Gemi kompresör sisteminin FMEA yöntemi ile risk analizi ve önleyici faaliyetlerin belirlenmesi
Risk analysis and determination of preventive activities of ship compressor system with FMEA method
Yazar: HAYDAR BACIOĞLU
Danışman: PROF. DR. YASİN ARSLANOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Denizcilik = Marine
Dizin: Denizcilik = Maritime ; FMEA = Failure Mode and Effects Analysis ; Kompresör = Compressor

Özet:
Denizcilik küresel bazda ticaretin en önemli unsurudur. Ticaret ağının %90'lık kısmı çeşitli gemi türleri ile sürdürülmektedir. Ticari gemiler yapılari gereği, yüksek güçteki dizel makinelere gereksinim duymaktadırlar. Bu sebeple gemilerde genellikle ağır devirli, turboşarjlı, 2 stroklu yüksek karbon içeren yakıtlar kullanan makineler tercih edilmektedir. Yüksek güçteki bu makineler, yakıt, yağlama, ısıtma, soğutma, egzoz, basınçlı hava sistemleri gibi bir çok alt bileşen ile iştiraklı olarak calışmaktadırlar. Bu bileşenler arasında ise basınclı hava sistemi ana makinenin ilk hareketini, ileri geri manevrasını ve ek olarak servis havası sayesinde egzoz valf operasyonları gibi pek çok pnömatik müdahaleye olanak sağlamaktadir. Bu havanın tedariği ve depolanması da gemilerde sıklıkla kullanılan 30 bar basınç kapasiteli, 2 kademeli pistonlu hava kompresörleri ve depolandığı hava tüplerinin servis edilmesiyle sağlanmaktadır. Ana makineye ek olarak, basınçlı hava sistemi, dizel jeneretörlerinin ilk hareketinde ve ani yük değişimlerinde kullanılan turboşarjır ünitesine gönderilen jet havasında, inert gaz sisteminde kullanılan pnömatik valflerin kumandasında, bazı valflerin uzaktan kontrolünde, gemide O.W.S (yağlı su ayırıştırıcısında) kullanılan pnömatik valflerin kontrolünde, gemi düdüğünün çalınmasında, filtre ve soğutucu sistemlerin temizlenmesi gibi birçok yardımcı sistemlerde kullanılmaktadır. Gemilerde hava sistemini çalıştırabilmesi için bir hava tüpüne, kompresöre ve elektrik motoruna ihtiyaç duyulmaktadır. Kompresör ortamdaki havayı 30 bar basınçta hava tüplerinde depo etmektedir. Ortam şartlarına bağlı olarak havada nem olabilir. Bu nem valflerde ve pnömatik sistemlerde ciddi sorunlara yol açabilmektedir. Sisteme vereceği zararlardan ötürü gemilerde hava kurutucu sistemler bulunmaktadır. Bu sistemler kimyasal ya da fiziksel yöntemler kullanılarak havadaki nemi ayrıştırıp sistemden tahliye etmektedir. Basınçlı hava sistemi aynı zamanda emniyet valfleri, basınç şalterleri, esnek hortumlar, yüksek basınca dayanıklı geri döndürmez valfler gibi belli başlı temel bileşenlerden oluşmaktadır. Sistemin güvenli çalışabilmesi bu bileşenlerin düzgün çalışmasına bağlıdır. Kompresörde meydana gelebilecek herhangi bir arıza yukarıda bahsedilen bütün hava sistemin işlevselliğini yitirmesine sebep olmaktadır. Aynı zamanda temel bileşenlerde oluşabilecek arızalar da sistemin verimli ve emniyetli çalışmamasına sebep olabilmektedir. Bu sebeplerden dolayı kompresör, gemideki sistemlerin efektif çalışabilmesi için kullanılan çok kritik bir ekipmandır. Kompresörlerde meydana gelebilecek riskleri tanımlamak, oluşabilecek sorunların önüne geçmek adına çok önemlidir.
