YÜKSEK GÜVENİRLİKLİ VE HASSASİYETLİ BİR SANTRİFÜJ POMPA DENEY STANDININ BİLGİSAYAR KONTROLLÜ OLARAK GELİŞTİRİLMESİ

Transkript

1 3. ULUSLARARASI İLERİ TEKNOLOJİLER SEMPOZYUMU, AĞUSTOS 2003, ANKARA YÜKSEK GÜVENİRLİKLİ VE HASSASİYETLİ BİR SANTRİFÜJ POMPA DENEY STANDININ BİLGİSAYAR KONTROLLÜ OLARAK GELİŞTİRİLMESİ * Cemil SUNGUR, ** Güngör BAL * Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Elektrik Bölümü, Konya ** Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Elektrik Eğitimi Bölümü, Ankara csungur@selcuk.edu.tr, gbal@gazi.edu.tr Özet Geleneksel pompa test deneylerinde var olan ölçme ve sistematik hatalar, sonuçlar üzerinde önemli sapmalara neden olmakta, dolayısıyla üretim ve kullanım aşamasında kayıplara, üretici ve kullanıcı arasında problemlere yol açmaktadır. Bu tür problemlerin önüne geçmek için bilgisayar destekli bir pompa test deney ünitesi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu bilgisayar destekli pompa deney test ünitesinde büyüklükler, sensörler aracılığı ile alınmakta, ölçüm değerleri bilgisayara doğrudan aktarılmakta ve ünitenin kontrolü bilgisayar aracılığı ile yapılmaktadır. Bilgisayar ortamına alınan değerlerden gerekli hesaplamalar yapılmakta ve pompa performans eğrileri otomatik olarak çizdirilmektedir. Bu çalışmada, geleneksel yöntemle deney yapan test ünitesiyle, geliştirilen bilgisayar destekli pompa test ünitesinden elde edilen ölçme sonuçlarının karşılaştırılması yapılmış ve bilgisayarlı destekli deney ünitesinin üstünlüğü ortaya konmuştur. Anahtar Kelimeler: Santrifüj Pompa, Debimetre, Basınç sensörü, Bilgisayar DEVELOPMENT OF HIGH RELIABLE AND ACCURATE CENTIFUGAL PUMP TEST STAND CONTROLLED BY PC Abstract Measurement and systematical errors that occur in the traditional pump test experiment cause important variations on results, henceforth this create some loses in production and usage stage and problems between user and producer. In order to prevent these kind of problems a computer aided pump test experiment unit is developed. In the developed computer aided pump test unit, measurements are made by sensors and then measured values are transmitted to the computer directly and control of unit is handled by computer. Required computations have been done by using the values that are received by computer environment and pump performance curves have been drawn automatically. In this study, by making a comparison between a test unit with conventional experiment technique and developed computer aided pump test unit, it is shown that computer aided unit has a superiority over the conventional unit. Key Words: Centrifugal pump, Flowmeter, Pressure sensor, Computer 1. GİRİŞ Pompa test ünitelerinde; pompanın debisi, manometrik yüksekliği ve pompa gücü gibi temel büyüklükler belirlenir. Bunun için de debi (Q), basma hattı basınç 403

2 3 RD INTERNATIONAL ADVANCED TECHNOLOGIES SYMPOSIUM, AUGUST 18-20, 2003, ANKARA değeri (P b ), emme hattı vakum değeri (P e ), pompanın çektiği güç (P pçg ), pompa devir sayısı (n) değerlerinin ölçülmesi gerekmektedir. Geleneksel test ünitelerinde ölçmeler, analog ve mekanik ölçü aletleri kullanılarak manuel olarak yapılmaktadır. Ölçülen değerler bir operatör tarafından okunmakta ve çizelgelere yazılmaktadır. Kayıt altına alınan bu değerler, ilgili Eşitliklerde yerlerine konularak hesaplamalar yapılmaktadır. Çıkan