REDUCTION GEAR AND PROPULSION SYSTEM VIBRATION ANALYSIS ON MV.KUMALA Dhani Priatmoko 4207 100 002
Pendahuluan KM Kumala diinformasikan mengalami getaran yang
berlebih dan peningkatan temperatur gas buang serta tekanan minyak pelumas pada reduction gear. Peningkatan getaran dirasakan utamanya pada bearing-bearing dan reduction gear. Peningkatan getaran ini menyebabkan penurunan kecepatan dinas menjadi 7-8 knots dari kecepatan dinas normal 10 knots, setelah beberapa trip diputuskan bahwa kapal harus menjalani emergency docking.
Permasalahan Berdasarkan pengukuran getaran, apakah emergency
docking dalam rangka perbaikan terhadap propeller, reduction gear dan sistem perporosan sudah dapat dapat diterima? Apakah terdapat residual damage (kerusakan sisa) yang perlu ditindak lanjuti berdasarkan pengukuran getaran?
Tujuan Melakukan analisa getaran pada reduction gear KM.
KUMALA dan menentukan tingkat getaran yang terjadi berdasarkan data pengukuran berdasarkan aturan yang berlaku. Menentukan performance engine dari KM Kumala setelah emergency docking.
Metode penelitian
Titik pengukuran
Repair pada docking 2009 Poros baling-baling (2 unit) Pengukuran clearance poros baling-baling, bush thordon, shaft steel, sleeve bronze Bongkar skerm poros baling-baling Poros dicabut digeser kebelakang 12 meter untuk pemeriksaan dan dipasang kembali Buka mur baut flange poros baling-baling dirawat dan dipasang kembali Buka rumah EVK seal, dirawat, 1 unit diganti Buka mating EVK seal, permukaan bidang geser dibubut 0,6 mm
2. Baling – baling a. Baling - baling kanan
Daun baling - baling dicabut, diletakkan dalam graving dock dibawa ke darat untuk diganti baru (spare kapal).
b. Baling - baling kiri.
Daun baling – baling dicabut, diletakkan dalam graving dock dibawa ke darat untuk perawatan dan perbaikan.
Repair pada docking 2009 3. Rudder, Rudder Stock & Pintle. Dilaksanakan pengukuran clearance poros kemudi pintle dan dibuatkan record. 4. Gear Box General overhaul gear box M/E no 3,4 kiri Metal duduk dilepas dan diganti baru 8 set General overhaul Gear box shaft ME No. 4 kiri
Sea trial 2 Juli 2009 Sea trial dilaksanakan pada tanggal 2 Juli 2009 dengan
muatan kosong, tangki bahan bakar 9000 L, tanki harian 2000 L, tanki air tawar 97 ton, tangki harial air tawar 95 ton dan tangki air ballast 163 ton pada perairan pelabuhan Semarang, endurance putaran 400 rpm selama 2 jam dengan kecepatan rata-rata 10,5 knots. Pada sea acceptance test yang pertama, kapal mampu berlayar dengan putaran mesin 600 rpm dan kecepatan trial 20,3 knots.
Emergency Docking 2011 Pembongkaran propeller dan poros Perbaikan propeller dengan pengeboran untuk
menghentikan retak, pengelasan untuk menambah massa dan mereparasi ujung propeller yang terkikis oleh kavitasi serta perlakuan panas (heat treatment) untuk mengembalikan bentuk daun propeller yang bengkok. Balancing propeller Perbaikan sleeve poros dengan benzona dan pembubutan Pembubutan bantalan poros Pembongkaran reduction gear Pengukuran dan penggantian bantalan yang sudah menipis, mengganti packing reduction gear. Overhaul engine
Emergency Docking 2011 Propeller kiri retak dan penyok (kiri) setelah mengalami perbaikan (kanan)
Kondisi propeller kanan bengkok keluar Proses pengelasan (kuningan) propeller kanan
Emergency Docking 2011 Proses balancing propeller kiri dan kanan
Kondisi sleeve yang akan di belzona (kiri) dan sleeve dan poros yang sudah dibelzona dan di bubut
Emergency Docking 2011 Pengecekan kondisi gear box
Kondisi bantalan pada gear box
Pengukuran getaran
titik 1
2
3
4
5
