Yineleme analizi ile elektrik makinelerinde durum takibi
Recurrence analysis in condition monitoring of electrical machines
- Tez No: 895371
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DUYGU BAYRAM KARA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Elektrik makineleri, özellikle basit yapıları ve düşük maliyetli olmaları sebebiyle asenkron motorlar, endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Dolayısıyla arızi durumlarıyla karşılaşılma sıklığındaki artış işçilik, zaman ve maliyet kayıplarına sebebiyet vermektedir. Elektrik makinelerinin kullanıldıkları sistemlerin verimliliklerini ve sürdürülebilirliklerini arttırabilmek adına elektrik makinelerinin durum incelemesi ve hata tespit çalışmaları önemli hale gelmiştir. Elektrik makinelerinde meydana gelen arıza durumlarının %70'ini mekanik arızalar oluşturmaktadır. Rulman arızaları ise elektrik makinelerinde en sık görülen mekanik arızaların başında gelmektedir. Rulman arızaları, elektrik makinelerinin titreşim profilinde değişiklikler oluşturur. Bu nedenle, bu çalışmada, elektrik makinelerinde titreşim verilerinin işlenmesi ve yaşlanma etkisinin gözlemlenmesi için yineleme analizi ve yineleme haritalarının kantitatif analizi yönteminin uygulanmasına dair bir yaklaşım geliştirilmiştir. Çalışmada, yaşlanma sürecini hızlandırmak için kontrollü olarak termokimyasal ve mekanik yaşlanma işlemlere maruz bırakılarak yaşlandırılan sincap kafesli bir asenkron motorun için üç farklı yaşlanma durumuna ait veriler kullanılmıştır. Yineleme analizine dair teorik bilgiler paylaşılmış, zaman alanındaki veriden yineleme haritalarına kadar olan süreçte hesaplanması gereken parametreler ve süreçler anlatılmıştır. Gömme boyutu, gecikme zamanı ve eşik değeri parametrelerinin önemine dikkat çekilen çalışmada, bu parametrelerin seçimine yönelik çalışmalar icra edilmiştir. Faz uzayının yapılandırılma ve yineleme haritalarının elde edilme sürecinin akabinde, yineleme haritalarının kantitatif analizi yapılmıştır. Yineleme yoğunluğunun, diyagonal ve düşey çizgilerin analizine yönelik yapılacak incelemelere dair yaklaşım paylaşılmıştır. Çalışmada titreşim sinyallerine yineleme analizi uygulanmıştır. Yineleme haritalarının oluşumuna kadar olan ki süreçte yanlış en yakın komşu yöntemi ile gömme boyutu, ortak enformasyon fonksiyonu yöntemi ile gecikme zamanı parametreleri hesaplanmıştır. Eşik değerinin hesaplanmasının ardından üç farklı yaşlanma durumu için yineleme haritaları oluşturulmuştur. Yineleme haritalarını kantitatif analizi ile yineleme oranı, determinizm, en uzun diyagonal çizgi, laminerlik ve yakalama süresi parametreleri hesaplanmıştır. Sağlıklı durumdan yüksek bozulum durumuna geçişte parametrelerde beklenen değişim belirtilmiştir ve bu parametreler yardımıyla sincap kafesli asenkron motorun sağlık durum ve arızi durumları arasındaki ilişki ortaya koyularak, bir elektrik makinesinin durum takibi için yineleme analizinin kullanılabilirliğine dair çalışmalar tamamlanmıştır. Yapılan çalışmanın diğer çıktıları olarak, yaşlanmanın, sistemin faz portresindeki değişimlerine değinilmiştir. Eşik değeri parametresinin seçiminin, yaşlanma durumunun tespitinde belirleyici olduğu ve yineleme haritaları ile yaşlanma aşamalarındaki anlaşılırlığının dalgacık analizi tabanlı çoklu çözünürlük analizi uygulanarak elde edilen en yüksek frekans içeriğinden elde edilmesiyle arttırılabildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Electric machines, especially induction motors, are widely used in the industry due to their simple structures and low costs. Therefore, the increased frequency of encountering occasional situations results in labor, time, and cost losses. In order to improve the efficiency and sustainability of the systems where electric machines are used, the condition analysis and fault detection studies of electric machines have become important. Mechanical failures account for 70% of the defects in electric machines. Bearing failures are the most common mechanical failures in electric machines. Bearing failures lead to changes in the vibration profile of electric machines. Therefore, in this study, an approach has been developed for the processing of vibration data in electric machines and the observation of the aging effect through the application of the recurrence quantification analysis and recurrence plots. In the study, data from a squirrel-cage induction motor, which was intentionally subjected to controlled thermochemical and mechanical aging processes to accelerate the aging process, were used for three different aging conditions. Theoretical information regarding recurrence analysis has been provided, and the parameters and processes that need to be calculated in the process from time-domain data to recurrence plots have been explained. In the study, the importance of embedding dimension, time delay, and threshold parameters was emphasized, and efforts were made to select these parameters. Following the construction of the phase space and the generation of recurrence plots; recurrence quantification analysis was conducted which calculate recurrence density and metrics based on the structures of diagonal, and vertical lines. In the study, recurrence analysis was applied to vibration signals. In the process leading to the formation of recurrence plots, the embedding dimension was calculated using the false nearest neighbor method, and the time delay parameter was determined using the mutual information function method. After calculating the threshold, recurrence plots were created for three different aging conditions. The recurrence quantification analysis involved the calculation of recurrence rate, determinism, the longest diagonal line, laminarity, and trapping time parameters. Expected changes in the parameters during the transition from a healthy state to a high degradation state were indicated, and through these parameters, the relationship between the healthy and faulty conditions of the squirrel-cage induction motor was revealed. This study has been completed to assess the applicability of recurrence analysis for condition monitoring of an electric machine. Among the other outcomes of the study, changes in the system's phase portrait due to aging were discussed. It was observed that the selection of the threshold parameter is crucial in identifying the aging condition and that the clarity of aging stages can be enhanced by obtaining the highest frequency content through wavelet analysis-based multi-resolution analysis of recurrence plots.
Benzer Tezler
- Yeraltı kablo eklerinde yüzeyde iz oluşumu hatasının incelenmesi
An investigation of surface tracking failure in underground cable joints
MEHMET MURAT İSPİRLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYSEL ERSOY YILMAZ
- Modified hilbert huang transform for data analysis and its application to vibration signals
Değiştirilmiş hilbert huang dönüşümü ile veri analizi ve titreşim sinyallerine uygulaması
AHMET ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERHAT ŞEKER
- Akıllı yöntem tabanlı tekli ve ikili kısıtlılık analizi
Intelligent method based single and double contingency analysis
OĞUZHAN CEYLAN
Doktora
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR
- FPGA based hardware accelerator for euler equations with finite volume method
Euler denklemleri için sonlu hacimler yöntemi ile FPGA tabanlı donanım hızlandırıcı
EMİNE ELİF YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN YENİÇERİ
- Experimental and model based investigation of the effects of high stimulus presentation rate on code-modulated visual evoked potential based brain-computer interfaces
Kod-modülasyonlu görsel uyarılmış potansiyel tabanlı beyin-bilgisayar arayüzlerinde yüksek uyaran gösterimi hızlarının etkilerinin deneysel ve model tabanlı incelemesi
TOYGUN BAŞAKLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER