BİR HİDROELEKTRİK SANTRALDA SÜREKLİ TİTREŞİM İZLEME SİSTEMİ UYGULAMASI



Benzer belgeler
MAKİNA BAKIMINA YÖNELİK SÜREKLİ İZLEME YAZILIMI

GENEL MOTOR DURUM DEĞERLENDİRME RAPORU

FRANCİS TÜRBİNİ DENEY SİMÜLASYONU

Endüstriyel Çözümlerimiz

MONTAJ, DEMONTAJ ve BAKIM ÜRÜNLERİ

İstenmeyen Duruşlara ve Oluşabilecek Hasarlara Karşı Prosesinizi Korur

ELEKTRİK PİYASASI ŞEBEKE YÖNETMELİĞİNDE DEĞİŞİKLİK YAPILMASINA İLİŞKİN YÖNETMELİK MADDE

RÜZGAR ENERJİ SANTRALİ İŞLETME VE BAKIMI

Hidroelektrik Santrallar için Üretim Sürekliliği Compass 6000 İzleme Sistemi

Ürün serisi tanımı: Wilo-EMU FA (standart versiyon)

Yumuşak Yolvericiler. Kalkış için kontrollü yol verme fonksiyonları. Duruş için özellikle pompa uygulamalarına yönelik yumuşak duruş fonksiyonları

Esnek. Size uygun çözüm bizde var. İddiamız: her bir uygulama için bir doğru enkoder. Bunun için gereken : modüler ürün tasarımımız.

Kullanım Klavuzu Titreşim Ölçer PCE-VT 2700S

Artesis* MCM* / PCM* Özellikler ve Sipariş Bilgisi

IGH. Isı Geri Kazanımlı Taze Hava Cihazı

Genişletme modülleri EM-TRF-USV. EASYLAB'in 230 V şebekeye bağlantısı ve kesintisiz güç kaynağı için K /2012 DE/tr

1355 KVA ALTERNATÖR RAPORU

TEST SİSTEMİ PROJE SÜREÇLERİ

Titreşim Deney Düzeneği

Araştırma Geliştirme Ltd. Şti. - Firma Tanıtım Sunumu -

Online teknik sayfa MKAS KULLANICIYA ÖZEL TASARIMLI ANALIZ SISTEMLERI

FRANCİS TÜRBİNLERİNDE DÖNER GİRDAP HALATININ TİTREŞİM ÖLÇÜMLERİYLE BELİRLENMESİ

Kullanım Kılavuzu Vibrasyon Ölçer PCE-VT 2700

Online teknik sayfa S710 E S700 EKSTRAKTIF GAZ ANALIZ CIHAZLARI

kdeney NO:1 OSİLASKOP VE MULTİMETRE İLE ÖLÇME 1) Osiloskop ile Periyot, Frekans ve Gerlim Ölçme

T.C. KOCAELİ BÜYÜKŞEHİR BELEDİYESİ İSU GENEL MÜDÜRLÜĞÜ ARITMA TESİSLERİ İŞLETME ZORLUKLARI VE SCADA SİSTEMİNİN EKONOMİK GETİRİLERİ

1. Measurement of Noise Level (Gürültü Seviyesi Ölçümü ve Hesaplanması) 2. Sound Pressure Level Measurement (Emergency Ses Şiddeti Ölçümü ve

İçerik. Ürün no.: SLE46C-40.K4/4P Güvenlik tek ışın fotoelektrik sensör alıcı

IGH. Isı Geri Kazanımlı Taze Hava Cihazı

EK-C RÜZGAR ÖLÇÜM İSTASYONU KONTROL İŞLEMLERİ Rüzgar ölçüm direğinde ölçülecek meteorolojik değişkenler ve algılayıcının adı aşağıda verilmiştir:

Online teknik sayfa SEM70-HN025AK22 SES/SEM70 MOTOR FEEDBACK SISTEMLERI ROTATIF HIPERFACE

Online teknik sayfa S710 E S700 EKSTRAKTIF GAZ ANALIZ CIHAZLARI

Otomatik Yük Ayırıcı

Online teknik sayfa FW102 SAÇILAN IŞIK-TOZ ÖLÇÜM CIHAZLARI

MODEL 1500 Tek Kanallı Askıda Katı Madde Ölçüm Sistemi

Yeni sensörler otomatik olarak tanınır. 2 sensöre kadar SC 100 Kontrol ünitesi.