sonuçlar milimetrik kağıtlara aktarılarak gerekli eğriler çizilmektedir. Yapılan bu işlemlerde ölçme, okuma, insan faktörü, hesaplama, çizimde meydana gelecek hatalar ve deney için harcanan zamanın fazlalığı tabi ki kaçınılmazdır. Meydana gelen hataların toplamı, test edilen pompanın kalite ve karakteristik eğrilerinde önemli sapmalara sebep olmaktadır. Sonuçta hata, imalatta gereksiz harcamalara, imalatçı ve kullanıcı arasında anlaşmazlıklara, enerji kayıplarına ve kaynak israfına yol açmaktadır. Bu çalışmada, bahsedilen temel prensiplerin sağlanmasını amaçlayan, geleneksel ölçme yöntemleri ve analog ölçü aletlerinin yerine günümüz şartlarına uygun bilgisayar destekli ve ölçüm hataları çok düşük olan elektronik ölçü aletleri ile donatılmış bir test ünitesi geliştirilmesi; ayrıca bu ünite ile yapılan deneylerde insan unsuru en aza indirilerek kişiden kaynaklanan sistematik hataların ortadan kaldırılması hedeflenmiştir. Geliştirilen bilgisayar destekli test ünitesinin blok şeması Şekil 1 de verilmiştir. D E N E Y Ü N İ T E S İ SENSÖRLER MOTOR KONT. VANA KONT. F İ L İ T R E I/O K A R T " PC YAZICI Şekil 1. Bilgisayar destekli test ünitesinin blok şeması Geliştirilen bilgisayarlı test ünitesinde; debi ölçümünde manyetik debimetre, basınç ölçümünde basınç sensörü vakum ölçümünde vakum sensörü, devir sayısı ölçümünde takogeneratör kullanılmıştır. Pompaya güç aktaran elektrik motoruna yol vermek, devir sayısını ayarlamak ve motor gücünü ölçmek için alternatif akım(aa) motor sürücüsü (ABB ACS400) kullanılmıştır [1]. Geleneksel deney setinde, debi ayarı için kullanılan mekanik kısma vanası yerine bilgisayar ile kontrol edilebilen DC motorlu vana kullanılmıştır. Geliştirilen bilgisayarlı test ünitesindeki elektronik ölçü aletlerinden elde edilen veriler, Advantech firmasına ait PCI 1710 HG DAC kartı ile bilgisayara aktarılmıştır [2]. Donanım ile yazılım arasındaki iletişimi sağlamak için sanayi otomasyonunda kullanılan GENITAQ yazılım programından faydalanılmıştır. Bu program ile elde edilen veriler, bilgisayar ekranında izlenebilir, sanal ortamda saklanabilir ve yazıcı çıktısı alınabilir duruma getirilmiştir. Ayrıca Delphi programında elde edilen verilerden performans eğrilerini otomatik olarak çizebilen ve istenildiğinde Word ortamına taşıyabilen bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. 404

3 3. ULUSLARARASI İLERİ TEKNOLOJİLER SEMPOZYUMU, AĞUSTOS 2003, ANKARA 2. SANTRİFÜJ POMPA VE DENEYLERİ Pompalar, mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye çeviren iş makineleri olarak tanımlanır. Pompalar, bir iş makinesi olarak çok değişik tiplerde yapılmaktadır. Bunlar hacimsel ve santrifüj olmak üzere iki ana bölümde incelenir. Santrifüj pompalarda suyun momentumu (hareket miktarı) değiştirilerek enerji yükseltilmektedir. Bu pompalarda bir gövde içerisinde dönen kanatlı çark ile suya sürekli olarak kinetik enerji iletilmekte, su kesiti sürekli genişleyen gövde içinde hareket ederken kinetik enerjisi basınç enerjisine dönüştürülmektedir [3]. Santrifüj pompalarda çark, gövde biçimi ve ölçüleri belirli bir işletme noktası (debi ve basınç) için geliştirilmektedir. Bu işletme değerlerinde en az kayba ve en yüksek verime ulaşılır. Ayrıca, santrifüj pompalar hacimsel pompalardan farklı olarak, belirli bir devir sayısında, pompa geometrik ölçüleri, tasarım değerleri ve emme