Arıtma ve Biyogaz Tesisinde Elektrik Motorları: Suyun Yolu Boyunca Hangi Bölüm Ne İster?

Aynı arıtma tesisinde, aynı pano binasından beslenen iki motor düşünün: biri havalandırma havuzuna hava basan ve yaklaşık 3000 d/d dönen bir blower motoru, diğeri çökeltme havuzunun üzerindeki köprüyü tek bir turu dakikalar süren bir hızla döndüren sıyırıcı motoru. Birinin derdi enerji faturası ve ısı, diğerinin derdi çok düşük hızda yüksek tork ve dış ortam. Arıtma tesisinde motor seçimini zorlaştıran şey tek bir ağır uygulama değil, bu kadar farklı işin aynı sahada, aynı nem ve gaz ortamında ve durmaksızın yürümesidir.

Bu yüzden tesisi bir motor listesi olarak değil, suyun ve çamurun izlediği yol olarak okumak daha verimlidir. Aşağıda atıksuyun tesise girişinden çamurun susuzlaştırılmasına kadar her bölümde motordan ne beklendiğini, sahada nelerin ters gittiğini ve siparişte hangi bilgilerin gerektiğini sırayla ele alıyoruz.

Giriş yapısı: ızgara ve terfi pompaları

Atıksu tesise genellikle bir terfi merkeziyle girer. Burada kaba ızgaralar ve ince elekler katıları ayırır, terfi pompaları da suyu tesisin geri kalanını besleyecek kotaya basar. Izgara temizleyicileri redüktörlü, düşük güçlü ve kesintili çalışan tahriklerdir; asıl sorunları ıslaklık, sıçrayan su ve sıkışmadır. Tarak bir taşa ya da bez yığınına takıldığında motor kilitlenir; bu durumda korumanın motoru hızla devreden çıkarması gerekir.

Terfi pompalarının karakteri ise debinin gün içindeki dalgalanmasıyla belirlenir. Sabah ve akşam saatlerinde gelen tepe debi ile gece debisi arasında büyük fark olur; bu nedenle ya birden fazla pompa kademeli devreye girer ya da frekans konvertörüyle devir ayarlanır. Kuru kuyuya yerleştirilmiş santrifüj pompalarda standart üç fazlı asenkron motor kullanılabilir. Islak kuyudaki dalgıç pompalarda motor pompayla bütünleşik, pompa üreticisinin ürünüdür.

Terfi merkezinde sık görülen bir arıza, emiş tarafındaki tıkanma nedeniyle pompanın susuz ya da çok düşük debide çalışmasıdır. Motor akımı düşer ama termik röle bunu görmez. Düşük akımı algılayan bir koruma fonksiyonu bu durumu yakalar; motor koruma rölesi fonksiyonları yazısında bu korumanın nasıl ayarlandığını anlattık.

Havalandırma: tesisin enerji merkezi

Biyolojik arıtmada mikroorganizmalara oksijen sağlayan blowerlar çoğu tesiste en büyük enerji tüketicisidir. Yan kanal blowerlar genellikle 2 kutuplu motorla, roots tipi (döner loblu) blowerlar ise çoğunlukla kayış-kasnak üzerinden 2 ya da 4 kutuplu motorla tahrik edilir. Blower tipine göre motor seçiminin ayrıntısını blower motoru seçimi yazısında bulabilirsiniz; burada arıtmaya özgü noktalara bakalım.

Havuzdaki çözünmüş oksijen ihtiyacı gün içinde değişir. Oksijen sensörüne bağlı bir frekans konvertörü, blower devrini gerçek ihtiyaca göre düşürerek enerji tüketimini azaltır. Ancak roots blower gibi pozitif deplasmanlı makineler, santrifüj fanlardan farklı olarak düşük devirde de yaklaşık sabit tork ister. Motor düşük devirde uzun süre çalışacaksa mil üzerindeki fan yeterli soğutma sağlamayabilir ve harici fan gerekebilir; bu ihtiyaç sipariş aşamasında sorulmalıdır.

Blower motorları yılın büyük bölümünde çalıştığı için verim sınıfı doğrudan işletme maliyetine yansır. Örnek olarak 4 kutuplu 37 kW'lık bir motorda verim sınırı IE3 için %93,9, IE4 için %95,2, IE5 için %96,1'dir. Yıl boyu çalışan bir blower'da bu birkaç puanlık fark, motorun ömrü boyunca alış fiyatı farkını rahatlıkla aşabilir. Konvertör ile birlikte düşünüldüğünde kazancın nasıl hesaplandığı VFD ile enerji tasarrufu yazısında örneklenmiştir.

