Titreşim ve gürültü verileri ile soğutma sistemindeki arızaların teşhisi

Yıl 2024, Cilt: 14 Sayı: 3, 777 - 792, 15.09.2024

Zafer Cingiz

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1343094

Öz

Basınç, sıcaklık, tüketilen enerji, titreşim ve gürültü gibi parametrelerde bir değişiklik, soğutma sisteminde bir sorun olduğunu göstermektedir. Bu çalışmada soğutma sistemi ekipmanlarından kompresörde tespit edilen titreşim ve gürültü ölçüm değerleri ile arıza teşhisi arasında ki ilişki incelenmiştir. Beş farklı arıza durumu geliştirilmiştir. Ölçülen sıcaklık ve basınç verileri ile titreşim ve gürültü değerleri bilgisayara (PC) aktarılmıştır. Sistemin normal ile arızalı durumlarındaki titreşim ve gürültü değerleri arasındaki farklardan arıza tespitleri yapılmıştır. Sistemdeki arıza türlerine bağlı olarak gürültü ve titreşim değerlerinin değiştiği görülmüştür. Ortalama titreşim değerleri, normal çalışma durumunda 0,1471 m/s2, kirli kondenserde 0,2373 m/s2, tıkalı genleşme valfinde 0,2209 m/s2, aşırı soğutucu akışkan şarjında 0,2129 m/s2, eksik soğutucu akışkan şarjında 0,1962 m/s2 ve kompresör arızasında 0,2227 m/s2 olarak belirlenmiştir. Gürültü değerlerinde, normal çalışmada 68,1 dB, kirli kondenserde 93,49 dB, tıkalı genleşme valfinde 93,81 dB, aşırı soğutucu akışkan şarjında 92,42 dB, eksik soğutucu akışkan şarjında 92,14 dB ve kompresör arızasında 94,5 dB olarak belirlenmiştir. Gürültü ve titreşim değerlerinin birbirine yakın değerlerden oluşmasına rağmen arızanın türü hakkında fikir verebileceği görülmüştür. Bu değerler, normal ve arızalı çalışma durumları için sadece titreşim ve gürültü ölçüm değerleri ile arıza tespiti yapılabileceğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

Arıza teşhisi, Gürültü, Soğutma sistemi, Titreşim

Diagnosing faults in the refrigeration system with vibration and noise data

Öz

A change in parameters such as pressure, temperature, consumed energy, vibration and noise indicates a problem in the refrigeration system. In this study, the relationship between vibration and noise measurement values detected in the compressor, one of the refrigeration system equipment, and fault diagnosis was examined. Five different fault cases have been developed. The measured temperature and pressure data, vibration and noise values were transferred to the computer (PC). Fault detection was made from the differences between vibration and noise values in normal and faulty states of the system. It has been observed that noise and vibration values vary depending on the types of faults in the system. Average vibration values are 0,1471 m/s2 in normal operating condition, 0,2373 m/s2 in dirty condenser, 0,2209 m/s2 in clogged expansion valve, 0,2129 m/s2 in excess refrigerant charge, 0,2129 m/s2 in incomplete refrigerant charge. It was determined as 0,1962 m/s2 and 0,2227 m/s2 in case of compressor failure. In noise values, 68,1 dB in operating condition, 93,49 dB in dirty condenser, 93,81 dB in clogged expansion valve, 92,42 dB in excessive refrigerant charge, 92,14 dB in incomplete refrigerant charge and 94,5 dB in compressor failure determined. It has been observed that although noise and vibration values are close to each other, they can give an idea about the type of fault. These values showed that fault detection can be made only with vibration and noise measurement values for normal and faulty operating situations.

