Titreşim Rehberi #20

Yağ Partikül Analizi                                                                

Yağ Partikül Analizi (YPA), makine çalışma ömrünü artırmak için tasarlanmış diğer bakım teknikleri gibi, kapsamlı bir bakım programının yalnızca bir parçasıdır. Tek başına işletme performansını artırmanın önündeki bütün sorunları kapsayacak bir çözüm teşkil etmez. Ancak, YPA, bazı durumlarda başlangıç aşamasındaki makine arızaları için çok iyi bir erken uyarı sistemi sağlar.

İsminden de anlaşılabileceği gibi, YPA sistemi makine yağlama sistemleri içindeki aşınma kaynaklı partikülleri ölçmek üzerine kuruludur. Partikül noksanlığı genelde makine parçalarında aşınmanın ya da arızanın olmadığına dair iyi bir işarettir. Tam tersine yüksek miktarda partikül varlığı makine sisteminin içinde uygun olmayan bir şeylerin meydana geldiğine işaret eder. Partikül tipleri ve boyutları da parça arızasının kaynağının ve mertebesinin ortaya koyulmasını sağlar.

Elbette bütün makine parçaları zamanla aşınma gösterir ve bir yağ numunesinde hiç partikül olmaması kolay rastlanılacak bir durum değildir.Önemli olan karşılaşılan partiküllerin boyutları ve artışıdır.YPA verilerinin trendinin takip edilmesi bir makine parçasının (rulman gibi) çalışma durumunun zamana göre takip edilmesinde sıkça kullanılır.Tabii ki tek bir ölçümle bir makine parçasının anlık durumunun uygun bir gösterimini elde etmek de mümkündür.Kayda değer bir partikül varlığı ilerlemiş ve büyük ihtimal ömrünün sonuna yaklaşmış, hızlı müdahele gerektiren bir makine parçası aşınması durumuna işaret edecektir. Az miktarda partikül ya da partikül noksanlığı makine parçasının durumunun iyi olduğunu gösterir.

Aslında işler bu kadar kolay yürümez. Aşınmanın kaynağının bulunması için yağ numunelerinde bulunan partiküller analiz edilerek boyutları ve içerikleri tayin edilmelidir.YPA, ilkin havadaki kömür tozu partiküllerinin yağlama sistemine çekilip rulmanların, dişlilerin ve diğer kayar ekipmanların yağlarını kontamine ettiği madencilik sektöründe ciddi ölçüde kullanılmaya başlandı.YPA, kontaminasyonun ve bu aşındırıcı partiküllerin makine parçalarına verdiği zararın kapsamının önceden anlaşılabilmesi için önemli bir gösterge görevi görmekteydi. Bir çok durumda YPA olası bir makine parçası arızası durumunun ilk işareti olmaktaydı.

 

 

 

Ancak dikkat edilmelidir ki işler her zaman göründüğü gibi değildir. Ölçümlerin ve analizlerin doğruluğu tamamen alınan numunenin uygunluğuna bağlıdır. Hedef parçanın uzağından alınan numuneler başka bir yerden kirlenmiş olabilir, ya da numune kabı ya da ölçüm sistemleri önceden kirli kalmış ve düzgün temizlenmemiş olabilir. Sonuç olarak, analiz yapılmadan önce veriler bozulmuş ve anlamsız olabilir. Bu sebeple numune alma lokasyonunu, aletlerini ve yöntemlerini belirlerken çok dikkatli olunmalıdır.

 

YPA metodlarının incelenmesi

Genelde endüstriyel uygulamalarda kullanılan iki tip YPA yöntemi vardır: off-line analiz ve on-line (ya da in-line) analiz. Bu yöntemler YPA’ya belirgin farklılıklara sahip iki farklı yaklaşımı temsil eder.On-line analiz, isminden de anlaşılabileceği gibi, takip edilen sistem ile bütünleşiktir.  Daha sık kullanılan off-line yönteme göre daha çabuk sonuçlar verir, ancak on-line analiz partikül boyutuna bağlı ölçülen partikül sayısına bağlı olarak işler. Partikül içeriğinin detaylı analizi genelde on-line sistemlerde mümkün değildir.

