Makina Durumunu İzlemede 10 Temel İlke 

Bu yazımızda, makina durumunu izlemede kullanılan sistemlerin yanlış alarm vermesini önlemek ve oluşmakta olan arızaları erkenden belirleyebilmek için 10 temel ilkeden bahsedeceğiz.

Titreşim Ölçümlerinin Kullanılması

Titreşimler, hata belirleme parametresi olarak, dönel makinalarda en çok görülen tipik arızaların hemen hemen tamamını önceden ikaz etmeleri nedeniyle kullanılmaktadır. Diğer kullanılan parametreler, sıcaklık, basınç, sızdırma, yağ analizi gibi arıza belirleme teknikleri tek başlarına kullanıldığında sınırlı sayıda arıza tipinin belirlenmesi söz konusudur. Bu durumda farklı bir arıza nedeniyle beklenmedik duruşlarla her an karşılaşılabilmektedir.

İvmeölçerlerin Kullanılması

Titreşimlerin ölçülmesinde en çok kullanılan sensörler, titreşim ivme sensörleridir (accelerometer). Geniş dinamik aralıkları sayesinde arızaların erken belirlenebilmesi için sinyalin frekans spektrumunda en düşük tepe noktaları ve en yüksek tepe noktalarının görülebilmesini sağlarlar.

Uygun Ölçüm Parametresinin Seçilmesi

Arıza analizi, frekans düzlemi boyunca en yatay dağılım özelliklerine sahip olan ölçüm parametresi kullanılarak yapılır. Frekans açılımı yatay düzlemde yeteri kadar dengeli değilse, ortalama titreşim düzeyinin altında kalan frekans bileşenlerinin katkıları çok az belirgin olur. Genel titreşim düzeyi ölçümlerinde küçük bileşenler ve bu bileşenlerdeki değişimler gözden kaçabilir. Fakat küçük bileşenlerdeki değişimler de önem arz etmektedir. Bu sebeple, ivme, hız ve yerdeğişimi parametreleri arasından, frekans spektrumu dağılımı en yatay özelliğe sahip ölçüm parametresini kullanmak gerekmektedir.

Titreşimlerdeki Değişimin İzlenmesi

Titreşimlerin izlenmesinde en etkili teknik, titreşim verilerindeki değişimin izlenerek titreşim düzeyinin ne zaman kritik düzeye ulaşacağının tahmin edilmesidir. İyi bir başlangıç kriteri olarak titreşim düzeyinin iki kat artışı önemli bir işaret (uyarı düzeyi) olarak alınmalıdır. Titreşim böyle bir seviyeye geldiğinde yakın takibe alınıp bu noktadan sonra titreşim düzeyinin hangi tarihte on kat artışa ulaşacağı tahmin edilmelidir.

Frekans Spektrumunun Karşılaştırılması

Makina arıza tespitinde genel titreşim seviyesi ya da frekans spektrumu incelenerek arıza teşhisi yapılır.  Genelleme yapacak olursak basit makinalar için genel titreşim seviyesinin izlenmesi yeterli olurken kritik makinalar için frekans spektrumunun incelenmesi gerekmektedir.

Frekans açılımının kullanılması halinde, belli zaman aralıklarıyla ölçümü alınmış spektrumların karşılaştırılması gerekmektedir. Bunun için makinanın sağlıklı çalışma durumunda ve çok iyi tanımlanmış bir dizi işletme koşulları altında proses parametreleri dikkate alınarak referans spekturumu ölçülür ve referans spektrumuyla son alınan titreşim spektrumları karşılaştırılır. Her frekansa karşılık gelen spektrum bileşenlerinin arasında oluşan fark, arızayı belirten “fark spektrumudur”.

Frekans Ekseninde Logaritmik Ölçek "CPB" Kullanılması

Frekans spektrumunun elde edilmesinde FFT (Hızlı Fourier Dönüşümü) kullanılmaktadır ancak FFT grafiği spektrum karşılaştırılması için yeterli değildir. Çünkü geniş frekans aralığında ölçüm yapıldığında ya yetersiz çözünürlük elde edilmesi ya da yönetilemez miktarda veri toplanması gibi problemleri vardır. Sabit Oranlı Bant Genişliği (CPB - Constant Percentage Bandwidth) tekniği ile bu problemler çözülerek frekans spektrumu çizdirilir. CPB spektrumu için üç ayrı FFT spektrumu kullanılır. Düşük frekans bölgesi, orta frekans bölgesi ve yüksek frekans bölgesi için çizdirilen FFT spektrumları birleştirilir.

