Bakım Mühendisliğinde En Son Teknolojiler : İşin Uzmanından! VibraTek 02/2016 Teknik Bülten 6 1.0 Giriş YERİNDE BALANS ALMA İŞLEMİ: EKONOMİK ve TEKNİK YÖNDEN BİR İNCELEME Dr. İbrahim H. Çağlayan Uyarıcı Bakım uygulaması, 1960'lardan sonra ve özellikle 80'li yıllarda gelişen bilgisayar ve elektronik teknolojisi ile paralel olarak gelişme göstermiştir. Uyarıcı Bakım, titreşim ölçüm ve analizi ile makinaların titreşim "imza"larında meydana gelen değişiklikleri tanıma ve bu yolla arızaları önceden, makinayı durdurmadan ve açmadan bulma yöntemi şeklinde dar bir çerçevede tanımlanabilir. Bu yöntemle tanımlanabilen arızalardan biri de balanssızlıktır. Balanssızlık genel olarak, yüksek hızda dönen makinalarda dengelenmemiş kütleler sonucunda ortaya çıkan tahrip gücü yüksek bir vuruntudur, ve dönme devri hızında, radyal doğrultuda tesir eder. Rotorlarda ve fanlardaki dengesizlik, titreşimleri yaratan önemli etkenlerden olduğundan dengelenmemiş kütlelerin tam dengelenmesi gerekir. 2.0 Yerinde ve Dışarıda Balans Alma Günümüzde dengeleme işlemi, rotorların veya fanların yataklarından çıkarılarak bir balans tezgahına gönderilmesi veya uzun süren deneme-yanılma yöntemleri ile yapılmaktadır. Bu tür uygulamalar hem yeterince sağlıklı bir sonuç vermemekte, hem de işletmenin uzun süre üretimini engellemektedir. Ayrıca, balans tezgahlarında yapılan dengeleme işlemi genellikle fanın kendi çalışma hızında yapılmadığından, fan kendi devrinde çalıştığında tekrar problem yaratmakta ve tam dengelemeye ulaşılamamaktadır. Buna da neden, merkezkaç kuvvetinin hızın karesi ile orantılı olmasıdır. Örneğin, 600 devir/dk hızda dönen, 1 metre yarıçapında bir fanda 100 gramlık bir balanssızlık 394 N merkezkaç kuvveti yaratırken, aynı balanssızlık 3000 devir/dk hızında bunun 25 katı (3.000/600'ün karesi) olan 9.850 N'luk bir kuvvet yaratır. 600 devir/dk'da yapılacak bir balans alma işlemi ile bu balanssızlığın %90 'nın giderilmiş olduğunu düşünelim: 10 gram balanssızlık kalmış olsun. 600 d/dk'da bu balanssızlık hissedilmeyebilir, ama bu 10 gram 3.000 d/dk'da 2.500 gram etkisi yapacaktır. Bu da 3000 d/dk'da ciddi bir şekilde hissedilecektir. Deneme-yanılma yöntemi ile yapıldığında fanın balansının tam anlamıyla alınması oldukça zor ve sağlıksızdır. Çünkü hem kütle miktarını, hem de ağırlık bağlanacak noktayı tahmin etmek çok büyük şans gerektirir. Uyarıcı Bakım uygulaması içerisinde yer alan, makinaların yerinde balans işlemi, işletmeye ekonomik açıdan çok büyük kazanç sağlamaktadır. Balansı alınacak makina sökülmediğinden, tekrar takılırken yaşanan kaplin ayarı problemi, rulmanların yatağa sağlıklı şekilde yerleştirilme problemi ortadan kalkmış olacaktır. Ayrıca, yukarıda da değindiğimiz nedenlerle makinaların kendi devirlerinde çalışırken balans yapılmaları gerekmektedir. Rotorların ve fanların makinadan sökülmeden kendi yatakları üzerinde ve işletme devrinde dengelenmesi son derece pratik bir işlemdir. Tüm yapılması gereken, ölçüm yapılacak yatağın belirlenmesi, düzeneğin kurulması ve gerekli bilgilerin dikkatli bir şekilde bilgisayara girilmesinden ibarettir. Dengeleme işlemi boyunca rotorun devir sayısının sabit kalmasına ve rotorun kritik devir sayısına yakın bir devirde çalıştırılmamasına dikkat edilerek çok iyi sonuçlar almak mümkündür.
