5. SANTRİFÜJ POMPALARDA TEORİK ESASLAR 5.6. Santrifüj Popalarda Karaktristik Eğrilr Santrifüj popalarda karaktristiklrin dğişii dsial ksnli bir grafikl blirtilir. Grafikt apsis ksnin vrdi dğrlri, ordinat ksnind sol tarafta üç ayrı skala halind anotrik yüksklik, frn gücü v vri dğrlri yrlştirilir. Santrifüj popalarda karaktristik ğrilr gnllikl sabit bir işlt hızında yapılan dnlrdn ld diln dğrlr yardııyla çizilir. Şkil 5.15 d santrifüj popanın sabit işlt hızında çiziliş karaktristik ğrilri görülktdir. Şkild görüln ğrilr aşağıdaki şkild tanılanabilir: 1. (-Q) ğrisi, popanın anotrik yükskliğin bağlı olarak vrdinin dğişiini,. (N-Q) ğrisi, vrdiy bağlı olarak popanın yuttuğu gücü (frn gücü) nün dğişiini, 3. (-Q) ğrisi, vrdiy gör popa vriinin dğişiini göstrir. Bu ğrilrin biçii birbirindn farklıdır. Vrdinin sıfır olduğu duruda, popaya vriln nrji, basınç nrjisin dönüşkt v n yüksk basınç ld dilktdir. Vrdinin sıfır olduğu bu noktada, popa iş yapadığı için yararlı iş dğri d sıfırdır. Bu ndnl vrdi il vri arasındaki ilişkiyi göstrn (-Q) ğrisi sıfırda başlar. Vrdi il güç arasındaki ilişkiyi blirtn (N-Q) ğrisinin başlangıcı is blirli bir dğr sahiptir. Çünkü popa iş yapasa da çarkın dönsiyl disk sürtünsi il yataklarda sürtünyi ynck blirli güç yutulur. 167
Şkil 5.15. Santrifüj popada karaktristik ğrilr (Karassik v Cartr 1960,Tzr 1978) (-Q) ğrisi, vrdi il anotrik yüksklik arasındaki dğişyi göstrir. (-Q) ğrilri gnl olarak dört tipt olaktadır (Şkil 5.16). a tipi, artan karaktristik olarak adlandırılır. Bu tipt vrdinin artası il yüksklik azalaktadır. Vrdinin sıfır olduğu noktada yüksklik aksiu dğrddir. b tipi, kararsız (azalan) karaktristik olarak adlandırılır. Bu tip ğrid aynı yüksklik dğrlri, birdn fazla vrdi dğrlri için ld dilbilktdir. (x v y) noktalarında yüksklik aynı olakla brabr vrdi dğrlri farklıdır. 168
c tipi, dik karaktristik ğridir. Bu ğri artan karaktristik ğrinin bir tipidir. Vrdinin sıfır olduğu noktadaki yüksklik, popanın proj noktasındaki yükskliktn çok fazladır. Manotrik yükskliktki dğişiin vrdi üzrindki tkisi çok azdır. d tipi, düz (yatık) karaktristik ğri olarak bilinir. Bu tip ğrid vrdinin artası il yüksklik az iktarda dğişktdir. Diğr bir dyişl yükskliktki küçük bir dğiş vrdi üzrind büyük dğişlr ydana gtirir. (N-Q) ğrisi, popanın vrdisi il frn gücü arasındaki ilişkiyi göstrir v bu ğrilr iki grupta inclnbilir (Şkil 5.16. v d). tipi, aşırı yüklü karaktristik ğri olarak adlandırılır. Bu tip ğrid frn gücü, vrdinin artasıyla dvalı olarak artaktadır v bir aksiu nokta yoktur. f tipi, aşırı yüksüz karaktristik ğri olarak bilinir. Bu tipt vrdinin artasıyla frn gücü artakta v proj noktası dolaylarında bir aksiudan gçrk azalaktadır. Vri il vrdi arasındaki dğişii (-Q) ğrisi göstrktdir. Vrdinin sıfır olduğu noktada hidrolik güç sıfır olduğundan, vri ğrisinin başlangıç noktası sıfırdan gçr. Vrdinin artası il vri artar v bir aksiudan gçtiktn sonra tkrar azalır. Daha önc özgül hız dğrlrin gör dört tipt inclnn santrifüj popaların karaktristiklri aşağıdaki gibi öztlnbilir. 1) Radyal çarklarda işlt hızı v vrdi düşük buna karşılık anotrik yüksklik fazladır. ) Francis çarklarda blli bir vrdi v anotrik yüksklik koşulu için özgül hız daha yüksktir. 3) Karışık akışlı çarklarda işlt hızı v vrdi yüksk, buna karşın anotrik yüksklik düşüktür. 4) Aksiyal akışlı çarklarda is, popa küçük anotrik yükskliklr çok yüksk vrdi il su iltir. Özgül hızın artası il gnl olarak santrifüj popalarda suyun çark içindki akışı radyaldan aksiyala dönkt v çark çapı küçülkl brabr çark gnişliği d artaktadır. 169
