Santrifüj pompaların türbin olarak kullanılmasının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of using the centrifugal pumps as turbines
Yazar: BURAK BAĞLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH UYSAL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Ağ şeklinde kurulan su dağıtım şebekelerinde basıncın kontrol altında tutulması, şebekenin sağlıklı işletilebilmesi ve kullanıcılara kesintisiz su tedariki açısından son derece kritiktir. Gelişen teknoloji, bu önemli işlemin daha verimli ve etkin bir şekilde gerçekleştirilmesine olanak sağlamıştır. Ancak, basınç kontrol sistemlerinin ihtiyaca uygun şekilde hassas bir kontrolü için gereken cihazlar, kesintisiz elektrik enerjisine bağımlıdır. Bu da, özellikle bu odaların genellikle yeraltında bulunması ve su baskınlarına maruz kalma riski taşımasıyla birlikte düşünüldüğünde, elektriğin basınç kontrol odasına ulaşmasını zorlaştırmaktadır. Elektriğin bu alanlarda kullanılması, ayrıca yüksek gerilim nedeniyle kullanıcılar için ıslak ortamlarda potansiyel bir tehlike oluşturabilir. Bu gibi durumlarda, elektriğin tehlikeli olduğu yerlerde 48 V ve altı gerilim güvenli kabul edilmektedir. Bu nedenle, alternatif çözümler araştırılmaktadır ve bu çalışma bu bağlamda büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, basınç kontrol sistemlerinin elektrik ihtiyacının mevcut su şebekesinden alternatif bir kaynakla, yani hidrolik enerjiyle karşılanabilme potansiyeli deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, su şebekesine uygun bir pompa olan türbin seçilmiş ve üzerinde gerekli revizyonlar yapılarak çıkış miline bir alternatör monte edilmiştir. Sabit bir debi altında, alternatör çıkışına yük uygulanarak hidrolik enerjinin elektrik enerjisine dönüşüm miktarı ve türbin pompanın suyu frenleme gücü ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, su şebekesi üzerinden 230 W güç elde edilirken türbin pompanın 472 W hidrolik gücü frenleyebildiğini göstermiştir. Bu bulgular, su dağıtım şebekelerinde basınç kontrol sistemlerinin elektrik ihtiyacının alternatif bir enerji kaynağı kullanılarak karşılanabileceğini göstermektedir. Bu da su tedarikinin daha sürdürülebilir ve güvenli bir şekilde gerçekleştirilmesi için önemli bir adım olabilir. Bu araştırma, su dağıtım endüstrisindeki teknolojik ilerlemelerin su tedarikinin güvenliğini artırma potansiyelini ortaya koymaktadır. Hidrolik enerjinin elektrik üretiminde kullanılması, elektrik kesintilerinin ve güvenlik risklerinin azaltılmasına yardımcı olabilirken, aynı zamanda çevre dostu bir çözüm sunmaktadır. Bu yöntem, su dağıtım şebekelerinin daha sürdürülebilir ve güvenli bir şekilde işletilmesine katkı sağlayabilir, böylece toplumun temel su ihtiyacının karşılanması güvence altına alınabilir. Bu sayede, suyun sürdürülebilir yönetimi ve kullanımı konusunda daha büyük bir farkındalık oluşturulabilir ve su kaynaklarının korunması için önemli adımlar atılabilir.

Abstract:
In water distribution networks established in a network format, keeping the pressure under control is extremely critical for the healthy operation of the network and for providing uninterrupted water supply to users. Advancing technology has enabled this crucial process to be carried out more efficiently and effectively. However, devices required for the precise control of pressure control systems are dependent on uninterrupted electrical power supply. This poses a challenge in delivering electricity to pressure control rooms, especially considering their typical underground location and the risk of exposure to water inundation. Furthermore, the use of electricity in these areas can pose a potential hazard for users due to high voltage, particularly in wet environments. In such situations, voltages of 48 V and below are considered safe in locations where electricity is hazardous. Therefore, alternative solutions are being explored, and this study holds significant importance in this context. This study experimentally investigates the potential of meeting the electrical demand of pressure control systems from an alternative source, namely hydraulic energy, derived from the existing water network. For this purpose, a turbine, suitable for the water network, was selected as a pump, and necessary revisions were made, including mounting an alternator on the output shaft. Under a constant flow rate, the amount of hydraulic energy converted into electrical energy and the braking power of the turbine pump were measured by applying a load to the alternator output. The results indicated that while 230 W of power was obtained from the water network, the turbine pump could brake 472 W of hydraulic power. This research demonstrates the potential of technological advancements in the water distribution industry to enhance the security of water supply. The utilization of hydraulic energy in electricity generation can help reduce power outages and security risks while offering an environmentally friendly solution. This method can contribute to the more sustainable and secure operation of water distribution networks, thus ensuring the provision of society's fundamental water needs. Consequently, it can foster greater awareness regarding sustainable water management and usage, leading to significant steps towards preserving water resources.