demir çelik sektöründeki mevcut durum
advertisement
DEMİR ÇELİK SEKTÖRÜNDEKİ YENİ TEKNOLOJİ UYGULAMARI Uğur ERCAN 1, Bülent CERİT2, Ali Şükrü ONURAL1, Bülent YILMAZ3 Aslı ÇELENLİ 1 Akdeniz Üniversitesi Teknik Bilimler M.Y.O Enformatik Bölümü 07059-ANTALYA Tel :0(242)2274780 e-mail : ugurercan@akdeniz.edu.tr 2 Akdeniz Üniversitesi Teknik Bilimler M.Y.O 07059-ANTALYA Tel :0(242)2274780 e-mail : bcerit@akdeniz.edu.tr 3 Akdeniz Üniversitesi Teknik Hizmetler Birimi, Rektörlük - ANTALYA Tel :0(242)2274780 e-mail : bulenty@akdeniz.edu.tr Özet : Demir Çelik üretimi yada geniş anlamda metalürji endüstrisi yaşantımızda çok önemli bir yere sahiptir. Hala istenen standartlarda değildir. Ancak Demir Çelik Endüstrisi bir makinenin konuşlanabileceği en zor şartları içerir. Sıcaklık, kimyasallar, toz hepsi bir arada makine elemanlarının kolayca arızalanmasına neden olur. Birçok Demir Çelik işletmesi titreşim analizi ile arıza bulma yönünde adım atmış olduğu gibi, özellikle madde işletmesinde sürekli titreşim monitörleri kullanılmaktadır. Ancak ülke paneli düşünüldüğünde hala bu teknolojiler yeterince yoğun olarak kullanılmamaktadır. Oysa, yatırım karşısında en fazla kazancın sağladığı sektörlerin başında Demir Çelik gelmektedir. Bu çalışmada, Demir Çelik incelenmiştir. işletmelerinde arıza bulma amaçlı titreşim, yağ analizi gibi yeni teknolojiler Anahtar sözcükler : Titreşim Analizi, Demir Çelik Endüstrisi, Teknoloji Abstract :As a result of being durability,reliability,environmentalist of iron-steel ,there has been increasing demand on different types of products of iron.Therefore in strategic sectors,there have been extra ordinary developments for Turkish Iron-Steel Industry.In addition to these,since 1950,flat-steel products have been needed.in 2001,World fluid steel production carried out 823.9 million tone and % 40 of that were realized by China ,USA ,Japan. In this study ,main points that are required to be considered in deciding iron-steel sector using statistical model were presented and searched. GİRİŞ Demir Çelik endüstrisi bir makinanın konuşlanabileceği en zor şartları içerir. Sıcaklık, kimyasallar, toz hepsi bir arada makina elemanlarının kolayca arızalanmasına neden olur. Arızi duruşların çok pahalı olduğu bu sektör o nedenle Uyarıcı (kestirimci) Bakim ve Önleyici Bakım uygulamaları için idealdir. Birçok demir çelik isletmesi titreşim analizi ile arıza bulma yönünde adım atmış olduğu gibi, özellikle hadde isletmelerinde sürekli titreşim monitörleri kullanılmaktadır. Ancak ülke geneli düşünüldüğünde hala bu teknolojiler yeterince yoğun olarak kullanılmamaktadır. Oysa, yatırım karşısında en fazla kazancın sağlandığı sektörlerin başında demir çelik gelmektedir. Titreşim, yağ analizi vs gibi teknolojileri uygulamak isteyen isletmelerde verimliliğin artması kaçınılmaz olacaktır. Titreşim analizi ile arıza tayini Titreşim analizi ile aşağıdaki arızaların tespiti mümkündür [3] : *Hadde rol yatakları *Hadde hattı dişli kutuları •Sarici kafa tahrik sistemi *Çelikhane fanları *Yürütme ve Tumba vinçleri