Modul Pelatihan
Analisis Vibrasi
Dr. Ir. Haryadi
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
Daftar Isi
Isi
Halaman
1.1.1.1.1.1.1.1.1
Pendahuluan ................................................................................................................................................ 1 1.1.2 Tujuan Modul ............................................................................................................................... 1 1.1.3 Metode Penilaian: ........................................................................................................................ 2 1.1.4 Daftar Isi Modul ............................................................................................................................ 2 1.1.5 Instruksi ....................................................................................................................................... 3 Perlunya Analisis Vibrasi dalam Perawatan ............................................................................................... 4 1.1. Berbagai Filosofi Pemeliharaan ........................................................................................................ 4 1.2. Penggunaan Analisis Vibrasi ............................................................................................................ 6 1.2.1 Sertifikasi Mesin ............................................................................................................................... 6 1.2.2. Analisis Potensi Kerusakan ............................................................................................................. 6 1.2.3. Analisis Diagnostik .......................................................................................................................... 7 1.3. Latihan soal : .................................................................................................................................... 8 Dasar-dasar Vibrasi ..................................................................................................................................... 9 2.1. Apakah Vibrasi Itu? .......................................................................................................................... 9 2.2. Sistem Pegas, Massa dan Peredam ................................................................................................. 9 2.3. Vibrasi Paksa ................................................................................................................................. 11 2.4. Resonansi dan Derajat Kebebasan................................................................................................. 13 2.5. Frekuensi Pengoperasian Sistem dan Frekuensi Resonansi ........................................................... 13 2.5.1. Kompetisi ................................................................................................................................... 14 2.5.2. Keausan .................................................................................................................................... 14 2.5.3. Tuntutan Pengguna .................................................................................................................... 14 2.6. Fasa ............................................................................................................................................... 15 2.7. Latihan .............................................................................................................................................. 16 Perolehan, Pengolahan dan Presentasi Data Vibrasi .............................................................................. 17 3.1. Analisis Frekuensi ............................................................................................................................. 17 3.2. Analisis Fasa .................................................................................................................................... 19 3.3. Transduser dan Penggunaannya ....................................................................................................... 21 3.4. Latihan .............................................................................................................................................. 26 Persiapan Pengambilan Data Vibrasi ....................................................................................................... 27 4.1. Identifikasi Masalah ........................................................................................................................... 27 4.2. Mengumpulkan Informasi mengenai Sistem ...................................................................................... 27 4.2.1. Membuat Sketsa Mesin .................................................................................................................. 27 4.2.2. Mengumpulkan Histori Pemeliharaan ............................................................................................. 29 4.2.3. Memperoleh Masukan dari Operator............................................................................................... 30 4.3. Menentukan Kemungkinan Fungsi Paksa ......................................................................................... 30 4.4. Menentukan Titik Pengambilan Data dan Alat yang Diperlukan....................................................... 38 4.5. Latihan ........................................................................................................................................... 41 Diagnosis Kerusakan ................................................................................................................................ 42 5.1. Unbalance ......................................................................................................................................... 42 5.2. Rotor Eksentrik............................................................................................................................... 45 5.3. Poros Bengkok .................................................................................................................................. 46 5.4. Misalignment ..................................................................................................................................... 46 5.5. Kelonggaran Mekanik (Mechanical looseness) ............................................................................... 49 i
5.9. Elemen Gelinding Bantalan ............................................................................................................ 53 5.10. Cacat Pada Roda Gigi ............................................................................................................... 56 5.11. Cacat Sabuk .............................................................................................................................. 58 5.12. Masalah Kelistrikan .................................................................................................................... 59 5.13. Vibrasi Akibat Aliran ................................................................................................................... 62 Balancing dan Alignment .......................................................................................................................... 64 6.1. Balancing .......................................................................................................................................... 64 6.1.1. Balancing Satu Bidang ............................................................................................................... 64 6.1.2. Balancing Dua Bidang ................................................................................................................ 65 6.2. Alignment .......................................................................................................................................... 66 6.3. Teknik Alignment .............................................................................................................................. 67 6.3.2. Metoda Alignment Dua Dial ............................................................................................................ 69 6.3.3. Alignment menggunakan Laser .................................................................................................. 69
ii
Pendahuluan
1.1.2 Tujuan Modul Modul ini bertujuan untuk memberikan keterampilan kepada siswa untuk melakukan analisis hasil
pengukuran vibrasi pada mesin-mesin.
