Titreşim Ölçümü ve Analizi

Titreşim Ölçümü ve Analizi

S.Murat BAĞDATLI

Titreşim Analizi Kullanılarak EkipmandaHata 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.

Titreşim Analizi ile Sürekli Olarak Gözlenen Ekipmanın Arızalarının Teşhis

EdilmesiTitreşim 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

Titreşim Ölçümünün Temel İlkeleri

Daima rulmana en yakın noktadan ölçün!

Motorlarda fan kapağından ölçüm alınmaz!


Ölçümleri, her noktada 3 eksende yapın!

Titreşim vektörü 3 bileşeni olmazsa tanımlanamaz!


En fazla averaj alın; daha fazlası fazla bir şey kazandırmadan ölçüm süresini artırır!

Titreşim Ölçümlerinin Temel İlkeleri

Titreşim sağlam noktalardan ölçülür, zayıf ve arkası desteksiz yüzeylerde ölçüm yapılmaz!


Titreşim, sürekli aynı noktadan aynı şekilde alınmalıdır!


Ölçümleri tercihen yük altında yapın! Özellikle, dişli kutularında bu çok önemlidir!

Hep aynı yükte ölçüm yapmak gereklidir!


Ölçümleri önce en fazla 1 ay aralıkla yapmaya başlayın. 6 ay sonra da makine trendlerine bakarak hangi sıklıkla yapacağınıza karar verin!


Titreşim aşağıdaki ranjlarla incelenir:

Harmaonikaltı (<1X) Düşük Ranj (1X-10X) Yüksek Ranj (10X-100X) Çok Yüksek Ranj (100X-1000X)

o Bu ranjları görebilecek şekilde ölçüm yapın!

Grafik Analizinin Temel İlkeleri

Grafikten önce millerin devrini gösteren pikleri bulun!

Motorla, fan vs. mil devri aynı değilse bunları ayrı ayrı bulun!

Grafik Analizinin Temel İlkeleri

Grafikte bütün önemli görünen pikleri tanımlayın.

Arıza belirten piklerin daha önceki durumlarına bakınız.

Arıza karar verin.

TİTREŞİM ANALİZ ŞABLONLARI

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.

Eksen:A-EksenelR- DüşeyT- Yatay

Frekans:Motor Devrinin Katları, X

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?

Balans Bozukluğu

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 dengesizlikDinamik dengesizlik

Balans Bozukluğu

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/snLimit değerleridir.

ISO2372’ e göre Balans Limitleri

Sınıf I : <15 kW Sınıf II : 15-75 kW Sınıf III: >75 kW Sınıf IV: Esnek

zeminde > 75 kW

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.

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.

Kaplin Ayarsızlığı


AÇISAL KAÇIKLIK 1X Eksenel’ de de

görülür. PARALEL KAÇIKLIK 2X Düşey ve Yatayda

görülür. Açısal ve Paralel

kaçıklıklar genelde birlikte görülür.

Şekil 5.9 Açısal ayarsızlık

Şekil 5.10 Açısal ayarsızlığın FFT si

Paralel ayarsızlık

Şekil 5.13 Paralel ayarsızlığın FFT si

Şekil 5.14 Kavramda gözlemlenen paralel ayarsızlık


AÇISAL KAÇIKLIK 1X Eksenel’ de de

görülür. PARALEL KAÇIKLIK 2X Düşey ve Yatayda

görülür. Açısal ve Paralel

kaçıklıklar genelde birlikte görülür.


Enerji, hızın karesi ile orantılıdır.

O nedenle, KAPLİN AYARLIĞI, BALANS BOZUKLUĞUNDAN

4 kat daha tehlikelidir!


2X Düşey ve Yatay’ da görülür.

>75 kW motorlarda 45 mm/sn üzeri arızadır.

Nadiren 3x’ te görülebilir.

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.

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.

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.

