10 Haziran 2013 | ÜRÜN 55. Sayı (Şubat 2013)

ABB Elektrik Sanayi A.Ş.
Hayatımızın parçası: Su
Su, dünyanın en önemli kaynağıdır ve su tesisleri, dünyanın her yerinde bulunabilir. Temiz su sistemleri ile su, kaynağından şehirlere, işyerlerine, yerleşim bölgelerine, fabrikalara ve yüksek binalara iletilir.
Atık su sistemleri, kanalizasyon suyunu ters yönde arıtma tesislerine iletir. Burada ek olarak devreye giren pompalama sistemleri, suyu arıtma tesisinin farklı bölümlerine aktarır. Bu işlem, suyun göllere veya okyanusa aktarılacak derecede temizlenmesine kadar sürdürülür. Ayrıca, artan nüfusun yükselen yaşam standardını desteklemek için dünyanın birçok yerinde hem temiz su hem de atık su sistemleri inşa edilir.
Dünya çapındaki su talebinin, önümüzdeki 30 yıl içerisinde %50’nin üzerinde artması, beklenen bir gerçektir. Dünyanın başka yerlerinde ise bunun yerine, mevcut su tesislerinin eski olması ve çağ dışı kalması nedeniyle yeni ve gelişmiş su tesislerine büyük bir talep bulunmaktadır.
Tüm dünyadaki suyun çok azı temiz sudur. Bu yüzden, artan nüfusun su ihtiyacını karşılamak amacıyla dünyanın birçok yerinde deniz suyu arıtma tesisleri kurulur. Ayrıca, bölgesel ısıtma veya soğutma, sulama, atık su pompalama ve başka birçok proseste su sirkülasyonunu sağlamak için pompalar kullanılır.
Uygulama ne olursa olsun, pompaların durması esnasında meydana gelen su darbeleri, yolverme esnasında şebeke gerilimindeki dalgalanmalar ve bloke olmuş, tıkanmış sistemler gibi birçok problem ile karşılaşılmaktadır. Su tesislerinin çalışır durumda kalmasını ve su yönetiminin güvenilir olmasını sağlamak için tüm bu problemlerin çözülmesi gerekir.Suyun bir kaynak olarak öneminden dolayı ABB, su ve atık su yönetimi için etkin çözümler geliştirmeye odaklanmıştır. Günümüzdeki durumu ile nasıl bir gelişim göstereceğine dair kendine özgü bir karakteristiği bulunan bu sektörü anlamak için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır.
Bu durum, başta yumuşak yolvericiler olmak üzere ABB’nin birçok ürünü için geçerlidir. Su ve atık su çözümleri için eksiksiz ve geniş bir ürün portföyüne sahip olma amacımıza ulaşmak için dünya çapında birçok müşteri ile görüşmeler yapılmıştır. Bu sayede faaliyet alanları ve gerçek ihtiyaçlarını daha iyi anlamak mümkündür. Bu durum, su ve atık su faaliyet alanı için ABB yumuşak yolverici portföyünü tamamlayan yeni ve etkin PSE yolvericiyi geliştirmemize neden olmuştur.
FARKLI POMPA SİSTEMLERİ, FARKLI ÇÖZÜMLER GEREKTİRİR
Pompa sistemlerine her yerde rastlamak mümkündür. Pompalar, çoğunluğumuzun ücretsiz olarak faydalandığı temiz su ve atık su hizmetlerini bölge halkına sunmak için kullanılır. Pompalama sistemleri, kimyasal proseslerde olduğu gibi aynı zamanda sanayide de kullanılır. Su sirkülasyonu sıcak ülkelerde soğutma ve soğuk ülkelerde de ısıtma için kullanılır.
Bu sistemler birçok yönden farklıdır ama iki ana pompalama sistemi vardır: Basınçlı ve Basınçsız Sistemler.
Basınçlı sistemler