Tujuan pelajaran 1: Mengetahui kegunaan analisis vibrasi dalam program perawatan.
Kriteria Penilaian: Mengetahui jenis-jenis program perawatan. Mengetahui kegunaan vibrasi dalam preditive maintenance Mengetahui kegunaan vibrasi dalam proactive maintenance Mengetahui tujuan dilakukannya analisis vibasi.
Tujuan Pelajaran 2: Mengerti dasar-dasar vibrasi
Kriteria Penilaian: Mengerti terminologi dalam vibrasi Dapat menggambarkan simpangan (displacement) pada peredam.
vibrasi sistem pegas, massa
Dapat menyebutkan sebab-sebab vibrasi pada suatu mesin. Memahami fasa, fasa absolut, dan fasa relatif dalam vibrasi.
Tujuan Pelajaran 3: Mengetahui cara memperoleh, mengolah dan menampilkan data vibrasi
Kriteria Penilaian: Mengtahui dua jenis penampilan data amplitudo. Mengetahui diagram waterfall dan diagram cascade. Dapat menjelaskan respon sistem terhadap fungsi paksa dalam sistem pegas-massa-peredam. Dapat mejelaskan berbagai trasduser dalam pengukuran vibrasi, dan penggunaannya. Dapat menerangkan alat-alat untuk mengukur fasa.
1
dan
Tujuan Pelajaran 4: Mengerti dan dapat melakukan persiapan pengambilan data vibrasi.
Kriteria Penilaian: Dapat menyebukan langkah-lakah persiapan untuk analisis vibrasi. Dapat membuat sketsa mesin untuk keperluan analisis vibrasi.
Dapat menyebutkan ukuran-ukuran mesin yang harus diketahui untuk keperluan analisis vibrasi.
Dapat menentukan kemungkinan fungsi paksa dalam suatu mesin. Dapat menerangkan kemungkinan bahaya vibrasi pada berbagai mesin.
Tujuan Pelajaran 5: menerangkan dan melakukan diagnosis kerusakan dari FFT dan pengukuran fasa. Dapat
Kriteria Penilaian: Dapat menggambarkan diagram FFT dan fasa mesin dari berbagai jenis kerusakan.
Tujuan Pelajaran 6: Dapat melakukan dan menerangkan proses balancing dan alignment.
Kriteria Penilaian: Dapat melakukan balancing satu dan dua bidang. Dapat melakukan alignment mesin satu train.
Kondisi: Akses terhadap peralatan yang diperlukan, pembelajaran dan penilaian berlangsung di dalam ruang kelas atau on-the-job.
1.1.3 Metode Penilaian: Ujian tulis/lisan dan praktek.
1.1.4 Daftar Isi Modul Modul ini terdiri dari enam bagian: 1. Perlunya analisis vibrasi dalam perawatan 2. Dasar-dasar vibrasi 3. Perolehan, pengolahan dan presentasi data vibrasi 4. Persiapan dan pengambilan data vibrasi 5. Diagnosis kerusakan 2
6. Balancing dan aligment
1.1.5 Instruksi
Modul ini dirancang untuk penggunaan di dalam ruang kelas dan tempat kerja.Terdapat sejumlah tugas pelatihan yang harus diselesaikan ketika Anda mempelajari modul ini.Bekerja samalah dengan instruktur Anda untuk menyelesaikan tugas tersebut.
