6. POMPAJ TESİSLERİNDE SEÇİM VE İŞLETME

Transkript

1 6. POMPAJ TESİSLERİNDE SEÇİM VE İŞLETME 6.1. Pompa Seçimi Sulama pompaj tesisinde koşullara uygun pompa seçimi, proje mühendisinin çoğu kez sorunlarla karşılaştığı bir konudur. Santrifüj pompaların çok değişik tiplerde yapılması proje mühendisini değişik seçeneklerle karşı karşıya bırakmaktadır. Bu seçenekler arasında en uygununa karar vermek teknik ve ekonomik yönden yapılacak olan inceleme ve değerlendirmelere bağlı olmaktadır. Bir sulama pompaj tesisine en uygun pompa seçiminin yapılmasında şu noktalar göz önüne alınmalıdır. a) Pompanın toplam verimi ve karakteristik eğrileri, b) Yıllık toplam giderler, c) Verdi, d) Manometrik yükseklik, e) Emme koşulları, f) Tesisin çalışma şekli, g) Tesisin durumu, h) Tesisin yeri ı) Kuvvet kaynağı. Bir pompaj tesisine pompa seçimi yapılırken; pompanın maksimum verimi (p), karakteristik eğrileri (Hm-Q, fbg-q, -Q) nin bilinmesi zorunludur. Verimi yüksek olan pompanın işletme giderleri daha düşüktür, güç tüketimi daha azdır, daha küçük kuvvet makinesine ihtiyaç duyar ve bu da yatırım giderinin azalmasına yol açar. Pompanın çalışma noktasının en yüksek verimde ya da en yüksek verime yakın bölgede olması istenir. Pompa karakteristik eğrileri incelenerek bizim istediğimiz verdi de pompanın hangi noktada çalıştığı, bu çalışma noktasındaki verim, manometrik yükseklik ve güç ihtiyacının ne olacağı ve buna bağlı olarak da giderlerin nasıl etkileneceği bilinmelidir. Pompaj tesisinin yıllık toplam giderleri en düşük düzeyde tutulmalıdır. Toplam giderler sabit ve işletme giderlerinden oluşur. Sabit giderler tesisin yatırım bedeli, işletme giderleri ise tüketilen enerji ile ilgilidir. Bir sanrifüj pompa için satın alma bedeli çark çapının karesi ile orantılı olduğu kabul edilebilir. Ancak özgül hız ve pompa devri sabit alınmalıdır. Buna karşılık manometrik yükseklik (D 2 ) ve verdi (D 3 ) ile orantılı olarak alınırsa güç değeri (D 5 ) ile orantılı olur. Yapılan çalışmalarda kaba bir yaklaşım olarak pompaj tesisinin yıllık toplam giderlerinin aşağıdaki formüle göre oluştuğu görülmüştür. YTG= A.D 2 +B.T.D 5 Burada: YTG : Yıllık toplam gider, A : Yıllık sabit gider katsayısı,

2 D : Çark çapı, B : Yıllık işletme giderleri katsayısı, T : Yıllık çalışma süresidir. Bu bağıntıdan görülebileceği gibi her pompa için A ve B katsayıları değişmekte ancak pompa büyüdükçe işletme gideri/sabit gider (B.T.D 5 /A.D 2 ) oranı büyümektedir. Buna göre küçük tesisler için basit ve ucuz pompalar önerilebilir. Büyük kapasiteli ve sürekli çalışan pompalarda işletme giderleri D 5 ile orantılı olduğundan daha büyük olacaktır. Bu nedenle büyük kapasiteli pompalarda işletme noktasında çalışma daha da önem kazanmaktadır. Tesise pompa seçiminde özellikle de pompa kapasitesinin saptanmasında öncelikle verdi ve manometrik yükseklik belirlenmelidir. Verdi toplam sulama alanına, kültürü yapılacak bitki çeşidine, sulama yöntemine ve iklimsel koşullara bağlıdır. Manometrik yükseklik ise; emme ve basma düzeyleri arasındaki yüksekliğe, borunun özelliklerine (uzunluk, çap, cins), yardımcı boru parçalarının tip ve sayısına bağlı olmaktadır. Bilindiği gibi manometrik yükseklik geometrik yükseklikle kayıpların toplamıdır. Geometrik yüksekliği ve kayıpları etkileyen tüm faktörler göz önüne alınmalıdır. Verdi ve manometrik yüksekliğe göre pompanın aksiyal, radyal ve karışık akışlı olup olmayacağına karar verilir. Bu arada iletilecek suyun özellikleri de pompa tipinin özellikle de çark tipinin belirlenmesinde etkilidir. Temiz olmayan sular için daha çok açık ve yarı açık çarklı pompalar tercih edilir. Tesisin kurulduğu yerde su düzeyi, statik emme yüksekliği ve kavitasyon, derin kuyu pompalarında ise kuyu karakteristikleri incelenmelidir. Tesisin çalışma şekli nasıl olacaktır, yani pompaların seri ya da paralel çalıştırılması olasılığı nedir?. Buna göre işletme noktasının değişimi ne olacaktır?. Yine pompaj tesisi yılda ne kadar çalışacak gibi sorulara yanıt aranmalıdır. Pompa kapasitesi yılın en fazla verdi ihtiyacı için seçilmelidir. Bazen paralel pompalarda bir ünite çalışırken diğeri ihtiyaca göre devreye sokulabilir. Tesisin durumu yani pompanın dönme yönü, yatay mı yoksa düşey milli mi olacağı, yaş ve kuru mu çalıştırılacağı belirlenmelidir.tesisin yeri ve bu yerin durumu, zemin koşulları, deniz düzeyinden yükseklik, tesise koruma binasının yapılıp yapılamayacağı, taşıma olanakları bilinmelidir. Pompaj tesislerinde kuvvet kaynağı olarak termik (Diesel ve Otto) ve elektrik motorları ve bazen de traktör kuyruk mili kullanılır. Elektriğin olduğu yerlerde en uygunu elektrik motoru kullanmaktır. Yine kesikli ve kısa süreli çalışmalarda traktör kuyruk milinden yararlanılabilir. Kuvvet kaynaklarının ekonomik irdelenmesi yapılarak karar verilebilir. Bir yerde sık sık elektrik kesiliyorsa termik motor tercih edilebilir. Yukarıda sıraladığımız faktörler göz önüne alınarak en uygun pompa tipi belirlenir. Bazen istenilen pompa bulunamayabilir. Bu durumda amaca en yakın pompaya karar verilebilir Pompa Seçim Eğrileri ve Çizelgesi Santrifüj pompa karakteristiklerinden yararlanarak, tesise pompa seçiminde kullanılabilen, pompa seçim eğrileri çizilir. Şekil 6.1 de n= 1450 min -1 devir sayısında D1, D2, D3 ve D4 çark çapları için güç, manometrik yükseklik, verim değerleri verdiye bağlı olarak verilmiştir.

3 Şekil 6.1. Çark çapına bağlı pompa karakteristik eğrileri (Tezer 1978) Pompa maksimum % 70 verim değerinde çalışmaktadır. Verim değişimi, (Hm-Q) eğrileri üzerinde eşdeğer verim noktalarını birleştiren eğrilerle gösterilmiştir. Her pompa için elde edilen bu eğriler birleştirilerek şekil 6.2 de görülen pompa seçim eğrileri çizilir. Pompa seçim eğrilerinin çiziminde, her pompa için çizilen eğri üzerinde belirli verim değeri için sınır çizgileri saptanır. Bu sınır için maksimum verim değerinin % 5 değişimi kabul edilebilir. Daha sonra bu eğriler apsiste verdi, ordinatta ise manometrik yükseklik bulunan logaritmik yatay ve düşey eksenlere yerleştirilir. Logaritmik eksenler sayesinde parabolik eğriler belirli eğimli doğrular haline dönüşmekte ve seçim eğrisi daha kolay düzenlenebilmektedir. Böylece yapımcı tarafından imal edilen pompaların seçimi tek bir grafikten kolaylıkla yapılabilmektedir. Bu amaçla tesis koşulları için verdi ve manometrik yükseklik değerlerinin bilinmesi yeterli olur. Bu değerler bilindiğinde grafik üzerinde apsis ve ordinattan çizilen doğruların kesim noktasının hangi pompanın işletme bölgesine rastladığı saptanır. Her pompa için farklı kodlar kullanılabilir. Daha sonra bu pompaya ait çizilmiş karakteristik eğrilerden işletme noktası ayrıntılı olarak incelenebilir.

4 Şekil 6.2. Pompa seçim eğrileri (Tezer 1978) Pompa seçimi amacı ile çizelge 6.1 de görülen çizelgeler de düzenlenebilir. Çizelgede gösterilen A40-4,3/7 kodunda (A40) pompanın anma adını, (4,3) kw olarak fren gücünü ve (7) de 20 o C deki dinamik emme yüksekliğini göstermektedir. Pompaj tesislerinde pompa seçiminde işletme noktasının saptanması oldukça önemlidir. Tesis karakteristik eğrileri belirli olan bir tesiste çalışacak olan santrifüj pompanın işletme noktası (IN) pompanın (Hm-Q) eğrisi ile tesis yük kaybı eğrisinin kesim noktasıdır. Bu noktanın saptanması için tesis yük kaybı eğrisi ile pompanın (Hm-Q) eğrisi aynı ölçekle bir milimetrik kağıda çizilir ve kesim noktası bulunur. Şekil 6.3.a da tesis yük kaybı eğrisi ile pompanın (Hm-Q) eğrisinin durumu görülmektedir. İki eğrinin kesim noktası işletme noktasıdır.

