ISO 20816-3'ün Kapsamlı Analizi: Balanset-1A Sistemi ile Ölçüm, Değerlendirme ve Enstrümantal Uygulama

Yönetici Özeti

Endüstriyel alanda, makine sağlığı izleme standartlarında önemli bir paradigma değişikliği yaşanmıştır. ISO 20816-3:2022 standardının getirilmesi, önceki metodolojilerin birleştirilmesi ve modernize edilmesini temsil etmekte olup, özellikle gövde titreşimi (eski ISO 10816-3) ve dönen mil titreşimi (eski ISO 7919-3) değerlendirmelerini tek ve tutarlı bir çerçeve altında birleştirmektedir. Bu rapor, ISO 20816-3 standardının bölümlerini, normatif eklerini ve fiziksel ilkelerini ayrıntılı bir şekilde analiz etmektedir. Ayrıca, Balanset-1A taşınabilir titreşim analizörü ve dengeleyicisinin ayrıntılı teknik değerlendirmesini de içermekte ve bu özel cihazın standardın katı gerekliliklerine uyumu nasıl kolaylaştırdığını göstermektedir. Sinyal işleme teorisi, makine mühendisliği ilkeleri ve pratik operasyonel prosedürlerin bir sentezi olan bu belge, erişilebilir, yüksek hassasiyetli cihazlar kullanarak durum izleme stratejilerini küresel en iyi uygulamalarla uyumlu hale getirmek isteyen güvenilirlik mühendisleri için kesin bir kılavuz görevi görmektedir.

Bölüm I: ISO 20816-3'ün Teorik Çerçevesi

1.1 Titreşim Standartlarının Gelişimi: ISO 10816 ve ISO 7919'un Yakınsaması

Titreşim standardizasyonunun tarihi, parçalara özgü kılavuzlardan bütünsel makine değerlendirmesine doğru kademeli bir geçişle karakterize edilir. Tarihsel olarak, endüstriyel makinelerin değerlendirmesi ikiye ayrılmıştır. ISO 10816 serisi, ivmeölçerler veya hız dönüştürücüler kullanarak dönmeyen parçaların, özellikle yatak muhafazaları ve kaidelerin ölçümüne odaklanmıştır. Buna karşılık, ISO 7919 serisi, öncelikle temassız girdap akımı probları kullanarak, yataklarına göre dönen şaftların titreşimini ele almıştır.

Bu ayrım genellikle teşhis belirsizliğine yol açıyordu. Bir makine, kabul edilebilir gövde titreşimi (ISO 10816'ya göre Bölge A) sergilerken, aynı zamanda tehlikeli mil salgısı veya dengesizlik (ISO 7919'a göre Bölge C/D) sorunu yaşayabilirdi, özellikle titreşim enerjisinin iletim yolunun zayıfladığı ağır gövdeler veya sıvı film yatakları içeren senaryolarda. ISO 20816-3, ISO 10816-3:2009 ve ISO 7919-3:2009.1 standartlarının yerini alarak bu ikilemi ortadan kaldırır. Bu bakış açılarını birleştiren yeni standart, rotor dinamik kuvvetlerinin ürettiği titreşim enerjisinin, sertlik, kütle ve sönümleme oranlarına bağlı olarak makine yapısı boyunca farklı şekillerde ortaya çıktığını kabul eder. Sonuç olarak, uyumlu bir değerlendirme artık çift bir bakış açısı gerektirir: yapının mutlak titreşimini ve uygun olduğu durumlarda milin göreceli hareketini değerlendirmek.

Balanset-1A sistemi, bu ölçüm alanları arasında köprü kurmak için tasarlanmış bir araç olarak bu alana girmiştir. Konut ölçümleri için piezoelektrik ivmeölçerleri ve doğrusal yer değiştirme sensörleri için doğru voltaj girişlerini destekleyen mimarisi, ISO 20816 serisinin ikili doğa felsefesini yansıtmaktadır.3 Bu yakınsama, teknisyenin araç setini basitleştirerek, tek bir cihazın birleşik standart tarafından artık zorunlu kılınan kapsamlı değerlendirmeleri gerçekleştirmesine olanak tanır.

1.2 Kapsam ve Uygulanabilirlik: Endüstriyel Makine Ortamının Tanımlanması

ISO 20816-3 standardının 1. bölümü, uygulamanın sınırlarını titizlikle tanımlamaktadır. Standart, her durumu kapsayan bir standart değildir; özellikle 15 kW'ın üzerinde güç derecesine ve 120 r/dk ile 30.000 r/dk arasında çalışma hızlarına sahip endüstriyel makineler için kalibre edilmiştir.1 Bu geniş çalışma aralığı, imalat, enerji üretimi ve petrokimya sektörlerindeki kritik varlıkların büyük çoğunluğunu kapsamaktadır.