Pembelajaran anda, seberapa banyak yang Anda dapatkan dan seberapa cepat kemajuan Anda, akan tergantung atas kemauan keras Anda sendiri! Anda harus belajar dengan: Membaca dengan teliti
Berusaha menjawab seluruh soal yang terdapat di dalam modul Menghubungkan pengetahuan ini dengan pekerjaan Anda Mempraktekkan tugas pelatihan Melakukan tugas penilaian pada akhir setiap unit Jika di dalam modul ini terdapat hal yang tidak Anda pahami, atau Anda tidak mengerti cara mengoperasikan sesuatu, tanyakan kepada instruktur atau supervisor Anda.
3
BAB I
Perlunya Analisis Vibrasi dalam Perawatan
-
1.1.
Berbagai Filosofi Pemeliharaan
Jika kita melakukan survei filosofi pemeliharaan (maintanace) yang diterapkan di berbagai plant, maka kita akan menemukan sejumlah kesamaan, di samping banyak variasi dalam sifat operasinya. Filosofi pemeliharaan dapat digolongkan menjadi 4 katagori:
-
Breakdown atau run to failure maintenance. Preventive atau time-based maintenance. Predictive atau condition-based maintenance. Proactive or prevention maintenance.
Berbagai katagori ini secara singkat dapat dilihat pada Gambar 1.1.
Gambar 1 Filosofi Pemeliharaan
4
1.1.1. Breakdown Maintenance Filosofi di balik Breakdown atau run to failure maintenance membiarkan mesin bekerja sampai
mengalami kegagalan, dan melakukkan perbaikan atau penggantian sesaat sebelum atau jika
mesin berhenti bekerja. Pendekatan ini hanya bermanfaat bila biaya tenaga kerja dan material bukan masalah. Kerugainnya adalah bahwa departemen maintenace akan mengalami krisis yang tidak terencana. Tentu saja kegatan perawatan seperti ini adalah yang paling tidak efisien.
1.1.2. Preventive Maintenance Filosofi Preventive atau run time based maintenance adalah menjadwal kegiatan pemeliharaan
pada interval waktu yang telah ditentukan, berdasarkan kalender atau jam kerja (running hours) mesin. Di sini perbaikan atau penggantian mesin dilakukan sebelum masalah sebenarnya terjadi.
Filosofi ini baik untuk mesin atau perlatan yang tidak bekerja secara kontinu, dan jika personil mempunyai cukup ketrampilan (skill) dan waktu untuk melakukan pekerjaan perwatan. Kerugiannya, adalah bahwa pekerjaan pemeliharaan mungkin saja dilakukan terlalu cepat atau teralalu lambat. Sangat mungkin terjadi, meskipun suatu peralatan dapat diganti sekalipun masih mempunyai sisa umur pemakaian.
1.1.3. Predictive Maintenance Filosofi Predictive atau condition based maintenance adalah bahwa aktivitas pemeliharaan dilakukan hanya bila dideteksi adanya kegagalan fungsi. Kondisi operasional dan fungsional secara periodik dimonitor, jika ditemukan adanya kecenderungan ke arah yang tidak sehat, maka bagian-bagian
mesin
yang
mengalami
kelainan
diidentifikasi
dan
dijadwalkan
untuk
pemeliharaan. Mesin tersebut kemudian dimatikan pada waktu yang paling memungkinkan, dan komponen yang rusak diganti. Keuntungan filosofi ini adalah: •
Kegiatan pemeliharaan dapat dilakukan secara tertib.
•
Suku cadang dapat dipersiapkan sebelumnya dan dibeli hanya yang diperlukan saja sehingga mengurangi jumlah suku cadang di gudang penyimpanan (inventory),
• Kapasitas produksi bisa ditingkatkan karena perawatan hanya dilakukan jika diperlukan. Kerugiannya: •
Adanya kemungkinan bertambahnya pekerjaan pemeliharaan akibat adanya kesalahan dalam mendeteksi tingkat kerusakan mesin
•
Diperlukan berbagai peralatan dan personil khusus untuk memonitor kecederungan peningkatan vibrasi, temperatur dan librikasi.
