Frekans tanım teknikleri

Elektriksel sinyallere çevrilen işaretler frekans tanım teknikleri okunabilir hale getirilirler. Bu işlemin tamamlanası için 2 çeşit teknik kullanılır.

Hızlı Fourier Dönüşümü

Hızlı Fourier Dönüşümü’nde alınan sinyaller hem zaman hem de frekans alanında temsil edilir. Frekans alanı genlik değerinin sinüs ve kosinüs dalga serileri ile gösterildiği alandır. Zaman alanında zamanla değişen genlikler bulunur. Ölçülen titreşimler her zaman analog biçimdedir (zaman alanında) ve frekans alanına dönüştürülmesi gerekmektedir. Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) bunun için kullanılmaktadır. Bu nedenle FFT örneklenmiş bir sinyal üzerideki hesaplamadır. Verilen anlarda bir dalga genliğinin kayıt edilmesine örnekleme denmektedir ve ardından kayıt yapılan noktalar ile bir eğri oluşturulmaktadır. Günümüzde kullanılan titreşim analizörlerindeki FFT algoritması gerçek ve sanal dizilerden oluşan karmaşık frekans spektrumunu verebilmektedir.

İlginizi Çekebilir: Titreşim Analizi

 Karmaşık dalga formları Hızlı Fourier Dönüşümü yapılarak harmoniklere

  ayrılır. Ardından elde edilen bilgi frekans eksenine aktarılarak okunur.

Zaman Dalga Formu

Bir zaman dalga formu analizi zaman alanı sinyalidir. Titreşim terimlerinde bu zamana göre deplasman, hız veya ivme grafiğidir. Zaman dalga formları ham titreşimin kısa bir zaman aralığını göstermektedir. FFT gibi uygun olmadığı düşünüldüğünden özel uygulamalarda kullanılmaktadır ve bir makine frekans spektrumunda görülemeyen koşulu hakkında bilgi verebilmektedir. Zaman dalga formunun analizi yeni bir teknik değildir. Titreşim analizinin yapıldığı ilk zamanlarda zaman dalga formları osiloskoplar ile görülmekteydi ve frekans bileşenleri elle hesaplanmaktaydı.

İlginizi Çekebilir: Asenkron Motor Verimlilik

 Zaman Dalga Formunun Frekanslara Ayrıştırılması

Titreşimin zaman formu grafiğinde sürekli devam eden bir titreşimin belirli bir zaman dilimindeki bölümü görüntülenir. Bu gerçek hareketin zaman eksenindeki eğrisi çizilebilir. Tepe, tepeden tepeye veya etkin genlik değerleri görüntülenebilir.İstenirse bu dalgalar tek tek ayrıştırılabilir. Her bir sinüs dalgasının frekansı farklı olduğundan bu değişik genlikteki sinüs dalgaları frekans ekseninde görüntülenebilir. Böylece her bir sinüs dalgasının genliği ve frekansı bilinebilir. Bu görüntüye spektrum görüntüsü adı verilir. Ayrıca spektrum, herhangi bir titreşimin bütün sinüs dalgalarını aynı anda görüntüleyen grafik olarak da tanımlanabilir.

Sinüs eğrisi olarak alınan verilerin spektrum görüntüsü.

Spektrum karmaşık eğriler kolaylıkla yorumlanabilir.  Titreşim analizi cihazları makinelerden alınan verileri spektrum haline getirerek hangi arızanın oluştuğunu ya da oluşabileceğini söyler.

 Titreşim Spektrumunun Okunması

Ekipmanlardan veya motordan alınan titreşim sinyalleri sensörler aracılığı ile elektriksel sinyale çevrilir. Daha sonra bu sinyal yukarıda anlatılan işleme teknikleri ile frekans spektrumuna çevrilir. Bu spektrumun doğru şekilde okunması ile ancak doğru ve zamanında arıza teşhisi yapılabilir.

Öncelikle grafiklerde senkronize olan tepecikler incelenir. Bu tepecikler motorun dönme devri ve frekansı ve katlarında oluşur. Buna göre N tam sayı olmak üzere    N*(Motorun Dönüş devri) senkronize tepecikler oluşturur. N tam sayısının büyüklüğüne bağlı olarak aşağıda gösterildiği gibi arızalar belirlenir.

N<8 olmak üzere;

• Balans, dengesizlik
• Kasıntı
•  Eğik Şaft
•  Gevşeklik
•  Kanat Geçişi
•  Gidip gelen hareketler

N>8 olmak üzere

• Kanat Geçişi
• Motor Lama frekansı
• Dişli Arızası

N<1 olmak üzere

• Makinenin başka bir yerinden gelen titreşimler
• Başka bir makineden gelen titreşimler
• Kayış tahrikli makinelerin kayış problemleri
• Hidrolik düzensizlikten yağda kırılma
• Rotor ya da mil rulman yatağında aşınma
• Bilyeli yataklarda kafes frekansı

Örnek:

Frekans spektrumunda titreşim değerleri aşağıdaki gibi verilen rotor devir sayısı 1500 min-1 verilen makineye bakalım.

1. tepe(f)        1500 CPM     5   mm/s

2. tepe (2*f)    3000 CPM     4   mm/s

3. tepe (3*f )   4500 CPM     3  mm/s

İkinci ve Üçüncü tam katı frekanslarda oluşan tepeler bize kaplin ayarsızlığını göstermektedir.

Mehmet Cem Ateş | Elektrik Mühendisi