koşullarına bağlı bulunan maksimum bir debi değeri ile sıfır debi arasında çalıştırılabilmektedir. Burada debiyi düzenleyen etken, pompanın çalıştığı boru hattındaki toplam dinamik yüksekliktir. Toplam dinamik yüksekliğe bağlı olarak debinin değişimi, pompanın çektiği güç ve verim değerlerinin de değişimine yol açmaktadır. Bütün bu değişimler, bir grafikte toplanarak pompanın karakteristik eğrileri elde edilmektedir. Santrifüj pompanın karakteristik eğrileri, yapılan deneyler sonucunda elde edilir. Elde edilen değerlerdeki en önemli parametre pompanın verimidir (η p ) Çünkü, pompanın verimi pompa kalitesini gösteren en önemli kriterdir. Pompa verimi Eşitlik 1 deki gibi ifade edilir [4]. Pompanın Suya Verdiği Hidrolik Güç η p = Pompanın Miline Verilen Mekanik Güç (1) Pompanın suya verdiği hidrolik güç aşağıdaki Eşitlik ile elde edilir. Q H m γ P pvg = (kw) (2) 102 Burada; P pvg = Pompanın suya verdiği güç (kw) Q = Pompanın verdiği debi (l/s) γ =Suyun özgül ağırlığı (kg/l) H m =Manometrik yükseklik (m veya mss) Pompanın verdiği debi (Q) ölçmeler sonucu elde edilir, manometrik yükseklik (H m ) ise H m = 10,2 ( Pb + Pe ) + ( Z b Z e ) (3) ifadesi ile bulunur. Burada; H m =Manometrik yükseklik (m) 405

4 3 RD INTERNATIONAL ADVANCED TECHNOLOGIES SYMPOSIUM, AUGUST 18-20, 2003, ANKARA P b = Pompa Basma hattı basıcı (bar) P e = Pompa Emme hattı vakum basıncı (bar) Z b = Manometrenin pompa eksenine uzaklığı (m) Z e = Vakum metrenin pompa devresine uzaklığı (m) Pompa miline verilen güç elektriksel veya mekaniksel olmak üzere iki farklı şekilde elde edilir. Gücün elektriksel metotla elde edilmesi için pompayı tahrik eden elektrik motorunun gerilimi (V), akımı (I) ve güç katsayısı (cosφ) ölçülür ve belirtilen motor verimi de hesaba katılarak Eşitlik 4 ile bulunur. P pçg = 3 V I cosϕ η 1000 mot (kw) (4) Pompanın çektiği gücü mekanik ölçme yöntemi ile hesap etmek gerektiğinde motor mili ile pompa mili arasına bağlanan bir dinamometreden faydalanılır ve mekanik güç Eşitlik 5 ile bulunur. Md n P pçg = (kw) 9550 (5) Buırada ; Md= Motorun döndürme momenti (Nm) n= Motorun devir sayısı (d/d) Yukarıda belirtilen Eşitliklerden anlaşıldığı gibi santrifüj pompanın veriminin hesaplanabilmesi için pompanın devir sayısı (n), pompanın verdiği debi (Q), pompanın basma hattındaki basıncı (P b ), emme hattı vakumu (P e ), elektrik motorun gücü veya uygulanan gerilimi (V), çektiği akım (I), güç katsayısı (cosφ ) değerlerinin ölçülmesi gerekmektedir. Ölçülen bu değerlerden elde edilen verilerden de pompanın manometrik yüksekliği (H m ), pompanın verdiği güç (P pvg ), pompanın çektiği güç (P pçg ) ve pompa verimi (η p ) hesaplanır [4] Geleneksel Yöntemle Yapılan Pompa Deneyleri Geleneksel metotla yapılan santrifüj pompa test ünitesinde, elektrik motorunun gücünü belirlemek için üzerinde ampermetre, voltmetre ve cosfimetre bulunan bir pano kullanılmıştır. Basma hattındaki basıncı ölçmek için klas 1.6 gliserinli manometre, emme hattındaki vakumu ölçmek için klas 1.6 gliserinli vakummetre bağlanmıştır. Basma hattının sonuna bir kısma vanası bağlanmıştır. Debi ölçümü için hacimsel yöntem kullanılmış ve bunun için kalibre edilerek ölçeklendirilmiş bir depodan faydalanılmıştır. Motor devir sayısının ölçümü için mekanik turmetre kullanılmıştır (Şekil 2). 406

5 3. ULUSLARARASI İLERİ TEKNOLOJİLER SEMPOZYUMU, AĞUSTOS 2003, ANKARA ELEKTRİK PANOSU Manometre Basınç Hattı Kısma Vanası Depo Vakummetre Motor Emme Hattı Pompa Kuyu Şekil 2 Geleneksel yönteme ait pompa deney ünitesi Pompa, deney düzeneğine yerleştirildikten sonra gerekli ayar ve kontroller yapılmıştır. Denemelere, ayar vanasının tam kapalı olduğu konumda başlanarak motora yol verilmiştir. Daha sonra ayar vanası tam olarak açılmıştır. Denemelerde, basma borusunun üzerindeki ayar vanası ile debi değiştirilerek her ayar kademesinde debi, emme ve basma basınçları, pompanın ihtiyaç duyduğu güç ve pompa devir sayısı ölçülmüştür. Pompanın mekanik ve hidrolik şartlarının iyi bir şekilde kontrol edilmesi için her ayar kademesinde, pompa kararlı çalışma durumuna gelinceye kadar beklenildikten sonra okumalar yapılmıştır. Denemelerde materyal olarak alınan santrifüj pompada, debi sıfır olduğu noktadaki (vana tam kapalı iken) çekilen güç minimum olduğu için vana tamamen kapalı durumda iken pompa harekete geçirilmiştir. Basma borusu üzerindeki manometreden sıfır debi noktasındaki maksimum basma yüksekliği değeri tespit edilmiş ve bu değere göre, ölçme kademeleri (vana aralıkları) belirlenmiştir. Belirlenen basma basınçları manometreden okunacak şekilde vana ile ayarlanmıştır [5]. Deney 2820 d/d olan motor devrinde yapılmıştır. Oluşabilecek hataları gözleyebilmek için deney işlemi aynı şartlarda dört değişik zamanda tekrarlanmış; elde edilen dört ayrı deney sonucu alınarak kayıt edilmiş ve gerekli hesaplamalar yapılmıştır Bilgisayar Destekli Yöntem İle Yapılan Pompa Deneyleri Bilgisayar destekli denemelerde, geleneksel yöntemle yapılan denemelerde kullanılan deney ünitesi aynen kullanılmıştır. Sadece önceki ünite üzerinde bulunan mekanik ölçü aletleri ve geleneksel kontrol elemanları elektronik ölçü aletleri ve bilgisayar kontrollü elemanlarla değiştirilmiştir (Şekil 3). Manometre yerine basınç 407

6 3 RD INTERNATIONAL ADVANCED TECHNOLOGIES SYMPOSIUM, AUGUST 18-20, 2003, ANKARA sensörü, vakum metre yerine vakum sensörü, kısma vanası yerine motorlu vana, debi ölçümü için manyetik debimetre, motor devir sayısının ölçümü için takogenaratör, motora yol vermek ve analog çıkışdan faydalanılarak motor gücünü belirlemek için ABB ACS400 frekans değiştirci kullanılmıştır [6,7]. Basınç Hattı Debimetre Kısma Vanası Basınçsensörü Pano Motor sürücü Vakumsensörü tako generatör Motor Pompa Emme Hattı Kuyu Şekil 3. Bilgisayar destekli pompa test ünitesinin şeması Deney ünitesinde bulunan bütün ölçme ve kontrol elemanları, hazırlanan bilgisayar yazılımı aracılığı ile bilgisayara bağlanmıştır. Denemelerde kullanılan deney ünitesinin şekli, ölçme ve kontrol elemanlarının şekli, değer göstergeleri, çalıştırma ve durdurma butonları bilgisayar ekranına hazırlanan program yardımı ile çizilmiştir. Deney esnasında kullanılan bütün elemanlar bilgisayar ekranından görsel hale getirilmiştir (Şekil 4). Bilgisayar ekranında sistemin şeması bulunmaktadır. Ekranda yer alan programın şemasının sistem kısmındaki BAŞLA butonu fare (Mouse) ile seçilerek ana kontaktörün çalışması sağlanır; böylece bütün sistemin enerjilenmesi gerçekleştirilir. Ekrandaki devir sayısı ayar kutucuğunda bulunan yukarı-aşağı okları üzerine getirilen fare tuşu ile motorun anma devir sayısı değiştirilebilir veya istenen devir sayısı yazılarak enter tuşuna basılabilir. Ekranda bulunan motor kısmındaki start butonu, fare ile seçilerek pompaya hareket veren elektrik motoruna kumanda eden kontaktör çalıştırılır ve ACS 400 sürücünün güç devresi çalışır ve motor ayarlanan devir sayısında dönmeye başlar. Deneyin birinci aşamasında, pompanın kararlı çalışma durumuna gelmesi için belirli bir süre beklenir. Bilgisayar ekranı üzerinde bulunan göstergelerden motorun devir sayısı, debi göstergesinden pompanın debisi, emme hattında bulunan 408

