#HeryerdenEğitim
Makine Hizalama Rehberi #8
Hizalama yöntemleri ve uygulamaları
Döner makine hizalaması için kullanılabilecek birkaç yöntem vardır. Bu yelpaze gayet ucuz hizalama cetvelinden başlayarak çok daha karmaşık ve doğal olarak pahalı lazerli sistemlere kadar çıkar. Bu yöntemleri üç temel kategoride gruplayabiliriz,
• Gözle – cetvel veya sentil çakısı
• Komparatör – mekanik yer değiştirme gereci
• Lazerli optik hizalama sistemleri Her kategori altında pek çok varyasyonlar ve seçenekler vardır. Amacımız tüm bu seçenekleri burada değerlendirmek değildir. Her kategoride en yaygın kullanılan seçeneğe odaklanacağız.
Hazırlık safhası önemlidir
Başarılı bir hizalama için ilk adım makinenin gerektiği kadar hareket ettirilebileceğinden emin olmaktır. Bu adım dikey doğrultuda yukarı ve aşağı yönleri kapsar. Yukarı yön için uygun kaldırma ekipmanı kullanılmalıdır, genellikle aşağı yön bize sorun yaşatır. Bu sorunu aşmak için ilk kurulum sırasında her makine ayağının altına 2 ila 4 mm kalınlığında şim koyulabilir. Makinelerin yatay hareket ettirilmesi için en iyi yöntem kriko cıvatası ya da hidrolik ekipmandır. Bunlar, kontrollü, yavaş, nazik ve sürekli hareket sağlarlar. Çekiçle vurma gibi yöntemler tam pozisyona getirmeyi güçleştirdikleri gibi makineye zarar da verebilirler. Ayrıca çekiçle vurmanın yaratacağı titreşim “canlı düzeltme” modu sırasında hizalama sisteminin bileşenlerinin hareket etmesine ve böylece doğru olmayan düzeltme uygulamasına sebep olabilir.
Makine kurulum rehberi
Pompa, dişli kutusu, kompresör gibi makinelerin kurulumu için izlenmesi gereken bazı genel kurallar vardır.
• Normal olarak öncelikle tahrik edilen ünite kurulur, daha sonra motor tahrik edilen ünitenin şaftına hizalanır.
• Eğer tahrik edilen ünite bir dişli kutusuna bağlıysa, önce dişli kutusu tahrik edilen üniteye, sonra tahrik eden ünite dişli kutusuna hizalanmalıdır.
• Makine temel düzleminin, montaj yüzeylerinin, ayaklarının, kaidelerinin hazırlığı öncelikli önemdedir. Aksi takdirde başarılı bir hizalamaya ulaşmak çok güç olabilir.
• Montaj yüzeylerinde ve cıvata deliklerindeki çapak ve pürüzler güzelce eğelenip, temizlenmelidir.
• Hassas ve efektif bir hizalama için kaliteli şimler kullanılmalıdır.
• Şaft hizalama sistemini makineye bağlamadan önce kaplini ve şaftı gözle kontrol ediniz. Unutmayınız, gözleriniz ilk hizalama sisteminizdir.
• Motor/pompa setinin temel düzleme tam oturup oturmadığı kontrol edilmelidir (aksak ayak kontrolü), gerekli düzeltmeler yapılmalıdır.
• Kullanılacak şim sayısını asgari düzeyde tutunuz, eğer mümkünse ayak başına üç şimden fazlasını kullanmayınız.
• Bir işe başlamadan önce, makine tedarikçisinin talimatlarını kontrol ediniz. Termal genleşme, özel “soğuk” hizalama offsetlerini gerektirebilir.
• Makineye bağlı olan boruların düzgünce desteklendiğinden fakat termal genleşmeyle hareket edebilecek kadar serbest bağlandığından emin olunmalıdır.
