Laporan Dasar Vibrasi dan Analisa Vibrasi Menggunakan ADRE dan CSI Analyzer
Disusun Oleh :
Afif Widia Atmaja [ 6513010002 ]
LNG Academy Politeknik Negeri Jakarta – Badak LNG Tahun 2015
BAB I PENDAHULUAN DAN DASAR TEORI 1.1
Pendahuluan
Rotating Equipment saat ini sangat berkembang pesat penggunaannya dalam dunia industri, baik sebagai power generator, penggerak fluida, dan sebagainya. Dengan konfigurasi yang kompleks, Rotating Equipment sangat rentan terhadap kegagalan pada mesin yang dapat terjadi kapan saja. Karena hal itu, mengetahui kondisi performance kerja dari suatu mesin rotating sangatlah penting untuk menjaga agar rotating equipment tidak rusak. Kondisi tersebut dapat diketahui dengan melakukan predictive maintenance yaitu dengan pengetesan vibrasi pada mesin tersebut. Vibrasi dari mesin dapat mengindikasikan adanya suatu kondisi abnormal yang sedang terjadi. Pengukuran dan analisis getaran merupakan salah cara terbaik yang ada untuk mendeteksi dan mengontrol kondisi mekanikal dari mesin-mesin rotasi. Dengan melakukan analisis getaran terhadap data-data getaran yang dikumpulkan, dapat diperkirakan kondisi suatu mesin dan kerusakan-kerusakan yang terjadi untuk perencanaan tindakan perbaikan selanjutnya. Getaran adalah gerakan bolak-balik suatu mesin dari posisi seimbang karena pengaruh gaya dari luar atau dari mesin itu sendiri, jadi getaran ini akan konstan apabila tidak ada friksi atau sesuatu yang mengganggu mesin untuk bergetar. Sebagai contoh suatu alat bermassa digantung dengan menggunakan pegas apabila pegas tersebut ditarik atau ditekan (dikenai gaya luar) maka secara otomatis benda akan mengalami gerakan, nah gerakan itulah yang dinamakan dengan getaran.
Ada dua kelompok vibrasi yang umum, yaitu : a) Vibrasi Bebas Vibrasi bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika ada gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.
b) Vibrasi Paksa Vibrasi paksa adalah vibrasi yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika rangsangan tersebut berosilasi maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Kerusakan pada struktur besar seperti jembatan, gedung atau pun sayap pesawat terbang, merupakan kejadian menakutkan yang disebabkan oleh resonansi. Jadi perhitungan frekuensi natural merupakan hal yang utama.
Secara alami semua mesin akan bergetar dan menimbulkan kebisingan. Terjadinya getaran dan kebisingan sangat berkaitan, meskipun suatu mesin yang beroperasi sangat bagus kemungkinan timbulnya getaran dan kebisingan akan tetap muncul.
Jika tingkat getaran dan kebisingan pada mesin meningkat, maka hal tersebut dapat mengindentifikasikan terjadinya kerusakan atau kesalahan mekanikal. Getaran dan kebisingan pada mesin tidak akan meningkat jika tidak ada penyebabnya, yaitu adanya suatu gaya eksitasi. Berdasar penalaran ini deteksi dan indentifikasi kesalahan-kesalahan mesin dapat dilakukan melalui pengukuran dan analisis getaran / kebisingan. Setiap kerusakan pada mesin rotasi akan menimbulkan karakteristik getaran dan kebisingan yang spesifik, sehingga memudahkan untuk diidentifikasi. Beberapa permasalahan getaran yang umum terjadi pada mesin-mesin rotating antara lain : 1. Unbalance pada bagian-bagian yang berputar. 2. Shaft coupling misalignment. 3. Keausan atau kerusakan bearing. 4. Shaft bengkok. 5. Mechanical looseness 6. Keausan atau kerusakan gear. 7. Kerusakan belt, keausan pulley (sheave). 8. Keausan rantai dan sprocket. 9. Variasi beban dan torsi. 10. Gaya elektromagnit 11. Gaya aerodinamik. 12. Gaya hidrolis. 13. Rubbing 14. Resonansi.
1.2
Dasar Teori
1.2.1 Parameter Getaran Getaran mesin umumnya berupa sinyal komplek. Untuk memudahkan dalam mempelajarinya, sinyal tersebut perlu diuraikan atau dipecah menjadi komponennya yang berupa sinyal sederhana (gelombang sinus), menggunakan suatu metode yang dikenal dengan nama Fast Fourier Transform (FFT). Contoh penguraian sinyal komplek menjadi sinyal sederhana ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Pada dasarnya suatu sinyal getaran mempunyai memiliki 3 parameter, yaitu amplitudo, frekuensi dan fasa. a.
