edilmeli ve frekans eğrileri çizilmelidir. Mekanik salmastra kaçağı olup olmadığı kontrol edilmelidir. Başlangıçta biraz sızma olması mümkündür. Pompanın motor/türbin ikilisinin rulman yatak sıcaklıkları en fazla ortam sıcaklığının 10 – 20 C0 üzerinde olmalıdır. Daha yüksek sıcaklık değerinin okunması rulmanlar gresli tip olmadıkça rulmanlarda bir tehlikenin işaretçisidir. Bu durumda en olası neden yatağa fazla gres basılmasıdır. Yapılacak olan bir titreşim veya şok dalgası analizi bu olayı doğrulayacaktır. Böyle bir durumda 24 saat beklenilmeli ve fazla gresin yataktan çıkmasına izin verilmelidir. Sürekli rejime erişildikten sonra pompada performans testinin yapılması ve veriminin öğrenilmesi, pompanın karakteristik eğrisinin üzerinde bunların çizilmesi tavsiye edilmektedir.

A C

, S

E K

Deneme çalışması tamamlandıktan sonra basma vanası kısmen kapatılır ve motor durdurulur. Pompanın ters yöne dönmemesine dikkat edilmelidir. Bu durum çek vananın kontrol edilmesine izin verir.

n a

m a

t A 176

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

9

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması 9.1 Giriş

A C

Santrifüj pompanın bakımının yapılması çalıştığı sistemin güvenirliliğinin sürekli olarak sağlanması açısından önemlidir. Örneğin bahçe sulamada kullanılan sıradan bir su pompası büyük bir güç santralindeki boyler besleme suyu veya bir rafinerideki yangın suyu pompasıyla aynı öneme sahip değildir.

, S

Herhangi bir pompanın kritikliği; • • • • • •

Arıza halinde işletmenin güvenliğini etkileme derecesi İşletmenin çalışması için zorunlu olup olmadığı ve durdurulduğunda prosesin işleyişini etkileyip etkilemeyeceği Hali hazırda veya kurulu yedeklerinin olup olmaması Yüksek güçlü olup olmadığı Yatırım maliyetinin yüksek olup olmadığı, bakım zamanının uzunluğu Enerji tasarrufuna sahip olma durumu veya rakipleri gibi kazançları arttırıp arttırmadığı

E K

n a

faktörleri baz alınarak belirlenmektedir.

Bir pompanın önemi yukarıda bahsedilen faktörler baz alınarak tespit edildikten sonra pompalar aşağıdaki sınıflardan birisine konulur: • • •

Kritik Zorunlu Genel amaç

m a

t A

Bu sınıflandırmadan sonra yapılacak bakım tipi belirlenmelidir. Kritik makinalar grubuna düşen pompaların bakımları genellikle kestirimci veya proaktif teknikler kullanılarak yapılır. Zorunlu sınıftaki pompaların bakımı önleyici bakım ile yapılırken genel amaçlı pompalar için yapılan bakım daha az katılığa sahiptir. Etkin çalışmalarda çalışır durumda kalma sürelerinin uzatılması, duruş süresi ve maliyetlerinin düşürülmesi için karışık veya karşılaştırmalı teknikler kullanılır. Günümüzde işletmelerde sürekli olarak çalışan pompalar için kestirimci ve önleyici bakım ( PPM ) bir arada kullanılmaktadır.

177

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Bir PPM programında bir arada kullanılabilecek dört alan bulunur. Bu alanlardan her birisi pompanın koşulunu gösterecek bilgiyi sağlayacaktır. Hepsi bir arada olduğunda ise pompanın o anki koşulları hakkında tamamiyle bir fikir sahibi olunabilir. Bunlar; • • • •

Performansın izlenmesi Titreşimin izlenmesi Yağ ve partikül analizi Sistemin analizi

dir.

A C

9.1.1 Performansın İzlenmesi Pompanın performansının izlenmesi için: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

, S

Emme basıncı ( Ps ) Basma basıncı ( Pd ) Debi ( Q ) Pompanın devri ( N ) Pompanın verimi ( η ) Güç

E K

parametreleri izlenmelidir.

Tahrik ünitesi olarak bir elektrik motoru kullanıldığında taşınabilir enstrümanların kullanılmasıyla gücün ölçülmesi çok kolay olmaktadır. Bu ekipmanlar elektriksel faz kablolarının üzerine takılabilir ve amper, voltaj, güç faktörü ve neticede gücün ölçülmesi için kullanılırlar.

n a

m a

Emme ve basma basınçları gibi süreç parametrelerinin birleştirilmesinde debi ve akışkanın karakteristikleri, pompanın verimi hesaplanabilir ve OEM tarafından sağlanan kullanıcının beklediği değerlere karşılık testi yapılabilir.

t A

Debinin ölçülmesi genellikle ventüriler, orifisler ve pitot tüpleri gibi engelleyici enstrümanlarla yapılır. Bu tip aygıtlar kullanılmadığı zaman doppler veya geçiş süresini ölçen donanımlar gibi engellemesiz tipteki aygıtlar kullanılabilir. Bunları taşıması kolaydır. Fakat her bir donanımın kalibre edilmesi gerektiğinden taşırken büyük bir özen gösterilmelidir. Yapılan bağımsız testler bu aygıtların basılan sıvıya karşı duyarlı olduklarını ve sonuçlarının çok hassas olmadıklarını göstermiştir. Pompanın performansını hesaplamak için Kısım 3.14 ‘te bir yöntem detaylı olarak verilmiştir. Verimliliğin veya verimsizliğin analizi aşağıdaki kayıpların belirlenmesini sağlamaktadır: • • •

178

Hidrolik kayıplar İç resirkülasyon Mekanik kayıplar

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Günümüzde pompa verimi termodinamik izleyiciler ile doğrudan okunabilir ( Yates metre gibi ) ve basılan sıvının pompanın emme ağzından basma ağzına hareket ederken sıcaklığındaki artışın ölçülmesi ve hesaplanması ile pompanın çalışma verimi dinamik olarak ölçülebilir. Yüksek derecede hassas ve kesin ölçüm yapan sıcaklık probları ve basınç ölçücüleri emme ve basma hatlarının üzerine monte edilerek sıcaklık ve basıncın ölçülmesi sağlanırken bir güç ölçer elektrik motoru tarafından çekilen güç hakkında bilgi verir. Elektrik motorunun üreticisinden elde edilen motor verimi ve tahrik kayıpları bilgisayar yazılımına girilir ve ardından pompanın çalışma verimi hesaplanır. Bu okuma pompanın taahhüt edilen verileri ile karşılaştırılmalı ve verimde veya performansta düşüş var ise nedeni belirlenmelidir.

A C

Bu kurulumun avantajları şunlardır: • • • •

Pompayı sökmeye gerek kalmaması Pompanın kullanılabilirliğinin ve güvenirlilik faktörlerinin arttırılmasıyla maliyetlerin düşmesi ve enerji tasarrufunun artması Pompa bakımının yapılması için geçen zamanın tahmin edilebilmesi ve daha kesin olarak planlanabilmesi ve kestirimci ve planlanmış bakım stratejilerinin daha kaliteli olarak yerine getirilebilmesi Eğer proses sıvısının debisini ölçmek için hatta debi ölçer konulmuşsa, güç ( P ) için verilen ampirik formülden debinin ( Q ) hesaplanmasıyla okunan ölçüm değerlerinin kesinliğinin sınanabilmesidir.

, S

E K

Bu tip ölçüm aletlerinin ilk maliyetleri yüksek olduğundan yatırımın geri dönüşü birçok pompanın bulunduğu büyük kapasiteli pompalama sistemlerinde kısa sürede gerçekleştirilebilir. Fakat alternatif olarak bu servis daha makul bir fiyata satın alınabilir veya periyodik ölçümlerin yapılması ve PPM programının bir parçası olarak pompaların performansının raporlanması aracı bir firma ile sağlanabilir.

n a

m a

9.1.2 Titreşimin İzlenmesi

Pompalarda titreşimin izlenmesi, pompanın önemi göz önüne alınarak hat üzerinde veya hattan başka bir yerde yapılabilir. Hat üzerindeki titreşim ölçümleri mil titreşimlerinin ölçülmesi için yaklaşım probları kullanılır. Titreşimin izlenmesi için kullanılan en yaygın yöntem taşınabilir veri depolayıcıların ve gövde titreşimlerinin ölçümlerini kullanan hat dışı ölçümdür.

t A

Hem pompa hem de tahrik ünitesinin her ikisi için titreşim ölçülür. Titreşim ölçümleri, bu makinaların yataklarından alınır. Raporlama yapılırken ekipmanın ölçüm yapılan yataklarının etiketlenmesi için bir konvansiyon kullanılır. Bu konvansiyona gücün pompaya verildiği yerden başlanır. Buna göre, bir pompa ve bir motordan oluşan ekipman şu şeklide etiketlenir (Şekil 9.1 ): • • •

Motorun kaplinden uzak tarafındaki yatak – A Motorun kapline yakın tarafındaki yatak – B Pompanın kaplin tarafındaki yatağı – C

179

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması •

Pompanın kaplinden uzak olan yatağı – D

A C

Şekil 9.1 Yatakların isimlendirme notasyonu

Yataklar isimlendirildikten sonra üç kartezyen doğrultudaki titreşimlerin alınması önemlidir. Titreşim notasyonunda bunlar düşey, yatay ve eksenel doğrultudadır. Bu ekipmanın konstrüksiyonundan kaynaklanmaktadır. Bu şekilde arızalar herhangi üç düzlemde gösterilebilir ve bu yüzden ölçülebilir.

, S

Genel olarak titreşimin raporlanması aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi yapılır. Hız ( mm/sn – pk ) 20/08/02 A B C D

Düşey 2,4 2,1 4,3 3,7

Yatay

E K 1,7 1,9 5,6 4,1

Eksenel 1,0 1,2 2,7 2,1

n a

Elle alınan ölçümler birçok hataya gebedir. Bu yüzden ölçümler alınırken meydana gelebilecek olası hatalardan sakınmak için bu görevin uzman personel tarafından yerine getirilmesi önemlidir.

m a

Meydana gelebilecek hataların nedeni: • • • •

Ekipman üzerindeki konum Prob açısı Probun tipi Basınç

olabilir.

t A

Kısım 8.15 ‘te bahsedildiği gibi farklı çalışma noktalarından alınan titreşimler baz okunan değerlerdir. Pompanın en verimli noktasındaki ( BEP ) ‘deki titreşim seviyeleri minimumdur ve çalışma noktası BEP ‘den uzaklaştıkça titreşim artar. Baz okuma değerleri ile karşılaştırma yapıldığında pompanın mekanik yapısında arıza olup olmadığını anlaşılabilir. Baz okuma olmadığında API 610 ‘da verilen sınırlar referans olarak kullanılır. Titreşimlerin frekans analizi, pompadaki hatanın doğasını belirlemeye yardımcı olur.

180

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Pompalarda görülen en yaygın üç problem; 1. Dengesizlik 2. Ayarsızlık 3. Yatak hasarları dır. Bu problemler titreşim analizi kullanılarak rahatlıkla tespit edilebilir. Hidroliğin doğasından seyrek olarak meydana gelen kavitasyon, salyangozun boşluklarının çarkla uyumsuz olması gibi problemler titreşim analizi kullanılarak tespit edilebilir.

A C

Sorunun görüldüğü noktada sıcaklık yükselmesinin neden olduğu bir problemin kaynağının tam olarak belirlenmesi için kızılötesi termografi ile titreşim analizi bir arada kullanılabilir. 9.1.3 Yağ ve Partiküllerin İzlenmesi

, S

Yağın ve içinde bulunabilecek partiküllerin test edilmesi pompa yataklarının koşulları ve şirketin yağ programı için iyi bir belirleyici olabilir. Yatak koşullarının veya bir yatağın neden arızalandığını belirlemek için yağlayıcı üzerinde sayısız testler yapılır. Bu sayede soruna uygun düzeltici faaliyetler gündeme getirilebilir.

E K

Bu testler; • • • • • •

Spektrografik analiz Viskozite analizi Kızılötesi analiz Toplam asit sayısı Aşınma partikülü analizi ve aşınma partikülü sayısı Nem içeriği

n a

m a

nin belirlenmesinden oluşmaktadır.

Bu testlerin çoğu laboratuar koşulları altında yapılmak zorundadır. Fakat taşınabilir enstrümanlar kullanılarak bu testler sahada da yapılabilir.

t A

9.1.4 Sistem Analizi Pompanın sistem direncinin belirlenmesi için Kısım 3.6 ‘da bir sistem analizi verilmiştir. Bu analiz kurulu koşullardaki pompa için NPSH-a ‘nın hesaplanmasında kullanılabilir. Tipik bir sistem analizi NPSH-a, NPSH-r, statik yük, sistemdeki sürtünme kaybı ve boru sisteminin gözden geçirilmesi, vanalar ve bağlantı elemanları ile ilgili bilgileri de verecektir. Sistem analizi genellikle göz ardı edilmektedir. Çünkü sistemin, pompanın tasarım özelliklerine göre imal edildiği ve çalıştığı kabul edilmektedir. Fakat genellikle konu bu değildir. Daha önce değinildiği gibi pompaların nerede çalıştığının bilinmesi analizin doğru olarak yapılabilmesi için zorunludur ve bu, sisteme bağımlıdır. Buna ek olarak proses iyice 181

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması anlaşılmalıdır. Çünkü bu pompaların nasıl çalıştığını belirleyen en etkili faktördür. Gerçek problem pompanın içerisinde oluşan devasa hidrolik kuvvetlerden dolayı pompanın düşük veya yüksek debide çalışmasında gerçek problemler meydana geldiğinde pompada büyük sorunlara yol açarak kendini gösterebilir. Şimdiye kadar, pompa bakımının sadece sökme ve takmadan oluşmadığı görülmektedir. Pompanın bakımı pompanın toplam veriminin iyileştirilmesi için ekipmanın etkin çalışma süresinin arttırılmasında yapılan bir etkinliktir. Yukarıda bahsedilen teknikler ekipmanın sağlığının gözlenmesi için kullanılır ve pompa zorlandığında bunun nedeni ve şiddetinin de görülmesi sağlanır. Eğer bir pompanın zorlandığı gözlenmişse birincil hasarların ikincil hasarlara neden olmasından önce bakım süresinin kısaltılması için hemen düzeltici faaliyetler yapılmalıdır. Bu faaliyetler duruş zamanını kısaltmakta ve bakım maliyetlerini düşürmektedir.

A C

Zorunlu olmayan pompalar söz konusu olduğunda arıza meydana gelene kadar pompa izlenmeden veya analiz edilmeden bırakılabilir.

, S

Şu anda arıza terimini tanımlamak önemlidir. Arıza kelimesi pompadaki bir kaçağı veya pompayı duruşa götürecek ağır bir salmastranın kaçırmasını belirtmez. Pompa belirlenen koşullar altında işlevini yerine getirmesi için kurulur. Bu işlevini daha fazla yerine getirmediğinde arızalı olduğu kabul edilir. Örneğin eğer pompa belirli bir debiyi basıyorsa belirli bir güç harcayacaktır ve bu güç belirlenmiş sınırları aşıyorsa pompa çok düzgün çalıştığı görülse bile arızalı kabul edilir.

E K

9.2 Pompanın Arızalanması ve Sökülmesi

n a

Gerçek uygulamalarda pompaların arızalanması yaygın olarak görülen bir olaydır. Bu arızaların nedeni genellikle: • • • • • dır.

m a

Mekanik salmastra arızası Aşırı titreşim Pompa çarkının sürtmesi ve çarkın gövdeye yapışması Yetersiz performans ( debi, geliştirilen yük, güç sarfiyatı ) Gövdenin sızdırması

t A

Bir pompa onarım veya inceleme için sökülüp atölyeye götürülmeden önce arıza tipinin bilinmesi zorunludur. Bu yüzden pompa sökülmeden önce; • •

182

Arızanın fark edilen nedeni üzerinde çalışma nedeni ile kontrol edilmeli Pompayı çalıştırmak güvenli ise arızanın teşhis edilmesi için yeniden çalıştırılmalı o Gözleme, koklama, işitme ve dokunma ile kontrol edilmeli o Titreşim analizi yapılmalı o Yatak sıcaklıklarının ölçülmeli

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması o Performans kontrolünün yapılmalı dır. Yukarıdaki adımlar arızanın olası nedenini gösterecektir ve pompaya bağlı olarak bu nedenler değişim gösterebilir. Eğer yukarıdaki analiz pompadan kaynaklanan sorunu gösteriyorsa hemen; • • • • • • • • • • •

Flaş hatlarının ve su ile soğutma hatlarının kaçak, korozyon veya tıkanma ihtimaline karşı kontrol edilmeli Pompa tasarımında dengeleme hattı varsa kontrol edilmeli Bloke için emme filtresinin kontrol edilmesi ve tüm vanaların açık olduğundan emin olunmalı Yağ durumunun ve seviyesinin göz ile kontrol edilmeli Aşınma veya gres miktarı için kaplinin kontrol edilmeli Göstergelerin kontrol edilmeli Taban plakası ve pompa desteklerine ait koşulların gözlenmeli Pompa vanaları ve motorunun ( pad lock motor anahtarı ) izole edilmesi ve uyarı etiketinin kontrol edilmeli Demonte ederken pompa üzerinde boru gerilimine dikkat edilmeli Pompa ayrıldığında pompa ve motorda radyal ve uç boşlukların ölçülmeli Motorun çalıştırılması ve tatminkâr çalışmanın sağlanmalı, eğer tatminkâr değilse motor bakım için sökülmeli.

A C

, S

E K

dir.

n a

9.3 Tek Kademeli Pompanın Sökülmesi ve Bakıma Alınması Pompa inceleme için söküldüğünde gözleme süreci devam eder. Pompanın sökülmesinden önce tüm parçaların karşılaştırılması ve işaretlenmesi için tavsiye edilen bir prosedür vardır. Bu prosedüre göre; • • • • • • •

m a

Pompa gövdesinin civataları sökülmeli ve pompa gövdesi salyangozdan ayrılmalı Gövde söküldükten sonra korozyon ve erozyon için pompa gövdesi incelenmeli, Conta yüzeyi özellikle yeterli oturma alanının olup olmadığı ve yüzeyin pürüzlülüğünü anlamak için incelenmeli, bir hasar görüldüğünde uygun bir şekilde bunlar onarılmalı Benzer olarak çark ve somunda aşınma, korozyon ve erozyon için inceleme yapılmalı. Çarkın kanatları Kısım 3.12.2 ‘de bahsedilen alanlarda kavitasyon, emme veya basma resirkülasyonunun karıncalanma veya boşluk olasılığı için incelenmeli Çarkın ve gövdedeki aşınma bileziklerinin sürtme ve/veya yüzeyden ayrılma için incelenmeli ( Bu milin şekil değiştirmesi, uygun olmayan montaj veya boru sisteminin gerilmesinden kaynaklanabilir ) Salmastra flanşı somunun açılmalı ve salmastra gerilimi kontrol edilmeli Somun açıldıktan sonra çark çıkarılmalı. Dengelenme delikleri var ise bunların tıkalı olup olmadığına bakılmalı. Sırt tarafın aşınma bilezikleri dikkatlice incelenmeli Pompa miline ait kovan, salmastranın dönel kafası boyunca çekilmeli, tüm bunlar dikkatlice sökülmeli ve primer salmastra yüzeyinde ve ikincil salmastralarda O-ringler ve varsa contalar üzerinde zayıflama işaretleri için kontrol edilmeli

t A

183

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması •

Rulmanların yüzey pürüzlülüğü kontrol edilmeli, geri çekilme Şekil 9.2 ‘de görüldüğü gibi ölçülmeli, bunların yanında mil herhangi bir korozyon ve erozyon işaretine karşı kontrol edilmelidir.

A C Şekil 9.2 Bir pompa milindeki eksenel kayması miktarının ölçülmesi

, S

Bir pompanın geri çekilmesi veya eksenel kayması komparatörün milin üzerindeki herhangi bir fatura üzerine konulmasıyla ölçülür. Manyetik taban salmastra yatağına veya müsait olan herhangi bir konuma konulabilir. Ardından milin ucu diğer uç üzerinden hafifçe pompalanır ve komparatörde okunan değer sıfıra ayarlanır. Bunun ardından mil diğer uca hareket ettirilir ve okunan değer kaydedilir. Geri çekilme miktarı 0,02 – 0,07 mm aralığında olmalıdır. Eksenel gezintinin bu değerden fazla olması yumuşak salmastra veya mekanik salmastralarda mil ile temasın olduğu noktalarda karıncalanma veya kemirmeye neden olur. Daha yüksek eksenel gezinti görülmüşse bunun nedeni ya yataklardaki rulmanların uygun olarak monte edilmemesi ya da rulmanlardaki arızalardan kaynaklanmaktadır.