dişli kutuları *Enerji santrali ve yardımcı tesislerin tüm motorları, fanları, pompaları, dişli kutuları ve yataklarında Makine ölçüm ayarlarını ve ölçüm rotasını oluşturduğunuz bilgisayarınız ile titreşim ölçüm cihazınızın sahada makinanızın yanında iken o ana kadar yapılan bütün ölçümleri, arıza gelişimlerini gösteren trend eğrileri vb. her şeyi görebilir, ölçüm rotasına makine eklenebilir veya tek tuş ile makinanızın durumunu öğrenilebilmektedir. Windows işletim sistemi, cihaza Word, Excel, Powerpoints yüklenebilir ve sonuçları grafik olarak takip edilebilmektedir (Şekil 3). Şekil 1. Demir Çelik sektöründeki teknoloji uygulamaları [3] *Kaplin ayarsızlığı, *Balans bozukluğu *Rulman arızası, *Kaymalı yatak arızası, *Ankraj ve şase gevşekliği Mekanik gevşeklikler, *Fanlarda ve pompalarda akış bozuklukları, *Elektrik motorlarında bazı elektriksel arızalar titreşim analizi ile bulunabilir. Makina titreşim ölçüm elemanlarının başında endüstri şartları için geliştirilmiş bir ölçüm yapabilen bilgisayar bulunmaktadır [2]. Cihazla makina başına gidip ölçüm yapıldığı anda, ölçüm yapılan cihazın ekranına tek bir dokunuşla cihazın arızasını, şiddetini ve arızayı gidermek için yapmanız gerekeni ekranda görebilirsiniz (Şekil 2). Yapay zeka programı yüklü olan bu tip cihazlarda titreşim analizini %98 doğruluk ve hassasiyetle arızayı teşhis etmek mümkündür. Aynı anda 3 eksende ölçüm yapabilen akselerometre ile donatılmış olan bu tip cihazlar, yerinde balans da yapabilmektedir. Şekil 2. Aynı anda üç eksende ölçüm yapabilen bir titreşim ölçüm cihazı [3] Şekil 3. Titreşim ölçüm cihazı verilerine göre elde edilen grafik [3] Titreşim Spektrum Analizörleri makinaların sağlık durumunu öğrenebileceğiniz en ideal cihazlardır. Bu cihazlarla makinanın "titreşim imzasını" tesbit ederek sadece arızanın var olduğunu, seviyesini değil ayrıca kaynağını da bulabilirsiniz. Titreşim Spektrum Analizörleri Edilebilecek Arızalar : ile Tespit Balans bozukluğu (dinamik ve statik) Kaplin Ayarsızlığı Rulman Arızaları Dişli Arızaları Şase ve Ankraj Problemleri Kayış-Kasnak Ayarsızlıkları Milde eğiklik vb mil sorunları, Rezonans Problemleri Fanlarda ve Pompalarda Akış Türbülansı Pompalarda Kavitasyon Problemleri Elektrik Motorlarında bazı Rotor, Stator ve Konnektör Problemleri Titreşim spektrum analizörlerini kullanmak için belli düzeyde eğitim gerekmektedir. Titreşim metreler ile yapılan ölçümler sonucunda, ölçüm noktasındaki titreşimin efektif değeri olan RMS seviyesi öğrenilebilir [3]. Titreşim seviyelerinin belirli nokta ve periyotlarda ölçümü ile makinanın kondisyonu takip edilebilir. Böylece bir arıza gelişimi başlangıç safhasından itibaren tespit edilebilir. Ancak arızanın ne olduğunun anlaşılması için titreşim metreler yetersiz kalmaktadırlar. Bu durumda : Sadece sayısal bir değer olarak makine üzerindeki titreşim seviyesini öğrenmek istiyorsanız titreşim metreleri, Sayısal değerlerin yanında rulman arızaları, kaplin ayarsızlığı, balans bozukluğu gibi basit arızaları da spektrum (titreşim grafiği) analizi yapmadan tanımlayabilmek