Titreşim Ölçümü ve Analizi

1. Titreşim Ölçümü ve Analizi S.Murat BAĞDATLI

2. Titreşim Analizi Kullanılarak Ekipmanda Hata Teşhisinin Yapılması Titreşim analizinin kullanılmasıyla bir ekipmanın durumu sürekli olarak izlenebilir. Ekipmanın sağlığının belirlenmesi ve ortaya çıkacak veya var olan arızaların tanımlanması için detaylı analizler yapılabilir. Bu bölümde toplanan titreşim verileri ile döner ekipmanın arızaları arasında bir bağıntı kurmak ve farklı tipteki analizörler ile bunları görüntülemek için kullanılan yöntemlere yer verilmiştir.

3. Titreşim Analizi ile Sürekli Olarak Gözlenen Ekipmanın Arızalarının Teşhis Edilmesi Titreşim analizi kullanılarak tespit edilen bazı ekipman arızaları şu şekilde listelenebilir: • Dengesizlik • Milin bel vermesi • Eksantriklik • Ayarsızlık • Gevşeklik • Kayış kasnak mekanizmasında sorunların olması • Dişli arızaları • Rulman arızaları • Elektriksel arızalar • Yağ köpürmesi/anaforu • Kavitasyon • Milde kırılmaların olması • Rotorun ovalaması • Rezonans • Hidrolik ve aerodinamik kuvvetler

4. Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri • Daima rulmana en yakın noktadan ölçün! • Motorlarda fan kapağından ölçüm alınmaz!

5. Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri • Ölçümleri, her noktada 3 eksende yapın! • Titreşim vektörü 3 bileşeni olmazsa tanımlanamaz!

6. Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri • En fazla averaj alın; daha fazlası fazla bir şey kazandırmadan ölçüm süresini artırır!

7. Titreşim Ölçümlerinin Temel İlkeleri • Titreşim sağlam noktalardan ölçülür, zayıf ve arkası desteksiz yüzeylerde ölçüm yapılmaz!

8. Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri • Titreşim, sürekli aynı noktadan aynı şekilde alınmalıdır!

9. Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri • Ölçümleri tercihen yük altında yapın! Özellikle, dişli kutularında bu çok önemlidir! • Hep aynı yükte ölçüm yapmak gereklidir!

10. Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri • Ölçümleri önce en fazla 1 ay aralıkla yapmaya başlayın. 6 ay sonra da makine trendlerine bakarak hangi sıklıkla yapacağınıza karar verin!

11. Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri • Titreşim aşağıdaki ranjlarla incelenir: • Harmaonikaltı (<1X) • Düşük Ranj (1X-10X) • Yüksek Ranj (10X-100X) • Çok Yüksek Ranj (100X-1000X) • Bu ranjları görebilecek şekilde ölçüm yapın!

12. Grafik Analizinin Temel İlkeleri • Grafikten önce millerin devrini gösteren pikleri bulun! • Motorla, fan vs. mil devri aynı değilse bunları ayrı ayrı bulun!

13. Grafik Analizinin Temel İlkeleri • Grafikte bütün önemli görünen pikleri tanımlayın. • Arıza belirten piklerin daha önceki durumlarına bakınız. • Arıza karar verin.

14. TİTREŞİM ANALİZ ŞABLONLARI

15. Önemli Not: Titreşim, sadece şablonlar kullanılarak analiz edilemez. Her makine değişik karakterlerde titreşir. O nedenle, burada verilen şekilleri, sadece yol göstermesi amacıyla bir rehber olarak kullanarak, kendi tecrübelerinizle birleştirip, pekiştiriniz.

16. A Eksen: A-Eksenel R- Düşey T- Yatay X Frekans: Motor Devrinin Katları, X

17. Titreşim Analizinde Sorular • Titreşim hangi frekanslarda ve tahrik frekansı ile bağlantıları ne? • Her pikin genliği ne? • Piklerin birbirleri ile olan ilgisi ne? • Piklerde seviyeler önemli ise, bu piklerin kaynağı ne?

