Titreşim Sensörlerinin Dönen ve Pistonlu Makinaların Titreşiminin İzlenmesinde Önemi
Titreşim nedir?
Dönen ve/veya ileri geri hareket eden bir makine sistemindeki titreşim, basitçe söylemek gerekirse, sistemi oluşturan makinelerin ve bileşenlerin ileri-geri hareketi veya salınımıdır. Endüstriyel ekipmanlardaki titreşim genellikle makine çalışmasının normal bir parçası olsa da, aynı zamanda bir sorunun işareti veya nedeni de olabilir. Kontrol edilmezse artan titreşim, giderek kötüleşen bir arıza durumuna neden olabilir ve bu da varlık bileşenlerinin hasar görmesine, hatta yıkıcı bir arızaya yol açabilir. Proaktif titreşim izleme, yıkıcı arızaları önlemek, arıza süresini azaltmak ve bakım maliyetlerini düşürmek için en iyi eylem yöntemidir. Ve bir titreşim sensörü, titreşim izlemenin en etkili yoludur.
Titreşim sensörü nedir?
Titreşim sensörü, belirli bir ekipman parçasındaki titreşimin zaman içindeki genliğini ölçen bir cihazdır.
Titreşim sinyali daha sonra endüstriyel bir sistemin temel varlıklarının durumunu değerlendirmek için kullanılan kesin bilgileri (frekans ve genlik) sağlamak üzere işlenir. Doğrudan bir makineye veya bileşene bağlanır ve yerleştirildikten sonra sensöre bağlı olarak çeşitli yollarla titreşimleri algılayabilir. Titreşim sensörleri tarafından sağlanan veriler, gelecekteki bakım ihtiyaçlarının tahmin edilmesine yardımcı olabilir ve sonuç, varlıkları daha güvenilir ve verimli hale getiren daha düzenli ve verimli bir işletim sürecidir.
Titreşim sensörleri, hız/faz referans sensörleri veya diğer titreşim sensörleriyle birlikte üç tür veri toplar: frekans, genlik ve faz. Verilerin frekans kısmı, titreşimin ne sıklıkta meydana geldiğini gösterir (bu, arızanın makinede meydana geldiği yerle ilgilidir), Verinin genlik kısmı ise bir ekipmanın yaşadığı titreşim seviyesini yansıtır (bu, arızanın ciddiyeti ile ilgilidir). Faz, arıza teşhisi ve rotor dengeleme amacıyla kullanılabilen, şaftın veya rotorun tek bir dönüşüne bağlı olarak titreşim tepe noktasının nerede oluştuğunu gösterir.
Titreşim İzleme Endüstriyel Sistemler İçin Neden Önemlidir?
Endüstriyel bir sistemi yönetirken ve çalıştırırken durum izleme kritik öneme sahiptir. Ekipmanın çalışma kapasitesini en üst düzeye çıkarırken maruz kalma riskini en aza indiren uygun durum izleme, varlıkların ömrünü uzatır, bu da daha az ekipman arıza süresine, operasyonlarda daha az kesintiye, verimliliğin artmasına ve sonuçta varlık yaşam döngüsü maliyetlerinin azalmasına yol açar. . Endüstriyel ekipmanlar için titreşim, proaktif durum izlemenin gerekli olduğu ana değişkenlerden biridir.
Kök Neden Analizi
Titreşim izleme ve analizi, kök neden analizine yardımcı olabilir; Bir ekipman parçasında hasar varsa, titreşimin temel kaynağının izini sürmek, bu hasarın nedeninin anlaşılmasına ve tekrar oluşmasının nasıl önlenebileceğine dair içgörüye yol açabilir.
