Buharlı ısıtma sistemlerinde kullanılan elemanların performans tespitlerinin  akustik analizlere göre yapılması
Performance identifications of equipments used in the steam heating systems by acoustic analyses
Yazar: LEVENT ÖZDEMİR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAKAN ERSOY
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Buharın proses amacıyla kullanıldığı endüstriyel tesislerde ve büyük çaplı ısıtma sistemlerinde çeşitli kayıplardan dolayı toplam sistem verimi düşmektedir. Buharın gerek üretimi, gerekse iletiminde sistemlerin hatalı çalışmalarından kaynaklanan önemli kayıplar meydana gelmektedir. Bu kayıplar izolasyon kayıplarının çoğu zaman ötesine geçmektedir. Temel olarak bu kaçakları kazan ve tesisatta olmak üzere iki ana gruba ayırmak mümkündür. 

Titreşim analizleri, performansa dayalı bakımlarda ve arıza analizlerinde öteden beri önemli bir yer edinmiştir. Bu çalışmada ise buhar boru tesisatlarında kullanılan kondenstopların incelenmesinde, buhar kazanı ayar ve çalışma performanslarının tespitinde akustik analiz teknikleri kullanılmıştır. Sesin de bir çeşit sinyal sayılması nedeniyle ses verileri bu çalışmada dijital sinyal kaynağı olarak değerlendirilmiştir. İncelenecek sistemler üzerinden akustik veriyi en iyi yansıtan mikrofonlar kullanılarak dijital sinyaller elde edilmiştir. Kayıt edilen bu veriler zaman serileri olarak kabul edilmiş ve Fourier dönüşümleri yapılarak spektral yoğunlukları çıkarılmıştır.

Kondenstopların tiplerine bağlı olarak kayıt edilen sinyallerle, kondenstopların buhar kaçak miktarları ilişkilendirilerek onarım ve değişim limitleri içerisinde olup olmadığı belirlenmiştir. Ayrıca kayıpların sistem geneli çerçevesinde ulaştığı seviye hesaplanmıştır. Kazan performanslarının değerlendirilmesinde ise kazan fan rulman arızaları ve en doğru kazan hava fazlalık katsayısının tespiti işlemi akustik analizler aracılığıyla yapılmıştır. Buhar kazanının eksik veya fazla hava ile yanma akustik verileri üzerinden fourier dönüşümü ve AR kestirim metotları ile güç spektral yoğunlukları hesaplanarak grafikleri elde edilmiştir. Yule-Walker metoduyla hava fazlalık katsayısı tespit edilmiştir. Yine bir başka buhar kazanında primer hava fanında rulman arızalı ve normal durumdaki frekans içeriği Fourier dönüşümü ile hesaplanmış arıza frekansı FIR filtre tasarımı uygulanarak ortaya çıkarılmıştır.

Abstract:
The total system efficiency decreases due to the various losses in the systems where the steam is used as the purpose of processes in both industrial plants and large scale heating systems. Important losses occur because of the false work of the systems either during the steam production or during its transferring. These kinds of losses are most of the time bigger than the isolation losses. Fundamentally, it is possible to give the losses in two main groups as fitting losses and boiler losses.

Vibration analysis depending on performance maintenances and trouble analyses  has an important area for a long time. In this study, acoustic analysis techniques have been used to examine the steam traps which are used on the steam pipe fittings and to detect the working performances of the steam boilers. Because of the sound is a type of a signal, sound data was evaluated as a source of the digital signal. Signals were obtained by microphones which reflect the best of the acoustic data. This recorded data is accepted as time series and the spectral densities were obtained by doing Fourier transformation.

Depending on the types of steam traps, recorded signals were correlated with the amounts of steam losses of steam traps and it was determined if they were in the maintains and change  limits. The range of losses throughout the system were also calculated. Assessing the performance of the boiler, determination of coefficient of excess air and bearing failures in steam boilers were made by the acoustic analysis. Fourier Transformation and AR methods are utilized to obtain graphical data calculating the power spectral densities with the use of acoustic data from steam boiler combustion both for excess and lack of air. Excess air factor was determined by the method Yule-Walker. On the other hand, the frequencies of both on normal and defective bearings in an other steam boiler at the primer air fan were calculated by using Fourier transformation. The frequency of the defect was identified by applying FIR filter design.