Pistonlu kompresörler olarak da bilinen ileri-geri hareketli makinelerin durumunu izlemek için uzun süre geleneksel titreşim ölçüm yöntemleri uygulanmıştır. Ancak, bu ölçümlerin söz konusu makinelerin durumunu izlemek için güvenilir olmadığı ortaya çıkmıştır. Bu nedenle, ileri-geri hareketli makineleri izlemeye özel olarak uygun teknikler geliştirilmiştir. Bu tekniklerden biri, sürgü bantlarındaki aşınma sonucu piston çubuğunun düşmesini izleyen çubuk düşme izlemesidir. Sürgü bandı, pistonun silindir duvarına zarar vermeden silindir odası içinde kaymasını sağlayan bileşendir. Zamanla bu sürgü bantları aşınır. Piston çubuğunun düşmesini izleyerek, hasar meydana gelmeden sürgü bandının ne zaman değiştirilmesi gerektiği belirlenebilir. Çubuk düşme izleme, duruma dayalı bakım (CBM) veya öngörücü bakım stratejisine katkıda bulunur.
Çubuk düşme ölçümleri
Çubuk düşme izleme, silindir içindeki pistonu desteklemek için sürgü bantları kullanan pistonlu makinelere uygulanır. Çubuk düşme izlemenin amacı, sürgü bantlarının aşınmasını belirlemektir. Bu sürgü bantlarındaki aşınma, piston ile silindir duvarı arasında temasa (sürtünmeye) yol açarak hasara neden olabilir. Sürgü bant aşınmasının izlenmesi, operatörlerin önceden planlanmış bir bakım/durma ( turnaround) süresince bu sürgü bantlarının değiştirilmesini verimli bir şekilde planlamasına olanak tanır. Ayrıca, sürgü bant aşınmasının erken tespit edilmesi, operatöre aşırı hasar ve (tehlikeli) makine arızaları meydana gelmeden önce makineyi durdurması için zaman kazandırır.
Sürücü bantlarındaki aşınmayı tespit etmek için pistonun (referans noktasına göre) konumu izlenmelidir. Ancak, basınç odasındaki yüksek basınç nedeniyle pistonun gerçek düşüşünü ölçmek çok zordur. Pistonun gerçek düşüşünü ölçmek yerine, çok daha erişilebilir olan piston çubuğunun düşüşü ölçülür. Çubuk düşmesi izleme, piston çubuğunun konumundaki değişiklikleri izleyerek sürgü bantlarının durumu hakkında bilgi sağlar.
Yöntemler
Genel olarak, çubuk düşme izleme için iki temel yöntem ayırt edilir:
Yakınlık probu ölçümleri
proximity prob ölçümlerinde prob, piston çubuğunun üzerine veya altına dikey olarak monte edilir. Bir proximity probu, sensör ile metal bir nesne arasındaki mesafeyi ölçen eddy current teknolojisini kullanarak çalışır. Çubuk düşme ölçümü durumunda, sensör ile piston çubuğu arasındaki mesafeyi ölçer. Piston çubuğu sensöre göre hareket ettiğinde, mesafedeki değişiklik (piston çubuğunun konumu) algılanır. Bu ölçümler, piston çubuğunun konumunun belirlenmesini mümkün kılar; ardından ölçümler trend analizi için kullanılır. Bu trend daha sonra, sürücü bantlarının ne zaman aşınmaya yaklaşacağını ve değiştirilmesi gerektiğini tahmin etmek için kullanılır.
Mekanik ölçümler
Genel olarak, piston kolu düşme izleme için iki mekanik yöntem ayırt edilir. İlk yöntem, içinde azot bulunan bir boşluğa sahip aşındırıcı malzemeden yapılmış bir blok kullanır. Bu blok, piston kolunun hemen altına yerleştirilir. Piston kolu, sürtünme bandındaki aşınma sonucu düştüğünde, blok azot kaçana kadar aşınır. Bu azot sızıntısı, basınç beslemesinde bir düşüşe neden olarak bir alarmın çalmasına veya makinenin durmasına yol açar.
Piston çubuğunun düşmesini izlemeye yönelik ikinci mekanik yöntem, piston çubuğunun altına monte edilen bir tür makarayı içerir. Sürgü bandı aşındığında, piston çubuğu makaraya değene kadar kademeli olarak alçalır. Piston çubuğu ile makara temas ettiğinde, makara dönmeye başlar; bu da diğer mekanik yöntemde olduğu gibi azot sızıntısı olduğu anlamına gelir. Benzer şekilde, bu azot sızıntısı basınç beslemesinde bir düşüşe neden olur ve bu da bir alarmın çalmasına veya makinenin durmasına yol açar.
Mekanik çubuk düşme sistemlerinin en büyük dezavantajı, ölçüm yapamama ve bu ölçümleri trend analizi için kullanamama durumudur. Bu mekanik sistemlerin sağladığı tek şey, sürtünme bantları aşındığında tetiklenen bir alarmdır. Sürgü bandının ne ölçüde aşındığına dair herhangi bir gösterge yoktur. Bir proximity sensörü, piston çubuğunun gerçek düşüşünü ve dolayısıyla sürgü bandının aşınma derecesini ölçer. proximity sensörü ölçümleri kullanılarak bir trend oluşturulabilir ve bu da daha iyi bir bakım planlaması (CBM) yapılmasına olanak tanır.
Varsayımlar
Güvenilir bir piston kolu düşme ölçümü elde etmek için karşılanması gereken bazı varsayımlar vardır. Piston kolu izlemenin temel varsayımı, pistonun yerçekimi kuvveti nedeniyle silindirin tabanına yaslandığıdır. Dolayısıyla, sürtünme bandının aşınması nedeniyle piston kolunun konumundaki bir değişikliğin, pistonun konumundaki değişiklikle orantılı olduğu varsayılabilir. Ayrıca, piston kolunun konumunu değiştiren tek şeyin, aşınmış sürtünme bandının etkisi olduğu da varsayılmalıdır.
