Asenkron Motor Rulman Arızasının Titreşim İşaretleri Üzerinden Entropi Tabanlı Analizi

Abstract

Bu tez çalışmasında, asenkron motorlarda karşılaşılan arızalar arasında en büyük paya sahip olan rulman arızasının, işaret tabanlı analiz yöntemlerinin kullanımı ile incelenmesi ve arıza gelişiminin takip edilerek arızanın önceden belirlenmesi amaçlanmıştır. Uygulanan işaret tabanlı analiz yöntemleri ile; laboratuvar ortamında yaşlandırılan motor rulmanının yarattığı motor titreşim işaretleri incelenmiştir. Buna göre bu tez çalışmasında sadece motor titreşim işaretleri üzerinden inceleme yapılmıştır. Titreşim işaretlerinin analiz edilmesi için öncelikle zaman ve frekans tanım bölgelerinde genlik değişimleri incelenmiştir. Buna göre ivmeölçerden alınan titreşim işaretlerinin her yaşlandırma çevriminden sonraki grafik incelemesinde, hem zaman hem de frekans tanım bölgelerinde bozulmaya bağlı olarak işaret genliğinde artma olduğu gözlenmiştir. Ayrıca güç spektrum yoğunluk (GSY) ları ile yapılan spektral inceleme; özellikle yüksek frekans bölgesinde genlik artışı tespit edildiğinden, yüksek frekans bandına daha çok yoğunlaşabilmek için yüksek geçiren bir bant filtre uygulanmıştır. Sonraki aşamada titreşim işaretleri istatistiksel olarak incelenmiş ve her yaşlandırma çevriminde elde edilen titreşim veri kümesinde veri dağılımına ait istatistik parametreleri hesaplanmıştır. Bunlar; ortalama değer, standart sapma, çarpıklık ve basıklık’tır. Her çevrime ait istatistik parametreleri karşılaştırıldığı zaman bunlar arasında en büyük değişimi standart sapma değeri kaydetmiştir. İstatistiksel bakımdan baskın parametre olarak belirlenen standart sapma değeri, aynı zamanda arıza teşhis işlemlerine uyarlanan Entropi tanımında karşılaşılan olasılık değerinin hesaplanması için de kullanılmıştır. Böylece yaşlandırma sürecinde her çevrim için yapılan Entropi hesabı ile rulman arızasının gelişimi, hesaplanan belirsizlik seviyesine bağlı olarak belirlenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak rulmandaki bozulmanın derecesi, motor titreşim işaretlerine üç aşamada işaret analiz yöntemlerinin uygulanması ile incelenmiş ve bu şekilde rulman arızasının gelişimi takip edilmiştir.

In this thesis, it is concentrated on vibration signal analysis for an induction motor bearing fault. A proper accelerated aging process is being applied to the motor at seven sequential steps, to bring out the bearing fault and its effects at the end of this period. Measured actual motor vibration signals will be investigated for each aging cycle by spectrum analysis and statistical parameters which will be helpful to diagnose the status of the motor bearing. Electrical and thermal aging processes are applied sequentially to the test motor as an aging cycle and this cycle is repeated seven times totally. Each aging period was followed by a performance test process on an experimental setup. Eventually eight set of measurements are achieved as one healthy and seven aged cases. According to the vibration signal analysis, two types of data analysis methods have been applied. The first inspection due to each aging cycle’s data has been in time domain. It’s been observed that the vibration signal magnitude increases during the degradation period. And afterwards spectral analysis has been applied where additional frequency components have been increased. The increase at the magnitude of high frequency signal components after each aging cycle, clearly points out the degradation of bearing. The second method which will be used for vibration analysis will be Statistical analysis. The statistical parameters have been calculated. During the aging process, standard deviation value increases significantly. Finally Entropy definition has been applied to evaluate the degree of degradation for each aging cycle.