Sahadan · Vaka 07

Kanat Titreşimi — Suçlu Kanat Değil, Kalibrasyondu

Vestas V126. İşletmeci "kanatlardan biri hasarlı olmalı" diyerek aradı; titreşim belirli bir rüzgârda hissedilir hâle geliyordu. Kanat incelemesi pahalı bir iştir, bu yüzden kanata dokunmadan önce titreşimin kendisine bakmak istedim. İyi ki de bakmışım — kanatlarda hiçbir sorun yoktu.

Belirti

• Şikâyet: Nasel'de hissedilir titreşim, kule tabanından da duyulabiliyor
• Koşul: Sadece 7–9 m/s rüzgâr bandında. Altında ve üstünde titreşim normal.
• SCADA: Titreşim değeri o bantta yükseliyor ama alarm eşiğine ulaşmıyor
• Üretim: Güç eğrisi o bantta beklenenin bir miktar altında
• Görsel: Yerden dürbünle bakıldığında kanatlarda görünür hasar, çatlak veya yüzey bozukluğu yok

İlk Değerlendirme

Titreşimin dar bir rüzgâr bandına sıkışmış olması en önemli ipucuydu. Kanatta yapısal bir hasar olsaydı, etkisinin sadece o bantta ortaya çıkması beklenmezdi; hasarlı bir kanat rüzgâr arttıkça daha çok sorun çıkarır.

Dar bantta ortaya çıkan titreşim ise rezonansın imzasıdır: rotor belirli bir devirde dönerken oluşan zorlama frekansı, yapının kendi doğal frekansına yaklaşır ve titreşim büyür. Ama rezonans tek başına bir sebep değildir — onu besleyen bir zorlama olmalıdır. Aradığım şey, rotoru her turda bir kez dürten bir dengesizlikti.

Adım Adım Teşhis

1. Titreşim verisini rotor deviriyle birlikte kaydettim. Titreşimin sadece genliğine bakmak yetersizdir. Aynı anda rotor devrini de kaydettim ki frekansı 1P ve 3P cinsinden okuyabileyim.
2. Spektrumu çıkardım ve baskın bileşeni buldum. Titreşimin ezici çoğunluğu 1P frekansındaydı; 3P bileşeni normal seviyedeydi. Bu tek ölçüm, vakanın yönünü tamamen değiştirdi: sorun aerodinamik veya kule etkileşimi değil, rotor dengesizliğiydi.
3. Dengesizliğin kütle mi yoksa aerodinamik mi olduğunu ayırdım. Kütle dengesizliği (kanadın içinde su birikmesi, onarım malzemesi) rotor dönerken her devirde sabit etki yapar ve rüzgâr hızından görece bağımsızdır. Aerodinamik dengesizlik ise rüzgâra bağlıdır — çünkü kuvvet rüzgârdan gelir. Titreşim rüzgâra sıkı biçimde bağlı olduğu için aerodinamik dengesizliğe yöneldim.
4. SCADA'da üç kanadın pitch açısını karşılaştırdım. Kontrol sistemi üç kanadı da aynı açıda gösteriyordu. Kâğıt üzerinde sorun yoktu. Ama bu değer enkoderden geliyordu — yani sistemin kanadın nerede olduğuna dair inancıydı, kanadın gerçekte nerede olduğu değil.
5. Pitch açısını fiziksel olarak ölçtüm. Türbin durdurulup emniyete alındıktan sonra, göbeğe çıkıp üç kanadın açısını referans yüzeye göre tek tek ölçtüm. Sonuç: bir kanat, diğer ikisinden yaklaşık 2.5° farklı duruyordu. Enkoder ise üçünü de aynı gösteriyordu.
6. Kanat–kule açıklığını kontrol ettim. Titreşimin kanadı kuleye tehlikeli biçimde yaklaştırıp yaklaştırmadığını görmek için. Açıklık kabul edilebilir sınırlardaydı — acil bir risk yoktu, planlı müdahale yapılabilirdi.
7. Kanat köklerini ve pitch yataklarını inceledim. Yapısal bir sorun olmadığını doğrulamak için. Çatlak, delaminasyon veya yatak boşluğu bulunmadı. Kanatlar sağlamdı.

Kök Neden

Bir kanadın pitch enkoderinde kalibrasyon kayması vardı. Kontrol sistemi o kanadı diğerleriyle aynı açıda sandığı için hepsine aynı komutu veriyordu; gerçekte ise o kanat yaklaşık 2.5° farklı bir açıda çalışıyordu.

Bunun sonucu, o kanadın rüzgârdan diğerlerinden farklı bir kuvvet üretmesidir. Rotor her turda bir kez asimetrik zorlanır — tam olarak 1P frekansında bir tahrik. 7–9 m/s bandında rotor devri, bu tahrikin yapının doğal frekansına yaklaştığı noktaya denk geliyordu ve titreşim orada büyüyordu. Bandın dışında aynı asimetri vardı ama rezonans olmadığı için hissedilmiyordu.

Güç eğrisindeki düşüş de aynı nedenden: bir kanat optimum açının dışında çalışınca rotorun toplam verimi düşer.

Çözüm

1. Pitch enkoder kalibrasyonu (4 saat): Üç kanat fiziksel referans konumuna alındı, enkoder sıfır noktaları yeniden tanımlandı ve kontrol sisteminin okuduğu değerlerle fiziksel ölçüm eşitlendi.
2. Doğrulama ölçümü (1 saat): Kalibrasyon sonrası üç kanat birkaç farklı açıya sürülüp her konumda fiziksel ölçümle karşılaştırıldı. Sapma tolerans içine girdi.
3. Devreye alma ve titreşim takibi (2 hafta): Türbin çalıştırıldı, özellikle 7–9 m/s bandında titreşim yeniden ölçüldü. 1P bileşeni belirgin biçimde düştü; hissedilir titreşim ortadan kalktı.
4. Güç eğrisi kontrolü (4 hafta): O banttaki üretim beklenen seviyeye döndü.

Titreşim Spektrumunu Okuma Rehberi

Önleyici Bakım

• Pitch açısını periyodik olarak fiziksel ölçün. Enkoder değerine güvenmek yeterli değildir; kalibrasyon zamanla kayar. Fiziksel ölçümle karşılaştırma, bu tür sorunları ortaya çıkmadan yakalar.
• Titreşimi her zaman rotor deviriyle birlikte kaydedin. Devir bilgisi olmayan bir titreşim ölçümü, 1P mi 3P mi olduğunu söyleyemez — yani en değerli bilgisini kaybetmiş olur.
• Şikâyette rüzgâr bandını sorun. "Titreşim var" ile "7–9 m/s arasında titreşim var" arasında teşhis açısından uçurum vardır. Bandın darlığı doğrudan rezonansa işaret eder.
• Kanat incelemesine karar vermeden önce spektruma bakın. Kanat incelemesi pahalı ve zaman alıcıdır. 1P baskınsa sorun büyük olasılıkla kanatta değil, kanadın açısındadır.
• Güç eğrisi sapmasını titreşimle birlikte değerlendirin. İkisi aynı bantta bozuluyorsa ortak bir sebep arayın; bu vakada ortak sebep tek bir kalibrasyon hatasıydı.