Fan Vibrasyonu Nasıl Değerlendirilir?

Endüstriyel fanlarda vibrasyon, rotorun mekanik durumuyla hava akışının ortak sonucudur. Balanssızlık, yatak problemi veya hizasızlık gibi mekanik kaynaklar; türbülans, kanat geçişi, resirkülasyon ve kanal etkileşimiyle aynı ölçümde birleşebilir. Sağlıklı değerlendirme için yalnız spektrum değil, fan tipi, gerçek devir, damper konumu, debi, basınç, sıcaklık ve yapısal bağlantılar birlikte incelenir.

Temel çalışma prensibi

Santrifüj fan, havayı rotor girişinden alır ve kanatların merkezkaç etkisiyle çevreye doğru hızlandırır. Spiral gövde hız enerjisinin bir bölümünü basınca dönüştürür. Eksenel fan ise akışı mil doğrultusunda taşır. Her iki tipte rotor-kanat sistemi periyodik aerodinamik kuvvet üretir; kuvvetin büyüklüğü çalışma noktası, kanat geometrisi, açıklık ve akış düzgünlüğüne bağlıdır.

Fan eğrisinin tasarım bölgesinden uzak çalışma, akış ayrılması ve kararsız kuvvetlere yol açabilir. Mekanik olarak sağlam rotor bu koşulda yine yüksek geniş bant vibrasyon gösterebilir. Bu nedenle fan vibrasyonu “rotor problemi” olarak daraltılmadan önce proses değerlendirilmelidir.

Sahada sık görülen arıza senaryoları

Birikim ve balans değişimi

Toz, lif, boya veya ürün kanatlarda eşit dağılmazsa kütle merkezi kayar. Birikim zamanla kopabilir ve faz aniden değişebilir. Islak proseslerde tutulan nem de çalışma boyunca değişken balans oluşturabilir.

Erozyon, korozyon ve kanat hasarı

Aşındırıcı akış kanat uçlarında malzeme kaybına, korozif ortam lokal incelmeye neden olabilir. Çatlak veya deformasyon hem kütleyi hem aerodinamik kuvveti değiştirir. Güvenlik kontrolü yapılmadan yüksek hızlı test veya balans uygulanmamalıdır.

Yatak, kaplin ve kayış sorunları

Rulman hasarı yüksek frekanslı darbeler, hizasızlık eksenel hareket ve harmonikler, kayış problemi ise kayış geçişi ve kasnak hızları çevresinde bileşenler oluşturabilir. Gevşek yatak yuvası veya ankraj, fan kuvvetlerini doğrusal olmayan biçimde büyütebilir.

Aerodinamik kararsızlık

Giriş dirseği, kapanmış damper, tıkalı filtre, hatalı kanal kesiti veya tasarım dışı debi akış ayrılmasına neden olabilir. Stall ve resirkülasyon düşük frekanslı dalgalanma, geniş bant enerji ve basınç pulsasyonu üretebilir.

Vibrasyon belirtileri

Balanssızlıkla uyumlu davranış çoğunlukla radyal 1X genlik ve kararlı fazdır. Yataklarda farklı faz, moment dengesizliği veya yapısal mod etkisini düşündürebilir. Kanat hasarı 1X ile birlikte kanat geçiş frekansını ve harmoniklerini etkileyebilir. Gevşeklikte çoklu harmonikler, alt harmonikler ve darbeli davranış görülebilir.

Genlik damperle belirgin değişiyorsa aerodinamik kuvvet veya rezonans etkileşimi araştırılır. Aynı devirde debi değişimi mekanik order'ları yerinde bırakırken geniş bant ve kanat geçiş bileşenlerini değiştirebilir.

FFT üzerinde beklenen karakteristikler

Kanat geçiş frekansı BPF, dönme frekansı ile kanat sayısının çarpımıdır. Giriş kılavuz kanatları veya gövde diliyle etkileşim, BPF çevresinde 1X yan bantları oluşturabilir. Pik genliği tek başına hasar göstermez; sağlıklı fanlarda da geometrik kanat geçişi bulunur.