DİKDÖRTGEN KANAL TİPİ FANLAR ILB / ILT Serisi

KLEA Enerji Analizörü

EASYLAB çeker ocak kontrolörlerine yönelik

2-Bölmeli Crossflow Türbini

TİTREŞİM ÖLÇÜMÜNE DAYALI ERKEN UYARICI BAKIM SİSTEMLERİ

MOBİL HİDROLİK SİSTEMLER İÇİN ÇÖZÜMLER

OAG 100A HİDROLOJİ EĞİTİM SETİ ANA ÜNİTE

Elektrik Makinaları I SENKRON MAKİNALAR

Bir bölgede başka bir bölgeye karşılıklı olarak, veri veya haberin gönderilmesini sağlayan.sistemlerdir.

İçerik. Ürün no.: SLE46C-40.K2/4P-M12 Güvenlik tek ışın fotoelektrik sensör alıcı

Ortam havası ile soğutma sistemleri

MLC 410 MANYETİK LİNEER CETVELLER KULLANMA KILAVUZU

MLC 420 MANYETİK LİNEER CETVELLER KULLANMA KILAVUZU

İçerik. Ürün no.: SLE46CI-40.K4/4P-M12 Güvenlik tek ışın fotoelektrik sensör alıcı

GEAsystem. İnşaat mühendisliğinde vibrasyon ölçümleri için etkin çözümler. w w w. s e q u o i a. i t

İçerik. Ürün no.: SLE46C-70.K2/4P Güvenlik tek ışın fotoelektrik sensör alıcı

Online teknik sayfa. DBS60E-SZEP00S42 DBS60 Core ARTIMSAL ENKODER

Ürün no.: MSI Güvenlik kontrolü İçerik

İçerik. Ürün no.: MLC500T IP Set güvenlik sensörü verici

BESMAK MARKA BCO 113 SERİSİ TAM OTOMATİK BİLGİSAYAR KONTROLLÜ HİDROLİK BETON TEST PRESİ VE EĞİLME TEST SİSTEMİ

Ürün serisi tanımlaması: Wilo-Drain MTS

Online teknik sayfa VICOTEC450 TÜNEL SENSÖRLERI

Online teknik sayfa MCS100E HW-C SEOS ÇÖZÜMLERI

İçerik. Ürün no.: MSI 410.F50-03 Güvenlik kontrolü

1_ Dingil Sayım Sistemi l

MESAFE VE KONUM ALGILAYICILARI

İçerik. Ürün no.: SLE46CI-70.K4/4P Güvenlik tek ışın fotoelektrik sensör alıcı

KONDENSER ÜNİTESİ KATALOĞU

Türkiye nin ilk fark basınç transmitteri imalatı,

ABSOLUTE ROTARY ENKODER Çok Turlu Absolute Enkoder, Manyetik Ölçüm GENEL ÖZELLİKLER

AKUSTİK KABİNLİ FANLAR CAB Serisi


BAYLAN ULTRASONİK ISI SAYAÇLARI ISI SAYAÇLARI. Yüksek Ölçüm Hassasiyeti Düşük Basınç Kaybı Geniş Açılı Glass LCD Ekran Uzun Ömürlü Ve Bakımsız Çalışma

SES KAYDEDİCİ KORELATÖR AKUSTİK DİNLEME MİKROFONU. Temel Özellikler ve Çalışma Prensibi

Kestirimci Bakım ve Enerji Verimliliği Sistemi. simplifies predictive maintenance

Ürün serisi tanımı: Wilo-Drain TP

SK 2400 On-Off Seviye Kontrolörü Montaj ve Kullanım Kitapçığı

İçerik. Ürün no.: Set PRK5/4P-M8 + TKS 40x60.A Set reflektörden yansımalı fotoelektrik sensör kutuplu

A

FRANCİS TÜRBİN DENEYİ

3 YIL GARANTĠ YÜKSEK KALĠTE SERİ KUMANDA KUTUSU RPB

ENERJİ AMAÇLI RÜZGAR ÖLÇÜMÜNDE İZLENECEK YOL

Otomatik Tekrar Kapamalı Kesici. (Recloser)

Online teknik sayfa DUSTHUNTER SB30 SAÇILAN IŞIK-TOZ ÖLÇÜM CIHAZLARI

İçerik. Ürün no.: MLC510R IP Set güvenlik sensörü alıcı

İçerik. Ürün no.: ET5I.3/4P Enerjik ışık sensörleri

BASINÇ ŞALTERLERİ. - HDS - Elektromekanik Basınç Şalteri ; HİDROLİK

Grundfos MP 204 Motor Koruma Ünitesi Pazar, 26 Aralık :37 - Son Güncelleme Cumartesi, 24 Aralık :36

