BAB III PERAWATAN BEBERAPA KOMPONEN INDUSTRI PROSES

Bab 3 Perawatan Beberapa Komponen Industri Proses

BAB III PERAWATAN BEBERAPA KOMPONEN INDUSTRI PROSES 3.1 Kelurusan Poros 3.1.1 Pengertian dan Dasar Kelurusan Poros Kelurusan poros/shaft alignment adalah pemosisian secara tepat garis sumbu (center line) dari komponen penggerak(drive) dan komponen yang digerakkan (driven)8. Ketidak lurusan sumbu rotasi drive dan driven adalah sumber utama getaran yang terjadi didalam sistem. Oleh karena itu sumbu rotasi harus dibuat sedemikian rupa, sehingga getaran yang ditimbulkannya tidak melebihi batas aman yang telah ditetapkan berdasarkan kondisi operasi sistem. Pengaturan yang tepat dari sumbu rotasi akan mengurangi konsumsi

daya

yang

diperlukan

mesin,

meminimalisasi

noise

yang

terjadi,

memperpanjang umur bearing, seal dan kopling. Shaft dikatakan dalam kondisi lurus apabila posisi sumbu rotasi antara drive dan driven kolinear. Yang dimaksud dengan kolinear adalah keduanya saling membentuk suatu garis lurus(walaupun hanya imajiner). Variasi yang terjadi akibat konfigurasi komponen mesin, panas yang dihasilkan selama operasi dapat menyebabkan kaki-kaki yang menyokong mesin berubah, dan hal ini menyebabkan orientasi vertical maupun horizontal sumbu drive dan driven berubah. Pemeriksaan alignment secara periodik masih merupakan cara terbaik untuk memelihara keandalan komponen sistem. Walaupun komponen mesin telah dipasang secara tepat untuk menghindari alignment tetapi, misalignment dapat timbul dalam periode waktu yang pendek. Sebab utamanya antara lain : pergeseran fondasi mesin (settling), benturan yang tidak disengaja antara mesin dan benda asing yang berada disekitar mesin, expansi termal akibat operasi mesin, karat, dan lain sebagainya. Indikasi dari misalignment dalam mesin rotasi antara lain : getaran yang berlebihan (baik dalam arah horizontal & vertikal), temperatur bearing yang berlebihan (walaupun pelumasan telah dilakukan dengan baik), noise yang berlebihan, dan keausan kopling.

33


3.1.2 Kondisi Kelurusan/Alignment 3.1.2.1 Kelurusan Sempurna/Perfect Alignment Dua poros dikatakan dalam kondisi perfect alignment jika kedua sumbu putar poros kolinear dan beroperasi secara kaku/solid ketika dipasangkan. Kondisi ini dapat dilihat dari Gambar 3.1. Akan tetapi kondisi ini sangat jarang ditemukan karena walaupun kedua sumbu putaran telah terpasang dengan baik, tidak menutup kemungkinan terjadinya pergeseran sumbu akibat operasi peralatan yang bersangkutan.

Gambar 3.1 Kondisi Kelurusan Sempurna

3.1.2.2 Offset atau Parallel Misalignment Offset atau yang sering disebut dengan parallel misalignment adalah kondisi dimana kedua sumbu penggerak dan yang digerakkan terpisah secara horizontal ataupun vertikal. Biasanya satuan yang digunakan untuk mengukur jarak antar kedua sumbu adalah inch. Gambar 3.2 menunjukkan dua buah sumbu putar yang parallel tetapi tidak kolinear

Gambar 3.2 Kondisi Parallel Misalignment

3.1.2.3 Angular atau Face Alignment Angular atau face alignment adalah kondisi dimana salah satu sumbu komponen mesin (baik drive maupun driven), membentuk suatu sudut dengan besar tertentu, sehingga meski dalam satu bidang, tetapi kedua sumbu tidak kolinear. Kondisi ini diperlihatkan dengan Gambar 3.3 34


Gambar 3.3 Angular atau face alignment

3.1.2.4 Combination atau Skew Misalignment Kombinasi atau skew alignment adalah kondisi dimana kedua sumbu drive dan driven mengalami offset misalignment dan angular misalignment. Kondisi ini dapat dilihat dari Gambar 3.4 berikut ini.

Gambar 3.4 Combination atau Skew Misalignment

3.1.3 Metode dan Peralatan Alignment Ada dua metode yang umum dilakukan dalam melakukan perbaikan alignment, yaitu : dengan menggunakan dial indikator dan menggunakan laser atau alat optik. Metode dial indikator menggunakan paling tidak dua buah dial indikator beserta alat pencengkramnya yang diletakkan berlawanan satu sama lain, sedangkan metode optik menggunakan prinsip kerja cahaya dan sensor yang dapat memberikan informasi tentang posisi. Walaupun metode dial indikator dan optik berbeda dalam peralatannya, tetapi teori pemeriksaannya pada dasarnya sama, yaitu mengukur offset maupun angularitas dari sumbu rotasi komponen yang akan diatur posisinya, relatif terhadap komponen yang statis. Komponen yang statis diasumsikan memiliki kekakuan yang baik, dan diletakkan secara tepat.

35


3.1.3.1 Metode Dial Indikator Gambar dari dial indikator yang umum digunakan dapat dilihat dari Gambar 3.5 berikut ini:

Gambar 3.5 Dial Indikator

Dalam metode dial indikator, ada dua jenis teknik yang dapat digunakan untuk memposisikan dial indikator, yaitu : reverse dial indikator method dan rim-face method. Reversed dial indikator merupakan metode yang tingkat keakurasiannya paling baik. Dial indikator yang digunakan akan mengukur besarnya offset vertikal/horizontal, dan sudut yang terjadi. Pembacaan posisi dilakukan secara simultan di empat titik (angka 12, 3, 6 dan 9). Ilustrasi metode ini dapat dilihat dari Gambar 3.6

Gambar 3.6 Metode alignment reverse dial indikator

Dua buah dial indikator diletakkan pada masing-masing poros(drive dan driven). Posisi awal dari dial indikator dinamakan titik zero. Kemudian secara perlahan poros diputar dan dicatat angka yang ditunjukkan oleh dial indikator. 36


Rim-Face indikator adalah metode dimana salah satu dial indikator diletakkan pada mesin

statisioner,

sedangkan

yang

lain

diletakkan

pada

mesin

yang

akan

dipindahkan/Machine To Be Move(MTBM). Ilustrasi dari metode ini dapat dilihat dari Gambar 3.7

Gambar 3.7 Metode Rim-Face Alignment

3.1.3.2 Metode Optik/Laser Prinsip yang digunakan pada metode ini pada dasarnya sama dengan prinsip kerja reverse dial indikator, hanya alat ukur yang digunakan adalah alat optic yaitu sinar laser. Ilustrasinya metode ini diperlihatkan pada Gambar 3.8. Seperti yang terlihat pada gambar, 2 buah sensor diletakkan secara kaku pada masing-masing poros. Ketika poros dirotasikan satu terhadap yang lainnya, sinar yang dipantulkan oleh alat pemantul sinar ditangkap oleh sensor yang berada didekatnya. Alat penerima akan merekam offset dan angularitas poros berdasarkan sinar yang dideteksinya.

Gambar 3.8 Metode Alignment dengan sinar laser

37


Kelebihan dari metode ini adalah penggunaan mikroprosesor yang dapat mengeleminasi kesalahan pencatatan data yang sering timbul sebagai dampak mekanik penggunaan dial indikator. Akan tetapi metode ini juga memiliki kelemahan, dimana penggunaan sinar laser sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan tempat pemeriksaan, seperti gelombang panas radiasi, kelembaban udara lingkungan, perbedaan temperatur lingkungan, dan debu dapat mendistorsi sinar laser. Hal ini dapat diminimalkan dengan penggunaan tabung plastik yang mengisolasi sinar laser dari lingkungannya. Tabung ini diletakkan pada pemancar dan penerima sinar laser. Material tabung dirancang untuk dapat memancarkan dan menerima gelombang sinar laser tanpa mempengaruhi jalannya sinar laser. 3.1.4 Perhitungan Alignment Setelah data rekaman dari metode alignment yang digunakan diperoleh, pengolahan data yang baik juga mutlak diperlukan untuk memperoleh kondisi alignment yang akurat. Skema pengambilan data kelurusan dari Gambar 3.9 diperoleh persamaan :

tan A =

a rise = b run

…………………(3.1)

Sehingga untuk data yang banyak, dapat juga kita applikasikan persamaan (3.1) menjadi :

tan A =

rise1 rise2 rise3 rise4 = = = …………..(3.2) run1 run2 run3 run4

38


Gambar 3.9 Pengambilan data alignment yang disederhanakan

3.2 Membalance Komponen Mesin yang Berputar 3.2.1. Defenisi Balancing Balancing adalah prosedur yang dilakukan untuk mengetahui distribusi massa komponen mesin yang berotasi, dan mengaturnya sedemikian rupa, sehingga getaran yang dihasilkan dan dialami oleh bantalan akibat putaran mesin masih tetap dalam toleransi yang ditetapkan9.

3.2.2 Tujuan Balancing Sebuah komponen mesin yang tidak balans akan menimbulkan getaran dan beban yang harus ditanggung oleh komponen tersebut dan penyokongnya. Oleh karena itu, proses balancing berguna untuk : 1) Memperpanjang umur bearing 2) Meminimalkan getaran yang terjadi 3) Meminimalkan kebisingan dan menurunkan noise yang terjadi 4) Meminimalkan tegangan operasi 5) Memperpanjang umur dan daya tahan koponen terhadap fatigue 6) Meminimalkan kerugian daya 7) Meningkatkan kualitas produk Mesin pembalans digunakan untuk mendeteksi, mencari lokasi dimana terdapat unbalance/ketidak balans dalam komponen. Kondisi balans adalah kondisi yang tidak dapat diukur, tetapi dapat dideteksi melalui kehadiran unbalance, sehingga mesin-mesin pembalans hanya mendeteksi adanya unbalans bukan keadaan balans.

