ERDEMİR 1. SOĞUK HADDEHANE TESİSLERİNDE BİLGİSAYAR DESTEKLİ KESTİRİMCİ BAKIM SİSTEMİ Emrullah ÇAYIR Mustafa ERKAN Aydın KİRAZ Mehmet GÖKGÖZ Engin AKIN Özet: Bu çalışmada, ERDEMİR 1. Soğuk Haddehane Tesislerinde yürütülen bilgisayar destekli kestirimci bakım sistemi açıklanmaktadır. 1.Soğuk Haddehane üretim hatlarında kritik makineler üzerinde belirli periyotlarla kestirimci bakım ölçümleri yapılmaktadır. Tespit edilen makineler üzerinde her bir tur rotası için yaklaşık 1000 adet ölçüm alınmaktadır. Kestirimci bakım ölçümleri, Erdemir Bakım birimleri için geliştirilen BYS bilgisayar destekli bakım programından, tespit edilen periyotlarda otomatik olarak üretilen iş emirlerine göre yapılmaktadır. Alınan ölçümlerin bilgisayar ortamında gerekli analiz ve değerlendirmesi yapılarak makinenin durumu hakkında bilgi sahibi olunmaktadır. Yapılan kestirimci bakım çalışmaları sonucunda, ölçüm alınan makine, pompa ve fanlarda beklenmeyen arızalar ve üretim kayıpları önemli ölçüde önlenmiştir. Alınan ölçümler bilgisayar ortamında saklanarak makinenin tarihçesi hakkında bilgi sahibi olunmaktadır. Anahtar sözcükler: Bilgisayar Destekli Kestirimci Bakım, Erdemir Bakım Yönetim Sistemi (BYS), Verimlilik. 1.GİRİŞ Bir makine arıza yaptıktan sonra bakım ve onarımını yapmak hem zor, hem de pahalı bir iştir. Beklenmeyen arızalarda bakım ve onarım süresi uzar, yedek parça temininde güçlük meydana gelir, duruşun uzun olması nedeni ile üretim kayıpları ve maliyetler artar. Bakım maliyetleri, üretim maliyetleri içerisinde önemli yer tutar. Bir makineden maksimum verim almak ve bakımdan kaynaklanacak üretim kayıplarını minimuma indirmek amacı ile uygulanan bakım anlayışı sırası ile şu aşamalardan geçmiştir. 1) Arıza bakımı (Breakdown maintenance) 2) Koruyucu-Planlı Bakım (Preventive Maintenance) 3) Kestirimci-Bakım (Predictive Maintenance) 4) Proaktif Bakım (Proactive Maintenance) Arıza bakımı: Bir makinenin arıza yapıncaya kadar çalışmasına devam etmesi ve arıza yaptıktan sonra bakıma alınmasıdır. Bu bakım anlayışı ilk bakışta uygun gibi görülse de, makinelerde meydana gelen beklenmeyen ve ani arızalar büyük üretim kayıplarına ve bakım masraflarına sebep olur. Bu nedenle bu tür bakım anlayışı işletmelerden hemen hemen kalkmıştır. Koruyucu-Planlı bakım: Bu bakım anlayışında, üretim hatlarının belirli periyotlarla planlı olarak durdurularak bakım yapılmasına ve bazı parçaların yedeği ile değiştirilmesine olanak sağlar. Kestirimci bakım: Kestirimci bakım sistemi makinenin durumunu periyodik veya sürekli ölçüm yaparak tespit etmeyi ve bu ölçüm ve kontrol sonucuna göre üretimi etkiyecek arızanın olabileceği zamanı önceden kestirerek, buna göre uygun zamanda makineyi bakıma almayı hedefler. Bu bakım sisteminde, alınan ölçümler ile trend analizi ve spektrum analizi yapılarak, makinenin arıza kaynağı ve tarihçesi hakkında bilgi sahibi olunur. Makinelerin maksimum verimde kullanılmasını ve beklenmeyen arıza duruşlarının önlenmesi amaçlanır. Proaktif bakım: Makine arıza yapmadan önce arızaya sebep olabilecek arıza kaynakları araştırılır. Yapılan kestirimci bakım bilgilerinden yola çıkılarak yerinde analiz ve gerekli dizayn değişikliklerinin yapılmasını ve arızaların kaynağında çözülmesini hedefler. Böylece makinelerdeki problemlerin gecikmeden temelden çözülmesi hedeflenir. 2. ERDEMİR BAKIM YÖNETİM SİSTEMİ (BYS) Erdemir genelinde kullanılmak üzere, Bilgisayar Destekli Bakım Yönetim sistemi programı geliştirilmiştir. Erdemir Bakım Yönetim Sistemi (BYS) programı çok kullanıcılı olarak tüm bakım birimleri tarafından kullanılmaya başlanmıştır. Bu aşamada BYS programı aynı anda 120 kullanıcı tarafından kullanılmaktadır. BYS nin temel amacı bakım maliyetlerini azaltmaktır. Bu doğrultuda BYS den beklenen yararlar şu şekilde sıralanabilir. 151