 
On-line analiz

On-line analiz yöntemlerinin içerisinde belirli partikülleri saptamak ve ölçmek için tasarlanmış farklı sistem seçenekleri mevcuttur.

 

  • Filtre yöntemi– bu yöntemde akış bilinen por büyüklüğündeki bir filtreden geçirilir ve akış karakteristiklerindeki değişim filtrede partikül boyutunun artmasından kaynaklı bir tıkanma olduğunu gösterir.

  • Manyetik çekim – Mıknatıs kullanılarak aşınma partikülleri bir kapana çekilir ve partikül hacminin belirlenmesi için ilave on-line ölçümler gerçekleştirilir.

  • Görsel – Akış çizgisi içinde bir noktaya odaklanmış bir ışık kaynağına yerleştirilen sensörler kullanılır.Bu sensörler ışığın kırılmasını ya da fotodiyot kullanarak ışık şiddetindeki değişimlerden partikül boyutlarını tespit eder.

  • Film– Akışkan ince bir iletken film ile kaplı bir yüzeyde akmaya bırakılır, partiküller film yüzeyini aşındırdıkça film boyunca elektrik iletkenliği artar. Bu durum da ilerleyen aşınma problemlerine işaret eder.

  • Ultrasonik – Ultrasonik bir ışın akışkana odaklanır ve dönen yankı sinyali ölçülür.Yankı sinyali daha fazla partikülle karılaştıkça değişim gösterir (artar).

Her bir alt grupta kullanılan farklı teknikler ve her sistemin kendine özel farklı avantajları vardır.İhtiyaç duyulan partikül analizinin zorunluluklarına göre, sorumlu mühendis kullanılması gereken on-line sistemin cinsini belirlemelidir.Örneğin, yalnızca demir ihtiva eden sistemler analiz edilecekse, manyetik bir on-line sistem kullanılmalıdır. Ancak yatak metali (babit) ya da fosfor tuncu gibi demirsiz aşınmalar ölçülecekse, bu malzemeleri ayırt edebilecek bir sistem kullanılmaswı elzemdir. Aynı şekilde, eğer bütün aşınma çöküntüsü ölçülmek isteniyorsa, ihtiyaç duyulan bilgiye erişmek için basit bir filtreli tıkaç sistemi kullanılabilir. Bununla birlikte, bütün on-line sistemlerinin ortak problemine (filtre dışında) değinmek gerekir; hepsi özel bir partiküle ya da partikül tipine odaklanmış durumdalardır. Off-line analizde mümkün olan geniş görüntüye bakmak yerine özel bir tip partikülü ölçerler.

Ancak on-line analizin off-line analize göre önemli bir avantajının olduğu bir alan mevcuttur: normal koşullarda erişimin çok zor veya potansiyel tehlike teşkil ettiği makinelerde ve sistemlerde YPA kullanımını mümkün kılar. Rüzgar türbini dişli kutuları ve gemi pervanesi dişli kutuları on-line analiz olmadan YPA uygulamalarının zor olduğu makine tiplerine iki örnek olarak verilebilir.

 

Off-line analiz

Bu yöntem genel endüstri uygulamalarında daha sıkça kullanılır ve analizi yapan kişiye çeşitli partikül tiplerini değerlendirmek için daha kapsamlı imkanlar sunar. Ancak daha önce de belirtildiği gibi yağ numunesinin elde edilmesi ve analiz için saklanması esnasında kayda değer önlemler alınması gerekir.

Off-line analiz üç alt gruba ayrılabilir. Patch analizi, ferrografi ve partikül  konsentrasyonu. Bu yöntemlerin her biri, kendi içerisinde farklı numune analiz metodları ve farklı detaylarda analiz seçeneklerini barındırmaktadır.

 

Patch analizi aşınma partiküllerinin analizi için kullanılan off-line yöntemlerin en çok kullanılanıdır.Yağdan alınan numuna bir filtre membrandan geçirilir, partiküller daha sonra incelenmek üzere filtrede birikir.

 

 

 

Bu yöntemin avantajı bütün partiküller filtrede kaldığı için ihtiyaç duyulursa kapsamlı bir analize izin vermesidir. Analiz kapsamı aşağıda anlatılan yöntemler ile ayrıntısızdan ileri seviyeye kadar genişletilebilir.