E K

•

n a

Milin salgısı sürekli bir kavis veya eğilme ile birlikte milin yuvarlaklığının bir ölçüsüdür. Mil salgısının etkisi mekanik salmastra üzerinde daha fazladır. Çünkü milin yörüngesel hareketi söz konusudur. Eğer bir mil 0,075 mm salgı yapıyorsa salmastra yüzeyleri yan başına 0,075 mm veya toplamda 0,150 mm hareket edecektir. Buna ek olarak eğilmiş bir mil mekanik salmastraların ve yatakların ömrü üzerinde büyük bir etkisi bulunan titreşimlere neden olacaktır. Bu kontrol mil çıplak olduğunda ve rulmanlar üzerinden çıkarıldığında yapılmalıdır. Bu test milin V bloklarının üzerine konulduğu düz bir masa üzerinde yapılır.

m a

t A

Komparatör farklı konumlara yerleştirilmiştir ve okunan değerler mil elle döndürülürken alınır. Buna alternatif olarak mil torna tezgâhına bağlanabilir ve değerler bu şekilde okunabilir. Rulman yatakları sıfıra ayarlanır ve diğer konumlardaki salgılar komparatörün konumlara getirilmesiyle yapılır. Bundan sonraki yöntem ( bkz. Şekil 9.3 ) sadece pompanın rulmanları iyi durumdaysa tavsiye edilmektedir. Bu yöntemde komparatör yatağın herhangi bir parçasına sabitlenmiştir. Komparatörün ucu milin OD ( dış çapı ) ‘si üzerine çeşitli konumlarda yerleştirilmiştir. Mil elle döndürülmektedir. Salgı miktarı 0,05 mm ’den daha büyük olmamalıdır. Pompa milinin üzerinde kovan olduğunda kovanın OD si üzerinde salgı ölçülmelidir. Milin ve kovanın bileşke salgısı 0,05 mm olmalıdır. Bu durumda mil veya kovan için maksimum 0,025 mm salgıya izin 184

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması verilmektedir. Bu yüzden en kötü durumda bile salgı miktarı 0,05 mm ‘yi geçmeyecektir. Okunan değerler daha yüksek olduğunda ise milin gerginleştirilmesi zorunludur.

A C Şekil 9.3 Bir pompa milinde eğilme ve salgı miktarının ölçülmesi

•

, S

Listedeki bir sonraki madde milin radyal hareketinin kontrol edilmesidir ve bu milin çalkalaması, şekil değiştirme ve sonunda titreşim yapmasına neden olur. Bu genellikle yatakların korozyon, aşınma veya talaşlı imalatının uygun olmamasından kaynaklanmaktadır. Arızalı rulmanlar da bu olaya neden olabilir.

E K

Şekil 9.4 ‘te bu koşulu kontrol etmek için kullanılan bir yöntem görülmektedir. Bir komparatör rulman yatağının iç tarafına mümkün olduğu kadar yakın olacak şekilde sabitlenmiştir ve komparatör iğnesi milin dış çapına değdirilmiştir. Ardından mil hafifçe döndürülür ve aşağıya bastırılarak komparatörde okunan değer kaydedilir.

n a

m a

t A

Şekil 9.4 Milin çalkalama miktarının ölçülmesi

Okunan değerler 0,07 mm ‘den daha fazla ise bu durum kabul edilemez ve muhakkak surette durumun düzeltilmesi için harekete geçilir. •

Salmastra yatağının kareliği salmastra yüzlerinin konulduklarında birbirine paralel olup olmadığının kontrol edilmesi için önemlidir. Bir salmastra gövdesi kareye oturmaz ise salmastra yüzeyleri arasında açısallık meydana gelecektir ve bu salmastra 185

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması yüzeylerinin salmastra ömürlerini kısaltacak şekilde eşit olmayan bir biçimde aşınmasına neden olur ( Şekil 9.5 ).

A C

Şekil 9.5 Bu abartılmış görünüşte salmastra yüzlerinde salmastra gövdesinin açısallığının meydana getirdiği etkiye dikkat edilmelidir.

, S

Bu kontrol yukarıda bahsedilen kontrollerden biraz farklıdır. Bu durumda komparatörün manyetik tabanı milin üzerinde yerleştirilir ve iğne Şekil 9.6 ‘da görüldüğü gibi salmastra gövdesinin yüzeyine dokundurulur.

E K

n a

m a

t A

Şekil 9.6 Salmastra kutusunun kareliği için kontrol yöntemi

Bunun ardından mil döndürülür ve okunan değer kaydedilir. İzin verilen değer 0,05 mm ‘dir. Daha yüksek değerler okunduğunda salmastra yatağı torna tezgâhı üzerine alınmalı ve salmastra gövdesinin yatak gövdesi ile eşleştiği yüzleri kareleştirilmelidir. Salmastra yatağının yüzlerinde çentik, çapak ve diğer yüzey hataları olmamalıdır. •

186

Salmastranın montajından kaynaklanan bir diğer problemde yukarıda bahsedildiği gibi salmastra gövdesinin açısallığıdır. Bir sonraki problem salmastra yüzlerinin eksenden olan kaçıklığıdır. Bu salmastra gövdesinin milin ekseni ile aynı merkezde olmadığında meydana gelir ( Şekil 9.7 ).

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Şekil 9.8 ‘de salmastra gövdesinin eksenden kaçıklığını ölçmek için kullanılan bir yöntem gösterilmektedir. Bir komparatör milin dış çapına sabitlenmiş ve iğne salmastra gövdesinin içini süpürmektedir. Çapın içi korozyon aşınmasından dolayı pürüzlü bir yüzeye sahip olabilir. Bu gibi bir durumda bir zımpara kâğıdı, ardından bir çözücü ile temizlenmeli ve iç çap kurutulmalıdır. Merkezden kaçıklık için önerilen değer 0,05 mm ‘dir. Okunan değerler izin verilebilen değerleri aştığında mil konumlandırılmalı ve kaçıklık gidene kadar tespit pimi ile sabitlenmelidir.

A C , S

E K

Şekil 9.7 Salmastra yüzlerinde salmastra gövdesinin eş merkezli olmamasının etkileri

n a

m a

t A

Şekil 9.8 Salmastra kutusunun eş merkezli olması için kontrol yöntemi

Çarkı yataklarının arasında olan pompalar için bu kontrol daha kritiktir. •

Rulmanlarda kaba bir his bulunduğunda ve/veya aşırı derecede radyal ve eksenel kayma olduğu durumda yatak gövdesi açılmalı ve rulmanlar değiştirilmelidir. Genellikle rulmanın diş bileziği gövdeyle tatlı geçmedir ve rulmanın iç yüzeyleri milin dış çapı ile sıkı geçmedir.

Bu yüzden pompa mili rulmanlar ile birlikte yumuşak çekiç darbeleri ile yataklarından çıkarılır. Rulmanlar milden genellikle bir hidrolik pres kullanılarak çıkarılırlar. Rulmanlar çıkarıldıktan sonra çapın boyutları ve milin dış çapı alınmalı ve rulmanın oturtulmasına çalışılmalıdır. Bu 187

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması kademede milin gerginlik kontrolü daha önce bahsedildiği gibi yapılmalıdır. Bu kontrol yapıldıktan sonra mil cilalanır ve yeniden montaj için saklanır. Eğer rulmanlar sıkı olarak geçmişse milin konstrüksiyon malzemesine ve boyutuna bağlı olarak uygun onarım çalışmaları yapılmalıdır. Yataklar aynı konstrüksiyon malzemesine sahip bilezikler ile yeniden işlenebilir. Milin çapı da kaynakla doldurulabilir ve yeniden işlenebilir. Ancak bu durum malzeme konstrüksiyonu ve et kalınlığı göz önüne alınarak yapılmalıdır. Bazı malzemeler ısıl işleme ihtiyaç duyabilir ve daha ufak çaptaki miller kaynak işlemi sırasında aşırı ısı birikimine neden olacak şekilde kaynak yapılırsa çarpılabilir.

A C

9.4 Demontaj için Hazırlama 9.4.1 Çarklar

Pompanın çarkı dönen bir kısımdır ve yüksek hıza maruz kalmaktadır. Bu yüzden kötü hidrolik tasarımın ters etkileri aşınma ve erozyona neden olabilir. Daha önceden bahsedildiği gibi kanatlar kavitasyon ve resirkülasyon olayı için yeniden gözden geçirilmelidir. Eğer korozyon hızı fazla ise konstrüksiyon malzemesi gözden geçirilmeli ve çarkta korozyon olup olmadığına bakılmalıdır. Kötü derecede aşınmış/korozyona uğramış çarklar ise değiştirilmelidir. Çarkın yeniden kullanıldığı zaman çapının mile oturmasına dikkat edilmeli ve kama yuvası kontrol edilmelidir. Bunun yanında aşınma bileziklerinin çapı ölçülmelidir ve pompanın gövdesi, eşleşen bilezik ile karşılaştırılmalıdır. Toleranslar API 610 ( 7. Baskı ) daki önerilere uymalıdır. Bunlar Kısım 2.3 ‘de verilmiştir. Bu boşluk muhtemelen pompanın verimi üzerine büyük etkisi olan bir faktördür. Toleransların fazla olarak verilmesi resirkülasyon kayıplarının artmasına neden olur. Şekil 9.9 ‘da emişli santrifüj pompanın yüzdesel güç kaybı ile özgül hızı arasındaki bağıntı görülmektedir ( I.J. Karassik ‘in Santrifüj Pompaların Bakımı Yapıldığı Zaman, HP-Nisan 1983, adlı eserinden uyarlanmıştır ).

, S

E K

n a

m a

t A

Şekil 9.9 Çift emişli santrifüj pompaların deneysel olarak elde edilmiş aşınma bileziklerindeki kayıplar

188

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Grafikten aşınma boşluklarından kaynaklanan yüzdesel güç kaybının özgül hız arttıkça azaldığı görülmektedir. Bu tip pompaların sırt boşluklarının doldurulmasıyla kaçak kayıpları daha da azaltılabilir. Bu yüzden bu tip pompalarda, aşınma bileziği boşluklarına daha fazla dikkat gerektirmektedir. Aşınma bilezikleri çarka ve gövdeye preslenerek oturtulurlar ve • • • •

Nokta kaynağı ve ardından dikiş fazlalıklarının canavar ile düzlenmesi Dişli aşınma bilezikleri ( dönmeye karşı ) Delme, kılavuz ve saplama vidaları ile radyal doğrultuda sıkılaştırma. Deliğin çapı bileziğin genişliğinin 1/3 ‘ünü geçmemelidir. Bilezikte ve çark/gövde arayüzünde delme, kılavuz ve eksenel doğrultuda saplama vidaları ile sıkma

A C

ile yerlerinde tutulurlar. API 610 genellikle ilk iki yöntemi tavsiye etmemektedir.

, S

Aşınma bilezikleri yenilendikten ve gerekli boşluğunu elde etmek için işlendikten sonra çarkların API tarafından belirlenen sınırlar içinde dengelenmesi önerilmektedir. Santrifüj pompalar için G 6.3 sınıfını öneren ISO 1940 standardı ise esnek olmaktan çok uzaktır.

E K

Ancak uzun mile, büyük çarka ve daha ağır kaplin yarılarına sahip pompalarda rotor tamamen monte edildikten sonra dengelenmenin yapılması önerilmektedir. İki düzlemde rotorun dengelenmesi pompa çarkının tek düzlemde dengelenmesine tercih edilmelidir.

n a

9.4.2 Pompa Gövdesi

Pompa gövdesinin ve eşleşen parçaların tüm geçmeleri ölçülmeli ve kayıt edilmelidir. Tüm tapalar ve bağlantı elemanları çıkarılmalı, temizlenmeli ve yerlerine takılmalıdır. Montaj pabuçları düz ve pompanın eksenine paralel olmalıdır. Gövdeler temizlenmelidir. Conta alanı zımpara kağıdı ile yüzeyde eski contaya ait hiçbir parça kalmayana dek parlatılmalıdır.

m a

Korozyon veya aşınma işaretleri olduğu zaman epoksi veya buna eşdeğer olan olası kaplamalar göz önünde bulundurulmalıdır. Şekil 9.10 ‘da gövdenin tuzlu suda çalışmasından dolayı korozyon ve karıncalanmadan etkilenen iç yüzeyinin onarılması ile ilgili bir çalışma görülmektedir.

t A

Şekil 9.10 Kaplama yapılmadan önce ve sonra pompa gövdesinin yüzeyi

189

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Bu prosedür kül, kum veya talaş püskürtme tarafından iç tarafların temizlenmesini içerir. Tuzlu su uygulamalarında yapıdaki tüm tuzun çıkartılması için buharla temizleme yapılır. Bunun ardından ise talaş püskürtme yapılır. Son kaplama Şekil 9.10 ‘da görüldüğü gibi epoksi bileşikler kullanılarak yüzey perdahlama yapılır. Bu tip kaplamalar sıvı yolunun yüzey pürüzlülüğünü azaltır ve bu yüzden pompa içerisindeki hidrolik kayıpları düşürür. Bunun pompanın verimi üzerinde pozitif etkisi bulunmaktadır. Bazı durumlarda bu %10 – 15 gibi yüksek değerlerde olabilir. Gövdeye ait saplamalar temizlenir ve sıralarına göre yerleştirilerek yapışmayan bileşikler ile kaplanır.

A C

9.4.3 Salmastra ve Yatak Gövdesi

Salmastranın ve rulmanın yatağının temizliği çok büyük öneme sahiptir. Yatağın temiz olması yatakların ve salmastraların ömrü üzerinde büyük etkiye sahiptir.

, S

Eğer salmastra gövdesi su soğutma ceketlerine sahipse periyodik olarak kimyasal temizlik yapılmalıdır.

E K

Yatak gövdesinin salmastra gövdesi ile eşleşen yüzeyleri incelenmeli ve uygun oturma için kontrol edilmelidir. Yatak gövdesinin kapaklarına ait yüzeyler pürüzsüz olup olmadıklarının anlaşılması için kontrol edilmelidir.

n a

9.4.4 Mil

m a

Milin gerginliği, çarkın somunundaki dişlerin durumu, kamanın çarka oturması ve kaplin konumlarında oturma ve sürtünmesiz yataklardaki geçmeler kontrol edilmelidir. Omuzlar veya faturalar yuvarlaklaştığında bunlar onarılır.

t A

Dudak keçelerinin konumları incelenmelidir. Bunlar hasarlandığında onarılmalıdır veya uygun boyuttaki bir kovan ile kompanse edilmelidir. 9.4.5 Mekanik Salmastralar Mekanik salmastralar pompa arızalarının birincil nedenleridir ve güvenilirliklerini iyileştirmek için harcanan güç API 682 olarak adlandırılan ve salmastralar için kullanılan standardın oluşturulmasını sağlamıştır. Bu standart kartuş salmastraların kullanılmasını tavsiye etmektedir. Kartuş salmastralar salmastranın takılması için kalifiye işçiliği ortadan kaldırmıştır.

190

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması 9.4.6 Pompa Milindeki Kovan Salmastra montajı için yapılan hazırlıklar pompa kovanının koşulunun kontrol edilmesi ile başlar. O-ringler/PTFE kamaları gibi ikincil salmastraların altındaki kovan alanı daha çok Şekil 9.11 ‘de görüldüğü gibi çapın çevresinden kemirilmiş olunur. Bu problemi ortadan kaldırmak için pompa kovanının alanı krom oksit, tungsten karpit veya aluminyum oksit gibi sert seramik kaplamalar ile plazma spreyi kullanılarak yapılır. Elde edilen sertlik yaklaşık olarak 70 Rc ‘dir. Spreylemeden sonra bu alan kesin boyutlarına sahip olacak şekilde işlenir.

A C , S

Şekil 9.11 Pompa milinin kovanı

9.4.7 Salmastra Yüzeyleri

E K

Salmastra yüzeyleri yenilenmelidir. Bir girişimölçer ve optik bir cam kullanılarak yüzeylerin düzgünlüğü kontrol edilmelidir. Burada bir monokromatik ışık kaynağı ( helyum veya sodyum ) kullanılır ve salmastra yüzeyi ile ışık kaynağı arasına optik cam konulur. Optik cam üzerinde gözlenen izler salmastra yüzeyinin düzgünlüğü hakkında bilgi verir ( Şekil 9.12 ).

n a

m a

t A

Şekil 9.12 Salmastra yüzeylerinin düzgünlüğünü belirleme

Parça üzerine yerleştirilen optik cam üzerinden ölçüm yapılmalıdır. Monokromatik ışık parça üzerine yönlendirilir ve bu ışık, ışık tayfı ile girişim yaparak optik camdan geçerek parçadan geri yansır ( Şekil 9.13 ). Optik cam ve parça arasındaki mesafe, helyumun dalga boyunun ½ ‘si veya bunun çift katları şeklinde ise tayf siyah renk verecektir. Bu helyum ışık tayfı olarak kabul edilir. Çünkü helyumun dalga boyunun ½ si 0,3 mikron ‘dur. 191

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

Şekil 9.13 Monokromatik ışık kaynağı altında salmastra yüzeylerinin düzgünlüğünün okunması

Eşmerkezli bileziklerin yüzeyi konkav veya konveks değildir. Bunlar olduğunda eş merkezli bilezikler yüzeyde yay şeklini verirler. Ancak yüzey boyunca düz bir çizgi ile kesildiğinde görülen yay veya bilezik sayısı ışık tayfı sayısını verir.

A C

Helyum kaynağı için izin verilen ışık tayfı 0,9 mikron veya 3 ışık tayfıdır. Bu düzgünlük derecesi bir mekanik salmastranın salmastraya olan bir Torr ‘un ( 1 mm-Hg ) altındaki ölçüye izin verir. Bu sınırlar ile mekanik salmastra kolayca 100 ppm ‘den az olan emisyon değerlerine erişilebilir.

, S

Karbon grafit yüzeyler ise leplemeden sonra dinlendirilmeye bırakılır. Her ne kadar mekanik salmastranın üreticisi tarafından leplemenin bir ışık tayfından daha az olması önerilmekteyse de kontroller sırasında 3 ışık tayfından daha yüksek değerlerde olduğu görülmüştür. Bu yüzeyler, bir kere düz sert bir zemin üzerine yerleştirildikten sonra düz hallerine geri dönerler.

E K

Karbon/grafit salmastra yüzeylerinin yeniden leplenmesi ise önerilmemektedir. Çünkü yeniden lepleme prosedürü hapsedilen katıların yüzeylerin içerisine daha fazla girmesine neden olmaktadır. Lepleme tozu veya pastası karbon/grafit yüzeylerin leplenmesi için kullanılmamalıdır. Bunlar, değişken ızgaralı veya yüzeyi kaliteli seramik taşların üzerinde kuru olarak leplenmelidir.

n a

Salmastra yüzeylerine ek olarak, salmastra yüzeylerinden birisini tutan dönen kafa bir veya birkaç tane yaya sahip paslanmaz çelik tutucuya sahiptir. Bu tutucunun dönmeye karşı serbestlik derecesi sıfırlanmıştır. Bunların hepsi de işlevlerini yerine getirip getiremeyeceklerinin anlaşılması için kontrol edilmelidir. Yayların onarımlar sırasında yenileri ile değiştirilmesi tavsiye edilmektedir. Tutucuyu pompanın gövdesi üzerinde tutmak için kullanılan saplama vidaları sıkılmamış, temizlenmiş olmalı ve yeniden kullanılabilmelidir.

m a

t A

Körüklü salmastralar kullanıldığı zaman bunlar kaynak bölgelerinde herhangi bir kırılmanın olup olmadığının anlaşılması için dikkatlice incelenmelidir. 9.4.8 İkincil Salmastralar Yüzeyler bir kere kontrol edildikten sonra salmastralar kaplanır, havalandırılan ve tozsuz bir odada montaj zamanı gelene kadar dikkatlice depolanmalıdır. Tüm O-ringleri veya contaları barındıran durgun oturma yüzeyi, dönen kafa ve pompa miline sahip ikincil segmanlar kullanılmalıdır. İnceleme süresince eğer O-ringlerden herhangi biri kabarma, büzülme, aşınma, çentik, kesme, sıkılma görüldüğünde nedeni araştırılmalıdır.

192

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması İkincil salmastraların yeniden kullanılması için hiçbir neden yoktur. Bunlar test bankı üzerinde yeniden kullanıldığında bile pompa sızdırır. Bu yüzden boyutlara uyan yeni bir set kullanılmalı ve salmastra yüzeyleri boyunca tutulmalıdır. 9.4.9 Salmastra Plakası Sabit oturma yüzeyine yataklık yapan salmastra plakası üzerinde korozyon izleri olmamalıdır. Kimi zamanlar bunlar oturma yüzeyinin dönmesini engellemek için durdurucu bir pim ile donatılırlar. Pimin koşulları kontrol edilmeli ve gerekli ise yenisi ile değiştirilmeli, conta/oring yüzeyi temizlenmeli ve parlatılmalıdır.

A C

9.4.10 Salmastra Yatağı

Salmastra gövdesi temiz ve kuru olmalıdır. İç yüzeyleri paslanmaya karşı koruyucu bir bileşik ile kaplanmalıdır.

, S

Boğaz kovanı salmastra yatağına konulur. Boğaz kovanı ile pompa kovanının dış çapı arasındaki boşluğa özen gösterilmelidir. Eğer bu değer yüksek ise yenisi ile değiştirilmelidir.