Erdemirdeki tüm tesis, ekipman, makine vs. yer bazında kodlanmak ve bilgilerin girilmesi suretiyle kontrol ve takibini sağlamak. Bakımda kayıt, arşiv ve belge düzeni getirilmiştir. Sistem; yaptığını yaz, yazdığını yap ilkesine uygun olarak tasarlanmıştır. Herhangi bir yer veya nokta bazında yapılan işlerin detayı, maliyet kontrolü ve denetimi sağlanabilmektedir. Yapılan işlere ait bilgilerin girilmesi ile, zengin bir bilgi birikimi oluşmakta ve bu bilgilere ulaşarak kolay hale getirilmektedir. Tüm bakım birimlerinde standartların oluşturulması ve kullanımı sağlanmaktadır. Bakım faaliyetlerinin ilk defada, doğru ve hatasız yapılması hedeflenmektedir. Bakım personeli veriminin artırılması amaçlanmıştır. Tesis ve makinelerin faydalı ömrünün uzatılması ve tesislerin kullanılabilirliğinin artması sağlanacaktır. Beklenmeyen arızalar sıfıra yaklaşacaktır. Yedek parça ve stok maliyetleri azalacaktır. Erdemir, yukarıda belirtilen hedeflere ulaşabilmek için, bakım yönetim sistemi kapsamında, kestirimci ve pro-aktif bakım felsefesini temel almaktadır. Bundan amaç, ekipmanlarda ve sistemlerde beklenmeyen ve ani oluşan arızaları en az seviyeye indirerek, hatların ve sistemlerin kaliteyi etkilemeksizin verimli bir şekilde sürekli çalışmasını sağlamaktır. 3. KESTİRİMCİ BAKIM YAKLAŞIMI Kestirimci bakım; makine ve ekipmanlardaki aşınma, yorulma ve arızaların sorun yaratacak hale gelmeden önce tespiti, analizi ve düzeltilmesi amacıyla seçilen parametrelerin ölçülmesi ve önceden belirtilen sınır değerler ve trendler kullanılarak mukayese edilmesidir. Kullanılan yaklaşım, makine ve ekipmanların güncel ve gelecekteki durumlarının kestirilmesi, geçmişlerinin izlenmesini sağlar. Kestirimci bakım sisteminde seçilecek makineye ait aşağıda verilen bilgilerin dikkate alınması gerekmektedir. Makinenin üretim açısından kritikliği Makinenin çalışma prensibi Makinenin tipi Sürekli veya aralıklı çalışma durumu Hızı Tahrik tipi Transmisyon tipi Yataklama biçimi ve yatağın özellikleri Muhtemel arıza ve problemler Arıza veya problemin oluşum sıklığı Makinenin çalışma ve çevre şartları Proje bilgileri Makinenin yükü Makinenin özellikleri Bu noktalar göz önüne alınarak, kestirimci bakım işlemi, 1.Soğuk haddehane tesislerinde, Periyodik veri toplama Kritik makineler için sürekli izleme (Monitoring) şeklinde yapılmaktadır. Erdemir BYS kapsamında uygulanan kestirimci bakım sitemi genel akış diyagramı Şekil 1 de verilmiştir. Veri toplama cihazı BİLGİSAYAR Periyodik kontrol listesi Sistem-Makineler Şekil 1. Erdemir Bilgisayar Destekli Kestirimci Bakım Sistemi Genel Akış Şeması Kestirimci bakım işlemi şu aşamalardan oluşmaktadır. Ölçüm yapılacak makinelerin ve ölçüm kriterlerin belirlenmesi, Makinelerden ölçümlerin alınması, Ölçümlerin analizi ve varsa problemin tespiti Tespit edilen problemin düzeltilmesi. 4. GENEL ARIZA BELİRTİLERİ İş talep formu Trend ve spektrum analizi Döner makinelerde meydana gelen arızalar ve arıza belirtileri şunlardır. Eksen-kaplin ayarsızlığı Balans bozukluğu Mekanik gevşeklik Eğik şaft Yatak-rulman hasarı Dişli hasarı, diş boşluğu (dişlilerde) Kayış-kasnak problemleri Hidrolik ve aerodinamik problemler, kavitasyon Rezonans (Çalışma frekansı = Doğal frekans) Aşırı sürtünme ve aşınma Aşırı sıcaklık Yetersiz yağlanma, kirli yağ Malzemenin yorulması Elektriksel problemler Yukarıda belirtilen problemler arıza durumu ortaya çıkıncaya kadar, belirli şekillerde kendini belli eder. Bu belirtiler genel olarak şunlardır. 152