39


3.2.3 Penyebab Umum Unbalance Penyebab umum dari unbalance antara lain: 1. Toleransi selama proses fabrikasi, termasuk saat peleburan(casting), pemesinan dan pemasangan(assembly) 2. Variasi yang terdapat pada material seperti cacat, porosity, perbedaan ukuran butir, dan kerapatannya seperti terlihat pada Gambar 3.10. 3. Ketidaksimetrian selama proses perancangan produk tersebut seperti perbedaan bentuk, lokasi dan sebagainnya 4. Ketidaksimetrian sebagai akibat operasi komponen, seperti distorsi, perubahan ukuran karena tegangan torsional, gaya aerodinamis, dan perubahan temperatur operasi

Gambar 3.10 Konstruksi umum penyebab unbalance 3.2.4 Jenis-Jenis Unbalance

3.2.4.1 Static Unbalance Static unbalance atau yang sering juga disebut force unbalance adalah kondisi dimana sumbu utama gaya inersia komponen berpindah dalam arah yang parallel dengan sumbu rotasi komponen, seperti terlihat dalam Gambar 3.11.

40


Gambar 3.11 Static Unbalance Tipe unbalance ini paling sering ditemukan pada komponen yang berbentuk piringan seperti roda gila, turbin wheel, dan sebagainya. Kondisi unbalance ini dapat dikoreksi dengan meletakkan massa pembalans yang ditempatkan berlawanan dengan lokasi terdapatnya massa unbalance, tetapi tegak lurus dengan sumbu rotasi dan pusat gravitasi komponen. Static unbalance hanya diperbolehkan pada komponen yang beroperasi pada kecepatan putar rendah.

3.2.4.2 Couple Unbalance Kondisi couple unbalance dapat dilihat dari Gambar 3.12, dimana pada keadaan tersebut, sumbu utama gaya inersia berpotongan dengan sumbu poros di pusat gravitasi. Hal ini terjadi jika terdapat 2 buah massa unbalance yang terletak pada arah yang saling berlawanan. Couple unbalance ini tidak dapat dikoreksi menggunakan 1 buah massa tambahan pada satu bidang. Setidaknya harus ada 2 buah massa pembalans yang harus ditempatkan pada bidang yang berlawanan. Atau dengan perkataan lain, couple unbalance memerlukan couple yang lain untuk mengoreksinya.

Gambar 3.12 Couple Unbalance

41


3.2.4.3 Quasi Static Unbalance Quasi Static Unbalance seperti digambarkan pada Gambar 3.13 adalah kondisi dimana sumbu utama gaya inersia berpotongan dengan sumbu poros dan pusat gravitasi dititik yang tidak saling terhubung. Seperti terlihat pada Gambar, terdapat kombinasi antara static unbalance dengan couple unbalance

Gambar 3.13 Quasi-Static Unbalance 3.2.4.4 Dynamic Unbalance Dynamic Unbalance adalah kondisi unbalance dimana baik sumbu utama gaya inersia atau sumbu poros tidak parallel maupun berpotongan. Kondisi ini adalah kondisi yang paling sering terjadi di lapangan. Kondisi dynamic unbalance dapat kita lihat dari Gambar 3.14

Gambar 3.14 Dynamic Unbalance

42


3.2.5. Mesin Pembalans Berdasarkan metode pengoperasiannya, mesin pembalans dapat dikategorikan dalam 2 jenis, yaitu : 1. Gravity balancing machines 2. Centrifugal Balancing machines

3.2.5.1 Gravity Balancing Machines Ada tiga jenis mesin yang termasuk dalam mesin pembalans gravitasi, yaitu : horizontal ways(sisi pisau), roller stands dan vertical pendulum. Ketiga jenis mesin ini dapat dilihat konstruksinya pada Gambar 3.15.

Horizontal ways(sisi pisau)

Roller Stands

Vertical Pendulum Gambar 3.15 Jenis Gravity Balancing Machines

43


Prinsip yang digunakan dalam gravity balancing machines ini adalah fakta dimana sebuah benda bebas cenderung untuk mencari posisi dimana pusat gravitasi terendah. Pada mesin tipe horizontal ways, sebuah massa diletakkan pada ujung sisi pisau mesin, seperti ditunjukkan di halaman sebelumnya. Diasumsikan bahwa rotor yang digunakan telah balans, dan posisi kedua mata pisau sejajar, parallel dan lurus. Setelah ditambahkan suatu massa tertentu, maka dalam operasinya massa akan bergerak kearah titik dimana terdapat pusat gravitasi yang terendah. Posisi terendah ini mengidentifikasikan arah sudut unbalance yang terjadi. Pengukuran besar unbalance yang terjadi dilakukan dengan metode empiris, yaitu dengan menambahkan sejumlah massa tertentu diarah yang berbeda, sampai tercapai kondisi kesetimbangan. Prinsip kerja yang digunakan pada roller stands hampir sama dengan yang digunakan pada horizontal ways, tetapi kelebihan dari roller stands ialah tidak memerlukan pengaturan yang presisi dari roller tersebut. Pada vertical pendulum, digunakan sebuah piringan yang dijepit dengan sebuah kabel fleksibel dimana kabel tersebut berimpit dengan pusat gravitasinya. Penambahan beban tertentu akan mengakibatkan posisi piringan berubah, dikarenakan posisi yang lebih berat akan menjadi lebih rendah daripada sisi yang lain. Penentuan besar dan sudut unbalance tetap dilakukan dengan prinsip yang sama dengan kedua jenis mesin yang telah dijelaskan diatas. Perlu diketahui bahwa mesin pembalans gravitasi hanya baik dilakukan pada mesin yang beroperasi pada putaran rendah dan konstruksi yang relative kecil seperti jet engine turbine dan compressor.

3.2.5.2 Centrifugal Balancing Machines Pada jenis mesin pembalans ini digunakan 2 buah jenis bearing,yaitu soft bearing dan hard bearing. Kedua jenis tersebut hanya berbeda kekakuan bearing yang digunakannya. Konstruksi dari mesin tersebut secara sederhana dapat dilihat dari Gambar 3.16. Bearing dan komponen penyokong lain yang melekat padanya bergetar seiring dengan getaran motor dan massa tambahan yang terdapat didalamnnya.

44


Gambar 3.16 Centrifugal Balancing Machines

3.2.6 Perawatan dan Penggunaan Mesin Pembalans Mesin pembalans juga dapat dikategorikan berdasarkan daerah kerja dipergunakannya mesin tersebut, yaitu: 1) Universal Balancing Machines. Universal Balancing Machines adalah mesin pembalans yang dapat disesuaikan dengan berbagai jenis dan ukuran rotor. Mesin ini dapat mengukur unbalance dengan ukuran rotor mulai dari 1-100 lb. Pengukuran besar dan arah unbalance dapat ditentukan dengan suatu instrumentasi yang baik yang terdiri dari berbagai jenis sensor, amplifier, ADC, dan berbagai display device lainnya. Mesin dengan kategori ini cocok untuk industri kecil dan usaha kecil dibidang balancing. 2) Semi Automatic Balancing Machines. Mesin tipe ini adalah mesin yang sangat banyak jenisnya, mulai dari yang hampir universal hingga mendekati full automatic. Mesin dengan kategori ini dapat menunjukkan paling tidak salah satu dari kriteria berikut: •

Menyimpan memori tentang besar unbalance sebagai referensi untuk proses berikutnya.

45


•

Menyimpan memori tentang posisi angular unbalance sebagai referensi untuk proses berikutnya.

•

Menghitung besar dan posisi unbalance.

•

Memasangkan drive mesin pembalans dengan rotornya.

•

Mengawali dan menghentikan putaran.

•

Menngoreksi sisa unbalance setelah dilakukan balancing.

•

Melepaskan drive mesin pembalans dari rotornya.

Oleh karena proses-proses tersebut, mesin semi otomatis yang paling handal, dapat melaksanakan seluruh kegiatan diatas, dan hanya meninggalkan pekerjaan memasang ataupun melepas beban (hanya dapat dilakukan oleh operator). 3) Full Automatic Balancing Machines with Automatic Transfer of Work Mesin dengan penggunaan full automatic menggunakan satu atau bahkan lebih stasiun proses. Komponen yang hendak dibalans diangkut dengan menggunakan konveyor, demikan pula komponen yang telah dibalans. Seluruh langkah-langkah yang diperlukan dalam proses balancing, bahkan pemegangan rotor dilakukan tanpa operator. Mesin ini juga melakukan inspeksi terhadap sisa unbalance sendiri. Dalam mesin satu stasiun, seluruh proses perhitungan unbalance, penentuan lokasi, koreksi dan inspeksinya dilakukan secara berturut-turut dalam satu stasiun, sedangkan dalam multiple stages langkah-langkah balancing dapat dilakukan di dua atau lebih stasiun. Mesin ini memiliki siklus waktu pengerjaan yang lebih singkat dibanding dengan mesin stasiun tunggal. Tiap-tiap komponen mesin yang berputar umumnya memiliki unbalance, yang toleransinya bergantung dari fungsi komponen tersebut. Tabel 3.1. Tabel 3.1 Tingkat Kualitas Balancing Berbagai Komponen Berdasarkan ISO 1940 dan ANSI S2.19-1975 Kualitas Balance G 4000

Jenis Komponen Poros engkol dari mesin diesel kapal laut dengan putaran rendah dan jumlah slinder yang relatif kecil.

G 1600

Poros engkol yang terpasang secara kaku pada mesin 2 langkah

G 630

Poros engkol pada mesin 4 langkah dan mesin kapal laut berslinder banyak

46


G 250

Poros engkol yang terpasang secara kaku pada mesin diesel putaran tinggi

G 100

Poros engkol mesin diesel dan bensin dengan jumlah slinder lebih dari 6 untuk mobil, truk dan lokomotif.