Basınçlı sistemler, su kullanımı değişiklik gösterse bile sabit bir basınç değerini koruyacak şekilde dizayn edilmiştir. Eskiden bu duruma su kuleleri ile çözüm getirilirdi. Ama sistemdeki basıncın korunması için en az bir besleme pompası hızının ayarlanması daha modern bir çözümdür. Basınçlı bir sistem için başka bir örnek ise, suyun uzun mesafeler taşınması için su borularındaki basıncın yükseltilmesinde kullanılan güçlendirme pompalarının kullanıldığı durumdur.
Basınçlı olmayan sistemler
Basınçlı olmayan sistemler genellikle, suyun yatay olarak veya daha yüksekte bulunan bir yere taşınması için kullanılır. Örneğin atık su sistemlerinde su, yerçekimi kuvveti ile akar ve farklı su rezervuarlarında toplanır. Suyun farklı rezervuarlar arasında taşınması, göl veya okyanusa geri pompalanması, basınçsız sisteme özgü işlemlerdir. Basınçlı ve basınçsız pompa sistemleri, güvenilir ve etkin bir şekilde çalışmaları için farklı dizayn ve çözümler ile tasarlanmalıdır.
Basınçlı sistemlerde yumuşak yolvericilerin kullanımı
Çoğu pompa sistemlerinde bazı pompalar paralel kullanılarak hem daha esnek bir çözüm elde edilir, hem de yüksek kullanılabilirlik sağlanmış olur. Örneğin, bir temiz su besleme şebekesinde, basınçlı bir sisteme ait basıncın sabit tutulması için hız kontrol cihazı kullanılarak pompalardan birinin hızını ayarlamak yeterlidir. Birden fazla pompaya ihtiyaç duyulması halinde yardımcı pompalar devreye alınıp, sabit bir hızda çalıştırılabilir. Bunun ardından hızı ayarlanan pompa, sabit basıncı sağlamak için kullanılmaya devam eder, ancak artık yardımcı pompalar ile birlikte çalışır.
Bu tür bir sistemdeki sabit devirli motorlar, pompalama ihtiyacının artması ve düşmesinden dolayı çalıştırılıp durdurulmalıdır. Yolverme yöntemine bağlı olarak bu yolverme ve durdurmalar, su darbesine, basınç ve gerilim dalgalanmalarına neden olabilir. Ancak tork kontrolü gibi özelliklere sahip gelişmiş yumuşak yolvericilerin geliştirilmesi ile birlikte bu sorunlar azaltılabilir ve hatta ortadan kaldırılabilir. Bu nedenle günümüzde yumuşak yolverici çözümü kullanılmaktadır.
Yumuşak yolvericilerin hız kontrol cihazı ile birlikte kullanılması sadece hız kontrol cihazı kullanılmasından daha kompakt ve uygun maliyetli bir çözümdür.
Basınçsız sistemlerde yumuşak yolvericilerin kullanımı
Seviye kontrolü, basınçsız sistemlere bir örnektir. Bu kontrol sayesinde bir rezervuarın içindeki su seviyesi aşağı yukarı sabit bir seviyede tutulur. Su içeri girerken aynı zamanda dışarı pompalanır.
Çoğu seviye kontrol uygulamalarında su seviyesini her zaman aynı tutmak gerekmez. Bunun yerine su seviyesini belirlenen bir aralıkta tutmak daha önemlidir. Su maksimum seviyeye ulaştığında, su seviyesi minimum işaretine gelene kadar motor çalıştırılır ve su pompalanır.
Hızı ayarlamaya gerek olmadığından ve su darbesini engellemek için yumuşak yolverme ve durdurma gerektiğinden, bunun gibi basınçsız sistemler, yumuşak yolvericiler için en mükemmel uygulamadır.
Atık su sistemlerinin başka bir ortak sorunu ise, suyun çok düşük hızından kaynaklanan tıkanıklıktır. Bu sorun, yumuşak yolvericiler ile kontrol edilen sabit devirli motorların kullanımı ile ortadan kalkacaktır.


Hız kontrol cihazına yedek olarak yumuşak yolvericilerin kullanımı
Pompaların sürekli çalışmasının gerekli olduğu çok önemli sistemlerde uygun maliyetli bir çözüm olarak hız kontrol cihazlarına yedek olarak yumuşak yolvericiler düşünülebilir. Hız kontol cihazı ile sorun çıkma ihtimali olan durumlarda motoru çalıştırmak için bir yumuşak yolverici kullanılır ve böylece yumuşak yolverme ve durdurma sürekliliği garanti edilmiş olur.


TORK KONTROL İLE SU DARBESİNİN ÖNLENMESİ
ABB tork kontrol özelliği, su darbesi ve basınç dalgalanmaları ile ilgili sorunları ortadan kaldırarak mümkün olan en iyi pompa duruşunu sağlamak için pompa üreticileri ile birlikte geliştirilmiştir.


Su darbesi
Pompa uygulamalarındaki en büyük sorunlardan biri, pompa durdurulurken yaşanır. Su basıncı, pompa sistemindeki yüksek sürtünme ve pompanın düşük atalet momenti ile bir araya geldiğinde duruş esnasında motorun çok çabuk duracağı etkisini yaratır.


Bunun sonucunda, su bloğu geri dönüş yaparak kapanmakta olan valfe çarpar ve boru sisteminde ek basınç dalgalanmalarına yol açabilir. Bu olayın tamamına su darbesi adı verilir ve tüm sistemde titreşimlere yol açan çok şiddetli bir çarpma sesi olarak duyulur.

Suyla dolu olan borudaki basınç kuvveti çok büyüktür. Motor bir kez durduğunda hoş olmayan bir ses duyulur. Ancak her duruşta ve her gün su darbesi meydana gelmesi valf, conta ve boru bağlantılarının aşınmasına yol açar. Bu durumda daha sık bakım, servis ve onarıma gerek duyulacağı gibi, beklenmeyen çalışmama süreleri gibi daha kötü durumlar da ortaya çıkabilecektir. Buna çözüm olarak, sistemdeki su akışı kademeli şekilde yavaşlatılabilir. Ancak birçok boru sisteminin karmaşık olmasından dolayı gerilim rampası kullanarak sadece normal bir yumuşak duruşun yapılması yeterli
olmayabilir. Su akışını tam doğru bir şekilde yavaşlatmak için motor torkunun ayarlanması gerekir. Bu yüzden tork kontrol geliştirilmiştir.


Tork kontrol, pompaları durdurmak için optimize edilmiştir
Normalde bir yumuşak yolverici, gerilimi lineer olarak tam gerilimden bitiş gerilimine kadar düşürerek yumuşak bir duruş gerçekleştirir. Ancak gerilim yükseltilirken motor, hızını muhafaza edebilmek için şebekeden daha fazla akım çekerek kendi kendini dengeler. Ardından, gerilim yeterli derecede düştüğünde motor çok zayıf kalacak ve hız da çok seri bir şekilde artacaktır. Bu şekilde bir duruş, direkt duruştan çok daha iyidir. Ancak birçok durumda yeterince iyi değildir. Bunun sonucunda yine de su darbesi meydana gelebilir.

Tork kontrol çok gelişmiş bir algoritma kullanır ve motoru hem çalışma hem de durma esnasında kontrol eder. Bu işlev, hem gerilim hem de akımın ölçüldüğü kapalı bir döngü regülasyonuna dayanır. Bu bilgi ile motor torku, daima yüksek bir doğruluk ile ölçülebilir. Motora uygulanan gerilim, meydana gelecek motor torkunun tam olarak istenilen seviyede tutulacağı şekilde ayarlanır.


Motor torkunun iyi kontrol edilmesi, durma esnasında su darbesini engellemede büyük önem taşır. Ancak bu yeterli değildir. Buna ek olarak, motor ve pompanın nasıl bir çalışma sergileyeceği ve su darbesini engellemek için torkun ne şekilde düşürülmesi gerektiği çok iyi anlaşılmalıdır. Bu bilgiyi edinebilmek için ABB, uzun süre pompa üreticileri ile yakın çalışma içinde bulunmuştur. Farklı pompa ve motor kombinasyonları ile gerçekleştirilen binden fazla test ve simülasyon, pompaların durdurulması konusunda en mükemmel sonuca ulaşılmasını sağlamıştır.