istiyorsanız, titreşim arıza detektörlerini kullanmanız gerekecektir. Ayrıca spektrum analizi yapabileceğiniz, ölçüm sonuçlarının kaydedilebileceği bilgisayar destekli bir titreşim ölçüm cihazı istenirse, titreşim spektrum analizörleri kullanmanız gerekmektedir. Kritik olan makinalarda sürekli olarak belli noktalarındaki titreşim seviyelerini kontrol altında tutmak istiyorsanız, titreşim sviç ve transmiterlerinin kullanılması gerekli olacaktır. Titreşim transdüserleri titreşim algılamaya yarar. Titreşim ivmesini, hızını ve deplasmanını ölçen değişik tip sensörlerden oluşmuşlardır [4]. Sonuç olarak, balans bozukluğu makinalarda mekanik gerilmelerin ve titreşimin artmasına, makina elemanlarının ömrünün orantılı olarak azalmasına neden olur. Bunu önlemenin yolu da en ucuz ve hızlı şekilde balanssızlığı gidermek için bu tip bir cihaz seçimi yapıp tedaviyi belirlemektir. Bu tip cihazlar bir balans cihazı olmakla birlikte aynı zamanda spektrum da alabilmekte, dolayısıyla balans işlemine geçmeden önce problemin gerçekten balans olduğunu teşhis etmenize imkan tanımaktadır. Bu tip cihazların diğer bir özelliği de elde edilen balans düzeyini ISO1940 standartı ile karşılaştırıp bunun kabul edilebilir olup olmadığını belirlemesidir [2]. Makinalarda bir diğer titreşim kaynağı, ayarsızlıklardır. Kaplin ve kayış-kasnak ayarsızlığı en önemli titreşim kaynaklarındandır. Kasnak ayar cihazlarındaki yeni nesil cihazlar, eski teknoloji olan 3-noktalı lazer kasnak ayar sistemlerine göre 20 kat daha hassas ve bir o kadar da daha hızlı ayar yapabilen cihazlardır. Bu sistemle, Yatay açısal kaçıklık, Düşey açısal kaçıklık Yatay paralel kaçıklıkların tamamını görebilecek ve alıcı cihaz üzerine düşen Yerinde Balans ve Ayar Cihazları kırmızı çizgiyi dik konuma getirerek kolayca ayar yapabilecektir (Şekil 5). Balanssızlık dönel elemanı bulunan makinaların en büyük (%40) arıza sebeplerinden biridir. Balanssız bir rotor genellikle makinanın kullanım ömrünü kısaltır ve çalışma esnasında daha fazla enerji harcamasına sebep olur. Özellikle üretimde kullanılan makine elamanlarının balans durumları direkt olarak mamullerini etkilediğinden daha da fazla önem kazanmaktadır. Bir çok işletmede proses gereği, balanssızlık olduğu kesinlikle bilinse dahi, makinanın durdurulması ve balanssızlığın giderilmesi imkansızdır. Yerinde sürekli balans cihazı sayesinde balans işlemi için duruşa veya herhangi bir işleme gerek duymadan rotorunuzun balanssızlığı giderilir. Bu sayede anlarınızın ömrü uzamış olacaktır. Diğer bir balans kontrol cihazı iki düzlemde yerinde balans cihazıdır. Bu cihaz son derece pratik ve hassas bir cihazdır [1]. Sağlam endüstriyel gövdesiyle en zorlu yerinde balans işlemlerini dahi kolaylıkla yapabilme imkanı sağlamaktadır (Şekil 4). Şekil 5. Kayış kasnak ayar sistemi [2] Ara açıklığı 5 metre ile 2 metre olan kasnakları rahatça ayarlayabilme imkanı vardır. Cihazın kullanımı çok kolaydır. Alıcıyı bir kasnağa, vericiyi öbür kasnağa mıknatısıyla tutturup, düğmeye basılır, lazer ışığı çizgisini vericideki çizgiyle çakıştırırız. 