G 40

Roda kendaraan dan poros kemudi mobil, truk dan lokomotif, penggerak poros engkol yang terpasang secara elastis pada mesin diesel dan bensin putaran tinggi.

G 16

Poros penggerak (poros propeller, poros gardan) dengan kebutuhan khusus,

komponen

mesin

pemecah/penghancur,

komponen

mesin

pertanian, komponen mesin individual (diesel dan bensin) untuk mobil, truk dan lokomotif. Poros penggerak engkol mesin berslinder 6 atau lebih untuk penggunaan khusus. G 6.3

Komponen mesin di industri proses, roda gigi turbin utama pada mesin kapal laut, rotor pada turbin gas pesawat, roda gila, impeller pompa, komponen mesin untuk kegunaan khusus.

G 2.5

Turbin gas dan uap, turbogenerator, turbo-kompressor, elecrical armateurs untuk kondisi penggunaan spesial, pompa penggerak turbin

G1

Tape recorder dan phonograph, mesin gerinda, mesin listrik untuk tujuan tertentu

G 0.4

Spindel dan armateur gerinda khusus, giroskop

3.3 Perawatan Bearing Fungsi fundamental dari suatu bearing adalah mengurangi gesekan dan keausan antara dua buah komponen yang saling berputar. Begitu pentingnya fungsi bearing tersebut sehingga jangka waktu mesin tetap beroperasi pada efisiensi maksimumnya tergantung dari pemilihan bearing yang tepat, pemasangan yang baik, pelumasan dan perawatan yang tepat. Jenis Bearing yang digunakan dalam suatu aplikasi tergantung dari jenis pergerakan relatif yang diperlukan. Jenis gerakan ini antara lain: rotasi pada sebuah titik, rotasi pada garis, translasi sepanjang garis, rotasi pada bidang dan translasi pada bidang. Gerakan yang dilakukan bisa bersifat kontiniu ataupun osilasi. Berdasarkan tipe pergerakannya bearing dapat dibagi dalam tiga jenis yaitu : radial, thrust dan guide bearing. Radial bearing menyokong beban radial yang bekerja pada poros. Beban ini dapat berarah 47


kedalam ataupun keluar titik pusat putaran poros, seperti yang terdapat pada roda sepeda pada umumnya. Thrust bearing menyokong dan menahan beban dalam arah axial. Thrust bearing juga menyokong poros tetap dalam arah pergerakannya secara axial. Guide bearing menyokong dan mengarahkan batang yang memiliki arah gerakan luncur/sliding dan bolak-balik/reciprocating. Secara skematis, kondisi pembebanan yang dialamai bearing dapat dilihat dari Gambar 3.17

Gambar 3.17 Kondisi pembebanan umum pada bearing. 3.3.1 Pemilihan Material Bearing Keandalan yang dimiliki bearing sudah dimulai sejak proses pemilihan material yang digunakan10. Hal ini disebabkan oleh permukaan dua buah elemen yang saling kontak harus bergerak, sehingga umurnya ditentukan oleh sifat-sifat material yang digunakan dalam pembuatan bearing tersebut. Pemilihan material akan menentukan besarnya konstanta friksi yang terjadi. Pada kebanyakan mesin, poros dibuat dari baja, sehingga material bearing yang digunakan umumnya lebih lunak daripada baja, sebagai komponen yang dirancang untuk dikorbankan bagi fenomena gesekan yang terjadi. Hal ini menjadi keputusan karena mengganti bearing jauh lebih murah dibandingkan dengan mengganti poros. Umumnya material yang digunakan untuk bearing adalah besi cor, kuningan(untuk pembebanan berat dan kecepatan putar rendah) dan terkadang kayu, plastik dan bahan sintetik. Terkadang untuk plain bearing digunakan kombinasi material. Bagian luar terdiri dari baja kuningan untuk menyediakan kekuatan dan kemampuan untuk meneruskan beban, sedangkan permukaan bagian dalamnya menggunakan material yang lebih lunak seperti babbit sebagai bagian yang dikorbankan untuk melindungi poros dari gesekan.

48


Untuk rolling elemen material yang paling sering digunakan adalah baja paduan, walaupun untuk suatu aplikasi tertentu digunakan kaca/glass, dan plastik. Roller biasanya paduan baja karbon tinggi dan krom dengan mampu keras/hardenability dan ketangguhan yang baik. Ada beberapa karakteristik material yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bearing, yaitu: •

Kekuatan dan kemampuan untuk menahan beban tanpa mengalami deformasi plastis

•

Kemampuan untuk tetap mempertahankan kekuatannya walaupun terdapat partikel pengotor dalam pelumas

•

Kemampuan untuk berdeformasi elastis agar dapat mendistribusikan beban sepanjang permukaan bearing

•

Kemampuan melepas panas yang baik untuk memelihara ukuran bearing tersebut, karena dalam operasinya panas yang timbul dapat mencapai temperatur rekristalisasi material bearing tersebut.

•

Kemampuan menahan korosi yang baik

Pengaturan prosedur sangat penting untuk menjamin spesifikasi material yang digunakan sudah tepat, menjaga kebersihannya, dan menjaga bearing bebas dari cacat. Pengetahuan bahan sangat penting untuk menjamin kekakuan spesifikasi bearing dalam rangka menjaga anomali dan pengotor yang bersifat merugikan terhadap umur pakai bearing. Inspeksi dengan magnaflux digunakan untuk menjamin elemen roller bebas cacat dan crack.

3.3.2 Pelumasan Bearing Pelumas adalah berbagai zat yang ditempatkan diantara dua permukaan yang saling bergerak relatif satu terhadap lainnya, untuk menguragi keausan dan gesekan yang terjadi akibat kontak permukaannya11. Pelumas dapat berupa zat cair, padat maupun lapisan gas(pada applikasi tertentu). Pelumas padat biasanya digunakan untuk mengurangi gesekan kering, tetapi tidak terlalu banyak berkontribusi dalam pelepasan kalor baik secara radiasi maupun konveksi. Namun yang paling banyak digunakan dalam industri adalah pelumas cair, karena kelebihannya antara lain : terbentuknya lapisan hidrodinamik 49


yang membantu pembuangan panas konveksi secara efektif dan kemudahan penggunaannya untuk melumasi bearing. Saat ini pelumas yang umumnya digunakan berasal dari minyak mineral yang diperoleh dari minyak mentah yang mengalami proses destilasi vakum. Minyak mineral ini terdiri dari minyak dasar dari proses destilasi tersebut ditambah dengan berbagai zat adiktif untuk mempengaruhi sifat kelumasannya. Minyak mentah ini terdiri dari bervagai jenis campuran senyawa organik, terutama senyawa hidrokarbon. Minyak mineral lebih banyak digunakan karena ongkos pembuatannya lebih murah bila dibandingkan dengan minyak sintetis. Minyak dasar tersebut ditambahkan beberapa adiktif untuk meningkatkan kemampuannya dalam mencegah oksidasi, perlindungan terhadap karat, antifoaming, dan berbagai fungsi lainnya. Dalam proses pengolahannya, minyak mentah pertama kalinya harus melewati destilasi tekanan atmosfer untuk memperoleh bagian yang ringan seperti gas alam, bensin, solar, dan minyak tanah. Setelah terpisah dari dari tahap pertama, sisa minyak mentah kemudian mengalami proses destilasi kedua yang menghasilkan minyak yang digunakan untuk pelumasan. Minyak dasar yang dihasilkan tersebut kemudian dilarutkan dalam cairan yang mudah menguap untuk menghilangkan wax dan zat yang tidak diinginkan, lalu dipisahkan dan menjalani proses hidrogenasi untuk menaikkan ketahanannya terhadap proses oksidasi. Minyak dasar yang digunakan dalam pelumasan terdiri dari senyawa parafin dan naftalen. Syarat mutlak yang harus dipenuhi oleh minyak dasar adalah kemampuan untuk dapat mengalir dalam temperatur rendah(low pour point), sebagai contoh untuk dapat menyalakan mesin motor yang telah lama tidak beroperasi. Indeks Kekentalan/Viscosity Index adalah ukuran yang menjelaskan hubungan antara kekentalan pelumas dengan temperatur operasi bearing. Gambar 3.18 merupakan hubungan antara kekentalan dengan temperatur kerja. Dapat kita lihat dari Gambar bahwa hubungan kekentalan dan temperatur pada berbagai jenis pelumas hampir bersifat linear. Kemiringan dari fungsi kekentalan-temperatur menunjukkan kesensitifan pelumas terhadap temperatur. Semakin tinggi temperatur operasi, kesensitifan pelumas semakin berkurang. Jauh hari sebelumnya, indeks kekentalan pelumas hanya mencapai angka 100, tetapi berkat kemajuan teknologi kimia, penambahan zat seperti polimer berantai panjang maupun campuran pelumas sintetik dan minyak mineral dapat menambah indeks 50


kekentalan pelumas menjadi dua kali lipatnya. Pentingnya indeks kekentalan yang tinggi berpengaruh pada sifat termal yang dimiliki oleh pelumas tersebut. Oli sintetik adalah pelumas yang dibuat dari Poly-Alpha Olefins (PAOs), ester dan PolyAlkaline Glycols (PAGs). Ketiganya memilki sifat mampu lumas yang baik. Walaupun oli sintetik cenderung lebih mahal dibandingkan dengan minyak mineral, oli sintetik memiliki kemampuan yang lebih baik dalam melindungi komponen yang bergesekan dan memiliki umur pakai yang lebih lama. Sebagai contoh adalah pelumas sintetik dengan bahan polychlorotrifluoroethylene yang memiliki sifat tidak terbakar. Bahan sistetik ini tidak umum dipakai karena harganya yang sangat mahal, dan hanya untuk applikasi tertentu saja, seperti pelumas pada bearing yang digunakan pada poros turbin pembangkit listrik tenaga nuklir.