1.1.4. Proactive Maintenance Filosofi Proactive atau prevention maintenance adalah terletak pada penekanan penelusuran akar penyabab kegagalan. Setiap ekagagalan dianalisis, dan pencegahan proaktif dilakukan untuk menjamin kejadian serupa tidak terulang. Hal ini memerlukan semua teknik pemeliharaan prediktif dan preventif yang telah didiskusikan di atas, dilajukan dengan analisis akar penyebab 5
kegagalan atau root cause failure analysis (RCFA). RCFA akan medeteksi dan menentukan penyebab kegagalan, sehingga dapat diketahui dan iimplementasikan instalasi dan teknik
perbaikan/reparasi yang tepat, bahkan mempertimbangkan kemungkinan redesain atau modifikasi mesin untuk menghindari kemungkinan kerusakan yang sama.
Keuntungannya dari penerapan Filosofi Proactive atau prevention maintenance
adalah
mencakup keuntukngan filosofi prediktif, bahkan lebih menyeluruh. Kerugiannya, diperlukan
peralatan yang lebih khusus dan personil yang memliki kemampuan.
1.2.
Penggunaan Analisis Vibrasi
Analisis vibrasi digunakan pelaksanaan 3 hal berikut ini:
1. Sertifikasi peralatan 2. Analisis potensi kerusakan (fault)
3. Analisis diagnostik
1.2.1 Sertifikasi Mesin Pada sertifikasi mesin, data vibrasi diambil dari mesin baru maupun yang dibangun ulang untuk menamin bahwa mesin beroperasi dalam batas toleransi yang diperbolehkan. Aplikasi lain untuk analisis getaran adalah sebagai pengujian untuk memverifikasi bahwa perbaikan mesin telah dilakukan dengan benar. Analisis ini dapat memverifikasi apakah perawatan yang tepat dilakukan pada instalasi bantalan atau roda gigi, atau apakah alignment atau balancing dilakukan dengan toleransi yang diijinkan. Analisis getaran dapat mengidentifikasi salah perawatan atau perbaikan. Hal ini termasuk instalasi dan penggantian bantalan tidak tepat, alignment poros akurat atau balancing rotor tidak tepat. Karena hampir 80% dari masalah-masalah umum peralatan berputar terkait dengan misalignment dan unbalance, analisis getaran adalah alat penting yang dapat digunakan untuk mengurangi atau menghilangkan masalah-masalah gangguan seperti ini yang terus berulang. Pada akhirnya, analisis getaran dapat digunakan sebagai bagian dari keseluruhan program untuk secara signifikan meningkatkan kehandalan peralatan. Hal ini dapat mencakup alignment poros dan balancing lebih akurat, kualitas instalasi dan perbaikan yang lebih baik, dan menurunkan tingkat getaran rata-rata peralatan di pabrik.
1.2.2. Analisis Potensi Kerusakan Analisis potensi kerusakan digunakan dalam predictive maintenance. Pada dasarnya predictive maintenance adalah preventive maintenance berdasakan kondisi mesin. Walaupun kondisi mesin dapat diketahui dengan berbagai teknik analisis seperti: Analisis vibrasi Emisi akustik Analisis pelumas Analisis partikel
6
Pemantauan korosi Termografi
performansi, Pemantauan Namun analisis vibrasi merupakan kunci untuk melakukan predictive maintenance. Pada dasarnya, semua yang bergerak menghasilkan vibrasi. Mesin-mesin tertentu akan menghasilkan vibrasi yang khas. Analisis vibrasi mula-mula digunakan untuk mesin-mesin berputar, seperti: turbin uap dan gas, pompa, motor, kompresor, mesin kertas, rolling mill, mesin perkakas dan gearbox. Kemajuan terbaru dalam teknologi ini memungkinkan analisis pada peralatan torak seperti mesin diesel besar dan kompresor torak.