Özellikle kapsanan ekipmanlar şunlardır:

• Buhar Türbinleri ve Jeneratörler: Çıkışı 40 MW veya daha az olan üniteler burada ele alınmaktadır. Daha büyük üniteler (40 MW üzeri) genellikle ISO 20816-2 kapsamına girer, ancak senkron şebeke frekanslarından (1500, 1800, 3000 veya 3600 dev/dak) farklı hızlarda çalışmıyorlarsa.6
• Döner Kompresörler: Proses endüstrilerinde kullanılan hem santrifüj hem de eksenel tasarımları içerir.
• Endüstriyel Gaz Türbinleri: Özellikle 3 MW veya daha az çıkış gücüne sahip olanlar. Daha büyük gaz türbinleri, benzersiz termal ve dinamik özellikleri nedeniyle standardın ayrı bölümlerinde ele alınmaktadır.1
• Pompalar: Elektrik motorları ile çalışan santrifüj pompalar bu grubun temel bileşenleridir.
• Elektrik Motorları: Esnek bir şekilde bağlanmış olan her tür motor dahil edilir. Sert bir şekilde bağlanmış motorlar genellikle tahrik edilen makine sisteminin bir parçası olarak veya belirli alt maddeler kapsamında değerlendirilir.
• Fanlar ve Üfleyiciler: HVAC ve endüstriyel proses hava işleme için kritik öneme sahiptir.6

İstisnalar: Hangi unsurların hariç tutulduğunu anlamak da aynı derecede önemlidir. Pistonlu kompresörler gibi ileri geri hareket eden kütlelere sahip makineler, darbeler ve değişken torkların hakim olduğu titreşim profilleri oluşturur ve ISO 20816-8 standardında yer alan özel analizleri gerektirir. Benzer şekilde, oldukça değişken aerodinamik yükler altında çalışan rüzgar türbinleri ISO 10816-21 standardı kapsamındadır.7 Balanset-1A'nın 150 ila 60.000 rpm 8 arasında değişen dönüş hızı ölçüm aralığı gibi özel tasarım özellikleri, standardın 120–30.000 rpm kapsamıyla mükemmel bir uyum içindedir ve cihazın ilgili makinelerin tüm spektrumunu izleyebilmesini sağlar.

1.3 Makine Sınıflandırma Sistemleri: Destek Sertliğinin Fiziği

Önceki standartlardan alınan önemli bir yenilik, destek sertliğine göre makinelerin sınıflandırılmasıdır. ISO 20816-3, makineleri sadece boyutlarına göre değil, dinamik davranışlarına göre de gruplara ayırır.

1.3.1 Güç ve Büyüklüğe Göre Grup Sınıflandırması

Standart, uygun ciddiyet sınırlarını uygulamak için makineleri iki ana gruba ayırır:

• Grup 1: Nominal gücü 300 kW'ın üzerinde olan büyük makineler veya şaft yüksekliği 315 mm'yi aşan elektrikli makineler. Bu makineler genellikle büyük rotorlara sahiptir ve önemli dinamik kuvvetler üretir.9
• Grup 2: 15 kW ile 300 kW arasında nominal güce sahip orta boy makineler veya 160 mm ile 315 mm arasında şaft yüksekliğine sahip elektrikli makineler.10

1.3.2 Destek Esnekliği: Katı ve Esnek

“Sert” ve “esnek” destekler arasındaki fark, sadece yapı malzemesi değil, fizikle de ilgilidir. Bir destek, birleşik makine-destek sisteminin ilk doğal frekansı (rezonans) ana uyarma frekansından (genellikle dönme hızı) önemli ölçüde yüksekse, belirli bir ölçüm yönünde sert kabul edilir. Spesifik olarak, doğal frekans çalışma hızından en az 25% daha yüksek olmalıdır. Buna karşılık, esnek desteklerin doğal frekansları çalışma hızına yakın veya bunun altında olabilir, bu da rezonans amplifikasyonu veya izolasyon etkilerine yol açar.10

Bu ayrım çok önemlidir, çünkü esnek destekler doğal olarak aynı miktarda iç uyarıcı kuvvet (dengesizlik) için daha yüksek titreşim genliklerine izin verir. Bu nedenle, esnek destekler için izin verilen titreşim sınırları genellikle sert destekler için olanlardan daha yüksektir. Balanset-1A, faz ölçüm yetenekleri sayesinde destek özelliklerinin belirlenmesini kolaylaştırır. Analist, hızlanma veya yavaşlama testi (yazılım özellikleri 11“de belirtilen ”RunDown" grafik özelliği kullanılarak) gerçekleştirerek rezonans tepe noktalarını belirleyebilir. Çalışma aralığı içinde bir tepe noktası oluşursa, destek dinamik olarak esnektir; yanıt çalışma hızına kadar düz ve doğrusal ise, destek rijittir. Bu teşhis özelliği, kullanıcının ISO 20816-3'teki doğru değerlendirme tablosunu seçmesini sağlayarak yanlış alarmları veya gözden kaçan arızaları önler.