Gambar 3.18 Grafik kekentalan dan temperatur

3.3.3 Kegagalan Bearing dan Penyebabnya Penyebab umum terjadinya kegagalan pada bearing adalah overheating, getaran yang timbul akibat putaran poros, beban lentur yang terjadi, noise selama operasi, dan kebocoran pelumas. Walaupun kebanyakan dari data kegagalan yang terjadi merujuk kepada kesalahan perancangan bearing dan pengerjaan pelumasan yang kurang baik, akan tetapi berbagai proses pemesinan secara tidak langsung juga mempengaruhi umur bearing yang digunakan. Getaran berlebihan yang timbul selama proses operasi dapat 51


disebabkan oleh : imbalance, misalignment, ketidakstabilan rotor, beban berlebih, dan mechanical looseness. Tabel 3.2 mendeskripsikan secara singkat modus yang timbul pada kegagalan bearing Kemampu tukaran/interchangeability adalah salah satu prinsip yang sering disalah artikan oleh para pengguna bearing. Karena standar yang digunakan oleh setiap pembuat bearing hampir sama, hal ini sering menyebabkan para penggunanya mengabaikan peringatan yang dicantumkan didalam petunjuk penggunaan bearing. Seringkali para pengguna bearing hanya meninjau ukuran diameter bore, diameter luar dan kadangkala jumlah roller didalam bearing. Hal ini dapat menimbulkan efek serius pada frekuensi getaran operasi, dan dapat membangkitkan resonansi yang merusak rumah mesin dan mesin lain yang berada didalam pabrik tersebut. Tabel 3.2 Berbagai Penyebab Kegagalan Bearing Overheating

Getaran Berlebihan

Turning on the Shaft

Pelenturan Poros

Bearing Noise

Kebocoran pelumas

Pelumasan yang tidak tepat dan cocok

Kotoran atau geram pada bearing

Pelendutan race akibat overheating

Kerusakan pada sistem pelumasan

Kerusakan sistem pelumasan

Kelebihan pengisian pelumas

Pelumasan Yang berlebihan

Elemen roller yang mengalami kelelahan

Fretting wear

Kontaminasi oleh partikel abrasif dan korosif

Pelumasan yang kurang cukup

Penurunan kualitas grease

Pencairan minyak gemuk/grease

Ketidakbalansan rotor

Suaian yang kurang baik sewaktu pemasangan poros

Distorsi dari rumah bearing

Pinched bearing

Operasi diluar batas umur grease

Oil foaming

Poros yang keluar dari jalur putarannya

Lendutan poros yang berlebihan

Penggerindaan yang kurang baik sehingga menghilangkan clearance bearing

Kontaminsi

Keausan seal

Abrasi dan korosi akibat pengotor

Race misalignment

Pengerjaan pembuatan poros yang kurang baik

Pengencangan ring karet yang berlebihan

Pengotoran

Kegagalan seal

52


Distorsi rumah bearing

Resonansi rumah bearing

Bearing mengalami beban awal(preloading)

Seals rubbing

Kegagalan seal dan perekat

Keausan rumah bearing

Cocked race

Bearing slip pada poros

Race Turning

Keausan berlebih rumah bearing

Kehilangan clearance akibat pengencangan yang kurang baik

Flatted roller or ball

Cage wear

Kerusakan selama pengapalan/Shipping damage juga merupakan faktor penyebab kerusakan bearing. Selama proses pengiriman, sangat besar kemungkinan bearing mengalami getaran, lenturan, dan beban kejut selama proses handling. Oleh karena itu, setiap komponen mesin hendaknya diperiksa sebelum diinstalasi. Media penyimpanan dan handling juga merupakan penyebab terjadinya kegagalan bearing. Personel yang bertanggung jawab dengan tempat penyimpanan harus waspada dengan potensi bahaya yang dapat terjadi di daerah penyimpanan. Kegagalan bearing justru lebih sering terjadi di tempat penyimpanan daripada di komponen mesin. Apabila bearing harus dibuka dari kemasannya untuk kepentingan inspeksi, mereka harus terlindungi dari sumber kontaminan yang dapat membahayakannya, dan kemudian dikemas kembali seperti semula. Bearing tidak boleh terjatuh untuk menghindari beban kejut dipermukaan bearing. Penempatan pelumas yang tidak baik juga dapat menyebabkan bearing gagal. Penempatannya didaerah yang bertekanan tinggi menyebabkan pelumas tersebut bertindak sebagai penyalur tekanan. Hal ini berhubungan dengan proses pembentukan lapisan

hidrodinamik,

yang

akhirnya

mengurangi

kemampuan

bearing

untuk

menyalurkan beban. Pengerjaan permukaan antara bearing dan shaft juga dapat menyebabkan bearing mengalami kegagalan. Permukaan yang halus antara kontak shaft dan bearing penting untuk menghindari penetrasi lapisan pelumas dan semakin halus permukaannya, semakin dekat poros kepada bearing tanpa membahayakan permukaannya. Permukaan bearing 53


yang lebih keras juga dapat mengurangi efek akibat kontak permukaan. Permukaan yang keras ini dapat dibuat dengan menggunakan unsur bronze pada bearing. Kecukupan rongga antara journal dan bearing juga perlu diperhatikan, karena menyangkut kemampualiran/flowability pelumas. Dimensi rongga yang umum digunakan adalah 0,001 inci per inci diameter poros. Nilai ini dapat diatur sedemikian berdasarkan jenis material bearing, beban, kecepatan, dan akurasi posisi poros yang diinginkan. Kondisi operasi adalah faktor terpenting dalam perawatan bearing. Kondisi operasi yang mengabaikan peringatan-peringatan perawatan adalah faktor yang paling sering mengakibatkan kegagalan bearing. Kegagalan bearing biasanya diakibatkan oleh kecepatan operasi yang berlebihan, kelebihan beban, atau digunakan untuk tujuan yang tidak memenuhi perancangannya, temperatur operasi yang terlalu tinggi, material pengotor yang terdapat dalam pelumas, korosi, kelelahan material, dan pemilihan pelumas yang tidak memenuhi standar yang telah ditentukan. Temperatur tinggi yang berlebihan dapat mempengaruhi kekuatan, kekerasan, dan umur material bearing. Tidak hanya mempengaruhi sifat-sifat material bearing, tetapi temperatur

yang

terlalu

tinggi

juga

dapat

mengurangi

nilai

kekentalan

pelumas(berpengaruh terhadap ukuran lapisan film pelumas), sehingga mengakibatkan berkurangnya kemampuan penyaluran beban oleh bearing. Juga sebagai tambahan, temperatur yang tinggi juga mengakibatkan proses oksidasi pelumas berlangsung lebih cepat, yang berujung pada pengurangan prestasi mesin tersebut. Kotoran yang terdapat pada pelumas merupakan salah satu penyebab yang terbanyak dalam kerusakan bearing. Pengotor yang terdapat pada pelumas bisa muncul melalui berbagai cara, antara lain: etos kerja personel yang kurang baik, juga dapat pula disebabkan pelumas yang telah berkontak dengan udara kotor selama proses pembuatan, dan pengemasannya. Untuk menghadapi masalah seperti ini, logam lunak seperti babbit digunakan apabila diketahui bearing akan berhadapan dengan material abbrasif, dimana logam babbit akan mengikat partikel yang keras dan melindungi poros terhadap meterial abbrasif. Pemeriksaan berkala terhadap kotoran yang terdapat pada filter pelumas juga penting dilakukan untuk menjaga keterandalan bearing. Kotoran yang masuk bersama dengan pelumas dapat pula menyebabkan instabilitas lapisan film pelumas. Pada kondisi ketidakstabilan lapisan, akan timbul dua fenomena yang disebut dengan oil whirl dan oil 54


whip. Pada kondisi abnormal, poros yang berputar tidak dapat mempertahankan sumbu putarnya. Ketika kondisi ini terjadi, maka timbul fenomena yang dinamakan oil whirl. Oil whirl adalah suatu kondisi dimana terjadi ketidakseimbangan gaya hidrostatis, yang kemudian menyebabkan terjadi tekanan yang tinggi dan munculnya vektor gaya yang baru pada arah rotasi. Oil whirl akan mempercepat keausan dan kegagalan bearing dan struktur penyokongnya. Oil whip terjadi apabila jarak antara bearing dan rongga terlalu dekat, dan dapat dikatakan bersentuhan. Apabila kondisi ini terjadi, lapisan pelumas tidak lagi dapat mengalir dengan baik, sehingga arah alirannya berubah. Arah yang berubah ini menimbulkan aliran vertex yang akan menghasilkan gaya baru yang mendorong terjadinya kontak antar logam.

3.4 Perawatan Roda Gigi dan Gearbox Roda Gigi/Gear adalah komponen mesin yang berguna untuk mentransmisikan torsi dan kecepatan untuk berbagai applikasi12. Proses transmisi ini terjadi melalui pertautan/mesh antar gigi yang terdapat pada pinion dan gear. Dua parameter utama yang penting dalam membangun kegiatan operasi yang efektif dari gear dan gearbox adalah : tingkat daya torsional maksimum dan kebutuhan torsi trasnsisi. Setiap gear dan gearbox memiliki tingkat daya maksimum. Ini adalah daya torsional maksimum yang mampu dibangkitkan oleh gearbox tanpa mengalami keausan dan kerusakan. Prosedur operasi harus dapat menjamin daya yang dihasilkan tidak melebihi keseluruhan batasan operasi. Jika sebuah gearbox dirancang secara tepat untuk aplikasi tertentu, maka tingkat daya maksimum harus cocok dengan kondisi operasi tunak/steady, dalam batasan-batasan operasi. Dua hal yang dapat membahayakan gear adalah beban yang berlebihan dan transisi kecepatan. Banyak proses yang terjadi selama operasi dapat merubah beban radial yang dapat membahayakan gear. Prosedur operasi juga seharusnya membangun batasan yang membatasi variasi maksimum beban yang dialami oleh gear. Sedangkan hal kedua yaitu kecepatan transien disebabkan oleh perubahan momen yang terjadi akibat fluktuasi beban. Jika kecepatan transien ini melebihi batasan yang telah ditetapkan dalam perancangan, kemungkinan terjadinya kegagalan pada gear sangat besar. Prosedur operasi harus dapat menjamin kebutuhan daya torsional start-up, perubahan kecepatan dan shutdown tidak melebihi tingkat daya yang direkomendasikan pada gearbox. 55


3.4.1 Jenis Gear

3.4.1.1 Roda Gigi Lurus Roda Gigi lurus/Spur gear dapat dikatakan dasar dari keseluruhan gear. Susunan giginya lurus dan paralel terhadap pusatnya. Spur dapat beroperasi dengan spur gear lainnya, juga dengan poros yang tersusun secara paralel maupun dengan rack/roda gigi datar. Gambar spur gear dapat dilihat pada Gambar 3.19.