Bir işlev ne kadar gelişmiş olursa olsun, kurulumu yine de kolay olmalıdır. ABB’nin PSE ve PST(B) yumuşak yolvericilerinde tork kontrol özelliğinin kullanılması ile motordan hız geri beslemesine gerek kalmadığı gibi kesinlikle başka motor parametrelerinin de girilmesine ihtiyaç duyulmaz. Yapılması gereken tek ayar, tork kontrolün etkin olup olmayacağıdır. PST(B) yumuşak yolvericideki önceden tanımlanan uygulama ayarı kullanıldığında tork kontrol, pompa uygulamanızı seçtiğinizde otomatik olarak etkinleşir.


Su darbesi, pompa uygulamalarında güvenilir çalışmayı sağlamak için çözülmesi gereken en ciddi sorunlardan bir tanesidir.


Daha değerli bir işlevsellik
Her ne kadar su darbesi, su sistemlerinde karşılaşılan en büyük zorluklardan bir tanesi olsa da, tek sorun bu değildir. Atık su sistemlerinde pompa sistemine yabancı nesnelerin girmesi normaldir. Bu nesneler pompa milini bloke edebilir. Kilitli rotor koruması ile donatılmış olan ABB yumuşak yolvericiler, bu sorunu algılayabilir ve hem pompanın hem de motorun hasar görmesini engellemek için motoru durdurabilir.


Pompa sistemindeki nesneler aynı zamanda, pompaya yolvermeyi de engelleyebilir. Bu sorunu çözmek için pompalar genelde bu nesneleri kesecek şekilde tasarlanmıştır, ancak belli bir moment değerine ihtiyaç duyulur. Darbeli yolverme ile donatılmış olan bir yumuşak yolverici, yumuşak bir yolverme gerçekleştirirken istenilen torku da sağlayabilir. Başka bir olası sorun ise pompanın susuz çalışmaya devam etmesi durumundaki kuru çalışmadır. Normal çalışma sırasında su, yağlamayı sağlar ve pompadaki sürtünmeyi azaltır. Su olmadığında pompadaki mekanik aşınma daha yüksek olacaktır, hatta bazı pompaların hasar görmesi de muhtemeldir. Bu durum, düşük yük koruması ile donatılmış olan bir yumuşak yolvericinin kullanılması ile önlenebilir. Çünkü koruma, düşük yüklü motorun neden olduğu akım azalmasını algılayacak ve motoru durduracaktır.


HACİMLİ BASINÇ TANKLARI YERİNE TORK KONTROLLÜ PSE KULLANILMASI
Güvenilir atıksu arıtma
Irsta, Stokholm’un 100 km batısında bulunan, yaklaşık 2.500 kişinin yaşadığı bir kasabadır. Tüm kasabanın atık suyu, yerçekimi kuvveti ile suyun bir rezervuarda toplandığı tek bir pompa istasyonuna akar. Su, maksimum seviyeye ulaştığı anda, dönüşümlü olarak çalışan pompalardan bir tanesi çalışmaya başlar. Ardından su, şehrin atık su sistemine pompalanır ve en sonunda su arıtma tesisine gider.


Bu pompa istasyonu ve İsveç’in bu kısmında olan birçok başka pompa istasyonundan Mälarenergi sorumludur. Söz konusu pompa istasyonları ilk yapıldığında motorlar doğrudan hat üzerinde çalıştırılıyordu. Ancak duruş esnasında su darbesine bağlı olarak büyük sorunlar meydana geliyordu. Hatta bazı sistemlerdeki geri akış valfinin su darbesi nedeniyle hasar görmesinden dolayı değiştirilmesi gerekiyordu. Bu sorunu çözmek için büyük basınç tankları kuruldu. Ancak günümüzde pompa istasyonlarının çoğunluğu yeniden yapılmakta, motorları kontrol etmek için yumuşak yolvericiler kullanılmaktadır. Yumuşak yolvericiler su darbesini daha da azaltacak ve basınç tanklarına gerek kalmaksızın çok daha kompakt bir çözüm sağlayacaktır. Bu şekilde hem yer hem de maliyet tasarrufu sağlanır.


