THE EFFECT OF FAN BLADE UNBALANCE AND ROLLING ELEMENT BEARING FAULT ON VIBRATION

Öz

In rotating machinery systems, early detection of the failure is not only necessary to ensure the health of the machinery elements but also to detect the current fault before catastrophic failure. In this study, the determination of the unbalance in the fan blades and the rolling element bearing fault by vibration analysis were investigated. In this context, in order to determine the inner ring defect in a rolling element bearing and the unbalance caused in the fan blades with the measurement results taken from the fan motor and rolling element bearing, an experimental study was conducted. In the study, VSE150 vibration analyzer and VSA001 code accelerometer were used for vibration measurements and their analysis. Obtained findings were analyzed. As a result, it has been seen that vibration analysis can be effectively used in detecting the factors that cause vibration. The results reveal that the fault detection in the bearing can be successfully performed by vibration analysis.

Anahtar Kelimeler

• Vibration
• Bearing Fault
• Fault Detection
• Unbalance
• Fan Blade.

FAN KANATLARINDAKİ DENGESİZLİĞİN VE YUVARLANMALI YATAK ARIZASININ TİTREŞİME ETKİSİ

Öz

Dönen makine sistemlerinde, arızanın erken belirlenebilmesi sadece makine elemanlarını korumak için değil, aynı zamanda büyük bir arızadan önce mevcut arızanın tespit edilebilmesi için de gereklidir. Bu çalışmada, fan kanatlarında oluşan dengesizliğin ve yuvarlanmalı yatak (rulman) arızasının titreşime etkisi incelenmiştir. Bu bağlamda, bir yuvarlanmalı yatakta oluşan iç bilezik hatasının ve fan kanatlarında oluşan dengesizliğin rulmandan ve fan motorundan alınan ölçüm sonuçları ile belirlenebilmesi amacıyla kullanım yerinde çalışma gerçekleştirilmiştir. Titreşim ölçümleri ve analizi için VSE150 titreşim analizörü ile VSA001 kodlu ivmeölçer kullanılmıştır. Elde edilen bulgular analiz edilmiş ve sonuç olarak, titreşim analizinin titreşime sebep olan etkenlerin tespit edilmesinde etkin olarak kullanılabileceği görülmüştür. Sonuçlar, titreşim analizi ile rulman arıza tespitinin başarılı bir şekilde yapılabileceğini ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Titreşim
• Rulman Arızası
• Arıza Tespiti
• Dengesizlik
• Fan Kanadı.

Teşekkür

Bu bilimsel çalışmaya destekleri için IFM Elektronik firmasına teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. 1. Alçelik, N., Kam, M., “Dönen makinelerde eksenel kaçıklık ve dengesizliğin titreşim analizi”. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt 7, Sayı 100. Yıl Özel, Sayfa 256-269, 2020.
2. 2. Kam, M., “Kriyojenik işlem görmüş millerin dinamik davranışlarının deneysel analizi”, Doktora Tezi, [Experimental analysis of cryogenic treated shafts dynamic behaviors] [Thesis in Turkish], Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Düzce, 2016.
3. 3. Kam, M., Saruhan, H., İpekçi, A., “FDM yöntemi ile üretilen kovan yatakların titreşimi sönümleme kabiliyetlerinin deneysel analizi”, Politeknik Dergisi, Cilt 25, Sayı 1, Sayfa 137-143, 2021.
4. 4. Kam, M., Saruhan, H., İpekçi, A., “Experimental investigation of vibration damping capabilities of 3D printed metal/polymer composite sleeve bearings”. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 08927057221094984, 2022.
5. 5. Belek, T., “Endüstriyel tesislerin bakımında modern yaklaşım: dinamik erken uyarıcı bakım yöntemleri”, Mühendis ve Makina, Cilt 29, Sayfa 29-36, 1988.
6. 6. Orhan, S.. “Rulmanlarla yataklanmış dinamik sistemlerin titreşim analiziyle kestirimci bakımı”, Doktora Tezi, Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Anabilim Dalı, Kırıkkale, 2002.
7. 7. Orhan, S., “Dönen makinelerde oluşan arızalar ve titreşim ilişkisi”. Teknoloji, Cilt 6, Sayı 3-4, Sayfa 41-48, 2003.
8. 8. Orhan, S., Arslan, H., Aktürk, N., “Titreşim analiziyle rulman arızalarının belirlenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 18, Sayı 2, Sayfa 39-48, 2003.