(a) (b) Gambar 3.19. Susunan pinion dan gear pada spur gear dan tata nama menurut AGMA pada spur gear

3.4.1.2 Bevel Gear Bevel gear adalah gear yang konstruksinya berbentuk corong/cone. Berbeda dengan spur gear yang mentransmisikan torsi melalui poros yang paralel, cone gear dapat mentransimikan torsi pada poros angular dan saling berpotongan. Jenis bevel gear ini antara lain: straight bevel gear, miter(bevel gear dengan sudut poros 90°) dan helical bevel gear. Gambar konstruksi bevel gear dan penampangnya dapat dilihat pada Gambar 3.20.

56


(a)

(b)

(c)

Gambar 3.20 Konstruksi straight bevel gear, helical bevel gear dan potongan penampang pada bevel gear

3.4.1.3 Helical Gear Helical gear memiliki kemiripan dengan spur gear, yaitu beroperasi dengan susunan poros yang paralel. Keuntungan utama yang dimiliki oleh tipe gear ini adalah pengoperasiannya yang minim getaran, dan pertautan antar gigi berlangsung dengan lembut karena fenomena luncur/sliding yang terjadi selama proses meshing. Walaupun demikian ada beberapa hal yang perlu mendapat perhatian lebih dalam penggunaan gear ini, yaitu gesekan dan keausan yang lebih tinggi karena proses sliding ini. Gambar 3.21 menunjukkan konstruksi helical gear.

(a)

(b)

Gambar 3.21 Helical gear dan spiral gear

57


3.4.1.4 Roda Gigi cacing Roda Gigi cacing/Worm dan worm gear dapat dilihat pada Gambar 3.22. Tipe gear ini digunakan untuk mentransmisikan daya dan kecepatan ketika kebutuhan untuk mereduksi torsi dan kecepatan tergolong tinggi. Worm dan worm gear beroperasi dengan getaran yang minim. Worm yang digunakan biasanya merupakan penggerak/drive,sedangkan worm gear merupakan komponen yang digerakkan/driven. Seperti halnya helical gear, worm gear juga memiliki parameter yang dinamakan “hand”. Oleh karenanya, agar worm dan worm gear dapat bertautan/meshing dengan sempurna, jumlah “hand” antaranya harus sama. Worm gear yang umum digunakan biasanya memiliki jumlah ulir satu, dua, tiga atau empat yang dinamakan single, double, triple dan quadrouple worm. Jumlah ulir dalam worm ditentukan dengan menghitung jumlah meshing pada saat awal atau akhir gear. Jumlah ulir pada worm gear penting untuk menentukan gear ratio nya, yaitu jumlah gigi pada worm gear dibagi dengan jumlah ulir pada worm.

Gambar 3.22 Worm dan Worm Gear

3.4.1.5 Hearingbone Gear Untuk menanggulangi kekurangan yang dimiliki oleh helical gear, yaitu beban geser yang tinggi, maka dibuatlah gear dengan jenis hearingbone. Gambar konstruksinya bias dilihat dari Gambar 3.23 Jenis ini menggunakan dua jenis tepi, yaitu tepi arah kanan dan tepi arah kiri. Dengan demikian, gaya thrust yang dialami oleh sisi kiri akan dieleminasi oleh sisi sebelah kanan. Pengeleminasian ini menyebabkan hearingbone beroperasi dengan lembut dan minim getaran. Hearingbone biasanya digunakan pada poros paralel.

58


Gambar 3.23 Hearingbone gear

3.4.2 Modus Kegagalan Roda Gigi Gear dan gearbox umumnya memiliki spektrum getaran yang terjadi akibat operasi. Akan tetapi data untuk mengevaluasi kinerja gear dan gearbox masih sulit untuk diperoleh karena:

Selalu sulit untuk melekatkan sensor atau transduser kepada gear

Jumlah sumber getaran pada penggerak multigear menghasilkan berbagai macam pola kompleks dari gear mesh, modulasi, dan frekuensi operasi.

Getaran berlebihan yang terjadi pada gearbox biasanya terjadi karena resonansi antara frekuensi natural sistem dengan kecepatan putar poros13. Peningkatan resonansi terjadi secara proporsional dengan ketidak akurasian gear yang menyebabkan sedikit fluktuasi sepanjang pitch line. Mesin yang kompleks juga memiliki zona resonansi dalam jangkauan kecepatannya karena setiap poros memilki kecenderungan mengeksitasi resonansi system. Resonansi ini dapat menimbulkan getaran dan tegangan komponen yang besar. Pada dasarnya gaya torsi yang terjadi relatif kecil, akan tetapi pada kondisi resonansi, amplitudo torsi yang terjadi akan bertumbuh dan dibatasi hanya oleh kemampuan redaman mode vibrasi tersebut. Salah satu fakta penting lainnya adalah setiap gear telah dirancang memiliki beban awal dan menyebabkan beban geser selama operasi. Arah radial atau aksial dari setiap gaya dorong gear akan menyediakan petunjuk dalam penentuan beban awal dan beban geser yang terdapat pada setiap jenis gear. Untuk mengimplementasikan langkah-langkah perawatan yang baik, sangat penting untuk mengetahui dinamika yang terjadi pada gear. Pada kondisi normal, profil mesh yang terjadi akan berbentuk simetri dan memiliki amplitude yang sama besar, seperti terlihat pada Gambar 3.24

59


Gambar 3.24 Profil mesh pada kondisi normal

Pada kondisi keausan berlebih, mesh yang terjadi pada gear akan menunjukkan profil seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.25. Akibat keausan yang terjadi, proses mesh pada gear akan bertambah lama dibanding dengan kondisi normal. Pertambahan kedalaman mesh ini menurunkan amplitudo tetapi memperbesar cacat yang terdapat pada gear.

Gambar 3.25 Profil mesh pada kondisi aus berlebihan

Untuk kondisi roda gigi mengalami crack dan rusak, profil getarannya dapat dilihat dalam Gambar 3.26. Melalui perputaran roda gigi, rongga yang disebabkan crack dan kerusakan roda gigi akan meningkatkan kelonggaran mekanis antara pinion dan gear.

Gambar 3.26 Profil mesh pada roda gigi yang mengalami crack

Salah satu faktor yang paling sering menyebabkan kerusakan gear adalah kekurang pengertian bahwa beberapa pengecualian terjadi ketika gear dirancang untuk beroperasi pada satu arah putar saja. Kegagalan sering terjadi ketika gear yang dirancang untuk 60


beroperasi pada satu arah, beroperasi secara dua arah. Kecuali dirancang untuk dua arah, gear(terutama nonpower gear) tidak memiliki toleransi yang sama di kedua sisinya. Secara ringkas, modus kegagalan yang terjadi pada gear dapat dilihat pada Tabel 3.3. Tabel 3.3 Beberapa Modus Kegagalan Gear dan Penyebabnya

Motor Trips

Tingkat Kebisingan yang tinggi

Getaran yang tinggi

Beban Lebih pada Penggerak

Umur bearing yang pendek

Panas Berlebih pada bearing

Daya keluaran yang tidak cukup

Daya torsi yang bervariasi

Penyebab

Keausan Roda Gigi

Problem

Poros yang melendut Kerusakan baut dan ulir Kerusakan motor Tingkat daya motor penggerak berlebihan Backlash yang terlalu kecil atau berlebihan Beban torsi yang berlebihan Benda asing pada Gearset Applikasi yang tidak sesuai dengan gear Sumbu poros tidak lurus Arah rotasi yang tidak benar Kebocoran pelumas Misalignment roda gigi atau gearset Beban berlebih Proses yang diakibatkan ketidak lurusan poros Fondasi yang kurang baik Air atau bahan kimia pada gearbox Worm bearings Worm coupling

61


Kelebihan beban pada gear juga merupakan penyebab utama kegagalan gear. Apabila kelebihan beban ini berlangsung terus menerus, ini menandakan bahwa gear tersebut tidak cocok untuk aplikasi yang sedang digunakan. Misalignment, baik yang disengaja maupun tidak juga adalah faktor utama kegagalan gear. Salah satu cara untuk menginspeksi terjadinya misalignment adalah metode “hard blue”, yaitu dengan menginspeksi kondisi keausan gear yang belum terlalu lama beroperasi. Apabila dari hasil inspeksi, ternyata diketahui derajat keausan yang terjadi tidak sesuai dengan yang ditetapkan oleh pembuatnya, maka perlu dilakukan pengecekan terhadap kondisi alignment poros. Praktek perawatan yang kurang baik adalah sumber utama dari real misalignment. Memang disatu sisi, alignment yang tepat sangat susah dilaksanakan, terutama untuk gearbox yang besar, karena pembuatnya tidak menyertakan cara yang cukup untuk menjamin poros berada pada posisi yang paralel. Keausan dan korosi juga sangat mungkin menyebabkan gear gagal. Korosi yang terjadi dapat dilihat dari Gambar 3.27 dan 3.28

Gambar 3.27 Pola Keausan pada gear

Gambar 3.28 Korosi yang berujung pada patahnya gear

62


3.5 Perawatan Kompresor Kompresor adalah alat yang digunakan untuk menaikkan tekanan fluida kompresible yaitu gas. Cara yang digunakan untuk menaikkan tekanan antara lain14: 1. Isolasi

satu

volume

tertentu

gas

dalam

suatu

wadah,

lalu

kurangi

volumenya(sehingga tekanannya meningkat), kemudian kompresikan kedalam wadah lain. 2. Isolasi sejumlah gas, lalu pindahkan kewadah lain tanpa mengkompresinya, lalu naikkan

tekanannya

dengan

arah

aliran berbalik/backflow dari sistem

dischargenya, kemudian kembalikan kedalam wadah. 3. Melalui rotasi yang terus menerus dari impeller atau pisau rotor, yang akan menaikkan kecepatan dan tekanan gas. 4. Lewatkan gas melalui saluran yang dapat meningkatkan kecepatan aliran gas dan ubah kecepatan gas menjadi bertekanan tinggi dengan bantuan diffuser.