E K

Dâhili su soğutma ceketlerinin söz konusu olduğu durumda bunlar flaş edilmeli ve periyodik olarak kimyasal ile temizlenmelidir. 9.4.11 Rulmanlar ve Rulman Yatakları

n a

Yeni rulmanlar montaj için kullanılacakları güne kadar paketlerinden çıkarılmamalıdır. Tekrar eden rulman arızalarında ve pompadaki rulman sıcaklığı yüksek olduğu zaman rulmanın yatağına oturup oturmadığı kontrol edilmelidir.

m a

Bir diğer önemli kontrol rulman yatak çapının rulmanın merkezine denk gelip gelmediğinin kontrol edilmesidir. Bu kontrolün yapılabilmesi için rulman yatağı bohrwerk tezgâhına bağlanır. Bir komparatör delik işleme çubuğuna bağlanarak düşey ve yatay düzlemde okunan değerler kaydedilir. Buna alternatif olarak sıfır toleransa sahip mil-yatak çapı, deliklerin eş merkezli olup olmadığının belirlenmesi için kullanılabilir.

t A

Rulman yatağı ve nemin yüksek olduğu ve yağmura maruz kalan alanlar genelde dökme demirden yapılır ve iç yüzey korozyona maruz kalır. Korozyon kiri veya partikülleri çarptırmalı yağ ile yıkanabilir. Fakat bu durum rulmanlarda aşındırıcı etki meydana getirebilir. Bu yüzden gövdenin iç tarafını yağa karşı dirençli boya ile boyanması gerekmektedir. Montajdan hemen önce boyanın durumu incelenmelidir. Rulman yataklarının sızdırmazlığı sağlanmalı ve nemin içeri girmesi önlenmelidir. Yatak kapakları rulman yatağına cıvata ile bağlanmalı ve uygun rulman yalıtıcıları kullanılmalıdır. Yağ seviye göstergesi temizlenmeli ve yeni bir tanesi takılmalıdır. 193

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Rulman yatağının havalandırması çıkarılmalı, temizlenmeli ve yerine vidalanmalıdır. 9.4.12 Kavrama Kavramada, aşınma olup olmadığı ve kavramanın mile oturup oturmadığı incelenmelidir. Eğer yapılabiliyorsa gres ile yağlama yapılmalıdır. 9.4.13 Pompa Toleransı/İnceleme Tablosu Montaj için hazırlık yapılması detaylı bir iştir ve hızlı bir montaj ve güvenilir bir onarım için vazgeçilmez bir unsurdur. Yapılacak hazırlıklar makul toleranslar ve montajın yanlış boyutlar ve belirli olmayan alt montaj beklentilerinden dolayı yeterli olmayabilir. Bunun için bu bölümün sonunda verilen standart tolerans tablosu kullanılır.

A C

9.5 Pompanın Montajı

, S

Tek kademeli konsol çarklı bir santrifüj pompanın montajı aşağıda tanımlanmıştır (Şekil 9.14). Yeniden monte etme işlemi salgı, faturalar ve omuz koşulları, kamalar ve tüm yatakların oturma kontrolü pompa miline geçirme ile başlar.

E K

n a

m a

t A

Şekil 9.14 Tek kademeli konsol çarklı bir santrifüj pompanın kesiti

9.5.1 Rulmanın Montajı • •

194

Rulmanın milin üzerinde geçirildiği yere yağ uygulanır Eğer varsa uygun doğrultuda yüzeyler üzerine kalkanlama yapılır. Pompalarda kullanıldıkları yerlerde de açısal temaslı rulmanlar uygun doğrultuda konulmalıdır. Çift sıralı rulmanlar uygun yüzleri birbirine gelecek şekilde monte edilmelidir. Montaj yerleşimleri modelden modele değişim göstermektedir (OFM pompa kılavuzuna göre).

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması • • • • • • • •

• • • •

Rulman karesel olarak preslenmelidir. Mil üzerine baskı uygulanmamalıdır. Rulmanı bastırmak için kullanılan kovanın temiz, kare kesitli ve sadece iç bilezikle temasta olduğundan emin olunmalıdır. Rulman mil faturasına nazikçe preslenmelidir. Bu fatura, rulmanı desteklemek ve karelemeye yardımcı olur. Geçmeler sıkı olduğunda rulmanlar demanyetizasyon çevrimli bir endüksiyonlu ısıtıcı kullanılarak ısıtılmalıdır. Sıcaklık ise 110 C0 ‘yi aşmamalıdır. Bundan sonra yaylı segman rulmanın düz tarafına karşı olarak konulur ve kilitleme somunları sıkılır. Rulmanlar yağlanmalıdır. Montajı yapılacak olan rulman yatağı hazır hale getirilirken plastik bir koruyucu içerisinde tutulmalıdır. Rotoru rulman yatağına yerleştirmeden önce kusursuz olarak temiz olduğuna dikkat edilmelidir. Pompalarda iç taraftaki rulman ( çarka yakın olan ) rulmana yakın olarak konulmuştur ( sabitlenmiş yatak ). Rulmanın dış bileziğine destek sağlayan rulman kapağı sabitlenmiş olmalıdır. Fakat bu işlemden önce yüzeylere sızdırmazlık malzemesi uygulanmalıdır. Rulman yatağının delikleri üzerinde yağ sürülür. Rulmanları ile monte edilen mil rulman yatağında iç taraftaki rulmanın dış bileziğinin desteğe karşı dayanana kadar sıkılır. Rulman kapağı ve civataların sıkılaştırılması için dış taraftaki eşleşen yüzeyler üzerine sızdırmazlık maddesi uygulanır. Şekil 9.15 ‘te rulman montajı için kullanılan bir diğer yöntem görülmektedir. Dış taraftaki rulman, diğer rulmanın konumunu ayarlar ve kelepçeleme civataları gevşetildikten sonra eksenel olarak vidalanabilen bir yatak içerisine yerleştirilir. Bu yerleşimin avantajı pompayı sökmeye gerek kalmadan rotorun eksenel olarak hareket ettirilmesine izin vermesidir. Bu özellikle çarkın sırt kanadı ve gövde cidarı arasındaki boşluğun ayarlanması için kullanışlıdır.

A C

, S

E K

n a

m a

t A

Şekil 9.15 Bir rulman grubu – Dış taraftaki rulman diğer rulmanın konumlandırılması için kullanılıyor

195

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması • •

Bu montajda yataklar mil üzerine oturtulmuştur ve bir kilitleme somunu dış taraftaki rulmana karşı sıkılmaktadır. Bunun ardından gövde dış bileziğe geçirilir ve sabitleme segmanı kanala kaydırılır. Bu rotor montajı daha sonra rulman yatağına yerleştirilir ve civatalar sıkılır.

9.5.2 Salmastra Montajı • • • • • • •

•

Durgun oturma yüzeyi yavaşça salmastradaki ve plakadaki salmastralar ile kelepçelenir. Ardından salmastra gövdesine civatalanır. Salmastra gövdesi dikkatlice milin üzerine kaydırılır. Burada mil yüzeyi ile durgun oturma yüzeyi arasında darbe olmamasına özen gösterilmelidir. Demonte ederken işaretlenen bölgelerin tekrar eşleşmesine dikkat edilerek rulman yatağına monte edilir. Eğer bir tane dahi civata deliği eşleşmez ise bu bölgede soğutucu bağlantılarının yapılmasına imkân tanımayabilir. Bu bir kere yapıldıktan sonra salmastra gerilimi ayarlanmalıdır. Bir salmastranın yaylarının yüzey basıncı üzerine belirli bir etkisi vardır ve belirli bir salmastra gerilimi sağlar. Çoklu yay sistemine sahip salmastra tasarlanırken salmastranın gerilimi genel olarak salmastranın boyutuna bağlı olarak 3 – 4 mm derecesindedir. Doğru salmastra geriliminin sağlanması için aşağıdaki ölçümlerin yapılmasına gerek vardır. Bu prosedürün nasıl olduğu aşağıda açıklanmıştır.

A C

, S

E K

Salmastranın dönen kafası monte edilir ve toplam uzunluk ölçülür. Bu kovanın köşesinden salmastra yüzeyine sıkıştırma olmadan ölçülen serbest uzunluktur. Bu uzunluk F ile gösterilsin ( Şekil 9.16 ).

n a

m a

t A

Şekil 9.16 Kovanın monte edilmesi

Kovan, milin dönen kafası üzerine monte edilmeden önce mil faturası ve durgun oturma yüzeyi arasındaki mesafe ölçülmelidir. Bu mesafe doğrudan ölçülebilir veya pompanın konstrüksiyonu baz alınarak bir çerçevenin referans alınmasıyla yapılabilir. Bu Şekil 9.17 ‘ de görülmektedir. Bu mesafe de A ile gösterilsin. Bundan sonraki adım kovanın S uzunluğunun bilinmesidir. Bu uzunluk kolayca ölçülebilen L ve M mesafelerinin arasındaki farktır ( Şekil 9.18 ). S, F ve A bilindiğinde F - ( S + A ) =3 mm. Bu salmastra gerilimi, salmastranın montajı yapıldıktan hemen sonra elde edilmelidir. •

196

Bazı kovan tasarımları milin dış mili ve kovanın iç mili arasındaki boşluktan meydana gelebilecek kaçakları önlemek için O-ring ‘e sahiptir. Bu tip tasarımlar Şekil 9.19 ‘da görüldüğü gibi bir contaya gereksinim duymaktadır.

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

A C

Şekil 9.17 Kovanın montajı – Adım 1

, S

Şekil 9.18 Kovanın montajı – Adım 2

Şekil 9.19 Tipik kovan tasarımı

E K n a

m a

Bu durumda contanın kalınlığı salmastra geriliminin hesaplanmasında hesaba katılmalıdır. Eğer G conta kalınlığı ise yeni formül;

t A

Salmastra Gerilimi = F – ( S + A + G )

Salmastra tasarımı uygun olmadığında kovan omuzu üzerindeki fazlalıklar alınmalıdır. Dikkat: Salmastra bir kere basınç altına girdiğinde karbonun dengelenme omuzu ve kovan omzunun bozulup bozulmayacağı dikkate alınmalıdır. • • •

Salmastra yüzeylerinin yağlanması için bir tenekeden yağ püskürtmesi sağlanabilir. Dönel kafayla kovan yerine kaydırılır Kartuş salmastraların kullanılmasıyla salmastranın gerilimi ayarlanabilir ( Şekil 9.20 ). Kartuş salmastralar önceden ayarlanmış salmastra gerilimi ile gelirler.

197

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

A C , S

Şekil 9.20 Kartuş salmastra – Tapalar çıkarıldıktan sonra elde edilen salmastra gerilimi

9.5.3 Çark ve Gövdenin Montajı • • • • •

E K

Dönel kafasıyla kovan yerine yerleştirildikten sonra çarkın konulmasıyla sonra sıkıştırma hemen yapılır ve mile bir somun yardımıyla kilitlenir. Çark sabitlendikten sonra bu kurma koşulları altında çarka ait aşınma bileziğinin salgısı ölçülmelidir. Bu değer en fazla 0,05 mm olmalıdır. Gövde contası pompanın gövdesine konulmuştur. Bunun ardından gövde, salmastra gövdesinin flanşına cıvata ile bağlanır. Burada yine daha önce verilen işaretlerin eşleşmesi sağlanmalıdır. Civatalar belirlenen tork değerinde sıkılır.

n a

Not: Sıkma için doğru tork değeri boyuta, dişe ve civatanın malzemesine bağlı olarak değişir. Bir diğer önemli faktör ise civatanın herhangi bir yapışmayan bileşik ile yağlanıp yağlanmadığıdır.

m a

Eğer bu tip bir bileşik kullanılmış ise sıkma torku yaklaşık olarak kuru civatalar için verilen tork değerinin 2/3 ‘ü değerinde olmalıdır. •

t A

Bu şekilde ana montaj tamamlanır.

9.5.4 Salmastraya Su Testi Yapılması • • • •

198

Eğer atölye, salmastraların test edilmesini öngörüyorsa salmastralar test edilmelidir. Yukarıdaki testin yapılması için pompanın giriş ve çıkış nozullarına kör flanşlar bağlanır. Kör flanşlar pompayı en üst noktasından su ve havalandırma havası ile doldurmak için bağlantı noktalarında vida için delinmeli ve diş açılmalıdır. Ardından pompaya su doldurulmalı ve pompa içerisindeki tüm hava tahliye edilmelidir.

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması • • • • • •

Daha sonra pompa, kapalı durum basma basıncının en az 1 – 2 kg/cm2 üzerindeki bir basınca basınçlandırılmalıdır. Basınçlandırma yapıldıktan sonra özellikle salmastra ve milin iç yüzeyine yakın olarak pompanın dış tarafının kurulanması için sıkıştırılmış hava kullanılır. Mil el ile yavaşça döndürülmeli ve pompanın salmastradan kaçak yapıp yapmadığı gözlenmelidir. Gövde bağlantıları da gözden geçirilmelidir. Su testinde herhangi bir damlama görüldüğünde nedeni araştırılmalıdır. Eğer su testi tatminkâr ise basınç serbest bırakılmalı ve pompa içerisindeki su tahliye edilmelidir.

9.5.5 Kaplin, Hatlar ve Bağlantı Elemanlarının Monte Edilmesi • • • • •

, S

9.6 Düşey Pompaların Onarılması

• •

E K

n a

Düşey pompalar; • • • •

A C

Pompa kaplinin yarısı şimdi milin üzerine monte edilebilir. Tercihen milin uç tarafı kaplin yarısı ile flush edilmelidir. Ancak, orijinal değilse bu kaydedilmeli ve benzer hatlar üzerinde tutulmalıdır. Sızdırmazlık hatları, yağ seviye göstergeleri, soğutma suyu hatları veya diğerleri bağlanmış olmalıdır. Kör flanşlar kaldırıldıktan sonra pompa nozulları tamamiyle bir band ile kaplanmalıdır. Bu işlemler yapıldığında pompa sahadaki yerine konulmaya hazır hale gelmiş demektir.

Kafa/tahrik birimi Bir elektrik motoru ve çan grubu Sütun ve mil grubu Sütun borusu, Şekil 9.21 ‘de görüldüğü gibi kafa grubu ile pompa çan grubunun arasındaki bağlantıdır. Bunun esas işlevi çandan gelen sıvıyı basma tarafına iletmektir. Sütun borusu, gücü tahrik biriminden pompanın çarklarına aktaran pompa milidir. Genel olarak basılan sıvı sütundaki mil yataklarını yağlar. Pompa çan grubu Her bir çan çark, emme ve basma gövdesine sahiptir.

m a

t A

Düşey bir pompanın incelenmesi veya onarılması için; 1. Pompanın tamamının kritik bir sistem veya işletme operasyonunda beklenmeyen kesintiye neden olacak bir arızanın bulunması, 2. Çanlar ve çark etekleri arasındaki mesafenin arttırılmasından, çan mili ve yataklar arasındaki boşluğun arttırılması ve akışkan geçitlerinin arızalanmasından dolayı pompa veriminin düşmesi, 3. Çalışma koşulları gerektirdiğinde basınç ve kapasitede değişiklik meydana gelmesi olmak üzere üç neden bulunmaktadır.

199

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Düşey pompa basit bir yatay pompaya göre çok daha fazla bileşen içerir ve bakım problemleri de farklı ve daha fazladır. Yerçekimi ile dengelenemeyen düşey pompanın rotorları jiroskopik etkilere gebe olduğundan rotoru ve pompanın gövdesini parçalayabilir. Bu yüzden bu tip pompaların onarımı ilgi ve dikkat gerektirmektedir.

A C , S

E K n a

m a

Şekil 9.21 Düşey türbin pompanın detay resmi ( Amerikan Türbin Pompaları )

9.6.1 Pompanın Sökülmesi ve Onarılması

t A

Düşey bir türbin pompanın onarılması ve sökülmesi konstrüksiyonuna göre belirlenir. Pompanın onarılması tek kademeli bir pompanın onarılmasına göre çok daha zordur ve bu yüzden pompa için bir veri yaprağının oluşturulması tavsiye edilir. Bu veri yaprağı pompanın tüm detaylarını, toleranslarını ve geçme verilerini ve var ise özel işaretleri ve prosedürleri içermelidir. • •

200

Demontaj işleminin ilk adımı pompayı zemin üzerine basma ağzı zemine gelecek şekilde yatay olarak yerleştirmektir. Tüm bağlantılar bir boya fırçası yardımıyla boyanır ve işaretler eşleştirilir. Çan bağlantıları benzer gözükmesine rağmen bağlantıların üzerine ardışık sayılar basılmasıdır. Fakat bu sayılar daha önceki incelemeden kalan bazı numaralara ek olmamalıdır. Bu montaj süresince birçok çelişkiye neden olabilir.

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması • • •

• • • •

Emme ağzına doğru pompanın üst mili itilir ve motor adaptörü yüzüne ve adaptör yüz konfigürasyonuna olan mesafe ölçülür. Şimdi rotor dışarı doğru çekilmeli ve bu mesafe rotorun toplam eksenel kaymasının bulunması için yeniden ölçülmelidir. Pompaların çanları birbirlerine ayrı ayrı vidalanmalıdır. Vidalama çan flanşının etrafındaki bir dizi civata veya çanlardan geçen pompalama kısmının en altından en üstüne kadar uzanan bir bağlantı civatası ile birbirine bağlanır. Bunlar herhangi bir zamanda bir kesiti açabilir. Çarkı milin üzerine kilitlemek için bir ikili germe kovanı kullanılan pompa tasarımında milin ucu ve çarkın arasındaki mesafe ölçülmeli ve kayıt edilmelidir. Kayma miktarı her bir kademe için ölçülmeli ve kayıt edilmelidir ( Şekil 9.22 ). Demontaj devam ettikçe çarkta, germe kovanlarında, kamalarda, kilitleme pimlerinde, ikiz keplerde ve koruyucu plakalardaki işaretler eşleştirilmelidir. Bunlar organize edildiği şekilde yerleştirilmeli ve bu şekil korunmalıdır. Benzer olarak hat mili kaplinleri her bir uçta eşleşen mil boyunca işaretler birbirini karşılamalıdır.

A C

, S

E K n a

m a

Şekil 9.22 Grupta kaymaları gösteren çizim

•

•

t A

Bir boru veya zincir kullanılarak eşleşen miller üzerindeki hat mili kaplinleri çıkarılmalıdır. Kaplinlere uygulanan burulma momenti kaplinlerin çarpışmasına ve milin sıkışmasına neden olur. Eğer normal yöntemler bir işe yaramazsa kaplin bir canavar taşı kullanılarak kesilmelidir. Buradaki ana amaç en pahalı parça olan mile zarar vermeyi önlemektir. Motor ve pompa tarafındaki rijit kaplin yarıları doğruluk ve karelik için kontrol edilmelidir.

9.6.2 Montaj için Hazırlama Bu kademede birçok kontrol ve onarım yapılır:

201

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması •

•

Çanın akışkan girişleri çarkın aşınma olasılığı için dikkatlice incelenmelidir. Eğer hasarlanmışsa, karıncalanmışsa, partikül yığılması meydana gelmişse veya kaplama korozyona uğramışsa verim üzerinde önemli bir etki meydana gelir. Ancak, akışkanların ve asılı olan katıların hızı kaplamaya her zaman zarar verir. Temizleme, yeniden kaplama veya etkilenen parçaların yenisi ile değiştirilmesi problemin şiddetine bağlı olarak uygulanabilecek yöntemlerdir. Bundan sonraki adım milin durumunu kontrol etmektir. Rulman alanları aşınmaya karşı hassastır. Eğer durumun iyi olduğu görülürse bundan sonraki adım milin salgı miktarını ölçmektir. Bu prosedür için Şekil 9.23 ‘te tipik yerleşim görülmektedir.

A C , S

Şekil 9.23 Milin düzgünlüğünün ölçülmesi

V blokları ve bıçak ağızlı makaralar üzerine yapılabiliyorsa mil önerilen mesafelerde yerleştirilir. Çeşitli konumlara komparatör yerleştirilir ve mil el ile tam bir tur döndürülür. Komparatörde okunan değerler ölçülür ve kaydedilir. Milin salgısı 0,075 ila 0,1 mm arasında olmalıdır. Eğer bu değerden yüksek ise baskı uygulanarak toleranslar dâhilinde mil düzleştirilmeye çalışır. Eğer mümkünse tek parçalı mil kullanılmalıdır. Eğer birden fazla parçanın ve kaplinin kullanılması gerekiyorsa kaplinin merkezine bir radyal sızma deliği açılmalıdır. Mil daha sonra bir araya getirilmeli ve salgı değeri kontrol edilmelidir.

E K

n a

Çan mili tipik olarak karbon çeliğinin yerine paslanmaz çelik sınıfından ( genellikle %12 Cr, ASTM A–581, A–582, sıcak haddelenmiş bar, tornalanmış ve taşlanmış ) seçilir. Bunun nedeni paslanmaz çeliğin kazıma aşınması ve korozyona karşı direncinin daha yüksek olmasıdır. Eğer aşındırıcı katılar basılacaksa, aşınma alanlarına sıkı geçme kovanlar konulmalıdır. Bir diğer çözüm milin bu konumlarında krom veya diğer sert kaplama malzemelerinin kullanılmasıdır.

m a

t A

Mil 500 – 600 milimetre uzunluğunda, salgı toleransı 300 mm başına 0,4 mm olmalıdır. Tavsiye edilen yüzey pürüzlülüğü ise ortalama olarak 1,6 μinç tir. •

Çarktan çana, aşınma bileziğinin boşlukları ölçülmeli ve kaydedilmelidir. Aşınma bileziğinin toleransları API 610 ( 7. Baskı ) Kısım 2.3 ‘e göre uyarlanmalıdır.

Eğer çan bir aşınma bileziğine sahip değilse çanın çapını işlemek ve/veya çarkı döndürmek için yüzey üzerinde yeterli malzemenin olup olmadığı kontrol edilmelidir. Ama yine de aşınma bilezikleri aşınmış malzemenin yerini değiştirebilir ve parçanın toleransını geri verebilir. Akışkan özellikle bazı aşındırıcı katılar içerir ve aşınma erozyonunu en aza indirecek malzemeden imal edilir. Eğer aşınma bilezikleri daha sonra kolayca değiştirilebilmeleri için orijinal birimleri ile sipariş edilirse hem çan hem de çark parçalarının çan grubuna orijinal toleranslarına sahip olacak şekilde geri getirilmesi gerekmektedir. 202

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

• •

Çarkların her birisi API standardına göre dengelenmelidir. Yatak deliklerinin tümü, mil sütunu ile paralellik için kontrol edilmelidir.