Blower binası genellikle kapalı ve sıcaktır. HEM Motor serileri +40 °C ortam sıcaklığına kadar anma değerlerini verir; havalandırması yetersiz bir blower odasında bu sınır yazın aşılabilir. Bu durumda ya oda havalandırması iyileştirilir ya da motor bir üst güçte ya da güç düşürme hesabıyla seçilir.

Çökeltme ve sıyırıcılar: yavaş ama durmayan yük

Ön ve son çökeltme havuzlarında dönen ya da ileri-geri giden köprüler, dibe çöken çamuru toplar. Tahrik motoru küçük güçlüdür ama çıkış hızı çok düşüktür; bu yüzden yüksek oranlı redüktör ya da çok kademeli dişli düzeni kullanılır. Köprü tekerleğine giden tahrik açık havadadır: yağmur, kar, güneş ve donma motorun günlük koşuludur. Motor dikey ya da yatay konumda, genellikle bir redüktöre flanşla bağlanır.

Bu tahriklerde iki hata sık görülür. Birincisi, dış ortamda çalışan motorun uzun duruşlarda yoğuşma toplaması ve bir kış sonunda izolasyon direncinin düşmesidir; yoğuşma ısıtıcısı ve klemens kutusunun doğru yöne bakması burada önemlidir. İkincisi, kışın havuz yüzeyinde buz oluştuğunda köprünün zorlanmasıdır. Tork sınırlayıcı ya da aşırı yük koruması olmayan bir tahrikte bu yük doğrudan redüktöre ve motora biner.

Çamur hattı ve çürütücü: gaz bölgesiyle tanışma

Çamur hattına geçildiğinde karakter değişir. Çamur pompaları, çoğunlukla pozitif deplasmanlı (helezon rotorlu ya da loblu) tiplerdir ve kalkışta yüksek tork isterler; santrifüj pompanın aksine düşük devirde de torkları azalmaz. Konvertörle hız ayarı yapılıyorsa motorun düşük devirde sabit torku soğutma sorunu olmadan verebilmesi gerekir.

Anaerobik çürütücü, biyogazın üretildiği yerdir. Tank içindeki karıştırıcılar ve çamur sirkülasyon pompaları sürekli çalışır. Tank içi karıştırıcıların bir kısmı dalgıç tip olup motorları mikser üreticisinin ürünüdür; tank tepesinden inen milli karıştırıcılarda ise motor ve redüktör tank üstünde durur. Tank üstü, gaz kubbesi, gaz hattı, gaz depolama ve kojenerasyon ünitesi çevresi, metan nedeniyle patlayıcı ortam bölgesi olarak sınıflandırılabilir.

Bu noktada net olmak gerekir: bölge sınıflandırması tesisin patlayıcı ortamdan korunma dokümanıyla yapılır ve bu bölgelerde yalnızca o bölgeye uygun sertifikalı Ex motorlar kullanılabilir. Standart bir motor, IP koruma sınıfı ne kadar yüksek olursa olsun Ex bölgede kullanılamaz. HEM Motor'un 2026 kataloğunda Ex sertifikalı motor yer almaz; bu bölgelerdeki ihtiyaçlar için sertifikalı ürün tedarik eden bir üreticiyle çalışılmalıdır. Bölgelendirme mantığını Exproof motor ne zaman şart yazısında genel hatlarıyla anlattık. Aynı tesiste bölge dışında kalan terfi, havalandırma, çökeltme ve susuzlaştırma ekipmanları için standart sanayi motorları kullanılır.

Susuzlaştırma: dekantör, pres ve helezonlar

Çamurun hacmini azaltan dekantörler ve bant presler, tesisin mekanik olarak en yoğun makineleridir. Dekantörde ana tahrik yüksek devirde, büyük bir tamburu hızlandırır; kalkış süresi uzundur ve motorun yüksek ataletli bir yükü ısınmadan hızlandırması gerekir. Kalkış süresi, motor ve yol verici seçiminde ayrıca kontrol edilmelidir. Yardımcı tahrik ise tambur ile helezon arasındaki hız farkını sağlar ve çoğunlukla konvertörle kontrol edilir.

