Elektrik Analizi

Durum izlemenin ilk aşaması temel gözlemlerdir. Anormal ısı veya basınç, garip sesler, aşırı titreşim veya belirli bir koku gibi küçük değişiklikler tipik olarak bir şeyin düzgün çalışmadığının işaretleridir. En temel kontrollerden son teknoloji aletlere kadar tüm durum izleme teknikleri, çeşitli sistemlerde kullanılır. Birkaç durum izleme tekniği vardır ve her biri belirli bir makine bileşenine uyarlanmıştır. Makinelerin çeşitli noktalarının durumunu kontrol ederken, farklı durum izleme teknikleriyle farklı arıza tipleri tespit edilebileceğinden, noktaya uygun durum izleme tekniklerinin seçilerek uygulanması önemlidir.

Elektriksel imza analizinin yanında yağ analizi, ultrason analizi, kızılötesi termografi, akustik emisyon analizi gibi durum izleme yöntemleri bulunur. Bunların her birinin makinede oluşabilecek arızaları bir süre önceden tespit etme kapasitesi farklıdır. Örneğin, yağ analizi ve ultrason teknikleri, titreşim ve elektriksel imza analizi yöntemlerine göre daha erken, makine sağlıklı durumdayken ve gözle görülür arıza belirtileri göstermiyorken olası arızaları kestirebilir.

Arıza makinede ilerledikçe arızanın onarımı daha maliyetli olmaktadır ve daha çok vakit gerektirmektedir. Bu da daha çok beklenmedik duruş süresi anlamına gelir. Buna karşın, uygulanacak durum izleme yönteminin ekonomik bir çözüm olması gerekmektedir. Bahsedilen ultrason ve yağ analizi yöntemleri ile durum izleme yapılabilmesi için gerekli olan ölçüm cihazları ve uygulama maliyetli olduğu için uygulanması her yerde mümkün olmayabilir. Bunun yanında, her yöntem belirli arıza modlarını bulmada özelleşmiştir. Dolayısıyla, kapsamı ve uygulaması daha geniş olan titreşim analizi ve elektriksel imza analizi yöntemleri kestirimci bakım uygulamalarında daha çok yer bulmuştur.

Asenkron motor arızalarının yüzde 41’i rulmanlardan, yüzde 37’si statorlardan ve yüzde 10’u rotorlardan kaynaklanmaktadır. Rulman arızaları titreşim analizi ile daha net bir şekilde tespit edilebilse de elektriksel imza analizi ile de tespit edilebilmektedir. Asenkron motorlardaki özellikle stator ve rotor arızalarında ise, elektriksel imza analizi çok net bir tespit sağlar ve diğer yöntemlere göre oldukça güçlü ve ekonomik bir çözümdür.

Mekanik hizasızlık veya balanssızlık, ve hava boşluğu kaçıklığı hem elektriksel imza analizi ile hem de titreşim analizi ile net bir şekilde tespit edilebilir. Motor beslemesinden kaynaklanan ve yalıtım sorunlarından kaynaklanan arızalar elektriksel imza analizi ile tespit edilebilir. Kırık rotor çubukları ve stator problemlerinin tespitinde elektriksel imza analizi, diğer tespit yöntemlerine göre çok daha güçlüdür.

Her bir durum izleme yöntemi, makinenin farklı parçalarındaki sağlık durumlarını analiz ederek, bu parçalarda meydana gelebilecek olası arızaları ve bunların kök nedenlerini tespit edebildiğinden dolayı bu yöntemlerin uygulamasının artırılması daha geniş bir menzildeki arızaların tespit edilebilmesini sağlar. Elektriksel imza analizi, uygulaması kolay olduğu için diğer durum izleme yöntemlerinin yerine veya yanında kolaylıkla tercih edilebilir.