Yürütülen tez çalışması ile gemiler için hayati öneme sahip olan kompresör sisteminin detaylı bir risk analizi gerçekleştirilmiştir. Risk analizi çalışması için, özellikle makine kaynaklı risklerin belirlenmesinde son derece kapsamlı bir yöntem olan "Hata Türleri ve Etkileri Analizi" (FMEA) kullanılmıştır. Yapılan analiz ile kompresöre ait her bir hata modu tespit edilmiş, kodlanarak her birinin neden ve sonucu saptanmıştır. Daha sonra gemi tecrübesine sahip 6 kişilik bir uzman grubuna her bir hata türü için O.S.D puanı ataması yapılmıştır. Elde edilen girdi değerleri yardımıyla kompresöre ait "Risk Öncelik Sayıları" (RPN) hesaplanmıştır. Risklerin saptanmasından sonra, yüksek riskteki maddelere karşı önleyici faaliyetler planlanmıştır. Yapılan çalışma ile, gemi kompresör sisteminin riskleri tespit edilmiş, sıralanmış ve karşı tedbirler önerilmiştir. Böylece denizcilik paydaşlarına, kompresörlerde meydana gelebilecek riskler belirlenmiştir. Farkındalık oluşturulması amacıyla bu risklerden dolayı meydana gelebilecek hata etkileri belirtilmiş ve sunulmuştur.

Abstract:
On a worldwide scale, maritime is the most important component of trade. Various types of ships maintain 90 percent of the commercial network. Due to their nature, merchant ships require high-capacity diesel engines. As a result, on ships, heavy-speed, turbocharged, 2-stroke high-carbon fuel machines are often preferred. Fuel, lubrication, heating, cooling, exhaust, and compressed air systems are all used in combination with this high-powered machinery. The compressed air system, for example, enables the main machine's first movement, forward and reverse maneuvers, as well as several pneumatic interventions such as exhaust valve actions, owing to the service air. The service of 2-stage reciprocating air compressors with a pressure capacity of 30 bar, which are commonly used on ships, and the air cylinders in which it is kept offer the delivery and storage of this air. The compressed air system is also utilized in the jet air delivered to the turbocharger unit, in the control of the pneumatic valves used in the inert gas system, in the remote control of certain valves, and in the control of the pneumatic valves used in the ship's O.W.S (oil-water separator).
It's employed in a variety of auxiliary systems, including the whistle, filter cleaning, and cooling systems. The air system aboard ships requires an air cylinder, compressor, and electric motor to function. At 30 bar pressure, the compressor stores ambient air in air cylinders. Moisture may be present in the air depending on the surrounding conditions. Moisture in valves and pneumatic systems can cause major difficulties. Air dryer systems are installed on the ships as a result of the system's damage. These systems use chemical or physical ways to separate the moisture in the air and then remove it from the system. Safety valves, pressure switches, flexible hoses, and high-pressure non-return valves are only a few of the essential components of the compressed air system. The appropriate functioning of these components is essential for the system's safe operation. The above-mentioned whole air system loses operation if the compressor fails. At the same time, failures in the system's basic components can make it inefficient and dangerous to operate. As a result, the compressor is an extremely important piece of equipment for the ship's systems to function properly. Determining the dangers that may occur in compressors, as well as preventing problems that may arise, are critical.
With the thesis study carried out, a detailed risk analysis of the compressor system, which is of vital importance for ships, was carried out. For the risk analysis study, "Failure Modes and Effects Analysis" (FMEA), which is an extremely comprehensive method, was used especially in the determination of machine-related risks. With the analysis made, each error mode of the compressor was determined, and the cause and result of each of them were determined by coding. Then, an O.S.D score was assigned for each error type to a group of 6 experts with shipboard experience. The "Risk Priority Numbers" (RPN) of the compressor were calculated with the help of the obtained input values. After identifying the risks, preventive actions against high-risk substances are planned. With the study, the risks of the ship compressor system were determined, listed and countermeasures were suggested. Thus, risks that may occur in compressors have been determined for maritime stakeholders. In order to raise awareness, the effects of errors that may occur due to these risks are stated and presented.