Yüksek frekans bölgesinde çizgiler arasında çok ince ayrım söz konusudur, bütün tepeler iç içe geçerler. CPB bu sorunu çözümler. Frekans açılımında yüksek frekanslı esas bileşenlerin harmonikleri, dişli sistemlerde diş kavrama frekanslarında olduğu gibi FFT analizindeki bant aralıklarına göre çok daha geniş aralıklarla birbirlerinden ayrılmışlardır. Bu harmonikler arasındaki bantlar, gürültü etkileri sonucu sürekli değişime uğramakta ve FFT karşılaştırılması yapıldığında yanlış alarmlara neden olmaktadır. CPB tekniğiyle bu oynamaların etkisi sinyalin ortalaması alınarak azaltılır ve verilerin azaltılmasıyla bilgilerin kolay incelenmesi sağlanır.

Devir Sayısındaki Değişimlerin Kompanse Edilmesi

CPB tekniği ile devir hızındaki değişimler kompanse edilebilir. CPB spektrumu logaritmik frekans ölçeğinde olduğu için devir sayısındaki herhangi bir değişme bütün spektrumu eşit miktarda sağa veya sola kaydırmakla kompanse edilebilir. Bu işleme devir sayısının kompanse edilmesi denir ve FFT ile yapılamaz çünkü bütün frekans bileşenleri frekansları ile orantılı olarak kayacaktır.

Genlik Ekseninde Logaritmik Ölçek Kullanılması

Lineer ölçekte, spektrumdaki yüksek tepe noktaları aşırı abartılmış görülür, buna karşın alçak tepeler ise çok daha az belirgindir. Lineer ölçekle gösterim tarzı sistemin güvenilirliğini azaltmaktadır çünkü alçak tepe noktaları da kritik frekans bileşenleri ile ilgili olabilir. Bileşenlerin artışları, lineer ölçekte yüksek tepe noktası için çok belirgin olmasına karşın alçak tepe noktasında aynı belirginlikle gözlemlenemez.

Logaritmik genlik ölçeği bu değişimlerin her ikisini de aynı miktarda yansıtır.

Ölçümlerde Ortalama Alınması

Yanlış alarmların bir diğer kaynağı da, titreşim bileşenlerinin ve özellikle rastgele gürültü bileşenlerinin spektrumda sürekli değişmesidir. Bu etkinin azaltılmasında spektrumların ortalamasının alınması yegane çözümdür.

Tüm FFT analizörlerinin ve CPB tekniği kullanan analiz cihazlarının gerçek zamandaki hızları sınırlıdır. Bu durum, analiz yapıldığı sırada zaman aralıklarındaki sürelerde, örneğin, rulman bilyesinin bilezikteki bir lokal hataya çarpması gibi, bazı olayları kaçırma olasılığı vardır. Sinyalin belli bir süre izlenip ortalamasının alınması bu tür olayların yakalanması ve arıza teşhisinde kullanılmasına imkan tanır.

Proses Parametrelerinin Kullanımı ve Çalışma Koşullarının Sınıflandırılması

Bir makinanın performansı izlenirken sadece titreşim verileri düşünülerek yorumlanmamalıdır. Makinanın durumuna etkiyen başka parametreler de olabilir; sıcaklık, basınç, sızdırma, yağ analizi gibi. Belirli bir proses parametresinin titreşim düzeyini etkilemesi durumunda, titreşimlerdeki değişmenin arızadan mı yoksa proses parametresinin değişmesiyle mi ilgili olduğu araştırılmalıdır.

Bu nedenle ortaya çıkacabilecek yanlış alarmların önüne geçebilmek için titreşim verilerinin yanı sıra proses parametreleri de izlenmeli, makina titreşimlerini nasıl etkilediği araştırılmalıdır.

Böyle bir işlemin gerçekleştirilebilmesi için de bir dizi referans değer oluşturulmalı ve proses parametreleri için karşılaştırılan ölçüm aralıkları veya ölçüm sınıfları belirlenmelidir.

Makina bakım ve çözümleri için sunduğumuz hizmetleri MAKİNA BAKIM ÇÖZÜMLERİ sayfamızı inceleyebilirsiniz.

Titreşim sensörleri ve ölçüm sistemlerimiz hakkında bilgi ve/veya  teklif almak için lütfen bize ulaşın.

Bu yazı, PRO-PLAN tarafından hazırlanan "Titreşim Ölçümüne Dayalı Makina Bakımı" başlıklı dokümandan yararlanılarak hazırlanmıştır.