Online teknik sayfa. PowerCEMS50 KULLANICIYA ÖZEL TASARIMLI ANALIZ SISTEMLERI

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

DCS DCS ENDÜSTRİYEL KONTROL SİSTEMLERİ & YAZILIM

BESMAK MARKA BCE MODEL ÇİMENTO TEST PRESİ

T.C. ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DEVRE ANALİZİ LABORATUVARI I DENEY FÖYLERİ

TÜRKİYE ELEKTRİK İLETİM A.Ş. (TEİAŞ) Türkiye Elektrik Sisteminde Rüzgar Santralları ve Sistem Bağlantıları

İçerik. Ürün no.: MLC510R IP Set güvenlik sensörü alıcı

Online teknik sayfa VISIC50SF TÜNEL SENSÖRLERI

Online teknik sayfa MCS300P HW PROSES ÇÖZÜMLERI

Online teknik sayfa. DBS60E-TBZZ00S31 DBS60 Core ARTIMSAL ENKODER

Endüktif lineer konum sensörü LI800P0-Q25LM0-ESG25X3-H1181

Online teknik sayfa MCS100FT SEOS ÇÖZÜMLERI

37 yıllık YEMTAR MAKİNA alt yapısının verdiği bilgi birikiminin ardından, bakım onarım işlerinde daha emin daha profesyonel adımlar atmak adına 2013

Online teknik sayfa PBS-RB100SG2SS0BMA0Z PBS BASINÇ SENSÖRLERI

KST Lab. Shake Table Deney Föyü

Ölçü Aletleri. İçindekiler. Uygulama. Uygulama Elektrik Karakteristikleri

Transkript:

1 BİR HİDROELEKTRİK SANTRALDA SÜREKLİ TİTREŞİM İZLEME SİSTEMİ UYGULAMASI Emre ORHON ÖZET Üretimin sürekliliği enerji santrallarının en büyük önceliğidir. Ani arızalardan kaynaklanan beklenmeyen duruşlar ciddi üretim kayıplarına yol açabilir. Bunun önüne geçebilmek için, makinanın dinamik davranışı ile ilgili bilgi veren parametrelerin sürekli olarak izlenmesi ve analizi sayesinde olası arızalar erkenden tesbit edilir, hasar gerçekleşmeden önce bakım planlaması yapılır. Bu çalışma kapsamında 672 MW toplam güce sahip Birecik Hidroelektrik Santralında kurulan sürekli titreşim izleme sistemi tanıtılacak, mekanik ve elektrik montaj ayrıntılarına değinilecek, verilerin izlenmesi ve sürekli gösteriminin ne şekilde yapıldığı anlatılacaktır. Anahtar Kelimeler: Titreşim, sürekli izleme, hidroelektrik, elektromanyetik, eddy akımı, sensör ABSTRACT Uptime is the most important fact for the power plants. Unexpected breakdowns may result in large amount of production loss. In order to prevent this, early fault detection is performed by the online monitoring and analyzing the parameters that relates to the dynamic characteristics of the machine. In this study, an online vibration monitoring system that has been installed in a hydropower plant of 672 MW total power will be introduced, mechanical and electrical installation details will be given and the online monitoring techniques will be presented. Key Words: Vibration, condition monitoring, hydropower, electromagnetic, eddy-current, sensor. 1. GİRİŞ Türbin-Generatör sistemlerinin sürekli olarak izlenmesinde kullanılan Türbin Denetleme ve Gözetleme Sistemleri, makinaları koruma ve arızalar gerçekleşmeden önce erken uyarı verme özelliğine sahiptirler. Bu kapsamda, titreşim (vibrasyon) başta olmak üzere, generatör hava aralığı, manyetik akı, kısmî deşarj, eksenel yatak pozisyonu, devir hızı, faz, proses değerleri ve verim gibi parametrelerin izlenmesi ve analizi sayesinde türbin sürekli olarak kontrol altında tutulmaktadır. Makina arızaları ile ilgili erken uyarı verme özelliğine sahip en önemli parametre titreşimdir. Balanssızlık, kaplin ayarsızlığı, mekanik gevşeklik, yatak yağlama problemleri, çatlak oluşumu gibi arızalar ilk baş gösterdikleri andan itibaren makinanın titreşim imzasında kendilerini göstermektedirler. Bu tip arızalar genellikle aniden oluşmamakta, zaman içerisinde gelişen bir seyir izlemektedirler. Titreşim seviyeleri sürekli olarak takip edilerek, hasara sebebiyet verilmeden ve makinanın duruşunu gerektirecek titreşim seviyelerine ulaşılmadan arızalar erkenden tespit edilebilmektedir. Arıza analizi sonucunda sorunlu olduğu teşhis edilen makina parçalarının yedeklerinin temin edilerek zamanında değiştirilmeleri ile üretim kesinti süresinin en aza indirilmesi ve ikincil arızaların azaltılması sağlanır. Bu sayede fabrika üretimi en az kayba uğramış olur.