Diğer durum izleme yöntemlerinin aksine elektriksel imza analizi, veri toplamak için makinenin çalışma koşullarına bağımlı değildir. Çünkü veriyi toplayacak sensörler doğrudan makinede değil, makinenin elektrik bağlantılarının yapıldığı motor kontrol merkezi (MCC) veya pano olarak adlandırılan hücrelerde uygulanır. Burada motoru besleyen kablolara akım ve gerilim sensörleri takılarak motorun akım ve gerilim değerleri ölçülür. Motor kontrol merkezindeki ortam koşulları genellikle aynı olduğu için ölçümler sürekli bir şekilde alınarak veriler kesintisiz bir şekilde analiz edilebilir.

Akım ve gerilim verileri çok net bilgiler olduğu için temel ölçüm yöntemleri ile ekonomik çözümler uygulanarak bu veriler kolaylıkla doğru bir şekilde elde edilebilir. Verilerin anlamlandırılması da diğer durum izleme yöntemlerine kıyasla daha kolaydır. Veriler frekans uzayında analiz edilerek, temel bir frekans (motor sürme frekansı) etrafında oluşacak eşit frekans aralıklı yan bant bileşenlerinin oluşumuyla arızanın varlığı net bir şekilde saptanabilir. Yan bantların da harmonikleri gözlenebilir. Elektriksel imza analizinin titreşim analizinden ayrıldığı asıl kısım titreşim analizinde temel frekansın katlarında harmonik frekans bileşenleri gözlemlenirken, elektriksel imza analizinde yan bant ve bazen yan bant harmoniklerinin gözlemlenmesidir.

Sensemore, müşterilerine sunduğu titreşim ve sıcaklık sensörleri Infinity ve Wired ile titreşim verisini toplayıp analiz etmenin yanı sıra, akım/gerilim sensörleri ve IoT veri toplama cihazı Duck ile elektriksel verileri de toplayıp analiz eder. Duck’ın farklı sensörlerden alınacak veriyi eş zamanlı olarak toplayıp buluta aktarabilmesi için 8 farklı kanal vardır ve motorlardaki 3 faz akım, 3 faz gerilim bilgileri bu kanalların 6 tanesi kullanılarak eş zamanlı olarak toplanabilir. Bu sayede elektriksel imza analizinin içerdiği tekniklerden motor akım imza analizi (MCSA), gerilim imza analizi (VSA), anlık güç imza analizi (IPSA) gibi metodlar uygulanabilir.

Akım ve gerilim verileri sensörler aracılığı ile motoru besleyen faz kablolarından alınır ve Duck’a iletilir. Duck ise bu verileri kablosuz bir şekilde buluta aktarır. Bulut uygulama üzerinden veriler görüntülenebilir ve analizler gerçekleştirilebilir. Makinede gerçekleşebilecek olası arızalar önceden kullanıcılara bildirilir ve beklenmedik duruşlar yaşanmadan önce kullanıcıların aksiyon alabilmesi sağlanır.

Elektriksel imza analizi, akım ve gerilim gibi elektrik sinyallerinin analiz edilmesiyle gerçekleşen bazı makine durum izleme yöntemlerini kapsayan bir çatı terimdir. Bu tekniklerden bazıları şunlardır: Akım imza analizi, Gerilim imza analizi, Park vektörü yaklaşımı, Anlık güç imza analizi. Bu analizler sonucunda duruş süresinde azalma, makine kullanılabilirliğinde artış, bakım maliyetlerinde azalma, bakımın daha iyi yönetilmesi ve planlanması beklenir.

Elektriksel imza analizi uygulanan tesislerde sağlanan uzaktan görüntüleme ile personellerin ekipman sağlığı takibinde fiziksel olarak karşılaşabileceği tehlikeler önlenir. Elektriksel imza analizi ile, güç kısıtlaması olmaksızın herhangi bir asenkron motorun sağlığı takip edilebilir ve olası arızalar önceden saptanabilir. Motor ve yükteki mekanik arızaları, statordaki elektriksel arızaları ve şebekedeki sorunları vb. algılama hassasiyeti sunar.