Bölüm II: Ölçüm Metodolojisi ve Fizik

ISO 20816-3 standardının 4. bölümü, veri toplama için titiz prosedür gerekliliklerini ortaya koymaktadır. Herhangi bir değerlendirmenin geçerliliği, tamamen ölçümün doğruluğuna bağlıdır.

2.1 Enstrümantasyon Fiziği: Dönüştürücü Seçimi ve Tepkisi

Standart, geniş bantlı karekök ortalama (r.m.s.) titreşim hızını ölçebilen aletlerin kullanılmasını zorunlu kılar. Genel makineler için frekans tepkisi en az 10 Hz ila 1.000 Hz aralığında düz olmalıdır.12 Daha düşük hızlı makineler (600 dev/dk altında çalışan) için, temel dönme bileşenlerini yakalamak üzere frekans tepkisinin alt sınırı 2 Hz'ye kadar uzanmalıdır.

Balanset-1A Teknik Uygunluk:
Balanset-1A titreşim analizörü, bu özel gereksinimler göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. Teknik özelliklerinde, standart işlemler için 5 Hz ila 550 Hz arasında bir titreşim frekansı aralığı belirtilmekte olup, ölçüm kapasitesini genişletme seçenekleri de mevcuttur.8 5 Hz alt sınırı çok önemlidir; 300 rpm gibi düşük hızlarda çalışan makineler için uyumluluğu garanti eder ve endüstriyel uygulamaların büyük çoğunluğunu kapsar. 550 Hz'lik üst sınır, çoğu standart pompa ve fan için kritik harmonikleri (1x, 2x, 3x vb.) ve kanat geçiş frekanslarını kapsar. Ayrıca, cihazın doğruluğu tam ölçekte 5% olarak derecelendirilmiştir ve ISO 2954 (Titreşim şiddetini ölçmek için kullanılan cihazlara ilişkin gereklilikler) tarafından beklenen metrolojik titizliği karşılar.8

Standart, Balanset-1A ekosistemi tarafından desteklenen iki temel ölçüm türünü birbirinden ayırır:

• Sismik Dönüştürücüler (İvmeölçerler): Bunlar mutlak konut titreşimini ölçer. Yatak kaidesi üzerinden kuvvet aktarımına duyarlıdırlar. Balanset-1A kiti, manyetik montajlı iki tek eksenli ivmeölçer (genellikle ADXL serisi tabanlı teknoloji veya piezoelektrik) içerir.14
• Temassız Dönüştürücüler (Yakınlık Probları): Bunlar göreceli mil yer değiştirmesini ölçer. Milin boşluk içinde hareket ettiği sıvı film yataklı makineler için gereklidir.

2.2 Derinlemesine İnceleme: Göreceli Mil Titreşimi ve Sensör Entegrasyonu

ISO 20816-3, büyük ölçüde gövde titreşimine odaklanırken, Ek B, şaftın göreceli titreşimini açıkça ele almaktadır. Bu, girdap akımı problarının (yakınlık probları) kullanımını gerektirir. Bu sensörler, iletken şaft yüzeyinde girdap akımları indükleyen bir radyo frekansı (RF) alanı oluşturarak çalışır. Prob bobininin empedansı, boşluk mesafesi ile değişir ve yer değiştirmeye orantılı bir voltaj çıkışı üretir.15

Balanset-1A ile Eddy Current Problarının Entegrasyonu:
Balanset-1A'nın benzersiz bir özelliği, bu sensörlere uyarlanabilir olmasıdır. Cihaz, öncelikle ivmeölçerlerle birlikte tedarik edilirken, girişleri “Doğrusal” modda yapılandırılabilir ve üçüncü taraf yakınlık probu sürücülerinden (proximitorlar) gelen voltaj sinyallerini kabul edebilir.3