penting dari analisis vibrasi ini adalah bahwa analisis iini dapat mendeteksi adanya Kauntungan masalah yang sedang berkembang sebelum menjadi serius yang menyebabkan unscheduled downtime. Pemantauan vibrasi bisa dilakukan secara: 1. Berbasis kontinu 2. Terjadwal berkala. Selanjutnya, perlu dilakukan analisis terhadap hasil pemantauan. Secara sedehana, operator dan teknisi sering mendeteksi suara-suara yang tidak biasa atau getaran pada mesin atau lantai tempat mereka bekerja setiap hari. Untuk menentukan apakah masalah serius benar-benar ada, mereka bisa melanjutkan dengan analisis getaran. Jika masalah memang terdeteksi, analisis lebih lanjut dapat dilakukan secara akurat mendefinisikan masalah dan untuk memperkirakan berapa lama mesin dapat terus berkerja sebelum kegagalan serius terjadi.
1.2.3. Analisis Diagnostik Kalau analisis potensi kerusakan lebih proaktif, maka analisis diagnostik lebih bersifat reaktif, yang dilakukan bila terjadi kerusakan. Seringkali masalahnya begitu berat, sehingga mesih harus dimatikan. Kerusakan yang bisa didetaksi melalui diagnosis vibrasi adalah: 1. Baut tidak kencang 2. Lasan yang retak 3. Grouting yang lepas atau menjadi bubuk 4. Rotor takseimbang, dll.
7
1.3.
Latihan soal : Sebutkan jenis-jenis filosfi program perawatan, dan terangkan masing-masing.
1.
2.
Apa kegunaan vibrasi dalam preditive maintenance?
3.
Apa kegunaan vibrasi dalam proactive maintenance?
4.
Apa tujuan dilakukannya analisis vibasi?
8
BAB II
Dasar-dasar Vibrasi
2.1. Apakah Vibrasi Itu? Vibrasi secara sedehana berarti gerakan mesin atau bagiannya bolak-balik dari posisi diamnya. Jika suatu massa digatung pada sebuah pegas kemudian dikenakan sedikit dorongan (kecepatan awal),
kemudian dibiarkan bergarak, maka massa tersebut akan bergerak. Vibrasi bisa juga dalam bentuk gerakan bolak-balik, yang dilakukan oleh sejumlah titik secara berurutan seperti gelombang pada tali atau pada permukaan air. Gelombang seperti ini disebut gelombang transversal. Frekuensi adalah banyaknya getaran yang teradi dalam 1 detik. Amplitudo adalah jarak titik tertinggi dari titik kesetimbangan. Panjang gelombang adalah jarak ditempati oleh satu gelombang sempurna pada gelombang transversal.
2.2. Sistem Pegas, Massa dan Peredam Untuk memahami, mengenali dan memecahkan banyak masalah yang dihadapi dalam pengukuran dan analisis vibrasi diperlukan pemahaman dasar tentang bagaimana sistem pegas, massa dan peredam merespon gaya eksternal. Gambar 2 menunjukkan sebuah sistem yang terdiri atas pegas dengan konstanta k, massa bermassa m, dan daspot berupa silinder berisi oli dengan torak berfungsi sebagai peredam viskus dengan konstanta peredaman c.
Gambar 2 Sistem pegas massa, dan peredam Titik O adalah titik kesetimbangan, dimana pegas dalam kondisi hanya menahan berat massa saja. Jika massa m ditarik ke bawah sejauh X, maka akan terjadi dua hal, yaitu:
1. Pegas akan terjadi terergang 2. Pelumas di depan torak akan berpindah ke atas.
9
Vibrasi yang terjadi adalah vibrasi bebas, dimana massa akan bergetar dengan frekuensi naturalnya. Posisi benda pada waktu t terhadap titik O, dinyatakan oleh x(t). Jika setelah itu kemudian massa m dilepaskan, maka m akan berosilasi. Pada kondisi ini akan terjadi 3 gaya yang jumlahnya sama dengan nol, yaitu:
1. Kelembaman massa M, yang besarnya = m a
2. Kekakuan pegas k , yang besarnya = m x 3. Peredaman viskus c, yang besarnya = c v
Gambar 3 menunjukkan posisi benda x(t) dari waktu ke waktu pada berbagai kondisi peredaman.