A C , S

Şekil 9.24 Transmisyon milinin yataklarını gösteren çizim

•

E K

Yatak tutuculardaki tüm kovanlar mil ile aralarında olan mesafe için ölçülmelidir. Eğer aşırı boşluktan dolayı değiştirileceklerse bunlar tasarım ve malzeme konstrüksiyonu başına uygun olarak güvene alınmalıdır. Bu kovanlar genel olarak yağlama için spiral oluğa sahiptir ve boşluklar genel olarak daha sıkı olan taraftadır ( bkz. Şekil 9.24 ).

n a

Kovanlar daha çok bronz, kauçuk veya bu ikisinin birleşiminden imal edilirler. Kullanılan diğer malzemeler bronz sırtlı kauçuk yataklar, Teflon ve karbon kompozitlerdir. Bronz kovanlar korozif, kumlu, kirli suyun basılmasında kullanılmazlar. İzin verilen çalışma sıcaklığı aralığı -30 ila 90 C0 arasındadır.

m a

Basma sıcaklığı 90 C0 ‘nin üzerinde ise bir ihtimal dökme demir kovanlar kullanılabilir. Fakat bunlar orta şiddetteki korozif çalışmalara dayanabilir.

t A

Korozif veya hidrokarbonlar gibi yağlama yağı ürünleri basılacaksa kovanlar karbon kullanılarak imal edilirler. Fakat -30 C0 ‘nin altındaki sıcaklıklarda bunların kullanılmaları tavsiye edilmez. Kauçuk yataklar genellikle Neopren ‘den imal edilirler. Bunlar daha çok kumlu veya kirli ortam uygulamaları için kullanılırlar. Kok ile doldurulmuş ve cam ile doldurulmuş arasında bir seçim yapılması gerektiğinde kovanlar tüm olasılıklar göz önüne alındıktan sonra kullanılmalıdır. Kauçuk yatakların kullanılması hariç genelde mil/yatak toleransı 0,003 mm dir. Bu durumda boşluk 0,009 mm ‘ye çıkabilir ki bu da aşındırıcı katıların olduğu yerlerdeki uygulamalarda daha fazla malzeme toleransına izin verir.

203

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması •

Boru karıncalanmış ve yüzeyi pullanmış veya kaplama hasarlanmış olabilir. Yüzey pürüzlülüğü göz önüne alınarak borunun yeniden kullanılıp kullanılmayacağı, yeniden kaplanıp kaplanılmayacağı, temizlenip temizlenmeyeceği veya yenilenip yenilenmeyeceğine karar verilir.

Tüplerin yüzeyleri kaçak veya hasar için incelenmeli ve bu tüpler gerektiğinde yenisi ile değiştirilmelidir. Tüp yataklarının kaplanması yaklaşık olarak çan yatakları ile aynı toleranstadır ( 0,25 mm ). Şekil 9.25 ‘te daha fazla yatak performansı sunan ayrı bir yağlama yağı sütununa sahip bir diğer tahrik mili konfigürasyonu görülmektedir. Bunun ilk maliyeti daha yüksek olmasına rağmen pompanın servis ömrü ile kendini amorti eder. Açık hatlı mil rulmanlarının hasarlandığı gözle görülüyorsa bunlar yenisi ile değiştirilmelidir. Genellikle bunlar kauçuktur ve bu yatakların durumu, genel verimi o kadar da etkilemez. Fakat mile destek oluşturulması açısından hayati öneme sahiptirler.

A C

, S

E K n a

Şekil 9.25 Yağ ile yağlama sütununa sahip basma hattına vida dişi ile tutturulmuş bir yapının çizimi

•

m a

Genel olarak pompanın basma yükü en az bakımı gerektirmektedir. Onarımların bir çoğu mil salmastrası üzerinde yapılır. Salmastra kutusundaki grup kaçağın kontrol altına alınması için yenisi ile değiştirilmelidir. Salmastra kutusu veya salmastra yataklarına ait rulmanlar milin uygun olarak desteklenip desteklenilmediğinden emin olunması için kontrol edilmelidir.

t A

Mekanik salmastraların onarılması yatay pompalarda yapılandan pek de farklı değildir. Düşey pompalarda kartuş salmastralara daha fazla özen gösterilmelidir. Konsol çark tipli yatay pompalarda pompanın rotoru salmastraya, hatta kartuş tipli de bile, ulaşmak için sökülebilmelidir. Ancak çarkı yataklarının ortasında olan ve düşey pompalar için çark grubuna dokunulmamalıdır. Bu yüzden, salmastranın değiştirilmesi pompa yerinden sökülmeden sahada yapılmalıdır.

204

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Sahada salmastraların değiştirilmesi ustalık gerektirebilir ve saha koşullarından dolayı bazı hatalara da gebedir. Bu yüzden bu tip pompalarda kartuş salmastralar için güçlü bir gövde yapılmalıdır. •

Son kontrol tahrik biriminin durumunun ne olduğudur. Bir düşey pompa çalıştırılmaya başlandığında anlık olarak yukarı doğru harekete geçen bir hidrolik etki meydana gelir. Pompa yüksek debilerde ve sürekli olarak çalıştırıldığında bu sürekli olarak yukarı doğru etkiyen bir eksenel kuvvet oluşturur. Bu motorun eksenel yatağında gerilim meydana getirir ve transmisyon millerinin, çarkların burkulmasına ve mekanik salmastraların kaçırmasına neden olabilir.

Eksenel yataklar aşırı derecede aşınıp aşınmadıkları için kontrol edilmelidir.

A C

Verimin arttırılması için motorlar bir üst sınıftan seçilmeli veya en azından yenisi ile değiştirilmeli veya pompanın tüm performansını önemli derecede arttıracak şekilde bobinleri tekrar sarılmalıdır.

, S

9.6.3 Pompa Grubu •

•

•

• • • •

•

Pompa grubu düşey olarak taşınır. Bu milin veya çan grubunun bel verme riskini önler. Çan kovanının boşluğu tipik olarak 9 mils tir ve yatay pozisyonda 3-4 çan grubu birbirine temas ettikten sonra çan 2-3 mils geçmeye sahiptir. Düşey pozisyonda bunlar dağıtılmıştır. Emme parçasındaki civata milin uç tarafına çarklarda doğru boşlukla konumlandırma için kullanılması zorunludur. Daha önce konulan çarkların üzerine yük uygulanmışsa bir sonraki çark konulurken çarklar germe kovanlarına çarpabilir. Eğer çarklar gevşemişse bu devreye alma sırasında ovma tehlikesine neden olacaktır. Bölücüler tarafından tutulanlarla karşılaştırıldığında germe kovanları ile geçirilmiş çarklar; kamalar, sabitleme segmanları ve diğer gerekenlere dikkat edilmelidir. Germe kovanlarının aşırı derecede sıkılması çarkın göbek alanında çatlamasına neden olacaktır. Pompa çanları monte edildikten sonra kalkma miktarı kontrol edilmeli ve rotor el ile döndürülerek iç tarafta herhangi bir ovalama izi olup olmadığı kontrol edilmelidir. Eğer pompanın uzunluğu fazla ise sütun kesitleri yatay pozisyonda monte edilmelidir. Monte edilmiş konumlarda her bir bileşen için grup ile 1800 döndürülmelidir. Bu hizalama toleranslarını ayarlamaya, sütunların uzunluğu boyunca geçmeye yardımcı olur ve grubun milin ekseni boyunca tutulmasını sağlar. Sütunlar geçirildikten sonra basma kafası konulur. Bu kademede milin genleşme uzunluğu pompanın sökülmesinden önce alınanlar karşılaştırılabilir. 1/16 ila 1/8 arasındaki sapmalar normal olarak kabul edilir ve conta kullanılarak kompanze edilebilir. Mil uzantısı desteklenebilir ve mil sahaya taşınmadan önce kilitlenebilir. Eğer emme çanındaki civata yerinde bırakılır ise kurulumdan önce sökülmesi için bir uyarı etiketi konulmalıdır.

E K

n a

m a

t A

205

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması 9.7 Çok Kademeli Pompaların Onarılması Burada çok kademeli pompalar, çok kademeli fıçı tipli çift gövdeli pompalar olarak ele alınmıştır. Bu tip iki gövdeyi bir araya getirir. İçteki grup karmaşık şekle sahip durgun hidrolik geçitlere sahiptir. Bu gövde harici basınç farkını görür. Bundan dolayı bunu en az seviyede tutmak için vidalama gerekmektedir. Gövde eksenel olarak birbirine benzeyen iki parçaya ayrılmış şekildedir ve Şekil 9.26 ‘da kine benzer şekilde dökülmüştür. Ya da çoklu difüzör gövdeli tipte olabilir. Dıştaki gövde basılan sıvı için bir basınç sınırı oluşturur ve bir basınçlı kap gibi tasarlanmıştır.

A C , S

Şekil 9.26 Çift gövdeli pompanın enine kesiti

E K

n a

Rotor karşıt çarklı veya aynı hat tipinde olabilir. Bundan sonra bu tasarım tipinde daha fazla olan eksenel itmenin alınması için bir dengeleme diski konulur. Bu pompalar genel olarak boyler besleme suyu pompaları, yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda hidrokarbon basan dolum pompaları, su taşkan pompaları ve boru hattı pompaları olarak kullanılırlar. Bu uygulamaların her birisi kritik kategori altına düşmektedir ve duruş süreleri biraz masraflı olabilir.

m a

t A

Bu pompalar, rotoru içeren iç gövdeleri tamamiyle ayrılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu dış taraftaki kapağın çıkarılmasıyla yapılır ve emme hattı bağlantısının kırılmasına gerek kalmaz. Duruş sürelerinin maliyeti yüksek olduğundan içteki alt grubun yedeği her zaman için hazırda tutulmalıdır. Onarım gereksinimleri süresince iç gruplar sadece değiştirilir. Radyal ve eksenel kaymalı yatakların olduğu bazı tasarımlarda duruş süresinde yapılan ayarlamalar ile olduğundan çok daha fazla düşürülebilir. İç grup söküldükten sonra ilk önce milin salgı miktarı kontrol edilmelidir. Salgı değeri 1 mil olmalıdır. Yatakların olduğu bölgelerde bu değer 0,5 mil den daha az olmalıdır. Bazı tasarımlarda çarklar mekaniksel gevşekliği önlemek ve her bir çarkın göbeğinde emme ağzı üzerindeki açık halkalar tarafından pozisyonunun ayarlanması için sıkı geçmedir.

206

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Açık halkalar için oluklar milin salgı yapmasına neden olur. Sıkı geçmeden dolayı milin geçme değerleri ölçülmeli ve kaydedilmelidir. Bundan sonraki adım, yarım kama ile milin dengelenmesidir. Mil balans tezgâhına konulur ve yaklaşık olarak 10 dakikalık bir süre için 300 d/d ‘de döndürülür. Bunun ardından milin ortasından salgı miktarı ölçülür ve açısal pozisyonu üzerine işaretlenir. Dengeleme milin fatura yüzlerinin talaşlı imalat tezgâhlarında işlenmesi ile elde edilir. Dengeleme yapıldıktan sonra salgı miktarı bir daha kontrol edilmelidir. Bundan sonraki adım dengeleme için rotor grubunun kullanılmasıdır. Bunun yapılabilmesi için mil düşey olarak yerleştirilir. Çark, itme manşonu ve denge diski, tambur ( varsa ) gibi tüm dönel bileşenler sırasıyla rotorun üzerine geçirilir.

A C

Bileşenlerin çoğu sıkı geçme olduğundan bunlar milin çapına ve boyuna göre yaklaşık olarak 110 – 120 C0 ‘ye kadar ısıtılırlar. Eşleme işaretli ikili halka ve ilk kademe çarkı için kama ilk önce takılır. Çarkın kama yuvası keçeli bir kalemle işaretlenir.

, S

Bunun ardından çark 120 C0 ‘ye ısıtılır ve dikkatlice ikili halkaları ile temas edene kadar kama üzerinde konumuna kaydırılır. Aşağı doğru uygulanan sabit bir basınç ile çarkın yumuşakça kavraması sağlanır. Bu sürece yardımcı olması için çarkın dış çapından emme ağzına kadar soğutma havası verilerek çarkın sıcaklığının ortam sıcaklığına gelmesi sağlanır. Benzer şekilde diğer çarkların da montajı yapılır.

E K

Çarkların tümü yumuşakça sabitlendikten sonra rotorun salgı değeri ölçülür. Eğer salgı değeri sınırların içerisinde ise çarkın somunları sıkılır ve salgı miktarı tekrar ölçülür. Eğer salgı değeri aşırı derecede fazla ise bunun nedeni büyük bir ihtimalle mil somunlarıdır ve bunların yüzeyleri rektifiye edilmelidir. Bundan sonraki adım rotorun dengelenmesidir. Burada okuyucunun W. Edward Nelson tarafından 1995 ‘teki 12. Uluslar arası Pompa Kullanıcıları Sempozyumu ‘nda sunduğu Pompa Onarımının Takip Edilmesi adlı makalesini okumalıdır.

n a

m a

Rotor dengelendikten sonra çarklar rotorun üzerinden sökülmelidir. Burada bir kere daha mil düşey olarak yerleştirilmeli ve bu kez çarklar bir öncekinde açıklandığı gibi benzer şekilde difüzör elemanları boyunca yerleştirilmelidir. Her bir kademenin kurulumu tamamlandıktan sonra eksenel kayma miktarı ölçülmelidir. Bu amaç için milin uç tarafına kaplinin alt tarafına bir jack yerleştirilebilir. Grup ile gerekli olan kaldırma sağlanmalıdır.

t A

0,01 mm gibi sıkı geçmeye sahip difüzör kapakları kurulum için biraz ısı verilmesini gerektirebilir. Kapağın oturmadığı durumlarda bir sonraki kapak ufak bir şalümo ile tüm çevre bir dakikalığına ısıtılabilir. Bunun ardından bir çekiç kullanılarak nazikçe yerine çakılır. Çarkların ve difüzörlerin tümü konulduktan sonra denge pistonu konulmalıdır. Bu bir kere soğutulduğunda somun daha önce verilen işaretlerin eşlenmesi için sıkılır. Çarkın difüzörü hizasına getirilir veya rotorun eksenel konumu Z boşluğuna sahiptir ( Şekil 9.27 ‘de görüldüğü gibi ) ve eksenel germe kovanı ve milin faturası ( Şekil 9.27 ) arasına yerleştirilen konumlandırıcı bir halkanın kalınlığı ile ayarlanır.

207

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

A C

Şekil 9.27 A boşluğu ve B boşluğu

Sırt ve göbeğin pozisyonlarının difüzör/salyangoz ‘a ve gövdeyle olan bağıntıları montaj süresince sınanmalı ve belirlenmelidir. Eksenel olarak çarkın basma ağzı, difüzörün tüm eksenel genişliği boyunca olmalıdır. Eğer bu sorun değil ise çarktan gelen akım difüzör veya gövdenin cidarlarına karşı basma yapacaktır. Rotorun çark ve difüzör/salyangoz hizasına olan hassasiyeti çarkın çıkış ağzı genişliğinin difüzör ağzının genişliğine olan oranına bağlıdır ( B2/B3 – bkz. Şekil 9.28 ) ve durum baz alınarak karar verilmesi zorunludur. Ancak, çarkın yan plaka ( sırt/kapak ) kalınlığının ½ inç ten az olması tercih edilmektedir.

, S

E K

Dinamik dengeleme süresince eğer çarkın yan cidarları taşmayı etkileyecek şekilde çarkın dış çapını taşarsa, pompanın performansı da etkilenecektir. Bu eksenel konuma ek olarak inceleme süresince ölçülmesi, kaydedilmesi/düzeltilmesi gereken iki önemli boyut vardır. Bunların herhangi bir yüksek enerjili pompanın hidrolik kararlılığı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Bunlar Şekil 9.28 ‘de görülen A boşluğu ve B boşluğu dur.

n a

A boşluğu çarkın yanal plakalarının dış çapları, göbek/kapak, sırt ve difüzör kanalı yanal plakalarının iç çapı arasındaki radyal boşluktur.

m a

B boşluğu çarkın dış çaplarında çark kanatları ve difüzör veya salyangoz kanadının iç çapı arasındaki radyal boşluktur. Bu çark kanadının çapına göre yüzdesel olarak ifade edilir.

t A

Yukarıdaki boşluklar özgül devir ve pompanın konstrüksiyonuna göre bırakılmalıdır. Boşlukların doğru verilmesi kanat titreşim frekansının geçişini yok eder. Difüzör/salyangoz kanadının A boşluğunu etkilemeden doğru B boşluğunu elde edilecek şekilde işlenmesi verimde bir düşüşe neden olmayacaktır. Gerçekte yüksek gürültü seviyesi, darbe ve titreşimin ana nedeni kanatın geçiş frekansıdır. Bu da verimin iyileştirilmesini engelleyen bir faktördür. A boşluğu normalde 35 – 85 mils arasında bir değere sahiptir. Tercih edilen değer ise 50 mils tir. 125 mils ‘e doğru gidildikçe verimde düşme meydana gelir. B boşluğu durumunda ise difüzör tipli konstrüksiyona sahip bu pompalar için değer tercih edilen boşluğun %6 ‘sı ile %4 ila %12 arasında değişmektedir. Salyangoz tipli konstrüksiyonda bu aralık tercih edilen %10 boşluk değeri ile %6 ila %12 arasında değişir.

208

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

A C Şekil 9.28 Genleşme contaları ve pulları

, S

E K

Çarkın ve difüzörün kanat sayıları çift sayı olduğunda radyal boşluk %4 ‘den daha fazla olmalıdır. Bu, iç gövde ve rotordan oluşan iç alt grubu bir araya getirir.

n a

Bunlar daha sonra bir kılavuz ekipman kullanılarak dış gövde içerisine konulurlar. İç gövde ve dış kafa arasındaki genleşme contaları ve pulları Şekil 9.29 ‘da görüldüğü gibi konulurlar. İçteki kafa contasının uygun olmaması ortadaki difüzör kapaklarında istenmeyen sonuçlar verebilir. Emme ağzı pulları ve basma ağzı difüzör pulları verimde düşüşe ve erozyona neden olacak sıvı resirkülasyonu meydana getirebilir. Pulların conta boyunca olan kalınlığı her bir conta sıkıştırıldığında yaklaşık olarak 0,4 ila 0,5 mm arasında olmalıdır.

m a

t A

Bundan sonra kafa konulur ve sıkılır. Birçok tasarımda kafanın geçme malzemesi tamamiyle metaldir ve kafadaki boşluk 1 ila 1,5 mm arasında olmalıdır. Rulman yatakları yerinde, kaymalı yatakların alt yarılarına konulur. Kavrama ucundaki yatak, çarkın emme ağzı aşınma bilezikleri ile 0,025 mm merkezlenene dek hareket ettirilir. Bu ölçüm sentil çakıları kullanılarak yapılmalıdır. Salmastra yatağının çapından ve yüzeylerden komparatörle alınan değerler kaydedilir. Konumlandırma pulu ve eksenel manşon konulur. Yataklar yerine konulmadan önce salmastralar konulmalıdır. Rulman yatağını sabitleyen pimler konulur ve civatalanır. Son olarak, kaymalı yatak ve eksenel yataklar konulur. Eksenel manşonun konumu rotoru eksenel olarak hizalama yapar. Böylece çark ve difüzör arasında istenilen boşluk değeri elde edilir. Kaplin yarıları konulur ve ayarlama için hazır hale getirilir. 209

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

A C

Şekil 9.29 Genleşme contasına ait kesit

9.8 Pompanın Bakımı için Gerekli Optimum Zaman

Bir periyot boyunca pompaların performansı düşer ve ister sorunla devam etsin isterse inceleme için pompa alınsın her zaman için bu bir sorundur. Birinci durumda verimsiz çalışmadan ötürü her zaman için para kaybı söz konusudur. Diğerinde ise bakım masrafına neden olmaktadır.

, S

E K

Bir pompanın incelenmesi için optimum zamanın belirlenmesinde bir denklemin oluşturulmasına çalışılabilir. Burada sunulan algoritma Ray Beebe ‘nin APME seminerinde sunduğu Ekonomik Çalışma için Pompa Koşullarının İzlenmesi adlı makalesindeki çalışmadan yararlanılmıştır.

n a

Ortaya konulan her teori gibi inceleme tarafından performans kaybını gidermek için ekonomi zamanı çevre koşulları ile değişecektir. Yapılan temel kabuller: • •

m a

Bir zaman periyodu süresince sabit bozulma Bozulma hızı zamanla artmaktadır.

Birinci durumda, bir zaman periyodu süresince bozulmanın sabit olması, incelemedeki yatırımın gerekli olan geri dönüş hızını vereceğinden emin olunarak bir amortisman analizi yapılabilir. Aynı süreç işletmenin iyileştirilmesinde herhangi bir yatırıma karar verilirken kullanılır.

t A

Bozulmanın hızı zamanla arttığında inceleme için optimum zaman artan güç sarfiyatı maliyetine eklendiğinde inceleme maliyetine eşit olacaktır. Pompanın performansındaki düşüşün nedeni şunlar olabilir: • •

210

İşletme üretiminde sınırlama: Bu tip durumlarda ürün kaybı pompanın elden geçirme maliyetini hemen karşılamak için biraz yüksek olabilir ve elden geçirmenin yapılabilmesi için uygun bir aralığın bulunmasında zaman sorunu ile karşılaşılabilir. Pompanın çalışması süreksizdir ve işletmenin üretimini etkilemez. Tankerlere ürünlerin basılması için kullanılan pompalar söz konusu olduğunda pompanın

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması

•

performansındaki herhangi bir düşüş sadece çalışma süresinin daha fazla uzamasına neden olabilir. Çalışma için ek zaman gerektiğinde elden geçirme maliyeti ile karşılaştırılabilecek kadar yüksek güç sarfiyatı meydana gelir. Başlangıç kademesinde pompanın performansındaki düşüş işletmenin üretimini etkilemez ve bir kontrol vanasının uzantısıdır veya bir periyot süresince devrin arttırılmasıdır. Bir eşik değerine ulaşıldığında işletmenin üretimini etkilenmeye başlar. Bazı durumlarda güç gereksinimi aşırı yük ikazlarına neden olacak şekilde motor hızı artabilir.

