Pompa Gücü Hesabı
Tahrik motor gücünün doğru seçimi önemlidir. Olması gerekenden daha küçük motor seçilmesi, işletimde istenen hidrolik kapasiteye ulaşılamaması ve sık sık termik atması gibi problemler yaratırken, gereğinden daha büyük seçilmesi, işletmede gereksiz elektrik sarfiyatına ve dolayısıyla yüksek işletme giderlerine neden olmaktadır.
Motor gücünün doğru seçimi için aşağıdaki formülden yararlanabiliriz.
P=Q x H x P — 367 x nh x emniyet faktörü
Debi (Q): Birim zamanda pompadan geçen sıvının hacmidir. (m3/h) ve (lt/sn) birimleri kullanılır.
Pompa Basma Yüksekliği (H): Pompanın akışkana verdiği faydalı kinetik enerjidir. Pompanın giriş ağzı ile çıkış ağzı arasından ölçülür. Yaygın olarak (mSS) birimi kullanılır.
Akışkan Yoğunluğu (ρ): Pompadan geçen akışkanın yoğunluğudur. Birimi (kg/m3)tür.
Motor Verimi (ηm): Pompa mil gücünün (P2) şebekeden çekilen güce (P1) oranıdır. Her pompa aldığı gücün bir kısmını çıkış gücü olarak kullanırken geriye kalan gücü ise gürültü, ısı gibi faydasız olarak çevreye yayılır.
Hidrolik Verim (ηh): Mil gücünün ne kadarının akışkana iletildiğini yüzdesel olarak ifade eden terimdir.
Yoğunluk (ρ): Akışkan genellikle su olduğu için yoğunluğu 1 olarak kabul edilir ve güç hesabında dikkate alınmaz. Birimi (kg/m3) tür.
Kullanılacak motorun nominal gücünün seçiminde ise bu gücün üstüne genelde aşağıdaki verilen oranlarda emniyet payı eklenmektedir.
P ≤ 1,5kW’lık mil güçleri için %15 (çarpım faktörü 1.15)
P ≤ 15kW’lık mil güçlerine kadar %10 (çarpım faktörü 1.10)
P > 15 kW’lık mil güçlerin için %5 (çarpım faktörü 1.05)
Elektrik motorlarına ait kataloglarda verilen anma güç değerlerinin, çevre sıcaklığı 40 ℃’yi geçmeyen, deniz seviyesinden 1000 m’ye kadar yükseklerde, şebeke anma gerilimi 220/380 – 380/66 Volt olan ve gerilim dalgalanmaları ±%5’den daha yüksek olmayan şebekeler için geçerli olduğu unutulmamalıdır.
Hesaplamaları bir örnekle anlatalım:
Pompanın kapasitesini 70 m3/h 17mSS olarak düşünelim:
Hidrolik verimi %75 olarak alırsak
P2==4,32 kW;
Pompanın mil gücü P ≤ 15kW olduğundan nominal gücü bulmak için 1,1 katsayısı ile çarpılır.
Pnominal= 4,32kW x 1,1= 4,75 kW’dır. Seçilecek motor 5,5kW’lık bir motordur.
Hidrolik verimi %70 olarak alırsak
P2==4,63kW;
Pompanın mil gücü P ≤ 15kW olduğundan nominal gücü bulmak için 1,1 katsayısı ile çarpılır.
Pnominal= 4,63kW x 1,1= 5,09 kW’dır. Seçilecek motor 5,5kW’lık bir motordur.
Hidrolik verimi %60 olarak alırsak
P2==5,4 kW;
Pompanın mil gücü P ≤ 15kW olduğundan nominal gücü bulmak için 1,1 katsayısı ile çarpılır.
Pnominal= 5,4 kW x 1,1= 5,94 kW’dır. Seçilecek motor 7,5kW’lık bir motordur.
Pompaların enerji tasarrufunu etkileyen en önemli konular:
1. Pompanın doğru noktada seçilmesi
2. Pompanın hidrolik verimi
3. Pompanın motor verimi
Ülkemizde pompa seçimi sırasında yapılan en büyük hatalardan biri de bu üç kriterden sadece birine yani motor verimine dikkat etmektir. Oysaki pompanın motor verimi çok yüksek olsa bile eğer pompa doğru noktada seçilmemiş ve pompanın verimi yüksek değil ise o pompanın enerji tasarrufundan söz etmek mümkün değildir.
Pompanın enerji tasarrufunu arttırmak için frekans konvertörü ile sürmenin de enerji tasarrufuna büyük oranda olumlu etkisi vardır. Frekans konvertörü, devir hızını ya da frekansı düşürerek pompanın kullandığı gücü büyük oranda azaltıyor. Frekans konvertörü ile devir hızını düşürme ihtiyacı kısmi yüklerde ortaya çıkıyor.
Kısmi yük, pompa değişken taleplerde çalışmak durumunda kalıyor ise pompanın hesaplanan en yüksek değerinde yani çalışma noktasında değil daha düşük yüklerde çalışma durumudur. Her pompanın kapasitesi konforun bozulmaması ve talebi karşılaması için en pik yüke göre hesaplanır ve pompa seçimleri en pik yüke göre yapılır. Oysaki pompa, en pik yükte ömrünün yaklaşık %5-6’sında çalışır. Geri kalan ömür süresini kısmi yüklerde geçirir.
Pompanın Tam Yükte (Çalışma Noktasında) Çalışma Durumu:
Pompanın Kısmi Yükte Çalışma Durumu:
Yukarıdaki grafikte de görüldüğü gibi, eğer pompa sabit devirli bir pompa ise pompa eğrisi (yeşil eğri) boyunca ilerleyecektir. Fakat bir sistemde ihtiyaç azalıyor ve pompa kısmi yükte çalışıyor ise hem debisi hem basma yüksekliğinde düşüş olacaktır. Ve sistemin ihtiyacı aşağıdaki grafikteki gibi olacaktır.
Eğer pompa sabit devirli çalışacaksa istenenden daha fazla basınç oluşturacak ve bu durumda gerektiğinden fazla güç tüketimi olacaktır.
Bunun önüne geçmek için pompanın frekansı 50 Hz’den daha aşağıya çekilerek hem enerji tasarrufu sağlanmış hem de pompanın uzun ömürlü çalışması ve tesisatta ses oluşumu engellenmiş olur.
Frekans Konvertörlü Uygulamalarda Devir Hızının Değişiminin Güç Tüketimine Etkisi
Frekans konvertörlü uygulamalarda devir hızının değişmesini grafik ve formüllerle açıklayalım.
n1 : 1. noktadaki devir hızı H1 : 1. noktadaki basma yüksekliği
n2 : 2. noktadaki devir hızı H2 : 2. noktadaki basma yüksekliği
Q1 : 1. noktadaki debi P1 : 1. noktada harcanan güç
Q2 : 2. noktadaki debi P2 : 2. noktada harcanan güç
Debi, devir hızı ile doğru orantılı olarak değişiklik gösterir.
Basma yüksekliği, devir hızının karesiyle doğru orantılı değişir.
Harcanan güç, devir hızının kübü ile doğru orantılı değişir.
Örneğin; frekans konvertörü kullanarak devir hızı 2 kat düşürülen bir pompanın debiside 2 kat düşerken, basma yüksekliği 4 kat, harcadığı güç ise 8 kat düşer.