5 Çizelge 6.1. Örnek pompa seçim çizelgesi (Tezer 1978) Q (m 3 /h) Hm(m) A11 0.1/4 A /3.5 A /2.5 A14 0.2/3.5 A14 0.2/3.0 A /2.5 8 A /6.5 A12 0.2/6.5 A /5.7 A13 0.4/6.0 A13 0.5/4.5 A / A13 0.4/7.5 A /7.5 A /7.5 A17 0.8/7.5 A17 0.6/7.5 A17 0.8/ A /7.0 A19 0.8/7.0 A20 0.9/7.0 A20 1.0/7.0 A21 1.2/7.0 A21 1.3/ A20 0.9/7.4 A20 1.0/7.4 A21 1.1/7.4 A21 1.2/7.4 A21 1.3/7.4 A21 1.5/7.2 A11:Anma adı 0.1: Fren gücü (kw) 4.0:20 ºC için dinamik emme yüksekliği (m) Buna göre pompa tesiste (Qi) verdisini (Hmi) manometrik yüksekliğine iletmektedir. İşletme noktasındaki verdi bilindiğinden, (fbg-q) ve (-Q) eğrileri yardımı ile pompanın fren gücü ve verim değerleri de saptanabilir. İşletme noktası tesis yük kaybı eğrisi veya pompanın (Hm-Q) eğrisinin durumuna göre değişebilir. Şekil 6.3.b de, bir santrifüj pompada işletme hızına bağlı olarak işletme noktasının durumu görülmektedir. Şekilde görüldüğü gibi işletme hızının (n1...n3) arasında değişmesi sonucu işletme noktası yer değiştirmektedir. İşletme hızı arttıkça işetme noktası daha yüksek verdi ve manometrik yükseklik değerlerine doğru hareket etmektedir. Şekil 6.3.c de ise, tesis yük kaybı eğrisindeki değişmelerin etkisi görülmektedir. Şekilden görüldüğü gibi (Hm-Q) eğrisinin sabit kalmasına karşın tesis yük kaybı eğrisi boru hattı üzerinde bulunan bir vanayla yapılan ayar sonucu değiştirilebilmektedir. Vana kapatıldıkça yük kaybı eğrisi dikleşir ve işletme noktası artan kayıp nedeniyle düşük verdiye doğru kayar.

6 Şekil 6.3. Pompaj tesisinde işletme noktasının bulunması (Tezer 1978)

7 6.3. Kuvvet Kaynakları ve Özellikleri Sulama pompaj tesislerinde, pompanın çalışması için gerekli olan enerji kuvvet kaynağından sağlanır. Bu amaçla kuvvet kaynağı olarak genellikle içten yanmalı motorlar (Diesel ve benzin motorları) ile elektrik motorları kullanılır. Pompanın tahrik edilmesinde kuvvet kaynağı pompaya bir kaplinle direkt bağlanabildiği gibi, pompa ile kuvvet kaynağı arasında güç iletim düzeni (dişli kutusu, kayış-kasnak) kullanılarak da yapılabilir. Sulama pompaj tesisine güç kaynağı seçimi yapılırken üç temel hususun göz önüne alınması gerekir. Bu hususlar; - Güç, - İşletme hızı, - Dönme yönüdür. Pompayı çalıştıran kuvvet kaynağı, pompanın işletme noktasında gereksinim duyulan gücünü karşılayabilecek bir güce sahip olmalıdır. Tesisin güç gereksinmesi, çevre ve işletme koşulları ile yakından ilgilidir. Örneğin bir elektrik motorunda çevre sıcaklığı ve çevre hava yoğunluğu ile elektrik akımında gerilim değişiminin sınırları motorun taşıyabileceği yükü etkilemektedir. Kuvvet kaynağı, pompanın çalışması sırasında en zor koşulları da karşılayabilmelidir. Pompaj tesislerinin, sulamanın gerektirdiği zamanlarda gece gündüz sürekli çalışması motor seçiminde dikkate alınmalıdır. Çalışma ortamında en fazla rastlanan çevre sıcaklığının maksimum değeri motor karakteristiklerinin saptanmasında önemlidir. Pompalarda fren gücü verdi ilişkisi özgül hıza bağlı olarak farklılıklar gösterir. Bu nedenle güç hesaplanmasında bu durum ve çalışma sırasında pompa tipine göre verdinin artmasına bağlı olarak gücün değişimi göz önüne alınmalıdır. Pompanın tesiste uygun hızla çalıştırılması ve böylece işletme noktasının pompanın en yüksek verimi sağladığı tasarım noktasına çıkması seçimde temel amaçtır. Ancak bu noktada işletme hızı, kuvvet kaynağı işletme hızına uygun bulunmayabilir. Bu durum, sabit hız değerlerinde yapılan bazı elektrik motorlarında önemlidir. Pompanın doğrudan bağlantı halinde, işletme hızı değişecek ve buna bağlı olarak karakteristikleri tasarım değerlerine göre farklı olacaktır. Bu durumda pompa ile motor arasında hız düzenlenmesi için bir güç iletim düzeni kullanılır. Bu tip güç iletim düzenlerinin kullanılması halinde meydana gelecek güç iletim kayıpları göz önüne alınmalıdır. Ayrıca tesisin yerleştirileceği alanın, güç iletim düzenine göre saptanması gerekir. Güç iletim düzenleri, yatırım giderlerini artıracağı gibi aynı zamanda tamir bakım giderlerinin de artmasına neden olur. Pompa milinin dönüş yönü, motor seçiminde önemli olan diğer bir husustur. Yatay milli santrifüj pompalarda standart dönüş yönü, pompa mili uç tarafından bakıldığında saat yönünde olmalıdır. Üç fazlı elektrik motorları için dönüş yönü önemli değildir. Çünkü motor giriş bağlantıları değiştirilerek dönüş yönü düzenlenebilir. Fakat içten yanmalı motorlarda bu olasılık yoktur ve motor dönüş yönüne göre pompa dönüş yönü düzenlenmelidir. Bu tip motorlarda da genellikle standart dönüş yönü motorun önünden bakıldığında saat yönündedir ve pompa dönüş yönüne uyar.