Gambar 3 Posisi benda x(t) pada berbagai kondisi peredaman Pada kondisi peredaman sama dengan nol (tak teredam), posisinya, kecepatan dan percepatanya setiap saat adalah: sin
cos
sin
Frekuensi natural tak teredam (undamped natural frequency) dari sisem tersebut adalah:
1 2
Dimana: fn = ω/2π = frekuensi natural tak teredam [Hz] ω = kecepatan sudut vibrasi [rad/s] k = konstanta pegas [N/m] m = massa [kg] Bila ada peredaman, frekuensi natural teredam (damped natural frequency) adalah:
1 2 2 10
BAB 3
Perolehan, Pengolahan dan Presentasi Data Vibrasi Suatu mesin yang sedang diobservasi atau didiagnosis bisa dipandang sebagai sebuah sistem
vibrasi. Sistem tersebut mempunyai massa, pegas dan peredam, bervibrasi akibat fungsi paksa yang dihasilkan berbagai komponen di dalam mesin itu sendiri, misalnya massa takseimbang dari rotor yang berputar. Vibrasi yang terjadi pada sistem tersebut, diukur dengan pickup vibrasi berupa transduser, diolah, kemudian dipresentasikan atau disimpan.
3.1. Analisis Frekuensi Data vibrasi dari transduser harus diubah menjadi bentuk yang bermakna dan sesuai untuk diagnosis. Ada dua jenis yang dapat ditampilkan, yaitu domain waktu dan domain frekuensi. Tampilan domain waktu menunjukkan bagaimana sinyal amplitudo bervaiasi terhadap waktu. Gambar 9 menunjukkan tampilan data domain waktu yang diperolah dari sebuah fan.
Gambar 9 Data vibrasi dalam domain waktu dari sebuah fan Tampilan data vibrasi dalam domain waktu berupa gelombang sinusoidal yang mengalami distorsi haemonik. Dengan menggunakan analisis FFT (Fast Fourier Transformation), bentuk data vibrasi dalam domain waktu dapat dipecah menjadi gelombang sinusoidal murni dasar dan harmoniknya. Sinyal domain frekuensi adalah plot sinyal amplitudo pada sumbu y, terhadap frekuensi pada sumbu x. Hal ini disebut signature frequency dalam dunia industri. Gambar 10 menunjukkan signature frequency diperoleh dari data vibrasi dalam domain waktu pada Gambar 9.
17
Gambar 10 Tampilan data domain frekuensi
3.1.1. Diagram Air Terjun
Air terjun (waterfall) ini adalah tampilan khusus dari banyak FFT dikumpulkan pada posisi yang sama pada suatu mesin selama periode waktu. Setiap FFT diplot satu demi satu memberikan kesan air terjun dari FFTs. Jenis layar membuatnya sangat mudah untuk melihat variasi amplitudo setiap frekuensi atas seluruh rentang. Data disimpan dalam analisis spektral akan cenderung menggunakan terlalu banyak memori berharga dan oleh karena itu lebih baik untuk men-download FFTs ke komputer host dan menggunakan perangkat lunak komputer untuk menampilkan plot air terjun. Contoh plot air terjun yang ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11 Diagram air terjun 3.1.2. Diagram Cascade Diagram cascade (Gambar 4.20) merupakan representasi dari tiga parameter: amplitudo, frekuensi dan kecepatan mesin. Plot FFT frekuensi vs amplitudo dicatat pada interval kecepatan mesin tertentu (yang dipilih oleh pengguna). Setelah koleksi semua FFTs, mereka mengalir satu demi satu dalam bentuk yang mirip dengan plot air terjun.
18
BAB IV
Persiapan Pengambilan Data Vibrasi
Analisis persoalan vibrasi dapat dibagi menjadi tujuh langkah, yaitu:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Identifikasi masalah. Mengumpulkan informasi tentang sistem. Menentukan kemungkinan gaya yang menyebabkan vibrasi. Menentukan dimana data harus diambil dan apa peralatan yang diperlukan Mengambil data vibrasi. Menganalisis data vibrasi. Membuat rekomendasi.
