Titreşim spektrumundan dengesizlik ve hizasızlık teşhisi

Neden karıştırılır, neden ayırmak gerekir

Dönen makinelerde en sık görülen titreşim nedenleri dengesizlik ve hizasızlıktır. Her biri devir frekansında (1X) belirgin bir tepe üretir; bu nedenle spektruma yalnızca "1X yüksek" diye bakan biri bunları birbirinden ayıramaz. Ayırmanın önemi pratiktir: dengesizliğin çaresi balans yapmak, hizasızlığın çaresi hizalamaktır. Yanlış teşhisle yapılan düzeltme sorunu gidermez, bazen kötüleştirir ve gereksiz duruş maliyeti yaratır.

Ayrım yapabilmek için tek bir spektruma değil birkaç bilgiye bakılır: hangi frekansta enerji var (yalnız 1X mi, 2X ve katları da mı), hangi yönde yüksek (radyal mi, eksenel mi), fazın nasıl davrandığı (yatak ve ölçüm yönleri arasındaki faz ilişkisi) ve makinenin yük ya da hız değiştiğinde titreşimin nasıl tepki verdiği.

Kısaca: imzayı tanımak, ek ölçümle ayırmak ve sonucu düzeltmeyle doğrulamak gerekir.

Dengesizliğin imzası

Dengesizlik, dönen kütlenin dağılımının mil eksenine göre simetrik olmamasıdır: pervane ya da fan kanadında biriken kir, aşınma, kırık ya da düşen balans ağırlığı, rotorun kütle merkezinin dönme ekseninden kayması gibi nedenlerden doğar.

Spektrumda gördükleriniz: • Devir frekansında (1X) baskın bir tepe; diğer harmonikler belirgin değildir. • Titreşim radyal yönde, yani yatay ve düşey ölçümde yüksektir; eksenel yönde genellikle düşüktür. • Genlik, devirle birlikte hızla artar; makine hızlanırken titreşim yükselir. • Yatay ve düşey ölçümler arasında faz farkı yaklaşık dik açı mertebesindedir. Bu, ağır noktanın dönen bir kuvvet oluşturması nedeniyle beklenen bir sonuçtur.

Dengesizlik türleri: statik (kütle merkezi eksenden kaymıştır, aynı yatağın uçlarında faz yakındır), çift (farklı düzlemlerde ters fazlı ağırlık, yataklar arasında ters faz) ve dinamik (bunların birleşimi). Askı (overhung) rotorlarda eksenel yönde de 1X yükselebilir; bu durum dengesizliği hizasızlıkla karıştırmanın yaygın nedenidir.

Dengesizliğin ayırt edici özelliği, titreşimin makine hızıyla orantılı olarak tutarlı davranması ve fazın kararlı, tekrarlanabilir olmasıdır.

Hizasızlığın imzası

Hizasızlık, birbirine bağlı millerin eksenlerinin çakışmamasıdır; paralel, açısal ya da bunların birleşimi olabilir. Kaplin bölgesi çevresinde zorlanma yaratır.

Spektrumda gördükleriniz: • 1X yüksektir, ancak 2X çoğu zaman belirgindir; hizasızlık ilerledikçe 3X ve daha yüksek harmonikler de çıkabilir. • Açısal hizasızlıkta eksenel yönde yüksek 1X (ve çoğu zaman 2X) gözlenir. • Paralel hizasızlıkta radyal yönde yüksek 2X, genelde 1X'ten büyük ya da ona yakın olur. • Kaplinin motor ve pompa tarafları arasında eksenel (açısal durumda) ya da radyal (paralel durumda) yönde faz farkı belirgin, çoğunlukla ters yöndedir. • Eksenel titreşim yüksektir ve yatak sıcaklığı artabilir.

Önemli bir uyarı: bu örüntüler bir kural değil, bir kılavuzdur. Gerçek makinelerde hizasızlık, gevşeklik, eğri mil ve rulman kusuru birlikte bulunabilir ve imzalar karışır. Bu nedenle tek bir ölçümden karar vermek yerine birden çok kanıtı birleştirin.

Ayırma tablosu: ölçüt ölçüt karşılaştırma

Şu karşılaştırma, ilk elemeyi yapmak için kullanışlıdır.

Baskın frekans: Dengesizlik: neredeyse yalnızca 1X. Hizasızlık: 1X ile birlikte 2X, bazen 3X ve katları.

Baskın yön: Dengesizlik: radyal (yatay ve düşey). Hizasızlık: eksenel yüksek (açısal) ya da radyal 2X (paralel).

Faz davranışı: Dengesizlik: yatay ve düşey arasında dik açıya yakın fark; kararlı. Hizasızlık: kaplinin tarafları arasında ters yönlü faz; eksenel ölçümde de fark.

Hız tepkisi: Dengesizlik: hızla birlikte genlik belirgin artar. Hizasızlık: yük ve ısı değişiminde de değişebilir, çünkü termal büyüme hizayı etkiler.

Balans ağırlığı etkisi: Dengesizlik: deneme ağırlığı genliği ve fazı öngörülebilir biçimde değiştirir. Hizasızlık: balans denemesi sonucu iyileştirmez, genlik bazen artar.

Bu tabloyu bir reçete olarak değil, bir hipotez filtresi olarak kullanın; sonuç mutlaka ek ölçümle doğrulanır.