2 Koruyucu Sürekli Titreşim İzleme Sistemleri makinalara zarar verebilecek anlık titreşim değişimlerinin hızla belirlenmesi ve önlem alınmasını sağlamaktadırlar. Bunu gerçekleştirebilmek için makina üzerine kalıcı olarak yerleştirilen sensörlere ve bu sensörlerden gelen toplam titreşim seviyelerinin önceden belirlenen alarm limitleriyle sürekli karşılaştırılmasına ihtiyaç vardır. Bu limitlerin aşılması halinde sistem çeşitli ikaz veya trip (acil kapatma) rölelerini aktive ederek makinayı durdurur ve bu sayede büyük bir hasarın önüne geçilmiş olur. Hidrolik makinalardaki arızaların büyük çoğunluğu titreşim izleme yoluyla tesbit edilebilmekte olup, akış ve elektromanyetik kökenli arızaların teşhisi için titreşim beraberinde ilave bazı ölçümlere başvurulmaktadır. Bunların başlıcaları; generatörde Hava Aralığı, Kısmî Deşarj ve Manyetik Akı, türbinde ise Kavitasyon izleme teknikleridir. Özellikle büyük güce sahip türbinlerde bu ölçümlerin tümüne başvurulmaktadır. Bunun yanısıra yağ analizi, basınç, sıcaklık, debi ve verim gibi proses parametreleri, tüm diğer ölçümlerle ilişkilendirilerek arıza teşhisi amaçlı analizleri daha efektif hale getirmektedir (Şekil 1). Şekil 1. Hidrolik türbin-generatörde kurulabilecek sürekli denetleme ve gözetleme sistemine ait ölçüm parametreleri. Hidrolik makinalarda karşılaşılabilen arızalar mekanik, elektrik ve hidrolik olarak 3 grupta toplanmaktadır. Tablo 1 de, hidrolik türbin-generatör sisteminde karşılaşılabilecek arızaların neler olabileceği ve bunları teşhis edebilmek için hangi izleme yöntemlerinin kullanıldığı görülmektedir [1].

3 Tablo 1. Hidrolik türbin-generatör sisteminde karşılaşılabilecek arızalar ve izleme teknikleri. 2. HİDROELEKTRİK MAKİNALAR İÇİN TİTREŞİM SINIRLARI ISO 7919-5 ve ISO 10816-5 uluslararası standartlarında, hidroelektrik santrallardaki türbinlerde ve pompa istasyonlarındaki makina gruplarında titreşim izlemenin ne şekilde yapılması gerektiği açıklanmaktadır [2, 3]. Türbinin her yatağında izafi şaft titreşimleri ve mutlak yatak titreşimi ölçümleri önerilmektedir. ISO 7919-5 standardında tanımlanan izafi şaft titreşimleri, birbirlerine 90 derece açı yapacak şekilde radyal olarak yerleştirilmiş, yatak ile şaft arasındaki izafi yer değişimini ölçen yer değişimi sensörleri ile ölçülmektedir. Bu sensörler şafta temas etmemekte olup, eddy-akımı (eddy-current) prensibi ile çalışmaktadırlar. Yatağa monte edilen birbirine dik iki sensör sayesinde kinetik şaft yörüngesi (orbit) ölçülebilmektedir. ISO 7919-5 standardında şaftın merkez noktasının maksimum yerdeğişimi genliği Smax olarak tanımlanmaktadır ve farklı devir hızlarına sahip makinalarda Smax titreşim seviyesinin mikrometre cinsinden hangi limitler dahilinde olması gerektiği 4 farklı bölge (zone) tanımlanarak verilmiştir (Şekil 2). A bölgesi: Yeni devreye alınmış makinaların titreşimleri normal olarak bu bölgede olmalıdır. B bölgesi: Bu bölgedeki titreşimler, makinanın uzun dönem durmaksızın çalışması için kabul edilebilir seviyededir. C bölgesi: Makinanın titreşimlerinin bu bölgede olması, makinanın uzun dönem çalışması için elverişli değildir. Genelde makina bu bölgede kısa süre çalıştırılır ve ilk fırsatta durdurularak bakıma alınır. D bölgesi: Bu bölge dahilindeki titreşimler makinada kalıcı hasar oluşturmak için yeterli düzeyde olup, makinanın bu bölgede çalışmasına izin verilemez.