Titreşim artışı Sıcaklık artışı Gürültü artışı Aşırı akım vs. Kestirimci bakım anlayışı, bu kriterlerin ölçümü ve değerlendirilmesi esasına dayanır. Kestirimci bakım ölçümleri ile ilgili uzmanlık gerektiren ölçümlerden birisi de titreşim ölçümü ve ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesidir. Makineler belli bir hasara maruz kaldıklarında en iyi uyarı sinyalini titreşim verir. Döner makinelerde her mekanik problemin kendine has vibrasyon karakteristiği vardır. Bu nedenle, titreşimin büyüklüğü ve karakteristiği incelenerek problemin büyüklüğü ve kaynağı hakkında fikir sahibi olunur. 5. KESTİRİMCİ BAKIM UYGULAMASI 5.1 Kestirimci Bakım Cihazları Ve Bilgisayar Programları 1. Soğuk haddehane bakım birimleri için, Erdemir BYS kapsamında, kestirimci bakım yazılım programı ve aşağıda belirtilen cihazlar temin edilmiştir. Kestimci bakım cihazları: Veri toplama cihazı Titreşim ölçme ve analiz kiti İnfrared sıcaklık ölçer Gürültü ölçer Devir ölçer Yağ analiz cihazı. Kestirimci bakım ölçümleri yukarıda belirtilen cihazlar yardımı ile yapılmaktadır. 1.Soğuk haddehane bakım birimlerinde kestirimci bakım sistemini yaygınlaştırmak ve etkili olarak kullanımını sağlamak amacı ile, 1.Soğuk Haddehane Müdürlüğü 2000 yılı bakım hedeflerinden birisi Sistemlerimizdeki fanların, periyodik vibrasyon analizi yapılarak izlenmesine geçmiş olmak olarak belirlenmiştir. Bu doğrultuda ünitemizdeki tüm fanların kestirimci bakım ölçümleri yapılmaktadır. Kestirimci bakım ölçümleri için 2 adet bilgisayar programı kullanılmaktadır. Bu programlar şunlardır. Erdemir bilgisayar destekli bakım programı (BYS) Kestirimci bakım programı (Prism-4). BYS den bir tur rotasında ölçüm yapılacak makineler için, tanımlanan şekilde otomatik iş emri açılmaktadır. Açılan bu iş emirlerine göre, ölçümler yapılmakta, ölçümler ile ilgili işgücü, maliyet bilgileri ve açıklama notları yazıldıktan sonra iş emri kapatılmaktadır. Kapatılan iş emri, periyodu dolunca tekrar otomatik olarak açılmaktadır. Kestirimci bakım programı olarak, SKF firmasınca geliştirilen Prism-4 programı kullanılmaktadır. Ölçüm yapılacak makineler, ölçüm parametreleri, bu parametrelere ait alt ve üst alarm değerleri, devir sayısı, arıza frekansları vs. Prism-4 programında tanımlanmıştır. Tanımlanan makine ve kriterler, Prism-4 programı yardımı ile bilgisayardan veri toplama cihazına veri transfer edilmekte ve sahadan alınan ölçümler veri toplama cihazından tekrar bilgisayara yüklenmektedir. Prism-4 programından ölçüm sonuç listeleri alınır ve gerekli değerlendirmeler ve spektrum analizleri bu program üzerinden yapılır. BİLGİSAYAR Erdemir Bakım Yönetim Sistemi Programı (BYS) İş emri Kestirimci Bakım Programı (PRİSM-4) Veri transferi VERİ TOPLAMA CİHAZI Ölçüm MAKİNELER-SAHA Şekil 2. Kestirimci Bakım Ölçümleri Akış Şeması 5.2. Kestirimci Bakım Ölçüm Parametrelerinin Tanımlanması Kestirimci bakım ölçümü yapılacak makineler için aşağıda belirtilen hususlar dikkate alınmaktadır. Ne ölçmeli? Nereden ölçmeli? Hangi yönden ölçmeli? Hangi makineleri ölçmeli? Hangi sıklıkla ölçmeli? Hangi seviyedeki ölçüm değerleri yüksek? Makinelere ait boyut, devir sayısı, rulman, dişli sayısı, kanat sayısı, kayış uzunluğu vs. proje bilgileri var mı? Hangi makineler aynı tur rotasına alınmalı? Hangi makineler çok kritik? vs. 153