3.5.1 Jenis Kompresor dan Parameter Prestasinya

3.5.1.1 Kompresor Sentrifugal Kompresor sentrifugal dirancang apabila udara mengalir dalam arah radial dan perpindahan energi didominasi oleh perubahan gaya sentrifugal yang dialami gas. Pada kompresor sentrifugal, udara memasuki eye impeller, dan melalui gerakan rotasi impeller, gas dipercepat oleh elemen rotasi memasuki ruang yang semakin mengecil akibat pola volute dinding kompresor. Proses yang terus menerus demikian akan mengakibatkan udara semakin terkompres. Bagian-bagian utama kompressor sentrifugal dapat dilihat dari Gambar 3.29

63


Gambar 3.29 Kompresor sentrifugal

Pada kompresor, proses kompresi udara diakibatkan oleh pemompaan sejumlah gas kedalam wadah tertutup yang sering kita sebut sebagai bejana tekan. Kenaikan jumlah gas dalam suatu wadah yang berukuran tetap akan menaikkan tekanannya. Kompresi terjadi ketika ruang antar molekul berkurang. Semakin kecil volume berarti semakin sempit jarak yang terjadi antar partikel, yang secara proporsional menaikkan intensitas tumbukan antar partikel dalam rentang waktu tertentu. Kompresor dinamik jarang mengalami masalah pada fondasinya. Hal ini disebabkan tidak terjadinya momen dan gaya kocok/shaking force dalam operasinya.Hal yang paling penting diperhatikan dalam fondasi kompresor adalah luas daerah yang menjadi penyokongnya, sehingga beban yang didistribusikan ke tanah besarnya tidak melebihi tahanan yang dimiliki tanah dan menjamin ketinggian kompresor dalam upaya menjaga tidak terjadinya misalignment. Sangat penting untuk memasang katup pelepas tekanan pada seluruh kompresor dinamik, untuk menjaga kemampuan dinding rumah kompresor, fluktuasi daya input, dan “surge” kompresor. Kompresor sentrifugal dirancang berbasiskan beban, dan dapat menunjukkan keadaan operasi yang tidak normal dan masalah keandalan yang kronis apabila mengikuti keperluan beban. Misalnya perubahan permintaan beban 1 psi dapat mengakibatkan kerusakan kronis pada kompresor sentrifugal, seperti kerusakan elemen rotasi dan poros yang melendut. Hal ini tentu saja mengakibatkan terjadinya keausan dan penurunan efesiensi kompresor.

64


3.5.1.2 Kompresor Perpindahan Positif Kompresor perpindahan positif/positive displacement secara garis besar dibagi atas : rotary dan reciprocating. Rotary kompresor biasanya digerakkan oleh motor listrik, motor bensin atau motor diesel. Jenis ini tergolong kompak, murah, dan perhatian dan operasi minimum. Kompresor rotary dibagi pula atas : sliding vane kompresor, helical lobe kompresor dan liquid-seal ring kompresor. Gambar ketiganya dapat dilihat pada Gambar 3.30 Parameter prestasi dari sebuah kompresor rotary sama dengan parameter yang digunakan pada kompresor sentrifugal, yaitu: kecepatan putar, internal slip, dan total backpressure. Output volumetrik dari kompresor rotary dapat diatur dengan merubah kecepatan operasi. Semakin rendah putaran kompresor, semakin rendah pula output volumetriknya.

(a)

(b)

(c) Gambar 3.30 Sliding vane (a), liquid-seal ring (b) dan helical lobe (c)

Kelebihan yang dimiliki oleh rotary kompresor ini memungkinkan kompresor rotary ini beroperasi sesuai dengan keinginan beban. Namun kehati-hatian diperlukan untuk menjaga beban yang tiba-tiba berubah dan perubahan kecepatan. Rotary kompresor sangat sensitif dengan frekuensi start-stop yang terlalu sering. Umumnya kompresor rotary berhenti beroperasi selama 6-8 jam. Waktu yang digunakan selama berhenti digunakan untuk melepaskan panas yang terjadi selama proses kompresi. Jika frekuensi start-stop ini terlalu sering, maka kemungkinan kegagalan kompresor ini akan sangat tinggi.

65


Kompresor reciprocating adalah kompresor yang paling banyak digunakan dalam industri. Kompresor ini biasanya digunakan untuk kebutuhan kompresi dari tekanan vakum sampai tekanan 60.000 psi. Gambar kompresor reciprocating dapat dilihat dari Gambar 3.31. Kompresor lebih baik diletakkan ditempat yang dekat dengan beban, dan keandalannya juga akan terjaga jika diletakkan pada tempat yang tidak berdebu dan tidak korosif. Ventilasi pada lingkungan kompresor untuk menjamin aliran udara sangat penting, karena 65% dari panas yang dihasilkan selama proses kompresi dan panas yang dihasilkan power input diradiasikan keudara lingkungan.

Gambar 3.31 Penampang Kompresor Reciprocating

Akibat gerakan bolak-balik dari piston yang digunakan pada reciprocating kompresor, akan terbentuk gaya kocok/shaking force15. Gaya tersebut harus diredam dengan fondasi yang baik dan fondasi tersebut juga harus dapat menyokong kompresor dan penggeraknya. Sebuah fondasi yang baik harus dapat: (1) Menjaga alignment dan ketinggian kompresor juga penggeraknya berada pada tempat yang tepat, dan (2) Meminimalkan getaran yang terjadi dan mencegah merambatnya getaran tersebut kearah komponen yang ada di sekitarnya. Untuk dapat memenuhi kebutuhan akan fondasi yang baik, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut : a) Perbandingan berat dan kemampuan tahanan tanah yang tepat 66


b) Beban yang diteruskan ketanah harus didistribusikan keseluruh area c) Ukuran dan proporsi fondasi harus dapat menahan gaya vertikal kompresor dan gaya unbalans. d) Temperatur fondasi harus seragam untuk menghindari pelendutan. Beberapa modus kegagalan dan penyebabnya dapat kita lihat dari Tabel 3.4, 3.5, 3.616 Tabel 3.4 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Sentrifugal

Motor Trips

Air pada minyak pelumas

Persistent unloading

Misalignment

Suhu pelumas bearing berlebihan

Tekanan minyak pelumas yang rendah

Kehilangan tekanan keluaran

Compressor Surge

Penyebab

Getaran berlebihan

Problem

Kebocoran pelumas pada bearing Pelendutan rotor Kotoran pada diffuser Change in system resistance Tersumbatnya saringan pelumas Kompresor tidak mencapai kecepatan beroperasinya Kondensasi pada reservoir Kerusakan rotor Dry gear coupling Rongga antar bearing yang terlalu besar Temperatur masuk terlalu tinggi Kegagalan pompa pelumas Kegagalan alat ukur temperatur Komponen tidak terpasang sempurna

67


Aliran tidak sesuai dengan rancangan Kebocoran pada pipa keluaran Tersumbatnya fluida Kerusakan baut Loose rotor parts Kebocoran pelumas Operasi pada daerah surging Rotor imbalance Sumbu putar poros tidak lurus Pergeseran fondasi Piping strain Kondisi pelumas yang kurang baik

Tabel 3.5 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Rotary

Temperatur udara terlalu tinggi

Temperatur motor terlalu tinggi

Motor trips

Kebutuhan tenaga berlebih

Getaran berlebihan dan bising

Panas berlebih

Keausan berlebih

Kapasitas yang tidak tepat

Tekanan keluar tidak cukup

Penyebab

Tidak ada udara keluaran

Problem

Udara bocor kedalam saluran hisap Coupling Misalignment Tekanan keluar berlebihan Temperatur inlet berlebihan Suplai udara kurang Keausan komponen internal Kegagalan motor atau penggerak Regangan pipa pada casing kompressor Katup keluaran macet atau salah setting Pelendutan elemen yang berputar

68


Padatan ataupun pengotor pada udara masuk Kecepatan yang terlalu rendah Saringan masuk/inlet strainer kotor Arah rotasi yang salah

69

Penyebab Keausan katup dan breakage abnormal

Terlalu sering di-start

Tekanan receiver dibawah normal

Keausan berlebih pada piston rod atau packing

Keausan berlebih pada piston ring, piston,cylinder

Temperatur udara keluar diatas normal

Siklus operasi terlalu panjang

Motor overheating

Tekanan Intercooler dibawah normal

Tekanan Intercooler diatas normal

Getaran kompresor terlalu berlebih

Tekanan keluar dibawah normal

Kapasitas keluaran lebih rendah dari perancangan

Tekanan pelumas crankcase terlalu rendah

Komponen kompresor terlalu panas

Compressor fails to unload

Kompresor gagal distart

Carbonaceous deposits abnormal

Udara keluaran bertemperatur diatas normal


Tabel 3.6 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Reciprocating Problem

Temperatur keluar udara terlalu tinggi

Cacat pada saringan udara

Udara bocor kebagian hisap kompresor

Temperatur lingkungan terlalu tinggi

Pemasangan yang tidak benar

Bearing perlu diatur atau diganti barul

Slip pada Belts

Belts terlalu kencang

70


Kebocoran katup Centrifugal pilots Katup keluar dan katup pengatur tersumbat Saringan pengatur udara tersumbat Saluran pengatur udara tersumbat Kebocoran pada pipa pengatur udara Tekanan pelumas pada crankcase terlalu tinggi Crankshaft end play too great Slinder, kepala, dan pendingin kotor Pengotor, karat masuk kedalam slinder Tekanan keluar diatas tekanan perancangan Kesalahan kondisi kelistrikan Volume pelumas terlalu banyak Ketinggian pelumas terlalu rendah Ruang antara piston dan head terlalu kecil Penerima terlalu kecil Pipa pengatur tersumbat Kebocoran packing Rod Kebocoran katup pengaman Kecepatan putar terlalu tinggi

71


3.6 Perawatan Pompa 3.6.1 Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal pada dasarnya terdiri dari sebuah casing pompa stasioner, dan impeller yang terpasang pada sebuah poros berotasi. Casing pompa berfungsi untuk mengalirkan fluida masuk dan mengeluarkan fluida bertekanan ke tempat yang lebih tinggi, serta sebagai pembatas tekanan yang mengalir dalam fluida17.