7 3. ULUSLARARASI İLERİ TEKNOLOJİLER SEMPOZYUMU, AĞUSTOS 2003, ANKARA göstergeden vakum, basma hattında bulunan basınç sensöründen basınç değeri ve güç göstergesinden motorun gücü gözlenebilmektedir. Şekil 4. Bilgisayar destekli test ünitesinin bilgisayar ekran görüntüsü Pompanın verdiği debinin kararlı hale gelmesi gerçekleştikten sonra, deneyin ikinci aşamasına geçilir. Bilgisayar programı aracılığı ile geçekleştirilmiş olan dosya açma butonu, fare ile seçilerek ekranda görülen değerlerin *.txt uzantısıyla kayıt edilmesi sağlanır. Aynı zamanda kısma vanası kapatma tuşu da fare ile seçilerek deneyin başlaması sağlanır. Hazırlanan bilgisayar programı kısma vanasının yavaş yavaş kapanmasını sağlar. Vananın kapanma işlemi, tam açık ve tam kapalı konumları da dahil olmak şartıyla 11 ara değer eşit olarak belirlenerek bu konumlarda bir dakika durması gerçekleştirilmiştir. Bu konumlarda değerler okunarak bilgisayar ortamında otomatik olarak kayıt edilmiştir. Bu deneyde vana kapanma süresi 12 dakika olarak ayarlanmıştır (istenilen değerde ayar yapılabilmektedir). Kapanma süreci boyunca kayıt işlemi de devam etmektedir. Vana tamamen kapandıktan sonra tekrar dosya açma tuşu fare ile seçilerek kayıttan çıkılır. Bu esnada kısma vanası otomatik olarak ilk konumu olan açık konuma gelir. Böylece deney tamamlanır. Bu denemeler esnasında alınan veriler, bilgisayar programı yardımı ile gerekli matematiksel işlemler yapıldıktan sonra dosya ortamına otomatik olarak kaydedilir. Ekranda oluşturulan grafik göstergesi ile de değer değişimleri grafik olarak izlenebilmektedir. Ayrıca alınan değerlerin yazıcıdan alınması istendiğinde, ekranda bulunan dosya yazdır tuşu fare ile seçilir ve deney süresince alınan değerler yazıcıdan alınabilir. Deney işlemi kısaca özetlenirse, operatör fare ile deneyi başlattıktan sonra yine fare ile deneyi bitirmesi dışında başka bir işlem yapmamaktadır. Sistem tamamen 409

8 3 RD INTERNATIONAL ADVANCED TECHNOLOGIES SYMPOSIUM, AUGUST 18-20, 2003, ANKARA otomatik olarak çalışmakta, çalışma süresince veriler alınmakta ve gerekli hesaplamalar yapılarak kayıt ortamına geçilmektedir. Deney işlemi bittikten sonra deney programı kapatılır ve grafik programı açılır. Geliştirilen grafik programının ekran görüntüsü Şekil 5 te görülmektedir. Program açıldıktan sonra yükle tuşu fare ile seçilerek deney esnasında alınan veriler programa yüklenir. Hangi eğri ve hangi deney sonucunun eğrisi çizilmek istenirse o deney tuşu fare ile seçilerek gerekli grafikler otomatik olarak çizilir. Bu grafikler gerek görüldüğünde kopya tuşu kullanılarak Word ortamına taşınabilir. Şekil 5. Elde edilen verilerden grafik çizen programın ekran görüntüsü 2.3. Deney Esnasında Oluşabilecek Hatalar Pompa performans deneyleri yapılırken ölçme, okuma ve sistematik hatalar meydana gelir. Çünkü, kullanılan ölçü aleti ve ölçü düzenekleri, ölçülen fiziksel büyüklüğü gerçek değerinden bir miktar sapma ile ölçerler