HİDROELEKTRİK SANTRALLERİNDE TİTREŞİM PROBLEMİ VE ANALİZİ | Enerji ve Maden Dergisi

HİDROELEKTRİK SANTRALLERİNDE TİTREŞİM PROBLEMİ VE ANALİZİ

19 Eylül 2015
Kategori
Yazarlarımız
Comments 0

Etiketler , , , ,

Üretimin sürekliliği ‘enerji santralleri‘nin en büyük önceliğidir. Ani arızalardan kaynaklanan beklenmeyen duruşlar ciddi üretim kayıplarına yol açabilir. Bunun önüne geçebilmek için makinenin dinamik davranışı ile ilgili bilgi veren parametreler sürekli olarak izlenir, ölçüm analizi sayesinde olası arızalar erkenden tespit edilir ve hasar gerçekleşmeden önce bakım planlaması yapılır. Bu çalışma kapsamında “sürekli titreşim izleme sistemi” tanıtılacak, verilerin izlenmesi ve sürekli gösteriminin ne şekilde yapıldığı anlatılacaktır.

Türbin-Generatör sistemlerinin sürekli olarak izlenmesinde kullanılan “Türbin Denetleme ve Gözetleme Sistemleri”, makineleri koruma ve arızalar gerçekleşmeden önce erken uyarı verme özelliğine sahiptirler. Bu kapsamda, titreşim (vibrasyon) başta olmak üzere, generatör hava aralığı, manyetik akı, kısmî deşarj, eksenel yatak pozisyonu, devir hızı, faz, proses değerleri ve verim gibi parametrelerin izlenmesi ve analizi sayesinde türbin sürekli olarak kontrol altında tutulmaktadır.

Makine arızaları ile ilgili erken uyarı verme özelliğine sahip en önemli parametre titreşimdir. Balanssızlık, kaplin ayarsızlığı, mekanik gevşeklik, yatak yağlama problemleri, çatlak oluşumu gibi arızalar ortaya çıktıklarından itibaren makinenin titreşim analizinde kendilerini göstermektedirler. Bu tip arızalar genellikle aniden oluşmamakta, zaman içerisinde gelişen bir seyir izlemektedirler. Titreşim seviyeleri sürekli olarak takip edilerek, hasara sebebiyet verilmeden ve makinenin duruşunu gerektirecek titreşim seviyelerine ulaşılmadan arızalar erkenden tespit edilebilmektedir. Arıza analizi sonucunda sorunlu olduğu teşhis edilen makine parçalarının yedeklerinin temin edilerek zamanında değiştirilmeleri ile üretim kesinti süresinin en aza indirilmesi ve ikincil arızaların azaltılması sağlanır. Bu sayede enerji üretimi en az kayba uğramış olur.

“Koruyucu Sürekli Titreşim İzleme Sistemleri” makinelere zarar verebilecek anlık titreşim değişimlerinin hızla belirlenmesi ve önlem alınmasını sağlamaktadırlar. Bunu gerçekleştirebilmek için makine üzerine kalıcı olarak yerleştirilen sensörlere ve bu sensörlerden gelen toplam titreşim seviyelerinin önceden belirlenen alarm limitleriyle sürekli karşılaştırılmasına ihtiyaç vardır. Bu limitlerin aşılması halinde sistem çeşitli ikaz veya trip (acil durdurma) rölelerini aktive ederek makineyi durdurur ve bu sayede büyük bir hasarın önüne geçilmiş olur.

Hidrolik makinelerdeki arızaların büyük çoğunluğu titreşim izleme yoluyla tespit edilebilmekte olup, akış ve elektromanyetik kökenli arızaların teşhisi için titreşim beraberinde ilave bazı ölçümlere başvurulmaktadır. Bunlar başlıca; generatörde “Hava Aralığı”, “Kısmî Deşarj” ve “Manyetik Akı”, türbinde ise “Kavitasyon” izleme teknikleridir. Özellikle büyük güce sahip türbinlerde bu ölçümlerin tümüne başvurulmaktadır. Bunun yanı sıra yağ analizi, basınç, sıcaklık, debi ve verim gibi proses parametreleri, tüm diğer ölçümlerle ilişkilendirilerek arıza teşhisi amaçlı analizleri daha efektif hale getirmektedir. Hidrolik makinelerde karşılaşılabilen arızalar “mekanik”, “elektrik” ve “hidrolik” olarak 3 grupta toplanmaktadır.