• Gerilim Girişi: Çoğu endüstriyel yakınlık probu negatif DC voltajı üretir (örneğin, -24V besleme, 200 mV/mil ölçek). Balanset-1A, kullanıcıların “Ayarlar” penceresinde (F4 tuşu) özel hassasiyet katsayıları (örneğin, mV/µm) girmelerine olanak tanır.3
• DC Ofset Kaldırma: Yakınlık probları, üzerinde küçük bir AC titreşim sinyali bulunan büyük bir DC boşluk voltajı (önyargı) taşır. Balanset-1A yazılımı, boşluk voltajını filtrelemek için “DC'yi Kaldır” işlevini içerir ve ISO 20816-3 sınırlarına göre analiz için dinamik titreşim sinyalini izole eder.3
• Doğrusallık ve Kalibrasyon: Yazılım, kullanıcının kalibrasyon faktörlerini (örneğin, Kprl1 = 0,94 mV/µm) tanımlamasına olanak tanır ve böylece dizüstü bilgisayar ekranındaki okuma değerinin şaftın fiziksel yer değiştirmesine tam olarak karşılık gelmesini sağlar.3 Bu özellik, milimetre/saniye hız yerine mikrometre cinsinden yer değiştirme ile belirtilen Ek B kriterlerini uygularken vazgeçilmezdir.

2.3 Montajın Fiziği: Veri Doğruluğunun Sağlanması

ISO 20816-3, sensör montaj yönteminin ölçüm doğruluğunu bozmaması gerektiğini vurgulamaktadır. Monte edilen sensörün rezonans frekansı, ilgilenilen frekans aralığından önemli ölçüde daha yüksek olmalıdır.

• Çivi Montajı: En yüksek frekans tepkisini (10 kHz+'ya kadar) sunan altın standart.
• Manyetik Montaj: Taşınabilir veri toplama için pratik bir uzlaşma.

Balanset-1A, 60 kgf (kilogram-kuvvet) tutma gücüne sahip manyetik bir montaj sistemi kullanır.17 Bu yüksek sıkıştırma kuvveti çok önemlidir. Zayıf bir mıknatıs, “sıçrama” etkisi veya mekanik bir düşük geçiren filtre oluşturarak yüksek frekanslı sinyalleri ciddi şekilde zayıflatır. 60 kgf ile temas sertliği, monte edilen rezonansı ISO 20816-3 için ilgi alanındaki 1000 Hz aralığının çok üzerine çıkarmak için yeterlidir ve toplanan verilerin, bağlantı yönteminin bir artefaktı değil, makine davranışının gerçek bir temsilcisi olmasını sağlar.12

2.4 Sinyal İşleme: RMS ve Tepe Değeri Karşılaştırması

Standart, dönmeyen parçalar için Kök Ortalama Kare (RMS) hızının kullanımını belirtir. RMS değeri, titreşim sinyalinde bulunan toplam enerjinin bir ölçüsüdür ve makine bileşenlerine uygulanan yorulma gerilimi ile doğrudan ilgilidir.

RMS için denklem:

V_rms = √((1/T) ∫₀^T v²(t) dt)

Şaft titreşimi (Ek B) için, standart tepe-tepe yer değiştirme (S_sayfa), bu, yatak boşluğu içinde milin toplam fiziksel hareketini temsil eder.

S_sayfa = S_maksimum − S_min

Balanset-1A İşleme:
Balanset-1A, bu matematiksel dönüşümleri dahili olarak gerçekleştirir. ADC (Analog-Dijital Dönüştürücü) ham sinyali örnekler ve yazılım, gövde ölçümleri için RMS hızını ve mil ölçümleri için tepe-tepe yer değiştirmesini hesaplar. En önemlisi, tüm frekans spektrumundaki (örneğin, 10-1000 Hz) enerjiyi toplayan geniş bant değerini (Genel) hesaplar. Bu “Genel” değer, makineyi A, B, C veya D Bölgelerine sınıflandırmak için kullanılan birincil sayıdır. Ek olarak, cihaz FFT (Hızlı Fourier Dönüşümü) yetenekleri sunarak, analistin genel RMS değerini oluşturan bireysel frekans bileşenlerini (1x, 2x, harmonikler) görmesini sağlar ve titreşimin kaynağının teşhisinde yardımcı olur.8

2.5 Arka Plan Titreşimi: Sinyal-Gürültü Sorunu

ISO 20816-3 standardının kritik, ancak sıklıkla göz ardı edilen bir yönü, arka plan titreşiminin ele alınmasıdır. Arka plan titreşimi, makine durduğunda dış kaynaklardan (örneğin, komşu makineler, zemin titreşimi) makineye iletilen titreşimdir.

Kural: Arka plan titreşimi, makine çalışırken ölçülen titreşimin 25% değerini veya Bölge B ile C arasındaki sınırın 25% değerini aşarsa, ciddi düzeltmeler yapılması gerekir, aksi takdirde ölçüm geçersiz kabul edilebilir.18 Standartların önceki sürümlerinde genellikle “üçte bir” kuralı belirtilirdi, ancak ISO 20816-3 bu mantığı daha da sıkılaştırmıştır.

