Bir elektrik motoru hattın en kritik ekipmanlarından biri olabilir, fakat arıza çoğu zaman sargıdan değil rotordan başlar. Bu electric motor balancing case study, artan titreşim şikayetiyle duran bir üretim sürecinde, dengesizlik kaynağının nasıl doğrulandığını, hangi ölçümlerin alındığını ve dengeleme sonrası hangi sonuçların elde edildiğini teknik açıdan ortaya koyuyor.
İncelenen uygulama, sürekli çalışan bir üretim tesisindeki 75 kW, 2 kutuplu, yaklaşık 3000 d/d sınıfında bir elektrik motoruna aitti. Motor, bir fan grubunu kaplin üzerinden tahrik ediyordu. Bakım ekibinin ilk şikayeti rulman sıcaklığındaki yükselme ve gövde titreşimindeki artıştı. Daha önce rulman değişimi yapılmış, kaplin ayarı kontrol edilmiş, hatta kısa süreli olarak sürücü parametreleri gözden geçirilmişti. Buna rağmen sorun tekrar ediyordu.
Bu tip vakalarda en sık hata, belirtileri tek bir nedene bağlamaktır. Oysa yüksek titreşim; balanssızlık, kaçıklık, mekanik gevşeklik, rezonans, rulman hasarı veya elektriksel problemlerden biri ya da birkaçının birleşimi olabilir. Bu nedenle çalışma, doğrudan ağırlık ekleyerek değil, önce teşhis doğruluğunu sağlayarak başladı.
Electric motor balancing case study kapsamında ilk tespitler
Sahadaki ilk ölçümlerde motorun yatay ve düşey eksenlerinde titreşim seviyeleri karşılaştırıldı. En belirgin bileşen 1x dönüş frekansında görülüyordu. Bu, tek başına kesin kanıt değildir; ancak rotor dengesizliği ihtimalini ciddi şekilde güçlendirir. Eksenel yöndeki değerlerin sınırlı kalması, klasik kaçıklık senaryosunu ikinci plana itti. Rulman spektrumunda hasar frekansları baskın değildi, bu da arızanın ana nedeninin rulman olmadığına işaret etti.
Bakım geçmişi incelendiğinde motor rotorunun daha önce iki kez sökülüp takıldığı görüldü. Fan tarafında birikmiş kir ve önceki tamir izleri de dikkat çekiciydi. Özellikle rotor paketinin bir tarafında yüzeysel korozyon temizliği yapılmış, ancak sonrasında balans doğrulaması kayıt altına alınmamıştı. Bu detay önemlidir; çünkü rotor üzerinde çok küçük bir kütle dağılım değişimi bile yüksek devirde titreşim seviyesini belirgin şekilde artırabilir.
Motor kontrollü biçimde devreden alındı ve rotor demonte edildi. Görsel kontrolde rotor çubuk yapısında yapısal bir problem saptanmadı. Mil yüzeylerinde belirgin bir eğrilik izine rastlanmadı. Buna karşılık fan tarafına yakın bölgede lokal kir birikimi ve önceki müdahaleden kalmış yüzey farkları görüldü. Bu bulgular, işletme sırasında büyüyen bir dengesizlik tablosuyla uyumluydu.
Dengeleme öncesi teknik değerlendirme
Rotorun dengeleme işlemine alınmasından önce iki kritik kontrol yapıldı. İlk olarak mil geometrisi ve yatak yüzeyleri ölçülerek mekanik kaçıklık ihtimali dışlandı. İkinci olarak rotorun hangi standarda ve hangi kalite sınıfına göre değerlendirileceği belirlendi. Çünkü her rotor aynı toleransla dengelenmez. Bir proses fanını süren yüksek devirli elektrik motorunda kabul edilebilir artık dengesizlik, düşük devirli ve daha az hassas bir uygulamaya göre daha sıkı olabilir.
Buradaki teknik karar, tek düzlem yerine iki düzlem dengeleme yönünde verildi. Bunun nedeni rotor boyunun kısa olmaması ve kütle dağılımının iki uçta farklı davranma ihtimaliydi. Tek düzlem dengeleme bazı vakalarda yeterlidir, ancak yüksek devirli elektrik motorlarında rotorun dinamik karakteri dikkate alınmadan verilen kararlar yetersiz sonuç üretebilir. Özellikle bir uçta düzeltme yapıp diğer uçtaki moment etkisini göz ardı etmek, sahada titreşimin kısmen düşüp tamamen ortadan kalkmamasına neden olur.
Rotor, uygun kapasitedeki yatay balans makinesine bağlandı. Ölçüm öncesinde bağlantı yüzeyleri temizlendi, referans noktaları oluşturuldu ve dönüş yönü ile düzeltme düzlemleri tanımlandı. Bu hazırlık aşaması çoğu zaman kısa geçilir, ancak dengeleme kalitesini doğrudan etkiler. Hatalı referans tanımı veya uygunsuz bağlama, yanlış düzeltme açısı ve gereksiz işlem tekrarlarına yol açabilir.
Dengeleme süreci ve uygulanan düzeltmeler
İlk ölçüm çevriminde rotorun her iki düzleminde de tolerans üstü dengesizlik görüldü. Fan tarafındaki değer daha yüksekti. Faz açılarının kararlı olması, ölçüm güvenilirliği açısından olumlu bir işaretti. Bu noktada iki farklı düzeltme yöntemi değerlendirildi: malzeme alma ve ağırlık ekleme. Rotor geometrisi, servis ömrü ve güvenlik gereği kontrollü malzeme alma yöntemi tercih edildi.