Aksak ayağın ölçümü ve düzeltilmesi
Herhangi bir başarılı hizalama prosedürünün önemli parçalarından biri aksak ayağın tespit edilmesi ve giderilmesidir. Tıpkı sallanan bir masa ya da sandalyenin sinir bozucu olması gibi sallanan bir makine hizalama işlemini başarısız kılabilir. Aksak ayak problemi olan bir makine, her hizalama denemesinde farklı bir pozisyonda durabilir. Bu yüzden her hizalama denemesinden sonra yapılan kontrol ölçümü makinenin hala hizasız olduğunu söyleyebilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, esasen iki tip aksak ayak vardır.
Paralel aksak ayak, temel düzlemi ile makine ayağının birbirine paralel olup, basit şekilde şimlemeyle geçirilebileceği durumdur. Açısal aksak ayak makine ayağının, bir diğerine açılı form almasıyla oluşur. Bu, tespit edilmesi ve düzeltilmesi daha zor olan bir durumdur. Bir çözüm, temel düzlemiyle ayak arasındaki açısal boşluğu konik biçimli şimle doldurmaktır. Daha güç fakat uzun ömürlü bir çözüm ise makineyi söküp, ayağı düzleşene dek zımparalamaktır.
Aksa ayak ölçümü Aşağıdaki tekniklerden biri, hizalamaya başlamadan önce aksak ayak olup olmadığını belirmek için kullanılabilir:
• Komparatörle; komparatörü bir makine ayağının üzerine yerleştirin, göstergeyi sıfırlayın sonra makine ayağını gevşetin. Komparatördeki değişimi kaydedin. Makine ayağını sıkın. Bunu tüm ayaklar için tekrarlayın.
• Sentil çakısıyla; her seferinde bir makine ayağını gevşetin, gevşetilen ayağın altında oluşan boşluğu ölçün ve kaydedin. Ayağı sıkın ve bir diğerine geçin.
• Lazerli hizalama sistemi kullanarak; her seferinde bir makine ayağını gevşetin. Hizalama sistemi her ayağın ne kadar kalktığını kaydeder. Bir diğer ayağa geçmeden, ölçtüğünüz ayağı sıkın.
Bu örnek ayak B ve ayak D arasındaki klasik bir aksak ayak problemini gösterir. İki ayağı da şimlemek mantıklı durabilir fakat bunu yapmak hata olur. En iyi çözüm sadece ayak D’yi simleyip, dört ayağı da tekrar kontrol etmektir. Boru bağlantılarının yarattığı gerilimin sebep olduğu ayak eğilmesi ya da makine ayağının altında çok fazla şim olmasından kaynaklanan yay etkisi gibi bazı aksak ayak problemleriyle de karşılaşılabilir. Bazı örnekler aşağıdaki çizimlerde gösterilmiştir.
Aksak ayak problemini giderirken aşağıdaki adımları izleyin.
• Tüm makine ayaklarını kontrol edin. 0.08 mm’den çok gösteren ayağı uygun şekilde düzeltin.
• En büyük değerli aksak ayağı (eğer aynı değerdelerse en büyük iki taneyi) aksak ayak tipini belirleyebilmek için sentil çakısıyla kontrol edin. Diğer ayaklar da tek tek kontrol edilebilir ama önemli olan en büyük problemi bulup, gidermektir.
• Eğer varsa, tanımlanmış problemi tek bir ayağı şimleyerek giderin.
• Eğer tüm ayaklar tolerans değerleri içindeyse, hizalamaya başlayın.
Hizalama yöntemleri - gözle
Cetvel Bu şaft hizalama yöntemi pek çok tesiste yaygın bir uygulamaydı. Gözle hizalama yapıp, makineyi sabitlemenin yeterli olacağı düşünülüyordu. Bu sistem kesinlikle çok ucuzdur ve tesiste bulunan ekipmanlarla uygulanabilir.