Balanset-1A ile Prosedürel Uygulama:

1. Teknisyen, makine dururken Balanset-1A sensörlerini makineye yerleştirir.
2. “Vibrometre” modu (F5 tuşu) kullanılarak arka plan RMS seviyesi kaydedilir.13
3. Makine çalıştırılır ve yüke getirilir. Çalışma RMS değeri kaydedilir.
4. Bir karşılaştırma yapılır. Çalışma seviyesi 4,0 mm/s ve arka plan 1,5 mm/s (37,5%) ise, arka plan çok yüksektir. Balanset-1A'nın spektral çıkarma yapma yeteneği (arka planın spektrumunu çalışan makineyle karşılaştırarak görüntüleme), arka planın analist tarafından göz ardı edilebilecek veya zihinsel olarak filtrelenebilecek belirli bir frekansta (örneğin, yakındaki bir kompresörden gelen 50 Hz) olup olmadığını belirlemeye yardımcı olur.

Bölüm III: Değerlendirme Kriterleri – Standardın Özü

Bölüm 6, ISO 20816-3 standardının temelini oluşturur ve makine kabul edilebilirliği için karar mantığını sağlar.

3.1 Kriter I: Titreşim Büyüklüğü ve Bölgeleme

Standart, yatak muhafazalarında gözlemlenen maksimum büyüklüğe göre titreşimin şiddetini değerlendirir. Karar vermeyi kolaylaştırmak için dört değerlendirme bölgesi tanımlar:

• Bölge A: Yeni devreye alınan makinelerin titreşimi. Bu, “Altın Standart”tır. Bu bölgedeki bir makine, mekanik açıdan kusursuz durumdadır.
• Bölge B: Sınırsız uzun süreli çalışma için kabul edilebilir olarak değerlendirilen makineler. Bu, tipik “Yeşil” çalışma aralığıdır.
• Bölge C: Uzun süreli sürekli çalışma için yetersiz görülen makineler. Genellikle, makine, düzeltici önlem (bakım) için uygun bir fırsat ortaya çıkana kadar sınırlı bir süre çalıştırılabilir. Bu durum “Sarı” veya “Alarm” durumudur.
• Bölge D: Bu bölgedeki titreşim değerleri normalde makineye zarar verecek kadar ciddi kabul edilir. Bu durum “Kırmızı” veya “Devre Dışı” durumudur.5

Tablo 1: Grup 1 ve 2 için Basitleştirilmiş ISO 20816-3 Bölge Sınırları (Hız RMS, mm/s)

Makine Grubu	Temel Tipi	A/B Bölgesi Sınırı	B/C Bölgesi Sınırı	C/D Bölgesi Sınırı
Grup 1 (>300 kW)	Katı	2.3	4.5	7.1
	Esnek	3.5	7.1	11.0
Grup 2 (15-300 kW)	Katı	1.4	2.8	4.5
	Esnek	2.3	4.5	7.1

Not: Bu değerler standardın Ek A'sından alınmıştır ve genel kılavuz niteliğindedir. Belirli makine türleri için farklı sınırlar geçerli olabilir.

Balanset-1A Uygulaması:
Balanset-1A yazılımı sadece bir sayı göstermez, kullanıcıya bağlamsal olarak yardımcı olur. Kullanıcı sınıfı seçmek zorundadır, ancak yazılımın “Raporlar” işlevi bu değerlerin standarda göre belgelenmesini sağlar. Bir teknisyen, sert bir temeldeki 50 kW pompada (Grup 2) 5,0 mm/s titreşim ölçtüğünde, Balanset-1A okuması Bölge C/D sınırını (4,5 mm/s) açıkça aşar ve bu da derhal kapatma ve onarım gerekliliğini gösterir.

3.2 Kriter II: Titreşim Büyüklüğündeki Değişim

20816 serisindeki belki de en önemli gelişme, mutlak sınırlardan bağımsız olarak titreşimdeki değişime resmi olarak vurgu yapılmasıdır.

25% Kuralı: ISO 20816-3, Bölge B/C sınırının 25%'den (veya önceki kararlı durum değerinin 25%'den) daha büyük bir titreşim büyüklüğü değişikliğinin, mutlak değer Bölge A veya B içinde kalsa bile önemli kabul edilmesi gerektiğini belirtir.20

Sonuçlar:
2,0 mm/s hızında sabit olarak çalışan bir fanı düşünün (B Bölgesi). Titreşim aniden 2,8 mm/s'ye sıçrarsa, teknik olarak hala Bölge B'de (bazı sınıflar için) veya Bölge C'ye yeni girmiş durumdadır. Ancak bu, 40%“lik bir artış demektir. Böyle ani bir değişim genellikle belirli bir arıza modunu gösterir: çatlamış bir rotor bileşeni, kaymış bir denge ağırlığı veya termal sürtünme. ”Hala yeşil bölgede" olduğu için bunu görmezden gelmek, felaketle sonuçlanacak bir arızaya davetiye çıkarmaktır.