Performansın hesaplanma prosedürü pompanın gücü sarfiyatının belirlenmesi için bir önceki bölümde anlatılmıştı. Bunun etkinliği pompanın performans eğrileri ile belirlenebilir.

A C

İlkinin kullanılmasıyla pompanın aşırı güç sarfiyatı belirlenebilir ve bu kötü performanstan dolayı kaybedilen paranın belirlenmesi için kullanılabilir. Fazladan güç için kullanılan pompalar ilk adaylardır ve daha yüksek öncelik alır. Bundan sonraki faktör elden geçirme maliyetini etkiler. Bu şimdi maliyet ve fayda konusu haline gelmiştir.

, S

Aşağıdaki örnek Ray Beebe ‘nin makalesinden pompanın süreksiz çalıştığı ve performans kaybının işletmenin üretimini etkilemediği durumlar için alınmıştır.

E K

Pompanın çalışma süresi: 24 ay – çalışması bu zamanın %27 ‘sidir. Elden geçirme maliyeti: 50,000 $ Güç maliyeti: 10 sent/kWh Aşırı güç sarfiyatı: 167 kW

Eğer aşırı güç sarfiyatı hızının artışı doğrusal olduğu kabul edilirse elden geçirmenin artan maliyet hızı ay başına aşağıdaki gibi hesaplanabilir: • • • •

n a

Bir aydaki saat sayısı: 30 x 24 = 720 saat Çalışma saatinin sayısı ( %27 ): 720 x 0,27 = 194,4 saat Bir ayda sarf edilen aşırı güç birimi: 167 x 194,4 = 32464,8 kWh Bu aşırı gücün maliyeti, 10 sent/kWh ‘tan: 32464,8 x 0,1 = 3246,5 $

m a

t A

Bu 24 saatteki hasarın maliyetidir. Ancak, bu 24 saatin hepsi için geçerli değildir. Gerçekte başlangıçtaki kademelerde bu biraz daha düşük olmalıdır. Bu yüzden, hasar hızının doğrusal olduğu kabulü yapılır. Hasarın maliyeti 24 ayda aybaşına 3246,6 $ artmaktadır. Hasarın ortalama maliyeti 135,3 $ /ay / ay. Süreçte burası iteratiftir. Fakat basit bir hesaplamayla bu kolaylıkla çözülebilir. Bu prosedür Şekil 9.30 ‘da görüldüğü gibi bir MS-Excel sayfasında yapılabilir. Ay başına elden geçirme ortalama maliyeti, aşırı gücün ortalama maliyetine eşit olduğunda elden geçirme için optimum zamandır. Optimum zaman kabul edildiğinde iteratif süreç için bu örnekte 22 ay olarak göz önüne alınmıştır.

211

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Elden geçirme için ortalama maliyet: 50,000 $ / 22 = 2273 $/ay Kullanılan fazladan enerjinin maliyeti: 135 $ x ½ x 22 = 1488 $/ay Ortalama maliyet toplamı/ay bu yüzden bu iki şeklin toplamına veya 3760,7 $ ‘a eşittir. Burada iki maliyet birbirine eşit değildir ve bu yüzden toplam maliyet optimum değildir. Bu süreç tüm maliyetler eşit hale gelene dek tekrarlanır. Bu süreç tekrarlanır ve bu örnek için hesaplanan optimum süre 27,2 aydır. Toplam maliyet 3677,9 $ olarak bulunur.

A C , S

E K n a

m a

Şekil 9.30 Algoritmanın çalıştırılması için hazırlanan bir MS-Excel sayfası

Bu hesaplama sadece eğer aşınmanın ilerleme zamanı üniform olarak artıyorsa doğrudur. Diğer kabullerin yapılması için bilgiye gereksinim vardır. Fakat karar verecekler bir yerden başlamak zorundadır.

t A

Burada bağıl olarak daha küçük bazı pompalarda enerjiden tek başına tasarruf elden geçirme ile hiçbir zaman sağlanamaz. Fakat pompanın hasarlanması üretimi etkilemediğinde işletmenin üretim hızının düşürülmesi ile bu dengelenebilir. Devrin arzu edilen görevi yerine getirmesi için aşınmanın gerekli olan güç üzerindeki etkisi sabit devirde kontrol edilen pompa için çok daha önemlidir. Bunun nedeni güç artışının devrin kübüyle artmasıdır. Pompanın çıkışı pompanın en yüksek devri ile sınırlanmadıkça veya tahrik birimi izin verilebilen en yüksek güç çıkışıyla, üretim de kayıp olmayacaktır.

212

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması Ancak, sarf edilen güç sabit devirli bir pompa için olana göre verilen aşınma durumu için daha hızlı artacaktır. Performans izleme aygıtları kullanılabilir veya taşınabilir enstrümanlar sarf edilen fazladan gücün hassas olarak belirlenmesi için kullanılabilir. Aynı yöntem ve hesaplamalar elde geçirme maliyetinin veya minimum toplam maliyetin bulunması için kullanılabilir. Bu algoritma doğası gereği biraz geneldir ve pompalar dışında da kullanılabilir. Enerji kaybına yol açacak şekilde performansın düştüğü yerlerde bakım mühendisleri ve yöneticileri için üretim kapasitesinde artış sağlaması için çok kullanışlı bir araçtır. Tek Kademeli Santrifüj Pompalar İçin Tolerans Tablosu En az

En çok

1. Milin salgısı 2. Rulman iç çapı, geçme

-0,003

0,025 0,020

3. Rulman dış çapı, geçme 2” den az

-0,0017

0,0016

-0,020

0,030

A C

Tüm birimler aksi belirtilmedikçe mm Geçme

Yatak Grubu

2” den fazla 4. Yatak gövdesinin salgısı Radyal Yüzeyden 5. Milin eksenel kayması 6. Kovan salgısı

0,010

n a

7. Çarkın aşınma bileziği Ön Arka

Salmastra Yatağı Grubu

m a

8. Rulman yatağı tapası ve salmastra yatağı boşluğu 9. Gövdedeki aşınma bileziğinin salgısı 10. Mil ile salmastra boşluğunun eş merkezliliği 11. Boğaz kovanı boşluğu Salmastra Grubu 12. Dönen yüzün düzgünlüğü – ışık bandları 13. Durgun yüzün düzgünlüğü – ışık bandları

t A

, S

E K

0,050 0,050 0,030 0,050 0,070

Pozitif, girişim olduğunu gösterir. Pozitif, girişim olduğunu gösterir. Pozitif, girişim olduğunu gösterir.

Mil-kovan arasındaki boşluk -0,07 ila 0,1 mm Mil-çark arasındaki boşluk -0,02 ila 0,03 mm

0,070

0,1 0,070 0,100

0,15

0,20

1,0

3,0

1,0

3,0

Gövde Grubu 14. Çarkın aşınma bileziği boşluğu Ön Arka 15. Sırt kanadının boşluğu 16. Çark çapı 17. Çark üzerindeki artık

0,8

1,0

Çarkın aşınma bileziği toleransı ( WRC ) – 4” altında – [(Inç çarp/1000)+10] mils 4” ve yukarı – [(inç çap/1000)+12] mils + galling malzemeleri için

213

Santrifüj Pompaların Bakımının Yapılması 5 mils ve ürün sıcaklığı 260 C0 nin üzerinde

dengesizlik – gm-mm/kg

Kavrama Grubu 18. Mile kama ile geçen kaplin

-0,01

0,01

Çok kademeli pompalar için ek geçmeler Rotor Grubu 1. Milin salgı miktarı 2. Mil ve alt kovan 3. Mil ve boşluk kovanı 4. Alt ve orta kovan gövde ile 5. Alt burc ve kovan 6. Orta burc ve kovan 7. Boğaz burcu ve kovan 8. Mil ve rulman kovanı 9. Difüzör yüzü ve drum tapası 10. Drum burcu 11. Grubun toplam kayması 12. Aşınma bileziği toleransı – 1nc. kademe 13. Aşınma bileziği toleransı – denge kademeleri 14. Çark aşınma bileziğinin salgısı 15. Gövde aşınma bileziğinin salgısı 16. Orta kovan salgısı

0 0,02 0

0,07 -0,02 0,03 -0,03

0,1 0,7*WRC 0,25 0,02 0,2

0,15 0,8*WRC 0,3 0,04 0,5

0,07

0,1

A C

, S

Tek kademe formu referans olarak alınır – 16 Tek kademe formu referans olarak alınır – 16

E K

0,07 0,07 0,07

m a

214

Başparmak kuralı

Pompaya özgü

n a

t A

Sıkı geçme

Ek A

EK A

Pompa Tipleri

A C , S

E K n a

m a

t A

Şekil A.1 Pompaların sınıflandırılması

A.1 Alıştırmalar A.1.1 Alıştırma 1 1. İyi bir pompanın özelliğini belirtmek için hangi özellikler kullanılır ?

215

Ek A 2. Yeni bir mühendislik projesindeki riskler hesaplandığında göz önünde bulundurulması gereken en az sekiz konu hangisidir ? 3. Riskin değerlendirilmesi neden herhangi bir çalışmanın zorunlu bir parçasıdır ? 4. Herhangi bir mühendislik projesinin ömür çevrimi maliyetindeki ana bileşenler nelerdir ? 5. Alternatif pompalama istasyonlarının ömür çevriminin karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi için kullanılan kıstaslar nelerdir ? 6. Pompaların kurulduğu alanlarla ilgili yasal gereksinimler nelerdir ? A.1.2 Alıştırma 2 ( Şekil A.2 ) Soru numaraları bir sonraki resim üzerindeki sayılarla ilgilidir 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10A 10B

A C

Cevap

, S

Pompa gövdesinin görevleri nelerdir? Bu parçanın adı ve kullanım amacı nedir? Bu parçanın adı ve kullanım amacı nedir? Bu parçanın adı ve kullanım amacı nedir? Parçanın adı nedir? Parçanın adı nedir? Çarkın tipi nedir? Çarkın tipi nedir? Çarkın tipi nedir? Görülen iki çarkın birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları nelerdir? Çok kademeli pompaların kullanım amaçları nelerdir?

E K

n a

m a

11. Şekilde görülen pompa çarkına pompanın çalışması süresince etkiyen hidrolik eksenel kuvvetlerin dağılımını ve doğrultusunu resim üzerinde gösteriniz ( Şekil A.3 ). 12. Eğer çark açık tipli olsaydı bu kuvvet dağılımı nasıl olurdu? ( Basınç dağılımını çiziniz ) 13. Bir pompa üzerine etki eden eksenel kuvvetlerin olası kaynakları nelerdir ? 14. Bir santrifüj pompada radyal kuvvetler hangi noktada en büyük ve en küçük değerlerini alır?

t A

Soru numaraları Şekil A.4 üzerindeki sayılarla ilgilidir 15 16 17 18 19 20 216

Cevabınız

Mil salmastralarının görevleri nelerdir? Kullanılan mil salmastralarının ana tipleri nelerdir? Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? Parçanın adı ve kullanım amacı nedir?

Ek A 21

Parçanın adı ve kullanım amacı nedir?

A C , S

E K n a

Şekil A.2

m a

t A Şekil A.3

217

Ek A

A C , S

Şekil A.4

A.1.3 Alıştırma 3

E K

1. Aşağıda yanlış olarak verilen pompa kanunlarının doğrusunu yazınız: Benzer akım koşulları için ( örn: verim aynı ) • Kapasite pompanın çarkı veya devri ile doğru orantılıdır. • Güç pompanın çarkı veya çark devrinin karesi ile doğru orantılıdır. • Yük pompanın çarkı veya devrin kübü ile doğru orantılıdır.

n a

2. Her bir kanunun formülle doğrusunu yazınız. 3. Net Pozitif Emme Yükü nü tanımlayınız. 4. NPSH-a ve NPSH-r arasındaki fark nedir? 5. Aşağıdaki örnek için NPSH-a ‘yı hesaplayınız ( Şekil A.5 ). 6. Kavitasyonu önlemek için neler yapılmalıdır? 7. Bir azalan pompa eğrisini çiziniz. 8. Düz bir pompa eğrisi için bağıl değerler nelerdir? 9. Ek NPSH-a hesaplamaları.

m a

t A

9.1 Emme yükü/açık tank – verilen ( Şekil A.6 ) Vanada sürtünme kaybı = 1m, boruda sürtünme kaybı = 1.1m, statik yük ( HS ) = 4.5m, su sıcaklığı = 20 C0, 20 C0 deki yoğunluk (ρ) = 998.3 kg/m3, atmosferik basınç ( HA ) = 101.325 kPa ( mutlak ), buhar basıncı = 2.337 kPa ( mutlak ), yerçekimi ivmesi = 9.81 m/sn2. P = ρ x g x H ve H = P/ρ x g 9.2 Emme yükü/kapalı tank ( Şekil A.7 ) Su sıcaklığı = 130 C0, 130 C0 deki yoğunluk = 934.6 kg/m3, 130 C0 deki buhar basıncı = 270.13 kPa ( mutlak ), gösterge basıncı = 130 kPag, yerçekimi ivmesi = 9.81 m/sn2. Emme yükü ( HS ) = 4.0m, borudaki sürtünme kaybı = 1.1m, vanadaki sürtünme kaybı = 0.1m 218

Ek A

NPSH-a = HSt - HBuh

A C , S

E K

Şekil A.5

n a

m a

t A Şekil A.6

219

Ek A

A C , S

Şekil A.7

9.3 Emme yükü/kapalı tank – verilen ( Şekil A.8 )

E K

Su sıcaklığı = 108 C0, 108 C0 ‘deki yoğunluk = 952.2 kg/m3, 108 C0 ‘deki buhar basıncı = 133.90 kPa ( mutlak ), gösterge basıncı = 110 kPag, yerçekimi ivmesi = 9.81 m/sn2, emme yükü ( HS ) = 4.0m, borudaki sürtünme kaybı = 1.1m, vanadaki sürtünme kaybı = 0.1m NPSH-a = HSt - HBuh

n a

m a

t A Şekil A.8

220

Ek A 9.4 Emme yükü/emme gösterge değeri – verilen ( Şekil A.9 ) Sıvının hacimsel debisi = 12 lt/sn = 12.10-3 m3/sn, gösterge basıncı = 24 kPa, emme borusunun çapı = 58.2 mm = 0.0582m, suyun sıcaklığı = 50 C0, 50 C0 ‘deki yoğunluk = 988 kg/m3, 50 C0 ‘deki buhar basıncı = 12.335 kPa ( mutlak ), yerçekimi ivmesi = 9.81 m/sn2, atmosferik basınç = 101.325 kPa.

A C , S

Şekil A.9

9.5 Emme yükü/doymuş ( kaynayan ) sıvı – verilen ( Şekil A.10 )

E K

Su sıcaklığı = 136 C0, suyun yoğunluğu = ρ = 929.4 kg/m3, tanktaki basınç = buhar basıncı = 322.3 kPa ( mutlak ), yerçekimi ivmesi = 9.81 m/sn2, HS = 7.0m, vanadaki sürtünme ( yük kaybı ) = 0.1m, borudaki sürtünme ( yük kaybı ) = 0.9m Sıvı doymuş olduğunda kaptaki basınç HBuh ve eğer varsa gösterge basıncı dikkate alınmaz.

n a

m a

t A Şekil A.10

221

Ek A 10. Şekildeki hidrolik sistem için sistemin toplam yükünü hesaplayınız. Hesaplama için suyun yoğunluğunun 1000 kg/m3 ve a daki giriş kaybının 0.5m, g deki ani genleşme kaybının 0.5m ve f dirseğinde 0.4m olduğunu kabul ediniz ( Şekil A.11 ).

A C , S

E K

Şekil A.11

11. Aşağıda verilen pompa performans eğrisi üzerinde aşağıdaki parametreler sahip bir sistem için sistemin direnç eğrisinin çiziniz.

n a

Çarkın çapı = 268mm, çalışma noktasında Q = 15.75 lt/sn, Ht = 90m Statik Yük = 70m, basılan suyun yoğunluğu = 1000 kgs/m3.

m a

Çizilecek eğri 0 debiden 17.5 lt/sn ‘ye kadar olan direnci göstermelidir ( Grundfos 80 x 50 – 315 pompa eğrileri kullanılabilir – Şekil A.12 ).

t A

A.1.4 Alıştırma 4

1. Çark çapı 268 mm olan 90 m yükte 15.75 lt/sn basan bir pompa 14.5 lt/sn debi ile basma yapması düşünülüyorsa çark çapı ne olmalıdır? 2. Bu pompayı çapı 268 mm olan benzer ikinci bir pompa ile paralel olarak çalışırsa sistemin debisi ne olur? Paralel olarak çalıştırılırlarsa debi değeri ne olur? 3. Eğer basılan sıvının kinematik viskozitesi 10-4 m2/sn ve özgül ağırlığı 0.85 ise 1 nolu maddedeki pompanın yükü nasıl değişir? 4. Pompanın seçimi ve çalışması için kademeli akışkan sıcaklıklarını içeren konular nelerdir? A.1.5 Alıştırma 5 Pompa seçimi ile ilgili alıştırmalar:

222

Ek A Aşağıdaki verilere göre; • • •

Sistemin NPSH-a ‘sını Çalışma noktasında pompa performansı tablosunda NPSH-r ‘ını Eşdeğer uzunluktan yararlanarak sistemin toplam yükünü – vanalar ve bağlantı elemanları tablosu verilmiştir –

A C , S

E K n a

m a

Şekil A.12

• • • •

Basma ağzı kısılmadığında debi, yük ve pompa tarafından çekilen gücü Basma ağzı 140 lt/sn debiye sahip olacak şekilde çalıştırıldığında pompa tarafından çekilen gücü Tahrik biriminin verimi %96.5 ve motorun verimi %91 ise motorun 156 lt/sn debide çektiği akımı Pompanın güvenilir ve güvenli olarak çalışması için hangi boyuttaki ( yüksek verimli ) motorun seçileceğini

t A

hesaplayınız ( Şekil A.13 ). Bilinen veriler İşletmenin ihtiyacı olan debi Q Tasarım noktası, yük H Suyun sıcaklığı Suyun yoğunluğu ρ = Yerçekimi ivmesi – g

140 lt/sn 51.50 m 30 C0 995.70 kg/m3 9.81 m/sn2 223

Ek A Pompanın devri ( 4 kutuplu motor ) Pompa çarkının çapı Pompanın Emme/Basma Çapı Atmosferik basınç ( HA ) 9.789 kPa = 1m veya 9.8 kPa Tablodan, 250 mm anma çapı SCH 40 çelik boru için m/100 m ‘deki sürtünme kaybı Not: Filtre mantar diskli taban vanası için K direnç katsayısı ( bkz. tablo ) Filtre için yük kaybı = K x ν2/2.g Giriş kaybı ( bkz. tablo K = 0.5 ) Çıkış kaybı ( bkz. tablo K = 1.0 )

1490 d/d (( Hz x 60 )/ kutup sayısı ) 406 mm 250 mm 101.33 kPa 100 m 2.30m/100m ve hız = 2.75 m/sn2 5.88 2.27 ( m – eşdeğer boru uzunluğu ) 0.19 ( m – eşdeğer boru uzunluğu ) 0.39 ( m – eşdeğer boru uzunluğu )

A C

, S

E K n a

Şekil A.13

t A

m a

Şekil A.14

224

Ek A

A C , S

Şekil A.15 Eşdeğer uzunluk – vana ve boru bağlantı elemanları

E K n a

m a

t A Şekil A.16

225

Ek A A.1.6 Alıştırma 6 1. Pompa 140 lt/sn basacak olursa pompanın çapı hangi değere düşürülmelidir? Bunun yanında; a) Aynı sonuca ulaşılması için vanayı kısmanın yerine çarktan talaş alınmasıyla ne kadarlık enerji tasarrufu sağlanır? Pompanın günde 24 saat çalıştığını ve elektrik maliyetinin 0.11 $/kWh olduğunu kabul ediniz. b) Pompanın çıkış debisi başka nasıl kontrol edilebilir? c) Hangi yöntem daha verimlidir ve/veya daha esnektir?

A C

A.1.7 Alıştırma 7

Aşağıdaki tabloda verilen pompa test değerlerini referans alıp, AS 2417.3 ‘deki denklemden yararlanarak elips analizi ile veya değerinin 1 ‘den çok çok büyük olduğu kabulü ile garanti edilen performans hangi noktada elde edilir, matematiksel olarak gösteriniz. Buna göre pompa verilen parametreleri karşılıyorsa her bir durumu gösteriniz.

, S

Bilinen: Pompa üreticisi tarafından garanti edilen çalışma noktası 48m yükte 140 lt/sn. AS 2417.3, QG için HG ‘den ±%2 ve ±%4 ‘lük sapma kabul edilebilir seviyededir. Elips Analizi Değer ΔH (m)

Değer ΔQ ( lt/sn )

3.9 3.0 2.0 1.0 0.5 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 1.0 -1.0 5.0 10.0 1.03

16.0 14.0 11.0 9.0 7.0 5.0 -5.0 -8.0 -10.0 -12.0 -15.0 5.5 5.6 5.6

2

[HG x XH/ΔH] +[QG x XQ/ΔQ]2>>=1

m a

t A

Pompa HG Garanti (m) 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5

n a

Tasarım Noktası

E K

Pompa QG Garanti (lt/sn) 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140

Sapma XH=%2.0

Sapma XQ=%4.0

0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

Farklı ΔH (m) ve ΔQ (m) için test edilirse 1. satırda 3.9 = 55.4 – 51.5 ve 16 = 156-140 olarak elde edilir.

