Günümüzde elektrik motorları endüstriyel tesislerin vazgeçilmez ekipmanları haline gelmiştir. Türkiye net elektrik enerjisi tüketiminin yaklaşık %48’i sanayi sektöründe, sektörden sektöre farklı olmakla birlikte sanayide tüketilen elektrik enerjisinin de ortalama %70’i elektrik motor sistemlerinde tüketilmektedir. Ayrıca sanayide kullanılan elektrik motorlarının %90’ı üç fazlı alternatif akım asenkron motorlarıdır. Dolayısıyla endüstriyel üretimin kesintisiz devam edebilmesi için elektrik motorlarının, özellikle üç fazlı asenkron motorların, beklenmedik duruşlara sebebiyet vermemesi önem arz etmektedir. Tüm bu ekipmanların sorunsuz operasyonun sağlanması için sanayi devrimi ile birlikte elektrik motorları için yeni bakım stratejileri geliştirilmiştir.
Motor Akımı İmza Analizi (MCSA)
Titreşim analiz metodu, ekipmana fiziksel olarak erişim gerektirdiği için ulaşılması güç yerlerdeki ekipmanlarda (derin kuyu pompaları ya da klima santralleri gibi) meydana gelecek arızaları tespit edebilmek için Akım İmza Analizi (Motor Current Signature Analysis – MCSA) yöntemi geliştirilmiştir. Sadece elektrik motorunun akım sinyalini ölçümüne dayalı bu yöntem, titreşim analizine benzer şekilde elde edilen sinyalin frekans spekturumuna açılması ve her bir frekans bileşenindeki piklerin incelenmesine dayanır. Kestirimci bakım yöntemlerinden biri olan motor akımı imza analizi yöntemi güvenilirliği açısından kendisini ispat etmiş bir bakım yöntemidir. Diğer kestirimci bakım yöntemlerinden daha yeni olmasına rağmen endüstri çevrelerinde sağladığı güvenilir ve isabetli arıza tespit yeteneği ile kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. MCSA hem mekanik hem de elektriksel arızaları belirlemek için, motorun durdurulmasına gerek duyulmadan alınan ölçümler sayesinde arıza tespitinde bulunabilen bir analiz yöntemidir.
Yöntem uygulanırken çalışmakta olan motorun akım ve gerilim bilgisi; akım trafoları ve gerilim problarıyla ölçülür. Ardından zaman alanındaki akım grafiği hızlı fourier dönüşümüyle frekans alanına (frequence domain) dönüştürülür. Stator-rotor hava aralığındaki değişiklikler elektromotor kuvvetini etkileyen hava akısı aracılığıyla motorun akımına geri yansır. Bu yüzden akım hem mekanik hem de elektriksel arızalarla ilgili bilgi taşır. Bu nedenle arızalar akımın frekans spektrumunda belirli frekanslarda değişim göstereceklerdir. Akım imza analizi yapılırken bu yansımalar tespit edilmeye çalışılır.
MCSA yöntemi henüz yeni olmasından dolayı ticari olarak çok fazla üretici seçeneği sunmaz. Endüstride pratik olarak sadece periyodik ölçüme imkan tanıyan portatif sistemler kullanılmaktadır. Elektrik motorlarının elektrik akım bilgilerine göre analiz etse de sadece elektriksel değil mekanik arızaları da bulmaya yardımcı olur. Bunların yanında motor tarafından sürülen ekipmanlar üzerinde de kestirimci bakım uygulaması mümkündür. Tesislerde; fan, pompa, kompresör, pres makinesi ve konveyörler üzerinde çeşitli elektriksel veya mekanik arızaların tespiti yapılabilir.
Model Bazlı Arıza Analizi
Endüstride en sık kullanılan kestirimci bakım yöntemi titreşim analizidir. Titreşim analizinin sonuçlarının yorumlanmasında tecrübeli teknik personel gerekliliği, çıkan titreşim grafiklerine göre yorum yapan test cihazlarının da pahalı olması nedeniyle kullanımı yaygın olmasına rağmen zordur.
Titreşim bazlı sistemlerin bir kısım eksikliklerin üstesinden gelmek için “akım imza analizi” ortaya çıkmıştır. Veri toplama akım imza analizinde basittir çünkü sadece elektriksel sinyaller ölçülmektedir. Hem mekanik hem de elektriksel arızaları tespit eder. Fakat verilerin yorumu için uzman personele ihtiyaç vardır ve titreşim analizinde olduğu gibi burada da inceleme çok zaman alır. Ayrıca ölçüm güvenirliği şebekedeki dalgalanmalardan büyük ölçüde etkilenir. Bu yüzden olağandışı bir harmoniğin motordaki bir problemden mi yoksa gerilimdeki beklenmedik harmoniklerden mi kaynaklandığını ayırt etmek zordur.
Yukarıda bahsedilen yöntemlere alternatif olarak “Model Bazlı Arıza Analizi” yöntemi geliştirilmiştir. Bu yaklaşımda önce ekipman bir süre izlenerek veri toplanır ve ekipmanın karakteristik davranışı modellenir. Ardından her alınan örnekte model parametrelerinin değişimi izlenir. İstatistiksel hesaplamalar yardımıyla öğrenilen ve mevcut model arasındaki fark belirli bir değerin üzerine çıktığında alarm üretilir.