Amplitudo Amplitudo adalah ukuran atau besarnya
sinyal vibrasi yang dihasilkan. Amplitudo dari sinyal
vibrasi
mengidentifikasikan
besarnya
gangguan yang terjadi. Makin tinggiamplitudo yang ditunjukkan menandakan makin besar gangguan
yang
terjadi,
besarnyaamplitudo
bergantung pada tipe mesin yang ada. Pada mesin yang masih bagus dan baru, tingkat vibrasinya biasanya bersifat relatif.
Vibration Parameter Amplitudo
Parameter amplitudo dari suatu getaran meliputi : 1. Displacement 2. Velocity 3. Acceleration Besarnya intensitas getaran dapat dinyatakan dalam berbagai cara, yaitu peak to peak (Pk-Pk), peak (Pk), average, Root Mean Square (RMS), yang hubungan satu dengan lainnya ditunjukkan pada gambar :
Hubungan antara berbagai cara menyatakan intensitas getaran 1. Peak to Peak dan Peak Besarnya peak to peak (Pk-Pk) = 2 X peak (Pk). 2. Average Nilai average adalah rata-rata nilai mutlak dari wave form (untuk gelombang sinus nilainya sama dengan 0.5 peak). 3. RMS Root mean square (RMS) adalah akar kuadrat dari rata-rata nilai kuadrat dari waveform (untuk gelombang sinus nilainya sama dengan 0.707 X peak). b.
Frekuensi
Frekuensi adalah banyaknya periode getaran yang terjadi dalam satu putaran waktu. Besarnya frekuensi yang timbul pada sat terjadinya vibrasi dapat mengdentifikasikan jenis-jenis gangguan yang terjadi. Gangguan yang terjadi pada
mesin sering menghasilkan frekuensi yang jelas atau mengasilkan contoh frekuensi yang dapat dijadikan sebagai bahan pengamatan. Dengan diketahuinya frekuensi pada saat mesin mengalami vibrasi, maka penelitin atau pengamatan secara akurat dapat dilakuakan untuk mengetahui penyebabatau sumbeer dari permasalahan. Frekuensi merupakan salah satu parameter vibrasi yang sangat penting untuk menganalisa jenis kerusakan suatu mesin. Frekuensi getaran umumnya ditunjukkan dalam jumlah siklus yang terjadi dalam tiap – tiap menit. Frekuensi getaran dalam satuan CPM akan membuat mudah dikaitkan dengan karakteristik mesin lainnya, misalnya kecepatan putar, begitu ketika kita mempunyai sebuah mesin yang berputar pada kecepatan 3000 RPM, kita dapat mengantisipasi masalah tertentu dengan mencari frekuensi getaran yang kaitannya dengan kecepatan putar mesin, yaitu 3000 RPM. Satuan waktunya : detik atau menit, dinyatakan dalam satuan :
RPM (Revolutions per Minute).
CPM (Cycles per Minute)
CPS (Cycles per Second)
Hz ( Hertz) Hz = CPS Frekuensi (CPM) = 60 x Frekuensi (CPS atau Hz)
c.
Phase Vibrasi
Fasa adalah perbedaan posisi dari getaran sebuah titik relatif terhadap titik referensi yang diam (fasa absolute) atau relatif terhadap titik lain yang bergetar (fasa relative). Fasa relative sebenarnya adalah perbedaan timing, dimana satu event muncul relatif terhadap event yang lainnya. Jika suatu event terjadi pada waktu yang sama maka disebut in-phase jika tidak maka disebut out of phase.
Pada gambar dibawah ini menunjukkan gelombang hitam mencapai puncaknya 180° setelah gelombang biru. Oleh karena itu dikatakan kedua gelombang tersebut 180° out of phase.