Yukarıda belirtilen kriterler ışığında kestirimci bakım ölçümleri için, kestirimci bakım programına aşağıda belirtilen bilgiler girilmektedir. Kestirimci bakım programında analizi yapılacak noktalar tanımlanmaktadır. Her makine ve ölçüm noktası için; titreşim değerleri, sıcaklık, gürültü, devir sayısı vs. ölçüm parametreleri ve ölçüm birimleri tespit edilmektedir. Ölçülecek parametrelerin cinsine göre kestirimci bakım programında gerekli tanımlamalar yapılır. Makinenin tipi, büyüklüğü, çalışma şartları,devir sayısı ve kritikliği dikkate alınarak her bir ölçüm parametresi için alt ve üst alarm değerleri girilir. Kestirimci bakım ölçümlerinde en önemli ölçüm parametresinden birisi de titreşim ölçümüdür. Titreşim ölçümleri için aşağıda belirtilen ölçüm tanımlamaları yapılmaktadır. -Titreşim hızı veya deplasmanı -Titreşim ivmesi -Titreşim ivme zarfı (acceleration enveloping) Titreşim ölçümleri sonucunda analiz yapılabilmesi ve arızanın kaynağının tespit edilebilmesi için, kestirimci bakım programının set değerleri tablosuna, yukarıda belirtilen ölçüm tanımı ve alt ve üst alarm değerlerinin yanı sıra aşağıdaki tanımların da yapılması gerekmektedir. Makinenin devir sayısı ve devrin harmonikleri: Makinenin devir sayısının bilinmesi çok önemlidir. Çoğu mekanik problemler kendini devrin katlarında titreşim piki yaparak gösterir. Titreşim ölçümleri, yatay, dikey veya eksenel olarak alınabilir. Detay analiz için mümkün olduğunca bu üç yönde titreşim ölçümünün alınması gerekmektedir. 5.3. Ölçümlerin Alınması Bölüm 4.2 de belirtildiği şekilde ölçüm yapılacak makineler ve ölçüm kriterleri Prism-4 programında tanımlandıktan sonra, aynı tur rotasında ölçüm yapılacak makineler için bir tur rotası oluşturulur. Oluşturulan tur rotasına istenen makineler dahil edilir. Tur rotası oluşturulurken, makinelerin aynı cins olması, birbirine olan mesafesi vs. hususlar dikkate alınmaktadır. Ölçüm yapılacak makineler için BYS de iş emri çıktıktan sonra, Prism-4 programındaki tur rotası bilgileri, bilgisayardan veri toplama cihazına yüklenir. Enspektör, veri toplama cihazı ve ölçüm sensörlerini (titreşim sensörü, sıcaklık ölçer vs.) kullanarak makinelerden gerekli ölçümleri alır. Şayet ölçüm değerleri alarm limitleri üzerinde çıkarsa, alınan ölçümler tekrarlanarak, sağlıklı ölçüm alınması sağlanır. Veri toplama cihazı ile toplanan ölçüm bilgileri, enspektör tarafından veri toplama cihazından bilgisayara yüklenir. Enspektör sahadan ölçüm alırken teknik emniyet kurallarına uymak zorundadır. Ayrıca ölçümlere enspektörle birlikte bir kişi daha iştirak etmektedir. Şekil 3. te Kestirimci bakım ölçümlerinin alınışı görülmektedir. Spektral band aralıkları: Spektral band aralıkları analiz edilerek hangi spektral band aralıklarında titreşim değerlerinin yüksek olduğu tespit edilerek arızanın kaynağı hakkında fikir sahibi olunur. Yatağın rulman numarası: Yatağın rulman numarasına bağlı rulman hasar frekansları tespit edilir. Böylece analiz esnasında problemin