veya gösterirler. Bunun için ölçmeler esnasında meydana gelebilecek hatalar için hata toleransları verilmiştir. Performans deneyleri için ISO-standartları üç ayrı gurupta toplanmıştır. ISO sınıflandırmasına göre sınıflar arasındaki fark esas olarak, performans verilerindeki toplam hata miktarının ölçü aletleri ve ölçme yöntemleri için izin verilen ölçme toleransları miktarıdır. Ölçmede toplam hata için izin verilen üst sınırlar % olarak Çizelge 1 de verilmiştir. Bunun için yapılan deneyin ISO Standardlarına göre hangi sınıfa dahil olduğu belirtilmelidir [8]. 410

9 3. ULUSLARARASI İLERİ TEKNOLOJİLER SEMPOZYUMU, AĞUSTOS 2003, ANKARA Çizelge 1. ISO Standardlarına göre ölçmede toplam hata sınırları ÖLÇÜLEN BÜYÜKLÜK ISO 5198 HASSAS SINIF (A SINIFI) ISO 3555 MÜH.SINIF 1 (B SINIFI) ISO 2548 MÜH.SINIFI 2 (C SINIFI) Debi ±1.5 ±2.0 ±3.5 Basma Yüksekliği ±1.0 ±1.5 ±3.5 Mil Gücü ±1.0 ±1.5 ±3.7 Dönme Hızı ±0.2 ±0.5 ±2.0 Pompa Verimi ±2.25 ±2.8 ±5.0 Bunlardan A sınıfına göre kabul deneyleri genellikle araştırma, geliştirme ve laboratuvardaki bilimsel çalışmalarda kullanılır. Ancak 10 MW dan büyük güçlerde B sınıfının oldukça kaba olduğu durumlarda da kullanılır. B sınıfı genellikle ( MW) arası güçlerdeki pompaların ölçmelerinde orta mertebede sapmalara izin verilen kabul deneylerinde kullanılır. C sınıfı, ölçmelerde büyük sapmalara izin verilen seri olarak üretilen endüstriyel amaçlı standard pompalar için kullanılır [9,10]. Bulunan verim değeri için hata oranı hesaplaması ise aşağıdaki gibi elde edilir. f = + η 2 2 ( f Q ) + ( f H ) ( f P ) 2 Burada; f η = Verim için hata oranı f Q = Debi ölçümünde meydana gelen hata oranı f H = Manometrik yüksekliğin belirtilmesinde meydana gelen hata oranı f P = Gücün belirlenmesinde meydana gelen hata oranı (6) Kullanılan ölçü aletlerinin hata oranları Eşitlik 6 da yerine konularak verim için meydana gelebilecek hata oranı ( f η ) hesaplanır. 3. SONUÇ VE KARŞILAŞTIRMA Geleneksel test ünitesinde kullanılan ölçü aletlerinin hata oranlarının, bulanacak verim üzerinde sebep olacağı ortalama karesel hata Eşitlik 6 kullanılarak hesaplanmıştır. Hesaplama sonucu ortalama karesel hata f η = % 4,17 olarak bulunmuştur. Geliştirilen bilgisayar destekli test ünitesinde kullanılan algılayıcılar ve DAC kartın hata oranlarına göre Eşitlik 6 da yapılan aynı hesaplamada ortalama karesel hata f η = % 0,549 olarak bulunmuştur. Deney ünitesinde, 2,2 kw ile tahrik edilen 2" santrifüj pompa kullanılmıştır. Deney ünitesinde hiçbir değişiklik yapmadan geleneksel metot ile değişik zamanlarda fakat aynı şartlarda dört deney yapılmış alınan değerler kaydedilerek gerekli hesaplamalar yapılarak elde edilen sonuçlar Çizelge 2 de verilmiştir. Aynı pompa motor ikilisinin yine dört değişik zamanda ve aynı şartlarda bilgisayar destekli ünite ile deneyleri yapılmış ve elde edilen sonuçlar Çizelge 3 te verilmiştir. 411