Bab ini membahas langkah pertama sampai ke empat.
4.1. Identifikasi Masalah Kenyataannya, tidak semua masalah yang tampaknya masalah vibrasi atau berhubungan dengan vibrasi adalah masalah vibrasi. Kebisingan (noise) sering disalahpahami sebagai vibrasi. Kebisingan mungkin diakibatkan oleh hal-hal berikut ini: • Konduktor listrik di dalam pipa (conduit) • Aliran udara di dalam saluran yang terlalu kecil • Bentuk tertentu dari lobang udara, dll. Masalah-masalah seperti di atas bisa diselesaikan dengan dengan memperbaiki isolasi, misalnya. Seringkali kebisingan memang timbul bersama vibrasi.
4.2. Mengumpulkan Informasi mengenai Sistem Ada tiga hal mendasar dalam proses pengumpulan informasi: 1. Membuat sketsa mesin dan mengumpulkan seluruh informasi mengenai komponen (bearing, belt, roda gigi, dsb.). 2. Mengumpulakan histori pemeliharaan (maintenance) yang ada. 3. Memperoleh masukan dari operator.
4.2.1. Membuat Sketsa Mesin Sketsa mesin dapat membantu untuk mengumpulkan titik-titik untuk dianalisis, dan membantu menentukan sumber potensial vibrasi. Seringkali, tanpa sketsa kita mengasumsikan bahwa pembancaan horizontal, vertkal dan aksial pada setiap bantalan sudah mencukupi seluruh data yang harus diambil. Dengan sketsa akan tampak perlunya mengambil data pembacaan pada poros, fondasi, kaki-kaki motor, pemipaan, dsb. Dengan sketsa akan lebih mudah untuk memutuskan data
27
BAB V
Diagnosis Kerusakan
5.1. Unbalance Ada dua istilah baru yang digunakan: garis sumbu putar dan yang lainnya adalah garis sumbu geometris. Garis sumbu putar didefinisikan sebagai sumbu putar rotor jika tidak dibatasi oleh bantalan (juga disebut inersia prinsip sumbu atau PIA - principle inertia axis).
Sumbu geometris (GCL - geometric centerline) adalah tengah fisik rotor. Ketika dua garis sumbu berimpit, maka rotor akan berada dalam keadaan keseimbangan. Ketika mereka terpisah, rotor tidak akan seimbang. Ada tiga jenis ketakseimbangan yang dapat dijumpai pada mesin, dan ini adalah: 1. Ketidakseimbangan statis (PIA dan GCL adalah paralel) 2. Ketakseimbangan kopel (PIA dan GCL berpotongan di tengah) 3. Ketidakseimbangan dinamis (PIA dan GCL tidak menyentuh atau bertepatan). Untuk semua jenis ketidakseimbangan, spektrum FFT akan menampilkan vibrasi dengan frekuensi dominan 1 × RPM. Amplitudo Vibrasi frekuensi 1 × rpm akan bervariasi sebanding dengan kuadrat dari kecepatan rotasi. Pola ini selalu ada dan biasanya mendominasi spektrum vibrasi (Gambar 29).
Gambar 29 Analisis FFT takseimbang
42
BAB VI
Balancing dan Alignment
Sangat jarang ditemukan mesin yang tidak memperlihatkan sisa ketakseimbangan sisa komponen1 xRPM spektrum vibrasinya. Ketakseimbangan menyebabkan tingkat amplitudo vibrasi yang tinggi pada 1 x RPM. Secara sederhana, ketakseimbnagan (unbalance) adalah distribusi berat yang tidak sama terhadap garis sumbu rotor. Menurut ISO, definisi ketakseimbangan adalah: suatu kondisi yang terjadi pada rotor ketika ada gaya atau gerakan penyebab vibrasi diberikan terhadap bantalan sebagai akibat gaya sentrifugal. Koreksi terhadap distribusi berat yang tidak sama ini disebut balancing. Balancing mengkompensasi kekurangsempurnaan dalam pembuatan (manufacturing). Penyeban utama ketakseimbangan dalam pembuatan adalah: 1. Densitas material tidak seragam. 2. Pengeboran lubang tidak tepat pada garis sumbu. 3. Pemesinan tidak menghasilkan benda kerja yang bulat atau simetri sempuna. 4. Kesalahan dalam perakitan. Ketakseimbangan juga dapat terjadi pada pengoperasian mesin secara normal, penyebabnya adalah: 1. Deposisi material takseimbang pada impeler fan atau pompa. 2. Kerusakan pada sudu. 3. Distorsi termal rotor karena deviasi temperatur selama proses.