VibraTek, mühendislik hizmetlerinin bir parçası olan Yerinde Balans işlemi için, davet üzerine işletmelere gitmekte ve bu hizmeti vermektedir. 3.0 Yerinde Balans işleminin ekonomisi Bir çimento fabrikasını ve bu fabrikadaki bir Abgaz Fanını ele alalım. Abgaz fanı bir çimento fabrikasının en hayati önem taşıyan makinalarından biridir. Bu fan sürekli mal yapışması ve zor çalışma koşulları nedeniyle kolayca balans bozulmasına uğrar. Bu fan 2,5-3 metre arası çapa, 1 tonun üstünde ağırlığa sahip olup, büyük ve sökülüp takılması hayli zor bir fandır. Yerinde balans işlemi uygulanmadığında, fan'ın en iyi şartlarda balans tezgahına sökülüp, götürülüp balans yapılması ve geri getirilmesi ortalama üç iş günü sürecektir. Bu arada, fırında üretim 72 saat duracaktır. Eğer, fabrikanın bulunduğu şehirde balans yapan bir firma yoksa o zaman fanın fabrikanın bulunduğu yere en yakın bir şehire gönderilmesi gerekecek; haliyle süre uzayacak ve duruş ortalama beş günü, (120) saati bulacaktır. Fırında üretilmekte olan Klinkerin tonunun1993 yılı sonu fiyatlarıyla 500.000 TL ve fırının üretiminin saatte yaklaşık 77 Ton olduğunu düşünürsek, kayıp 72 saat için 72x77x500.000 TL, yani 2.772.000.000 TL dir. 120 saat için ise 120x77x500.000 TL, yani 4.620.000.000 TL dir. Işletmelerde yaptığımız incelemelerde bu rakamın dahi iyimser ve küçük bir rakam olduğu ifade edilmiştir. Buna karşılık, Abgaz fanının balansının alınmasının yerinde balans yöntemi ile yapılması ortalama 4 saat 1 sürdüğü düşünülürse bu süre içerisinde kayıp 4x77x500.000 TL, yani 154.000.000 TL dir. Aradaki fark sistemin üstünlüğünü açıkça gözler önüne sunmaktadır. En iyi şekliyle şehir içinde hemen yapılan bir işlemde, yerinde balans bu fan için 100x(2.772.000.000-154.000.000)/2.772.000.000= %99 daha ucuza mal olmaktadır. Bu sadece duruşun neden olduğu kaybın üretim açısından maliyet karşılaştırmasıdır. Buna işçilik, malzeme, firmaya ödenen para vs gibi maliyet arttırıcı unsurlar eklenmemiştir. 5 4.62 4 Maliyet (Milyar TL) 3 2 2.772 Bakım ve Duruş Maliyeti 1 0 0.154 Başka Şehir Şehir İçi Yerinde Balans Şekil 1. Bir çimento fabrikasında Abgaz fanında balans alma nedeniyle duruş maliyetinin karşılaştırılması 1 Bu fan 350-400 derece arası hava bastığından, soğuma zamanı ve fırının soğuma sonrası ısınma zamanı gözününe alınarak bu 4 saat gibi, yerinde balans için uzun bir süre verilmiştir. Çevre ısısında veya düşük ısıda hava basan bir fanda bu süre tek düzlemde balans için 1 saat civarındadır. Sayfa 2
4.0 Yerinde Balans alma işlemi ile elde edilen sonuçlar 4.1 Fanlar üzerinde yerinde balans VibraTek Müh Müm Ltd Şti, bir Çimento Fabrikasında 5 makina üzerinde, yerinde balans yapmıştır. Ölçümler DLI 8603 (seri no: 86118) cihazı ve bu cihaza bağlı Balance Kit BK-1 ile yapılmıştır. Balans işleminden sonra seviyeler işletmece kabul edilebilecek, ISO standartlarına uygun memnun edici seviyelere düşürülmüştür. Farin Değirmeni Aspiratörü : 735 RPM : 700 kw : 4.700 m3/dk : 3.090 mm Fan Kanat Sayısı :16 Iki ayrı noktaya 417 gr ve 402 gr olmak üzere toplam 819 gr ağırlık bağlanmıştır. Yanda DLI Watchman 8603 cihazı görülüyor. V (Dikey) : 10,85 mm/sn 0,89 mm/sn %92 A (Eksenel) : 6,20 mm/sn 1,23 mm/sn %80 H (Yatay) : 2,81 mm/sn 1,09 mm/sn %61 Elektrofiltre : 983 RPM : 200 kw : 3.000 m3/dk : 2.020 mm Fan Kanat Sayısı :12 Tek bir noktaya 786 gr ağırlık bağlanmıştır. Multisiklon V (Dikey) : 8,31 mm/sn 1,91 mm/sn %77 A (Eksenel) : 15,75 mm/sn 2,06 mm/sn %87 H (Yatay) : 8,94 mm/sn 1,26 mm/sn %86 : 980 RPM : 250 kw : 4.200 m3/dk : 1.780 mm Fan Kanat Sayısı :11 Sayfa 3
