Bir döner makine rezonans frekansına ulaştığında, bu durum makineye (ve tesise) ciddi hasara, çalışanların yaralanmasına ve büyük mali sonuçlara yol açabilir. Bu, ne pahasına olursa olsun önlenmelidir. Çoğu döner makine, rezonans frekansı ile makinenin hızının asla çakışmayacağı şekilde tasarlanmış olsa da, tasarım kusurları, hız değişiklikleri veya dış etkenler (temelin doğal frekansı gibi) nedeniyle yine de rezonans meydana gelebilir.
Kritik frekanslar
Her makine (kurulum) bir veya daha fazla doğal frekansa sahiptir; bu, herhangi bir tahrik veya sönümleme kuvveti olmadan sistemin titreşme eğiliminde olduğu frekanstır. Dönen bir makine çalışır durumdayken belirli bir titreşim frekansı üretilir. Bu titreşim frekansı, makinenin (yapının) doğal frekansı ile çakıştığında mekanik rezonans meydana gelir. Bu durumda makine, titreşim kaynağıyla uyumlu olarak şiddetli bir şekilde titreşir ve amplifiye edilmiş bir titreşim üretir. Yükseltilmiş titreşimler o kadar güçlü olabilir ki, makine üzerinde tahrip edici bir etkiye sahip olabilirler.
Dönen makinelerde titreşimlerin nedenleri çeşitlilik gösterebilir. Titreşimlerin nedenleri hakkında daha fazla bilgi edinin.
Çözüm
Rezonansın önlenmesi gerektiği açıktır. Bunun için, makine titreşimini izlemek üzere ivmeölçerler kullanılabilir. Bir verici ( transmitter) kullanılarak, ivmeölçer bir PLC, DCS veya SCADA sistemi ile iletişim kurabilir ve gerektiğinde hızlı ve uygun önlemlerin alınmasına olanak tanır. Kritik (rezonans) frekansların bilinmesi önemlidir, zira bunlar alarm değerlerini ayarlamak için kullanılır. Bu alarm değerleri, bir döner makinenin rezonans frekansına ulaşmasını önlemek amacıyla belirlenmiştir.
İvmeölçerler ve kullanımları hakkında daha fazla bilgiye aşağıdaki sayfalardan ulaşılabilir:
- Titreşim izleme sistemi ile makine hasarlarının önlenmesi
- İvmeölçerlerle titreşim ölçümleri
- Doğru endüstriyel IEPE ivmeölçeri seçmek için 11 ipucu
- İvmeölçerler (ürünler)
Rezonans frekansını belirleme yöntemleri
Bir makinenin rezonans frekansını belirlemenin çeşitli yöntemleri vardır. En yaygın olarak kullanılan yöntemler aşağıda ele alınmaktadır.
Darbe testi (çarpma testi)
Bir darbe testi, makinelerin kritik frekanslarını bulmaya yardımcı olur. Darbe testi gerçekleştirmek için farklı yöntemler vardır. Bu, malzemeye (makineye) lastik bir çekiçle hafifçe vurmak kadar basit olabilir. Ekipman daha sonra, dönen bir makinenin bir dönüş süresine denk gelen birkaç saniyelik bir örnek (zaman alanı grafiği) alabilir. Örnekleme süresi, belirlenen rezonans frekanslarına bağlıdır. Makineyi birden fazla noktada test etmek önemlidir; makinenin rezonans frekansını belirlemek için hem tahrik noktasında hem de aktarım noktasında ölçümler yapılmalıdır. Bu test için, hatalı verilerin önlenmesi ve makinenin doğal frekansının daha kolay belirlenebilmesi amacıyla makine çalışır durumda olmamalıdır.
Hızlanma/serbest yavaşlama testi
Sözde “yavaşlama tepe tutma” sürecinde, titreşim, makinenin çalışır durumda olduğu andan kapatılmasına kadar izlenir. Rezonans olmadığında, titreşim seviyesinin sabit kalması beklenir. Kapatma sırasında titreşim seviyesi artarsa, genliğin artma hızı doğal frekansı gösterebilir. Bu teste ek olarak, hem titreşim seviyesi hem de makinenin faz kaymasının ölçüldüğü daha kapsamlı “coast down peak phase” (yavaşlama sırasında tepe fazı) testi de bulunmaktadır. Bu şekilde, 180 derecelik faz kaymasının ortasında yer alan doğal (rezonans) frekans belirlenebilir.
Doğal frekans formülü
Üçüncü bir yöntem ise, doğal frekansı bir formül kullanarak basitçe hesaplamaktır. Ancak bu, formülün ima ettiği kadar basit değildir. Bir makinenin doğal frekansını (ωn) hesaplamak için, sertlik (k) ve kütle (m) parametrelerinin bilinmesi gerekir. Genellikle durum böyle değildir. Özellikle, bir yapının sertliğini belirlemek çok zordur. Ayrıca, iki parametreden biri değiştiğinde doğal frekans da değişir. Bu nedenle, bu yöntem nadiren kullanılır.
Doğal frekansın değiştirilmesi
Kendi frekansı, örneğin makinenin sertliği veya kütlesi değiştirilerek değiştirilebilir. Kütle artırıldığında veya sertlik azaltıldığında, kendi frekansı azalır. Tersine, kütlenin azalması ve sertliğin artması, kendi frekansını artırır.
Parametrelerden birini (sertlik veya kütle) değiştirmek her zaman mümkün değildir. Bu durumda, makinenin dönme hızı değiştirilebilir. Ancak bu genellikle bir seçenek değildir; bir makine belirli bir hızda dönmesinin bir nedeni vardır. Ayrıca, titreşim seviyelerini önemli ölçüde azaltmaya yarayan dinamik bir amortisörü makineye yerleştirme seçeneği de mevcuttur.
Olağanüstü makine titreşiminin en yaygın nedenlerinden biri olarak, rezonans frekansı dahilinde çalışmaktan kaçınmak önemlidir. Bu frekansı belirlemek için, doğal frekansı tespit etmek üzere hassas ölçüm yapılması gerekir. Rezonansa ek olarak, dengesizlik, hizasızlık veya hasarlı bileşenler de genellikle anormal titreşim davranışına neden olan başlıca faktörler arasındadır.