Kestirimci Bakım
Temel olarak ses izleme, ses yerelleştirme ile aynıdır. Esas olarak şehirlerde ve diğer yoğun alanlarda kullanılır. Aradaki fark, ses izlemenin o belirli anın anlık görüntüsü yerine sürekli bir süreç olmasıdır. Bazı anların diğer anlardan daha yoğun olduğu bir şehir düşünün. Örneğin, bir şehirde Pazartesi 14:00’te ölçüm yaparsanız, size Cumartesi 01:00’den çok daha farklı bir sonuç verecektir. İyi içgörüler elde etmek için sesi sürekli olarak izlemek istersiniz. Bu nedenle, Ses İzleme için kullanılan bir akustik kameraya genellikle akustik monitör denir.
Titreşim Sensörlerinden Kimler Yararlanabilir?
Dönen ve/veya ileri geri hareket eden makinelerle çalışan herhangi bir işletme, titreşim sensörlerinin kullanımından yararlanabilir. Buna aşağıdaki sektörler dahildir:
Petrol & Doğalgaz
Yenilenebilir Enerji
Termal Güç
İşleme Endüstrisi
Hareket halindeki bileşenlerin olduğu her yerde titreşim vardır ve izlenebilir. Titreşim sensörlerinin gerekli olduğu gerçek hayattaki birkaç örnek arasında kompresörler (santrifüjlü, eksenel, pistonlu ve vidalı) ve türbinler (gaz, buhar, hidrolik ve rüzgar) gibi bir dizi kritik makine yer alır. Tesis dengesi makineleri de izlenir, örneğin:
Fanlar – Fanlar birçok uygulamada kullanılır. Bıçaklar, verimliliğin düşmesine yol açabilecek tortuları toplayabilir ve yatakların ve dişli kutusunun zamanından önce arızalanmasına neden olacak şekilde strese neden olabilir.
Motorlar– Elektrik motorları, merkezkaç kuvveti oluşturan dönen parçaların yanı sıra, çalışma şekli nedeniyle oluşan elektromanyetik kuvvetlere de sahiptir, bu kuvvetlerin tümü sistemin kararsız hale gelmesine neden olabilir. Endüstriyel bir ortamda titreşim sensörleri, kırık rotor çubukları, kırık uç halkası, arızalı yataklar vb. nedeniyle motorda meydana gelebilecek titreşim seviyelerini izlemek için kullanılır.
Pompalar– Pompalar sıvıları iki farklı yükseklik seviyesi arasında taşır. Motorlar gibi pompalar da dönme hareketi nedeniyle merkezkaç kuvveti üretir. Titreşim sensörleri, mühendislerin veya teknisyenlerin pompanın çalışmasından kaynaklanan titreşim frekansını izlemesine olanak tanır.
Kompresörler: Kompresör, gazın hacmini azaltarak basıncını artıran mekanik bir cihazdır. Motorlar ve pompalar gibi kompresörler de dönme hareketi nedeniyle merkezkaç kuvveti üretir. Titreşim sensörleri, mühendislerin veya teknisyenlerin kompresör elemanlarından, yataklardan ve şaftlardan kaynaklanan titreşim frekansını izlemesine olanak tanır.
Tüm uygulamalarda makine titreşiminin ölçülmesi ve izlenmesi, yöneticilerin ve operatörlerin arızaları tahmin etmelerine, en iyi çalışma koşullarını bulmalarına ve işyerindeki tehlikeleri önlemelerine olanak tanıyacaktır.
Temel Titreşim Sensörü Türleri
Her birinin kendi avantajları ve dezavantajları olan üç temel titreşim sensörü türü vardır:
- İvmeölçerler – Mutlak titreşim ivmesini doğrudan ölçün
- Hız Sensörleri – Mutlak titreşim hızını doğrudan ölçün
- Yer Değiştirme Sensörleri (Yakınlık Probları veya Girdap Akımı Probları) – Yer değiştirmedeki bağıl titreşimi doğrudan ölçün (DC – statik yer değiştirme / AC – değişken yer değiştirme)
Farklı Titreşim Sensörlerinin Avantajları ve Dezavantajları
İvmeölçerler
İvmeölçerler, yuvarlanma elemanı ve dişli arızalarının veya kısa süreli darbeler de dahil olmak üzere orta ila yüksek frekans aralığındaki hemen hemen tüm arızaların tespiti için mükemmel sensörlerdir. Ayrıca dengesizliği, yanlış hizalamayı, bükülmüş şaftı, kayıp veya kırılmış parçaları, bileşen rezonanslarını vb. tespit etmek için de mükemmeldirler. İvmeölçerler, titreşim izleme uygulamalarında kullanılan en yaygın sensörlerdir. Geniş bir frekans aralığı sunarlar ve uzun ömür beklentisine sahiptirler (>20 yıl). Küçük boyutlarda, uygulamaya özel tasarımlarda ve yüksek sıcaklık ünitelerinde mevcutturlar.
