Konvansiyonel olarak üretilen su pompalarıyla karşılaştırıldığında düşük kesmeli ve birleşik üretilen su pompası tiplerinin operasyonel ve ekonomik faydalarını değerlendirmek için su pompası uygulamasına dayalı bir vaka çalışması yapıldı.
Vaka çalışması iki bölüme ayrıldı: İlk bölüm, durumu ve ele alınan pompa tiplerini kapsıyor. İkinci bölüm; boyut ve ağırlık, mekanik ve proses güvenliği, gürültü ve bakım ve işletim gibi proses hususlarını, CAPEX ve OPEX hususlarını tartışmaya açıyor.
Ele alınan durum
İşlem ve ekipman özelliklerine ait bilgiler operatörden geliyor. Şekil 1, işlem hakkında genel bir fikir sunuyor. Üretilen su, Pompa A ile LP ayırıcıdan LP hidrosiklon paketine pompalanıyor. Elektrostatik birleştiriciden gelen su, Pompa B ile LP ayırıcıya veya doğrudan LP hidrosiklonlara geri pompalanıyor.
Düşük basınçlı ayırma sisteminden gelen suyun en az 2/3’ü pompa A tarafından işlenir. Kalan su, pompa B’den gelen suyun yönlendirilmesine bağlı olarak Pompa B ve/veya Pompa A tarafından pompalanır. Her iki pompadaki fark basıncı yaklaşık 10 Bar’dır. Bu aşamada operatör tarafından gerçek işlem verisi sağlanmamıştır. Bu nedenle, bu vaka çalışması için kullanılan su içinde yağ (OiW) içeriği, operasyona benzer alanlardaki deneyimlere dayanmaktadır. LP ayırıcısının aşağısındaki OiW konsantrasyonunun 200 Ppm’den fazla olduğu tahmin edilirken, birleştiricinin aşağısındaki OiW konsantrasyonunun 200 Ppm’den az olması beklenir. İlgili ham madde, yaklaşık 40°’lik bir API yer çekimi ile nispeten hafiftir. Konsantrasyonlara ve deneyim verilerine dayanarak, ortalama yağ damlacık boyutunun (dv50) yaklaşık 10 – 12 µm olduğu varsayılır.
Ele alınan pompa tipleri
Operatör, A ve B pompa uygulamalarını her ikisi için eksantrik vidalı pompaların kurulumunu yapmıştır. Eksantrik vidalı pompalar, damlacıklarda aşırı kırılmayı önlemek için en sık kullanılan pompa türleri arasında yer alan pozitif deşarj pompalardır. Bu çalışmada Typhonix Düşük Kesmeli ve Birleştirilmiş Pompalar, eksantrik vidalı pompalarla karşılaştırılmıştır. Su pompası seçimi hakkında daha fazla bilgi için ‘Su Üretimi Uygulamalarında Düşük Kesmeli Pompa Seçimi Konusu’ makalesi önerilir.
Typhonix Düşük Kesmeli Pompalar, pompa içindeki türbülans seviyesini kontrol ederek yağ damlacıklarının kırılmasını, yağ ve suyun emülsifikasyonunu önlemek için tasarlanmış çok kademeli santrifüj pompalardır. Şekil 2, Uzak Doğu’da üretilen su arıtma paketi için teslimatı yapılan düşük kesmeli pompanın fotoğrafını göstermektedir.
Typhonix Birleştirme Pompaları, damlaların çarpışmasına ve birleşmesine imkan tanıyarak üretilen suda dağınık yağ damlacıklarının hacim kazanmasını sağlayacak şekilde tasarlanmış çok kademeli santrifüj pompadır. 2015’te yapılan bir araştırma, birleştirme pompalarında çarpışmanın desteklenmesinin dv50’yi artırma biçimini, bunun da eksantrik vidalı pompa ve tek kademeli santrifüj pompanınkiyle karşılaştırdığını gösteriyor. Çalışma ayrıca, damlacık büyümesinin aşağı akışlı bir hidrosiklonun, ayırma verimliliğini artırdığını da gösteriyor. Şekil 3, ana özelliklerin (1) düşük kesmeli pompalama aşamaları, (2) birleşen çark konfigürasyonu ve (3) birleşen difüzör yapıların olduğu pompa iç parçalarını göstermektedir.