18. Balans Bozukluğu

19. Bir rotorun dengesizliğinden dolayı titreşimin olması en yaygın olarak görülen ekipman arızasıdır. Fakat tespit edilmesi ve sorunun giderilmesi ise çok basittir. ISO, dengesizliği: Bir rotorda titreşim meydana geldiğinde oluşan santrifüj kuvvetlerin neticesinde kuvvet veya hareketin yataklara aktarıldığı koşul olarak tanımlamaktadır. Bunun dışında dengesizlik bir rotorun dönme ekseni etrafındaki kütlesinin düzensiz olarak dağılması olarak da tanımlanabilir. Burada iki yeni terim kullanılmıştır: Bunlardan birisi dönme ekseni ve diğeri de geometrik eksendir. Bu iki eksen çizgisi çakıştığı zaman rotor dengede olacaktır. Çakışmadığında ise rotorda dengesizlik meydana gelecektir. Ekipmanlarda iki tip dengesizlik meydana gelebilir. Bunlar: • Statik dengesizlik • Dinamik dengesizlik

20. Balans Bozukluğu

21. Balans Bozukluğu • 1X Düşeyde ve Yatayda görülür. • Ankastre fanlarda, 1X Eksenelde görülür. • 15 kW< 3mm/sn • 15-75 kW 7 mm/sn • >75 kW 11 mm/sn Limit değerleridir.

22. ISO2372’ e göre Balans Limitleri • Sınıf I : <15 kW • Sınıf II : 15-75 kW • Sınıf III: >75 kW • Sınıf IV: Esnek zeminde > 75 kW

26. Ankastre Rotor Balansızlığı • 1X RPM seviye dönme devrindedir. • Eksenel 1X iki yatakta aynı fazdadır, fakat düşey yönde faz gezinebilir. • Bu tip rotorlarda hem statik, hem de dinamik balansızlık görülebilir; o nedenle 2 düzlemde balans gerekebilir.

28. Dinamik Balanssızlık • Aynı mil üzerinde 180° fark • 1X RPM daima görülür ve en yüksek seviyededir. • Genlik hızın karesine orantılı olarak artar. • Bazen eksenelde de en yüksek seviyeler üretebilir. • Yerinde balans daima iki düzlemde yapılır.

29. Kaplin Ayarsızlığı

30. Kaplin Ayarsızlığı • AÇISAL KAÇIKLIK 1X Eksenel’ de de görülür. • PARALEL KAÇIKLIK 2X Düşey ve Yatayda görülür. • Açısal ve Paralel kaçıklıklar genelde birlikte görülür.

31. Şekil 5.9 Açısal ayarsızlık

32. Şekil 5.10 Açısal ayarsızlığın FFT si

33. Paralel ayarsızlık Şekil 5.13 Paralel ayarsızlığın FFT si

34. Şekil 5.14 Kavramda gözlemlenen paralel ayarsızlık

35. Kaplin Ayarsızlığı • AÇISAL KAÇIKLIK 1X Eksenel’ de de görülür. • PARALEL KAÇIKLIK 2X Düşey ve Yatayda görülür. • Açısal ve Paralel kaçıklıklar genelde birlikte görülür.

36. Kaplin Ayarsızlığı • Enerji, hızın karesi ile orantılıdır. • O nedenle, KAPLİN AYARLIĞI, BALANS BOZUKLUĞUNDAN • 4 kat daha tehlikelidir!

37. Kaplin Ayarsızlığı • 2X Düşey ve Yatay’ da görülür. • >75 kW motorlarda 45 mm/sn üzeri arızadır. • Nadiren 3x’ te görülebilir.

40. Açısal Kaplin Ayarsızlığı • Eksenel yönde yüksek yüksek titreşim seviyesi. • Kaplinin iki tarafında 180° faz farkı. • Çok tipik olarak dönme devrinin 1 veya 2 katında eksenel titreşim görülür. • 1, 2, 3X RPM baskın seviyeler olarak görülür. • Bu semptomlar kaplinde de sorun olduğunu gösterebilir.