Hız Sensörleri
Hız sensörlerinin kurulumu kolaydır ve dönen ve ileri geri hareket eden makinelerde genel titreşim ölçümü ve izlenmesi için idealdir. Monte edildikleri yüzeye duyarlı değildirler, orta frekans ölçümlerinde kullanılırlar ve iyi bir sıcaklık aralığı sağlarlar. Hız sensörleri elektrodinamiktir, yani sinyallerini kendileri üretirler; dolayısıyla güç kaynağına ihtiyaç duymazlar.
Ancak hız sensörlerinin dezavantajları vardır. Çoğu ivmeölçerden daha pahalıdırlar ve sensörün iç mıknatısının asılı olduğu yay (membran) sonunda aşınacağından kullanım ömürleri sınırlıdır. Yayın/kütlenin rezonansından dolayı frekans aralığını sınırlayan bir üst frekans sınırının yanı sıra daha düşük bir rezonans frekansına sahiptirler. Hız sensörleri de erken yön tespitine uygun değildir, manyetik alanlara duyarlıdır, boyutları biraz büyüktür ve yayları zamanla deforme olabilir.
Deplasman Sensörleri
Yakınlık probu veya Girdap akımı probu olarak da adlandırılan yer değiştirme sensörleri, yer değiştirmeyi doğrudan ölçen ve şaft hareketini ve iç boşlukları izlemek için kullanılan temassız sensörlerdir. Kaymalı ve eksenel güven rulmanlı makineleri izlemek için en iyi seçenektirler ve düşük frekanslarda iyi bir sinyal gücü sağlarlar. Deplasman sensörleri güvenilirdir ve hıza bakılmaksızın turbo makinelerinin korunması ve izlenmesi için mükemmeldir.
Deplasman sensörlerinin dezavantajları da vardır. Kalıcı olarak monte edilen sensörlerdir ve kurulumu pahalıdır. Yer değiştirme sensörleri yüzey malzemesi bileşimine ve durumuna karşı çok hassastır ve Eddy probundan osilatör/demodülatöre kadar sabit bir kablo uzunluğu gerektirir.
Hangi Titreşim Sensörü Kullanılmalıdır?
Titreşim sensörü seçerken dikkate alınması gereken bazı değişkenler vardır. Titreşim seviyesi, frekans aralığı, sıcaklık aralığı ve yatak tipi (Rolling Element Rulman veya Kaymalı Rulman) hepsi önemlidir. Elektromanyetik alanların varlığı gibi dış ortam da potansiyel olarak sensör okumalarına müdahale edebilir, bu nedenle bunların dikkate alınması gerekir. Sensörün boyutu ve ağırlığı da küçük uygulamalara yönelik seçimde rol oynayabilir.
Titreşim İzleme Sistemi Nasıl Kurulur?
Titreşim analizinde, tek bir sensörün montaj yerinin değerlendirilmesi ve belirlenmesi kritik öneme sahiptir. Titreşim sensörünün yanlış montajı güvenilmez sonuçlara yol açabilir, dolayısıyla sensörün doğru montajı doğruluk ve tutarlılık açısından hayati öneme sahiptir. Bir titreşim sensörünün başarılı bir kurulumu, o sensörün gereksinimlerinin, yeteneklerinin ve sınırlamalarının anlaşılmasıyla gerçekleştirilebilir.
