Titreşim Analizi Nedir?

Titreşim, en basit ifade ile; bir denge noktası etrafındaki mekanik salınıma denir. Titreşimler; ilk aşamada enerji israfı, ses ve gürültü oluşturmaları sebebiyle istenmeyen durumlar olsa da makinaların kullanılmaz hale gelmesine dahi sebep olurlar. Bu durumsa bakım-onarım masraflarının artmasına, istenmeyen duruşlara, yedek parça maliyetlerine hatta on binlerce dolar harcanarak alınan ekipmanların hurdaya ayrılmasına sebep olabilir. Örneğin; dişli kutularını, elektrik motorlarını ya da herhangi bir makine elemanını ele alacak olursak; çalışma esnasındaki hareketi titreşim üretir. Titreşimler; motorlardaki dönen parçaların balanssızlığından, yağlama problemlerinden, dişli çatlaklarından ve daha pek çok sorunun yanı sıra ekipmanın kendi karakteristiğinden kaynaklanabilir. Bu açıdan titreşim bir sorun olduğu kadar da sorunlara işaret eden bir parametredir. Arıza başlangıçlarında düşük seviyelerde olan titreşim değerleri ilerleyen arıza düzeylerinde artarak sorunun ciddileştiğine işaret eder. Arızaların fark edilmemesi, sistemde yıkıcı hasarlara yol açabilir. Bu yüzden hareketli bir aksama sahip olan ürünlerde tasarım ve kalite kontrol süreçlerinde titreşim analizleri yapılarak nihai ürünler ortaya çıkarılır. Fakat, bu tasarımsal çalışmalara rağmen ürünlerin saha uygulamalarında yanlış montaj, yetersiz yağlama, gevşeklik gibi birçok dış etken titreşim oluşturarak özellikle üretim hatları, iklimlendirme ve enerji sistemleri gibi önemli yerlerde sistem sürekliliğini kesintiye uğratır. Bu aşamadaki yıkıcı etkilerden korunmak için ise ürünlere kestirimci/önleyici bakım faaliyetleri kapsamında titreşim ölçümleri ve analizleri yapılır. Bu sayede, bakım maliyetlerinde kritik tasarruflar elde edildiği gibi üretimde de kesintiler yaşanmaz ve üretimdeki kesintilerden kaynaklı maliyetlerde aşağı çekilerek tasarruf sağlanır.

Titreşim analizinde, sürekli ya da belirli sıklıkla, sistem parçaları üzerine yerleştirilmiş sensörlerden alınan titreşim verileri analiz edilerek arıza olup olmadığı önceden tahmin edilir. Farklı noktalardan alınan titreşim sinyalleri, farklı kuvvet ve etkenlerden dolayı karmaşık bir dalga formu içerir. Bu yüzden zaman-dalga formundaki grafikleri inceleyerek arızaların belirlenmesi çok zordur. Titreşim sensörlerinden, zaman-dalga formunda alınan sinyaller yazılım içerisinde Fourier Dönüşümü(Fourier Transform) kullanılarak frekans bandında spektrumlar oluşturulur. Spektrumda yer alan frekanslar arızanın ya da hatanın türünü ve kaynağını, frekans genlikleri ise hasarın şiddetini gösterir. Belirli arızalar kendine özel frekanslarda oluşur ve arızanın giderilmemesi halinde o frekansa ait genlikte artmaya devam eder. Arızalar sistem bozulana kadar titreşim, sıcaklık, gürültü artışı ve aşırı akım gibi çeşitli belirtiler gösterir. Durum izlemeye dayalı bakım, bu belirtilerin ölçülüp değerlendirilmesiyle yapılır.

Spektrum analizi, titreşim sinyallerinin yorumlanmasında kullanılan en etkili yöntemdir. En yaygın kullanılanı Frekans-Genlik grafiğidir. Frekans, titreşimin saniyede kaç kez tekrar ettiğini gösterir. Frekans birimi, özellikle dönen ekipman titreşimleri için "1/saniye", diğer bir deyişle Hz veya "RPM" dir, yani devir/dakika birimleridir. Genlik ise farklı birimlerle ifade edilebilen titreşim gücünü ifade eder, farklı yazılım veya ürünlerdeki bu farklılıkların yanlış yorumlamaya neden olacağı unutulmamalıdır. Peak-to-Peak, Peak, RMS yaygın olarak kullanılan genlik görüntüleme birimleridir.

Titreşim Spektrumu ve Trend Grafikleri

Titreşim konusunda yapılan bir yanlış da titreşim ölçümünün kendine ait bir biriminin olduğunun düşünülmesi ve matematiksel bir ifade olduğunun atlanmasıdır. Aslında mekanik titreşimlerde ölçülen birim konum, hız veya ivmedir. 1000 Hz’den yüksek frekanslarda ivme(mm/s2), 10 Hz ≤ f ≤ 1000 Hz aralığında hız(mm/s) tercih edilir. 10 Hz’den küçük titreşimlerde ise konum(mikron) kullanılır. Bu durum doğru yahut yanlış olarak adledilemez. Gerek okuma/anlamlandırma kolaylığı gerek ölçüm teknikleri sebebi ile standartlar bu doğrultuda şekillenmiştir. Spektrum analizi uzmanlık gerektiren bir alan olduğu için genel anlamda titreşim gücününün takibi RMS değeri üzerinden yapılabilir. Detaylı bilgi vermese de titreşim yoğunluğunun artıp azaldığı bu değer üzerinden takip edilebilir. Bu değer Frekans-Genlik(RMS) grafiğinin altında kalan alandır.

Anıl Erkut ULUSOY