Hidroelektrik makineler için titreşim sınırları ISO 7919-5 ve ISO 10816-5 uluslararası standartlarında, hidroelektrik santrallerdeki türbinlerde ve pompa istasyonlarındaki makine gruplarında titreşim izlemenin ne şekilde yapılması gerektiği açıklanmaktadır.

Türbinin yatağında izafi şaft titreşimleri ve mutlak yatak titreşimi ölçümleri önerilmektedir. ISO 7919-5 standardında tanımlanan izafi şaft titreşimleri, birbirlerine 90 derece açı yapacak şekilde radyal olarak yerleştirilmiş, yatak ile şaft arasındaki izafi yer değişimini ölçen “yer değişimi sensörleri” ile ölçülmektedir. Bu sensörler şafta temas etmemekte olup, eddy-akımı prensibi ile çalışmaktadırlar. Yatağa monte edilen birbirine dik iki sensör sayesinde “kinetik şaft yörüngesi ” ölçülebilmektedir. ISO 7919-5 standardında şaftın merkez noktasının maksimum yer değişimi genliği Smax olarak tanımlanmaktadır ve farklı devir hızlarına sahip makinelerde Smax titreşim seviyesinin mikrometre cinsinden hangi limitler dâhilinde olması gerektiği dört farklı bölge tanımlanarak verilmiştir.

A bölgesi: Yeni devreye alınmış makinelerin titreşimleri normal olarak bu bölgede olmalıdır.

B bölgesi: Bu bölgedeki titreşimler, makinenin uzun dönem durmaksızın çalışması için kabul edilebilir seviyededir.

C bölgesi: Makinenin titreşimlerinin bu bölgede olması, makinenin uzun dönem çalışması için elverişli değildir. Genelde makine bu bölgede kısa süre çalıştırılır ve ilk fırsatta durdurularak bakıma alınır.

D bölgesi: Bu bölge dâhilindeki titreşimler makinede kalıcı hasar oluşturmak için yeterli düzeyde olup, makinenin bu bölgede çalışmasına izin verilemez.

Smax parametresine ilaveten, makine bloğuna yerleştirilen sensörlarla mm/s RMS cinsinden “mutlak yatak titreşimleri” ölçülmesi önerilmektedir. Bu ölçümler de ISO 10816-5 standardında tanımlanmıştır. Hidroelektrik türbinler genellikle düşük devirde dönmektedirler. Devir hızındaki ilk harmonik bileşeni sağlıklı bir şekilde ölçebilmek için düşük frekanslarda ivmeölçerlere kıyasla çok daha yüksek elektrik sinyali üreten elektromanyetik hız sensörları kullanılmalıdır. İvmeölçerlerin düşük frekans bölgesinde kullanımı, sinyalin gürültü eşiği altında kalmasına ve dolayısıyla yanlış ölçümlerin alınmasına yol açabilmektedir. Elektromanyetik hız sensörlarının kullanılamayacağı tek bölge statorun içidir. Hız sensörları stator içerisindeki elektromanyetik dalgalardan etkilenmektedir. Dolayısıyla, stator içerisinden alınacak “stator çekirdek titreşimlerinin” ölçümünde ivmeölçer kullanılması gerekmektedir.

ISO 10816-5 standardında titreşim sınır değerleri makine tipine göre dört gruba ayrılmıştır:

Grup 1; rijid temel üzerine kurulu ve 300 dev/dak üzerindeki hızlarda çalışan yatay makineler,

Grup 2; yatakları makine bloğundan destek alan ve 300 dev/dak altındaki hızlarda çalışan yatay makineler,

Grup 3; yatakları temelden destek alan ve 60 dev/dak ile 1800 dev/dak devir hızı aralığında çalışan düşey makineler,

Grup 4 ise; alt yatakları temelden destek alan, üst yatağı ise sadece generatör statorundan destek alan ve 60 dev/dak ile 1000 dev/dak devir hızı aralığında çalışan düşey makineler olarak tanımlanmıştır.

Radyal doğrultuda ölçülen titreşimlerin alarm sınır değerleri – mm/s RMS cinsinden olmak üzere – Grup 1 için 2.5 (uyarı), 4.0 (trip), Grup 2 için 4.0 (uyarı), 6.4 (trip), Grup 3 için 2.5 (uyarı), 4.0 (trip) ve Grup 4 için üst yatakta 4.0 (uyarı), 6.4 (trip), diğer yataklarda 2.5 (uyarı), 4.0 (trip) şeklindedir.

Fuat KUTSAL

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir