JEOTERMAL ENERJİ KULLANIMINDAKİ POMPALAR İLLER BANKASI personeli için hazırlanan eğitim kursu JEOTERMAL ENERJİ KULLANIMINDAKİ POMPALAR Umran Serpen FWC BENEFICIARIES 2009 - LOT 4 Enerji ve Nükleer Güvenlik EuropeAid/127054/C/SER/multi “Doğrudan Jeotermal Enerji Kullanımına İlişkin İller Bankası’nın Kurumsal Kapasitesinin Güçlendirilmesi için Teknik Yardım” Proje EXERGIA S.A. tarafından yürütülmektedir ( Konsorsiyum üyesi ) This project is co-financed by the European Union and the Republic of Turkey

Özet Pompalara giriş Jeotermal Kullanımdaki Pompalar Jeoterma Kuyularda Pompalama Jeotermal Kuyularda Pompa Tasarımı

Pompa Çeşitleri Çalışma sistemi: Santrifüjlü Pompalar Pozitif Deplasmanlı Pompalar Pozisyon: Yatay Pompalar Dikey Pompalar

Santrifüjlü Pompalar Bir santrifüjlü pompa sıvıya enerji ilavesi yaparak akış yaratmak için bir pervane kullanan rotodinamik bir pompadır. Santrifüjlü pompalar boru hattı üzerinden sıvıları taşımak için yaygın olarak kullanılırlar. Akışkan, dönen eksen boyunca yada dönen eksen yakınında pompa pervanesine girer ve aşağı akış borusunun içine doğru olduğu yerde olan pervane tarafından hızlandırılır,bir difüzör yada mahfaza (casing) içine radyal olarak dışa akarak. Santrifüjlü pompalar, küçük başları sebebiyle büyük tahliyeler için kullanılırlar.

Santrifüjlü Pompalar

Pozitif Deplasmanlı Pompa Pozitif deplasmanlı bir pompa, sabit bir miktar akışkanın yakalanma hareketine sebep olur,daha sonra bu hapsedilmiş hacmi deşarj borusuna zorlar(yerleştirir). Pozitif deplasmanlı bir pompa şu şekilde sınıflandırılır: Pozitif deplasmanlı döner tip: Pozitif deplasmanlı pistonlu tip: piston yada diyafram pumps. Pozitif deplasmanlı doğrusal tip: Halat pompaları yada zincir pompaları

Pozitif Deplasmanlı Pompalar

Yatay ve Dikey pompalar

Kuyuların Pompalanması Milli Pompalar Elektrikli Dalgıç Tipi Pompa

Milli Pompalar

Elektrikli Dalgıç Tipi pompalar

Elektrikli Dalgıç Tipi Pompalar

Elektrikli Dalgıç Tipi Pompalar

Pompa Kurulum Derinliğini Etkileyen Parametreler Kavitasyon Kuyu içine akış performansı Ayrışma basınç etkileri Gövde ve pompa girişlerinde basınç kayıpları Rezervuar basıncındaki değişim

Kavitasyon Kavitasyon, pompalarda gürültüye, titreşime, ve kısa periyotlu zamanlarda zarar veren akış debisi ve basınç azalımına sebep olur. Kavitasyonu önlemek için pompa girişindeki gerekli minimum basınç, gerekli net pozitif emme yüksekliği olarak bilinir-GNPEY(RNPSH). Bu,pompa akış debisine, akışkan sıcaklığına, pompa hızına( dakika başına devir) ve pervane tasarımına bağlı olarak değişir. GNPEY, pompa hızı ve akış debisi arttıkça artar.

Kuyu içine akış performansı Kuyu dibinde akış basıncı pwf ve üretim oranı q arasında izotermal tek fazlı(sıvı) akış koşulları için pwf = f(q) formunda, bir ilişki bulma konusudur. Bu koşullar altında faaliyet gösteren jeotermal üretim kuyuları için içeri akış performans ilişkisini (IPRs) elde etmek için çoklu-oran akış testleri kullanılır.

Aşamalı çoklu-oran akış testi

Balçova kuyularında IPR eğrileri

Ayrışma Basınç Etkileri Jeotermal rezervuar akışkanı her zaman sıvı su (kaynama durumunun olmaması) olarak düşünülür. Akışkan kuyuda yükselirken, basıncı düşer ve çözünmüş gaz kabarcıkları oluşmaya başlar. Bu olay gaz ayrışması olarak bilinir ve kabarcıkların oluşmaya başladığı derinlik ayrışma noktası olarak isimlendirilir

Su –CO2 sisteminde kaynama noktası derinliğinin sıcaklıkla değişimi

Rezervuar basıncı değişimi Stabilize olmuş kuyu dibi basıncı, rezervuardan çıkartılan net akışkana(üretim eksi reenjeksiyon),doğal yeni doluma, kuyunun lokasyonuna bağlı olacaktır. Rezervuar basıncındaki düşüş, pompa giriş basıncında düşüşe sebep olacaktır ve eğer bu gaz eksolüsyon basıncının altındaysa, ayrışma oluşacaktır. gaz kabarcıklarının oluşması pompa çalışmasının durmasına sebep olan kavitasyona neden olacaktır.

BD4 kuyusu için, içeri akış performans ilişkisi (IPR) eğrileri.

Sonuçlar Bir jeotermal sahada kuyu içi pompasının çalışması için optimal derinlik, gerekli olan net pozitif emme yüksekliğinden(RNPSH), kuyu muhafaza borusu ve pompa girişindeki sürtünme kayıplarından, akışkan ayrışma basıncından, IPR’dan ve rezervuar basıncı değişikliklerinden etkilenir. Kuyu dibi basıncı, akışkan ayrışma basıncı ve IPR pompa kurulum derinliğini belirleyen en önemli parametrelerdir. Diğerleri ikinci derece önemliliğe sahiptir. Kuyu içi pompası, jeotermal akışkanın ayrışmasının önlendiği hatta maksimum akış debisinin elde edildiği yeterli derinlikte olmalıdır. Kuyu içi pompasının derinliği ile pompalama maliyetleri arttığı için, teknik değerlendirmelerin yanında ekonomik faktörleri de düşünerek optimum pompa kurulum derinliği belirlenmelidir.

Test Süresince Ölçüm Tablosu Akış debisi Boru seviyesi Anülüs basıncı Çıkış Basıncı Su sıcaklığı Güç ölçümü Frekans Su seviyesi Pompa yüksekliği Sistem basıncı etkinlik Q Pm Pann Pout WHT P Hz Lwh Lwg Hm H sistem h (m3/h) (bar) °C (kW) (m) (%) 11.34 3.00 -25.0 -58.06 61.2 10.20 2.55 130 22.11 45 -37.6 -70.64 65.7 33.6 45.84 115.2 9.19 2.75 35.68 52 -48.7 -81.74 79.0 37.4 64.30 165.6 8.25 2.74 55.94 59 -59.0 -92.10 89.3 40.8 66.60 208.8 7.45 2.76 81.59 66 -67.9 -100.98 98.3 45.9 63.43

Sistem Karakteristiği

Özgül Enerji kullanarak optimizasyon Özgül enerjideki değişim(%) Özgül enerji hesabı. Özgül Enerji kullanarak optimizasyon Q (m3/h) P (kW) Özgül Enerji kWh/m3 P/Q Özgül enerjideki değişim(%) Frekans (Hz) 61.2 22.11 0.361 1.17 45 115.2 35.68 0.310 1.00 52 165.6 55.94 0.338 1.09 59 208.8 81.59 0.391 1.26 66