A.1.8 Alıştırma 8 Eğer bir pompanın devri 2450 d/d ve debisi 60 m yük için 200 lt/sn iken çektiği güç 120 kW ise pompanın devri 2950 d/d ‘ye çıkarıldığında debi ve çekilen güç ne olur? Bilinenler: Q1 = 200 lt/sn, N1 = 2450 d/d, kW1 = 120 kW, H1 = 60 m ve N2 = 2950.

226

Ek A A.2. Diğer Alıştırmalar A.2.1 Santrifüj Pompalar Çalışma grubu olarak problem çözme Bu alıştırma santrifüj pompanın çalışması sırasında karşılaşılabilecek arızaların üstesinden gelinebilmesi için hazırlanmıştır. Burada sınıf gruplara ayrılmalı ve eğitimi veren kişi her bir gruba bir çift arıza senaryosu vermelidir. Bu durumda grup olası arıza nedenlerini listeleyebilmelidir. Konular:

A C

1. 2. 3. 4. 5.

Pompa ne herhangi bir yük basıncı geliştiriyor ne de sıvıyı basıyor Pompa sıvıyı basıyor, fakat basıncını çok az arttırıyor Pompanın çıkış basıncı pompanın performans eğrisinde verilen verinin altında Pompa belirtilen değerden daha fazla akım çekiyor Pompa sistemi ile ilgili bir sorun olduğu gözükmemesine rağmen pompanın performansı düşük 6. Devreye alma süresince pompa tatminkâr olarak çalışıyor. Ancak kısa bir süre sonra performans düşüyor 7. Pompada titreşim veya gürültü veya her ikisi de var 8. Salmastra kutusu anormal derecede kaçak yapıyor 9. Salmastra baskısının ömrü kısa 10. Mekanik salmastra erkenden arızalanıyor 11. Yataklar erkenden arızalanıyor 12. Rulmanlar sesli olarak çalışıyor, örn. sürekli yüksek seviyeli veya kesikli/sürekli düşük seviyeli gürültü veya gürültü/tıkırdama ve/veya tıklama, kesikli tiz ses veya yüksek seviyeli ses. 13. Pompa aşırı derece ısınıyor veya tutukluk yapıyor veya her ikisi de var 14. NPSH-a arttığında pompa kavitasyona gidiyor 15. Pompanın güvenli olarak çalışması için akılda bulunması gerekenlerin listesi 16. Pompanın güvenli olarak çalışması için yapılmaması gerekenlerin listesi

, S

E K

n a

m a

S1 C1

Pompa ne herhangi bir yük basıncı geliştiriyor ne de sıvıyı basıyor • • • • •

S2 C2

Pompa sıvıyı basıyor, fakat sıvının basıncı çok az artıyor • • •

t A

227

Ek A • • • • • • • •

A C S3 C3

, S

Pompanın çıkış değerleri üreticinin pompa ile birlikte verdiği performans eğrisindeki verilerin altında • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

E K

n a

m a

t A

S4 A4

228

Pompa belirtilen değerden daha fazla amper çekiyor • •

Ek A • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • S5 C5

A C , S

E K n a

Her ne kadar basma sisteminde bir arıza görülmese de pompanın performansı düşük • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

m a

t A

229

Ek A • • • • • • S6 C6

Pompa devreye alma sırasında tatminkar şekilde çalışıyor. Fakat Kısa bir zaman zarfında performans düşüyor • • • • • •

A C

S7 C7

Pompa gürültülü ve/veya titreşimli çalışıyor • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

E K

, S

n a

m a

t A

230

Ek A • • • • • • • • • • • • • S8 C8

Salmastra kutusu anormal derecede kaçırıyor • • • • • • • • • • • • •

A C , S

E K

S9 C9

n a

m a

Salmastra baskısının ömrü çok kısa • • • • • • • • • • • • • • • •

t A

231

Ek A • S10 C10

S11 C11

Mekanik salmastra uzun süre dayanmıyor • • • • • • • • • • • • • Rulmanlar uzun süre dayanmıyor • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

n a

m a

t A

232

A C E K

, S

Ek A S12

Rulmanlar gürültülü olarak çalışıyor, örn: sürekli yüksek seviye veya kesikli/kesintisiz düşük seviye veya kesikli/tıkırdama ve/veya tıklama, kesikli tiz veya yüksek seviyede ses A12 A. Sürekli yüksek seviyede ses • • • • B. Sürekli veya kesikli düşük seviyede ses • • • C. Kesikli tıkırdama, gümbürtü ve/veya tıklama • • • •

A C

D. Kesikli tiz ses veya yüksek seviyeli ses • • • • • S13 C13

, S

E K

n a

Pompa aşırı derecede ısınıyor ve/veya tutukluk yapıyor • • • • • • • • •

m a

t A

S14

NPSH-a arttırıldığında pompa kavitasyona uğruyor 233

Ek A C14

• • • • • • •

A C S15 C15

, S

Pompaların güvenli olarak çalışmasını sağlamak için neler yapılmalıdır ?

E K S16 C16

n a

Pompaların güvenli olarak çalışmasını engelleyen nedenler nelerdir ?

m a

t A

A.3 Cevaplar

A.3.1 Alıştırma 1: Cevaplar 1. İyi bir pompanın özelliğini belirtmek için hangi özellikler kullanılır ? a. Güvenlik b. Güvenirlilik c. Verim 2. Yeni bir mühendislik projesindeki riskler hesaplandığında göz önünde bulundurulması gereken en az sekiz konu hangisidir ?

234

Ek A

3.

4.

a. Tedariğin sürekliliği b. Ekonomik olması c. Çevre d. Finans e. İnsan hatası veya davranışı f. Doğal hasarlar g. Çalışma güvenliği ve sağlık h. Ürünün sağlamlığı i. Profesyonel sorumluluk j. Özelliklerin bozulmaması k. Müşteri memnuniyeti l. Güvenlik Risk değerlendirilmesi neden herhangi bir çalışmanın zorunlu bir parçasıdır ? a. Eğer iyi bir şirket olunacaksa sadece müşteri memnuniyeti yeterli değildir. Yönetmelikler tarafından bakım yükümlülüğü zorunlu kılındığından dolayı etkili bir risk değerlendirilmesinin yapılması zorunludur. Herhangi bir mühendislik projesinin ömür çevrimi maliyetindeki ana bileşenler nelerdir ? a. Tasarımın maliyeti b. Tasarımı geliştirme maliyeti c. Yatırım maliyetleri d. Devreye alma maliyeti e. Bakım maliyetleri f. Yenisi ile değiştirme maliyeti g. Prosesi iyileştirme maliyeti h. Demontaj maliyeti i. Çevresellik maliyeti Alternatif pompalama istasyonlarının ömür çevriminin karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi için kullanılan kıstaslar nelerdir ? a. Etkin çıkışın birimi başına toplam maliyet Pompaların kurulduğu alanlarla ilgili yasal gereksinimler nelerdir ? a. İş güvenliği ve sağlık ile ilgili mevzuatlar – Bakım yükümlülüğü açısından b. Yangından koruma sistemleri c. Kanserojen sıvıların basılması d. Alevlenen sıvıların basılması e. Yüksek sıcaklıktaki sıvıların basılması f. Zararlı atmosferdeki sıvıların basılması

A C

, S

5. 6.

E K

n a

m a

t A

A.3.2 Alıştırma 2: Cevaplar Soru Cevap numaraları bir sonraki resim üzerindeki sayılarla ilgilidir Pompa gövdesinin işlevleri nelerdir? 1 • Basınç koruma • Sıvıyı koruma

235

Ek A • Sıvıyı taşıma • Yapısal destek • Kinetik enerjinin basınca dönüştürülmesi Bu parçanın adı ve kullanım amacı nedir? • Salyangoz • Akışkanın pompanın çıkışına doğru sabit hızla akmasını sağlar ve kinetik enerjiyi basınca dönüştürür.

2

3

Bu parçanın adı ve kullanım amacı nedir? • Aşınma halkası • Akımın resirkülasyonunu önler ve bu sayede verimi arttırır. Bunun yanında gövdenin tamir edilmesi ve değiştirilmesine alternatif olarak bakım maliyetini azaltır. Bu parçanın adı ve kullanım amacı nedir? • Kılavuz kanatları • Akışkanın önceden dönmesini engeller Parçanın adı nedir? • Boğaz Parçanın adı nedir? • Salyangoz köşesi Çarkın tipi nedir? • Radyal Çarkın tipi nedir? • Karışık akımlı Çarkın tipi nedir? • Eksenel Görülen iki çarkın birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları nelerdir? • Sırt sırta yerleşim eksenel hidrolik kuvvetlerin kendiliğinden dengelenmesini sağlar. • Sırt sırta tasarım daha karmaşık bir tasarım gerektirir ve bu yüzden gövdelerinin dökülmesi daha maliyetlidir. Çok kademeli pompaların kullanım amaçları nelerdir? • Tek kademeli tasarımlara göre daha yüksek basma basınçları daha ekonomik olarak elde edebilmektedir.

A C

4

5

, S

6 7

E K

8 9 10A

10B

n a

m a

t A

11. Şekilde görülen pompa çarkına pompanın çalışması süresince etkiyen hidrolik eksenel kuvvetlerin dağılımı ve doğrultusunu resim üzerinde gösteriniz ( Şekil A.17 ). 12. Eğer çark açık tipli olsaydı bu kuvvet dağılımı nasıl olurdur? ( Basınç dağılımını çiziniz ) 13. Bir pompa üzerine etki eden eksenel kuvvetlerin olası kaynaklarını yazınız. • • • •

236

Çarkın sırtı üzerine etkiyen basınç kuvvetleri Çarkın girişinde ve çıkışında akışkanın hızına ait eksenel bileşenlerin farklı olmasından dolayı oluşan momentum kuvvetleri Milin salmastralarının önündeki ve arkasındaki statik basınçlar arasında fark olması Tahrik kaynağındaki mekanik kuvvetler

Ek A • •

Pompa bileşenlerinin ağırlığından kaynaklanan kuvvetler ( yatay olmayan pompa tasarımlarında ) Devreye alma sırasında oluşan geçici kuvvetler

A C , S

E K

Şekil A.17

14. Bir santrifüj pompada radyal kuvvetler hangi noktada en büyük ve en küçük değerlerini alır? • •

En verimli noktasında en az Basma ağzının kapalı olduğu durumda en fazla

n a

Soru Cevap numaraları Şekil A.18 üzerindeki sayılarla ilgilidir Mil salmastralarının işlevleri nelerdir? 15 • Pompa mili ve gövdesi arasında basılan sıvının kaçak yapmasını önlemek • Rulman yatağında yağlayıcı ortamı tutmak ( gres veya yağ ) • Bazı uygulamalarda pompa gövdesine havanın girişini engellemek Kullanılan mil salmastralarının ana tipleri nelerdir? 16 • Yumuşak salmastra grubu – yaygın olarak kullanılır – düşük maliyetli • Dudak keçeleri – yaygın olarak kullanılır – yağ/gresin sızdırmazlığı için – düşük basınç • Mekanik salmastralar – yaygın olarak kullanılır – yüksek performans – güvenirliliği iyileştirilmiş – sorunsuz çalışma Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? 17 • Sıvı sızdırmazlık bağlantısı – soğutma, yağlama ve bazı uygulamalarda flaş etkisi. Sıvı harici bir kaynaktan veya salyangoz gövdesinden

m a

t A

237

Ek A alınabilir. Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? • Elastomerik kauçuk salmastra, durgun elemanı geçerken akışkan kaçağını önler. Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? • Durgun sızdırmazlık elemanı dönen eleman ile etkin bir sızdırmazlık sağlar. Genellikle dönen elemana göre daha yumuşak malzemeden yapılmıştır. Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? • Dönen eleman durgun eleman ile etkin bir sızdırmazlık sağlar. Genellikle durgun elemana göre daha sert malzemeden yapılmıştır. Parçanın adı ve kullanım amacı nedir? • Elastomerik nitril kauçuk körükler eksenel ve radyal düzlemlerde sızdırmazlık sağlar.

18 19

20

A C

21

, S

E K n a

m a

Şekil A.18

A.3.3 Alıştırma 3: Cevaplar

t A

1. Aşağıda yanlış olarak verilen pompa kanunlarının doğrusunu yazınız: Benzer akım koşulları için ( örn: verim aynı ) • • •

Kapasite devir ve/veya çarkın çapı ile doğru orantılıdır. Yük devrin ve/veya çark çapının karesi ile doğru orantılıdır. Güç devrin ve/veya çark çapının kübü ile doğru orantılıdır.

2. Her bir kanunun formülle doğrusunu yazınız. • • •

Q2 = Q1 x N2 + N1 H2 = H1 x ( N2 +N1 )2 P2 = P1 x ( N2 + N1 )3

3. Net Pozitif Emme Yükü nü tanımlayınız.

238

Ek A •

Pompanın girişinde elde edilebilir yük ile basılan akışkanın buharlaşma basıncına denk gelen yük arasındaki farktır.

4. NPSH-a ve NPSH-r arasındaki fark nedir? •

NPSH-r bir pompanın verilen devirde tatminkâr olarak çalışması için gereken minimum NPSH değeridir. NPSH-a, emme lifti + borunun ve bağlantı elemanlarının sürtünme direnci ( akımdan kaynaklanan ) + atomsfer tarafından sağlanan serbest yükseklik olan 10.35 m ‘deki buhar basıncının metre olarak toplamından sonraki NPSH değeridir. Pompanın tatminkâr olarak çalışması için NPSH-a değeri pompa üreticisinin belirttiği NPSH-r değerine eşit veya daha büyük olması tercih edilir.

A C

5. Aşağıdaki örnek için NPSH-a ‘yı hesaplayınız. •

NPSH-a

= 1 atm ( Ha ) – Hf - Hvap = ( 101,325 x 1000 / 995,7 x 9,81 ) – ( 0,1 + 0,4 +2,6 + 1,0 + 2,0 ) - Hvap = 10,373 – 6,1 – ( 4,241 x 1000 / 9,81 x 995,7 ) = 10,37 – 6,1 – 0,434 = 3,84 m

, S

6. Kavitasyonu önlemek için neler yapılmalıdır? • • • • • • •

E K

Pompaya uygun akımı sağlamak Eğer çalışma devri, pompanın performans eğrisindeki NPSH-r değerinin devir oranı ( N2 = N1 x Q2 / Q1 ) ile çarpımından daha büyük olmamalıdır. 6750 d/d ‘den daha yüksek emme özgül hızlarına çıkılamamalıdır. Mümkün olduğu yerlerde en iyi çalışma noktasının %10 ‘u içerisinde çalışabilecek bir pompa seçilmelidir. NPSH-a için %10 veya NPSH-r ‘ın 0,5 – 1,0 m yukarısında seçilmelidir Kritik çalışma koşulları için tüm debi aralığı boyunca gözlemcili pompa testi yapılmalıdır. Daha büyük pompalar için modeller üzerinde yapılan testler kabul edilmemelidir.

n a

m a

7. Bir azalan pompa eğrisini çiziniz.

t A Şekil A.19

8. Düz bir pompa eğrisi için bağıl değerleri nelerdir?

239

Ek A

• •

Ani artış: Düz:

Yükteki ufak değişimlerde görece sabit debi; Genellikle aşırı yüklemesiz güç karakteristiğine sahiptir. Değişken debide görece sabit yük

9. Ek NPSH-a hesaplamaları. •

Cevap 9.1 Emme yükü/açık tank Toplam emme yükü Hst = Ha + Hs – sürtünme kayıpları Hf Hst

=

101,325 x1000 + 4,5 − (1,1 + 0,1) 998,3 x9,81

= 10,35 + 4,5 – 1,2 = 13,65 m Hvap

=

2,337 x1000 = 0,239 m 998,3 x9,81

A C

, S

NPSH-a = Hst - Hvap

NPSH-a = 13,65 – 0,24 = 13,4 m •

E K

Cevap 9.2 Emme yükü/tank kapalı

Hst = Ha + Hs – Hf =

n a

m a

t A

Hvap

(101,325 + 130) x1000 + 4 − (1,1 + 0,1) 9,82 x934,6

= 25,24 + 4 – 1,2 = 28,04m =

270,13 x1000 = 29,47 m 9,81x934,6

NPSH-a = 28,04 – 29,47 = -1,43 m

( NPSH-a negatif olduğundan pompa bu koşullar altında kavitasyona uğrayacaktır ) •

Cevap 9.3 Emme yükü/kapalı tank Hst = Ha + Hgösterge + Hs - Hf =

(101,325 + 110) x1000 + 4 − (1,1 + 0,1) 9,81x952,2

= 22,63 + 4 – 1,2=25,43 m Hvap

=

133,90 x1000 = 14,34m 9,81x952,2

NPSH-a = Hst – Hvap = 25,43 – 14,34 = 11,10 m

240

Ek A •

Cevap 9.4 Emme yükü/emiş göstergesindeki değer = 4,513 m/sn

Hız V

= 1,038 m

Hız yükü Hst = Göstergede okunan değer + atmosferik basınç + hız yükü 24 x1000 101,325 x1000 + 0,8 + + 1,038 9,81x988 9,81x988

=

= 2,48 + 0,8 + 10,4593 + 1,038 = 14,77 m Hvap

12,34 x1000 9,81x988

=

= 1,27 m

NPSH-a = 14,77 – 1,27 •

= 13,50 m

A C

, S

Cevap 9.5 Emme yükü/doymuş ( kaynayan ) sıvı

NPSH-a = Hs - Hf = 7 – (0,1 + 0,9 ) =7–1 = 6,0 m

E K

10. Şekildeki hidrolik sistem için sistemin toplam yükünü hesaplayınız. Hesaplama için suyun yoğunluğunun 1000 kg/m3 ve a daki giriş kaybının 0.5m, g deki ani genleşme kaybının 0.5m ve f dirseğinde 0.4m olduğunu kabul ediniz ( Şekil A.20 ). • • • •

n a

Toplam sistem yükü ( Ht ) = Hts + Hf Sistemdeki toplam statik yük Hts = 10 m – 3 m = 7 m yük ve Sistem için toplam sürtünme yükü Hf = belirtilen tüm sürtünme kayıplarının toplamıdır = ( 0,5 + 0,15 + 0,3 + 2,0 + 0,2 + 3,0 + (15/9,81) + 0,2+ 0,4 +3,0 +0,3 ) = 11,58 m Bu yüzden sistemin toplam yükü Ht = 7 + 11,58 = 18,58 m

m a

t A

11. Aşağıda verilen pompa performans eğrisi üzerinde aşağıdaki parametreler sahip bir sistem için sistemin direnç eğrisinin çiziniz. Çarkın çapı = 268 mm, çalışma noktasında Q = 15.75 lt/sn, Ht = 90 m Statik Yük = 70 m, basılan suyun yoğunluğu = 1000 kgs/m3. Çizilecek eğri 0 debiden 17.5 lt/sn ‘ye kadar olan direnci göstermelidir ( Yardım Grundfos 80 x 50 – 315 pompa eğrileri – Şekil A.21 ). Sistemin Direnç Eğrisinin Çizilmesi – Çark Çapı 268 mm Akışkan = Su Debi ( lt/sn ) 2,5 5,0

Ht (m ) [Toplam Yük ] 70,47 71,89

Hst (m) [Statik Yük ] 70 70

Hf = k x Q2 (m) [SürtünmeYükü] 0,47 1,89

k ( Kayıp katsayısı ) = Hf/Q2 0,07574 0,07574

241

Ek A 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 16,25 17,0

73,71 76,13 79,16 82,80 87,04 90,00 91,89

70 70 70 70 70 70 70

3,71 6,13 9,16 12,80 17,04 20,00 21,89

0,07574 0,07574 0,07574 0,07574 0,07574 0,07574 0,07574

A C , S

E K n a

Şekil A.20

A.3.4 Alıştırma 4: Cevaplar

m a

( Alıştırma 3 ‘ten devam )

1. Çark çapı 268mm, 90m yükte 15.75 lt/sn basan bir pompanın 14.5 lt/sn debi ile basma yaparsa çark çapı ne olmalıdır? •

t A

KSB kullanılarak – Santrifüj Pompa Tasarımı ‘nda tavsiye edilen yaklaşım formülünden;

Buradan; veya

242

Ek A Not: Çark çapının azaltılması sınırlar dâhilinde İlgi Kanunlarına göre yapılır ve bazı pompalarda diğerlerine göre daha fazla sapma hatası meydana gelmektedir. Bu yüzden işleme dikkat edilmelidir!