İşlemde göz önünde bulundurulanlar
Typhonix Birleştirme Pompası, A için iyi bir alternatif olarak kabul edilir. OiW konsantrasyonunun 200 Ppm’nin oldukça üzerinde olması beklendiğinden, bu pompanın damlacıkları artırması nedeniyle, dağılmış fazın boyutu, aşağı yönlü su arıtma ekipmanlarının ayırma verimliliği üzerinde olumlu bir etkiye sahip olacaktır. Ayrıca bu pompa, damlacık boyutundaki artış, dağılmış fazın konsantrasyonuna bağlı olduğundan proses kapasitesini artıracaktır. Konsantrasyondaki artış, damlacık boyutunda daha fazla artışa neden olacak ve bu da aşağı yönlü arıtma ekipmanının verimliliğini daha da artıracaktır. Typhonix Birleştirme Pompası, pompa B’ye bir alternatif olarak da düşünülebilir. Ancak, bu konumda beklenen düşük OiW konsantrasyonu (<200 ppm) nedeniyle, birleştirme etkisinin sınırlı olması beklenir. Typhonix Düşük Kesme Pompaları daha küçüktür ve Typhonix Coalescing Pompaları’na kıyasla daha düşük CAPEX’e sahiptir. Bu nedenle Typhonix Düşük Kesme Pompası, ekonomik olarak B pompasına daha uygun bir alternatif olarak kabul edilir.
CAPEX ve OPEX ile ilgili değerlendirmeler: Boyut ve ağırlık
Belirli nedenlerden dolayı, eksantrik vidalı pompalara operatör tarafından herhangi bir harcama yapılmamıştır. CAPEX ve OPEX ile ilgili değerlendirmeler bu nedenle mevcut bilgilere dayalı olarak yapılmaktadır.
İlgili kurulu eksantrik vidalı pompaların boyutu ve ağırlığı Tablo 1’de verilmiştir. Uygulamalar için seçilen alternatif Typhonix pompalarına ilişkin veriler Tablo 2’de verilmiştir.
Tablolar 1 ve 2’deki verilere dayanarak Typhonix pompalarının A ve B uygulamalarının her ikisinde de eksantrik vidalı pompalara göre daha küçük ve hafif olduğu sonucuna ulaşılabilir.
CAPEX ve OPEX ile ilgili değerlendirmeler: Mekanik ve işlemsel güvenlik
Eksantrik vidalı pompalar pozitif deplasmanlı pompalardır. Bu durumda pompanın ve/veya boruların ciddi şekilde hasar görmesini önlemek için tıpalı çıkış koruması gerekir. Pozitif deplasmanlı pompalara sahip boru sistemlerinde, blok çıkış durumunda sisteme aşırı basınç uygulanmasını önlemek için bir basınç tahliye valfi veya patlama diski tertibatı bulunur. Akışkanı güvenli bir konuma yeniden yönlendirmek için ek borular gerekir. Bu özel durum için gereken yedek aksamlar, valfler, boru tesisatı ve ısı takip sistemi ile her iki pompa için Basınç Emniyet Valfi (PSV) kurulumu gerçekleştirilir. Basınç koruma sistemi kurma zorunluluğu, ekipman miktarını artırarak CAPEX’i ve artan bakım gereksinimleriyle OPEX’i etkiler.
Typhonix Düşük Kesme ve Birleştirme Santrifüj Pompaları’nın ikisi de rotodinamik pompa tipidir. Bu pompa tipleri, sistem normalde maksimum pompa basma yüksekliğine dayanacak şekilde tasarlandığından, tıpalı çıkışta boru sisteminde aşırı basınç oluşmasına neden olmaz. Bu nedenle bir basınç tahliye sistemi gerekmez.
Eksantrik vidalı pompalar ve Typhonix pompaların tedariki, Değişken Frekanslı Sürücüler (VFD) ile sağlanır. Gerekli minimum akış, Typhonix pompalarının çalışma aralığı içindedir ve bu nedenle minimum akış hattı gereksinimi ortadan kalkar. Minimum akış kontrol valflerindeki kesme kuvvetleri nedeniyle dağılmış fazdaki damlacıkların boyutlarının azalması olasılığı nedeniyle, düşük kesmeli pompalama uygulamalarında minimum akış hattı uygulanması önerilmez.