4 Şekil 2. ISO 7919-5 uluslararası standardında tanımlanan Smax titreşim seviyesine ait değerlendirme limit bölgeleri. Smax parametresine ilaveten, makina bloğuna yerleştirilen sensörlerle mm/s RMS cinsinden mutlak yatak titreşimleri ölçülmesi önerilmektedir. Bu ölçümler de ISO 10816-5 standardında tanımlanmıştır. Hidroelektrik türbinler genellikle düşük devirde dönmektedirler. Devir hızındaki ilk harmonik bileşeni sağlıklı bir şekilde ölçebilmek için, düşük frekanslarda ivmeölçerlere kıyasla çok daha yüksek elektrik sinyali üreten elektromanyetik hız sensörleri kullanılmalıdır. İvmeölçerlerin düşük frekans bölgesinde kullanımı, sinyalin gürültü eşiği altında kalmasına ve dolayısıyla yanlış ölçümlerin alınmasına yol açabilmektedir. Elektromanyetik hız sensörlerinin kullanılamayacağı tek bölge statorun içidir. Hız sensörleri stator içerisindeki elektromanyetik dalgalardan etkilenmektedir. Dolayısıyla, stator içerisinden alınacak stator çekirdek titreşimlerinin ölçümünde ivmeölçer (accelerometer) kullanılması gerekmektedir. ISO 10816-5 standardında titreşim sınır değerleri makina tipine göre dört gruba ayrılmıştır. Grup 1; rijid temel üzerine kurulu ve 300 dev/dak üzerindeki hızlarda çalışan yatay makinalar, Grup 2; yatakları makina bloğundan destek alan ve 300 dev/dak altındaki hızlarda çalışan yatay makinalar, Grup 3; yatakları temelden destek alan ve 60 dev/dak ile 1800 dev/dak devir hızı aralığında çalışan düşey makinalar, Grup 4 ise; alt yatakları temelden destek alan, üst yatağı ise sadece generatör statorundan destek alan ve 60 dev/dak ile 1000 dev/dak devir hızı aralığında çalışan düşey makinalar olarak tanımlanmıştır. Radyal doğrultuda ölçülen titreşimlerin alarm sınır değerleri - mm/s RMS cinsinden olmak üzere - Grup 1 için 2.5 (uyarı), 4.0 (trip), Grup 2 için 4.0 (uyarı), 6.4 (trip), Grup 3 için 2.5 (uyarı), 4.0 (trip) ve Grup 4 için üst yatakta 4.0 (uyarı), 6.4 (trip), diğer yataklarda 2.5 (uyarı), 4.0 (trip) şeklindedir. 3. PROJE VE UYGULAMA Türkiye de Şanlıurfa ili sınırları içerisinde Fırat nehri üzerinde bulunan Birecik Hidroelektrik Santralı her biri 112 MW güce sahip 6 adet düşey tip Francis türbinine sahiptir. 2001 yılında kurulumu tamamlanmış olan santral Verbundplan Birecik Barajı İşletme Ltd. Şti. tarafından işletilmektedir [4]. Santraldaki türbinlerin titreşimlerinin uzun süreli izlenmesi ve kayıt altına alınması amaçlı kurulan

5 Sürekli Titreşim İzleme Sisteminin montajı 2011 Ağustos ayında 10 iş günü içerisinde gerçekleştirilmiş olup, bu bildirinin yayınlandığı tarih itibariyle sistem devreye alma aşamasındadır. 3.1. Sistemin Genel Yapısı Sistem bileşenleri aşağıda listelenmiştir: 1. Eddy-akımı titreşim yer değişimi sensörleri: Şaft ile yatağın izafi yer değişimini ve izafi titreşimlerini ölçmektedir. 2. Elektromanyetik titreşim hız sensörleri: Makina bloğunun mutlak titreşimlerini ölçmektedir. 3. Sensör montaj blokları: Sensörlerin montajında kullanılan kaideleri ve özel ayar gereçlerini kapsar. 4. Saha bağlantı panoları: Sensör sinyal kabloları ile çoklu sinyal kabloları arasındaki bağlantıyı sağlayan elektrik panolarıdır. 5. Çoklu sinyal kabloları: Sensörlerden gelen sinyali izleme ünitelerine taşıyan çift ekranlı kumanda kablolarıdır. 6. İzleme üniteleri: Sensörlerden gelen sinyali değerlendirerek analiz eden, titreşim seviyelerini anlık olarak ölçerek alarm seviyeleri ile karşılaştıran, alarm seviyeleri aşıldığında uyarı ve trip rölelerini aktive eden ve DCS sistemi ile sürekli dijital veri iletişiminde bulunan cihazlarıdır. 7. Ağ bağlantı aygıtı (switch): İzleme ünitelerinin yerel ağa bağlanmalarını sağlar. 8. Sürekli izleme yazılımı: İzleme ünitelerinden gelen ölçüm verilerini sürekli olarak görüntüler. Aşağıdaki şekilde sistem bileşenleri ve birbirleriyle bağlantıları şematik olarak görülmektedir. Şekil 3. Koruyucu Sürekli Titreşim İzleme Sistemi bileşenleri.

