Sel Baskını Savunma Sistemlerinde Sürücüler

New Orleans'tan Hollanda'ya kadar dünya sel baskını tehdidi altındaki bölgelerle dolu. Bu tür felaketlerle mücadelede çok eskiden beri kullanılmakta olan su pompası, değişken hızlı motorların ve bunları kontrol eden sürücülerin kullanımı sayesinde daha verimli hale gelmeye devam ediyor.

Dünya Sağlık Örgütü, 1998 ile 2017 yılları arasında meydana gelen sel baskınlarının dünya çapında iki milyardan fazla insanın hayatını etkilediğini tahmin etmektedir. İnsan hayatına yönelik oluşturduğu ani tehlikenin yanı sıra sel baskınları, tarım arazilerini (genellikle sel yatağı bölgesinde yer alır) tahrip edebilir ve yerleşim alanlarının hem yapısal hem de altyapısal varlıklarına zarar verebilir.

İklim değişikliğinin gözlemlenen sonuçları arasında yer alan artan sağanak yağışlar ve deniz seviyelerinde meydana gelen yükselme nedeniyle, şiddetli sel baskınlarının en azından kısa ve orta vadede daha yaygın hale gelmesi beklenmektedir.

Motorlu su baskını pompasının karşılaştığı zorluklar nelerdir? Değişken hızlı motorlar neden bunlara özellikle uygun bir yanıttır?

Sel suları tanımı gereği öngörülemezdir. Uzun bir kuraklık dönemini takiben, potansiyel olarak çok yoğun bir miktarda gelmesi durumunda, yüksek miktardaki suyu (New Orleans’ın dışında yer alan dünyanın en büyük pompa istasyonu saniyede 150.000 galon suyu taşıyabilir) sürekli değişen akış hızlarında aktarmaya başlamak için, bir süredir durmuş olan pompaların anında, güçlü ve verimli bir şekilde etkinleştirilmesi gerekir.

Sel baskını olayına farklı güçlerde müdahale, ilk olarak faaliyetteki pompa sayısı değiştirilerek elde edilir.

Sel baskını savunma sistemlerinde çoklu pompalar bir zorunluluktur (en küçük sistem tasarımlarında bile bir görev pompasının yedeği olmalıdır). İşi, daha az sayıda büyük pompa yerine daha fazla sayıda küçük pompaya dağıtmak, daha güvenli ve daha kontrol edilebilir bir sisteme doğru atılacak ilk adımdır. Ayrıca pompa ne kadar küçük olursa, yüzen döküntüler, oluşan girdaplar ve sıkışan hava ile ilgili sorunlardan kaynaklanan risklere karşı daha az savunmasız olur.

Ayrıca, pompaların sel suyu davranışının kendine özgü dinamikleriyle optimum verimlilikle etkileşime girmesi için değişken hızlı motorlar bir ön koşuldur.

Su baskını pompasının doğrudan çalıştırılması (veya durdurulması), borudan geçen suyun akış hızındaki ani değişimin ardından su darbesine neden olabilir. Bu hidrolik şoklar ekipmanın kullanım ömrünü kısaltır ve bağlantı yerlerinde sızıntılara ve boruların patlamasına neden olur. Yumuşak yol vericilerin veya değişken frekanslı sürücülerin (VFD'ler) kullanılması, pompanın dönüşünün nominal hıza kadar hafif bir şekilde hızlanmasını sağlar; ardından VFD'ler tamamen düzenlenmiş motor hızı avantajı sunar.

İlke olarak arzu edilse de, su baskını pompa motorlarının etkili bir hız düzenlemesini gerçekleştirmek karmaşık bir konu olabilir.