6.1. Balancing 6.1.1.
Balancing Satu Bidang
Balancing satu bidang digunakan pada mesin-mesin yang bekerja dibawah kecepatan kritis dan mempunyai rasio L/D (pajang rotor per diameter) kurang dari 0,5. Juga direkomdasikan untuk mesin dengan RPM kurang dari 1000 rpm. Untuk L/D antara 0,5 – 2 metode ini boleh digunakan untuk rotor yang beroperasi di wawah 150 rpm. Sedangkan untuk L/D lebih dari 2 batasnya adalah 100 rpm. Langkah-langkahnya adalah sbb.: 1. Jalakan mesin dan catatalah vibrasi awal rotor dan sudut fasanya. 2. Matikan mesin dan tambahkan pemberat percobaan (trial weght) yang tidak tertalau besar. Catatlah massa dan posisinya. Pastikan bahwa pemberat tersebut tidak lepas saat rotor dijalankan, hal ini amat berbahaya. 3. Jalankan mesin dan catat vibrasi rotor yang baru serta sudut fasanya. 4. Matikan mesen dan lepaslah pemberat percobaan. 5. Masukkan data yang diperoleh pada langkah ke tiga pada kalkulator/program untuk menghitung posisi dan berat pemberat penyeimbang (balancing wight). 64
6.3.2. Metoda Alignment Dua Dial Langkah-langkah pada alignmnet mesin dengan metoda dua dial adalah:
1. Kendorkan kopling, sehingga tidak ada hambatan dalam pengukuran sudut (angularity) pada alignment yang ada. Masukkan feeler gage di antara kedua hub, kelilingkan ke seluruh celah hub, untuk memastikan bahwa hub tidak bersentuhan satu sama lain.
2. Pasanglah dial gageseperti pada gambar di bawah. Langkah pertama adalah uji radaial untuk mengukur ofset. Untuk memperolah ofset pada bidang vertikal dan horizontal, lakukan pengkuran pada 4 posisi (atas, bawah, kanan, kiri). Pointer harus digeser-geser untuk menjamin, bahwa pointer dalam keadaan bebas, dan keterulangan pembacaanya baik. Misalkan, hasil pengukuran sperti terlihat pada gambar di samping.
Gambar 66 Pengukuran radial
3. Klem dipasang kembali untuk mengukur sudut kedua poros (angularity), pointer dial gage sejajar poros seperti terlihat pada gambar di bawah. Pembacaan juga dilakukan pada empat arah.
Gambar 67 Pengukuran aksial
4. Setelah diperoleh pembacaan dalam arah radial dan aksial, langkan selanjutnya adalah menghitung shim yang harus ditambahkan dan dihilangkan pada masing-masing sudut dudukan, berdasarkan pembacaan tersebut.
6.3.3. Alignment menggunakan Laser Aligment menggunakan komparator, seperti dial gage memberikan hasil presisi yang culup, akan tetapi metoda ini menuntut keahlian, latihan dan pengalaman. Metode ini rawan kesalahan dan membtuhkan waktu yang banyak. Aligment menggunakan laser dapat mengatasi hal-hal tersebut, sehingga pengunaannya semakin populer. Bahkan aligment menggunakan laser dapat mencapai jarak 2 – 5 m, seperti pada kotak roda gigi menara pendingin. 69