Şkil 5.16. (-Q) v (N-Q) ğrilrinin tiplri (Karassik v Cartr 1960) 5.7. Santrifüj Popa Dnylri v Karaktristik Eğrilrin Çizii 5.7.1. Santrifüj popada yükskliklr 170
Santrifüj popalarda kullanılan yüksklik trilrinin bir kısı daha önc boru hatlarının planlanasında açıklanıştı. Santrifüj popalardaki yüksklik tanıları TS 68 Yatay Eksnli Santrifüj Su Popaları Standardı il standartlaştırılıştır. Şkil 5.19 da yatay ksnli bir santrifüj popada bu yükskliklr göstriliştir. Şkild görüln yükskliklr aşağıdaki gibi açıklanabilir (Tzr 1978). a) ız Yükskliği (h v): Brnoulli şitliğind d görüldüğü gibi hız yükskliği suyun sahip olduğu hız nrjisidir v h v V.g il hsaplanır. E boru hattı için hızı (V), basa boru hattı için basa hızı (Vb) kullanılır. b) Statik E Yükskliği (h s): E su düzyi il popa ksni arasındaki düşy uzaklıktır. Statik yükskliği; popa ksni su düzyinin altında yani, popa yükskliğiyl çalışıyorsa pozitif, popa ksni su düzyinin üstünd is yani popa drinliğiyl çalışıyorsa ngatif alınır. c) Topla E Yükskliği (h ): Topla yükskliği popanın girişindki basıncın atosfr basıncından n kadar küçük olduğunu göstrir. Dolayısıyla bu dğr utlak basınç il atosfr basıncı arasındaki farktır. Buna gör; V h hs hk olur..g Popa drinliğind çalışıyorsa topla yükskliği borusuna takılan vakutr il ölçülbilir. Vakutrd okunan basınç göstrg basıncı olduğundan; P h s h k V.g şitliği yazılabilir. Vaku trd ölçüln göstrg basıncı ngatif alınır v suyun özgül ağırlığına bölünrk topla yükskliği bulunur. h P.( kp /.( kp / 3 ) ) d) Giriş Yükü ( ): Popa girişind suyun taşıdığı topla nrjiy giriş yükü dnir v popa girişindki basıncın hız yükü il toplaından oluşur. Popa ksni su düzyi üstünd is giriştki basınç ngatiftir. Bu basınca hız yükünü klrsk giriş yükü. ( ) h h olur. s k 171
) Edki Nt Pozitif Yük (ENPY): (Nt Positiv Suction ad) (NPS): E hattında suyun popa çarkına iltilsind grkli olan topla faydalı nrjidir. Mutlak basınç olarak gnl yükskliği il buhar basıncının farkıdır. Buhar basıncı utlak basınç olduğundan, gnl yükskliğinin d utlak basınca çvrilsi grkir. Bunun için atosfr basıncı il farkı alınır. Buna gör: Burada: ENPY (NPS) s ( ) ut hb ENPY (a ) hb ( ) h h olduğundan ENPY (NPS) k (h h h ) olur. a s a : Atosfr basıncı (), hb : Buhar basıncı () dir. k f) Statik Basa Yükskliği (h sb): Popa ksni il basa noktası arasındaki düşy uzaklıktır. g) Çıkış Yükü ( b): Popa çıkışında suyun taşıdığı topla nrjidir. Popa çıkışındaki anotrik basınç il hız yükskliğinin toplaıdır. Manotrnin bağlandığı nokta il popa ksni arasında yüksklik farkı varsa, okualar ksn gör düzltillidir. b b Pb Vb z.g Çıkış yükü basa borusundaki kayıplar (hkb) v statik basa yükskliğin (hsb) bağlı olarak da bulunabilir. Buna gör çıkış yükü: b= hsb + hkb olur. Bu forüllrd; b : Çıkış yükü (), Pb : Basa hattında ölçüln anotrik basınç (kp/ ), z : Manotr il popa ksni arasındaki düşy uzaklık (). h) Manotrik Yüksklik ( ): Manotrik yüksklik, popanın suya vrdiği topla nrjidir. Diğr bir dğişl anotrik yüksklik, çıkış yükü il giriş yükü arasındaki farktır. Buna gör: b 17