property a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm) a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm) a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm) a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm) a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm)
no. 1 1,52 1,07 0,029 0,0002 2,39 1,69 0,067 0,0047 0,56 0,39 0,071 0,0318 1,84 1,3 0,139 0,0444 1,98 1,4 0,069 0,007
Pengukuran ke no. 2 no. 3 1,21 0,94 0,85 0,66 0,031 0,022 0,0349 0,0034 1,38 1,75 0,98 1,24 0,031 0,06 0,0023 0,0064 0 0,68 0,38 0,48 0,032 0,058 0,0425 0,0494 1,36 1,71 0,96 1,21 0,033 0,087 0,0075 0,0474 6,49 2,33 4,58 1,64 0,188 0,069 0,0061 0,0051
no. 4 3,17 2,24 0,057 0,0005 3,6 2,54 0,064 0,0005 29,84 21,1 0,622 0,0049 3,92 2,77 0,069 0,0009 30,25 21,38 0,632 0,005
Pengukuran getaran
titik
property
no. 1
Pengukuran ke no. 2 no. 3
no. 4
6
a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm)
3,03 2,14 0,068 0,0038
3,99 2,82 0,1 0,0029
3,65 2,58 0,102 0,0016
30,07 21,25 0,635 0,0051
7
a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm)
1,93 1,36 0,04 0,0023
1,38 0,98 0,046 0,0036
1,35 0,95 0,058 0,0058
31,27 22,11 0,646 0,0049
8
a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm)
1,77 1,25 0,044 0,0057
1,92 1,35 0,055 0,0044
2,04 1,44 0,05 0,0021
32,24 22,79 0,66 0,0058
9
a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm)
9,18 6,49 0,203 0,0039
9,77 6,9 0,238 0,0039
8,92 6,31 0,196 0,0033
31,56 22,31 0,654 0,0048
10
a - peak (m/s2) a - rms (m/s2) v (cm/s) d (mm)
11,59 8,19 0,211 0,0033
12,9 9,12 0,225 0,0031
7,82 5,53 0,16 0,0035
32,71 23,13 0,685 0,005
Pengukuran getaran
Pengukuran ke titik
property no. 1
11
12
13
14
no. 2
no. 3
no. 4
a - peak (m/s2)
4
3,44
3,34
31,35
a - rms (m/s2)
2,82
2,43
2,36
22,16
v (cm/s)
0,136
0,114
0,087
0,655
d (mm)
0,0078
0,0057
0,0074
0,005
a - peak (m/s2)
4,11
6,73
7,31
33,51
a - rms (m/s2)
2,9
4,76
5,16
23,69
v (cm/s)
0,068
0,067
0,07
0,704
d (mm)
0,0043
0,0031
0,0037
0,0053
a - peak (m/s2)
18,32
19,21
11,75
32,33
a - rms (m/s2)
12,95
13,58
8,31
22,85
v (cm/s)
0,346
0,38
0,235
0,672
d (mm)
0,0048
0,006
0,0044
0,005
a - peak (m/s2)
13,96
25,39
17
34,79
a - rms (m/s2)
9,87
17,95
12,02
24,6
v (cm/s)
0,278
0,486
0,244
0,725
d (mm)
0,0051
0,0043
0,0042
0,0056
Kondisi pengukuran pengukuran no 1 pengukuran no 2 pengukuran no 3 pengukuran no 4
rpm mesin 330 rpm rpm propeller 135 rpm Tanggal 16 Juli 2011 jam 04:00 rpm mesin 370; 375; 400; 330 rpm propeller 140, 135 Tanggal 16 Juli 2011 jam 09.15 rpm mesin 370,375,400,330 rpm propeller 140,135 Tanggal 16 Juli 2011 jam 12;00 rpm mesin 380,395,410,345 rpm propeller 150,145 Tanggal 16 Juli 2011 jam 17.00 12 knot belford scale 2
Kriteria Getaran menurut ABS vibration limits for the main propulsion machinery Propulsion Machinery
Limits (rms)
Thrust Bearing and Bull Gear Hub
5 mm/s
Other Propulsion Machinery Components
13 mm/s
Stern Tube and Line Shaft Bearing
7 mm/s
Diesel Engine at Bearing
13 mm/s
Slow & Medium Speed Diesel Engine on Engine Top (over 1000 HP)
18 mm/s
High Speed Diesel Engine on Engine Top (less 1000 HP)
13 mm/s
Analisa sesuai ABS titik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Pengukuran vibration velocity (mm/s) ke 1 2 3 4 0,29 0,31 0,22 0,57 0,67 0,31 0,6 0,64 0,71 0,32 0,58 6,22 1,39 0,33 0,87 0,69 0,69 1,88 0,69 6,32 0,68 1 1,02 6,35 0,4 0,46 0,58 6,46 0,44 0,55 0,5 6,6 2,03 2,38 1,96 6,54 2,11 2,25 1,6 6,85 1,36 1,14 0,87 6,55 0,68 0,67 0,7 7,04 3,46 3,8 2,35 6,72 2,78 4,86 2,44 7,25
tingkat velocity getaran yang melebihi 7 mm/s adalah pada titik pengukuran no 12 dan 14 pada pengukuran ke 3. Namun pengukuran pada titik tersebut adalah pada gear box sehingga mengikuti kriteria dibawah 13 mm/s, masih memenuhi peraturan ABS.