Örneğin, enerji tüketimi açısından değişken hızlı bir motorun, kesinlikle gerekenden daha hızlı çalışmaması mantıklı olsa da, yüksek miktarda sel sularına maruz kalan pompalar ve borular, tasarıma bağlı olarak tortu birikimine karşı az ya da çok savunmasız olabilir. Bunun bir sorun olduğu sistemler, sürekli yüksek hızda çalışarak tortu birikimi minimum seviyede tutulabilir. Bu sayede motorların üzerine binen mekanik stres de azalır.

Pompaların gereğinden fazla çalışmaması da önemlidir. Örneğin Great Ouse nehri çevresindeki Fens gibi bir bölgede, taşımacılığa izin vermek için su seviyelerinin yönetilmesi gerekir (bir zamanlar ticari su kanalı trafiğinin olduğu yerde bugün eğlence tekneleri yer almaktadır). Başka bir deyişle, yetersiz drenaj ve aşırı drenaj arasında bir denge kurulmalıdır.

Bu nedenle sel baskını savunma sistemi tasarımcısı, korunacak ortamdaki hedef su seviyelerini dikkatli bir şekilde hesaplamalıdır. Bunlar, sürücülerin motor hızını belirlemek için kullanacağı verileri toplama noktalarıdır: su, hedef seviyenin üzerine çıktıkça pompa daha hızlı çalışacak, hedef seviyenin altına düştükçe pompa o kadar yavaşlayacaktır.

Ayrıca, sistem ne kadar programlanabilir olursa, farklı verimlilik türleri için o kadar fazla fırsat ortaya çıkar. PLC veya entegre oransal-integral-türev (PID) teknolojisi aracılığıyla, önceden ayarlanmış değerlerin bir takvime bağlı olarak değişmesi sağlanabilir, böylece su seviyesindeki mevsimsel değişimler dikkate alınabilir. Ayrıca gerçek zamanlı operasyonları tamamlayıcı olarak, denetleyici kontrol ve veri toplama sistemleri (SCADA) gelen hava durumu gelişmeleri hakkında bilgi sağlamak için kullanılabilir.

Santrifüjlü pompalar, güçleri, karmaşık olmayan yapıları ve nispeten küçük boyutları nedeniyle sel baskını savunma sistemlerinde tercih edilir. Bu nedenle, santrifüjlü pompa ve fan benzeşim yasaları sayesinde, motor hızının düşürülmesinin ardından önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlanabilir (örneğin, motor hızının %25 oranında düşürülmesi, enerji tüketiminin yaklaşık %60 oranında azaltılmasına neden olur).

Bu, ekonomik nedenlerle dizel motorları tercih edenler için bir pompa istasyonunun yüksek işletme maliyetleri göz önüne alındığında önemlidir (ancak bu tür sistemler yalnızca %20-40 civarında verimlilik seviyeleriyle yetinmek zorundadır).

Bu yüzden, yeni (veya eski) sel suyu pompalama istasyonlarının inşası söz konusu olduğunda, değişken hızlı elektrik sistemleri de artık genellikle tercih edilmektedir. Kontrol edilebilirlik, verimlilik ve ekonomiklik gibi öne çıkan avantajlarının yanı sıra, diğer sürücülere nazaran sessiz çalışırlar; bu, daha kalabalık ortamlardaki sistemler için önemli bir tasarım özelliğidir (dolayısıyla bazı sistemlerin, motorların ve sürücülerin hava ile soğutulması yerine sıvı ile soğutulmasını tercih etmesine neden olur).

Geleceğe yönelik olarak tüm motorlu sistemler daha akıllı hale geliyor ve daha karmaşık otomasyonu giderek daha erişilebilir arayüzlerle birleştiriyor. Özellikle telefon uygulaması bağlantısının ortaya çıkmasıyla birlikte, motor kontrolü, izleme ve bakım olanakları çeşitlilik göstermekte ve her zamankinden daha verimli sistemler hedefine doğru gelişmektedir; bu da sel baskını savunma sistemleri bağlamında her zamankinden daha güvenli ortamlar anlamına gelmektedir.