Pb V b P z.g V.g P b P V b V.g z (h s h sb ) (h k h kb ) g k Santrifüj popada anotrik yüksklik v basa borularına takılan vakutr v anotr yardııyla blirlnbilir. Popa ksni su düzyi üzrind is borusundaki basınç ngatif işartli vaku basıncı olur. Trsi duruda pozitif alınır. E v basa boruları aynı çapta is hız farklı sıfırdır v hr iki basınç ölçr d popa ksnind is anotrik yüksklik aşağıdaki biçii alır. Vb V v z= 0 is Pb P bulunur. Vaku trd ölçüln basınç çoğunlukla ilitr cıva sütunu (g), anotrd okunan basınç is kp/c (bar) olarak okunur. Buna gör basınç ölçrlrdn okunan dğrlr doğrudan aşağıdaki forüld yrin konarak bulunabilir. 10.P b 13,6. P 1000 Burada: : Manotrik yüksklik (), Pb : Basa hattında okunan basınç (kp/c ), P : E hatında okunan basınç (g) dır. 5.7.. Santrifüj popa dnylri Santrifüj popalarda dnylr çşitli aaçlar için yapılır. Bu dnylr yardıı il popanın işlt karaktristiklri saptanır (Tzr 1978). Santrifüj popa dnlrind; a) Blirli çalışa hızında, blli bir anotrik yükskliğ iltiln vrdi, b) Popanın bu işi yaparkn yuttuğu güç, c) Popanın vrii saptanır. 173
Bunların dışında, popanın işlt koşullarının grktirdiği hallrd koşulları da saptanır. Popa dnlrind vrdi, v basa yükskliklri v frn gücü dğrlri ölçülür, vri is bu dğrlr yardııyla hsaplanır. Popa dnylrind, sçiln ölç noktalarında ölçü yapadan önc, popanın dğişz çalışa koşulları için girsi grkir v bu koşullar sağlandıktan sonra ölçülr yapılır. Dnlrd anotrik yüksklik dğiştirilrk ölçü noktaları bulunur. Bu aaçla basa borusu üzrin yrlştirilck bir ayar vanasından yararlanılır. Popa, vana ta kapalı ikn çalıştırılır v n büyük çıkış yükü ölçülür. Daha sonra vana n az bş dğişik açıklığa gtirilrk ölçü noktaları sçilir v vananın ta açık konuu il dny taalanır. Şkil 5.0 d bir santrifüj popa dny tsisi şatik olarak vriliştir. Şkil 5.0. Popa dny tsisi (Tzr 1978) Dny tsisind gnllikl büyük kapasitli bir su dposu bulunur (1). Popadan gçn su dpoya dönrk dvryi taalar. Dnylrd popanın (P), ölçü kolaylığı yönündn, lktrik otoru (M) il çalıştırılası gnllikl yğlnir. Dğişik hız dnylri için otor dvri dğiştirilbillidir. Dnyd popa, ölçüsün uygun () v basa (3) boru hatları il donatılıştır. Basa borusu üzrindki sürgülü ayar vanası (4) il anotrik yüksklik ayarlanır. Vrdi açık kanalda (5) savaklarla vya boru içind (6) ölçülür. Giriş yükü borusundaki vakutr (7) v çıkış yükü basa borusundaki anotryl (8) ölçülür. Açık kanalda su dalgalanalarını önlk için dlikli plaka (9) şklind ngllr kullanılır. 5.7..1. ız ölçülri Popanın çalışa hızı dn sürsinc sabit kalalıdır. ız, kanik v digital dvir ölçrlrl (takotrlr) ölçülür. r dvir sayısı saptanasında n az 3 ölçü yapılıp, ortalaası alınalıdır. Okunan dğrlrin diğrlrindn % dn fazla farklı olanları için ölçülr ynilnir. 174
5.7... Vrdi ölçülri Santrifüj popalarda vrdi dğişik yöntlrl ölçülbilir. Bunlar aşağıdaki gibi sıralanır. a) Dpolarla vrdinin ölçülsi, b) Savaklarla vrdinin ölçülsi, c) Orifis yönti il vrdinin ölçülsi, d) Vnturi lüllri il vrdinin ölçülsi, ) Su sayaçları il vrdinin ölçülsi. 5.7..3. Basınç ölçülri Basınç ölçülrind hattında vakutr basa hattında anotr kullanılır. Ölçülr daia popa ksnin gör düzltilir. Ölçü noktaları boruların düz kısılarında olalıdır. Şkil 5.7 d yatay illi santrifüj popalarda ölç noktaları vriliştir. Basa borusunda ölç noktası, popa çıkış ağzından itibarn boru çapının 1-4 katı uzakta olalıdır. Ayar vanası bu noktadan n az boru çapının 6 katı ilrid olalıdır. Şkil 5.7. Santrifüj popalarda basıncın ölçüü (P: Vakutr basıncı, Pb: Manotr basıncı) (Tzr 1978). 175
