İşletmedeki asenkron motorlarda rulman arızalarının tespitine katkılar
Contributions to determination of bearing faults for induction motors in operation
Yazar: MURAT AYKAÇ
Danışman: PROF. DR. YASEMİN ÖNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Asenkron motorlar, endüstriyel tesislerde tercih edilmelerine olanak tanıyan düşük maliyet, bakım kolaylığı, dayanıklılık ve yüksek verimlilik gibi avantajlar sunmaktadır. Ancak, bu motorlarda meydana gelen arızalar, plansız duruşlar ve üretim kayıpları gibi olumsuz etkilere yol açabilmektedir. Bu durum, endüstriyel tesislerin sürekli çalışma kapasitesini düşürebilir ve işletme maliyetlerini artırabilir. Bu bağlamda, asenkron motorlardaki arızaların etkilerini en aza indirmek ve üretim sürekliliğini sağlamak adına tesisler bakım stratejileri geliştirmelidir.  Endüstriyel tesislerde bakım stratejileri, genellikle reaktif bakım, önleyici bakım ve kestirimci bakım olmak üzere üç temel yaklaşımı içermektedir. Bu bakımlar arasından kestirimci bakım stratejisi, ekipmanın mevcut durumunun sürekli olarak izlenmesi ve verilere dayanarak arızaların önceden tahmin edilmesi prensibine dayandığından diğer bakım yöntemlerinden ayrılmaktadır. Endüstriyel tesislerde kritik ekipmanların bakımında tercih edilmesi gereken strateji, kestirimci bakım yaklaşımıdır. Kestirimci bakım stratejisi, özellikle titreşim analizi gibi gelişmiş izleme yöntemlerini içerir. Titreşim analizinde, her arızanın bir arıza frekansının olduğu ve bu arıza frekanslarının yorumlanarak makinalarda bu arızaların erken teşhis edilebileceğine dayanmaktadır. Titreşim analizi uygulanırken titreşim sensörleri aracılığıyla sahadan ölçümler alınır ve titreşim analiz cihazına aktarılır. Alınan bu verilerin frekans spektrum grafikleri incelenir ve olası arızalar erken  tespit edilir. Erken tespit edilen arızalar ile motorun daha fazla hasar görmesi önlenerek motorun çalışma ömrü uzatılmaktadır. Beklenmedik duruş sürelerini ve büyük ölçekli onarımları önleyerek işletme maliyetlerini düşürmektedir. Bu çalışma, doğal gaz tesisinde kullanılan kritik ekipmanlardan 7.5 kW gücündeki asenkron motorda gerçekleştirilen titreşim analizi verilerine odaklanmaktadır. Bu çalışma ile motorun rulman yataklarındaki titreşim sinyalleri  incelenerek olası arızaları erken teşhis etmek amaçlanmıştır. Bu amaçla, asenkron motorun rulman yataklarından haftalık periyotlarla radyal ve eksenel yönlerde ölçümler alınmıştır. Bu çalışma kapsamında alınan titreşim ölçümleri frekans spektrum grafiğinde incelenerek balanssızlık arızasının tespiti yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Asenkron Motor, Kestirimci Bakım, Titreşim Analizi, Balanssızlık Arızası.

Abstract:
Asynchronous motors present advantages such as low cost, ease of maintenance, durability, and high efficiency, enabling their preference for industrial facilities. However, faults occurring in these motors can lead to adverse effects such as unplanned downtime and production losses. This situation may decrease the continuous operational capacity of industrial facilities and increase operational costs. In this context, facilities should develop maintenance strategies to minimize the impact of faults in asynchronous motors and ensure production continuity. Maintenance strategies in industrial facilities generally encompass three fundamental approaches: reactive maintenance, preventive maintenance, and predictive maintenance. The predictive maintenance strategy, among these, distinguishes itself by continuously monitoring the current condition of equipment and predicting faults based on data. In the maintenance of critical equipment in industrial facilities, the preferred strategy is the predictive maintenance approach. A predictive maintenance strategy incorporates advanced monitoring techniques, especially vibration analysis. The foundation of vibration analysis is based on the principle that each  fault has a corresponding fault frequency, and by interpreting these fault frequencies, faults in machines can be diagnosed early. In vibration analysis, measurements are taken from the field through vibration sensors and transferred to the vibration analysis device. The frequency spectrum graphs of these collected data are examined, and potential faults are detected early. Early-detected faults prevent further damage to the motor, extending its operational lifespan. This helps reduce unexpected downtime and large-scale repairs, thereby lowering operational costs. This study focuses on vibration analysis data obtained from a 7.5 kW asynchronous motor, a critical component in a natural gas facility. The analysis aims to diagnose potential faults early by examining vibration signals from the motor's bearing housings. For this purpose, measurements were taken on a weekly basis in both radial and axial directions from the motor's bearing housings of the asynchronous motor. Within the scope of this study, the vibration measurements collected were examined in the frequency spectrum graph, resulting in the detection of an imbalance fault.

Keywords: Asynchronous Motor, Predictive Maintenance, Vibration Analysis, Imbalance Fault.