Zaman dalga formunda belirtiler

Yaklaşık sinüzoidal dalga baskın 1X hareketle uyumlu olabilir. Her turda tekrarlayan tek darbe, lokal temas veya hasarlı bölge ihtimalini araştırmayı gerektirir. Genliği yavaşça büyüyüp küçülen taşıyıcı, aerodinamik ya da mekanik modülasyon gösterebilir. Düzensiz düşük frekans dalgalanması stall veya proses kararsızlığıyla ilişkili olabilir.

Clipping, sensör aralığının aşılması nedeniyle gerçek tepeyi kesebilir. Dalga formu değerlendirmesinde kayıt süresi en yavaş olayın birkaç çevrimini içermeli ve örnekleme BPF ile yüksek frekanslı darbeleri kapsamalıdır.

Ölçüm noktalarının seçimi

Her yatakta yük iletim yoluna yakın rijit noktalar seçilir. Tahrik ve fan tarafında yatay, dikey ve gerekirse eksenel ölçüm alınır. İnce yatak kapağı, muhafaza ve kanal sacı temel trend noktası olarak kullanılmaz. Şase köşeleri ve ankraj çevresindeki ek noktalar yapısal hareketi ayırmaya yardım eder.

Fan gövdesi veya kanal ölçümü aerodinamik kuvveti gösterebilir ancak yatak ölçümüyle aynı kabul edilmez. Noktalar kodlanmalı; devir, damper, debi ve sıcaklıkla birlikte saklanmalıdır.

Sensör yönleri ve montaj

Yatay-dikey farkı yatak ve temel rijitliğini gösterir. Eksenel yön kaplin veya itme kuvvetleri için önemlidir. Saplama montaj geniş bant ve kalıcı izleme için en güvenilir yöntemdir. Mıknatıs temiz, düz ve ferromanyetik yüzeyde rota ölçümünü hızlandırır. El probu yalnız ön tarama için kullanılmalı, trend ölçümünde tekrarlanabilirliği sınırlı olduğu bilinmelidir.

Faz ölçümünün katkısı

Takometre referanslı 1X fazı balans değerlendirmesinde temel veridir. İki yatak arasındaki faz rotorun kuvvet veya moment davranışını, şase noktaları arasındaki faz yapısal hareketi anlamaya yardımcı olur. Faz hız geçişinde dönüyorsa rezonans araştırılır. Devir, yük veya birikim değişirken kararsız fazla balans hesabı yapılmamalıdır.

Saha örnekleri

Toz toplama fanında haftalar içinde 1X genlik artıp faz kararlı kalabilir. Rotor temizliğinde tek tarafta birikim görülmesi balans hipotezini destekler. Temizlik sonrası yeni ölçüm alınır; eski faza göre otomatik ağırlık eklenmez. Birikim tekrarlanıyorsa proses ve kanat yüzeyi çözümü araştırılır.

Başka bir uygulamada BPF genliği yalnız damper kısıkken büyüyebilir. Rotor mekaniği kararlı olduğu halde kanal basınç pulsasyonu artıyorsa çalışma noktası ve giriş akışı incelenir. Kanal takviyesi yapmadan önce uyarımın mı, yapısal cevabın mı baskın olduğu hız ve faz testleriyle ayrılır.

Operatörlerin sık yaptığı yorum hataları

• Her yüksek 1X değerini balanssızlık kabul etmek.
• Damper ve debi değişimini kaydetmeden trend karşılaştırmak.
• Sağlıklı geometrik BPF pikini kanat arızası saymak.
• Fan temizlenmeden balans ağırlığı uygulamak.
• Yatak ve ince kanal sacı ölçümlerini aynı kriterle değerlendirmek.
• Rezonans bölgesinde tek hızlı balans yapmaya devam etmek.
• Güvenlik kontrolü olmadan hasarlı rotoru çalıştırmak.

Kayış-kasnak ve doğrudan tahrik farkları

Kayış tahrikli fanlarda motor ve fan ayrı devirlere sahiptir. Kasnak oranı gerçek takometre ölçümüyle doğrulanmalı; kayış geçiş frekansı, kayış sayısı ve kasnak devirleri frekans listesine eklenmelidir. Eşit olmayan kayış gerginliği, kasnak kaçıklığı ve aşınmış kanal yanal kuvvetleri artırabilir. Kayış rezonansı belirli bir hızda yan bant veya geniş titreşim oluşturabilir.

