Grundfos IE3 sınıflamasının eksik yanını yorumluyor: 'IEC standartları ve atıksu pompa motorunda verimlilik' Atıksu uygulamalarında IEC motor verimliliği standartları
Bryan Orchard
Dünyadaki elektrik enerjisi tüketiminin en az % 10’undan pompalar sorumludur ve kullanımdaki tüm pompaların üçte ikisi % 60’a kadar elektrik israfında bulunmaktadır. Tüm işletmelerin yüksek verimli pompa sistemleri kullanmaya başlaması halinde dünya elektrik tüketimi % 4 oranında azalabilir. Pompa üretiminde bir dünya şirketi olan Grundfos’a göre bu oran 1 milyar insanın evlerinde tükettiği elektrik oranına eş değer. Bu nedenle son kullanıcılar, çevre yönetmeliğinden sorumlu makamlar, hükümetler ve üreticiler elektrik motorlarından daha yüksek verim sağlayarak enerji masraflarını azaltmayı öncelikli hedefleri arasına almış durumdalar.
Geçtiğimiz on yılda, dünya genelindeki farklı test ve sınıflandırma standartları arasında uyum sağlamak ve bunu takiben enerji sınıfı etiketlerini kullanıma sürmek için ciddi çalışmalar yapıldı. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) ile başta NEMA, CEMEP, IEEE olmak üzere belli başlı uluslararası organizasyonlar birlikte çalışarak iki önemli standart geliştirdi ve yayınladı:
• IEC 60034-2-1 (Ed. 1.0): Dönen tip elektrik makineleri - Bölüm 2-1: Testlerden kaynaklı kayıpları ve verimliliği belirleyen standart yöntemler (çekme araçları haricinde, 2007): Motor verimliliğini belirlemede kullanılan yöntemler.
• IEC 60034-30: Dönen tip elektrik makineleri - Bölüm 30 (Ed.1.0): Tek fazlı, üç fazlı kafesli endüksiyon motorların verimlilik sınıfları (IE-kod): Endüksiyon motorların enerji sınıflarını tarif eder.
Grundfos Holding A/S’nin Global Ürün Müdürü Mikael Nedergaard’a göre bir elektrik motorunun verimliliğini belirlemek için kullanılan iki yol vardır: “Doğrudan test etme denilen birinci yolda voltaja ve temin edilen akıma göre giriş gücü ve dönme hızı ile momentine göre çıkış gücü ölçülür. Dolaylı yöntemde ise giriş gücü ölçülür ve tek tek parçalarda oluşan kayıpların ölçülmesi ve toplanması suretiyle toplam kayıp hesaplanır. Bu ikinci yöntem yalnızca üç fazlı motorlarda kullanılabilir.”
Tek devirli, üç fazlı kafesli ve endüksiyon motorlar için kullanılan mevcut sınıflandırma standardı IEC60034-30 üç enerji verimliliği seviyesine karşılık gelir:
• IE3 – Premium verimlilik (NEMA Premium seviyesine eştir)
• IE2 – Yüksek verimlilik (NEMA Enerji Verimli seviyesine eştir)
• IE1 – Standart verimlilik (eski CEMEP EFF2 seviyesine eştir)
“EcoDesign Direktifi 2011 Haziranında IE2 verimlilik seviyesini uygulamaya soktu ve 2015 Ocak ayından itibaren 7.5-375 kW nominal gücündeki bütün motorlar en az IE3 verimlilik standardını veya değişken devirli konvertör bulundurmaları halinde IE2 verimlilik standardını karşılamakla yükümlü olacak,” şeklinde açıklama yapan Grundfos Holding A/S Global Ürün Uzmanı Robert Bork Hansen şöyle devam ediyor: “Bu koşullar sürekli çalışma halindeki 2, 4 ve 6 kutuplu, tek devirli, üç fazlı, maksimum 1000 V’luk endüksiyon motorlarında geçerlidir. Herhangi bir sıvıya tamamen daldırılarak çalışacak şekilde tasarlanan motorlar ve/veya motor enerji performansının ayrıca test edilemediği bir ürüne entegre edilen motorlar bu koşulların kapsadığı ürünler arasında değildir.”
Bu noktada sorulması gereken, atıksu pompası gibi suya daldırılarak çalışacak şekilde tasarlanan entegre motorlu bir pompanın IE2 veya IE3 verimlilik sınıfına dahil edilip edilmeyeceğidir. Diğer bazı sebeplerin yanı sıra daha çok standart bir bağlantı, tanımlı bir soğutma sistemi veya sabit bir test yöntemi olmadığından motor pompadan bağımsız test edilemez; bu yüzden sorunun cevabı olumsuz olmalıdır.