Teşhis iş akışı: ölçümden karara

Önce ölçümü doğru kurun. Aynı yataktan yatay, düşey ve eksenel yönde ölçüm alın; ölçüm noktası ve yön kodlamasını hep aynı tutun. Sensörün yerleşimi ve montajı sonuçları doğrudan etkiler; bu başlı başına önemli bir konudur.

Sonra spektrumu kurun. Frekans aralığını devir frekansının birkaç katını görecek şekilde seçin, devir frekansını tespit edin (tercihen takometre ile), harmonikleri işaretleyin. Zaman dalgasına da bakın: dengesizlikte genellikle düzgün sinüs benzeri, gevşeklikte ise düzensiz ve kırpılmış bir dalga biçimi görülür.

Ardından faz ölçümü yapın. Faz, tek yöndeki bir spektrumun söyleyemediğini söyler. Referans için optik ya da lazer takometre kullanılır; çok kanallı ölçümde sensörlerin aynı anda faz farkı alınabilir. Faz kararsız dalgalanıyorsa ya gevşeklik ya da rezonans şüphesi doğar.

Sonra hipotezi sınayın. Dengesizlik şüphesinde ağırlık çıkarma/ekleme denemesi ya da balans cihazıyla kontrol yapılır. Hizasızlık şüphesinde sıcak ve soğuk durumda ölçüm alınır, lazer hizalama kontrolü yapılır. Gevşeklik şüphesinde cıvata sıkılığı, yatak boşluğu ve temel rijitliği kontrol edilir.

Son olarak sonucu iş emrine bağlayın: tespit, kanıt, önerilen işlem ve aciliyet. Trend kaydı tutun ki işlem sonrası etkisi görülsün.

Örnek vaka: pompa-motor grubunda yüksek titreşim

Örneğin bir pompa-motor grubunda, rutin ölçümde motorun pompa tarafındaki yatağında genel titreşim seviyesinin önceki ölçümlere göre yükseldiği görülsün.

İlk bakışta spektrumda devir frekansı baskındır; ekibin ilk tahmini dengesizliktir. Ancak ayrıntılı bakınca 2X de belirgindir ve eksenel yönde de yüksek bir 1X vardır. Kaplinin motor ve pompa tarafları arasında eksenel faz farkı ters yöndedir. Bu birleşim, dengesizlik yerine açısal hizasızlığı düşündürür.

Doğrulama için makine durdurulur, kaplin korumaları çıkarılır ve lazer cihazla hizalama kontrol edilir. Ayrıca ayak altı kontrol edildiğinde ayaklardan birinde yumuşak ayak bulunur. Yumuşak ayak giderilip yeniden hizalama yapıldıktan sonra yapılan ölçümde eksenel titreşim ve 2X belirgin biçimde düşer. Bu örnekte balans yapılsaydı sorun giderilmeyecek, üstelik zaman ve kaynak harcanacaktı.

Bu vaka, teşhisin tek bir değere değil bir kanıt zincirine dayandığını gösterir: frekans bileşenleri, yön, faz, doğrulama ölçümü ve düzeltme sonrası kıyas.

Sık yapılan teşhis hataları

Yalnızca 1X'e bakmak: Dengesizlik ve hizasızlık aynı frekansta tepe verir. Harmonikler, yön ve faz olmadan karar verilmez.

Tek yönden ölçüm almak: Eksenel yön hizasızlığı ele verirken yalnızca radyal ölçüm dengesizlik izlenimi yaratır. Tüm yönleri ölçün.

Faz ölçmeden karar vermek: Faz bilgisi, spektrumda yanıtlanamayan soruyu çoğunlukla yanıtlar.

Rezonansı gözden kaçırmak: Makine ya da yapının doğal frekansı devir frekansına yakınsa, küçük bir kuvvet büyük titreşim üretir. Bu durumda balans ya da hizalama sorunu çözmeyebilir.

Gevşekliği ayrı bir neden saymamak: Gevşeklik, harmonik sırasının uzun olması ve dalga biçiminde düzensizlikle kendini gösterir; hizasızlıkla karışabilir.

Ölçüm tekrarlanabilirliğini ihmal etmek: Sensörü her seferinde farklı yere ve yönde koymak, trendi anlamsız kılar.

Eşikleri bilmemek: Makine sınıfına göre kabul edilebilir titreşim seviyeleri ilgili uluslararası standartlarda ve üretici dokümanlarında tanımlıdır; kıyas yaparken bunlara başvurun.

Kök neden araştırmasız düzeltmek: Hizasızlık tekrar ediyorsa temel, boru gerilmesi ya da yumuşak ayak gibi altta yatan neden aranmalıdır.

Bu beceriyi Mindset programında nerede geliştirirsiniz

Titreşim Analizi ile Kestirimci Bakım programı, bakım ve güvenilirlik ekipleri için tasarlanmıştır. Zaman ve Frekans Alanı Analizi modülü FFT spektrumunun kurulmasını ve harmonik yapıyı, Dengesizlik, Hizasızlık ve Gevşeklik modülü ise dengesizlik imzasını ve faz ölçümüyle doğrulamayı, paralel ve açısal hizasızlığın spektrum farklarını, mekanik gevşeklik türlerini ve kaplin kusurlarının ayrıştırılmasını işler. Programın Teşhis Projesi modülü, bulguların ek ölçümle doğrulanmasını ve teşhis raporu yazımını gerçek ekipman verisi üzerinde uygulatır. Teşhisin ardından hizalamayı yapan bakım teknisyenleri için Rulman, Kayış ve Aktarma Organları Bakım Pratikleri programı da tamamlayıcıdır.