Yumuşak yolverici kullanıldığında basınç tanklarına gerek yok
Bu pompa istasyonu motorların kontrolü için kullanılan ilk PSE serisi (PSE30) yumuşak yolvericiler ile donatılmıştır. PSE, tork kontrol özelliğinin yanında, bu tür pompa istasyonlarında karşılaşabilecek korozif ortamlara karşı özel korumalı elektronik kartlar ile maksimum dayanıklılık sağlamaktadır.


ABB YUMUŞAK YOLVERİCİLER İLE MEKANİK AŞINMANIN AZALTILMASI
Boşaltım kapasitesinin on kattan daha fazla artırılması
Eski kent Dongshan, Jiangning şehrinin kültürel ve politik merkezidir. Artan kentleşmeden dolayı boşaltım pompalamasının kapasitesi yetersiz kalmıştır. Sürekli sağanak yağış ve 7,5 m3/s miktarındaki pompalama kapasitesi ile birlikte bu durum, toprağın aşırı su emmesine yol açmıştır.


Kısa bir süre önce 12 adet yeni, tahliye amaçlı pompa istasyonu yapılmıştır. Böylece boşaltım kapasitesi 100m3/s değerine yükseltilmiştir. Tüm yeni pompa istasyonlarında motorları çalıştırmak ve durdurmak için PSTB yumuşak yolvericiler kullanılmıştır. Bu şekilde, yolverme sırasında anlık akım azaltılacak ve en önemlisi, pompanın en iyi şekilde durdurulması sağlanacaktır. Böylelikle daha sessiz bir çalışma gerçekleşir. Tüm pompa sistemindeki mekanik aşınmanın önemli derecede azaltılması, sistemdeki mekanik parçaların kullanım ömrünü uzatmıştır.


Yumuşak yolvericinin gelişmiş dahili korumalarından bazıları kullanılmaktadır. Aynı zamanda Çince olarak ayarlanması mümkün olan tam metinli ekran sayesinde kullanıcılar, yumuşak yolvericinin hangi koruma fonksiyonu altında açma yaptığını kolayca anlayabilmektedir.


ABB YUMUŞAK YOLVERİCİLER İLE ÇÖLDE SULAMA
Çölün 200 metre altından su pompalama
Wadi El Natron, Kahire’nin 100 km kuzeybatısındadır. Bu alan normalde bir çöl olabilirdi, ama yoğun sulama sayesinde artık patates ve mısır yetiştirilebiliyor. Bu alanın sadece birkaç yıl öncesine kadar kumla kaplı olduğunu tahmin etmek çok güç. Su, büyük dalgıç pompaları ile yerin 200-300 metre altından pompalanmaktadır. Genellikle pompalara günde sadece bir kez yolverilmekte ve 15-20 saat çalıştırılmaktadır. Bu sistemlerdeki yüksek statik yük ve günde sadece birkaç kez çalıştırma işleminin yapılması, yumuşak yolvericileri enerji tasarrufu sağlayan bir çözüm olarak sunmaktadır. Hatta daha da fazla enerji tasarrufu sağlamak için by-pass kontaktörleri kullanılmıştır. Pompalar normalde sadece günde bir kez çalıştırılıp durdurulsa dahi bu uzun dikey borularda su darbesini önlemek büyük önem taşımaktadır. Bu, PST yumuşak yolvericileri kullanmanın ana nedenidir. Takdir edilecek başka bir yönü ise, kurulum ve ayarlamanın çok basit olmasıdır. nedenidir. Sistemlerin güvenilirliğini daha da arttırmak için PST yumuşak yolvericilerdeki korumalardan çoğu kullanılmaktadır.