E borusunda is ölçü noktası, popa giriş ağzına v borusu çapının 1 ila 1,5 katı uzaklıkta olalıdır. Ölçü noktasında boruya 3 il 16 çapında bir dlik dlinir v dlik yüzylrindki çapaklar taan tizlnir. Bu dlik il göstrg arasında bakır boru v plastik hortula bağlantı sağlanır. Bağlantılar üzrind göstrglr girişt hava boşalta vanaları bağlanalıdır. Ölçü sırasında sık sık hava boşaltılarak hatasız ölçü yapılası sağlanalıdır. Drin kuyu popalarında basınç ölçüü Şkil 5.8 d göstriliştir. Şkil 5.8. Drin kuyu popalarında basınç ölçüü (Tzr 1978). Drin kuyu popalarının çalıştırılaları sırasında borusu v popanın ilk kadlri suya batık olduğundan yalnızca çıkış basıncı ölçülür. Dnlrd borusundaki vakutrdn okunan basınç (P) v basa borusundaki anotrdn okunan basınç (Pb) yardııyla v basa yükskliklri aşağıdaki gibi hsaplanabilir. 176 P 13,6., b= 10.Pb+z 1000
5.7..4. Güç ölçülri Popa tarafından yutulan güç (fbg) popa ilind ölçülür. Bu aaçla çşitli yöntlrdn yararlanılır. Şkil 5.9 da ont kollu bir lktrik otoru görülktdir. Burada otor ili iki taraftan yataklanıştır. Bu duruda otor statoru srbst hal gldiğindn otorun çalışası halind ydana gln döndür ontini yaratan ont kuvvti, statordan radyal olarak alınan bir kola aktarılır. Statorda dönüşü yaratan döndür onti, popa ilin iltiln ont şittir. Statora takılan kol bir traziy iltilrk ont ölçülür. Mont kuvvti il birlikt dön hızı da ölçülrk frn gücü aşağıdaki şitlikt hsaplanır. M. n F. L. n fbg 716, 716, M : Mont (kp.) fbg : Popanın yuttuğu güç (BG), F : Mont kuvvti (kp), L : Mont kolu uzunluğu (), n : Popa dvri (d/d) dir. Şkil 5.9. Mont kollu otor Diğr bir güç ölçü yönti is lktronik dön onti ölçr (torktr) kullanarak ontin blirlnsidir. Torktr kuvvt kaynağı il popa arasına bağlanır. Burada, ont dğrin bağlı olarak ildki burula ölçü altindki ölçü tllrind bir dirnç dğişsi yaratır. Bu bir yüksltici il sapa dğri olarak saptanır. Dğişik ölçü noktalarında saptanan bu sapa dğrlri, torktrnin yüksltçl ld diln kalibrasyon diyagraında dğrlndirilrk dön onti bulunur. Dvir sayısı da ölçülrk yukarıda vriln şitlik yardııyla popanın yuttuğu güç hsaplanır. Popa harktini bir lktrik otorundan alıyorsa popanın yuttuğu güç şu yöntlrdn biriyl d bulunabilir. a) Elktrik sayacı, b) Watttr, c) Volttr, Aprtr v Cos tr. Elktrik sayacı il güç ölçüünd; popa blirli topla anotrik yükskliğ blirli vrdid suyu basakta ikn, lktrik sayacının diskinin blirli dfa 177
dönsi için gçn zaan ölçülüp, aşağıdaki forül yardııyla popanın şbkdn çktiği güç bulunur. fbg 4896.n n h.t d.. t Burada: fbg : Popanın yuttuğu güç (BG), nh : Elktrik sayacı diskinin 1 kw-h için dönsi grkn iktar (adt), nd : Diskin kronotr il ölçüln sürd döndüğü iktar (adt), t : Diskin nd kadar dönsi için gçn zaan (s), : Elktrik otoru vrii (%), t : İlti düzni vrii (%) dir. Wattr il popanın yuttuğu gücün bulunasında lktrik sayacının lktrik şbksindn çktiği güç wattrdn doğrudan okunur. Motor vrii v transisyon vrii gözönün alınarak popanın yuttuğu güç bulunur. Volttr, aprtr v Cos tr il güç ölçüünd lktrik otorunun hr fazındaki akı iktarı ayrı ayrı 3 aprtrdn, bu fazlar arasındaki grili volttrdn okunur v kuanda tablosundaki göstrgd okunan Cos dğri il birlikt aşağıdaki forüld yrin konarak popanın yuttuğu güç hsaplanır. fbg 1,36.10 3. 3.U.I.Cos.. t Burada: U : Grili (V), I : Akı şiddti (A), Cos: Göstrgd okunan dğr (-), : Motor vrii (%), t : İlti düzni vrii (%) dir. 178