  • Ayrıntısız analiz: Renk analizi – Kullanılan filtre ile yeni temiz bir filtre arasında renk karşılaştırması yapılır. Genelde bu yöntem yağın kirlenme derecesini 3 ya da 4 farklı kategoride (iyi, kabul edilebilir, alarm) sınıflandırmak için kullanılır.

  • Ayrıntısız / orta ayrıntılı analysis: Standart karşılaştırmaları – Bu yöntemde ISO 4406 partikül konsentrasyonu ve kirsizlik standardına uygun hazırlanmış standart filtre setleri kullanılır. Kirli filtre ile ISO filtreleri karşılaştırılarak yine iyi, kabul edilebilir veya alarm seviyeleri arasında nerede olunduğu saptanır. Bu tarz sistemler taşınabilir YPA analiz kitlerinin birçoğunda mevcuttur.

  • Orta seviye analiz: Partikül sayımı –Çoğunlukla yüzeyine ızgara benzeri bir yapı kazınmış filtreler kullanılarak gerçekleştirilir. Izgaranın sadece bir bölümündeki aşınma partikülleri sayılıp toplam miktar hesaplanabilir. Bu sistemin orta seviye olarak sınıflandırılmasının sebebi ileri seviye analiz için partiküllerin boyutlarının ve dağılımının mikroskop kullanılarak tayin edilebilmesidir.

  • Orta / ileri seviye analiz: Görsel muayene – Aşınma partikülleri üzerinde detaylı bir tetkik gerçekleştirilir. Bu sayede aşınmadan partiküllerinin şekli, boyutu, tipi ve konsentrasyonu belirlenebilir. Mikroskopla inceleme, farklı ışıklandırma tipleri ve deneyimli bir operatör ile off-line numunenin kirlilik seviyesi ve genel içeriği isabetli bir biçimde saptanır.

  • İleri seviye analiz: Taramalı elektron mikroskobu kullanımı – Bu sayede her numunenin içindeki element içeriklerini de kapsayan yüksek detaylı değerlendirme, analiz ve raporlama imkanı sunar.

 

Partikül konsentrasyonu – Bu method görsel veya manyetik partikül analizi yöntemleri kullanılarak uygulanabilir. Genellikle numune şeffaf cam bir kaba aktarılır. Sonrasında partiküllerin homojen bir şekilde dağılması için bir çalkalama sistemine alınır. Daha sonra partiküller bir optik cihaz ya da manyetik indüksiyon kullanılarak partikül boyutu, tipi ve dağılımı açısından değerlendirilir. Tabii ki manyetik indüksiyon kullanarak yalnızca demir partikülleri gözlenebilir. Bu analiz metodu genellikle daha detaylı laboratuvar analizi ile birlikte kullanılır.

 

 

 

 

Ferrografi– İsminden de anlaşılabileceği gibi, analiz metodu demir ve diğer manyetik partiküllere yoğunlaşır. Numunedeki demir partikül içeriğinin belirlenmesinde çok faydalı bir yöntemdir, ancak beyaz metal ya da fosfor tuncu gibi diğer partiküllerin bulunmasında ise neredeyse faydasızdır. Bu yöntemle elde edilen plaka demir içerikli partiküllerin saptanmasını sağlar. Plaka ısıtıldığında aldığı renk bir renk skalası ile karşılaştırılarak numunedeki gerçek demir içeriği belirlenir.

Yağ partikül Analizi sonuçlarının değerlendirilmesi

Diğer bütün durum izleme tabanlı bakım yöntemlerinde olduğu gibi YPA yönteminde de bir ekipmana müdahelenin gerekli olup olmadığını doğru bir biçimde belirlemek için işletme hakkında belli bir seviyede bilgi birikimi ve deneyim sahibi olunması gereklidir. Örneğin bir YPA numunesinin ayrıntısız / orta seviye analizi yapılırken numunenin rengi kontrol örneğinden ciddi bir şekilde farklılık gösteriyorsa, en azından konunun takip edilmesinin ve ileri seviye analizlerin gerçekleştirilmesinin gerekliliği ortadadır. Bu durumda iki aşamalı bir YPA analizi stratejisi izleniyor demektir. İkinci bir YPA numunesi alınmalı ve daha detaylı analiz için labaratuvara gönderilmelidir. Raporun içeriğine göre makine parçalarına hasar gelmesini önlemek için gerekli işlemler yapılmalıdır.