6 Türbin yataklarına monte edilen titreşim ve devir hızı sensörlerinin kabloları saha bağlantı panolarına bağlanmaktadır. Türbin başına 2 adet saha bağlantı panosu mevcut olup her panoya 5 adet sensör bağlıdır. Sinyaller, saha bağlantı kutularından ana panodaki izleme ünitelerine çoklu sinyal kabloları ile taşınmaktadır. Bu sinyal kabloları özel çift ekranlı kumanda kablolarıdır. Kabloların çift ekranlı olması, dışarıdan gelebilecek elektromanyetik gürültüyü ve kabloların birbiri arası etkileşmini engellemek içindır. Sinyallerin izleme üniteleri tarafından değerlendirilmesiyle elde edilen ölçüm parametreleri, OPC protokolü vasitasıyla santralda kurulu bulunan DCS sistemine sürekli olarak aktarılmaktadır. DCS sistemi bu verileri depolamakta ve yazılımında çeşitli parametreler aynı grafikte zamana bağlı olarak çizdirebilmektedir. Buna ilaveten, izleme sistemine ait yazılım vasıtasıyla yerel ağa bağlı bilgisayarlar tüm ölçüm değerlerini sürekli olarak görüntüleyebilmektedir. 3.2. Sensörlerin Yerleşimi Türbinin su giriş doğrultusundaki eksen X, buna yatayda 90 derece dik olan eksen Y, şaft düşey ekseni ise Z olmak üzere eksen takımı belirlenmiştir. Türbinin her bir yatağına X ve Y doğrultularında izafi titreşim yer değişimi sensörleri yerleştirilmiştir. Üst yatağa X, Y ve Z doğrultularında, alt yatağa ise X ve Y doğrultularında elektromanyetik titreşim hız sensörleri monte edilmiştir. Titreşime ilaveten, devir hızı ve harmoniklerinin genlik ve faz bilgisinin ölçülebilmesi için 1 adet devir hızı sensörü yerleştirilmiştir. Şekil 4, sensör dağılımını göstermektedir. Generatör Yatağı (Üst Yatak) Türbin Kılavuz Yatağı (Alt Yatak) Şekil 4. Sensör dağılımı.

7 3.3. İzafi Titreşim Yer Değişimi Sensörleri ve Montajı Projede kullanılan izafi titreşim yer değişimi (veya diğer adıyla izafi şaft titreşimi) sensörleri 1.5 mm ölçüm aralığına sahip, eddy-akımı prensibiyle çalışan entegre osilatörlü sensörlerdir. Sensör duyarlılığı şaft malzemesine göre değişiklik göstermekte olup, 42CrMo4 çeliği için duyarlılık değeri -8mV/µm şeklindedir. Sensör, -24 VDC gerilim ile beslendiğinde, ölçüm aralığı boyunca lineer olarak, şafttan uzaklığı ile doğru orantılı bir voltaj sinyali üretir. Bu yöntemle sensör, şaftın yatağa göre izafi olarak hem statik konumunu hem de titreşimini ölçmektedir. Sensör duyarlılık grafiği aşağıdaki şekildeki gibidir [5]. Şekil 5. İzafi yer değişimi sensörü duyarlılık grafiği. (1): Duyarlılık transfer karakteri, (2): Doğrusallıktan sapma karakteri. Sensör yerleşimi için gerekli tüm sensör montaj blokları ve ayar aparatları Türkiye de imal edilmiştir. Şekil 6 da görülen sensör montaj-ayar aparatı, montaj esnasında sensör kablosunu döndürmeden sensörü ileri geri hareket ettirebilmeyi ve ayar noktasına sabitlemeyi sağlamaktadır. Sensör ucunun şafta dik uzaklığı yaklaşık 2 mm olarak ayarlandığında, sensör çıkış voltajı -10 VDC şeklinde olacaktır. Şekil 6. Eddy-akımlı titreşim yer değişimi sensörü (sol üstte) ve sensör montaj-ayar aparatı

