demir çelik sektöründeki mevcut durum

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 : [email protected]
2
Akdeniz Üniversitesi Teknik Bilimler M.Y.O 07059-ANTALYA
Tel :0(242)2274780
e-mail : [email protected]
3
Akdeniz Üniversitesi Teknik Hizmetler Birimi, Rektörlük - ANTALYA
Tel :0(242)2274780
e-mail : [email protected]
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