Gambar 3.32 Penampang pompa sentrifugal

Pada Gambar 3.32 kita lihat bahwa fluida memasuki casing pompa menuju pusat/eye impeller. Impeller memberikan gaya radial kepada fluida dan memaksanya keluar melalui volute pompa. Kegunaan dari volute adalah mengumpulkan fluida yang telah mengalami gaya radial oleh impeller. Karena gaya radial tersebut kecepatan fluida akan naik, oleh karenanya, impeller berguna untuk mengurangi kecepatan fluida dengan cara memperluas penampang aliran fluida.

3.6.1.1 Karakteristik Prestasi Pompa Sentrifugal Parameter prestasi yang paling sering digunakan dalam pompa adalah Head dan Flow Rate. Hubungan antara head dan flow rate suatu pompa paling baik dedekati dengan hubungan berbanding terbalik. Apabila digunakan pompa yang memiliki head yang tinggi, maka flow rate yang dihasilkannya rendah. Gambar 3.33 menunujukkan hubungan yang umum terjadi pada head dan flow rate.

72


Gambar 3.33 Karakteristik Head dan Flow Rate pompa sentrifugal

Prestasi dari sebuah pompa biasanya diatur oleh beberapa variabel penting yaitu : kondisi hisap/suction condition dan tekanan total system/head yang diperlukan, kurva hidrolik pompa tersebut, beserta brake horsepower pompa tersebut18. Net Positive Suction Head adalah kondisi hisap yang paling berpengaruh pada prestasi pompa. Variabel yang mempengaruhi NPSH dapat dilihat dari Gambar 3.33. Sebuah pompa harus memiliki cukup tekanan positif pada ujung impellernya agar mampu memindahkan fluida. Sebagai contoh, pada permukaan air laut, tekanan sebesar 14.7 psi. Tekanan tersebut dikurangi dengan tekanan uap air, gesekan, losses pipa, dan statc lift harus dapat dipenuhi oleh NPSH yang diperlukan pompa, walaupun NPSH yang diperlukan bergantung dari volume fluida yang dipindahkan pompa. NPSH yang diperlukan untuk memindahkan fluida ini dinamakan NPSHR. Satu parameter NPSH lain adalah NPSH yang tersedia, yang dapat diperloleh dari head yang dimiliki oleh fluida. NPSH ini disebut NPSHA. Kebanyakan pompa dirancang untuk memindahkan fluida pada satu fasa, dalam batas berat jenis dan viskositas tertentu. Masuknya uap atau gas kedalam pompa memiliki efek yang buruk yaitu mengurangi efesiensi dan umur operasinya. Gas atau uap air ini adalah penyebab utama terjadinya kavitasi yang merupakan penyebab umum kegagalan pompa. Ada banyak hal yang dapat menimbulkan kavitasi tersebut, antara lain : kebocoran pada pipa hisap maupun katup, perubahan fasa fluida akibat perbedaan temperatur dan deviasi tekanan pada fluida.

73


Gambar 3.34 Net Positive Suction Head pada suatu aplikasi tertentu

Selain NPSH, prestasi suatu pompa juga ditentukan oleh Total System Head(TSH), yaitu tekanan total yang diperlukan untuk mengatasi seluruh tahanan yang ditimbulkan akibat aliran fluida, termasuk didalamnya adalah vertical lift, friction loss, dan back pressure yang ditimbulkan oleh system. TSH ini menentukan efesiensi pompa, discharge volume dan kestabilan pompa. Total Dynamic Head (TDH) adalah perbedaan tekanan antara sisi hisap dan sisi keluar pompa. Nilai dari TDH digunakan untuk menghasilkan hydraulic curve seperti terlihat pada Gambar 3.34. Kurva ini digunakan untuk menggambarkan prestasi yang dapat diperoleh pompa pada kondisi operasi tertentu. Titik terbaik operasi suatu pompa sentrifugal dinamakan titik best efficiency point(BEP). Ini adalah titik pada pompa dimana pompa beroperasi pada kondisi flow dan head yang terbaik19. Sebagai tambahan pula, titik ini merupakan titik dimana operasi pompa berada pada titik terendah pemakaian energinya, dan umur pakai paling lama. Apabila operasi dipindahkan kearah kanan titik BEP, pompa akan menjadi tidak stabil, dan apabila dipindahkan kearah kiri, maka operasi pompa tidak akan sanggup mengeluarkan sejumlah fluida yang cukup untuk menghilangkan panas yang timbul selama operasi.

74


Gambar 3.35 Kurva Hidrolik Pompa

Brake Horse Power (BHP) juga merupakan salah satu faktor yang penting untuk menentukan prestasi suatu pompa. BHP didefenisikan sebagai daya yang dibutuhkan agar operasi pemindahan fluida oleh motor pompa berlangsung dengan tepat. Gambar 3.35 juga menunjukkan besarnya BHP yang dibutuhkan untuk tiap-tiap operasi. Brake Horse Power yang dibutuhkan oleh suatu pompa sentrifugal dapat dirumuskan sebagai berikut:

Proses perawatan keseluruhan jenis pompa dimulai dari proses pemasangan pompa pada fondasinya. Fondasi harus terbuat dari bahan yang kaku, untuk mencegah pergeseran dasar pompa pada arah torsional maupun linear. Titik-titik pemasangan baut harus memperhitungkan momen inersia dari penampang fondasi. Salah satu faktor yang sering menyebabkan fondasi mengalami kegagalan adalah tidak benarnya letak titik pusat massa fondasi, sehingga mengizinkan terjadinya lendutan pada fondasi pompa akibat fluktuasi beban pompa.

75


3.6.1.2 Operasi Pompa Sentrifugal Pada keadaan operasi tunak, pompa sentrifugal adalah pompa yang tidak perlu mendapat perhatian yang terlalu besar, akan tetapi ada beberapa kondisi yang perlu diperhatikan selama pengoperasian pompa, yaitu pada kondisi startup, bypass operation, dan operasi stabilnya. Berikut adalah penjelasannya: •

Prosedur Startup Pompa sentrifugal pada saat akan dioperasikan, harus dipastikan bahwa katup discharge pompa dalam keadaan tertutup. Begitu pompa dioperasikan, katup discharge dibuka perlahan-lahan sampai posisinya terbuka penuh. Prosedur ini diberlakukan, terkecuali jika terdapat backpressure pada saat startup.

•

Bypass Operation Banyak aplikasi pompa termasuk bypass loop digunakan untuk mencegah terjadinya deadheading(yaitu memompa pada saat katup discharge tertutup). Kebanyakan bypass loop memiliki penyaring yang dimasukkan kedalam pipa bypass untuk mengalirkan fluida dalam jumlah minimum. Terkadang, aliran ini tidak mencukupi untuk mendinginkan komponen pompa akibat operasinya. Oleh karenanya, penggunaan penyaring pada bypass harus diawasi agar tidak mengurangi kapasitas aliran yang akan menjaga panas yang timbul. Batas jumlah aliran yang harus dipenuhi dapat dilihat dari kurva hidrolik Gambar 3.35.

•

Kondisi Operasi Stabil Pompa sentrifugal tidak dapat menyerap perubahan yang tiba-tiba dan cepat dari lingkungan. Sebagai contoh, siklus antara aliran penuh dan tidak ada aliran yang terlalu sering akan menyebabkan kegagalan prematur dari pompa. Back pressure yang disebabkan terlalu seringnya dibuka tutupnya katup discharge akan menimbulkan fenomena hydrolic hammer. Fenomena ini menyebabkan beban kejut sesaat yang dapat menggeser posisi fondasi dan sistem

pipa pompa.

Apabila frekuensi buka-tutup saluran discharge tidak dapat dihindarkan, maka sebaiknya waktu transien selama pembebanan diperpanjang dengan cara membuat sistem throttling yang lebih lama dan memasang katup penyeimbang. Katup primer berfungsi untuk mengalirkan fluida kedalam proses, sedangkan katup kedua berfungsi mengatur aliran kearah bypass. Sehingga apabila katup utama 76


belum mencapai kondisi buka penuh, katup kedua akan menyeimbangkan aliran untuk mencegah terjadinya fenomena hammer diatas.

