Elektrik Elektronik Sistemlerde Arıza Yönetimi ve Bakım

Bir elektrik elektronik sistemde arıza (fault/failure), sistemin veya bileşenlerinin tasarlanan işlevini beklenen standartlar dahilinde yerine getirememesi durumudur. Mühendislik bakış açısıyla arızalar sadece bir aksaklık değil, aynı zamanda sistemin dayanıklılığı, güvenilirliği ve maliyeti hakkında kritik bilgiler sağlayan birer geri bildirim mekanizmasıdır.

Arıza Türleri

1.Donanım Arızaları

Bunlar, fiziksel ekipmanın kendisinde meydana gelen hatalardır. Elektrik Elektronik Mühendisliği'nin en temel problem alanıdır.

Sebepler:

• Yapısal Eskime (Aşınma ve Yıpranma): Kapasitörlerin kuruması, röle kontaklarının erimesi, yalıtım malzemelerinin çatlaması.
• Kullanıcı veya Tesisatçı Hatası: Yanlış bağlantı, aşırı torklama, uygun olmayan çevre koşullarında çalıştırma.
• Dış Etkenler: Aşırı ısı, titreşim, nem, voltaj dalgalanmaları ve kısa devreler.

Başlangıç, ilk üretim ve kurulum hataları, zayıf komponentlerin erkenden devre dışı kalması gibi hatalardan meydana gelir. Olgunluk dneminde arızalar sabit ve düşük olarak gösterilmiştir; arızaların rastgele dağıldığı, öngörülemez dış etkenlerden kaynaklandığı dönemdir. Yaşlılık döneminde ise arıza artış hızı ve sayısı artmaktadır. Ekipmanın yapısal eskimesi, komponentlerin ömrünü doldurması (kapasitör ömrü, fan yatağı vb.) bunlara neden olmaktadır.

2.Yazılım Arızaları

PLC, CNC tezgahları veya gömülü sistemlerin kontrol algoritmalarında, bilgisayar yazılımlarında meydana gelen hatalardır.

Sebepler:

• Öngörülemeyen Durumlar: Kodun, tasarlandığı çevrenin dışındaki bir girdiye veya duruma maruz kalması.
• Kodlama Hataları (Bugs): Mantıksal hatalar, yanlış değişken tanımlamaları.
• Prosedür/Ekipman Değişimi: Donanım veya iletişim protokolü değişmesine rağmen yazılımın güncellenmemesi.

Başlangıçta arıza sıklığı yüksektir; bunlar ilk testler ve devreye alma sırasında kodlama/tasarım hatalarının tespitinden oluşmaktadır. Gelişim sürecinde ise bunlar giderek azalmaktadır. Bunun nedeni ise tespit edilen hataların yama, güncelleme veya yeni versiyonlarla giderilmesidir. Sistem, olgunlaştıkça daha stabil hale gelir.

3. Fonksiyonel Arızalar 

Bu durumda cihaz fiziksel olarak arızalı değildir, ancak sistem istenilen fonksiyonu yerine getiremez. Bir Elektrik Elektronik Mühendisinin en çok dikkat etmesi gereken, görünmez arıza türüdür.

Sebepler:

• Kalibrasyon Eksikliği: Ölçüm cihazlarının (sensörler, akım/gerilim transformatörleri) sapması nedeniyle sistemin yanlış veri alması ve hatalı tepki vermesi.
• Yanlış Voltaj/Akım/Gerilim Uygulanması: Sistemin tolerans değerlerinin dışında, ancak ekipmana zarar vermeyecek seviyede beslenmesi (örn: 220V yerine 210V ile düşük performans).
• Yanlış Planlanmış Bakım: Yanlış tipte yağ kullanılması veya filtrelerin yanlış takılması gibi dolaylı hatalar.
• Gerektiğinden Büyük/Küçük Ekipman Kullanımı: Komponentin yüke uygun olmaması (örn: küçük kesitli kablonun aşırı ısınarak performans düşürmesi).

4. Sistematik Arızalar 

Tek bir hatadan değil, sistemin tasarım, üretim veya işletim prosedürlerindeki kusurlardan kaynaklanan arızalardır. Temelinde genellikle insan hatası yatar.

Sebepler:

• Hatalı Tasarım: Komponentlerin stres altında kalmasına neden olan yetersiz soğutma, yanlış malzeme seçimi.
• Yanlış Kurulum Prosedürü: Üreticinin talimatlarına uymayan işlemler, uygun olmayan montaj.
• Kullanıcı Hatası: Donanım (yanlış kablo bağlama), Yazılım (yanlış parametre girme) veya Fonksiyonel (kalibrasyon yapmama) arızalara yol açabilen genel insan hataları.

Arızayı Tetikleyen Ortak Sebepler ve Durumlar

Arızaların kaynağı genellikle tek bir bileşen değil, bir dizi dışsal veya içsel etkendir.

