Fırtınaların ortasında dimdik duran, çıplak gözle hareketsiz görünen, ancak karmaşık, mikroskobik hareketlerle titreşen görkemli bir köprü hayal edin. Bu titreşimler, köprünün nefesi gibi, hem direncini hem de potansiyel zayıflıklarını ortaya çıkarır. Bu gizli dili deşifre etmenin anahtarı, titreşim fenomenlerini anlamak için en gelişmiş araçlarımız olan ivmeölçerlerde yatmaktadır.
Temel bir fiziksel fenomen olan titreşim, nesnelerin veya mekanik bileşenlerin denge konumları etrafındaki salınımlı hareketini ifade eder. Bu hareketler, bir sarkaçın salınımı gibi periyodik veya bir aracın çakıllı bir yolda zıplaması gibi rastgele olabilir. Genellikle saniyede metre kare (m/s²) veya yerçekimi birimleri (g, burada 1g ≈ 9,81 m/s²) cinsinden ölçülen titreşim analizi, mühendislik, imalat ve ulaşım sektörlerinde kritik bir rol oynar. Ekipman sağlığı değerlendirmesi, arıza tahmini, tasarım optimizasyonu ve performans iyileştirmesi sağlar.
Titreşimler, uyarma mekanizmalarına göre öncelikle iki kategoriye ayrılır:
Bir nesne veya yapının, sürekli bir dış kuvvet olmadan (darbe veya yer değiştirme gibi) ilk bir rahatsızlıktan sonra doğal olarak salınmasıyla meydana gelir. Bir akort çatalının vurulduktan sonraki sürekli çınlaması, serbest titreşime bir örnektir. Sistemin doğal frekansı —doğuştan gelen salınım eğilimi—bu davranışı belirler. Rezonans, özel bir durumdur ve dış uyarımın bu doğal frekansla eşleşmesiyle ortaya çıkar, potansiyel olarak titreşimleri yıkıcı seviyelere çıkarır.
Dönme, alternatif veya başka türlü periyodik olsun, sürekli dış kuvvetlerden kaynaklanır. Endüstriyel örnekler arasında, dengesiz tamburlar nedeniyle sıkma döngüleri sırasında titreşen çamaşır makineleri bulunur. Durum izlemede, dönen makinelerden (kompresörler, türbinler, pompalar) gelen zorlanmış titreşimlerin analizi, çalışma durumlarını ortaya çıkarır. Bu titreşim imzalarının uzun vadeli takibi, maliyetleri düşürürken güvenliği artıran tahmini bakımı sağlar.
Titreşim ölçümüne iki ana sensör türü hakimdir:
En yaygın titreşim ölçüm araçları olan bu piezoelektrik sensörler, piezoelektrik etki yoluyla çalışır: belirli kristaller mekanik olarak gerildiğinde voltaj üretir. İvme, sensör içindeki bir iç kütleyi hareket ettirirken, kristal üzerindeki orantılı kuvvet ölçülebilir bir yük üretir. Şunlar olarak mevcuttur:
- Yük Modu İvmeölçerler: Gürültü duyarlılığını azaltmak için harici amplifikasyon gerektiren ham yük sinyalleri verir.
- IEPE İvmeölçerler: Empedans değişikliklerini ölçülebilir voltajlara dönüştüren, sabit akım kaynakları tarafından desteklenen yerleşik yük amplifikatörlerini içerir. Gürültü direnci ve kullanım kolaylığı nedeniyle endüstriyel uygulamalar için tercih edilir.
İvmeölçerler, yüksek frekanslı ölçümlerde (yatak, dişli kutusu veya kanat titreşimleri) mükemmeldir ve darbeleri (patlamalar, arıza testleri) veya düşük frekanslı hareketleri değerlendirebilir.
Bu temassız sensörler, hedef nesnelere olan mesafeleri ölçer ve özellikle sönümlü dış kasalı ağır makinelerde (örneğin, büyük türbinler) doğrudan mil titreşimini izlemek için kullanışlıdır.
Uygun ivmeölçerleri seçmek, birden fazla faktörün değerlendirilmesini gerektirir:
Beklenen maksimum titreşim seviyeleri, gerekli ölçüm aralıklarını belirler. Aşırı aralık, sinyal bozulmasına neden olur. Yüksek titreşim uygulamaları, düşük hassasiyetli, hafif sensörler gerektirir.
mV/g cinsinden ifade edilir (örneğin, 100 mV/g, 10g'de 1V çıkış verir), hassasiyet frekansla değişir—tam aralıklı kalibrasyon esastır. Düşük hassasiyet, yüksek genlikli sinyallere uygundur; yüksek hassasiyet, ince titreşimleri algılar.
Tek eksenli üniteler, doğrusal titreşimleri ölçerken, üç eksenli modeller kapsamlı analiz için üç boyutlu vektörleri (yanal, boylamsal, dönme) yakalar.
Sensör kütlesi, titreşim özelliklerini değiştirmekten kaçınmak için test yapısının ağırlığının %10'unu geçmemelidir.
Kurulum teknikleri, ölçülebilir frekans aralıklarını önemli ölçüde etkiler:
| Montaj Yöntemi | Frekans Limiti (Hz) |
|---|---|
| Elde Taşınır | 500 |
| Manyetik | 2000 |
| Yapışkan | 2500-5000 |
| Vidalı | >6000 |
Sıcaklık uçlarını, kimyasal maruziyeti ve nemi göz önünde bulundurun. Yük modu ivmeölçerler daha yüksek sıcaklıklara dayanır, ancak özel kablolama gerektirir. Sızdırmazlık türleri (hermetik, epoksi, çevresel) nem direncini belirler.
Birim fiyatları karşılaştırılabilir olsa da, IEPE sistemleri genellikle pahalı kablolar ve harici amplifikatörlere olan ihtiyacı ortadan kaldırarak büyük ölçekli dağıtımlarda toplam maliyetleri azaltır.
Doğru ölçümler, uygun sinyal işleme gerektirir:
- Çözünürlüğü ve sinyal-gürültü oranlarını iyileştirmek için amplifikasyon
- IEPE sensörleri için akım uyarımı
- DC ofsetleri kaldırmak için AC eşleşmesi
- Yüksek frekanslı gürültüyü ortadan kaldırmak için filtreleme
- Girişimi önlemek için uygun topraklama
Kablosuz sensörler, bulut bilişim ve büyük veri analizindeki gelişmeler, daha akıllı, daha entegre titreşim izleme sistemleri vaat ediyor. Endüstriler, titreşim verilerinden daha derin içgörüler çıkararak, benzeri görülmemiş seviyelerde tahmini bakım, operasyonel verimlilik ve ekipman güvenliği elde edebilirler. Hem bir sanat hem de bir bilim olarak, titreşim ölçümü vazgeçilmez bir endüstriyel disiplin olarak gelişmeye devam edecektir.