Makine ayakları için gerekli düzeltmeler, hizalamayı yürüten mühendisin deneyimine göre belirleniyordu. Çoğu durumda, gözle hizalama işlemi bitmeden önce, ayak düzeltmeleri deneme-yanılma yöntemiyle birkaç kez yapılıyordu. Bundan sonra bile hizalamanın doğru yapıldığı kesin değildi. İnsan gözünün çözünürlüğü 0.1 mm ile kısıtlı olduğu için hizalama hassasiyeti de buna bağlı olarak kısıtlı oluyordu. Ayrıca kaplinin şaft üzerindeki pozisyonu kapsamlı bir şekilde kontrol edilmediği için bitmiş hizalamayla makine şaftlarının gerçek hiza pozisyonu arasında sağlıklı bir bağlantı kurulamıyordu. Bu hizalama yöntemi en doğru şekilde, daha önce de bahsedildiği gibi, şaft hizalama değil, kaplin hizalama olarak tanımlanabilir.
Sentil çakısı
Burada gözle şaft hizalama altında incelesek bile, belli koşullarda bazı makineler için, sentil çakısı ile hizalama gayet kabul edilebilirdir. Kaplin yarılarının döner şaftlarla birleşik olduğu ve kaplinin arasında esnek elemanların bulunmadığı türbin setlerinin kurulumu ve hizalanmasında, deneyimli bir türbin mühendisinin kaplin yarılarını birbirine doğru şekilde hizalaması mümkündür. (Hizalama toleransları bölümünde belirtildiği gibi, bu tip rijit kaplinlerde offset ya da boşluk toleransı yoktur, mümkün olduğunca “sıfır” hizalanmalıdır.
Bir mühendis sentil çakısı ya da kumpas kullanarak, kaplin yarıları arasındaki boşluğu doğrulukla ölçebilir. Bir ölçüm alındıktan sonra, şaftlar birlikte 180 derece döndürülür ve tekrar ölçüm alınır. Sonrasında bu işlem yatay için de tekrarlanır.
Hiza durumunu ve muhtemel düzeltmeleri belirlemek için, okumalar genellikle grafiksel olarak çizilir. Bazı durumlarda mühendisler şaftı 180 derece boyunca çevirir ve bazı ek ölçümler alırlar. Sonrasında bu ölçümlerin ortalaması alınır ve böylece olası şaft mekanik problemleri elimine edilmiş olur. Ortalama değerler hizalama grafiğinin formunu oluşturur. Kaplin dizaynlarında esnek elemanlar içeren makinelerde sentil çakısı ile hizalama yöntemi, cetvelle hizlama yönteminde olduğu gibi kısıtlamalara sahiptir ve ancak kaplin hizalama olarak adlandırılabilir.
Hizalama yöntemleri - komparatör
Esnek kaplinli şaft hizalama görevlerinin çoğunda komparatör kullanımı, doğru hassas hizalama yolunda atılmış önemli bir adımdır.
Makinelerin hizalamasını gerçekleştirmek için birkaç komparatör kurulum yöntemi vardır, bu bölümde bazılarını inceleyeceğiz. Bir mühendisin, komparatörle şaft hizalamaya girişmeden önce göz önünde bulundurması gereken pek çok faktör vardır.
Ön yüz ve çember metodu – deneme yanılmayla
Komparatörle alınan şaft hiza okumalarını yorumlayabilmek, braket sehimi gibi faktörleri göz önünde bulundurabilmek için temel düzeyde matematik ve geometri bilgisi gerekir. Ölçüm sırasında tek şaft döndürüldüğünden, kaplin aşınması ve şaft sehimi gibi sebeplerden dolayı hata oluşabilir.