CAPEX ve OPEX ile ilgili değerlendirmeler: Bakım ve operasyon
Eksantrik vidalı pompaların bakımını operatör yapmamaktadır. Bu nedenle buradaki bakım ile ilgili hususlar, benzeri su uygulamalarında bu pompa tiplerini kullanan operatörlerden alınmıştır.
Eksantrik vidalı pompanın aşınmaya maruz kalan ana kısmı, bir tür elastomerden imal edilen statordur. Bu pompa tipi genellikle bulamaç formundaki akışkanları pompalamak için güvenilir bir şekilde kullanılsa da normal su uygulamalarında olduğu gibi, sıvı viskozitesi düşük olduğunda partiküller, statorda önemli dereceye aşınmaya neden olabilir. Parçacıkların stator ömründe ciddi sorunlara neden olduğu operatörler tarafından birkaç vaka ile rapor edilmiştir. Elastomerin üretilen sıvılarla uyumsuzluğu ile ilgili sorunlar da bilinmektedir. Eksantrik vidalı pompa, stator ve rotor arasındaki alanın yağlanması için bir akışkana gereksinim duyar. Bu pompanın kuru çalıştırılması, statorda önemli hasara neden olur.
Partiküller santrifüj pompalarda da erozyona neden olurlar. Açıkta kalan parçalar için yapılacak doğru malzeme seçimi ile bu risk azaltılabilir. Ayrıca Typhonix pompaları, pompa içinde düşük devirde ve düşük sıvı hızlarında çalıştırılacaktır. Bu, pompa iç parçalarının aşınma oranını daha da azaltacaktır. Ayrıca, Typhonix pompaları API 610’a göre üretilmiştir, yani pompalar normal aşınma parçaları hariç minimum 20 yıllık hizmet ömrü ve en az 3 yıllık kesintisiz çalışmayı sağlamak üzere tasarlanmışlardır.
Gürültü
Genel olarak maliyetli olduğu, hacim işgal ettiği ve muayene ile bakımda erişimi güçleştirdiği için gürültü yalıtımı pek istenmez. Gürültü izolasyonu gereksinimi CAPEX ve OPEX üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir.
Ele alınan durumda hem pompa A hem de pompa B, 85 dBA gürültü sınırlaması olan alanlara kurulur. Her iki eksantrik vidalı pompa, bu pompalar için ihtiyaç duyulan dişli kutularının yüksek ses seviyeleri nedeniyle bu durumda ses yalıtımı gerektirmiştir. Gürültü muhafazalarının ilave ağırlığı pompa A için 200 kg ve pompa B için 175 kg’dır.
Typhonix pompaları, ele alınan durumlarda için yalıtımı gerektirmez. A uygulaması için önerilen, birleştirme pompası için maksimum gürültü seviyesi 66 dBA’dır. B uygulaması için önerilen düşük kesmeli pompa için maksimum gürültü seviyesi sadece 63 dBA’dır. Bu nedenle her iki pompa tipi de gürültü seviyesi sınırlamasının oldukça altında çalışır.
Sonuç
Bu makalede ve pompa seçimiyle ilgili makalede vurgulandığı gibi, tartışılan tüm pompa türlerinin artıları ve eksileri vardır. Bir pompa seçimi, sadece CAPEX’e odaklanmayı değil, bütüne bakmayı gerektirir. Uygulama için düşük kesme gerekli mi yoksa konvansiyonel tek kademeli santrifüj pompa mı kullanmalısınız? Birleştirici pompa kullanmanın ek faydası nedir, su arıtma aşamalarının sayısını azaltabilir mi? Bakım ve muayene sıklığı, yedek parça tedariki, güvenilirlik, yüz ölçümü vb. uygulama için uygun bir pompa seçerken dikkate alınması gereken önemli faktörlerdir.
Bu özel durum için Typhonix düşük kesme ve birleştirme pompaları, eksantrik vidalı pompalar için uygun alternatiflerdir. Bunun faydaları, daha düşük MTBF, gürültü yalıtımı veya PSV’lere gerek olmaması ve daha az ayak izi ve ağırlık olacaktır. Birleştirici pompa ayrıca, sistemin bozulmalarla başa çıkma kapasitesini artırır ve deşarj OiW hedefine ulaşmak için gereken arıtma aşamalarının sayısını potansiyel olarak azaltır.