Bu sayede ayrıntısız / orta seviye ayrıntılı analiz YPA bakım stratejilerinin önemli bir halkası durumuna gelmektedir. Daha önce bakım direktörleri yöntemi işletme için yeterince iyi bulmamış olsa bile, işletme çalışma koşullarını değerlendirmek için kolayca elde edilebilen bir kaynak olarak değerlidir. Bir başka avantajı olarak da önceden hazırlanmış referans plakalar ile alınan örneklerin karşılaştırmasını yapacak operatör açısından yoğun bir eğitim gerektirmemesidir. Bu analiz seviyesinde birçok portatif YPA laboratuvarının giriş seviyesinde güzel ürünleri bulunmaktadır.

YPA uygulaması alınan numunelerin detaylı analizini de kapsayacak şekilde genişletildiğinde izlenen yol genelde alınan numuneyi spesifik bir laboratuvara göndermek olmaktadır. Analiz kapsamında numunenin ayrıntılı spektorgafı ve numunenin içinde bulunan bütün elementlerin tanımını, analizini ve oranlarını içeren bir liste olmaktadır.

 

 

 

Labaratuvar analizi uygulanan rutin bir prosedür olmak ile birlikte, alınan numunelerin içeriğinin zamana göre değişimini içeren bir trend grafiği de gereklidir. Labaratuvara ve analiz için ödemeyi göze aldığınız ücrete de bağlı olarak,ileri seviye aşınma gösteren makine parçalarının tayin edilmesi için, belirli bir partikül tipinin ciddi bir artış gösterişi durumunu belirtecek göstergeler de kullanılabilir. Trend grafikleri olmadan, bir numunenin labaratuvar analizi, makinanın o anki yağlama durumunu gösteren bir şipşak fotoğraftan farksızdır. Çalışma koşullarındaki değişimler hakkında belirtileri gösteremediği için faydası sınırlıdır ya da yalnızca ileri seviyeye yaklaşmış parça arızalarını gösteren ekipmanları saptayabilir.

Elbette ki analize gönderilen bütün numunelerin doğru olarak alındığı makinayı, yeri, tarih ve saat bilgilerini içerecek bir şekilde etiketlenmesi çok önemlidir. Daha önce belirtildiği gibi numunenin her seferinde aynı noktadar alınması analizin sonuçlarının geçerliliğini koruması açısından önemlidir.

 

Numune alma yerleri ve prosedürü

Tekrardan vurgulamak gerekirse, numune alınan yer ve tekrar edilebilirlik YPA numuneleri için çok önemlidir. En iyi düzen, numune alım noktasının makine sisteminin ayrılmaz bir parçası olarak basınçlı bölgesinde kurulumudur. Bu sayede alınan numunelerin tekrar edilebirliği ve bu sayede YPA sonuçlarının güvenilirliği teminat altına alınmış olacaktır.

Bu düzenin mümkün olmadığı durumlarda, numune sürekli erişim sağlanabilen yağ haznesi ya da karter gibi yerlerden alınmak durumundadır. Sonuçların başka atıklardan etkilenebileceği kabul edilmelidir ama durum izleme söz konusu olduğunda hiç yoktan iyidir denilebilir.

Bir numune noktasının makinaya sonradan takılması  eğer mümkünse uygundur ve birçok seçenek mevcuttur. Bütün üreticilerin numune noktaları akma yapmayan, temiz ve kolay takılan problar sunmaktadır. Ayrıca bütün üreticiler kendi sistemlerine uygun numune noktası problarını tedarik etmektedir.

Eğer operatör sabit olmayan bir noktadar numune alıyor ise, numune şişesine takılmış bir şırıngalı emme aparatı kullanılması gerekir. Bu sayede operatör numuneyi şişeye çeker.

 

 

 

Bu yöntemle numune alınmadan önce numune şişesinin numune alınacak yağ ile (aynısının temizi) etraflıca sıvanması gereklidir. Numunenin rezervuarın alt kısmında çöken kısımdan değil de akışkanın ortasından alınmasına dikkat edilmelidir.