Çevresel Faktörler:

• Aşırı Nem ve Tozlanma
• Yüksek/Düşük Çalışma Sıcaklığı
• Şok ve Titreşim (Özellikle hareketli makinelerde)

Ortak Bileşen Arızaları 

• Düşük Güç Kalitesi: Gerilim düzensizliği, harmonikler ve ani voltaj darbeleri (transient) tüm sisteme zarar verir.
• Topraklama/Yıldırımdan Korunma Eksikliği: Zayıf topraklama direnci, kaçak akımların kontrol edilememesine ve hassas ekipmanın bozulmasına yol açar.
• Soğutma Eksikliği: Bir fanın durması, bağlı olduğu tüm ekipmanların (PLC, sürücü, güç kaynağı) ömrünü kısaltır.

Arıza Durumları:

• Açık Arıza: Kolayca tespit edilebilen, sistemin anında durmasına neden olan arıza (örneğin sigorta atması, duman çıkması).
• Gizli Arıza: Anlık bir etki yaratmayan, ancak ileride büyük bir arızaya neden olma potansiyeli taşıyan (örneğin bir yedeklemenin çalışmaması, sensörün hafifçe sapması).
• Doğrudan Arıza: Arızalanan bileşenin kendisinin neden olduğu arıza.
• Tahmin Edilemeyen Arıza:Faydalı ömür dönemindeki dışsal etkenlerden kaynaklanan, rastlantısal arıza.
• Cihazın Kendi Tespiti: Modern PLC ve sürücülerin, iç hata kodları (Error Codes) üreterek arızayı kullanıcıya bildirmesi.

Arıza Giderme İçin 7 Adımlı Prosedür

Arıza giderme, sistematik bir süreç gerektirir. Özel prosedürler (belirli bir makine için tablolar) bulunsa da, "Genel 7 Adımlı Prosedür" her durum için geçerli olan sağlam bir metodolojidir.

Adımlar:

1. Problemi Tanımla: Ne oldu? Ne zaman oldu? Hata kodu ne?
2. Bilgi Topla: Operatörden, makine kayıtlarından ve sistem diyagramlarından bilgi topla.
3. Bilgiyi Analiz Et: Toplanan veriler ışığında olası nedenleri daralt.
4. Çözüm Öner: En muhtemel nedene yönelik bir hipotez (çözüm) oluştur.
5. Test Et: Çözümü uygulamadan önce sistemi riske atmayacak şekilde test et.
6. Tamir Et ve Doğrula: Başarılı testten sonra tamir işlemini tamamla ve sistemin beklenen performansta çalıştığını doğrula.
7. Bilgiyi Kaydet: Arıza ve çözüm sürecini belgele (en kritik adım).

Bakım ve Onarım Stratejileri

 

Bakım (Maintenance), bir ekipmanın işlevini sürdürmek ve ömrünü uzatmak için yapılan işlemlerin tamamıdır. Onarım (Repair) ise, arıza sonrası ekipmanı tekrar çalışır duruma getirme eylemidir.

Temel Bakım Türleri

1. Programsız Bakım 

Ekipman arızalandıktan sonra yapılan müdahaledir ("bozulursa tamir et" mantığı). İlk yatırım maliyeti düşüktür, ancak üretim kaybı, acil onarım maliyetleri ve ikincil hasar riski çok yüksektir. Kritik sistemler için asla önerilmez.

2. Önleyici Bakım

Bir arıza oluşmadan, zaman bazlı veya kullanım bazlı (saat, döngü sayısı) olarak yapılan planlı müdahaledir. Belirli bir saat sonra PLC bataryasını değiştirmek, kontaktörleri temizlemek, fan filtrelerini değiştirmek bunlara örnektir. Arıza olasılığını azaltır, ekipman ömrünü uzatır, plansız duruşları önler. Ancak ekipman tam ömrünü bitirmeden değiştirilebilir (gereksiz maliyet).

3. Kestirimci Bakım 

Ekipmanın durumunu (titreşim, sıcaklık, akım, gerilim harmonikleri vb.) sürekli izleyerek, arızanın ne zaman oluşacağını tahmin etme esasına dayanır. Termal kameralarla pano içindeki aşırı ısınan noktaları tespit etmek, motor titreşim analizörleri kullanmak buna örnektir. Bakımı, yalnızca ihtiyaç duyulduğu anda planlayarak hem arızayı önler hem de gereksiz parça değişimini ortadan kaldırır. En verimli bakım türüdür.

4. Koruyucu Bakım

Arıza meydana gelse bile sistemin güvenliğini ve çalışmasını korumayı amaçlayan eylemlerdir. Yedekleme sistemleri (Redundant PLC'ler, UPS), aşırı akım röleleri, topraklama sistemi iyileştirmeleri ve sigortaların doğru seçimi buna örnektir. Sistemin güvenilirliğini (Reliability) ve arıza toleransını artırır, büyük felaketleri önler.