Balanset-1A Trend Analizi:
Balanset-1A, “Oturum Kurtarma” ve arşivleme özellikleriyle bu kriteri destekler.21 Ölçüm oturumlarını kaydederek, güvenilirlik mühendisi mevcut verileri geçmiş referans değerleriyle karşılaştırabilir. “Genel Titreşim” grafiği bir adım değişikliği gösteriyorsa, mühendis Kriter II'yi uygular. “Son Oturumu Geri Yükle” özelliği burada özellikle yararlıdır; kullanıcı, 25% eşiğinin aşılıp aşılmadığını doğrulamak için önceki ayın makine durumunu tam olarak geri çağırabilir.

3.3 Çalışma Sınırları: ALARM ve KESİNLİK ayarları

Standart, otomatik koruma sistemlerinin kurulması için kılavuz sağlar:

• ALARM: Tanımlanmış bir titreşim değerine ulaşıldığını veya önemli bir değişiklik olduğunu bildirmek için. Önerilen ayar genellikle temel değer + 25%'nin Bölge B/C sınırının değeridir.
• SEYAHAT: Acil eylem başlatmak için (kapatma). Bu genellikle makinenin mekanik bütünlüğüne bağlı olarak Bölge C/D sınırında veya biraz üzerinde ayarlanır.19

Balanset-1A, taşınabilir bir cihaz olup kalıcı bir koruma sistemi (Bently Nevada rafı gibi) değildir, ancak bu devre kesme seviyelerini doğrulamak ve kalibre etmek için kullanılır. Teknisyenler, Balanset-1A'yı kontrollü bir hızlanma veya indüklenmiş dengesizlik testi sırasında titreşimi ölçmek için kullanır ve kalıcı izleme sisteminin ISO 20816-3 tarafından zorunlu kılınan doğru fiziksel titreşim seviyelerinde tetiklendiğinden emin olurlar.

Bölüm IV: Balanset-1A Sistemi – Teknik Derinlemesine İnceleme

Balanset-1A'nın bir uyum aracı olarak nasıl işlediğini anlamak için, teknik mimarisini analiz etmek gerekir.

4.1 Donanım Mimarisi

Balanset-1A, sensörlerden gelen analog sinyalleri işleyen ve dijitalleştirilmiş verileri bir ana dizüstü bilgisayara gönderen merkezi bir USB arabirim modülünden oluşur.

• ADC Modülü: Sistemin kalbi, yüksek çözünürlüklü bir Analog-Dijital Dönüştürücüdür. Bu modül, ölçümün hassasiyetini belirler. Balanset-1A, saha teşhisi için yeterli olan ±5% hassasiyetinde sinyalleri işler.8
• Faz Referansı (Takometre): ISO 20816-3 ile uyumluluk, genellikle dengesizlik ve yanlış hizalamayı ayırt etmek için faz analizi gerektirir. Balanset-1A, 1,5 metreye kadar menzile ve 60.000 RPM kapasiteye sahip bir lazer takometre kullanır.17 Bu optik sensör, ±1 derece hassasiyetle faz açısı hesaplamasını tetikler.
• Güç ve Taşınabilirlik: USB (5V) ile çalışan ünite, şebeke ile çalışan analizörleri sık sık etkileyen toprak döngülerinden tamamen korunur. Kitin toplam ağırlığı yaklaşık 4 kg'dır, bu da onu fanlara ulaşmak için iskeleye tırmanmaya uygun gerçek bir “saha” cihazı yapar.8

4.2 Yazılım Özellikleri: Basit Ölçümün Ötesinde

Balanset-1A ile birlikte sağlanan yazılım, ham verileri ISO standartlarına uygun, eyleme geçirilebilir bilgilere dönüştürür.

• FFT Spektrum Analizi: Standartta “belirli frekans bileşenleri”nden bahsedilmektedir. Balanset-1A, karmaşık dalga formunu bileşen sinüs dalgalarına ayırarak Hızlı Fourier Dönüşümü görüntüler. Bu, kullanıcının yüksek RMS değerinin 1x (dengesizlik), 100x (dişli ağzı) veya senkronize olmayan tepe noktaları (yatak kusurları) nedeniyle olup olmadığını görmesini sağlar.21
• Kutup Grafikleri: Dengeleme ve vektör analizi için, yazılım titreşim vektörlerini kutupsal bir grafik üzerinde gösterir. Bu görselleştirme, dengeleme için etki katsayısı yöntemleri uygulanırken çok önemlidir.
• ISO 1940 Tolerans Hesaplayıcı: ISO 20816-3 titreşim sınırlarını ele alırken, ISO 1940 denge kalitesini (G dereceleri) ele alır. Balanset-1A yazılımı, kullanıcının rotor kütlesini ve hızını girdiği bir hesap makinesi içerir ve sistem izin verilen kalıntı dengesizliği gram-milimetre cinsinden hesaplar. Bu, “titreşim çok yüksek” (ISO 20816) ve “buradan bu kadar ağırlık çıkarılmalıdır” (ISO 1940) arasındaki boşluğu doldurur.11