Yukarıdaki çizim, metodun uygulanmasını gösterir. Ön yüz ve çember komparatörlerinin göstergeleri sabit makine kaplinini ölçer. Göstergeler saat 12 pozisyonunda sıfırlanır ve hareketli makinenin şaftı 180 derece döndürülerek saat 6 pozisyonuna getirilir. Kapline yakın olan ayak, çember komparatöründen alınan okumanın yarısı kadar kaldırılır (ya da indirilir). Şaft döndürülürken ön yüz komparatörünün göstergesinde değişiklik olmayıncaya kadar kapline uzak olan ayakların altına şim konur. Benzer şekilde, yatay düzeltmeler için komparatörler saat 3 pozisyonunda sıfırlanır ve saat 9 pozisyonuna döndürülür. Bu yöntem kullanılırken şimler aşama aşama konduğu için hareketli makinenin arka ayağında çok sayıda ince şim bulunmasıyla sonuçlanır. Genellikle deneme yanılma metodu önemli miktarda hatalı hizalamaya sebep olur. Diğer komparatör metotları kullanılabileceği durumlarda bu metot tercih edilmemelidir.
Ön yüz ve çember metodu - hesaplamayla
Bu tip hizalama için gerekli olan cihaz komparatördür. Komparatör iğnesinin hareketleri komparatörün kadranına yansır. İğne içeri girdikçe gösterge saat yönünde hareket eder. Gösterge, komparatör iğnesinin ne kadar içeri girdiğini kadranı sayesinde belirtir. Benzer şekilde komparatör iğnesi dışarı hareket edince gösterge saat yönünün tersinde hareket eder. Komparatör iğnesinin içeri girmesi yani göstergenin saat yönündeki hareketi pozitif, tersi negatif kabul edilir.
Ön yüz ve çember metodu ismini, ölçüm sırasında komparatörlerin bulunduğu pozisyondan alır. Yöntemin geleneksel olarak uygulanma şekli yukarıdaki çizimde gösterilmiştir. Komparatörler bağlandıktan sonra şaftlar birlikte döndürülür ve göstergeler saat 12, 3, 6, 9 pozisyonlarında okunur.
Hiza düzeltmeleri hesaplamaları için formüller
Bu tarz kurulumlar için, hiza durumunu belirten formüller şöyledir:
• VO = (R6 - R0 - RS) / 2
• VA = (F6 - F0 - FS) / dia
• HO = (R9 - R3) / 2
• HA = (F9 - F3) / dia Formüldeki elemanların anlamları: VO / VA = Dikey Offset / Açısallık HO / HA = Yatay Offset / Açısallık
R0= Saat 12:00 pozisyonunda çember okuması
R3= Saat 3:00 pozisyonunda çember okuması
R6= Saat 6:00 pozisyonunda çember okuması
R9= Saat 9:00 pozisyonunda çember okuması
F0= Saat 12:00 pozisyonunda ön yüz okuması
F3= Saat 3:00 pozisyonunda ön yüz okuması
F6= Saat 6:00 pozisyonunda ön yüz okuması
F9= Saat 9:00 pozisyonunda ön yüz okuması
dia= Ön yüz komparatörünün iğnesinin dolaştığı dairenin çapı
RS= Çember komparatörünün sehim miktarı
FS= Ön yüz komparatörünün sehim miktarı
s = Ölçü düzlemi (çember komparatörü iğnesi) ile makine ayakları (ön veya arka) arasındaki mesafe
Saat yönü ve diğer pozitif-negatif gibi notasyonlar, şafta hareketli makinenin arkasından sabit makineye doğru bakarken uygulanır.
• Şim = (VA) (s) - VO
• Şim = (F6 - F0 + FS)(s) / dia - (R0 - R6 + RS) / 2
• Hareket ettir = (HA)(s) - HO
• Hareket ettir = (F9 - F3)(s) / dia - (R3 - R9) / 2 Eğer komparatöler saat 12 pozisyonunda sıfırlandıysa saat 6 pozisyonunda ölçüm alınır ve şimleme hesabı şu hale gelir:
• Şim = (F6 - FS)(s) / dia - (R6 - RS) / 2 Pozitif sonuçlar şim ekle, negatif sonuçlar şim çıkar anlamına gelir.