Grundfos Holding A/A Bölgesel Program Müdürü Leo Andersen’a göre, “Teorik olarak, bir atıksu pompası motorunun test edilmesi nispeten basit olmalıdır çünkü motorda dönme momentini ve gücünü saptamak için test edilebilecek bir mil bulunur. Fakat bütün testlerde olduğu gibi motor soğutmasında ihtiyaç duyulan güç dâhil olmak üzere soğutma ve havalandırma gibi konular burada da karşımıza çıkıyor. Açısal temas yataklarının kullanılmasından kaynaklanan mekanik salmastra ve yatak sürtünmesi kayıpları, motor mili gücüne duyulan ihtiyacı arttıran diğer iki faktör olabilir. Atıksu pompaları, transfer edilen sıvının motora sızmasını engellemek için genellikle çift mekanik salmastra mekanizması kullanır.”
Leo Andersen şu sözlerle devam ediyor: “Dikkat edilmesi gereken bir diğer konu da kurulum. Örneğin, aynı motorun kullanıldığı ıslak ve kuru kurulumlarda verimlilikler değişir. Sonuçta, sistemdeki tüm kayıplar için açıkça tanımlanmış bir test yöntemi gereklidir ve bu sistem kurulumu da içine almalıdır.”
Bilimsellik taşımamakla birlikte, atık su alanında faaliyet gösteren Grundfos müşterilerinden gelen kanıtlara göre çalışma güvenilirliği ve daha yüksek verimlilik en önemli konular olarak ortaya çıkmaktadır. Pompa bir kez kurulduğunda, kullanıcılar pompaya bir daha dokunmak istememektedir. Fakat yine de pompa daha az arızalanacaksa, enerji verimliliğinden bir ölçüde vazgeçmeyi kabullenirler. Verimlilik atık su endüstrisindeki tüm pompa kullanıcılarını etkileyen önemli bir konudur ve pompa motoru büyüdükçe daha da önemli hale gelir. Grundfos, tüm atık su pompalarının toplam enerji verimliliğini en yüksek seviyelere çıkarmayı kendine hedef olarak belirlemiştir.
Grundfos çözümü
Entegre motorlu bir atıksu pompasının IE2 veya IE3 standardıyla uyumlu olduğunu iddia etmek imkânsız olduğundan, Grundfos pompa ve motor verimliliği konularına açıklık getirdiği düşünülen bir çözüm sunar. Buna göre, Grundfos SE1/SEV ve SL1/SLV atıksu pompaları, IE3 motorun elektrik iç parçalarını (rotor ve stator) pompa gövdesinde bir araya getirir.
Robert Bork Hansen’a göre, atıksu pompa motorunu sıradan IE3 motorlardan ayıran “yataklar, mekanik salmastralar ve fan soğutmasının olmaması”dır. “Islak kurulumlarda soğutma, pompanın daldırıldığı sıvıyla sağlanır. Grundfos IE3 motor rotor ve statorları, TEFC motor standardına uygun tip testi sertifikalıdır ve ölçüm raporlarıyla desteklenir. Yeni Grundfos her türlü kullanım amacına cevap veren IE3 uyumlu bir motor sunar. Fakat yatakların değiştirilmesi ve mekanik salmastra ile soğutma yönteminin eklenmesi IE3 motor uyumluluğunu yok eder.”
Atıksu pompaları için bugüne kadar bir verimlilik standardı geliştirilmemesinin ana nedeni üreticilerin, yasa ve standart belirleyicilerin atıksu pompa motorlarını pompaya entegre olmayan ayrı bir ünite olarak görmeleri ve bu nedenle motor sürtünmesindeki kayıpları ve verimliliği saptamada zorluk çekmeleri olabilir.
Atıksu pompalarının IE3 uyumlu olduğunu iddia eden pompa üreticileri, danışmanları ve son kullanıcıları yanlış yönlendirmekten sorumludur. Atıksu pompalarının IE3 uyumlu olması şartını koşan bir ihale belgesine karşılık üreticilerin böyle bir pompa temin etmesi mümkün değildir çünkü entegre motorlu atıksu pompaları için verimlilik tanımlamaları yapan geçerli bir standart mevcut değildir.
