Titreşim analizi, makine parçalarına yerleştirilen sensörlerle toplanan titreşim verilerinin işlenerek olası arızaların önceden tespit edilmesini sağlayan bir yöntemdir. Çalışmaları sırasında dişli kutuları ve elektrik motorları gibi çeşitli makine bileşenlerinde titreşimler meydana gelir; bu titreşimler dengesiz dönen parçalar, yağlama sorunları, dişli hasarı veya ekipmanın kendine özgü özellikleri gibi farklı sorunlardan kaynaklanabilir. Titreşim iki taraflı bir olgudur; sorunlara işaret eder ve sorunlara neden olabilir. Bu sorunların titreşim analizi ile zamanında tespit edilememesi, her sektörün kaçınmak istediği ciddi hasarlara yol açabilir. Bu yazıda titreşim verilerinin nasıl yorumlandığını, spektrum analizinin rolünü ve arızaların frekanslardan nasıl okunduğunu ele alıyoruz.
Titreşim Verilerini Anlamak
Titreşim analizinde, verileri toplamak için makine parçalarına sensörler yerleştirilir ve bu veriler daha sonra olası arızaları tahmin etmek için işlenir. Çeşitli kuvvet ve faktörlerden kaynaklanan bu titreşim sinyalleri, karmaşık dalga şekilleri olarak karşımıza çıkar. Bu arıza verilerini zaman alanı grafiklerini inceleyerek yorumlamak zor olabilir. (Bloğumuza Göz Atın: Makine Verisini Anlamak) Spektrum analizinin devreye girdiği yer burasıdır; titreşim sinyallerini anlamanın anahtarıdır. Bu alanda en sık kullanılan araç Frekans-Genlik grafiğidir. Frekans, özellikle dönen ekipmanlardaki titreşimler için, Hertz (Hz) veya dakika başına devir (RPM) cinsinden ölçülen titreşimlerin saniyede ne kadar sıklıkla tekrarlandığını belirtir. Genlik ise titreşimlerin gücünü gösterir ve farklı birimlerle ölçülebilir. Farklı yazılım veya ürünlerdeki birim farklılıklarının bazen yanlış yorumlara yol açabileceğini unutmamak önemlidir. Yaygın genlik birimleri Tepeden Tepeye, Tepeden ve RMS’den oluşur.
Titreşim Spektrumu ve Trendler
Titreşim analizinde titreşim ölçümünün bağımsız bir kavram olmadığını anlamak önemlidir; daha çok matematiksel bir ifadeye benziyor. Mekanik titreşimler konum, hız veya ivme cinsinden ölçülebilir. Metre bölü saniye kare (m/s²) veya g cinsinden ölçülen ivme, genellikle 1000 Hz’nin üzerindeki frekanslar için kullanılırken, milimetre bölü saniye (mm/s) cinsinden ifade edilen hız, 10 Hz ≤ f ≤ 1000 Hz aralığındaki frekanslar için uygundur; ISO 10816/20816 sınır değerleri de mm/s RMS cinsinden verilir. Düşük frekanslı titreşimler için (10 Hz’nin altında), mikron cinsinden ölçülen konum tercih edilen birimdir.Spektrum analizi uzmanlaşmış bir alan olduğundan, yaygın uygulama, ortalama karekök (RMS) değerini kullanarak titreşim gücünü izlemektir. Tüm ayrıntıları sağlamasa da titreşim yoğunluğundaki değişiklikleri izlemenin etkili bir yoludur. RMS değerini, Frekans-Genlik (RMS) grafiğinde titreşimin güç dağılımının bir temsili olarak düşünebilirsiniz.
Şekil 1. Titreşim Spektrumu ve Trend Grafikleri
Titreşim Analizinde Spektrum Analizinin Önemi
Titreşim analizi için spektrum analizi, makine sağlığı ve performansının sırlarını açığa çıkarmada merkezi bir rol oynar. Önemini tam olarak anlayabilmek için çeşitli kuvvetler ve faktörler tarafından şekillendirilen titreşim sinyallerinin karmaşıklıklarını incelememiz gerekiyor.