8 Şekil 7 te türbin kılavuz yatağına X doğrultusunda yerleştirilen izafi yer değişimi sensörü, devir hızı sensörü ve mutlak yatak titreşimi sensörü görülmektedir. Soldaki montaj bloğunda alttaki sensör X yönündeki izafi yer değişimini (dinamik olarak da izafi şaft titreşimini), üstteki sensör ise devir hızını ölçmektedir. Şekil 7. Türbin yatağı X yönü titreşim sensörleri ve devir hızı sensörü. Devir hızı sensörü de titreşim sensörü ile aynı tiptedir. Devir hızını ölçebilmek için şafta sensör hizasına gelecek şekilde ince bir alüminyum bant yapıştırılmıştır. Şaft dönerken alüminyum bant sensörün önünden her geçtiğinde, malzeme değişikliği nedeniyle sensör sinyal çıkışında bir elektriksel darbe meydana gelmektedir. İzleme üniteleri bu darbeleri sayarak devir hızını ölçmektedirler. Türbin yatağı Y doğrultusuna yerleştirilen izafi şaft titreşimi sensörü Şekil 8 de görülmektedir. Şekil 8. Türbin yatağı Y yönü izafi şaft titreşimi sensörü. Üst yatak izafi titreşim yer değişimi sensörleri, generatör kılavuz ve eksenel kombine yatağı muhafazasına özel imal edilen montaj blokları ile monte edilmiştir (Şekil 9).

9 Şekil 9. Generatör yatağı izafi şaft titreşimi sensörleri (solda: X yönü, sağda: Y yönü). 3.4. Titreşim Hız Sensörü ve Montajı Projede kullanılan titreşim hız sensörleri elektromanyetik prensiple çalışmaktadırlar. Sensör iç yapısı Şekil 10 da görülmektedir. Bobin Mıknatıs Şekil 10. Elektromanyetik Prensiple Çalışan Titreşim Hız Sensörü Makinaya sabitlenen sensör gövdesi titreştiğinde yay-mıknatıs sistemi sabit bobin üzerinde doğrusal titreşim hareketi yapar. Bu hareket nedeniyle endüklenen bobin, titreşim hızı ile doğru orantılı bir elektrik sinyali üretir. Titreşim hız sensörleri yatay ve düşey ölçüm için farklı mekanik bileşenlere sahip olarak tasarlanırlar. Düşük frekanslarda yüksek genlikli elektrik sinyali verebildikleri için hidroelektrik santrallardaki türbinlerde tercih edilirler. İçlerindeki yay-kütle mekanizması dolayısıyla bir doğal frekansa sahiptirler. Projede kullanılan sensörlerin doğal frekansı 8 Hz tir. İzleme üniteleri sensörün doğal frekans bölgesinde doğrusallaştırma filtrelerine sahiptirler. Şekil 11, yatay ve düşey titreşim hız sensörlerinin generatör yatağındaki montaj şeklini göstermektedir. Tüm sensör kabloları izoleli çelik spirallerden geçirilerek koruma altına alınmıştır. Yay Gövde

10 3.5. İzleme Üniteleri Şekil 11. Generatör yatağı X yönü ve Z yönü mutlak titreşim sensörleri. Projede kullanılan izleme üniteleri sensörlerden gelen veriyi sürekli olarak değerlendirerek elde ettiği ölçüm sonuçlarını alarm limitleri ile karşılaştırmakta, limit aşımı durumunda alarm rölelerini aktive etmektedir. Aynı zamanda OPC protokolü vasıtasıyla DCS sistemine ve bilgisayara sürekli veri aktarımında bulunmaktadır. İzleme ünitelerinin ölçüm konfigürasyonu bilgisayar programı vasıtasıyla yapılmaktadır. Koruyucu izleme (safety monitoring) özelliğine sahip bu üniteler, bilgisayardan bağımsız çalışmaktadırlar. Dolayısıyla bilgisayar bağlantısı kesilse dahi üniteler ölçüme ve koruyucu izlemeye devam etmektedirler. Enerji kesilmesi ve geri gelmesi durumunda izleme üniteleri bilgisayar bağlantısına gerek duymaksızın kendi kendilerine tekrar çalışmakta ve izleme işlevine devam etmektedirler. Her bir izleme ünitesi bir adet güç kaynağı modülüne, bir adet veri iletişim modülüne ve her biri bir adet türbini izlemekle görevli 3 adet izleme modülüne sahiptir. 6 ünite için 2 adet olan izleme üniteleri elektronik odasındaki iki ayrı panoda bulunmaktadırlar. Her biri bir IP adresine sahip olan üniteler yerel ağa bir ağ bağlantı aygıtı (switch) ile bağlıdırlar. 3.6. Sürekli İzleme Yazılımı Şekil 12. İzleme Ünitesi. İzleme ünteleri ile OPC protokolü vasıtasıyla veri iletişimini sağlayan sürekli izleme yazılımı, Windows tabanlı işletim sisteminde çalışmaktadır. Yerel ağ üzerinde herhangi bir Windows bilgisayara kurulu OPC sunucusu yazılımı cihazdan gelen verileri ağa bağlı diğer bilgisayarlarda kurulu bulunan sürekli izleme yazılımına iletmektedir. Yazılım ekranındaki değerler saniyede bir güncellenmektedir.