9. 9. Uysal, V., Morgül, Ö., “Dönen makinelerdeki dengesizlik (balanssızlık) arızasının titreşim analizi ve faz açısı yardımıyla teşhisi”. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt 19, Sayı 3, Sayfa 245-256, 2015.
10. 10. Kam, M., Saruhan, H., “Kriyojenik işlem uygulanmış millerin yuvarlanmalı ve kaymalı yataklarda deneysel titreşim analizi”, Politeknik Dergisi, Cilt 22, Sayı 1, Sayfa 129-134, 2019.
11. 11. Saruhan H., Kam M., “Experimental spectral analysis of split sleeve bearing clearance effect on a rotating shaft system”. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt 13, Sayı 4, Sayfa 1-8, 2016.
12. 12. Karahan, F., “Titreşim analizi ile makinalarda arıza teşhisi”, Yüksek Lisans Tezi, Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Manisa, 2005.
13. 13. Açıkel, S., “Sürekli form baskı makinasının titreşim sinyali yardımıyla kestirimci bakımının yapılması”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler Anabilim Dalı, Ankara, 2008.
14. 14. Gözüoğlu, S. G., Doğan, Z.. “Durum izleme ve istatistiksel süreç kontrolü kullanarak şebeke kalkışlı daimi mıknatıslı senkron motorda rulman arızası tespiti”. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, Cilt 7, Sayı 2, Sayfa 781-794, 2020.
15. 15. Jagtap, H. P., Bewoor, A. K., Kumar, R., “Failure analysis of induced draft fan used in a thermal power plant using coordinated condition monitoring approach: A case study”. Engineering Failure Analysis, Vol. 111, 104442, 2020.
16. 16. Taleb, M., & Chaib, R., “Vibration analysis of rotating machines for an optimal preventive maintenance. Mining Science”, Vol. 23, Pages 191-202, 2016.
17. 17. Uysal, V., “Enerji santrallerinde titreşim analizi ile kestirimci bakım”, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Sakarya, 2019.
18. 18. Mcfadden, P. D., Smith, J. D., “Model for the vibration produced by a single point defect in a rolling element bearing”, Journal of Sound and Vibration, Vol. 96, Issue 1a, Pages 69-82, 1984.
19. 19. Mcfadden, P. D., Smith, J. D., “The vibration produced by a multiple point defect in a rolling element bearing”, Journal of Sound and Vibration, 98(2), 263-273, 1985. 20. Kumar, K. B., Diwakar, G., Satynaryana, M. R. S., “Determination of unbalance in rotating machine using vibration signature analysis”, International Journal of Modern Engineering Research (IJMER) Vol.2, Issue.5, pp-3415-3421, Sep-Oct. 2012.
20. 21. Prasad, P. V. V., & Kumar, V. R., Detection of bearing fault using vibration analysis and controlling the vibrations. International Journal of Engineering Sciences & Research, Vol. 4, Issue 10, Pages 539-550, 2015.
21. 22. Milind N., “Bearing fault analysis using frequency analysis and wavelet analysis”, International Journal of Innovation, Management and Technology, Vol. 4, No. 1, February 2013.
22. 23. Saruhan, H., Saridemir, S., Çicek, A., Uygur, I., “Vibration analysis of rolling element bearings defects”. Journal of applied research and technology, Vol. 12, Issue 3, Pages 384-395, 2014.
23. 24. Yiğit, A., “Rulmanlı yatak arızalarının titreşim analizi ile belirlenmesi”. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, İzmir, 2008.
24. 25. Geramıtchıoskı, T., Trajcevski, l., “Case study: vibration analysis of a vertical pump of cooling system in fero-nickel industry”. In 8th International Symposium, Pages 1-6, June 2014.
25. 26. Kumar, A., Kumar, R., “Role of signal processing, modeling and decision making in the diagnosis of rolling element bearing defect: a review”. Journal of Nondestructive Evaluation, Vol 38, Issue 1, Pages 1-29, 2019.
26. 27. Ayan, Ö. A., “Döner makine elemanların titreşim analizi ile kestirimci bakımı”. Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, 2019.
27. 28. AlShorman, O., Irfan, M., Saad, N., Zhen, D., Haider, N., Glowacz, A., & AlShorman, A., “A review of artificial intelligence methods for condition monitoring and fault diagnosis of rolling element bearings for induction motor”. Shock and vibration, 2020.
28. 29. Yıldırım, E., Karahan, M. F., “Titreşim analizi ile rulmanlarda kestirimci bakım”. Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt, 11, Sayı 1, Sayfa 17-23, 2015.
29. 30. Girit, O., Atakok, G., Ersoy, S., “Data analysis for predictive maintenance of Servo Motors”. Shock and Vibration, 2020.
30. 31. Adin, H., Adin, M. Ş., Akgül, S. “Araçlarda kullanılan fren diskinin sonlu elemanlar yöntemiyle hasar analizi”. International Symposium on Engineering, Natural and Social Sciences (ISENS‐21), Sayfa 25‐28 November 2021, Batman, Türkiye, 2021.
31. 32. Adin, H., Adin, M. Ş., “Numerical Analysis of Damaged Helical Gear Wheel”. Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, Vol. 11, Issue 1 , Pages 43-56, 2021.