Susuzlaştırılmış çamuru taşıyan helezon konveyörler düşük devirli, redüktörlü ve sıkışmaya açık tahriklerdir. Çamur kıvamı değiştikçe tork dalgalanır; servis faktörü yüksek bir redüktör ve sıkışmayı algılayan bir koruma burada ömrü uzatır. Bu tahriklerde uygun gövdeleri sonsuz dişli redüktörler sayfasında görebilirsiniz.

Bütün tesisi ilgilendiren üç konu

Hidrojen sülfür ve korozyon

Kanalizasyon gazındaki hidrojen sülfür, özellikle giriş yapısında, terfi merkezinde ve çamur binasında yoğunlaşır. Bu gaz bakırı ve metal yüzeyleri aşındırır; klemens bağlantıları, kablo uçları ve boya hasarı olan gövde bölgeleri ilk etkilenen yerlerdir. Havalandırması iyi olmayan kapalı hacimlerde motor seçerken boya sistemi, sızdırmaz kablo girişleri ve klemens kutusu koruması baştan belirtilmelidir. HEM Motor motorları elektrostatik toz boyalıdır; ağır korozif ortamlar için ek koruma sipariş aşamasında konuşulmalıdır.

Yedeklilik

Arıtma tesisi duramaz; terfi pompaları ve blowerlar genellikle yedekli çalışır. Yedek ünitenin haftalarca durması, onu da yoğuşma ve rulman sorunlarıyla karşı karşıya bırakır. Pompaların ve blowerların sırayla çalıştırılması, hem çalışma saatlerini dengeler hem de yedeğin gerçekten çalışır durumda olduğunu gösterir.

Sürekli çalışma ve izleme

Ana ekipmanların büyük kısmı S1 sürekli görevdedir. Büyük blower ve pompa motorlarında PTC ya da PT100 sargı sensörleri, sıcaklık yükselmesini arıza olmadan önce gösterir. Bu sensörler sipariş aşamasında opsiyon olarak istenebilir.

Sonuç

Arıtma ya da biyogaz tesisinde motor ihtiyacı, suyun ve çamurun yolu boyunca bölüm bölüm değişir: terfide debi dalgalanması ve kuru çalışma, havalandırmada enerji ve düşük devirde soğutma, çökeltmede dış ortam ve çok düşük hız, çamur hattında sabit tork ve gaz bölgesi, susuzlaştırmada uzun kalkış ve sıkışma. Tesisinizin tek hat şeması ve bölge sınıflandırmasıyla birlikte Ex bölge dışındaki motorlar için bir değerlendirme isterseniz bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Sıkça Sorulan Sorular

Biyogaz tesisindeki bütün motorların Ex sertifikalı olması gerekir mi?

Hayır. Ex motor yalnızca tesisin patlayıcı ortam dokümanında bölge olarak sınıflandırılmış yerlerde gerekir; çürütücü tepesi, gaz hattı ve gaz depolama tipik örneklerdir. Terfi merkezi, havalandırma ve susuzlaştırma gibi bölge dışı alanlarda standart sanayi motorları kullanılır.

Havalandırma blower motoru frekans konvertörüyle çalıştırılabilir mi?

Evet, oksijen ihtiyacına göre devir ayarı yaygın bir enerji tasarrufu yöntemidir. Roots tipi blowerlar düşük devirde de yüksek tork istediği için, motor uzun süre düşük devirde çalışacaksa soğutmanın yeterliliği kontrol edilmeli, gerekirse harici fan düşünülmelidir.

Çamur sıyırıcı motoru neden sık arızalanır?

Dış ortamda çalışan ve uzun süre düşük yükte kalan bu motorlarda yoğuşma ve kışın buz nedeniyle zorlanma en sık nedenlerdir. Yoğuşma ısıtıcısı, doğru klemens yönü ve aşırı yük koruması arızaların büyük bölümünü önler.

Terfi pompası motorunun susuz çalıştığını nasıl anlarız?

Susuz ya da tıkalı emişle çalışan pompada motor akımı normalin belirgin altına düşer. Termik röle bu durumu algılamadığı için düşük akım korumalı bir motor koruma rölesi kullanmak, pompa ve keçe hasarını önlemenin pratik yoludur.