8 Elektrik motorları Elektrik motorları elektrik enerjisinin elverişli bulunduğu koşullarda çeşitli yönlerden üstünlüğü olması nedeni ile pompaj tesislerinde en çok kullanılan motor tipidir. Elektrik motorları benzin ve dizel motorlarına oranla bazı üstünlüklere sahiptir. Bunlar şöyle sıralanabilir(tezer 1978). - Çalışma ömürleri uzun ve amortisman oranları düşüktür. - Tamir bakım gereksinmeleri ve buna bağlı olarak giderleri daha azdır. - Otomatik denetim düzenlerine bağlanabilirler. - Verimleri daha yüksektir ve enerji giderleri azdır. - Yapısı basit ve işletilmesi kolaydır. - Sabit hızlar nedeni ile doğrudan bağlantı için uygundur. - Yakıt depolamasına gerek duymazlar. Bunlara karşılık elektrik motorlarının bazı sakıncalı yönleri vardır. Bunlar aşağıdaki gibi sıralanabilir; - İşletme hızları sabittir, bu nedenle pompada verdi düzenlemesine olanak sağlamazlar. - Elektrik motorları mobil olarak kullanılamazlar, çalışma yerinde elektrik enerjisinin bulunması gerekir, - Elektrik enerjisinde kesilmeler, tesisin durmasına yol açar. Bu, özellikle kritik sulama dönemlerinde önemlidir. - Elektrik enerjisinin taşınması için gerekli yatırım giderleri, yerleşim merkezlerinden uzakta kurulan tesislerde çoğu kez önemli boyutlara ulaşabilir. Elektrik motorunun gücü hesaplanırken dikkatli olunmalıdır. Elektrik motorlarında aşırı yük altında devir sayıları değişmediğinden motor ısınır ve giderek yanabilir. Çok değişik tiplerde yapılan elektrik motorlarından, sulama pompaj tesislerinde kısa devre motorlu, trifaze asenkron motorlar kullanılır. Bu motorlar sincap kafesli motorlar olarak da bilinmektedir. Bu motorlar elektrik motorları arasında en basit ve ucuz yapı biçimine sahiptir. Sincap kafesli motorlarda dönüş yönü, üç fazın herhangi ikisinin motora bağlantısında yer değiştirilerek ters yönde düzenlenebilir. Motor işletme hızı, yük altında yaklaşık olarak değişmez. Teorik işletme hızları 50 Hz frekanslı üç fazlı akım için kutup sayısına bağlı olarak 750, 1000, 1500 ve 3000 min -1 değerindedir. Sulamada daha çok min -1 devirli kısa devre rotorlu trifaze asenkron motorlar kullanılır. Bu devirler pompa devrine uygun devir olmaktadır. Elektrik motorunun verimi gücü arttıkça artar. Büyük güçlü motorlarda motor verimi % 92 ye kadar yükselmektedir. Motor verimi, motor yüklenmesine de bağlıdır. Bir elektrik motoru, maksimum yükünün % nında yüklendiğinde motorda en yüksek verim elde edilebilir. Daha düşük yüklerde motor verimi de azalır. Elektrik motorları zorunlu hallerde yazılı gücünün % 110 nuna kadar yüklenebilir. Fakat aşırı yük, motorda aşırı ısınma yaratır ve motor kullanma ömrü kısalır. Elektrik motorunun müsaade edilen sıcaklıkta çalışması gerekir. Motora gelen enerjinin bir bölümü ısı enerjisine dönüşür. Bu ısı enerjisinin hava soğutması yolu ile giderilmesi gerekir. Bu enerji soğutulmaz ise, motordaki sargıların sıcaklığı artar ve sargı tellerinin izolasyonu bozularak motorda kısa devre meydana gelir ve motor arızalanır. Motorların dış etkenlere ve sulama pompaj tesislerinde özellikle neme karşı korunmaları gerekir. Bu amaçla P33 koruma biçimi olarak adlandırılan ve dış etkenlere karşı kapalı yapı ile korunan motorlar uygun bulunmaktadır.