Anahtar Kelimeler

Fault diagnosis, Noisy, Refrigeration systems, Vibration

Kaynakça

• Braun, J. E. (2003). Automated fault detection and diagnostics for vapor compression cooling equipment. J. Sol. Energy Eng, 125(3), 266-274.
• Breuker, M. S. (1998). Common faults and their impacts for rooftop air conditioners. Hvac&R Research, 4(3), 303-318.
• Bulgurcu, H. (2009). Maintenance, Troubleshooting and Service Process in HVAC&R Systems. ISKAV Technical Book Series.
• Bulgurcu, H., & Yaşar, S. (2011). Soğutma sistemi arızalarının P-h diyagramı yardımıyla tespit edilmesi. X. U. Kongresi, Soğutma sistemi arızalarının P-h diyagramı yardımıyla tespit edilmesi. içinde İzmir.
• Celik, S. & Nsofor, E. C. (2011). Studies on the flow-induced noise at the evaporator of a refrigerating system. Applied Thermal Engineering, 31(14-15), 2485-2493.
• Cingiz, Z. Katırcıoğlu, F., Sarıdemir, S., Yıldız, G., & Çay, Y. (2021). Experimental investigation of the effects of different refrigerants used in the refrigeration system on compressor vibrations and noise. International Advanced Researches and Engineering Journal, 5(2), 152-162.
• Demirtekin, B. S. (2015). Kompresör Kompartımanı Üstte Olan Buzdolaplarının Gürültü Açısından İncelenmesi. Uluslararası Katılımlı 17. Makina Teorisi Sempozyumu, 726, İzmir.
• Halm-Owoo, A. K. & Suen, K.O. (2002). Applications of fault detection and diagnostic techniques for refrigeration and air conditioning: A review of basic principles. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 3(121-132), 216.
• Hamilton, J. F. (1988). Measurement and Control of Compressor Noise. West Lafayette: Ray W. Herrick Laboratories, School of Mechanical Engineering, Purdue University.
• Han, H. G. (2011). Important sensors for chiller fault detection and diagnosis (FDD) from the perspective of feature selection and machine learning. International journal of refrigeration, 34(2), 586-589
• Hartmann, D., & Melo, C. (2013). Popping noise in household refrigerators: Fundamentals and practical solutions. Applied thermal engineering, 51(1-2), 40-47.
• Han, H., Gu, B., Wang, T., & Li, Z.R. (2011). Important sensors for chiller fault detection and diagnosis (FDD) from the perspective of feature selection and machine learning. International journal of refrigeration, 34(2), 586-589.
• Isermann, R. (1984). Process fault detection based on modeling and estimation methods—A survey. automatica, 20(4), 387-404.
• Jeon, J. Y., You, J. & Chang, H.Y. (2007). Sound radiation and sound quality characteristics of refrigerator noise in real living environments. Applied acoustics, 68(10), 1118-1134.
• Katırcıoğlu, F., Cingiz, Z., Çay, Y., Gürel, A., & Kolip, A. (2020). Soğutma Sistemlerindeki Soğutucu Akışkan Kaçak Tespiti İçin Kızılötesi Görüntüler Üzerinde Pearson Korelasyon Benzerlik Analiz Yönteminin Kullanılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi(Özel sayı), 28-36.
• Kim, M., & Kim, M.S. (2005). Performance investigation of a variable speed vapor compression system for fault detection and diagnosis. International Journal of Refrigeration, 28(4), 481-488.
• Kocyigit, N., Bulgurcu, H., & Lin, C.X. (2014). Fault diagnosis of a vapor compression refrigeration system with hermetic reciprocating compressor based on ph diagram. International journal of refrigeration, 45, 44-54.
• Lee, C. C. (2005). Analyses of refrigerator noises. In Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Dubrovnik, Croatia, 1179-1184.
• Li, H., & Braun, J. E. (2007). Decoupling features and virtual sensors for diagnosis of faults in vapor compression air conditioners. International Journal of Refrigeration, 30, 546-564.
• Oh, H. E., Park, J.D., & Jeong, W.B. (2019). Numerical and experimental study on the reduction of refrigerant pressure pulsation within compressor pipes. Journal of Sound and Vibration, 438, 506-519.
• Öğüç, M. (2011). Experimental investigation of the influence of refrigerant flow on refrigerator noise. Master's thesis, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yeditepe University.
• Piacentino, A., & Talamo, M. (2013). Innovative thermoeconomic diagnosis of multiple faults in air conditioning units: Methodological improvements and increased reliability of results. International journal of refrigeration, 36(8), 2343-2365.
• Proctor, J. (2006). (CheckMe!™ Expert Analysis System Developed by Proctor Engineering Group, 418 Mission Avenue, San Rafael, CA 94901) 2021 tarihinde http://www.proctoreng.com/checkme/checkme.html
• Rossi, T. M., & Braun, J.E. (1997). A statistical, rule-based fault detection and diagnostic method for vapor compression air conditioners. Hvac&R Research, 3(1), 19-37.
• Sarıdemir, S., Polat, F., & Kılınçel, M. (2016). Motor Devir ve Yükünün Titreşim ve Gürültü Emisyonuna Olan Etkisinin İncelenmesi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 3(3), 459-466.
• Seçgin, A., Ertunç, S., Özütürk, B., Yildirim, K., & Sarigül, A. S. (2009). Bir Buzdolabi Kompresörünün Deneysel Modal Analizi. 14. Ulusal Makina Teorisi Sempozyumu, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kuzey Kıbrıs Kampusu.
• Shamandi, S. A., & Rasouli, S. (2020). Fault Detection in Compression Refrigeration System with a Fixed Orifice and Rotary Compressor. AUT Journal of Mechanical Engineering, 4(2), 277-286.
• Tassou, S. A., & Grace, I.N. (2005). Fault diagnosis and refrigerant leak detection in vapour compression refrigeration systems. International Journal of Refrigeration, 28(5), 680-688.
• Yılmaz, C. (2022). Ev Tipi Soğutma Cihazlarında Soğutma Yükü ve Soğutucu Akışkan Miktarının Sistem Performansına Etkisinin Gürültü ve Titreşim Yönünden İncelenmesi. Karabük: Karabük Üniversitesi FBE.