4.3 Sensör Uyumluluğu ve Giriş Yapılandırması

Alıntı araştırmasında belirtildiği gibi, çeşitli sensör türleriyle arayüz oluşturma yeteneği çok önemlidir.

• İvmeölçerler: Varsayılan sensörler. Sistem, seçilen görünüme bağlı olarak ivme sinyalini (g) hıza (mm/s) entegre eder veya yer değiştirmeye (µm) çift entegre eder. Bu entegrasyon, gürültü sapmasını en aza indirmek için dijital olarak gerçekleştirilir.
• Girdap Akım Sondaları: Sistem 0-10V veya benzer analog girişleri kabul eder. Kullanıcı ayarlarda dönüşüm katsayısını yapılandırmalıdır. Örneğin, standart bir Bently Nevada probunun ölçek faktörü 200 mV/mil (7,87 V/mm) olabilir. Kullanıcı bu hassasiyeti girer ve Balanset-1A yazılımı gelen voltajı mikron cinsinden yer değiştirmeyi gösterecek şekilde ölçeklendirir, böylece ISO 20816-3.3 Ek B ile doğrudan karşılaştırma yapılabilir.

Bölüm V: Operasyonel Uygulama: Teşhisten Dinamik Dengelemaya

Bu bölüm, ISO 20816-3 uyumluluğunu sağlamak için Balanset-1A kullanan teknisyenler için standart çalışma prosedürünü (SOP) açıklamaktadır.

5.1 Adım 1: Temel Ölçüm ve Sınıflandırma

Teknisyen, 45 kW'lık bir santrifüj fanına yaklaşıyor.

• Sınıflandırma: Güç > 15 kW, < 300 kW. Grup 2'dir. Temel betona cıvatalıdır (Sert).
• Limit Belirleme: ISO 20816-3 Ek A'dan (Grup 2, Sert) alınan Zone B/C sınırı 2,8 mm/s'dir.
• Ölçüm: Sensörler manyetik tabanlar kullanılarak monte edilir. Balanset-1A “Vibrometre” modu devreye girer.
• Sonuç: Okuma değeri 6,5 mm/s'dir. Bu, C/D Bölgesi sınırları içindedir. Harekete geçilmesi gerekmektedir.

5.2 Adım 2: Teşhis Analizi

Balanset-1A FFT işlevini kullanma:

• Spektrum, çalışma hızında (1x RPM) baskın bir tepe noktası göstermektedir.
• Faz analizi, kararlı bir faz açısı göstermektedir.
• Tanı: Statik Dengesizlik. (Faz kararsızsa veya yüksek harmonikler mevcutsa, hizalama hatası veya gevşeklik şüphesi vardır).

5.3 Adım 3: Dengeleme Prosedürü (Yerinde)

Teşhis dengesizlik olduğu için teknisyen Balanset-1A'nın dengeleme modunu kullanır. Standart, titreşimin A veya B bölgesi seviyelerine indirilmesini gerektirir.

5.3.1 Üç Çalışma Yöntemi (Etki Katsayıları)

Balanset-1A, dengeleme için gerekli vektör matematiğini otomatikleştirir.

• Çalıştırma 0 (Başlangıç): Genlik A'yı ölçün₀ ve faz φ₀ orijinal titreşimin.
• Koşum 1 (Deneme Ağırlığı): Bilinen kütle M_deneme keyfi bir açıyla eklenir. Sistem yeni titreşim vektörünü (A) ölçer.₁, φ₁).

Hesaplama: Yazılım, rotorun kütle değişimine duyarlılığını temsil eden Etki Katsayısı α'yı hesaplar.

α = (V₁ − V₀) / M_deneme

Düzeltme: Sistem gerekli düzeltme kütlesini M hesaplar._corr başlangıçtaki titreşimi ortadan kaldırmak için.

M_corr = − V₀ / α

Çalıştırma 2 (Doğrulama): Deneme ağırlığı kaldırılır ve hesaplanan düzeltme ağırlığı eklenir. Kalan titreşim ölçülür.

.11

5.4 Adım 4: Doğrulama ve Raporlama

Dengeleme işleminden sonra titreşim 1,2 mm/s'ye düşer.
Kontrol: 1,2 mm/s, 1,4 mm/s'den küçüktür. Makine şu anda A Bölgesindedir.