9 Elektrik motorlarında statora takılı isim plakası motor hakkındaki karakteristikleri taşır. Bunlar; 1) Yapımcı kuruluşun adı ve markası, 2) Motor tipi ve seri numarası, 3) Motor çalışma gerilimi (volt), 4) Motor anma gücünde gerekli akım şiddeti (amper), 5) Motor milindeki anma gücü (kw veya BG), 6) Cos değeri, 7) Dönme hızı (min -1 ), 8) Akım frekansı (Hz) dir. Elektrik motorlarındaki anma gücü, motor milinden alınacak maksimum gücü belirtmektedir. Bu güç karakteristikler tablosu üzerinde kaydedilmiş olup siparişlerde bildirilmektedir. Şebekeye bağlı bir motor, şebekeden daha fazla güç çeker. Bu iki güç arasındaki fark, motor içindeki sıcaklık ve sürtünme kayıplarına harcanmaktadır. Motor milinden alınan güç (Na) ile motorun şebekeden çektiği güç (Nç) arasında; m N N a ç ilişkisi vardır. Buna göre motor verimi (m) yaklaşık % 85 kabul edilerek, anma gücü ile yüklenen motorun şebekeden çektiği güç bulunabilir. Diğer bir şekilde motorun şebekeden çektiği güç bir güç ölçeri (wattmetre) ile kolayca ölçülebilir. Elektrik motorlarında yol verme anında, motor iş makinesiyle yüklendiğinde yol alma akımı, motor karakteristiğine bağlı olarak anma (nominal) akımın 3-8 katı arasında bir değere kadar darbe halinde yükselir. Bu ise motorun bağlı bulunduğu hat üzerinde hasar yapıcı etkiler yaratır. Güçleri 1,5 kw ile maksimum 2,5 kw a kadar olan motorlar için özel yol verme düzeni gerekli değildir. Fakat büyük güçlerde aşırı akım çekmeyi azaltmak için özel yol verme düzenlerinden yararlanılır. Bunlar; a) Yıldız-üçgen şalter, b) Oto transformatörleri, c) Stator yol verici, d) Avare düzeni, e) Rotor yol vericidir (sadece sargılı rotorlu motorlarda kullanılır). a, b, c ve e maddelerdeki yol vericilerde moment karakteristiği yönünden dikkatli olmak gerekir. Çünkü motora nominal gerilim yerine örneğin % 80 nominal gerilim verilecek olursa motorun geliştireceği moment miktarı da nominalin (% 80) 2 = 0,64 ü olacaktır. % 50 nominal gerilimle yol vermedeki moment ise % 25 nominal moment kadar olacaktır. Bu koşullarda motor pompayı hızlandırabilirse yol verme uygundur. Eğer herhangi bir devir sayısında motor takılıp kalıyorsa bu noktada pompanın moment eğrisi motorun moment eğrisini kesip yukarı çıkıyor demektir. Bu koşulların düzeltilmemesi halinde motor yanabilir. Yıldız üçgen şalter yardımıyla (Y/), motorun stator bobinleri önce yıldız bağlanır, motor yol aldıktan sonra bağlantı şalter yardımı ile elle veya otomatik olarak

10 üçgen bağlantıya dönüştürülür. Bu şekilde ilk hareket, anma akımının en çok 1,5-2 katı ile sağlanır. Oto transformatörü ile yol verme düzeni büyük güçlü kısa devre rotorlu asenkron motorlarda kullanılır. Büyük güçlü motorların stator sargıları önüne, motora yol verme anında kullanılmak üzere bir oto transformatörü bağlanır. Bu transformatör yardımıyla harekete geçiş sırasında motora gelen gerilim düşürülerek motorun yol alması sağlanır ve motor yol alınca gerilim tekrar anma gerilim düzeyine çıkabilir. Stator yol vericisi ile yol vermede üç fazlı motorlar için üç ayrı dirençten oluşan stator yol vericisinin her bir direnci statora gelen ana iletkenlere seri olarak bağlanır. İlk harekete geçiş sırasında dirençlerin tamamı devrede olup, rotor yol aldıkça dirençler de yavaş yavaş devreden çıkarılır. Avare düzeni ile yol vermede ise iş makinesi büyük bir yol alma momentine gerek duymuyorsa, iş makinesi ile motor arasına santrifüj kuvvet kasnakları veya kaplinler konur. Motora önce boşta yol verilir. Motor anma devrine eriştikten sonra iş makinesine bağlanır. Bu şekilde ilk harekette olumsuzluklar önlenebilir İçten yanmalı motorlar İçten yanmalı motorlar benzin ve Diesel yakıtı ile çalışan motorlardır. Elektrik enerjisinin bulunmadığı koşullarda bu motorlar, pompaların çalıştırılmasında kuvvet kaynağını oluştururlar. İçten yanmalı motorlar pompaj tesislerinde sabit hız ve sabit yük koşulunda çalışır. Diesel motorları benzin motorlarına kıyasla daha üstündür. Diesel motorları daha uzun ömürlüdür, ayrıca tüketilen birim yakıt için daha fazla yararlı enerji sağlarlar. Diğer bir deyişle özgül yakıt tüketimi daha azdır. Buna karşın, satın alma bedelleri yüksek ve tamir-bakım giderleri daha fazladır. Buna rağmen 20 BG den büyük ve yılda çalışma süresi 800 h/yıl olduğunda genellikle Diesel motorları tercih edilir. İçten yanmalı motorların güç ve yakıt tüketimi karakteristikleri çalışma hızına göre değişir. Motor gücü, motor milinde sürekli çalışma koşulu için belirtilmelidir. Bu motorlarda anma gücü, sabit olarak çalışan motorlar için belirli bir çalışma hızında belirtilir. Pompanın bir içten yanmalı motorla çalıştırılmasında, eğer motor gücü yeterli değilse çalışma hızı azalır. Buna bağlı olarak pompa hızı azalır ve güç tüketimi düşer. Sonuçta pompa ile motor bir noktada uyuşarak çalışmaya devam eder. Ancak bu nokta, pompanın tasarlanan işletme hızı altında olacağından tesisteki işletme karakteristik değerleri değişir ve verimde önemli azalma meydana gelir. İçten yanmalı motorlar, sürekli çalışmalar için belirli bir çalışma hızında geliştirebilecekleri maksimum gücün % 80 i ile yüklenmelidir. Bu genel kural uygulanarak motorun özgül yakıt tüketimi de minimum düzeye indirilebilir. Diğer bir deyişle, tüketilen birim yakıttan daha fazla enerji elde edilir. Bunun yanında motorun sürekli aşırı yük altında çalışması sonucu ömrü kısalır. Benzin motorlarında g/mbg-h olan özgül yakıt tüketimi değeri Diesel motorlarda g/mbg-h değerine kadar azalmaktadır. Yüklenmenin artması ile özgül yakıt tüketimi azalmakta ve bir minimumdan geçtikten sonra tekrar artmaktadır. Minimum yakıt tüketimini veren nokta % 80 yüklenme dolayında bulunmaktadır. Bu nedenle ekonomik bir çalışma için motor sabit hızdaki nominal gücünün % 80 ninde yüklenmelidir. İşletme noktasının yeri motor karakteristikleri incelenerek saptanabilir.