A C , S

E K n a

Şekil A.21

m a

2. Çapı 268 mm olan benzer ikinci bir pompa ile paralel olarak çalışırsa sistemin çıkışı ne olur? Paralel olarak çalıştırılırlarsa debi değeri ne olur ? •

Aşağıdaki pompa performans diyagramı baz alındığında paralel çalıştırmada pompalar, tek başlarına çalışma sırasında elde edilen debi iki katını verecektir. Bu yüzden akım direncindeki artıştan dolayı etkin debi 31,5 lt/sn yerine 18,5 lt/sn olacaktır. Paralel çalıştırma sırasında debi koşullarını optimize etmek için boru hatlarının akım direncini minimumda tutulacak şekilde boyutlandırılması önemlidir.

t A

3. Eğer basılan sıvının kinematik viskozitesi 10-4 m2/sn ve özgül ağırlığı 0.85 ise 1 nolu maddedeki pompanın yükü nasıl değişir ( Şekil A.22 ve A.23 ) ? •

Statik yük = 59,5 m ( 70x0,85 ) Toplam yük = 85,5 m ( verilen diyagramdan okunur, örn: Hz = KH x Ht = 0,95 x 90 ) Toplam debi = 15,59 lt/sn ( verilen diyagramdan okunur, örn: Qz = KQ x Q = 0,99 x 15,75 )

243

Ek A Pompanın verimi %46,02 ‘ye düşer ( verilen diyagramda çalışma noktasındaki verim 0,78 x %59 )

A C , S

E K n a

Şekil A.22

4. Pompanın seçimi ve çalışması için kademeli akışkan sıcaklıklarını içeren konular nelerdir? • • • • •

m a

Sıvının buharlaşma basıncının değişimi Viskozitesinin değişimi Pompa malzemelerinin mukavemetinin ve kimyasal direncinin değişimi Basma işleminin güvenlik risklerindeki artış Pompa bileşenlerinin genleşmesi ve buna karşılık oluşan gerilimler

t A

A.3.5 Alıştırma 5

Pompanın seçimi ile ilgili alıştırmalar Aşağıdaki verilere göre; • • • • 244

Sistemin NPSH-a ‘sını Çalışma noktasında pompa performansı tablosunda NPSH-r ‘ını Eşdeğer uzunluktan yararlanarak sistemin toplam yükünü – vanalar ve bağlantı elemanları tablosu verilmiştir – Çalışma kısıtlamasız olduğunda debi, yük ve pompa tarafından çekilen gücü

Ek A • • •

Basma ağzı 140 lt/sn debiye sahip olacak şekilde çalıştırıldığında pompa tarafından çekilen gücü Tahrik biriminin verimi %96.5 ve motorun verimi %91 ise motorun 156 lt/sn debide çektiği akımı Pompanın güvenilir ve güvenli olarak çalışması için hangi boyuttaki ( yüksek verimli ) motorun seçileceğini

hesaplayınız ( Şekil A.24 ).

A C , S

E K n a

m a

t A Şekil A.23

245

Ek A

A C , S

Şekil A.24 NPSH-a

Ha ( atmos )

NPSH-a =

101,325 x1000 995,7 x9,8

NPSH-a = 10,38

Hts (emme yüksek. ) 3m

-3

E K

NPSH-a = 10,38 -3 NPSH-a = 10,38 – ( 3 + 2,18 + 0,43 ) = 10,38 – 3,82 = 6,56 m

n a

Hf ( Sürtün. yükü ) [2,27 + 0,19 + 5 + 3,6(B1)+2+1,7(V1)+2] eşdeğer boru uzunluğu Eşdeğer boru uzunluğu 16,76 - 0,33 + 2,46

Hbuh

4,241x1000 995,7 x9,8 - 0,43 - 0,43

Sistemin toplam yükünün hesaplanması ( örn: Ht = Hts + Hf, eşdeğer boru uzunluğu kullanılarak – V/Vs & bağlantı elemanları yöntemi )

m a

Hts = 3 m + 42 m = 45,00 m Hf ( eşdeğer boru uzunluğu metre ) = 0,19 + 2,27 + 5 + 3,6(B1) + 2 + 1,7(V1) + 2 + 2 + 20 + 1,7(V2) + 2 + 3,6(B2) + 50 + 3,6(B3) + 10 + 1,7(V3) + 0,39 m, fakat 250 mm lik 100 m uzunluğunda bir borunun eşdeğeri 2,3 m dir. Bu yüzden;

t A

Hf ( eşdeğer boru uzunluğu metre ) = 111,75 Hf ( eşdeğer boru uzunluğu metre ) = 2,57 m Bu yüzden, sistemin toplam yükü = 45 m + 2,57 m = 47,57 m Pompanın performans diyagramından 47,57 m ‘deki toplam yükte NPSH-r = 3,8 m NPSH-a 6,56 m olarak hesaplanmıştı. NPSH-a >> NPSH-r ( 6,56 – 3,8 = 2,76 m ) olduğundan dolayı tatminkâr bir çalışma için NPSH yeterli olacaktır. Bundan başka pompa sistemin toplam yükünün pompa eğrisi ile kesiştiği noktada çalışacak ( örn: 47,6 m ve 156 lt/sn ) ve çektiği güç 84 kW olacaktır. Pompanın basma debisi ( 406 mm çark çapı ve 47,6 m toplam yükte ) = 156 lt/sn

246

Ek A Pompanın çalışma verimi – pompa eğrisinden = %86,50 Pompanın çektiği güç

= 83,85 kW ( 156 lt/sn debi ve 47,6 m toplam yükte )

Not: Çalışma noktasında çekilen güç; 1. Tahrik biriminin verimi – toplam = %96,50 2. Motorun verimi ( tam yükte – genellikle motorun üreticisi tarafından verilir ) yüksek verimli olduğu kabul edilerek = %91 faktörlerine bağlı olacaktır.

A C

Bu yüzden motorun çektiği toplam güç ( 83,85/0,965 ) / 0,91 = 95,49 kW olacaktır. Bir pompayı çalıştırmanın yıllık enerji maliyeti 24 saat x 365 gün @ 0,11 A$/kWh = 95,49 x 24 x 365 x 0,11 = 92.014,16 $ olacaktır. Not: Motoru boyutlandırırken motorun yaklaşık olarak sipariş edilecek olandan %10 daha yüksek kapasitede olmasına özen gösterilir. Bunun nedeni 75 kW üzerinde kapasiteye sahip motorlar için bir güvenlik sınırının sağlanmasıdır. Bu yüzden bu pompa için en uygun boyuttaki pompa 96,5 + 9,65 ≈103 kW güce sahip olandır.

, S

E K

( Enerji sarfiyatını en az seviyede tutmak için pompanın yüksek verime sahip olması önemlidir, örn: %2 ~ 3. Bu miktar yıllık olarak toplam 0,025 x 96,5 x 0,11 x 24 x 365 = 2324 $/yıl veya 20 yılda 2324 x 20 = 46480$ ‘dır. ) Eğer işletme 140 lt/sn debiye gereksinim duyuyorsa ve bu debi basma vanasının kısılması ile elde ediliyorsa güç sarfiyatı 84 kW ‘den 81 kW ‘ye düşecektir. Ancak, çarkın çapı 406 mm ‘den 384,6 mm ‘ye talaş alınarak indirilmesiyle pompanın çektiği güç 68 kW ‘ye düşecek ve 13 kW tasarruf sağlanacaktır. Bu durumda eğer pompa günde 24 saat ve yılda 365 gün çalışıyorsa 13 x 24 x 365 x 0,11 = 12.526,80 $ tasarruf sağlanacaktır. Pompanın 20 yıllık bir ömrü olduğu kabul edildiğinde ise bu miktar 12526,80 x 20 = 250.536,00 $ olacaktır.

n a

m a

A.3.6 Alıştırma 6: Cevaplar

t A

1. Pompa 140 lt/sn basacak olursa pompanın çapı hangi değere düşürülmelidir? Bunun yanında; a) Aynı sonuca ulaşılması için vanayı kısmanın yerine çarktan talaş alınmasıyla ne kadarlık enerji tasarrufu sağlanır? Günde 24 saat çalışan bir pompa için 1 birimdeki elektriğin 1 kWh nın 0.11 $ olduğunu kabul ediniz. b) Pompanın çıkış debisi başka nasıl kontrol edilebilir? c) Hangi yöntem daha verimlidir ve/veya daha esnektir? Verilen: Güç P (kW) = ρ x g x Q x H/1000 x η Burada;

247

Ek A

ρ = kg/m3, g = m/sn2, Q = lt/sn, H = m ve η = pompa verimi -> pompa üreticisinden temin edilen pompa performans eğrisinden okunur. •

Çarkın çapından talaş alınmasıyla pompa 156 lt/sn debide 47,6 m yükte basan bir pompa için aşağıdaki formülden yararlanılarak;

Burada D2 bilinmeyen, D1 = 406 mm, Q1 = 156 lt/sn ve Q2 = 140 lt/sn ‘dir. Buradan D2 = 384,6 mm olarak hesaplanır. 140 lt/sn debiye ve 384,6 mm çark çapına sahip pompanın yükünü belirlemek için çalışma noktası ( 140, 51.5 ) ile orjin ( 0, 0 ) bir çizgi ile birleştirilir. Orjinden geçen bu çizgi ile 140 lt/sn ( Q ) ‘den geçen çizgi kesiştirildiğinde X ekseni üzerinde herhangi bir noktadan çıkılan dik ile ( örn: 42,5 m ) Y ekseni üzerindeki değer okunur. •

A C

384,6 mm çapa sahip ve 140 lt/sn debide 42,5 m yük ile basan bir pompanın çektiği güç ve pompanın verimi ( performans diyagramından %86,2 olarak okunur ). Buradan;

, S

Benzer olarak 406 mm çark çapına sahip bir pompanın emdiği güç ( pompanın basma ağzı kısılmadığında ) ( Q = 156 lt/sn, H = 47,6m ve η = %86,5 ile ) = 83,85 kW ≈ 84 kW ve

E K

406 mm çark çapına sahip ( basma ağzı kısılmış – Q = 140 lt/sn, H = 51,5m ve η = %87,1 ) pompanın emdiği güç = 80,85 kW ≈ 81 kW olarak elde edilir. Bu yüzden eğer işletmenin gereksinimi 140 lt/sn ise basma ağzının kısılması sonucu pompanın emdiği güç 81 kW olacaktır. Ancak eğer pompanın çarkı 406 mm ‘den 384,6 mm ‘ye gelecek şekilde talaş alınırsa pompanın emeceği güç 67 kW ve elde edilen tasarruf 14 kW olacaktır.

n a

m a

Aşağıdaki tablo referans alınarak yıllık çalışma maliyeti ve tasarruf miktarları karşılaştırılabilir. Günde 24 saat yılda 365 gün çalışan ve elektrik maliyeti 0,11 $/kWh olan bir pompa için Pompanın emdiği güç 84 kW ‘deki 81 kW ‘deki 67 kW ‘deki Yıllık maliyet Yıllık maliyet Yıllık maliyet Kontrolsüz 80.942$ Kısma ile 78.052$ Çarktan talaş alma 64.561$ Yıllık tasarruf 2.891$ 16.381$

t A

b) Pompanın çıkış debisi başka nasıl kontrol edilebilir? Motorun devrinin değiştirilmesiyle Köprüleme kontrolü ile c) Hangi yöntem daha verimlidir ve/veya daha esnektir?

248

Ek A Çarkın çapından talaş alınması daha verimlidir. Fakat burada talaş alındıktan sonra uygulamanın herhangi bir esnekliği kalmaz. Örneğin gelecekteki uygulamalar için çark çapı eski haline getirilemez. Pompanın kapasite kontrolünün verimli olarak değiştirilmesi için devrin kontrol edilmesi en iyi seçimdir ve talaş almaya göre daha esnektir. Basma ağzının bir vana yardımı ile kısılması ile çekilen güçte çok az düşme elde edilir. Radyal akımlı pompalarda köprüleme kontrolü en verimsiz olan yöntemdir. Fakat esneklik sağlamaktadır. Ancak, eksenel akımlı pompalarda, pompa kapasitesinin verimli olarak kontrol edilmesini de sağlar.

A C

A.3.7 Alıştırma 7: Cevap

Aşağıdaki tabloda verilen pompa test değerlerini referans alıp, AS 2417.3 ‘deki denklemden yararlanarak elips analizi ile veya değerinin 1 ‘den çok çok büyük olduğu kuralı ile garanti edilen performans hangi noktada elde edilir, matematiksel olarak gösteriniz. Buna göre pompa verilen parametreleri karşılıyorsa her bir durumu gösteriniz.

, S

E K

Bilinen: Pompa üreticisi tarafından garanti edilen çalışma noktası 48 m yükte 140 lt/sn. AS 2417.3, QG için HG ‘den ±%2 ve ±%4 ‘lük sapma kabul edilebilir seviyededir. Elips Analizi Değer ΔH (m) 3.9 3.0 2.0 1.0 0.5 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 1.0 -1.0 5.0 10.0 1.03

n a

Değer ΔQ ( lt/sn )

[HG x XH/ΔH]2+[QG x XQ/ΔQ]2>>=1

16.0 14.0 11.0 9.0 7.0 5.0 -5.0 -8.0 -10.0 -12.0 -15.0 5.5 5.6 5.6

Tasarım Noktası 0.19 0.28 0.52 1.45 4.88 2.32 1.52 0.61 0.38 1.28 1.20 1.08 1.01 2.00

t A

m a

Pompa HG Garanti (m) 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5 51.5

Pompa QG Garanti (lt/sn) 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140

Sapma XH=%2.0

Sapma XQ=%4.0

0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

A.3.8 Alıştırma 8: Cevap Eğer bir pompanın devri 2450 d/d ve debisi 60 m yük için 200 lt/sn iken çektiği güç 120 kW ise pompanın devri 2950 d/d ‘ye çıkarıldığında debi ve çekilen güç ne olur?

249

Ek A Bilinenler: Q1 = 200 lt/sn, N1 = 2450 d/d, kW1 = 120 kW, H1 = 60 m ve N2 = 2950. •

Santrifüj pompanın ilgi kanunlarından aşağıdaki kuralları uygulayarak sabit çark çapı ile devirdeki değişim bulunabilir: veya

A C

Bundan başka pompanın yükünün devrin karesi ile değiştiği bilinmektedir – örn. veya

, S

E K

Ayrıca pompanın çektiği gücün devrin kübüyle değiştiği bilinmektedir – örn.

n a

m a

veya veya

t A

Not: Emilen güçteki ani artış motorun aşırı yüklenmesine neden olacaktır. Bu yüzden dikkat edilmelidir. A.4 Çeşitli Pratikler A.4.1 Santrifüj Pompalar Problem çözme alıştırmalarında grup çalışması Bu alıştırma santrifüj pompanın çalışması sırasında karşılaşılabilecek arızaların üstesinden gelinebilmesi için hazırlanmıştır. 250

Ek A

Burada sınıf gruplara ayrılmalı ve eğitimi veren kişi her bir gruba bir çift arıza senaryosu vermelidir. Grup olası arıza nedenlerini listeleyebilmelidir. Konular: 17. Pompa ne herhangi bir yük basıncı geliştiriyor ne de sıvıyı basıyor 18. Pompa sıvıyı basıyor, fakat basıncını çok az arttırıyor 19. Pompanın çıkış basıncı pompanın performans eğrisinde verilen verinin altında 20. Pompa belirtilen değerden daha fazla akım çekiyor 21. Pompa sistemi ile ilgili bir sorun olduğu gözükmemesine rağmen pompanın performansı düşük 22. Devreye alma süresince pompa tatminkâr olarak çalışıyor. Ancak kısa bir süre sonra performans düşüyor 23. Pompada titreşim veya gürültü veya her ikisi de var 24. Salmastra kutusu anormal derecede kaçak yapıyor 25. Gland baskısının ömrü kısa 26. Mekanik salmastra erkenden arızalanıyor 27. Yataklar erkenden arızalanıyor 28. Rulmanlar sesli oalrak çalışıyor, örn. sürekli yüksek-pitched veya intermittent/sürekli düşük-pitched li gürültü veya rumble/rattle ve/veya clickler, intermittent squeal veya yüksek pitch tonlu. 29. Pompa aşırı derece ısınıyor veya seizure veya her ikisi de 30. NPSH-a arttığında pompa kavitasyona gidiyor 31. Pompanın güvenli olarak çalışması için akılda bulunması gerekenlerin listesi 32. Pompanın güvenli olarak çalışması için yapılmaması gerekenlerin listesi

A C

, S

E K

S1 C1

Pompa ne herhangi bir yük basıncı geliştiriyor ne de sıvıyı basıyor • Pompa tamamen sıvı ile dolu değil – hava kilidi meydana gelmiş olabilir • Mil kesilmiş olabilir • Pompanın tahrik kavramasının kontrol edilmeli • Pompa çarkının kaması kesilmiş ve aşınmış olabilir • Pompanın çarkı konulmamış olabilir

n a

m a

S2 C2

t A

Pompa sıvıyı basıyor, fakat sıvının basıncını çok az arttırıyor • Pompa gövdesinde veya boru hatlarında hava kilidinin meydana gelmesi • Taban supabının arızalanması – donmuş veya muhtemelen tıkanmış olması • Yabancı bir madde tarafından filtrenin tıkanması • Emme hattının tıkanmış olması • Kum gibi katı atıklardan dolayı filtre elemanının tıkanması • Sistem için gerekli olan basma basıncının pompanın geliştirdiği maksimum basınçtan daha yüksek olması • Çalışma devrinin çok düşük olması • Dönme yönünün yanlış olması 251

Ek A • • • S3 C3

NPSH-a ‘nın yetersiz olması Basılan sıvıya aşırı miktarda gaz veya hava girmesi Çark boyutunun gerekenden ufak olması veya çark çapından gereken miktardan daha fazla talaş alınması

Pompanın çıkış değerleri üreticinin pompa ile birlikte verdiği performans eğrisindeki verilerin altında • Çalışma süresince pompaya hava girmesi veya basma sisteminin devreye alınmadan önce havasının alınmamış olması • Pompanın devrinin kontrol edilmesi • Dönme yönünün yanlış olması • Sistem direncinin pompanın yenebileceğinden daha fazla olması • Etkin NPSH-a ‘ın çok düşük olması. • Basılan sıvıya aşırı derecede hava veya gaz girmesi • Aşınma halkaları veya diğer sızdırmazlık yüzeylerinden aşırı derecede kaçak olması • Basılan sıvının viskozitesinin pompanın basması uygun görüldüğü sıvı viskozitesinden daha yüksek olması • Çarkın ve gövdenin tıkanması. Örn: Katı partikülle kısmen tıkanması. • Sıvı yolunda çıkıntıların, çapakların veya keskin kenarların olması • Çarkın yanlış konulması • Pompanın yük kapasite eğrisinden çok uzakta çalışması ( yanlış seçimden dolayı ) • Emme ve basma hatlarında akımın engellenmesi • Taban supabının tıkanması veya sıkışması • Emme filtresinin tıkanması. Bu yüzden akımın sınırlanması ve NPSH ‘ın düşmesi • Emme ve basma hatlarının yanlış kurulması • Karter emişinin yanlış kurulması • Salmastra kutusu veya salmastradan aşırı kaçak olması • Fener halkası veya salmastranın içinde sıvının aşırı derecede resirküle etmesi • Hidrolik dengeleme aygıtından aşırı derecede kaçak olması • Tank veya karterin emişindeki sıvı seviyesinin olması gerekenden daha az olması • Birden fazla pompanın olduğu bir sistemde bir pompanın çalışması diğerlerinin etkileyebilir

A C

, S

E K

n a

m a

S4 C4

252

t A

Pompa belirtilen değerden daha fazla amper çekiyor • Devir çok yüksek • Daha yüksek viskozitedeki/özgül ağırlıktaki proses sıvısının kullanılması • Daha büyük çapta çarkın kullanılması • Sistemin toplam yükünün beklenilenden daha yüksek veya daha düşük olması • Pompa ve tahrik birimi arasında ayarsızlık olması • Dönen parçaların sabit parçalar ile temasta olması • Yatakların aşınmış veya hasarlanmış olması • Salmastra grubunun uygun olarak monte edilmemesi • Uygun salmastra grubunun kullanılmaması

Ek A • • • • • • • • • • • • • • • • • • • S5 C5

Mekanik salmastranın oturma yüzeyinde aşırı basınca maruz kalması Salmastra baskısının çok sıkı olması Yatakların uygun olarak yağlanmaması Yatakların çok fazla yağlanması Milin eğilmesi Basma kısımlarındaki farklı parçaların termal genleşmelerinin farklı olması Güç ölçümü yapan enstrümanların yanlış okuma yapması Güç ölçümü yapan enstrümanların düzgün olarak monte edilmemesi veya bağlanmamış olması Dönme doğrultusunun yanlış olması Belirlenen sınırların altında viskozitenin korunması için sıvının önceden ısıtılmaması Çarkın veya gövdenin katı partikül ile kısmen tıkanması Çarkın veya gövdenin ıslatılan bölgelerinin çok pürüzlü olması Çarkın hasarlanması Çarkın veya gövde dökümünün yanlış yapılması Çarkın gövdeye yanlış olarak konulması Çarkın mile ters olarak oturtulması Çarkın yük-kapasite eğrisinden çok uzakta çalıştırılması Basma hattının kırılması Motor yataklarında hasar meydana gelmesi