Fourier Dönüşümü
Spektrum analizi Fourier Dönüşümünün dönüştürücü yeteneğine dayanır. Bu matematiksel araç, karmaşık, zamana dayalı titreşim sinyallerini frekans alanı olarak bilinen uyumlu bir dünyaya dönüştürmenin anahtarıdır. Burada titreşimler, makinenin durumunu ortaya çıkaran frekans spektrumlarını oluşturan farklı müzik notalarına dönüşür. Frekanslar, bir müzik kompozisyonundaki tempoya çok benzer şekilde, makinenin titreşimleri konusunda bize rehberlik eder. Frekansın ortağı olan genlik, titreşimin yoğunluğunu temsil eder. Farklı birimlerde ölçülebilmesine rağmen farklı yazılım veya ürünler kullanıldığında olası yanlış yorumlamaların farkında olmak önemlidir.Yaygın genlik birimleri Peak-to-Peak, Peak ve RMS’den (Ortalama Karekök) oluşur. Genlik bize, bir müzik notasının ses düzeyine benzer şekilde, titreşim spektrumu içinde bir frekansın ne kadar yüksek veya yumuşak olduğunu söyler. Yüksek genlikli bir frekans, güçlü titreşimi gösterirken, düşük genlikli bir frekans, daha zayıf titreşimi gösterir. Uzmanlar, bu genlikleri frekanslar arasında inceleyerek makine hasarının veya kusurlarının ciddiyetini değerlendirir.
Arızalar ve Frekanslar
Belirli makine arızaları veya kusurları, titreşim spektrumundaki özel melodilere benzer şekilde belirli frekanslarda ortaya çıkar. Belirlenmeden bırakılırsa, bu “imza frekanslarının” genliği artar, bir müzik notasının sesinin yükselmesine ve daha belirgin hale gelmesine benzer.
İzleme, Yorumlama ve RMS
Uygulamada spektrum analizi, spektrum içindeki frekansların ve genliklerin dikkatli bir şekilde izlenmesini içerir. Bu süreç, uzman analistlere düzensizlikleri ve eğilimleri tespit edebilecekleri bir alan sağlayan bir Frekans-Genlik grafiği aracılığıyla görselleştirilir. Makinenin genel sağlığına ilişkin değerli bilgiler sunar. Bu analizin temelinde ortalama karekök (RMS) değeri yer alır. Ayrıntılı bilgi sağlayamasa da titreşim yoğunluğundaki değişiklikleri izlemenin güvenilir bir yolu olarak hizmet eder. RMS, spektrum bileşenlerinin karelerinin toplamının kareköküdür, eşdeğer olarak güç spektral yoğunluğu altındaki alanın kareköküdür, ve titreşimin genel gücünü değerlendirmek için değerli bir araçtır.
Şekil 2. Frekans-Genlik (RMS) Grafiği
Sık sorulan sorular
Titreşim analizi nedir?
Titreşim analizi, makine parçalarına yerleştirilen sensörlerle titreşim verilerinin toplanması ve bu verilerin olası arızaları önceden tahmin etmek üzere işlenmesidir. Titreşimler dengesiz dönen parçalar, yağlama sorunları veya dişli hasarı gibi problemlere işaret eder; zamanında tespit edilmezlerse ciddi hasarlara yol açabilir.
Titreşim analizinde frekans ve genlik ne anlama gelir?
Frekans, titreşimlerin saniyede ne kadar sık tekrarlandığını belirtir ve Hertz (Hz) veya dakika başına devir (RPM) cinsinden ölçülür. Genlik ise titreşimin gücünü gösterir; yaygın genlik birimleri Tepeden Tepeye, Tepe ve RMS'dir.
Titreşim hangi birimlerle ölçülür?
Mekanik titreşimler konum, hız veya ivme cinsinden ölçülebilir. İvme genellikle 1000 Hz'nin üzerindeki frekanslar için, hız 10 Hz ile 1000 Hz arasındaki frekanslar için kullanılır; 10 Hz'nin altındaki düşük frekanslı titreşimlerde ise mikron cinsinden ölçülen konum tercih edilir.
Spektrum analizi titreşim analizinde neden önemlidir?
Titreşim sinyalleri karmaşık dalga şekilleri olduğu için zaman alanı grafiklerinden yorumlanması zordur. Spektrum analizi, Fourier Dönüşümü sayesinde zamana dayalı sinyalleri frekans alanına taşır ve Frekans-Genlik grafiği üzerinden makinenin durumunu ortaya koyan frekans spektrumlarını görünür kılar.
RMS değeri titreşim izlemede ne işe yarar?
RMS (ortalama karekök) değeri, spektrum bileşenlerinin karelerinin toplamının kareköküdür; eşdeğer olarak güç spektral yoğunluğu altındaki alanın kareköküdür ve titreşimin genel gücünü değerlendirir. Tüm ayrıntıları vermese de titreşim yoğunluğundaki değişiklikleri izlemenin güvenilir ve yaygın kullanılan bir yoludur.