Eğer komparatörler saat 3 pozisyonunda sıfırlandıysa saat 9 pozisyonunda ölçüm alınır ve yatay hareket ettirme hesabı şu hale gelir:
• Hareket ettir = (F9)(s) / dia - R9 / 2 Pozitif sonuçlar saat 3 yönüne doğru hareketi, negatif sonuçlar saat 9 yönünde hareketi gerektirir. Şimleme ve hareket ettirme hesaplamalarının her biri ikişer kez yapılmalıdır.
Komparatör okuması geçerlilik kuralı.
Saat 3 ve 9 pozisyonlarından alınan okumaların toplamı, saat 12 ve 6 pozisyonlarından alınan okumaların toplamına eşit olmalıdır. Bu kural hem ön yüz hem çember okumaları için geçerlidir.
Sehim
Yukarıdaki hizalama prosedüründe en büyük hata kaynağı komparatör mili sehimidir. Bu hata şimleme miktarını etkileyerek makinenin önemli miktarda hizasız kalmasına sebep olabilir. Sehim hatasını giderebilmek için, sehimi ölçün (pozitif ve negatif olabilir) ve saat 6 pozisyonundaki okumaya ekleyin (yukarıdaki formüllere bakınız).
Ters kadran metodu - hesaplamayla
Ters kadran metoduyla hizalama, en gelişmiş komparatörle hizalama metodudur. Amerikan Petrol Enstitüsü (API 686) komparatörle hizalamada bu metodun kullanılmasını önermektedir.
Ters kadran metodu ismini, komparatörlerin pozisyonundan alır, komparatörler karşılıklı olarak kaplin yarılarına monte edilir. Geleneksel bir kurulum yukarıdaki şekilde gösterilmiştir. Komparatörler monte edildikten sonra, iki şaft birlikte döndürülerek saat 12:00, 3:00, 6:00 ve 9:00 pozisyonlarından okumalar alınır. Ters kadran metoduyla hizalama için hesaplama formülleri Bu tarz kurulumlar için kaplin merkezindeki hizasızlıklar şu şekilde hesaplanır:
• VO = (S6-S0-SS)/2 - (S6-S0-SS +M6-M0-MS)C/2D
• VA = (S6-S0-SS +M6-M0-MS)/2D
• HO = (S9-S3)/2 - (S9-S3+M9-M3)C/2D
• HA = (S9-S3+M9-M3)/2D
Formüldeki elemanların anlamları:
VO / VA = Diket Offset / Açısallık
HO / HA = Yatay Offset / Açısallık
S0= Saat 12 pozisyonunda sol çember okuması
S3= Saat 3 pozisyonunda sol çember okuması
S6= Saat 6 pozisyonunda sol çember okuması
S9= Saat 9 pozisyonunda sol çember okuması
M0 = Saat 12 pozisyonunda sağ çember okuması
M3 = Saat 3 pozisyonunda sağ çember okuması
M6 = Saat 6 pozisyonunda sağ çember okuması
M9 = Saat 9 pozisyonunda sağ çember okuması
D = Sağ ve sol komparatörler arasındaki mesafe
C = Soldaki komparatör ile kaplin merkezi arasındaki mesafe
SS = sol çember komparatöründeki sehim (*)
MS = sağ çember komparatöründeki sehim (*)
sL = Kaplin merkezi ile sağdaki makinenin ön ayakları arasındaki mesafe
sR = Kaplin merkezi ile sağdaki makinenin arka ayakları arasındaki mesafe (*) bu değerler pozitif ya da negatif olabilir. Sağdaki makinede yapılacak ayak düzeltmeleri şu şekilde hesaplanabilir.
• Ön ayak şimlemesi = (VA * sL) - VO
• Arka ayak şimlemesi = (VA * sR) - VO
Pozitif sonuçlar şim ekle, negatif sonuçlar ise şim çıkar anlamına gelir.