Doğrudan kaplinli fanlarda kaplin hizası, soft foot ve termal büyüme daha belirgin kontrol alanlarıdır. Motor ve fan yataklarının 1X fazı kaplin boyunca karşılaştırılır. Tahrik türü bilinmeden görülen frekansı yalnız fan rotoruna bağlamak hatalıdır.

Yapısal değerlendirme ve kanal etkisi

Fan şasesi, platform ve kanal ortak bir dinamik sistem oluşturabilir. Kanal kompansatörü sertleşmiş veya yanlış gerilmişse gövdeye kuvvet aktarabilir. Giriş ve çıkış kanalındaki destek konumları, fan gövdesinin hareketini sınırlayarak doğal frekansı değiştirebilir. Şase ölçümlerinde bir köşeden diğerine genlik ve faz haritası çıkarılması rocking veya burulma şeklini gösterir.

Takviye kararı yalnız yüksek hareket görülen noktaya profil eklemek şeklinde verilmemelidir. Eklenen rijitlik kuvvet yolunu değiştirip başka bir doğal frekansı çalışma aralığına taşıyabilir. Hız taraması veya darbe testi, değişiklik öncesi ve sonrası karşılaştırma sağlar.

Trend ve alarm yaklaşımı

Fan trendleri aynı devir ve proses bölgesinde tutulmalıdır. Genel hız RMS yanında 1X, BPF, rulman zarf bandı ve seçilmiş geniş bant bölgeleri izlenebilir. Temizlik, kanat tamiri, yatak değişimi ve damper ayarı trend üzerinde olay olarak işaretlenir.

Alarm seviyesi makine kritikliğine ve başlangıç dağılımına göre oluşturulur. Hızla değişen faz veya ani BPF artışı, overall sınırı aşılmasa bile ek kontrol gerektirebilir. Çevrimiçi sistemde devir ve damper sinyali bulunması yanlış alarmları azaltır.

Koruyucu ve yardımcı parçalar

Kaplin veya kayış koruyucusu, susturucu paneli, erişim kapağı ve drenaj borusu ana makine kuvvetleriyle titreşebilir. Gevşek bir koruyucu yüksek ses ve geniş genlik üretirken yatak seviyeleri normal kalabilir. Bu parçalar çalışma sırasında elle tutulmamalı; duruşta bağlantıları kontrol edilmelidir.

Soğutma kanadı veya harici pervane gibi yardımcı dönen parçaların kanat sayıları ana rotorla karıştırılmamalıdır. Frekans listesinde her dönen bileşen ayrı tanımlanır. Koruyucu sökülerek yapılan karşılaştırma yalnız risk değerlendirmesi ve güvenli prosedürle uygulanabilir.

Fan devreye alma raporunda dönüş yönü, kanat açısı, motor akımı ve yatak sıcaklığı da bulunmalıdır. Ters dönüş veya hatalı kanat açısı beklenen debiyi değiştirirken vibrasyon örüntüsünü de etkiler. İlk referans ölçüm, fan kararlı sıcaklık ve tasarlanan proses bölgesine ulaştıktan sonra alınmalıdır.

Referans veri, bakım ekibinin sonraki ölçümlerde küçük fakat anlamlı değişimleri fark etmesini sağlar. Nokta krokisi ve cihaz ayarları bu nedenle devreye alma dosyasında saklanır.

Sonuç

Fan vibrasyonu mekanik ve aerodinamik kaynakların kesiştiği bir ölçüm problemidir. Doğru nokta ve yönlerde alınan spektrum, dalga formu ve faz verisi; damper, debi ve bakım geçmişiyle eşleştirildiğinde hedefli kontrol planı oluşturur. Profesyonel saha ölçümü için BALANSTEK vibrasyon analizi hizmeti, balans uygulaması için yerinde balans hizmeti ve diğer içerikler için Teknik Akademi incelenebilir.