Model bazlı arıza analizinin çalışma prensibini daha iyi anlayabilmek için alttaki prensip şemasına bakmak gerekir. Şekilde, u(n) matematiksel modele ve gerçek motor bazlı sisteme giriş gerilimleridir. V(n) motor bazlı sistemin çıktısına (akım) karşılık gelir. Diğer yandan, Y(n), model tarafından hesaplanan akımlardır. V(n)-Y(n) ölçülen ve hesaplanan akımlar arasındaki farktır.
Bakım Yöntemlerinin Değerlendirilmesi
Ülkemiz sanayi şartlarında uygulanan bakım yöntemleri değerlendirildiğinde tesislerde uygulanan bakım yönteminin genellikle tek tip olduğu görülmektedir. Bunun anlamı bir tesisin neredeyse tamamında önleyici bakım stratejisi ya da kestirimci bakım stratejisinin sadece bir yönteminin uygulandığıdır. Farklı kullanım sürelerine sahip, farklı özelliklerdeki ve farklı yüklenme faktörlerine sahip elektrik motorlarının tamamına aynı bakım yönteminin uygulanması, ekipmanlarda çoğu zaman nedeni belli olmayan arızaların oluşmasına yol açmaktadır.
Bakım yöntemi belirlemek isteyen bir bakım ekibinin öncelikle tüm fabrikadaki ekipmanları kritiklik, çalışma süresi, yüklenme faktörü, varsa her bir ekipman için kronik arızalarını tablo halinde çıkarmalıdır. Ardından bozulduğu takdirde üretimde herhangi bir duraksamaya mahal vermeyecek, pahada ucuz olan ekipmanları reaktif bakım yapılacaklar listesine eklemelidir. Kritiklik değeri yüksek olan, arızalanması durumunda üretimde aksaklıklar meydana getirecek veya üretimde kullanılan ham maddenin israf olmasına sebep olacak ya da patlama-yanma gibi durumlara yol açacak ekipmanlara kestirimci bakım uygulanmalıdır.
Kestirimci bakım uygulamaya karar veren bir sanayi tesisinin karar vermesi gerektiği diğer bir konu da hangi kestirimci bakım yöntemini uygulayacağı ve bunu online mı yoksa portatif bir cihaz aracılığıyla mı yapacağıdır. Bu nokta da önemlidir. Çünkü bakım yöntemlerinin gelişme süreçlerinde anlatıldığı gibi bakım teknolojilerinin gelişmesinin temel nedeni rekabetin artmasıdır ve bu rekabette öne geçebilmek için son teknolojilere her zaman ayak uydurulmalıdır.
Kestirimci bakım stratejilerinden birini kullanmak isteyen tesislerin hangi yöntemi kullanacağı, hangisinin kendilerine daha uygun olduğunu görmeleri açısından hizmet almaları uygun olabilir. Tesisler, ilk defa kurulması planlanan bakım sistemi ile ilgili piyasada farklı teknolojilerle uygulama yapan firmalara aynı motorlar üzerinde bakım yaptırıp, bu teknolojileri ve teknolojiyi kullanan bakım cihazlarını kendileri arasında kıyaslama yapma şanslarına sahiptirler. Böylece bakım mühendisinin bildiği tek bir kestirimci bakım yöntemi var diye tüm fabrikanın yıllar boyunca aynı yöntemi kullanma zorunluluğu ortadan kalkmış olur.
Ülkemizin yıllık enerji tüketiminde elektrik motorlarına düşen pay göz önüne alındığında, sadece elektrik motorlarına ve onlara bağlı ekipmanlara uygulanacak doğru bakım stratejilerinin enerji verimliliğine katkıları görmezden gelinemez. Dünya ile aynı anda ülkemizde de sıkça konuşulan dördüncü sanayi devrimi ile beraber enerji verimliliği konusunun önemi her geçen gün daha da artmaktadır. Bu yüzden üretimde sürekliliğin sağlanması ve maliyetlerin minimuma indirilmesi için küçük-orta-büyük çapta her türlü işletmenin bakım ekiplerine ve yöneticilerine ciddi görevler düşmektedir.
KAYNAKLAR
- Mehmet İNCE, Doç. Dr. Nur BEKİROĞLU, Dr. Engin AYÇİÇEK (2017). ‘’Kestirimci Bakım
Teknolojilerinin Araştırılması ve Endüstriyel Bir Motorun Amt Sistemi ile Arıza Analizlerinin Çıkarılması’’ , Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü Elektrik Makinaları Anabilim Dalı. - Abdülsamed TABAK, Doç. Dr. Mehmet ÖZKAYMAK, Dr. İzzet Y. ÖNEL (2014). “Ekipmanlarda Kestirimci Bakım Teknolojilerinin Araştırılması ve Seçilen Bir Yöntemin
Uygulandığı Sanayi Tesisinde Elde Edilen Neticelerin İrdelenmesi”, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı. - İnternet: T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü, eie. gov.tr/verimlilik/b_en_mot_hareketi.aspx (2014).
- Duyar, A., “Model bazlı arıza analizi ve kestirimci bakım”, IV. Bakım Teknolojileri Kongresi ve Sergisi, Denizli, 2-9 (2009).