11 İçten yanmalı motorların vereceği güç, deniz düzeyinden yükseklik ve hava sıcaklığı ile azalmaktadır. Genel bir kural olarak motorun geliştirebileceği güç deniz düzeyinden her 300 m yükseklik için % 3 ve 15 C o çevre sıcaklığı üzerindeki her 10 C O için % 1 azalmaktadır. Motor seçiminde güç hesabı yapılırken bu durumlar göz önüne alınmalıdır. İçten yanmalı motorlar hava ve su ile soğutmalı olarak yapılırlar. Hava soğutmalı motorlar hafif, ucuz ve az parçalıdır. Sulama pompaj tesisleri için kuvvet kaynağı olarak tarım traktörlerinden de yararlanılabilir. Kuvvet kaynağı olarak traktörün kasnak ve kuyruk milinden yararlanılır. Bu durumda traktör maksimum kuyruk mili gücünün % 85 inde yüklenmelidir. Aksi durumda fazla yakıt tüketilir ve ekonomik olmaz (Tezer 1978) Güç gereksiniminin hesaplanması ve motor seçimi Bir santrifüj pompada pompa milinde gerekli olan güç veya fren gücü, pompanın işletme koşullarında gerekli olan verdiyi, su kaynağından sulama yapılacak tarlaya iletmeye yeterli olmalıdır. Pompa milindeki güç; Q..H fbg 75. m p eşitliği ile hesaplanır. Burada; fbg : Pompanın fren gücü (BG), Q : Pompanın verdisi (m 3 /s), Hm : Manometrik yükseklik (m), : Suyun özgül ağırlığı (1000 kp/m 3 ), p : Pompanın verimidir (%). Pompanın fren gücü belirlendikten sonra gerekli olan motor gücü belirli bir yaklaşımla saptanabilir. Elektrik motorlarında isim plakasında belirtilen güç, motor milinde elde edilebilecek maksimum gücü belirtir. Daha önce açıklandığı gibi elektrik motoru bu gücün % 85 ile yüklendiğinde, en yüksek motor verimi elde edilir. Buna göre doğrudan bağlamada elektrik motoru anma gücü aşağıdaki eşitlikle saptanabilir. abg= 1,15.fBG Bu şekilde gücü saptanan elektrik motoru için sipariş sırasında aşağıdaki noktalar belirtilmelidir. Motor tipi : Kısa devre rotorlu, asenkron, üç fazlı Güç : kw veya BG, Devir sayısı : min -1 olarak standart devir sayısı. Gerilim : 380 Volt Frekans : 50 Hz Çalışma şekli : Sürekli Koruma tipi : P 33 Yapı tipi : B 3 (yatay eksenli)