IE3 uyumlu bir motorun elektrik parçalarını kullanarak ve bunları bir atıksu pompasına takarak motor ünitesinin tamamına ait verimlilik seviyesiyle ilgili bilgi edinilebilir. Kesin bir değere ulaşılması beklenmemelidir çünkü atıksu pompalarındaki sürtünme kayıpları standart bir pompadakinden farklıdır ve bu kayıplar dikkate alınmaz. Ayrıca, verimliliği yükseltmek için önemli fırsatlar sunan hidrolik kısımla ilgili bilgi de edinilemez.
“Seçilen pompa çalışma noktasına en yakın şekilde eşleşen En İyi Verimlilik Noktası’na sahipse, pompa sisteminde mümkün olan en yüksek verimlilik seviyesi yakalanır,” diyen Mikael Nedergaard devam ediyor: “En İyi Verimlilik Noktası güç, debi ve basma yükseklik gibi pompa özelliklerine büyük ölçüde bağlıdır ve pompa eğrisi üzerindeki noktalar arasında en yüksek çalışma verimliliğini sunar. Pompa tasarlanan En İyi Verimlilik Noktası’ndan uzaklaştığında, pompa verimliliğinin büyük ölçüde düşeceği unutulmamalıdır.”
Grundfos’a göre, atıksu ve dalgıç motor pompaları hakkındaki konularda üreticilerin, danışmanların ve son kullanıcıların özellikle motor verimliliğine yönelik değil, ISO 9906:2012 ‘Rotodinamik pompalar için performans kabul testi’ veya ANSI/HI 11.6.2012 ‘Rotodinamik dalgıç pompalar için performans kabul testi’nde tanımlanan toplam pompa verimliliğine yönelik çalışmalar yapmalıdır. Pompa hidroliği, pompa verimliliğini artırmak için çok önemli fırsatlar sunduğundan en az motor verimliliği kadar önemlidir. Pompa enerji verimliliğiyle ilgili geçerli bir standart olmadığında, üreticilerin ve tedarikçilerin IE3 uyumluluğuna dikkat çekmeleri kaçınılmazdır. Öte yandan, bu durum son zamanlarda değişmeye başladı. Europump geçerli bir pompa standardı belirlenmesi için öneriler geliştirmektedir. Uygun bir standardın belirlenmesi, sadece üreticilerin değil, politikacı ve yasa belirleyici makamların da çaba ve çalışmalarını gerektirir.
“Motor ve milin tek bir gövdede birleştiği ve ayrı ayrı test edilemediği atıksu ve dalgıç tipinde ufak sirkülasyon pompaları için son yıllarda enerji standardı ortaya kondu” diyen Mikael Nedergaard’a göre; “AB tarafından desteklenen ve Europump, Pompa Üreticileri Meslek Odası ile pompa üreticileri tarafından geliştirilen standartta yedi enerji tasarrufu sınıfı mevcuttur. Pompanın enerji verimliliği endeksi (EEI), yıllık yük profiline göre hesaplanır ve pompa enerji verimliliğine göre enerji sınıfı etiketi alır. Son kullanıcı enerji etiketleriyle ürünleri karşılaştırabilir ve söz konusu kurulum için en uygun pompayı veya pompaları seçebilir.”
Sirkülasyon pompaları için enerji standardı belirlenebilirse, bunu atıksu pompaları için geliştirilen ve uluslararası geçerliliği olan bir enerji standardı izleyebilir. Atıksu arıtma tesislerinin büyüklüğü ve verimlilik oranları arttıkça, kullanılan pompaların boyutu da büyümekte, böylece enerji masrafları daha fazla önem kazanmaktadır. Pompa endüstrisi ve yasa belirleyici kurumlar, bu duruma göre hareket etmeli ve son kullanıcıların ihtiyaç duydukları bilgileri veren bir test düzenlemesine yatırım yapmalıdır.
Referanslar
http://energy.grundfos.com/en/facts-on-pumps-energy
http://energy.grundfos.com/en/technology-products/grundfos-blueflux
http://www.iec.ch/
http://www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:23:0::::FSP_ORG_ID:1221
http://www.nema.org/
http://www.europump.net/
http://europump.net/publications/guides-and-guidelines/pump-efficiency-for-single-stage-centrifugal-pumps-guide
http://europump.net/publications/guides-and-guidelines/pump-efficiency-for-single-stage-centrifugal-pumps-guide
http://www.ecopumps.eu/