Numune şişesini rezervuara daldırıp numune almak doğru uygulama değildir. Böylece numuneyi bozabilecek birçok potansiyel bulaşkanı da riske etmiş oluruz.

 

Yukarıda anlatılan bilgiler işletmenizde bir YPA sistemini uygulamaya koymaya başlamak için bir rehber niteliğinde değerlendirilmelidir. Kitapçığın sonunda sağlanan kaynak kısmında başarılı bir YPA programının uygulamaya konması için okunması gereken kaynaklar listelenmektedir.

 

PRUFTECHNIK rüzgar türbini ve gemi pervanelerinin dişli kutuları gibi kritik ekipmanlarda yatak ve dişli arızalarına bir erken uyarı sistemi olmak üzere tasarlanan bir on-line YPA sistemini piyasaya sürmüştür. Aşağıdaki kısımda sistem ve çalışma prensibi açıklanmaktadır.

 

PRUFTECHNIK YPA sistemi

WEARSCANNER®  makine yağının içindeki partikül dağılımını izler. Sistem dolaşımdaki yağdaki metal partiküllerini saptar, gerçek zamanlı olarak kaydını yapar ve ISO 16232 standardına göre sınıflandırır.

 

 

 

Belli bir partikül boyutunun miktarı daha önce tanımlanmış bir eşik değeri geçtiğinde sistem anahtar sinyali ile alarm verir. Veriler iki dakikalık aralıklar ile kaydedildiğinde 1 yıllık veriyi saklama kapasitesi bulunur. Bu veriler trend analizi için istenildiği zaman ya da alarm seviyeleri aşıldığında görüntülenebilir. Eğer sistem bir veri şebekesine entegre edilirse, verileri sisteme Modbus ile aktarabilir. Eğer WEARSCANNER® , VIBROWEB® XP Online Durum İzleme Sistemi ile birlikte kullanılırsa, veriler Durum İzleme Merkezine e-mail yolu ile gönderilir.

Kimi ölçüm yöntemleri yağ sıcaklığı, debi, hava ve su içeriği ve kararma (özellikle optik yöntemler kullanılıyorsa) gibi faktörlerden etkilenebilir. Patentli eddy current prensibi ile çalışan WEARSCANNER® , bu kısıtlayıcı parametrelerden etkilenmez.

 

 

 

WEARSCANNER® nasıl çalışır?
  • Her bir tepe sensör tüpünden geçen bir partikülü temsil eder.

  • Sinyalin genliği partikülün boyutunu gösterir.

  • Belirli zaman aralıklarında tepeler sayılır. – birim zamanda görülen tepe sayısı Modbus TCP ile aktarılır.

  • Boyutlara göre yapılan sınıflandırma – bu durumda 3 adet – her uygulamaya özel ayarlanır.

  • Zaman çözünürlüğü be tarama sıklığı ayarlanabilir.

  • Uygulamaya göre sinyal kazancı, gücü ve filtreleri ayarlanarak hassasiyet değiştirilebilir.

 

 

Eddy Current ölçüm prensibi

Değişken bir manyetik alan yayan bir tahrik bobini sayesinde yağda  endüksiyon akımı (eddy current) oluşur. Başka bir reseptör bobini ise oluşan endüksiyon akımının şiddetini ölçer.

Yağın içerisindeki elektriği ileten  - ferritik olan veya olmayan – partiküller tahrik ve reseptör bobinlerindeki akım geçişini değiştirir.Yüksek akış hızlarında en küçük partikülleri dahi saptayabilmek için  WEARSCANNER®  ters sarılmış iki reseptör kullanan hızlı tepkili diferansiyel bobin metodunu kullanır.

 

 

 

 

 

 

 

 

Yağdaki Partikül boyutu dağılımı

Genel bir kural olarak, partikül boyutu büyüdükçe , hasar artar.

Atatürk Mahallesi 3.Cadde

NO: 1/2 Ataşehir/İstanbul

egitim@pruftechnik.com

+90(216)2502244

  • LinkedIn Social Icon
  • YouTube Sosyal Simge
  • Facebook Social Icon
  • Twitter Social Icon

© Copyright2017 Prüftechnik Proaktif Bakım Teknolojileri ve Hizmetleri San. Tic. Ltd. ve Şti.