10 3 RD INTERNATIONAL ADVANCED TECHNOLOGIES SYMPOSIUM, AUGUST 18-20, 2003, ANKARA Geleneksel yöntemle yapılan deneylerden elde edilen değerlerden (Çizelge 2) faydalanarak hesaplanan varyasyon katsayısı % 8,34 olarak hesaplanmıştır. Bilgisayar destekli test ünitesinde yapılan deneylerden elde edilen değerlerden (Çizelge 3) faydalanılarak hesaplanan varyasyon katsayısı % 1,43 olarak hesaplanmıştır. Çizelge 2. Geleneksel metotla yapılan deneylerin sonuçları Deney Tekrarı Debi(l/s) M. Yükseklik(H m ) Verim Deney 1 2,50 32,99 %36,6 Deney 2 2,57 27,58 %29,7 Deney 3 2,50 30,57 %33,7 Deney 4 2,30 31,66 %34,5 Çizelge 3. Bilgisayar destekli ünite ile yapılan deneylerin sonuçları. Deney Tekrarı Debi(l/s) M. Yükseklik(Hm) Verim Deney 1 2,5 27,41 %32 Deney 2 2,35 26,97 %32,1 Deney 3 2,35 30,09 %33 Deney4 2,55 29,49 %32,6 Klasik metotla yapılan deneyden elde edilen değerlere göre verim eğrileri Şekil 6 da bilgisayar destekli deneyde elde edilen değerlere göre çizilen verim eğrileri Şekil 7 de verilmiştir. Verim 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Verim-Debi eğrisi 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Debi l/s verim1 verim2 verim3 verim4 Şekil 6. Geleneksel metodla yapılan deneylerde elde edilen verim eğrileri Santrifüj pompalar, sıvılara enerji verip belli bir debiyi, belli bir devir sayısında çalışırken istenen bir yüksekliğe belli bir verimle basmak için projelendiriller ve buna göre imal edilirler. Ancak, gerek hesaplama sırasındaki kabuller, gerekse imalat esnasında meydana gelen sapmalar ve cidar pürüzlerinin meydana getirdiği kayıpların olması kaçınılmazdır. Tasarım aşamasında kabul edilmiş olan performans ile imalattan sonraki pompa performansının arasındaki fark, sadece deney yolu ile elde edilen performans analizi ile ortaya çıkarılabilir. 412

11 3. ULUSLARARASI İLERİ TEKNOLOJİLER SEMPOZYUMU, AĞUSTOS 2003, ANKARA Verim 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 Verim-Debi Eğrisi 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 verim1 verim2 verim3 verim4 Debi (l/s) Şekil 7. Bilgisayar ile yapılan deneylerde elde edilen verim eğrileri Deneyden alınan sonuçlar, tasarımcı ve imalatçıya üretim için önemli ölçüde yol gösterici değerler sunmaktadır. Ayrıca, teknolojideki hızlı gelişmeler, yer altı sularının öneminin artması, sulama yöntemlerinin değişimi ve sanayide kullanılan pompaların otomasyon sistemine bağlanması, imalatı yapılan pompaların bu gelişime uyma zorunluluğunu, kullanıcıların da satın alacağı pompanın gerçek ihtiyacı karşılayıp karşılamadığını ve kendisine verilen garanti değerlerinin doğru olup olmağını bilmek istemesi, pompa test ünitelerinin hata oranını ve güvenirliğini sorgulanır hale getirmiştir. Nitekim, yapılan literatür taramalarında araştırmacıların tamamına yakını, test ünitelerinin hata oranı ve güvenirliğini sorgulamışlardır [5,8,11] Bu çalışmada, geleneksel yöntemle yapılan santrifüj pompa deneylerinde kullanılan test ünitelerinde meydana gelen gerek ölçü aletlerinden kaynaklanan ve gerekse insan unsurundan meydana gelen hatalar ve sakıncalar tek tek incelenmiştir. İncelemeler sonucunda, bu sistemdeki sakıncalar ortadan kaldırılarak hata oranını en aza indiren bir bilgisayarlı test ünitesi geliştirilmiştir. Modernize edilerek bilgisayar destekli olarak geliştirilen pompa test ünitesinde, gerekli parametreler doğrudan bilgisayar ortamına aktarıldığı için bu büyüklüklerin okunması ve kayıt edilmesi işlemi ortadan kaldırılmıştır. Bütün değerler bilgisayar ekranında izlenebilir hale getirilmiştir. Ayrıca, pompa devir sayısının kolay değiştirilebilmesi, her devir sayısında performans analizinin yapılmasını kolaylaştırdığı gibi devir debi ilişkisini de belirleme imkanı sağlamıştır. Pompa deney setinde ölçme için kullanılan ölçü aletlerinin göstergelerine gerek kalmamıştır. Çünkü, bütün