12 İlk hareket düzeni : Yıldız-üçgen şalter v.b. İçten yanmalı motorlarda ise motor siparişine esas olmak üzere belirli bir hızda verebileceği maksimum güç belirtilir. Bu güç, motor standart deneyleri ile belirlenir. Bu tip motorlarda belirli bir hızda maksimum gücün sürekli % 80 ile yüklenme koşulu göz önüne alınarak motor gücü saptanabilir. Burada yükselti ve çevre sıcaklığına göre gerekli düzeltmeler yapılmalıdır.doğrudan bağlama için içten yanmalı motorun anma gücü aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir. abg= 1,2.k.fBG Burada (k) değeri yüzde olarak yükselti ve sıcaklık için gerekli düzeltmeleri belirtmektedir. Pompa motor işletme hızlarının birbirine uygun olmadığı hallerde veya tesisin bulunduğu yerdeki koşullar gereği doğrudan bağlantı kullanılamaz. Bu durumda güç iletim düzenleri kullanılır. Güç iletim düzenlerinde meydana gelecek güç kayıpları motor gücü hesaplanmasında göz önüne alınmalıdır. Güç iletim verimi (i) değişik düzenler için aşağıdaki değerleri alabilmektedir. Düz kayış için : t= % 90 V-kayışı için : t= % 95 Dişli için : t= % 95 Buna göre pompa ile motor arasında güç iletim düzeni kullanıldığında gerekli olan motor güçlerinin ise elektrik motoru için; abg 1,15. fbg t İçten yanmalı motorlar için; abg 1,2. k. fbg t eşitlikleri kullanılarak hesaplanması gerekir. Pompaj tesisi için motor siparişi verilirken içten yanmalı motorların seçiminde çalışma hızı, deniz düzeyinden yükseklik ve hangi sıcaklıkta çalışacağı konulmalıdır(tezer 1978) Pompaj Tesislerinin Ekonomisi Pompaj sulama tesislerinin projelenmesi sırasında tesisi meydana getiren pompa ve özellikle güç kaynağının seçiminde çeşitli seçeneklerin kıyaslanması için ekonomik irdelemelerin yapılması gerekir. Pompajla iletilen suyun toplam gideri aynı zamanda sulama pompaj tesisinin genel ekonomisi

13 içinde önemlidir. Genellikle gider hesaplamaları iletilen suyun birimi için yapılır, gerektiğinde sulanan alan birimi veya saat başına düşen giderler de belirtilebilir. Gider hesaplamasında genellikle güç kaynağı, pompa ve eğer kullanılıyorsa güç iletim düzeni için yapılan yatırımlar göz önüne alınır Pompaj tesislerinde gider hesapları Pompaj tesislerinde giderler 1 ton su için hesaplanır. İletilen 1 ton suyun giderleri tesisin sabit ve işletme giderlerine bağlıdır. Ekonomik analiz yardımı ile tesiste kullanılacak enerji kaynağının tipi de saptanabilir. Pompaj tesisinde maliyet elemanları sabit ve işletme giderleri olmak üzere iki ana grupta incelenebilir Sabit giderler Sabit giderler tesis elemanlarından pompa, motor ve kullanılıyorsa iletim düzeni için yapılan yatırım bedeli üzerinden hesaplanır. Sabit giderler, tesisin yıllık çalışma süresine bağlı değildir. Bu giderler toplam giderler içinde önemli bir paya sahiptir. Yıl içinde iletilen suyun miktarı arttıkça, birim su için sabit gider payı azalır. Sabit giderler; yatırımın amortismanı ve faiz giderleri ile belirlenir. Buna göre yıllık sabit gider; YSG= SAB.SGK olur. Burada: YSG : Yıllık sabit gider (TL/yıl), SAB : Yatırım bedeli (TL), SGK : Sabit gider katsayısı (1/yıl) dır. Sabit gider katsayısı, yatırımın yıllık amortisman ve faiz giderlerini bulmak için kullanılan bir katsayıdır. Bu katsayı aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir. f SGK 1 1 n (1 f) Burada: f : Yıllık faiz oranı (%), n : Tesis elemanlarının kullanma ömrü (yıl) dır. Amortisman ömürle ilgilidir. Pompaj tesisinde kullanılan elemanlara ait ömür değerleri çizelge 6.2 de verilmiştir. Yıllık faiz oranı ve ömürlere bağlı olarak tesisteki sabit giderler; YSG= YSGp+m+i eşitliği ile hesaplanabilir. Eşitlikte p, m ve i indisleri sırasıyla pompa, motor ve güç iletim düzenini göstermektedir.

14 Çizelge 6.2. Pompaj tesisi elemanlarında kullanma ömürleri (Tezer 1978) Ömür Eleman Saat Yıl Kuyu ve muhafazası 20 Pompa evi 20 Derin kuyu pompası: Pompa grubu (çanak takımı) Kolon grubu Santrifüj pompa Güç iletim düzenleri: Dişli başlığı V-kayışı Düz kayış (sentetik) Düz kayış (kösele) Güç (kuvvet) kaynakları: Elektrik motoru Diesel motoru Benzin motoru Hava soğutmalı Su soğutmalı İşletme giderleri İşletme giderleri, değişen giderler olarak da bilinir. İşletme giderleri tesisin çalışma süresi ile ilgilidir. Diğer deyişle tesisin çalışması için yapılacak harcamalar işletme giderlerini oluşturur. İşletme giderleri enerji, yağ, tamir ve bakım giderleri ile makinist giderlerinden oluşur Enerji gideri Enerji giderleri bazı ön kabullenmeler yapılarak hesaplanır. Enerji gideri kullanılan kuvvet kaynağının tipine bağlıdır. Pompa ile güç kaynağı arasında güç iletim düzeni varsa bunun verimi de hesaplamalarda göz önüne alınmalıdır. Elektrik motoru için enerji giderinin hesaplanmasında; motorun şebekeden çekeceği güç motorun verimi ile ilgilidir. Genellikle projelemeler için elektrik motoru verimi % 85 alınabilir. Buna göre şebekeden çekilecek güç; fbg hbg abg olur. m p. m Elektrik enerjisi kw-h birimi ile değerlendirildiğinden çekilen güç kw olarak yazılırsa; hbg akw.0,736 olur. p. m