635nm görünür diyot lazeri, <1 mW, Sınıf II lazer, aluminyum gövde sayesinde kolay manyetik montaj imkanı vardır [2]. Lazerli Kasnak Ayar Sistemi Lazerli kasnak ayar sıralanacak olursa : Şekil 4. İki düzlemde yerinde balans cihazı ana ekranı [1]. sisteminin avantajları Titreşim ve gürültüyü önler Kayış ve kasnak ömrünü arttırır Gereksiz duruşları ve enerji israfını önler Açısal, paralel, ve her türlü kaçıklığı gösterir Sadece bir kişi tarafından kullanılabilir Bilinen tüm yöntemlerden daha hassas ve daha doğrudur İspatlanmış lazer teknolojisi ile çalışır 60 cm den 5 metreye kadar eksen açıklıklarında kullanılabilir Lazer ışığı parlak güneş altında dahi rahatlıkla görünür (Şekil 6). Yağ Analizi Yağ, makinaların sağlığını ve çalışma verimini direkt olarak etkileyen bir makine elemanıdır. Makinalardan beklenen verimin elde edilmesi, makinaların uzun ömürlü olması ve beklenmedik duruşlardan uzak durulmak isteniyor ise, yağların belli periyotlarda kontrol edilmesi gerekmektedir. Yağ olması gereken kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip değil ise, değiştirilmeli ya da filtre edilerek kullanılmalıdır [2]. Böylece makine ve makine elemanlarının kullanım ömrü uzatılmış, proses verimi artırılmış, bir çok mekanik arızanın temelini teşkil ettiğinden dolayı bu tip arızaların önüne geçilmiş ve yağın da kullanım ömrü artırılmış olacaktır (Şekil 9). Şekil 6. Lazerli kasnak ayar sistemi [2] Şekil 9. Yağ analiz cihazı [2] Şekil 7. Sistemdeki yatay kaçıklık ve düşey açısal kaçıklık tespiti [3] . Kayış kasnaklı sistemlerde en büyük sorun olan ve birçok işletmede tel çekme, cetvel tutma gibi ilkel ve hataya çok açık yöntemler hala mevcut olsa da bu yeni teknolojilerin takibi ve uygulanması ileri ki dönem de şart olacaktır (Şekil 7,8). Şekil 8. Üç nokta çizgi sistemi [1] Dişli kutularında henüz titreşime neden olmaya başlamamış erken aşamada dişli aşınmaları bulunabilir. Yağlama, hidrolik ve motor yağlarında aşınma parçacığı ölçümü ile rulman, dişli vb. arızaların başladığı andan itibaren takip edilerek zamanında müdahale imkanı sağlayacaktır. Böylece beklenmedik arızalar, duruşlar engellenecektir. Yağlar içinde aşınma sonucu ortaya çıkan Fe ve alaşımları parçacıkları, sürmekte olan aşınmanın şiddetinin de göstergesidir. Bu cihazlar çok küçük bir miktar numune içindeki demir alaşımlı parçacıkları saymaktadır. Bu sayının takibi aşınmanın gelişmesi hakkında çok net fikir verebilmektedir. Termal Görüntüleme Termal görüntüleme dönen ya da sabit sistemlerde ısısal farklılık oluşturan problemlerin tespitinde yüksek verimlilikle kullanılan bir önleyici bakım tekniğidir [4]. Rulman arızaları, elektriksel bağlantılardaki problemler ve soğutma problemleri infrared termal görüntüleme ile tespit edilebilen örnek problemlerdir. Uygulama Sahaları : Elektrik Panoları, Salt Sahaları, Elektrik Dağıtım şebekeleri Elektrik Motorları Elektronik Kartlar Fırınlarda, Hatlarda ve Bacalarda Refrakter ve İzolasyon zayıflığı Mekanik: Rulman ve Kaplin arızaları, vb. Demir Çelik sektöründe termal görüntüleme