Dokümantasyon: Teknisyen, oturumu Balanset-1A'da kaydeder. ISO 20816-3 sınırlarına açıkça atıfta bulunan, “Önce” spektrumu (6,5 mm/s) ve “Sonra” spektrumu (1,2 mm/s) gösteren bir rapor oluşturulur. Bu rapor, uygunluk sertifikası olarak kullanılır.

Bölüm VI: Özel Hususlar

6.1 Düşük Hızlı Makinalar

ISO 20816-3, 600 rpm'nin altında çalışan makineler için özel notlar içerir. Düşük hızlarda, hız sinyalleri zayıflar ve yer değiştirme, gerilimin baskın göstergesi haline gelir. Balanset-1A, kullanıcının ekran ölçüsünü Yer Değiştirme (µm) olarak değiştirmesine izin vererek veya birincil enerjiyi yakalamak için düşük frekans kesme değerinin 5 Hz veya daha düşük (ideal olarak 2 Hz) olarak ayarlanmasını sağlayarak bu sorunu çözer. Standardın Ek D'sindeki “Dikkat Edilmesi Gerekenler” bölümü, düşük hızlarda yalnızca hıza güvenmeme konusunda uyarıda bulunur 23. Balanset-1A kullanıcısı, “Doğrusal” ayarları veya düşük frekans filtrelerini kontrol ederek bu nüansı dikkate almalıdır.

6.2 Geçici Koşullar: Çalıştırma ve Durdurma

Başlatma sırasında (geçici çalışma) titreşim, kritik hızlardan (rezonans) geçmesi nedeniyle sabit durum sınırlarını aşabilir. ISO 20816-3, bu geçici aşamalarda daha yüksek sınırlara izin vermektedir.23

Balanset-1A, deneysel bir “RunDown” grafik özelliği içerir.11 Bu özellik, teknisyenin hız kesme sırasında titreşim genliği ile RPM arasındaki ilişkiyi kaydetmesini sağlar. Bu veriler aşağıdakiler için hayati önem taşır:

• Kritik hızların belirlenmesi (rezonans).
• Makinenin hasarı önlemek için rezonansı yeterince hızlı geçip geçmediğini doğrulama.
• “Yüksek” titreşimin gerçekten geçici olduğunu ve kalıcı bir durum olmadığını garanti etmek.

6.3 Ek A ile Ek B: İkili Değerlendirme

Kapsamlı bir uygunluk kontrolü genellikle her ikisini de gerektirir.

• Ek A (Konut): Yapıya kuvvet aktarımını ölçer. Dengesizlik ve gevşeklik için idealdir.
• Ek B (Şaft): Rotor dinamiklerini ölçer. Kararsızlıklar, yağ girdabı ve silme algılama için idealdir.

Balanset-1A kullanan bir teknisyen, Ek A gerekliliklerini yerine getirmek için ivmeölçerler kullanabilir, ardından girişleri mevcut Bently Nevada problarına geçirerek büyük bir türbinde Ek B uyumluluğunu doğrulayabilir. Balanset-1A'nın kalıcı raf tabanlı monitörler için “ikinci görüş” veya “saha doğrulayıcı” olarak hizmet verme yeteneği, her iki eki de karşılamada önemli bir uygulamadır.

Sonuç

ISO 20816-3 standardına geçiş, titreşim analizi alanında bir olgunlaşma anlamına gelir ve makine değerlendirmesinde daha incelikli, fizik temelli bir yaklaşım gerektirir. Basit “geçti/kaldı” sayılarının ötesine geçerek, destek sertliği, değişim vektörleri ve çift alan (gövde/mil) ölçümlerini analiz etme alanına girer.

Balanset-1A sistemi, bu modern gereksinimlerle yüksek derecede uyumluluk göstermektedir. Teknik özellikleri (frekans aralığı, doğruluk ve sensör esnekliği) onu yetenekli bir donanım platformu haline getirmektedir. Ancak, gerçek değeri, arka plan titreşim düzeltmesinden bölge sınıflandırmasına ve etki katsayısı dengelemenin matematiksel titizliğine kadar, standardın karmaşık mantığını kullanıcıya rehberlik eden yazılım iş akışında yatmaktadır. Balanset-1A, spektrum analizörünün teşhis yeteneklerini dinamik dengeleyicinin düzeltme gücüyle etkili bir şekilde birleştirerek, bakım ekiplerinin ISO 20816-3 ile uyumsuzlukları sadece tespit etmekle kalmayıp, bunları aktif olarak düzeltmelerini sağlayarak endüstriyel varlık tabanının uzun ömürlülüğünü ve güvenilirliğini garanti eder.