gelişiminin yatağın rulmanından kaynaklanıp-kaynaklanmadığı tespit edilebilmektedir. Pompa ve fanlarda kanat geçiş frekansı: Kanat frekansını tanımlanması ile hidrolik veya aerodinamik güçlerden kaynaklanan problemler tespit edilebilmektedir. Kayış-kasnak tahrikli makinelerde kayış frekansı: Kayış frekansının bilinmesi ile, analiz esnasında kayışlarda aşınma, gevşeklik, kayış kasnak kaçıklığı ve kayış rezonansı tespit edilebilir. Dişli kutularında hasarı tespit etmek için, diş çalışma frekansı: Analiz esnasında dişli aşınması, aşırı diş boşluğu, diş kırılması vs. problemleri diş çalışma frekansı yardımı ile tespit edilebilmektedir. Şekil 3. Kestirimci Bakım Titreşim Ölçümleri Alınırken 5.4. KESTİRİMCİ BAKIM ÖLÇÜMLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE ANALİZİ Ölçümler alınıp veri toplama cihazından bilgisayara yüklendikten sonra ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesi kestirimci bakım mühendisi tarafından yapılmaktadır. 40 154
Ölçümlerin değerlendirilmesinde şu hususlar dikkate alınmaktadır. Alınan her bir ölçümün tanımlanan alarm limitleri içerisinde kalıp-kalmadığı, Daha önce alınan ölçümlerle mukayese edilmesi ve trend analizi, Titreşim ölçümleri için spektrum analizi ve varsa problemin kaynağı araştırılır. Şekil 6. Teneke Fume-Egzost Fanında Tespit Edilen Balans Problemi.(Yapılan Balans Sonucu Bu Problem Giderilmiştir) Şayet bir makinede problem sık ortaya çıkıyorsa, bu durumda sistemde dizayn değişikliğine ihtiyaç vardır. Problemin oluşum kaynağı dikkate alınarak, gerekli dizayn değişikliği yapılmak suretiyle problemin giderilmesi sağlanmaktadır. 6. SONUÇ Şekil 4. Kestirimci Bakım Ölçümleri İle İlgili Olarak Bilgisayar Analizi Yapılırken Ölçümlerin değerlendirilmesi ve yapılan analiz sonucu, varsa problem ve problemin kaynağı tespit edilmektedir. Gerekli bakım planlaması ve hazırlıkları yapıldıktan sonra, planlı duruşlarda sistemin bakımı yapılarak problem giderilmektedir. Kestirimci bakım ölçümlerine ait trend analizi ve spektrum analizi ile ilgili örnek grafikler Şekil 5 ve 6 da verilmiştir. 1.Soğuk haddehane tesislerinde kestirimci bakım kapsamına alınan makinelerde beklenmeyen ve ani duruşlar büyük ölçüde önlenmiştir. Bu nedenle kestirimci bakım kapsamına alınan makinelerin sayısında artış olacaktır. Yapılan kestirimci bakım uygulaması ile, aşağıda belirtilen iyileştirmeler hedeflenmektedir: 1. Bakım maliyetlerinde (yedek parça, yağ sarfiyatı, işgücü vs) azalma, 2. Planlı bakım için gereken duruşlar arasında zaman artışı, 3. Büyük- ani duruş sürelerinde azalma, 4. Bakım sürelerinde azalma ve üretim verimliğinde (üretimde) artış. 7. KAYNAKLAR Şekil 5. Tandem Hattı Çatı Fanında Yapılan Ölçüm Trend Analizi. (Okla Gösterilen Ölçüm Sonrasında, Yapılan Balans Sonucu Titreşim Trendindeki Azalış Görülmektedir) 1 Erdemir Bakım Yönetim Sistemi, Erdemir İşletmeler Genel Müdür Yardımcılığı, Yardımcı İşletmeler ve Atölyeler Bakım Baş Müdürlüğü Proje Ekibi. Eylül 1995. 2 S.Çakır, Kestirimci ve Proaktif Bakım Seminer Notları. Tekenel Mühendislik, 2000. 3 Accuracy of Balancing. ISO 1940-1973. 4 James E., Berry, P.E., Proven Method for Specifying Both 6 Spectral Alarm Bands as well as Narrowband Alarm Envelopes Using Today s Predictive Maintenance Software Systems (3 rd Edition). BandAid Technical Literature, Copyright 1993 Technical Associates of Charlotes Inc. Sayfa:7-1 ile 7-25. 155