41. Paralel Kaplin Ayarsızlığı • Düşey yönde yüksek titreşim seviyesi ve kaplinin iki tarafında 180° faz farkı. • Yüksek ayarsızlıklar, harmoniklere neden olabilir. • 2X RPM genellikle 1X RPM’ den daha yüksektir. • Açısal ayarsızlığa benzer semptomlar. • Kaplin tipine bağlı olarak spektrum görüntüsü ve genliği değişebilir.

42. Rulman Kasılması • Açısal kaplin ayarsızlığına benzer titreşim spektrumu görülür. • Kaplin ayarı yapmak ve rotor balansı, sorunu çözmez. • Burulma hareketi olduğu için yatağın iki yanı, üst ve altı arasındaki 180° faz farkı görülebilir. • Bazen, 1X harmoniklerinde kafes frekansı yan bantları görülebilir.

43. Yüksek Eksenel Titreşimlerin Başka Kaynakları • Eğik mil • Kaymalı yataklarda yağ çırpınması • Mil üzerinde kasılmış rulman • Herhangi bir makine elemanın eksenel yönde rezonansa gelmesi • Aşınmış eksenel yatak (Sıras yatağı) • Aşınmış helis dişli yada ayna-mahruti grubu • Kaymalı yataklı elektrik motorunun manyetik dönme eksenin araması. • Dinamik dengesizlik olan bir rotorda dinamik dengesizlik

44. Mil Eğikliği • Genellikle eksenel yönde yüksek seviyeler görülür. • Eğer eğiklik merkeze yakın ise 1X RPM seviyesi yüksektir. • Eğer eğiklik yataklara yakın ise 2X RPM seviyesi yüksektir. • Eksenel yönde yataklarda 180° faz açısı görülmez.

45. Mekanik Gevşeklik / Boşluk

46. Mekaniksel Gevşeklik Herhangi bir döner ekipmanı göz önüne aldığımızda üç konumda mekaniksel gevşeklik görülebilir: 1. Dâhili gruptaki gevşeklikler 2. Ekipmanın kaidesi ile gövdesi arasındaki gevşeklikler 3. Yapısal gevşeklikler

47. Dâhili Gruptaki Gevşeklikler Bu gruptaki gevşeklikler, rulman kapağı ile rulman bileziği arasında, kovan veya rulmanda veya mil üzerindeki fanda olabilir. Bu normal olarak bileşen parçalarının birbirine uygun olarak oturmamasından kaynaklanmaktadır. FFT ‘de birçok harmonik meydana getirir. Şekil 5.19 Gevşek geçme Şekil 5.18 Gevşek dâhili montaj grubuna ait grafik

48. Mekanik Gevşeklik / Boşluk (C) • Faz açısı genellikle dengesizdir. • Bir çok harmonik görülür. • Gevşek yatak gömleği, aşırı aşınma ve mil üzerinde gevşemiş impeler bu görüntüye neden olabilir.

49. Ekipman ile Taban Plakası Arasındaki Gevşeklik Bu problem mil kovanı civatalarıyla, kaide yapısındaki çatlaklar veya yatak kaidesi ile ilgilidir. Şekil 5.20 ve 5.21 ‘de civataları gevşeyen mil kovanının sallama hareketinden dolayı daha yüksek harmoniklerin nasıl oluştuğu görülmektedir. Şekil 5.20 Mekaniksel gevşeklik grafiği Şekil 5.21 Mekaniksel gevşeklikler

50. Mekanik Gevşeklik / Boşluk (B) • Rulman civataları gevşekliğinden kaynaklanır. • 0.5, 1, 2 ve 3X RPM; 1.5, 2, 2.5, 3.5 RPM vs; 4, 5, 6, 7X RPM gibi harmonik, yarım harmonik, 1/3 hatta aşırı boşluklarda ¼ harmonikler bile görülebilir. • Ciddi boşluk ve çatlak-kırık durumlarında görülebilir.