15 Eğer sistemde bir güç iletim düzeni kullanılıyorsa bu durumda şebekeden çekilen güç; akw hbg.0,736 olur. p m t Güç bilindiğine göre elektrik motorları için enerji gideri aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir. YEGe= akw.t.pe Formüllerde: YEGe : Yıllık enerji gideri (TL/yıl), hbg : Hidrolik güç (BG), p : Pompa verimi (%), m : Motor verimi (%), t : Güç iletim düzeni verimi (%), T : Yıllık çalışma süresi (h/yıl), Pe : Elektrik enerjisi bedeli (TL/kW-h) dır. İçten yanmalı motorlarda enerji gideri yakıt gideri olarak ortaya çıkar. Benzin veya Diesel motoru ile çalışmada yakıt gideri motorun özgül yakıt tüketimine göre hesaplanabilir. Motor ile pompa doğrudan bağlı ise motor gücü mbg= 1,2 fbg dir. İletim düzeni kullanılıyorsa bu durumda motor gücü; mbg fbg 1,2. olur. t Buna göre benzin ve Diesel motorlarında yakıt gideri aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir. YYG b,d 1 mbg.g..10 y 3.T. P y Burada: YYGb,d : Yıllık yakıt gideri (TL/yıl), mbg : Motor gücü (BG), G : Motorun özgül yakıt tüketimi (g/mbg-h), y : Yakıtın özgül ağırlığı (g/cm 3 ), T : Yıllık çalışma süresi (h/yıl), Py : Yakıt satın alma bedeli (TL/L) dir. Hesaplamalar için motorlarda özgül yakıt tüketimi; Diesel motorlar için 200 g/mbg-h, benzin motorları için ise 300 g/mbg-h alınabilir. Yakıt özgül ağırlığı Diesel yakıtı için 0,86 g/cm 3 ve benzin için 0,74 g/cm 3 alınabilir (Tezer 1978)..

16 Yağ gideri Yağ tüketimi hbg-h olarak ifade edilir. Buna göre yağ giderleri için aşağıdaki eşitlik kullanılır. YYaG= hbg.s.t.pyağ Burada: YYaG : Yıllık yağ gideri (TL/yıl), S : Özgül yağ tüketimi (L/hBG-h). Bu değer elektrik motorları için S= 0,002 ve içten yanmalı motorlar için ise S= 0,006 alınabilir. T : Yıllık çalışma süresi (h/yıl), Pyağ : Yağ satın alma bedeli (TL/L) dir Tamir ve bakım giderleri Tamir, bakım ve yedek parça gideri, bir yıl içinde tesisin bakım ve yenilenmesi için gerekli işlere yapılan harcamaları gösterir. İşletme giderleri arasında tamir ve bakım giderleri aşağıdaki eşitlikle hesaplanır. YBG= t.sab Burada: YBG : Yıllık tamir bakım gideri (TL/yıl), t : Tamir bakım yüzdesi (%/yıl), SAB : Satın alma bedeli (TL) dir. Tamir bakım yüzdesi yıllık olarak; Derin kuyu pompalarında : t= % 6 İçten yanmalı motorlarda : t= % 5 Santrifüj pompalarda : t= % 4 Elektrik motorlarında : t= % 1,5 olarak alınabilir Makinist gideri Makinist gideri yıllık olarak hesaplanır ve YMG (TL/yıl) olarak gösterilir. Yukarıda ayrı ayrı hesaplanan işletme giderleri; YİG= YYG+YYaG+YBG+YMG şeklinde yazılabilir Pompaj tesisi toplam gideri Pompaj tesisinin yıllık toplam gideri, bir yıl içindeki sabit ve işletme giderlerinin toplamıdır. Buna göre toplam giderler; YTG= YSGp+m+i+YIG olur.

17 Toplam gider genellikle bir ton su için gider şeklinde ifade edilir ve böylece seçenekler arasında kıyaslama kolaylaşır. Pompanın verdisi Q(L/s) ise yıllık iletilen su miktarı; Qtop= 3,6.Q.T.(ton/yıl) olur. Buna göre 1 ton su için gider aşağıdaki gibi hesaplanabilir(tezer 1978). Burada: G YTG Q 1ton top YTG 3,6.Q.T G1ton : 1 ton su için toplam gider (TL/ton), YTG : Yıllık toplam gider (TL/yıl), Q : Pompaj tesisinin verdisi (L/s), T : Yıllık çalışma süresi (h/yıl) dir.