11 Yazılım aşağıda listelenen değerlerin sayısal ve sütun grafiği gösterimini yapmaktadır: 1. İzafi şaft titreşimi, Smax [µm] 2. Mutlak yatak titreşimi [mm/s RMS] 3. İzafi yer değişimi sensörü aralığı (gap) [mm] 4. İzafi yer değişimi sensörü aralık gerilimi (gap voltage) [V] 5. Titreşimin 1 inci, 2 nci, 3 üncü ve 4 üncü harmonikleri için genlik ve faz değerleri 6. Devir hızı Ekranın sol tarafındaki bölmede tesis, makina grupları, sensörler ve ölçüm parametreleri hiyerarşik olarak görülebilmektedir. Ölçüm ekranları arası geçiş bu kısımdan sağlanmaktadır. Sağ bölmede ise sürekli ölçüm parametrelerinin görüldüğü ekranlar mevcuttur. Görsel uyarı için renkler kullanılmaktadır. Sütun grafiklerinde alarm seviyeleri uyarı için sarı, tehlike için ise kırmızı çizgilerle gösterilmektedir. Alarm seviyeleri aşıldığında, ölçüm değeri ve grafik bu doğrultuda renk değişmektedir. Ölçüm zincirindeki sensör, kablo, izleme sistemi arızaları veya ölçümün aşırı yüklenmesi gibi durumlarda ölçüm kanalı mavi renk almaktadır. Şekil 13 te, tüm ünitelerden elde edilen ölçüm değerlerinin sürekli gösterimi için kullanılan ekran görülmektedir (anlık ekran görüntüsü, izleme sisteminin testleri sırasında tüm üniteler 60 MW civarında üretim yaparken alınmıştır). Ayrıca her bir sensörden gelen sinyalin analiziyle elde edilen ölçüm parametreleri için ayrıntılı sütun grafiği ekranı örneği de Şekil 14 te bulunmaktadır. Şekil 13. Sürekli İzleme Yazılımı ekranından bir görüntü. Tüm ünitelerin skaler ölçüm değerlerinin sürekli gösterimi (üniteler 60 MW civarında üretim yaparken).

12 Şekil 14. Sürekli İzleme Yazılımı ekranından bir görüntü. Tek bir sensörden gelen sinyalin analiziyle elde edilen farklı ölçüm parametreleri için ayrıntılı sütun grafiği gösterimi. SONUÇ Bu bildiri kapsamında anlatılan proje, Türkiye deki bir hidroelektrik santralda yerli yüklenici tarafından güncel teknolojiyi ve azami ölçüde yerli imkanları kullanarak yapılan ilk geniş kapsamlı proje olma özelliğine sahiptir. Sürekli titreşim izleme sisteminin Birecik Hidroelektrik Santralının üretim sürekliliği ve verimliliğine getireceği uzun vadeli fayda, bu tür sistemlerin benzer diğer santrallarda da kurularak yaygınlaşması için bir örnek teşkil edecektir. KAYNAKLAR [1] SCHÜBL, A., HASTINGS, M., Integrated Vibration and Process Monitoring at Momina Klisura, Bulgaria, Hydropower & Dams Journal, Vol.15, Issue 2, 2008. [2] ISO 7919-5, Mechanical vibration -- Evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts -- Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants. [3] ISO 10816-5, Mechanical vibration -- Evaluation of machine vibration by measurements on nonrotating shafts -- Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants. [4] http://www.verbundplanbirecik.com.tr [5] http://www.bkvibro.com ÖZGEÇMİŞ Emre ORHON 1978 yılı İstanbul doğumludur. 1999 yılında İTÜ Makina Fakültesini bitirmiş olup, aynı üniversitede Makina Dinamiği Titreşim ve Akustik yüksek lisans programını 2009 yılında tamamlamıştır. 2000 yılından bu yana Pro-Plan firmasında titreşim ve akustik konularında çalışmakta olup, bu süre zarfında birçok sanayi tesisinde titreşim izleme sistemi kurulumları ve titreşim ölçüm-analiz eğitimleri gerçekleştirmiştir.