Piston çubuğunun konumundaki değişimin, pistonun konumundaki değişime orantılı olduğu varsayımı, benzer üçgenler ilkesinden kaynaklanmaktadır. Bu ilke, aşağıdaki şekilde şematik olarak gösterilmiştir.
Çubuk düşme izlemesi için bir proximity probu kullanıldığında, ölçüm belirli bir düzeltme faktörü kullanılarak düzeltilebilir. Bu düzeltme faktörü, piston çubuğunun ölçülen düşme mesafesi (B1) ile pistonun gerçek düşme mesafesi (B2) arasındaki farktan elde edilen orana dayanır. Bu düzeltme faktörünü çubuk düşme ölçümüne uygulayarak, sürücü bandının gerçek aşınması ortaya çıkar. Ancak, böyle bir düzeltme faktörünün uygulanması sorunlara yol açabilir. Bir ölçüm hatası meydana geldiğinde, bu hatalı ölçüm değeri düzeltme faktörü ile düzeltilecek ve bu da gerçek sürgü bandı aşınmasının yanlış bir şekilde değerlendirilmesine yol açacaktır. Bu nedenle, güvenilir ölçümlerin yapılması çok önemlidir. Çubuk düşme ölçümlerinin güvenilirliğini etkileyen bir dizi faktör sırasıyla ele alınmaktadır.
Kurulum ve uygulama; dikkat edilmesi gereken noktalar
Güvenilir bir ölçüm için sensörün kurulumu hayati önem taşır. En önemli 5 hususu aşağıda sıraladık:
Sensörün silindire mümkün olduğunca yakın monte edilmesi çok önemlidir. Bu, hem proximity sensörleri hem de mekanik sensörler için geçerlidir. Bu, bir ölçüm hatasına yukarıda belirtilen düzeltme faktörünün uygulanması durumunda ortaya çıkan etkiyi en aza indirir. Sensör pistona ne kadar yakın monte edilirse, ölçüm hatalarının etkisi o kadar az olur.
Daha büyük pistonlarda, soğuk kapatma ile aktif proses arasındaki dönemde termal genleşme önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Bu nedenle, termal genleşme için yer kalması amacıyla silindir hizalamasının çapraz kafada alçak bir konumda ayarlanması önerilir. Piston ısı nedeniyle radyal olarak genleşir genleşmez, piston kolu, kol düşme sensörüne göre yukarı doğru kalkacaktır. Kol düşme sisteminin kurulumu ve konumunun belirlenmesi sırasında bu durum dikkate alınmalıdır.
Pistondan yerçekimi nedeniyle silindirin tabanına yaslandığı varsayımı, küçük çaplı pistonlar için gerçekçi bir varsayım değildir. Küçük çaplı (150 mm'den az) pistonlarda, piston çubuğunun büyük bir kısmı silindir gövdesinin içinde yer alır. Yanlış hizalama veya silindir gövdesi üzerindeki etkiler, pistonun havada asılı kalmasına neden olabilir. Radyal kuvvetler pistonu aşağıya doğru itmez; bunun yerine, kuvvetlerin birleşimi pistonu yukarıya veya yana doğru iter. Böyle bir durumla karşılaşırsanız, biri yatay, diğeri dikey ölçüm yapan iki adet proximity probu (X-Y probları) yerleştirmeyi tercih edebilirsiniz.
Piston çubuğunun uzunluğu da ölçümü etkileyebilir. Piston çubuğu ne kadar uzunsa, bir dereceye kadar esnek olma olasılığı o kadar yüksektir. Bu durum özellikle büyük çaplı pistonlarda geçerlidir. Piston çubuğunun esnekliği, çubuk düşme ölçümünü etkileyebilir. Piston kolunun esnemesinin kol düşme ölçümüne etkisini azaltmak için, krank milinin devri sırasında proximity probunun sinyali sabit bir noktada ölçülebilir. Bu, faz tetiklemeli olarak bilinir; ölçümün tetikleneceği bir faz referansı belirlenir.
Probun, termal genleşmeye veya titreşime maruz kalmayacak şekilde monte edilmesi önemlidir. Prob, piston çubuğuna göre hareket ederse, ölçüm güvenilirliğini yitirir. Ayrıca, çapı büyük pistonlarda, daha geniş bir ölçüm aralığına sahip bir probun yerleştirilmesi önemlidir. Termal genleşme meydana geldiğinde, piston çubuğu yakınlık probunun ( proximity ) ölçüm aralığının dışına çıkmayacaktır.
Tetiklemeli Çubuk Düşürme Modülü – RecipSys 200
İki kanallı Tetiklemeli Çubuk Düşüş Modülü (RecipSys 200), Istec International tarafından geliştirilmiştir ve pistonlu bir makinenin piston kolu bantlarının durumunu izlemek için uygundur. “Tetiklemeli” terimi, çubuk düşme ölçümünün krank milinin devri sırasında sabit bir noktada gerçekleştirildiği anlamına gelir. Sonuç olarak, zaman içinde güvenilir bir eğilim analizi yapılabilir. Mevcut birçok çubuk düşme sistemi, büyük uygulamalar için uygun olan daha geniş bir sistemin parçasıdır ve bu nedenle maliyet açısından yoğun bir yatırım gerektirir. Öte yandan, RecipSys 200 çok uygun maliyetlidir ve bu nedenle küçük, orta ve büyük ölçekli uygulamalarda kullanılabilir.