3.6.1.3 Modus Kegagalan Pompa Sentrifugal dan Penyebabnya Beberapa modus dan penyebab kegagalan pompa sentrifugal ditabelkan pada Tabel 3.7, Tabel 3.7 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Sentrifugal

Lendutan poros motor penggerak Pergeseran casing akibat regangan pipa Kavitasi Impeller tersumbat Driver imbalance Masalah Kelistrikan Entrained air (suction or seal leak) Ketidak stabilan gaya hidrolik Impeller terpasang pada arah sebaliknya Improper mechanical seal Saringan masuk tersumbat sebahagian Aliran yang tidak cukup sepanjang pompa Tekanan hisap tidak cukup (NPSH) Volume hisap yang tidak cukup Keausan komponen internal Kebocoran pada pipa dan katup

77

Temperatur fluida tinggi

Temperatur motor tinggi

Motor Trips

Kebutuhan daya berlebihan

Tingkat kebisingan tinggi

Getaran berlebihan

Umur seal yang pendek

Umur bearing singkat

Temperatur bearing yang tinggi

Tidak ada aliran keluar

Kapasitas yang tidak cukup

Intermittent of Operation

Penyebab

Tekanan keluar yang tidak tepat

Problem


Cacat mekanik, karat, cacat bearing Misalignmet Mismatched pumps in series Noncondensable in liquid Obstruction in lines or pump housing Rotor imbalance Berat jenis fluida terlalu tinggi Kecepatan operasi terlalu tinggi Kecepatan operasi terlalu rendah Total head sistem lebih tinggi dari perencanaan Total

head

sistem

lebih

rendah

dari

perencanaan Unsuitable pumps in parallel operation Viskositas terlalu tinggi Arah rotasi salah

Kavitasi pada pompa adalah penyebab utama kegagalan pompa. Kavitasi tidak hanya menurunkan prestasi sebuah pompa, tetapi juga mempercepat terjadinya keausan pada komponen dalam pompa. Ada tiga penyebab utama terjadinya kavitasi pada pompa, yaitu: 1. Perubahan fasa fluida. Terbentuk dan pecahnya gelembung uap air pada saluran hisap dan didalam pompa akan menyebabkan kavitasi. Kegagalan ini sering ditemui pada pompa yang dipakai pada sistem boiler, dimana temperatur fluida yang masuk mendekati kondisi titik jenuhnya. Pada kondisi ini, sedikit saja perubahan pada tekanan hisapnya akan mengubah air menjadi uap. Demikian juga sebaliknya, perubahan tekanan sedikit saja dapat mengubah fasa uap menjadi fasa cair. Kavitasi yang disebabkan oleh perubahan fasa fluida sangat berbahaya bagi pompa dan komponennya. Bukti visual yang dapat kita peroleh dari terjadinya kavitasi akibat perubahan fasa ini adalah pada permukaan kasar seperti kulit jeruk di permukaan impeller. Operasi yang terus menerus akan menyebabkan terjadinya lubang pada impeller, sehingga fluida tidak dapat terpompa dengan benar, dan akan mengakibatkan patahnya impeller akibat merambatnya crack yang terbentuk. 78


2. Masuknya udara/gas kedalam pompa. Pompa dirancang untuk mengalirkan fluida yang bebas dari kandungan gas. Walaupun sebenarnya fluida yang masuk kedalam pompa memiliki kandungan gas yang tidak terlalu besar, tetapi gas yang terjebak didalam fluida akan menurunkan debit dan head yang dapat diperoleh pompa. Penyebab masuknya gas pada fluida antara lain: Aliran masuk dua fasa fluida, NPSHA yang kurang, kebocoran yang terjadinya pada saluran masuk pompa. 3. Aliran turbulen. Aliran turbulen tidak secara langsung menyebabkan kavitasi pada pompa, tetapi lebih kepada penyebab masuknya zat lain kedalam fluida. Sebuah pompa biasnya dirancang untuk mengalirkan fluida dalam keadaan stabil, berpola aliran laminar. Oleh karenanya, aliran yang turbulen dan tidak stabil juga merupakan salah satu penyebab terjadinya kavitasi.

3.6.2 Pompa Positive Displacement Pompa positive displacement adalah pompa yang memindahkan sejumlah fluida dengan kuantitas yang sama dalam satu siklus operasinya. Volume fluida yang konstan ini tetap mengalir dalam jumlah yang sama tanpa memandang tahanan yang terjadi selama proses pemindahan seperti dapat dilihat pada Gambar 3.36, sehingga daya yang digunakan pada pompa positive displacement ini tetap untuk satu siklusnya. Secara garis besar, pompa positive displacement dapat dikategorikan dalam 3 jenis yaitu : reciprocating pump, rotary pump, dan diagphragm pump.

Gambar 3.36 Prinsip pompa positive displacement

79


3.6.2.1 Reciprocating Pump Pompa reciprocating dibagi atas dua kategori, yaitu : Single acting dan double acting. Sebuah pompa yang single acting akan menghisap fluida, mengisi slinder pompa dengan langkah yang bekerja hanya pada satu arah saja, lalu kemudian mendorong fluida keluar melalui gerakan piston(dan hanya pada satu arah pula). Berbeda dengan pompa double acting, fluida masuk kedalam slinder yang kosong melalui katup, lalu fluida pada sisi yang lainnya terpompa keluar dari slinder. Ketika fluida pada sisi sebaliknya dikeluarkan dari pompa, sisi yang lain menghisap fluida melalui pergerakan piston pada dua arah. Gambar dari pompa single dan double acting bisa dilihat pada Gambar 3.37

Gambar 3.37 Prinsip kerja single dan doble acting pump

Daya yang diperoleh pompa melalui motor listrik digunakan untuk mengkonversi gerakan rotasi poros menjadi gerakan bolak-balik kecepatan rendah melalui mekanisme roda gigi reduksi, poros engkol dan connecting rod. Pompa reciprocating biasanya memiliki efesiensi yang tinggi. Kekurangannya adalah harga yang relatif tinggi dan biaya perawatan yang lebih mahal dibandingkan dengan pompa sentrifugal. Akan tetapi pompa ini banyak digunakan untuk operasi yang memerlukan aliran fluida yang kontiniu, dan salah satu kelebihannya lagi dibanding dengan pompa sentrifugal adalah jumlah flow yang dapat dihasilkannya tidak tergantung dari viskositas fluida yang hendak dipindahkan.

80


3.6.2.2 Rotary Pump Pompa rotasi menggunakan prinsip kerja roda gigi yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui mekanisme meshing dari setiap gear teeth. Fluida yang terkumpul pada ruang antar gigi kemudian dipompa seiring dengan berputarnya roda gigi. Gambar penampang gear pump dapat dilihat dari Gambar 3.38.

Gambar 3.38 Penampang sederhana Gear Pump

3.6.2.3 Modus Kegagalan Pompa Positive Displacement Berbagai modus dan penyebab kegagalan pompa positive displacement dapat dilihat dari Tabel 3.8. Tabel 3.8 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Rotary

Temperatur fluida keluar terlalu tinggi

Temperatur motor terlalu tinggi

Motor trips

Kebutuhan daya terlalu tinggi

Getaran dan kebisingan berlebihan

Panas berlebih

Keausan berlebih

Starts, but loses prime

Kapasitas tidak cukup

Tekanan keluar tidak cukup

Penyebab

Tidak ada aliran

Problem

Udara masuk ke saluran hisap dan seal Tekanan keluar berlebihan Temperatur

fluida

pada

saluran

masuk

terlalu tinggi

81


Suplai fluida tidak mencukupi Keausan komponen internal Fluida lebih viskos dari perancangan Fluida menguap pada saluran masuk Misaligned coupling, belt, and chain drive Kegagalan motor/penggerak Regangan pipa pada rumah pompa Pump running dry Kesalahan pengaturan Katup Relief Pelendutan elemen yang berotasi Bahan padat dan pengotor pada fluida Kecepatan operasi terlalu rendah Saringan masuk tersumbat Pipa hisap tidak terendam dalam fluida Arah rotasi yang salah

Penyebab dan modus kegagalan pada pompa Reciprocating, dapat kita lihat pada Tabel 3.9 Tabel 3.9 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Reciprocating

Motor Trips

Frekuensi Knocking tinggi

Getaran dan kebisingan

Excessive heat power end

Excessive wear power end

Excessive wear liquid end

Umur packing pendek

Kapasitas tidak cukup

Penyebab

Tidak ada aliran

Problem

Bahan abrasif dan korosif pada fluida Kerusakan pegas katup Slinder tidak terisi secara sempurna Masalah pada system transmisi daya Excessive suction lift Masalah pada roda gigi

82


Pemilihan packing yang kurang tepat Pelumasan yang kurang cukup Liquid entry into power end of pump Loose cross-head pin or crank pin Loose piston or rod Efesiensi volumetrik yang rendah Misalignment of rod or packing Kandungan udara tak terkondensasi pada fluida Tekanan hisap yang tidak cukup Obstruction in line Satu atau lebih slinder yang tidak beroperasi Keausan, karat Kelebihan beban Kecepatan operasi yang tidak tepat Pump valves stuck open Relief or bypass valve leaking Scored rod or plunger Tangki suplai tidak berisi fluida Worm cross-head or guides Worm valves, seat, liners, rod or plunger

3.6.2.4 Recirculating Recirculating adalah fenomena dimana arah dan kecepatan aliran tidak berjalan sesuai dengan rancangan, dikarenakan arah aliran keluar dari pompa ditahan dengan pengaturan katup, dengan menutupnya secara perlahan-lahan. Hal ini menyebabkan arah aliran berubah dan menghalangi aliran yang akan keluar pompa. Recirculating ini menyebabkan getaran yang frekuensinya mendekati vane pass x rpm. Amplitudo yang terjadi terkadang sering melebihi nilai peringatan tertentu, dan sering bertambah besar ketika terjadi resonansi pula. Pola getaran yang terjadi dapat kita lihat dari Gambar 3.39. Tidak jarang, getaran dengan frekuensi yang rendah dan amplitudo yang rendah diasosiasikan dengan frekuensi vane pass, mengakibatkan frekuensi yang dihasilkan oleh kavitasi kelihatan menyerupai pola recirculating. Oleh karenanya, perlu ditekankan disini bahwa fenomena recirculating terjadi di sisi keluar pompa, sedangkan kavitasi terjadi 83


pada sisi hisap pompa. Untuk menghindari fenomena recirculating, sebaiknya pompa dioperasikan pada kapasitas normalnya, dan hindari pengatupan berlebihan.

Gambar 3.39 Pola getaran akibat recirculating

84

BAB III PERAWATAN BEBERAPA KOMPONEN INDUSTRI PROSES

Recommend Documents