Sensörler, titreşim kaynağına mümkün olduğunca yakın, yağ ve gres içermeyen, sensörün tabanından daha büyük, pürüzsüz, boyasız, düz bir alana monte edilmelidir. Sensörün makine bileşenlerindeki arızaları tespit etmesini sağlamak amacıyla, doğru titreşim yönünün (yatay, dikey ve/veya eksenel hareket) etkili bir şekilde izlenmesine olanak sağlayacak şekilde uygun yönelimle konuma monte edilmelidir.
Temel olarak bir titreşim izleme sisteminin kurulumu üç bölümden oluşur:
Sensör Montajı
- Doğru ölçümlerin sağlanması için sensörün sisteme doğru şekilde monte edilmesi kritik öneme sahiptir. Genel olarak, titreşim sensörünü şaft desteklerine (yataklara) ne kadar yakın yerleştirirseniz, sensör titreşimleri, özellikle de yüksek frekanslı sinyalleri o kadar iyi ölçer.
- İvme ölçerler ve hız sensörleri için saplamalar, yapışkan montajlar, düz veya 2 kutuplu mıknatıslar veya prob uçları gibi çeşitli montaj yöntemleri kullanabilirsiniz. Montaj yöntemi, sensörün ölçebildiği frekans aralığını (ivmeölçerler) etkileyecektir; bu, özellikle yüksek frekanslarda önemlidir. Yer değiştirme sensörleri genellikle şaftın göreceli titreşimini izlemek için bu sensör için uygun boşluk mesafesiyle mahfazanın içinden yerine vidalanır. Titreşim ve hız/cümle referansı izleme için kullanılan yer değiştirme sensörleri, sensörün makineye takılması sırasında sağlam bir montaj gerektirir.
Kablolama
- İyi kablolama veya kablolama aynı zamanda verimli bir titreşim ölçüm sisteminin ayrılmaz bir parçasıdır. Kablolama söz konusu olduğunda kablo uzunluğu ve kapasitans, yönlendirme, topraklama ve sabitleme en kritik öneme sahiptir. Sinyal içeriği azalmaya başlamadan önce ivmeölçerler için maksimum uzunluk vardır. Bir kablonun kapasitansı uzunlukla birlikte artar; bu nedenle sensörün son çıkışı kendi kapasitansını kablo kapasitansı ile birleştirecektir. Bu nedenle yer değiştirme sensörlerinin hepsinde sabit uzunlukta kablolar bulunur. Yönlendirme, kablonun sensörden toplama sistemine kadar olan yolunu belirleme işlemidir. Kablo diğer elektronik cihazların yakınına yönlendirildiğinde, bu cihazlardan kaynaklanan elektromanyetik girişim ve elektro-statik deşarj sensörden gelen okumaları etkileyebileceğinden, doğru yönlendirme gereklidir. Enstrümantasyon kablosu, belirlenmiş enstrümantasyon kablo tepsilerinden geçirilmeli ve asla güç kablolarına paralel olmamalıdır. Kablonun topraklama döngüsünden kaçınmak da önemlidir. Bu noktaların yanı sıra kablolama veya yönlendirme, uygun şekilde ekranlanmış kablolarla başlamalıdır.
İzleme Sistemi Kurulumu
- Bir izleme sisteminin seçimi, kullanılan sensöre ve onun kablosuna bağlı olduğundan basittir. İzleme sisteminin kurulması, tekrarlanabilirliğin sağlanması ve kesintisiz bağlantının sağlanması ile ilgilidir. Bir izleme sisteminin iki arayüzü vardır. İlk arayüz sensör ile veri toplama ve işleme ünitesi arasındadır. İkinci arayüz, veri toplama ve işleme sistemi ile diğer sistem ve kullanıcıların bulunduğu bir ağ arasında yer alır. Genellikle üretici, izleme sisteminin doğru şekilde nasıl yapılandırılacağına ilişkin ayrıntılı bir kılavuz sağlar.