Düzeltme işlemi tek seferde agresif biçimde yapılmadı. Bunun yerine kademeli yaklaşım benimsendi. İlk düzeltme sonrası rotor yeniden çevrildi, kalan dengesizlik değerleri ölçüldü ve ikinci müdahale buna göre hesaplandı. Bu yaklaşım sahada zaman kazandırır; çünkü teorik hesap doğru olsa bile üretim toleransları, yüzey yapısı ve bağlama koşulları küçük sapmalar yaratabilir.
İkinci çevrim sonunda fan tarafındaki artık dengesizlik önemli ölçüde düştü, tahrik tarafında ise daha küçük bir düzeltme ihtiyacı kaldı. Üçüncü ölçümde rotor, hedef kalite sınıfı içine alındı. Ölçüm tekrarlanarak kararlılık doğrulandı. Yalnızca tek bir iyi sonuç almak yeterli değildir. Özellikle bakım ve üretim ekiplerinin güvenle devreye alım yapabilmesi için ölçüm tekrarlarında tutarlılık görülmelidir.
Burada önemli bir teknik not var: Dengeleme, her zaman tek başına tüm titreşim sorunlarını çözmez. Eğer temelde yumuşak ayak, zayıf kaide, kaplin kaçıklığı veya rezonans varsa, rotor iyi dengelenmiş olsa bile sahadaki toplam titreşim beklenen seviyeye inmeyebilir. Bu vakada dengeleme öncesi yapılan teşhis çalışmasının değeri tam da burada ortaya çıktı. Çünkü bakım ekibi sorunu yalnızca balanssızlığa değil, ölçümle doğrulanmış baskın nedene dayandırdı.
Electric motor balancing case study sonuçları
Rotor balans işlemi tamamlandıktan sonra motor yeniden toplandı, yataklama kontrol edildi ve kaplin hizası doğrulandı. Devreye alma sırasında boşta ve yükte titreşim ölçümleri tekrarlandı. 1x dönüş frekansındaki baskın bileşende belirgin düşüş görüldü. Toplam titreşim seviyesi, müdahale öncesine kıyasla yaklaşık yüzde 55 oranında azaldı. Rulman gövde sıcaklıkları birkaç saatlik işletme sonunda daha stabil seyretti.
Daha kritik sonuç ise bakım planlamasında görüldü. Müdahale öncesi ekip, motoru kısa periyotlarla izlemek ve olası bir plansız duruşa karşı yedek hazırlamak zorundaydı. Dengeleme sonrası izleme sıklığı normal bakım periyoduna çekildi. Bu, sadece teknik bir iyileşme değil, operasyonel riskin de düşmesi anlamına gelir.
Enerji tüketiminde dramatik bir düşüş beklenmedi ve ölçümlerde de bu yönde büyük fark oluşmadı. Bu normaldir. Balans işleminin temel etkisi, daha çok titreşim, rulman yükü, mekanik zorlanma ve ekipman ömrü üzerinde görülür. Bazı tesislerde enerji tarafında sınırlı iyileşme gözlenebilir; ancak bu her vakada ana kazanım değildir. Gerçek fayda, daha düşük mekanik stres ve daha öngörülebilir işletmedir.
Bu vakadan çıkan teknik dersler
Bu çalışma üç noktayı net biçimde gösterdi. Birincisi, tekrar eden rulman arızaları her zaman rulman kaynaklı değildir. Eğer kök neden rotor dengesizliği ise, parça değişimi sadece sonucu geciktirir. İkincisi, elektrik motorlarında dengeleme kararı rotor geometrisine ve çalışma koşuluna göre verilmelidir. Tek düzlem ya da iki düzlem seçimi standart bir alışkanlıkla değil, mühendislik değerlendirmesiyle yapılmalıdır. Üçüncüsü, dengeleme işlemi ölçüm disiplini gerektirir. Uygun makine, doğru bağlama, güvenilir referans ve doğrulama çevrimleri olmadan alınan sonuçlar sürdürülebilir olmaz.
Sanayide sık karşılaşılan bir başka durum da şudur: Motor üreticisi çıkışta balans yapmıştır, bu nedenle sonradan balans ihtiyacı olmayacağı varsayılır. Oysa revizyon, fan değişimi, mil işleme, kir birikimi, lokal onarım veya işletme sırasında oluşan yüzey kayıpları rotor kütle dağılımını değiştirebilir. Yani fabrika çıkış balansı, ekipmanın tüm ömrü boyunca aynı performansı garanti etmez.
Bu nedenle bakım ekipleri için en doğru yaklaşım, yüksek titreşim görüldüğünde hemen parça değiştirmek değil, önce titreşimin karakterini anlamaktır. Spektrum yapısı, yönsel ölçümler, devir ilişkisi ve mekanik kontroller birlikte değerlendirildiğinde gereksiz müdahaleler azalır. Doğru teşhis, doğru dengelemenin ön koşuludur.
Yüksek devirli motorlarda küçük bir balanssızlık büyük sonuç doğurabilir. Buna karşılık doğru ekipman ve deneyimli teknik değerlendirme ile sorun çoğu zaman kontrol altına alınabilir. MDBALANS gibi bu alana odaklanmış bir çözüm ortağıyla çalışmanın değeri de burada ortaya çıkar: sadece ölçüm almak değil, ölçümün ne anlama geldiğini bilmek.
Sahanızda benzer bir titreşim tablosu varsa, soruya rulmandan değil rotordan başlayın. Çoğu zaman üretimi durduran problem, gözle değil ölçümle görülen birkaç gramlık dengesizliktir.