• Ön ayak hareketi = (HA * sL) - HO
• Arka ayak hareketi = (HA * sR) - HO
Pozitif sonuçlar saat 3 yönüne doğru hareketi, negatif sonuçlar saat 9 yönünde hareketi gerektirir. Eğer komparatörler saat 12 pozisyonunda sıfırlandıysa saat 6 pozisyonunda ölçüm alınır ve şimleme hesabı şu hale gelir:
• Ön ayak şimleme = (S6 - SS + M6 - MS) (C+sL)/2D - (S6 - SS) / 2
• Arka ayak şimleme = (S6 - SS + M6 - MS) (C+sR)/2D - (S6 - SS) / 2
Pozitif sonuçlar şim ekle, negatif sonuçlar şim çıkar anlamına gelir. Eğer komparatörler saat 3 pozisyonunda sıfırlandıysa saat 9 pozisyonunda ölçüm alınır ve yatay hareket ettirme hesabı şu hale gelir:
• Ön ayak hareketi = (S9 + M9) (C+ sL)/2D - S9/2
• Arka ayak hareketi = (S9+M9) (C + sR)/2D - S9/2
Pozitif sonuçlar saat 3 yönüne doğru hareketi, negatif sonuçlar saat 9 yönünde hareketi gerektirir. Sehim hesaplamaları için sonraki bölüme bakınız.
Ters kadran metodu - grafikle
Bir önceki bölümde gösterilen hesaplamalar sıkıcı olabilir ve ön yüz ve çember metodunun aksine deneme – yanılma yöntemi mümkün değildir. Bu hesaplamalarla uğraşmadan hiza durumunu belirlemek ve gerekliyse düzeltmeleri hesaplamak için grafiksel yöntem kullanılabilir.
Yukarıdaki çizim, sağdaki makinenin hareketli olduğu tipik bir ters kadran metodu kurulumunu göstermektedir. İki gösterge de saat 12 pozisyonunda sıfırlanır. Saat pozisyonları hareketli makinenin arkasından sabit makineye doğru bakarkenki görüşümüze göre uygulanır. Şaft, kendi normal dönme yönünde 180 derece döndürülür. Gösterge değerleri okunur; örnek olarak aşağıdaki değerlerin ölçüldüğünü varsayalım.
Komparatör braket sehimini -0.10 mm kabul edelim. Braket sehimi için yapılan düzeltmelerden sonra toplam komparatör değerleri:
Daha sonra iki komparatör de saat 3 pozisyonunda sıfırlanır. Şaft,normal dönme yönünde 180 derece döndürülür. Okumalar not alınır.
Saat 3 pozisyonuna tekrar dönüldüğünde göstergeler sıfır olmalıdır.
Aşağıdaki okumaların alındığını kabul edelim:
Sehim düzeltme değerleri yatay okumalara uygulanmaz.
Gerçek şaft değerlerini belirlemek için toplam komparatör değerleri ikiye bölünmelidir.
Offset S = +0.50 / 2 = +0.25 mm
Offset M = -0.90 / 2 = -0.45 mm
Daha sonra bu değerler grafik üzerine yerleştirilir.
Dikey ve yatay düzeltme değerleri iki grafikte de gösterilmiştir. Düzeltmeler, yatay ve dikey düzlemde hiza durumunun sıfır olması gerektiğini varsayar. Makine tedarikçisinin sağladığı veya sonradan hesaplanmış termal genleşme değerleri varsa düzeltme değerleri buna göre uyarlanmalıdır.
Komparatör braket sehimi hesabı
Sehimi hesaplamak için tüm hiza ölçüm ekipmanı (braketler, destek çubukları,komparatörler) kurulumu düz bir boru üzerine monte edilir. Braket bağlantıları, gerçek makinedeki mesafelerin miktarına göre yapılır. Komparatörlerin pozisyonları gerçek makinede nasıl olacaksa öyle olmalıdır. Komparatörler saat 12
pozisyonunda sıfırlanır. Boru, komparatörler saat 6 pozisyonuna gelene kadar döndürülür. Ölçümleri okunur ve not edilir. Çember komparatörü negatif bir değer olacaktır, ön yüz komparatörü negatif veya pozitif bir değer gösterebilir ancak sıfıra yakın olmalıdır.