A C

, S

E K

Her ne kadar basma sisteminde bir arıza görülmese de pompanın performansı düşük • Ölçme enstrümanlarının yanlış okuma yapması • Ölçüm ekipmanlarının kurulum sırasında hasar görmesi • Ölçüm ekipmanlarının yanlış konumlara konulması • Boru hatlarındaki ölçüm noktalarında tıkanıklık olması • Enstrümanların boru hatlarına bağlandıkları noktaların sıvı ie dolu olmasından dolayı tamamen havalandırılamaması • Enstrümanların boru hatlarına bağlandıkları noktaların sıvıyla birlikte hava içermesi • Enstrüman bağlantı noktalarında veya boru bağlantı elemanlarında sızıntı olması • Boru bağlantıları arasındaki bağlantı ağızlarında çapak veya çıkıntı olması • Elektriksel enstrümanlara yapılan kablo bağlantılarının yanlış olması • Kablo terminallerindeki bağlantıların kopması • Elektriksel terminallerin veya anahtarların arızalı olması/oksitlenmesi • Tork çubuğunda pas veya kir olması • Dinomometrede yatakların ayarsız veya arızalı olması sonucu oluşan yanlış okumalar • Kumanda kollarına ve kablolara kılavuzluk eden merkezlerde ve makaralarda aşırı sürtünme sonucu dinamometreden yanlış okuma yapılması • Dinamometredeki elektrik kablolarının ağırlığının ve katılığının okunan tork değerlerini etkilemesi • Enstrümanların yerleştirildiği borulardaki türbülans • Boru hattının iç çapıyla olan farklılıkların tasarım özellikleri ile eşleşmemesi

n a

m a

t A

253

Ek A S6 C6

S7 C7

Pompa devreye alma sırasında tatminkar şekilde çalışıyor. Fakat Kısa bir zaman zarfında performans düşüyor • Pompanın içerisine hava sızıyor • Basılan sıvı yüksek miktarda hava veya gaz içeriyor • İlave sıvının emme karterine doğru olan hızının yeterli olduğunda pompaya hava çekilmesi • Emme hattındaki hava cebinin pompaya hareket etmesi • Karterin emme tarafında hava koridorlarının oluşması ( girdap oluşumu ) • NPSH ‘ın düşmesi Pompa gürültülü ve/veya titreşimli çalışıyor • Pompa ve tahrik birimi arasında kaçıklık olması • Dönen parçaların durgun parçaları ovalaması • Yatakların aşınmış olması • Dönüş yönünün yanlış olması • NPSH-a ‘nın çok düşük olması • Çark veya gövdenin kısmen katı partiküller ile dolması sonucu dengesizliğin meydana gelmesi • Su yollarındaki çıkıntılar, çapaklar veya keskin kenarların kavitasyona neden olması • Çarkın hasarlanmış olması • Çarkın yanlış monte edilmesi • Sistem gereksinimlerinin yük-kapasite eğrisinden çok uzakta olması • Emme filtresinin katı partikülle dolması • Filtrenin lifli malzeme ile kaplanması • Karter emişinin yanlış bağlanması • Çalışma süresince pompaya hava girmesi • Bir sistemdeki birkaç pompanın karşılıklı olarak etkileşmesi • Emme veya basma hatlarının yanlış bağlanması • Boru hatlarının pompa üzerinde gerilim meydana getirmesi • Pompanın kritik devirde çalışması • Dönen elemanların dengelenmemiş olması • Dönen parçalarda aşırı derecede büyük radyal kuvvetlerin oluşması • Çarkın dış çapı ile salyangozdaki girdap kırıcı arasında çok az mesafe olması • Salyangozdaki girdap kırıcı şeklinin yanlış olması • Emme ve basma boru hat boyutlarının az olduğu yerlerde sistemde kavitasyonun meydana gelmesi • Sistemdeki vana diskinin gevşemesi • Milin eğilmesi • Çark deliğinin dış çap ile eş merkezli olmaması veya yüzeyi ile kareye oturmaması • Pompa parçalarının hizalanamaması • Pompanın çok düşük debilerde çalışması • Taban plakasının veya kaidesinin uygun olarak tasarlanmaması • Pompanın devri ve taban plakasının veya kaidesinin frekansı arasındaki rezonans

A C

, S

E K

n a

m a

t A

254

Ek A • • • • • • • • • • • • S8 C8

Çalışma devri ve boru hattının doğal frekansı arasındaki rezonans Çalışma devri ve vana diskleri arasındaki rezonans Civataların gevşemesi Düzensiz termal genleşme Yatakların yanlış monte edilmesi Yatakların hasarlanmış olması Yatakların uygun olarak yağlanmaması Emme veya basma hatlarında akımın engellenmesi Sistemin toplam yükünün beklenilenden ya çok yüksek ya da çok düşük olması Sıvının içerisine aşırı derecede hava veya gaz girmesi Çarktaki veya gövdedeki su ceketlerinin çok fazla erozyona uğraması veya yüzey kalitesinin bozulması Boru hatlarında kavitasyon meydana gelmesi

A C

Salmastra kutusu anormal derecede kaçırıyor • Yatakların aşınmış olması • Salmastra grubunun düzgün konulmamış olması • Dönen elemanların dengelenmemiş olması • Dönen parçalarda çok büyük radyal kuvvetlerin oluşması • Milin eğilmesi • Çark deliğinin dış çapı ile eş merkezli olmaması veya yüzeyi ile kareye oturmaması • Pompa parçalarının hizasız olması • Hidrolik sızdırmazlık sistemine ait borunun tıkanması • Salmastra kafesinin uygun olarak konumlandırılmaması • Mil kovanının aşınması veya salmastra grubunun yanması • Su ile soğutulan salmastra kutusuna gönderilen soğutma sıvısının bozulması • Salmastra kutusunun en altında aşırı derecede boşluk olması ( mil ve kutunun en altı arasında ) • Sızdırmazlık sıvısında kir veya kum olması

, S

E K

n a

S9 C9

m a

Salmastra baskısının ömrü çok kısa • Yatakların aşınmış olması • Salmastra grubunun uygun olarak monte edilmemesi • Salmastra baskısının çok sıkı olması • Dönen elemanların dengelenmemiş olması • Dönen parçaların üzerinde aşırı derecede büyük radyal kuvvetlerin oluşması • Milin eğilmesi • Çarkın deliğinin dış çapıyla eş merkezli olmaması veya yüzeyi ile kareye oturmaması • Pompa parçalarının hizasız olması • Dönen elemanların hasarlı yataklardan ve diğer parçalardan merkezden kaçık olarak çalışması • Hidrolik sızdırmazlık sistemine ait borunun tıkanması • Salmastra kutusundaki salmastra kafesinin uygun olarak konumlandırılmaması, girişten sızdırmazlık akışkanının önlenmesi

t A

255

Ek A • • • • • • S10 C10

Milin salmastra grubu ile temasta olduğu yerde salmastranın yanması. Su ile soğutulan salmastra kutusuna gönderilen soğutma sıvısının bozulması Salmastra kutusunun alt tarafında aşırı derecede boşluk olması, milin ve salmastra kutusunun en altı arasında Sızdırmazlık sıvısında kir veya kum olması Salmastra grubunun uygun olarak yağlanmaması Salmastra grubunun mile ekzantrik olarak geçtiği yerde salmastra kutusunda boşluk olması

Mekanik salmastra uzun süre dayanmıyor • Yatakların aşınmış olması • Dönen elemanların dengelenmemiş olması • Dönen elemanlar üzerinde aşırı derecede büyük radyal kuvvetlerin oluşması • Milin eğilmesi • Pompa parçalarının hizasız olması • Dönen elemanların yataklardan veya diğer parçalardan merkezden kaçık olarak çalışması • Salmastra flaş sıvısında kir ve kumolması • Sızdırmazlık yüzeyinin pompa eksenine dik olmaması • Mekanik salmastranın kuru olarak çalışması • Sıvı içerisindeki aşındırıcı partiküllerin salmastraya temas etmesi • Mekanik salmastranın uygun olarak monte edilmemesi • Yanlış tipteki mekanik salmastranın kullanılması • Dâhili salmastra parçalarının hizasız oluşundan dolayı salmastra ve oturma yüzeyi arasında uygun eşleşmenin sağlanamaması

A C

, S

E K

S11 C11

n a

Rulmanlar uzun süre dayanmıyor • Çarkın hasarlanmış olması • Çarkın kısmen tıkanmış olması • Dönen elemanların dengelenmemiş olması • Dönen parçalar üzerinde aşırı derecede büyük radyal kuvvetlerin oluşması • Aşırı derecede büyük eksenel kuvvetler • Milin eğilmesi • Çark deliğinin dış çapı ile eş merkezli olmaması veya göbek yüzeyi ile kareye oturmaması • Pompa parçalarının hizasız olması • Pompa ve tahrik birimi arasındaki ayarsızlık • Pompanın düşük debide uzun süre çalışmış olması • Taban plakasının veya kaidesinin uygun olmaması • Dönen parçaların hasarlanmış veya hizasız parçalardan merkezden kaçık olarak çalışması • Yatakların uygun olarak monte edilmemesi • Rulman yatak çaplarının su tarafındaki çaplarla eş merkezli olmaması • Rulman yatağının kırılmış veya hasar görmüş olması • Yataklara aşırı gres basılması • Yağlama sisteminin hatalı olması

m a

t A

256

Ek A • • • • • • • • • •

Yatakların montajı süresince işçiliğin kötü olması Yatakların uygun olarak yağlanmaması Rulman yataklarına kir girmesi Rulman yataklarına su girmesi Dönen elemanların desteklenmesini ters olarak etkileyecek şekilde çarkın aşınma halkalarında aşırı derecede aşınma meydana gelmesi Emme basıncının aşırı derecede büyük olması Rulman ve oturma yüzeyi arasında çok sıkı geçme olması ( eksenel yükleme olduğunda kayması önlenerek bu yükün rulmana iletilmesi önlenir ) Bazı yerlerde yatakların yetersiz olarak soğutulması Bazı yerlerde yağlama sıvısının yetersiz olarak soğutulması Soğutma ortamı kaynağının sınırlanması veya rulman yatağında hapsedilmiş olması

A C

S12

Rulmanlar gürültülü olarak çalışıyor, örn: sürekli yüksek seviyede veya kesikli/kesintisiz düşük seviyede veya kesikli/tıkırdama ve/veya tıklama, kesikli tiz ses veya yüksek seviyeli ses A12 A. Sürekli yüksek seviyede ses • Aşırı derecede büyük radyal yük • Aşırı derecede büyük eksenel yük • Hizasızlık • Rulman ve mil ve/veya gövde arasında fazla boşluk bulunması

, S

E K

B. Sürekli veya kesikli düşük seviyede ses • Rulmanın sertleşmesi • Rulman bileziğinin yabancı partükülden dolayı karıncalanması • Pompanın diğer yapısal parçaları ile rezonans

n a

C. Kesikli tıkırdama, gümbürtü ve/veya tıklama • Makine parçalarının gevşemesi • Yataklarda kir birikmesi • Bilyalar ve bilezikler arasındaki boşluğun rulmanın kullanıldığı uygulama için çok fazla olması • Ön yükleme gerektiren rulmanlarda yeterli ön yüklemenin olmaması

m a

t A

D. Kesikli tiz ses veya yüksek seviyeli ses • Bilyalar ve bilezikler arasındaki aşırı boşluktan dolayı bilyaların kayması • Yetersiz ön yüklemeden dolayı bilyaların kayması ( gereken yerlerde ) • Yatak gövdelerinin uygun olarak monte edilmemesinden dolayı milin yatak gövdesini ovalaması • Milin eğilmesinden dolayı milin yatak gövdesini ovalaması • Milin, mile göre ekzantrik olarak işlenmiş yatak gövdesini ovalaması S13 C13

Pompa aşırı derecede ısınıyor ve/veya tutukluk yapıyor • Pompanın kuru çalışmasına izin verilmesi • Pompanın içerisinde buhar veya hava ceplerinin oluşması • Pompanın neredeyse kapalı konumda çalışması 257

Ek A • • • • • • S14 C14

Karakteristik olarak birbirine yakın olmayan pompaların beraber çalışması Boru geriliminin çok fazla olması, kaidenin zayıf olması veya hatalı tamirattan dolayı iç tarafta hizasızlığın oluşması Dönen parçaların durgun parçaları ovalaması Rulmanların aşınmış veya hasarlı olması Yağlamanın kötü olması Dönen ve durgun aşınma halkalarının aynı malzemeden imal edilmiş olması

NPSH-a arttırıldığında pompa kavitasyona uğruyor Bu NPSH-a ‘daki artışın sistemin direncini düşürdüğü zaman meydana gelir. Bir yere kadar pompa Q-H eğrisinin den uzakta çalışır. Bunun nedenleri • Pompada daha büyük çaptaki çarkın kullanılması • Pompanın çok yüksek devirde çalışması • Basma hattında kırılma veya çok ciddi bir kaçak meydana gelmesi • Basma hattında köprülemenin açık olması • Çark ve gövde arasında aşırı derecede büyük boşlukların olması • Gövdedeki deliğin sıvıyı basınç tarafından gövdenin emme girişine geri göndermesi

A C

S15 C15

, S

Pompaların güvenli olarak çalışmasını önleyen nedenler nelerdir ? • Çalıştırmaya başlamadan önce üretici firmanın direktifleri okunmalı • Karter ve boru hatlarının temiz olup olmadığı kontrol edilmeli • Devreye almadan önce pompa sıvıyla doldurulmalı • Gerekli ise basma vanasına olan debinin düzenlenmesi • Sadece sınırlı bir zaman için basma vanasının kapatılmasıyla pompanın devreye alınması • Üreticinin devir ile ilgili olan direktiflerine göre pompanın çalıştırılması • Pompanın gövdesi üzerinde gerilimlerin oluşmasının önlenmesi için boru hatlarına ait destekler yeterli derecede olmalı • Pompanın montaj somunları sıkılmadan önce kaidesine düzgün olarak oturtulması • NPSH-r ‘ın NPSH-a ‘yı 0,5 ~ 1,0 m geçtiğinden emin olunmalı • Emme hatlarında hava kilidinin oluşmasını engellemek için uygun boru gradyanlarının verildiğinden emin olunması • Pompanın tahrik birimlerinin ve tüm hareketli parçalarının veya yüksek sıcaklıkta çalışan parçaların korunmaya alınması

E K

n a

m a

S16 C16

258

t A

Pompaların güvenli olarak çalışmasını sağlamak için neler yapılmamalıdır ? • Üreticiye ait direktiflerinin dikkate alınmaması • Karterlerin ve boru hatlarının temizliğinin kontrol edilmemesi • Pompanın sıvısız olarak çalıştırılması • Emme vanası ile debinin düzenlenmesi • Pompanın basma vanası kapalı olarak çalıştırılması • Kaplin ayarının kontrol edilmemesi • Üreticinin devir ile ilgili direktiflerinin dikkate alınmaması • Pompa gövdesinde boru hatlarının gerilim meydana getirmesi • Düzgünce oturtulana kadar pompanın kaideye citavalanması

Ek A • • •

Emme yüksekliğinin NPSH-a ‘nın altındaki güvenlik sınırından daha büyük olması Emme hatlarında havanın hapsedilmesi Pompaların kaplin koruması ve sıcaklık yalıtımı olmaksızın kullanılması

A C , S

E K n a

m a

t A

259

Ek A Bu sayfa not alabilmeniz için boş bırakılmıştır

A C , S

E K n a

m a

t A 260

Referanslar

Referanslar

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11 12 13 14

15 16 17

18 19 20 21 22 23

The World of Rotodynamic Pumps – http://x-stream.fortunecity.com – Chapter 1 – History of Pumps fitted with Rotating Impellers. From the Crystal Palace to the Pump Room – Abraham Engeda – http:// www.memagazine.org. South Africa is pumps country www.miningweekly.co.za/min/features/pumps/?show =1329. Lewa Pumps website – http://www.amlewa.com/ad-page4.htm. Positive Displacement Pumps – Pumps School – Sponsored by Viking Pump, Inc. http://www.pumpschool.com. How Progressive Cavity Pumps Work – Bornemann Pumps – http://www.bornemannpumps.com/index.htm. Shanley Pump and Equipment – Alweiller Pumps – www.shanleypump.com. Practical Centrifugal Pumps – Optimising Performance: Octo Moniz – IDC Technologies. ISO-5199 Standard Addresses Today's Reliability Requirements For Chemical Process Pumps, by Pierre H. Fabeck, Product Manager, Durco Europe, Brussels, Belgium and R. Barry Erickson, Manager of Engineering, The Duriron Company, Incorporated, Dayton, Ohio. 7th (1990) Pumps Symposium, Texas A&M University. Impeller Pumps by STEPHEN LAZARKiEWiCZ,M.P.MECH Engineer, Consulting Engineer of Warsaw Pump Manufacturing Co.; Adam T Troskolanski, M.I.W. S.A. M.P.M.A M.I.P MECH Engineer, Prof of Hydraulics at Technical University, Wroclaw, Poland, Pergamon Press, Oxford, LONDON, Edinbourgh, New York, Paris, Frankfurt, WYDAWNiCTWA NAVKOWO TECHNiCZNE, WARSAW. Centrifugal Pumps – Design & Application – 2nd Edition; Val S Lobanoff, Robert R Ross – Published by Gulf Publishing Company. The McNally Institute – www.mcnallyinstitute.com. API 610 – American Petroleum Institute, Centrifugal Pumps for General Refinery Service, 7th Edition, February 1989. Improving Pump Performance & Efficiency with composite wear components – Jonathan Pledger, Greene, Tweed and Co. Fluid handling Group; World Pumps, Number 420, September 2001. Able Industrial and Marine Sales – http://www.ableindustrial.com/Packings.htm. Packing it in – George Cantler; Plant Services – A Putman Publication, September 2000. Enhanced Mechanical Seal Performance Through Proper Selection and Application of Enlarged-Bore Seal Chambers; William V. Adams, Richard H. Robinson, James S. Budrow – 10th International Pump Users Symposium; page 15; 1993. Bearing Reliability in Centrifugal Pumps By Dave Mikalonis, SKF USA Inc. http://www.pump-zone.com/articles/99/march/bearings.htm. Bearing and Housing Seals – Multimedia Handbook for Engineering Design, University of Bristol, http://www.dig.bris.ac.uk. Inpro Seals – Bearing Isolators – http://www.inpro-seal.com/index.phtml. Magnetic Seal Bearing Isolators – AST Seals http://www.astseals.com/AST40.htm. Spiders are Key to Jaw Coupling Performance by: Mark McCullough. Cameron Hydraulic Data, Edited by C.C.Heald, 18th Edition – 3rd Printing, Ingersoll Dresser Pumps, Liberty Corner, NJ 07938.

A C

, S

E K

n a

m a

t A

261

Referanslar 24 The Effect of Specific Speed on the Efficiency of Single Stage Centrifugal Pumps Eugene P. Sabini, Warren H. Fraser – 3rd International Pump Users Symposium Pump; page 55; 1986. 25 Understanding Pump Cavitation – By: W.E. Nelson, P.E. Published in: Chemical Processing – Feb 1997. 26 Recirculation in Centrifugal Pumps – By: W. H. Fraser Paper presented at the Winter Annual Meeting of ASME, Washington D.C-Nov 15-20, 1981. 27 Learning about NPSH Margin – http://www.pumps.org/public/pump_resources/ discussion/NPSH_Standard/pump_NPSH_margin.htm. 28 Learn about Suction Energy http://www.pumps.org/public/pump_resources/ discussion/NPSH_Standard/suction_energy.htm. 29 Learn about NPSH Margin Ratio Recommendations http://www.pumps.org/public/ pump_resources/discussion/NPSH_Standard/NPSH_margin_ratio_recommendations.htm 30 Predicting NPSH for Centrifugal Pumps – Terry Henshaw http://www.pump-zone.com Archive Articles – Dec 2000. 31 Pump shaft radial thrust alternative calculations (in Imperial dimensions) 13-2. The McNally Institute http://www.mcnallyinstitute.com. 32 Bearings in Centrifugal Pumps – SKF Application Handbook. 33 Basic Motor Formulas and Calculations – Reliance Electric – Rockwell International Corporation; http://www.reliance.com/mtr/flaclcmn.htm. 34 Eddy Current Clutch Drive – http://www.dses.org/eddy.htm. 35 Pump Controls – A dollars and sense approach by Kevin Tory, Manager, applications and training, Cutler-Hammer, Eaton Corporation, Milwaukee, Wisconsin-FHS (Fluid Handling Systems) – March 1999. 36 Adjustable Frequency Drives and Saving Energy – Part One – The Basics, The Affinity Laws and Pump Applications – By, M. R. Branda – Cutler-Hammer (http://www.drivesmag.com). 37 Centrifugal Pumps: Trouble shooting minimum flow and temperature rise – http://www.iglou.com/pitt/minimum.htm. 38 Centrifugal Pump Specification and Selection – A System’s Approach, Stan T. Shiels 5th International Pump Users Symposium Pump; –1988. 39 Experimental Investigations in Respect to the Relevance of Suction Specific Speed for the Performance and Reliability of Centrifugal Pumps Bernd Stoffel, Ralf Jaeger – 13th International Pump Users Symposium: –1996. 40 Centrifugal Pumps – Which Suction Specific Speeds are acceptable? J.L. HallamHydrocarbon Processing – April 1982. 41 Centrifugal Pumps Inspection and Testing – Vinod P. Patel, James R. Bro 12th International Pump Users Symposium; 1995. 42 Installation: The Foundation of Equipment Reliability – Joseph F. Dolniak, Reliability Engineer, Eli Lilly and Company. 43 RA Mueller Inc – Pump Handbook – http://www.ramueller.com/handbook.html. 44 Installation Manual – Berkeley Centrifugal Pumps. 45 Successful Submersible Operation – Part I: Pump Installation and Start-Up; By Submersible Wastewater Pump Association. 46 Installation Procedure – Epoxy Grout – Sika Canada Inc. 47 Practical Machinery Vibration Analysis & Predictive Maintenance – IDC Technologies. 48 Gould Pumps – ITT Industries – Pump Fundamentals – Technews: http:// www.gouldspumps.com/cat_technews.ihtml?id=53&step=2. 49 Practical Machinery management for Process Plants – Volume 4 – Major Process Equipment Maintenance and Repair – Heinz P Bloch, Fred K Geitner – Installation,

A C

, S

E K

n a

m a

t A

262

Referanslar

50 51 52 53 54 55 56

Maintenance and Repair of Horizontal Pumps – Gulf Publishing Company, Book Division. Hydrocarbon Processing – April 1993. Article – When to Maintain Centrifugal Pumps – Igor Karassik. Harry Warren Construction – Case Study – 72-inch Power Station Cooling Water Pump. http://www.harrywarrenconstruction.co.uk. Mcnally Institute – Reading seal face flatness 6-3 – http://www.mcnally institute.com/Charts/flatness_readings.htm. Manual – Installation and Operation of American Turbine Pumps – American Turbine Pump Company – http://americanturbine.net/. Revitalizing Vertical Lineshaft Turbines – By David LaCombe, American Turbine Pump Company. Monitoring Repairs to Your Pumps – W. Edward Nelson International Pump Users Symposium; 1995. Condition monitoring of pumps can save money. Ray Beebe FIEAust CPEng Senior Lecturer, Monash University Gippsland School of Engineering – Principal Engineer MCM Consultants Pty Ltd [email protected].

A C

, S

E K n a

m a

t A

263