#HeryerdenEğitim
Titreşim Rehberi #5
Titreşim Analizi
Titreşim ölçümleri, makinenin durumunu öğrenmeye yardımcı olabilecek kullanışlı bilgiler verir. Örnek olarak:
-
Güvenli makine işletimi için bilgi sağlar.
-
Makinenin durumundaki değişim tespit edilebilir.
-
Değişimin sebebi için teşhis koyulabilir.
-
Makinenin durumunu sınıflandırmak için kullanılabilir.
Titreşim ölçümü için makinenin durdurulmasına gerek yoktur. Normal çalışma şartları altında gerçekleştirilir.
Temel parametreler
Titreşim, makinenin mevcut durumunun yarattığı bir etkidir ve en basit anlamıyla, referans bir noktaya göre gerçekleşen salınım hareketidir (Örnek olarak; şaft, makinenin gövdesine kıyasla, rulman ise rulman yatağına bağlı olarak titremektedir). Bir sistem içeriden veya dışarıdan gelen bir etkiye göre cevap olarak titreşim oluşturur ve 3 temel çeşide ayrılabilir. Bunlar; serbest cisim, geçiş ve sürtünme titreşimidir.
Titreşimin seviyesi, sistemden gelen tahrikin kuvvet miktarı ve kütlesine ve buna ek olarak sistemin sönümüne ve rijitliğine bağlıdır. Titreşim, mükemmel bir makine tasarlanamamasından veya yanlış montajdan kaynaklanmaktadır. Örnek olarak, eğer mükemmel bir makine tasarlayabilseydik, döner elemanın kütle merkezi tam olarak ağırlık merkezine denk gelebilirdi. Böylece rotor üzerinde homojen bir ağırlık dağılımı gerçekleşir ve balanssızlık oluşmazdı. Bu balanssızlık sonucu oluşan titreşimin seviyesi, fazlalık olan ağırlığın miktarıyla doğru orantılıdır. Titreşim seviyesini etkileyen diğer etmenler; makine toleransları, makine yapısı, rulman tasarımı, yük ve yağlama miktarı, makine montaj yapısıdır.
Titreşim analizi yapabilmek için, titreşimin temel bileşenlerini ve terminolojisini anlamak gereklidir.
Frekans
Frekans, birim zamanda gerçekleşen periyodik hareket sayısıdır. Frekansın birimleri:
-
Devir = Dakikadaki devir sayısı.
-
Hertz (Hz) = Saniyedeki devir sayısı.
Bu birimlerin bağlantılı olduğu formül:
F = Frekans (Hertz) = Devir/60
Genlik
Genlik, titreşimden kaynaklı dinamik hareketin şiddetidir. Aşağıdakilerden biri ile gösterilir:
-
RMS (Root Mean Square); Zero to Peak; Peak to Peak.
Aşağıdaki çizim, bu 3 birim arasındaki ilişkiyi göstermektedir:
Genlik, yer değiştirme, hız veya ivme cinsinden ifade edilmesi farketmeksizin genelde vibrasyonun şiddetini ve önem derecesini gösterir.
Titreşim seviyesini gösteren endüstriyel standartlar bu ifadelerden biriyle gösterildiği için, aralarındaki ilişkiyi anlamak önemlidir. Genlik ölçümü yapılırken bunun hangi cinsten alındığını bilmek endüstri standartları ile karşılaştırırken oldukça önemlidir.
Ana frekans
Ana frekans, makinenin ve ya şaftın dönüş hızını gösterir ve genelde makinenin dönüş hızı olarak adlandırılır.
Ana frekans aynı zamanda 1x devir veya Hz olarak adlandırılır; örnek olarak 1800 d/d ile dönen bir motorun 1X’i aynı zamanda 30 Hz’dir. Ana frekans önemlidir çünkü hizasızlık veya balanssızlık gibi problemler ana frekans ve katlarında gözükür.
Harmonikler
Harmonikler, ana frekansın tam katlarına gelen titreşim sinyallerine verilen isimdir. (Örn: 1x, 2x, 3x, vb.)
Yer değiştirme (D)
Yer değiştirme, titreşen yüzeyin gerçek fiziksel hareketidir. Genelde mils (inch’in binde biri) veya mikron birimleri ile gösterilir. Yer değişimini ölçerken, peak to peak (tepeden tepeye) değeri bizim için önemlidir ve bu titreşim en üst ve en alt limiti arasındaki farkı göstermektedir.
Hız (V)
Hız, yer değişiminin ne kadar çabuk gerçekleştiğini gösterir ve bir referans konuma göre değişimin oranını göstermektedir. Genelde, mm/sec RMS veya inch/sec cinsinden ölçüm alınır.
İvme (A)
İvme, hızın değişim oranını gösterir. Birim zamandaki hız değişimi olarak daha basitçe ifade edilebilir. Genelde “m/s²” veya yer çekim kuvveti olan “g” cinsinden gösterilir.
Titreşim frekans spektrumu
Bir makinedeki titreşim, aşağıda gösterildiği üzere farklı frekans bileşenlerinden oluşur. Farklı frekansa sahip bileşenlerin her birinin titreşim seviyesi, o makine elemanının mevcut durumunu göstermektedir.
Frekans spektrum analizinin (FFT) avantajı, titreşim kaynağı bileşenlerinin normalize edilerek farklı frekans kaynaklarına bölünebilmesidir. Bu avantaj, makine elemanlarının ayrı ayrı analiz edilebilmesini sağlar. Aşağıdaki grafik, bazı makine bileşenlerinin sinyal formlarını göstermektedir.
Yer değişimi, hız, genlik ve frekans arasındaki ilişki
Hız ve ivme frekans değerlerindeki farklılıklar, titreşimin ciddiyetini göstermektedir ve analizin amacına göre hangisinin temel alınacağı bu noktada önem arz etmektedir. Aynı zamanda, yanlış değişkenin izlenmesi durumunda makinelerin farkında olmadan arıza verebileceğinin anlaşılması gerekmektedir. Bu farklılık, en iyi aşağıdaki grafikte, yer değiştirme ve ivmenin, 7 mm/s sabit hızdaki ve frekanstaki farkına bakılarak anlaşılabilir.
Grafikten de anlaşılacağı gibi, hızın daha geniş bir frekans bandında titreşim analizi için uygun olduğu görülüyor. Bu yüzden, mekanik durumun analizinde ana gösterge olarak hız kullanılır.
Yer değişimi, hız ve ivme arasındaki ilişki, titreşim analizi için hangisinin en uygun olduğu konusunda belirleyicidir. Diyagramın da gösterdiği üzere, dönüş hızı veya altındaki düşük frekanslar için yer değiştirme ve hız ölçümleri, analiz için en iyi kalitede veriyi verecektir. Buna karşılık, 5-10kHz ve üstü frekanslarda bulunan rulman rezonansları incelenmek istenirse, ivme ölçümü en iyi yoldur.