Elektriksel imza analizinde makinelerin dönen aktarma organlarına monte edilmiş sensörlere ihtiyaç duyulmaz. Görüntülenecek veriler akım ve gerilim olduğu için motor girişindeki faz kablolarından bu ölçümler alınabilir. Motor kontrol merkezinde (pano), görüntüleme yapılacak olan ekipmana ilişkin, sürücü çıkışından motor girişine gelen faz kabloları tespit edilip bu kablolarda konumlandırılacak analog çıkışlı sensörler ile akım ve gerilim sinyalleri elde edilebilir. Daha sonrasında bu verilerin bir analizöre veya IoT veri toplama cihazları aracılığı ile bir bulut analiz yazılımına aktarılması ile veriler analiz edilip olası arızalar tespit edilebilir.

Ölçümden istenenler hassasiyet, doğruluk/doğrusallık, yüksek bant genişliği, ve düşük güç tüketimidir. Akım verilerinin görüntülenmesi için motor akımını veri toplama cihazlarının sahip olduğu giriş aralığı değerine indirgeyecek sensörler kullanılmalıdır. Akım transformatörleri, Rogowski Sargıları, Şönt ve İz dirençleri, Hall-Effect sensörleri ve fluxgate sensörleri gibi sensörler kullanılabilir. Gerilim ölçümleri için ise gerilim/potansiyel transformatörleri, gerilim bölücüler gibi sensörler ile gerilim seviyesi analog veri toplama cihazlarının algılayabileceği uygun aralığa indirgenmiş olur.

Elde edilen verilerin yorumlanması için elektriksel imza analizini oluşturan tekniklerden yararlanılır.

MCSA, elektrikli makinelerin sağlığını analiz etmek, izlemek ve yakın gelecekte gerçekleşebilecek arızaları kök nedenleri ile tespit etmek için kullanılan bir yöntemdir.

Bu yöntem, asenkron motoru bir dönüştürücü olarak kullanır ve kullanıcının elektriksel ve mekanik koşulları değerlendirmesine olanak tanır. Yöntem, motorun girişinden alınan akım sinyallerinin izlenmesine dayanır. Akım sinyalleri alınır ve daha sonra bir veri toplama cihazı tarafından toplanır. Daha sonra sinyaller işlenir ve sinyalin spektrumu elde edilir. Bu spektrumlar, hata modları ile herhangi bir eşleşme olup olmadığının tespit edilmesi için analiz edilir.

Gerilim İmza Analizi tekniği, motor akım imzasının analizi ile benzerdir; ancak sinyal motorun gerilim beslemesinden alınır. Motorlar söz konusu olduğunda, motor gücünden kaynaklanan problemlerde ve akım imzasının analizi ile bağlantılı olarak stator elektrik dengesizliğinin analizinde faydalı bir şekilde kullanılabilir. Bu teknik en çok üretim birimlerinin analizinde kullanılır.

Anlık gücün analizi, spektral analize dayalı başka bir arıza analiz tekniğidir. Bu tekniğin MCSA ve VSA ile arasındaki en büyük fark, bir motor fazının gerilim ve akım sinyallerinde bulunan bilgileri aynı anda dikkate alması ve demodülasyonu yapılmış arıza bileşeninin Karakteristik Frekans adı altında görünmesidir.

Oluşacak temel bileşen ve yan bantların yanı sıra, anlık güç spektrumu, arızanın neden olduğu modülasyonla doğrudan ilgili ek bir bileşen içerir. Bu bileşen, Karakteristik Bileşen olarak adlandırılır ve makinenin durumunun teşhisi için bilgi olarak kullanılabilir.

Elektriksel imza analizi, olası arızaların tespitinde önemli bir role sahiptir. Bu arızaların tespit edilebilmesi için verilerin doğru şekilde ve yeterli miktarda elde edilerek, analiz edilmesi gerekmektedir. Sensemore, bu verilerin toplanıp analiz yazılımına aktarılması için IoT veri toplama cihazı olan Duck çözümünü müşterilerine sunmaktadır. Duck, 8 kanalı ile 8 farklı analog çıkışlı sensörden eş zamanlı olarak manuel, periyodik ve tetiklenmiş ölçümler alabilir. Bu kanallara akım, gerilim, sıcaklık, titreşim, nem, basınç vb. analog sensörleri bağlanabilir ve bunlar Sensemore Bulut Uygulaması’nda görüntülenebilir.