büyüklüklerin değişim değerleri bilgisayar ekranında izlenebilecek duruma getirilmiştir.. Bilgisayar programı yardımı ile ölçümlerden alınan değerlerden gerekli hesaplamalar yapılarak sonuçlar hem bilgisayar ekranına hem de bilgisayar kayıt ortamına ve istendiğinde de yazıcıya aktarılabilmektedir. Bu işlem sayesinde okuma hatası, kayıt hatası ve hesaplama hatası ortadan kaldırılmıştır. Geliştirilen bu test ünitesi sayesinde, hassas bir sonuç elde edildiğinden imalat aşamasında meydana gelen ekonomik kayıplar, tesisi projelendirme aşamasında meydana gelen hatalardan doğan kullanım aşamasındaki işletim 413

12 3 RD INTERNATIONAL ADVANCED TECHNOLOGIES SYMPOSIUM, AUGUST 18-20, 2003, ANKARA masrafları ve gereksiz yatırım masrafları en aza indirilmiştir. Ayrıca, yaptığı hassas ölçümlerden dolayı, imalatçı ve kullanıcı arasında meydan gelen garanti noktalarının tahkiki esnasındaki anlaşmazlıklar önlenecektir. Geliştirilen bilgisayar destekli test ünitesinin toplam hata oranının % 0,549 olması, bu test ünitesinin ISO 2548 C sınıfı, ISO 3555 B sınıfı ve ISO 5198 A sınıf test işlemlerinde kullanılabilir nitelikte olduğunu ortaya konmuştur. Geliştirilen pompa test ünitesinin kapasitesi, sadece debi, devir, güç, basınç ve vakum parametreleri ölçümü ile sınırlı tutulmayabilir. Seçilen bilgisayar kartının ve yapılan bilgisayar programının özelliklerinden dolayı, değişik parametrelerin elde edilmesi için de kullanılabilir. Bu konu ile ilgili bundan sonraki yapılacak çalışmalarda üniteye titreşim ve gürültü sensörleri de ilave edilerek, pompanın bütün özellikleri incelenip ayrıntılı performans analizi hedeflenebilir. KAYNAKLAR 1. ABB, Frekans Çeviriciler, Kullanım Klavuzu, İstanbul. 2. Advantech, PCI 1710HG User s Manuel, Advantech Co..Lit. Taiwan 2002), Tezer E Sulamada Pompaj Tesisleri, Ç.Ü. Ziraat Fak., Adana. 4. UZ 1995 Uz Ve Demir, Santrifüj Pompalar Derin Kuyu Pompaları Dalgıç Pompalar ve Pompa Deneyleri, E.Ü. Ziraat Fakültesi, İzmir. 5. Yazıcı, H.F.,1996. Santrifüj Pompaların Denenmesi, 2. Pompa Kongresi,1-15, Ankara. 6. Gürdal O.,2000, Algılayıcılar ve Dönüştürücüler Nobel, Ankara Roger C. Baker, Flow Measurement Handbook, Cambridge Univ. Pres, Karadoğan,2000 Karadoğan, H. ve Ark ISO 2548 e Göre C Sınıfı Pompa Kabul Deneyleri, Tesisat Dergisi(51), ISO 2548,1973. Centrifugal, Mixed Flow and Axial Pumps, Code For Acceptance Tests- Clas C. 10. ISO 3555,1977. Centrifugal, Mixed Flow and Axial Pumps, Code For Acceptance Tests- Clas B. 11. Özgür, C. Ve Kürem. D.,1979. Santrifüj Pompa Deney Verileri Üzerinde İstatistiksel Değerlendirmeler, 1. Pompa Kongresi, 81-95, Ankara. 12. Kazım, K.A.,Maiti, B.,Chand P A Correlation to Predict the Performance Characteristics of Centrifugal Pumps Handling Sluries, Proc. Instn. Mech. Engrs., Vol 211, Part A, Woodrow,N.R.1993.Centrifugal Pump Failure Analysis, Plant Engineering, September, Budhram, R.P Simplified Method Monitors Pump Performance, Hydrocarbon 15. Yedidiah S Centrifugal Pump User s Guidebook, Problem and Solutions, Mew York, Chapman& Hall Zaher, M.A A New Centrifugal Pump Design For Successful Operation Under Low NPSH Conditions, World Pumps,May 2000, Zharkovski,S.C Calculation of Losses in Small-Channel Volutes and Predicting the Pressure Characteristics of the Insterceptor Stages of Centrifugal Pumps, Hydrotechnical Construction, Vol. 35, no.6, 2001,