Kriteria Getaran menurut DNV
Kriteria Getaran menurut DNV titik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Pengukuran vibration velocity (mm/s) ke 1 2 3 4 0,29 0,31 0,22 0,57 0,67 0,31 0,6 0,64 0,71 0,32 0,58 6,22 1,39 0,33 0,87 0,69 0,69 1,88 0,69 6,32 0,68 1 1,02 6,35 0,4 0,46 0,58 6,46 0,44 0,55 0,5 6,6 2,03 2,38 1,96 6,54 2,11 2,25 1,6 6,85 1,36 1,14 0,87 6,55 0,68 0,67 0,7 7,04 3,46 3,8 2,35 6,72 2,44 7,25 4,86 2,78
Berdasarkan standar DNV titik 3,5,6,7,11,12 dan 14 pada pengukuran ke 4 tidak memenuhi kriteria, dan disebutkan merupakan indikator bagi performance yang tidak baik.
Kriteria Getaran menurut ISO 18016:1995
Kriteria Getaran menurut ISO 18016:1995 velocity mm/s (rms) 0,28 0,45 0,71 1,12 1,8 2,8 4,5 7,1 11,2 18 28 45
Pengukuran ke 1 2 A A 1,2,3,4,5,6, 1,2,3,4,5,6,7, 10,11,12,13, 11,12,13,14 7,8,9, 14 8,9,10 B 9,10,7,13 C D
9,10,13 B 14 C D
3 A 3,4,5,6,7,8,9 10,11,12, 13,14 B C D
4 A 1,2,3,4,5, 12,13,14 6,7,8,9, 10,11 B 5,6,7,8,9,,14 C 10,11,12,13 D
Menurut ISO 18016:1995 Berdasarkan pada tabel . pada pengukuran ke 2 titik
nomor 14 perlu mendapat perhatian. Sedangkan pada pengukuran ke 4 hampir separoh titik pengukuran berada dizona C . Artinya adalah Permesinan dengan getaran pada zona ini, termasuk pada kondisi yang tidak memuaskan untuk dioperasikan secara terus menerus pada jangka panjang. Umumnya, permesinan dapat dioperasikan untuk waktu yang terbatas sampai mendapatkan kesempatan untuk memperbaiki kondisi.
Analisa Kondisi Kerja Kondisi pada pengukuran ke 4 terjadi peningkatan
RPM propeller mencapai 150 rpm, kondisi kapal overload draft tercatat 5,1 m (depan) 5,4 m (belakang), menurut BKI sarat penuh pada 4 meter. Pada titik ke 14 adalah gear box dr engine 3 dan 4 yang mempunyai rpm timpang (410 rpm&345 rpm) arah resultan gaya menyebabkan getaran berlebih Berdasarkan historis perbaikan, bantalan shaft bearing (pada titik pengukuran) tidak mengalami perbaikan di 2009 maupun 2011, begitu pula dengan defleksi dari poros sendiri yang tidak di periksa
Analisa Kondisi Kerja Sehingga dengan kondisi sekarang, untuk
memperpanjang usia sistem propulsi, akan lebih baik apabila untuk kondisi full load (overload), motor diesel dijaga pada putaran engine 400 rpm. Apabila ada kesempatan perawatan berikutnya dilakukan overhaul terhadap engine nomor 4 dan pengukuran defleksi pada tiap bantalan maupun defleksi dari poros itu sendiri.
Kesimpulan Berdasarkan hasil perbandingan antara hasil pengukuran
dengan standar DNV dan ISO 18016:1995 tingkat getaran dari sistem perporosan KM Kumala bermacam-macam dan terdapat beberapa titik diluar nilai yang dipersyaratkan Dibandingkan dengan pada saat terjadinya kerusakan, performance KM Kumala meningkat. Pada saat terjadi kerusakan propeller, kecepatan kapal berada pada nilai 7-8 knots pada saat pengujian adalah 12 knots. Juga lebih bagus dibandingkan pada kondisi sea trial docking tahun 2009 yang hanya mampu mencapai 10,5 knots pada putaran mesin 300 rpm. Berdasarkan ISO 18016:1995 sistem perporosan tidak dalam kondisi baik apabila dijalankan dengan putaran mesin lebih dari 400 rpm secara terus menerus dengan kondisi kapal penuh (overload).
TERIMAKASIH