Yüksek Eksenel Titreşimlerin Başka Kaynakları

a) Eğik milb) Kaymalı yataklarda yağ çırpınmasıc) Mil üzerinde kasılmış rulmand) Herhangi bir makine elemanın eksenel yönde

rezonansa gelmesie) Aşınmış eksenel yatak (Sıras yatağı)f) Aşınmış helis dişli yada ayna-mahruti grubug) Kaymalı yataklı elektrik motorunun manyetik

dönme eksenin araması.h) Dinamik dengesizlik olan bir rotorda dinamik

dengesizlik

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.

Mekanik Gevşeklik / Boşluk

Mekaniksel Gevşeklik

Herhangi bir döner ekipmanı göz önüne aldığımızda üç konumda mekaniksel gevşeklik görülebilir:

1. Dâhili gruptaki gevşeklikler2. Ekipmanın kaidesi ile gövdesi arasındaki gevşeklikler3. Yapısal gevşeklikler

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

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.

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 grafiğiŞekil 5.21 Mekaniksel gevşeklikler

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.

Civata Gevşekliği/Rulman Boşluğu

1x harmonikleri görülür.

Boşluk artıkça ½X, 1/3X ve 1/4X harmonikleri görülür daha üstünde harmoniklerde sistem dağılır

Civata Gevşekliği/Rulman Boşluğu

Yapısal GevşekliklerBu tip gevşeklik, ekipmanın ayağındaki, taban plakasındaki veya kaidesindeki yapısal gevşeklik veya zayıflıklardan kaynaklanmaktadır.

Yumuşak ayak koşulundan şüphelenildiği zaman sadece bir defaya mahsus olarak her bir saplamanın gevşetilmesi için kolay bir test yapılır ve titreşimde önemli bir değişimin meydana gelip gelmediği görülür.

Mekanik Gevşeklik / Boşluk (A)

Makine ayağının gevşekliğinden kaynaklanır. Şasenin bozulması (kaynak kopuğu-yamulma-

korozyon vs.) “Yumuşak Ayak” problemini doğurur. Şase ve ayakta alınacak ölçümlerde 180° faz farkı

görülür.

Şase / Ankraj Zayıflığı

1X Yatay’da görülür. 1X Yatay, 1X

Düşeyden daima daha yüksektir; en az 2 katı genliktedir.

Kaymalı Yatak Yağ Filmi Hasarları;

Ortaya çıkan tipik hatalar yağ filmi dengesizliği ve dolanımda iç sürtünmelerin etkisi şeklindedir.Yağ filmi dengesizliğinde ,yüksek hızlı makinaların düşük yük halinde,kendi kendini besleyen titreşimler oluşur.0.42x ile 0.47x aralığında en yüksek tepecikler oluşur.

Kaymalı Yataklarda Boşluğun Fazla OlmasıNormal olarak aşınan kaymalı yatağın son kademeleri 10x veya 20x e kadar çıkabilen çalışma devri harmoniklerinin tüm serilerini göstermektedir.

FFT spektrumu daha çok mekanik gevşekliğe benzemektedir.

Çok düşük bir dengesizlik veya ayarsızlık bile kaymalı yatak normal bir boşluğa sahip rulman ile karşılaştırıldığında daha yüksek titreşim genliklerine sahip olabilir. Bunun nedeni boşluğun arttıkça yağ filmi katılığının azalmasıdır ( Şekil 5.39 ).

Şekil 5.39 Kaymalı yataklardaki fazla boşluk

Kaymalı Yatak Aşınması

İlerlemiş aşınma safhalarında yüksek 1X RPM harmonikleri görülür.

İlerlemiş aşınma safhalarında ufak bir balansızlık veya kaplin ayarsızlığı yüksek titreşim seviyelerine neden olabilir.

Rotor Sürtünmesi

Mekanik Gevşeklik/Boşluk spektrumuna benzer spektrum

Oluşturduğu harmoniklerden biri, bir rezonans frekansını uyarabilir

Harmonikaltı frekanslar görülebilir Sürtünme dönüşün bir kısmında veya tamamında

olabilir

Documents

Titreşim Ölçümü ve Analizi