: Iki Düzlem Fan kaplin taraf düzleminde bir noktaya 230 gr, fan serbest taraf düzleminde bir noktaya ise 460 gr bağlanmıştır. KAPLIN Taraf V (Dikey) : 5,73 mm/sn 1,39 mm/sn %76 A (Eksenel) : 17,27 mm/sn 2,00 mm/sn %88 H (Yatay) : 22,85 mm/sn 1,98 mm/sn %91 SERBEST Taraf Soğutma Aspiratörü V (Dikey) : 3,41 mm/sn 0,85 mm/sn %75 A (Eksenel) : 11,38 mm/sn 1,61 mm/sn %86 H (Yatay) : 10,36 mm/sn 1,68 mm/sn %84 : 1668 RPM : 90 kw : 580 m3/dk : 1.050 mm Fan Kanat Sayısı :16 Iki ayrı noktaya 45'er gr bağlanmıştır. Primer Aspiratörü V (Dikey) : 11,43 mm/sn 1,89 mm/sn %83 A (Eksenel) : 19,20 mm/sn 2,23 mm/sn %88 H (Yatay) : 12,27 mm/sn 2,09 mm/sn %83 : 2960 RPM : 37 kw : 100 m3/dk Fan Kanat Sayısı : 8 Tek bir noktaya 15 gr ağırlık bağlanmıştır V (Dikey) : 27,53 mm/sn 1,96 mm/sn %93 A (Eksenel) : 24,67 mm/sn 2,23 mm/sn %91 H (Yatay) : 26,02 mm/sn 3,09 mm/sn %88 Yukarıdaki değerler, tek bir denemeyle elde edilen değerlerdir. Işletmenin bir an önce üretime geçebilmesi açısından çok daha ince balans yapılmamıştır. Bu fanlardan ilk dördü için ISO 2372 Sayfa 4
standardına göre maksimum kabul edilebilir vibrasyon limiti 4,5 mm/sn'dir. Ancak, son fan için ise 2,8 mm/sn'dir. Bütün fanlarda bu limitler sağlanmakta, ancak primer vantilatorunda yatay yönde bu seviyenin %10 üzerine çıkılmıştır. Ancak, burada da neden balanssızlık değil, vibrasyon analizinden elde edilen grafiklere bağlı olarak aldığımız bilgilere göre bu vibrasyon fanın şaselenmesindeki zayıflıktan kaynaklanmaktadır. Bu giderildiğinde bu seviyede düşecektir. 4.2 Taşlama tezgahı Bir rulman fabrikasında rulman dış bilezik yuvarlanma yolu açma ve taşlama işleminde kullanılan bir tezgahta yüksek seviyede vibrasyon mevcuttu. Işletme, kalite kontrol açısından bu tezgahta üretimi düşürmüştü. Titreşimler, yapılan yerinde balans işlemiyle giderildi. Cincinnati Heald 503 : 2995 RPM : 7,5 kw Iki ayrı noktaya 25 ve 42,5 gr ağırlık bağlanmıştır V (Dikey) : 4,16 mm/sn 0,44 mm/sn %90 A (Eksenel) : 9,48 mm/sn 0,72 mm/sn %93 H (Yatay) : 10,37 mm/sn 0,35 mm/sn %97 Bu tip bir makinada, yine ISO2372 standardına bağlı olarak kabul edilebilir limit 1,8 mm/sn olarak belirlenmiştir. Tipik olarak, bir balans işleminde TRIM balansı denilen, hassas balans işlemi yapılır. Bu balans işlemi şayet ilk denemede limitler içine inilememişse veya çok düşük seviyeler elde edilmek isteniyorsa yapılır, örneğin imalat tezgahlarını tahrik eden motorlarda. Unutulmaması gereken bir diğer konu da balansın belli bir seviyenin altına çekilemeyeceğidir. Kalıcı balanssızlık denilen bu miktar standartlarla belirlenmiştir. (TSE 2372*). Genel olarak dönen kütle miktarı arttıkça müsade edilen balanssızlık da artar. Bu yüzden dönen kütle m ile müsade edilen kalıcı balanssızlık U arasında bir bağıntı kurmak mümkündür. Ancak pratikte üretimdeki tolerans hataları, mekanik oynaklık, aşınma ve eksen kaçıklığı gibi faktörler nedeni ile mükemmel dengelemeye erişilemez. Daima bir miktar dengesizlik kalır. Titreşim düzeyi ile belirlenen bu artık dengesizlik, dengeleme yapılan makinanın gördüğü işe ve dengeleme işleminin ekonomik yapısına bağlıdır. 5.0 Sonuç Bir çimento fabrikasında değişik kapasite, konstrüksiyon ve büyüklükteki fanlarda DLI cihazları ve Yerinde Balans Kiti ile yapılan Yerinde Balans işlemleri ile başarılı sonuçlar alınmış ve bu makinaların tam kapasite ile, ve rulmanlara, tahrik motoruna ve genel olarak makina tümüne zarar verici titreşimler giderilmiştir. Aynı şekilde, bir rulman fabrikasında üretimi ciddi şekilde etkileyen bir tezgahta yerinde balans alınarak, bu tezgahın tam kapasite ile üretime katılması sağlanmış ve makinanın da sağlığı korunmuştur. Yerinde balans işlemi, işletmelerde çok kolaylıkla uygulanabilecek ve ehil ellerde çok iyi sonuçlar doğurabilecek bir yöntemdir. Sayfa 5
*Bu standart artık yürürlükten kaldırılmış olup, ISO 10816-3 geçerlidir. 2016 Bu yazının her hakkı saklıdır. Sadece, yazının başlığı ve yazarı referans verilerek alıntı yapılabilir. Aksine davranış, hukuki sorumluluk getirir. Sayfa 6