uygulamaları ile salt sahasından başlayarak, panolarda, şebekede ve klemens kutularında ısınma noktaları bulunarak : *Enerji kayıpları azaltılır, *Muhtemel kontakt yangınlarının önüne geçilir, *Motor verimsizlikleri önlenir. Sıcaklık Ölçüm Tabancası Bu cihazlar gönderdikleri kızılötesi ışın ile bir noktadaki sıcaklığı ölçerler. Uzaktan nokta sıcaklıklarını ölçmek için kullanılan pratik ve ekonomik cihazlardır. Seçimi uzaklık ve sıcaklık ranjı bazında yapmak gerekir [1]. Partikül ve Su Kirliliği Tayini Bu tip filtre sistemleri partikül filtreleme ile yağdan su ayrıştırma özelliğini birleştirmiş offline filtre sistemleridir. Bu sistemler yağ içindeki sonsuz miktardaki suyu ayrıştırabilmektedirler. Yağa su karışımı probleminin sürekli olduğu gemi yakıt sistemlerinde, jeneratörlerde, hidrolik ve yağlama sistemlerinde kullanılmaktadırlar. Bu filtre sistemlerinde kullanılan, BLA tip filtreler, yağ içindeki suyun ayrışmasını sağlayan ve COALESCING olarak adlandırılan özelliğe sahiptirler [2]. Pamuk kozasında bulunan bir tür lifin akrilik ile kaplanması ile elde edilen filtre elementleri, sonsuz miktardaki suyu, yağda moleküler bazda bulunsa bile filtre edebilmektedirler (Şekil 9). Şekil 9. Yağ ve suyu ayırmada kullanılan Filtre seperatör sistemi [2] TARTIŞMA VE SONUÇLAR Demir çelik endüstrisi bir makinenin konuşlanabileceği en zor şartları içerir. Sıcaklık, kimyasallar, toz hepsi bir arada makine elemanlarının kolayca arızalanmasına neden olur. Birçok Demir Çelik işletmesi titreşim analizi ile arıza bulma yönünde adım atmış olduğu gibi, özellikle madde işletmesinde sürekli titreşim monitörleri kullanmaktadır. Makinelerden beklenen verimin elde edilmesi, makinelerin uzun ömürlü olması ve beklenmedik duruşlardan uzak durulmak isteniyor ise, sistemin belli periyotlarda kontrol edilmesi gerekmektedir. Yağ olması gereken kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip değil ise, değiştirilmeli yada filtre edilerek kullanılmalıdır. Böylece makine ve makine elemanlarının kullanım ömrü uzatılmış, proses verimi artırılmış, bir çok mekanik arızanın temelini teşkil ettiğinden dolayı bu tip arızaların önüne geçilmiş ve yağın da kullanım ömrü artırılmış olacaktır. Sonuç olarak, sistem arızaları ve balans bozukluğu makinelerde mekanik gerilmelerin ve titreşimin artmasına, makine elemanlarının ömrünün orantılı olarak azalmasına neden olur. Bunu önlemenin yolu da en ucuz ve hızlı şekilde teşhisi koyabilmek ve arızalarla birlikte balanssızlığı gidermektir. REFERANSLAR [1] Olsson M., On the fundamental moving load problem, Journal of Sound and Vibration, 145, 299307, 1991. [3] Kıral Z., Karagülle H. Hareketli yük etkisindeki sistemlerin I-DEAS ile dinamik analizi, 10. Ulusal Makina Teorisi Sempozyumu Bildiri Kitabı, Selçuk Üniversitesi, Konya, 862-870, 2001. [2] Wu J., Shih P., Dynamic responses of railway and carriage under high-speed moving loads, Journal of Sound and Vibration, 236, 61-78, 2000. [4] Rauvınen A., Handroos H. How to describe a hydraulic system at ADAMS, Laboratory of Machine Automation, 2000