1.2.2 Pengukuran getaran Prinsip pengukuran ada 3 yaitu :
Sensor adalah adalah bagian yang merasakan suatu keadaan dari luar, kemudian apa yang dirasakan akan diolah oleh alat lain yang bisa disebut processing untuk dilakukan manipulasi data. Processing juga memiliki sensitivitas. Kemudain hasil datanya dinamakan Output yang ditandai berupa angka. Tipe-tipe pengukuran getaran Tipe pengukuran getaran ada 3 yaitu : 1. Pengukuran displacement 2. Pengukuran velocity 3. Pengukuran acceleration
Displacement Displacement (simpangan getaran) adalah ukuran dari pada jumlah gerakan dari pada massa suatu benda, dimana hal ini menunjukkan sejauh manabenda bergerak maju mundur (bolak-balik) pada saat mengalami vibrasi. Displacement adalah perubahaan
tempat atau posisi dari pada suatu objek atau benda meju suatu titik pusat (dalam hal ini massa benda berada dalam posisi netral). Besarnya gaya daripada Displacement dapat diketahui dari amplitude yang dihasilkan. Digunakan dalam pengukuran vibrasi pada mesin – mesin yangmempunyai frekuensi rendah (0 – 90.000 CPM). Displacement yaitu besarnya simpangan atau jarak total suatu lintasan benda / massa yang berosilasi / bergetar / bervibrasi dari batas ekstrim atas k ebatas ekstrim bawah atau sebaliknya. Satuan displacement dalam micron (μm atau 1/1000 dari mm) atau mils (mili-inch atau 1/1000 dari inch). 1 mils = 25,4 micron.
Velocity Velocity (Kecepatan getaran) adalah jumlah waktu yang dibutuhkan pada saat terjadi displacement (dalam hal kecepatan). Velocity adalah satu indikator yang paling baik untuk mengetahui masalah vibrasi (contohnya unbalance, misaligment, mecanical loosess, dan kerusakan bearing atau bearing defect) pada mesin berkecepatan sedang. untuk bergerak kearah berlawanan. Digunakan untuk pengukuran vibrasi untuk mesin – mesin yangmempunyai frekuensi medium (600 – 90.000 CPM). Satuan dari velocity adalah mm/sec atau inch/sec. 1inch/sec= 25,4mm/sec. Kerena getaran merupakan suatu gerakan, maka getaran tersebut pasti mempunyai kecepatan. Kecepatan getaran ini biasanya dalam satuan mm/det (peak). Karena kecepatan ini selalu berubah secara sinusoida, maka seringkali digunakan pula satuan mm/sec (rms). Nilai peak = 1,414 x nilai rms. Kadangkadang digunakan juga satuan inch/sec (peak) atau inc/sec ( rms ) 1 inch = 25,4 mm.
Accelerometer Acceleration yaitu menyatakan percepatan pergerakan benda / massa yang berosilasi atau indikasi dari adanya suatu gaya dimana percepatan inimerupakan laju perubahan kecepatan getaran yang menjadi salah satukarakteristik getaran yang cukup tinggi. Satuan dari acceleration adalah mm/sec², g’s, Inch/sec². Digunakan untuk pengukuran vibrasi pada mesin – mesin yangmempunyai frekuensi tinggi (600 1.200.000 CPM).
Hubungan ketiga parameter vibrasi.
Dalam kondisi suatu mesin yang sedang bervibrasi, ketiga parameter ini selalu ada dan tidak bisa berdiri sendiri-sendiri. Ketiganyamempunyai hubungan urutan diferensial mulai dari Displacement,Velocity dan Acceleration.Ketiga rumusan itu telah diuraikan diatas, dan jika digambarkan masing-masing adalah merupakan kurva sinusoidal seperti pada Gambar.
1.2.3 Sensor Getaran Tranducer Untuk mengukur getaran pada mesin dan struktur digunakan tranducer atau vibration pick up. Transducer merupakan suatu device untuk mengkonversikan suatu energy kedalam bentuk lainnya, dalam hal ini energi getaran mekanik dikonversikan kedalam bentuk lain menjadi suatu bentuk energy listrik. Tranducer yang umum dipakai dalam pengukuran getaran mesin atau struktur, umumnya adalah Eddy current atau proximity probe, velocity pick up dan accelerometer. Setiap tranducer memiliki kelebihan masing-masing untuk suatu aplikasi tertentu, tetapi juga mempunyai keterbatasan. Tidak ada satu tranducer yang dapat memenuhi semua kebutuhan pengukuran. Suatu cara yang terbaik adalah memilih jenis tranducer atau sensor yang paling bagus dan tepat untuk suatu pekerjaan pengukuran getaran. Gambar berikut ini menunjukkan frequency range dari berbagai tipe transducer.
1.
Eddy Current Proximity Probe (Displacement) Eddy current system terdiri dari tiga komponen, yaitu : -
Probe yang terbuat dari kabel koil yang dibungkus oleh plastik non conductive atau material keramik.
-
Extention cable dengan suatu panjang (electrical length) tertentu.
-
Proximitor yang didalamnya terdapat suatu oscillator dan demodulator
Prinsip Kerja : Suatu sinyal radio frekuensi (RF) dengan frekuensi tinggi pada 1,5 MHz (sebagai carrier signal) dibangkitkan oleh oscillator, dikirimkan ke probe melalui extension cable kemudian dipancarkan dari ujung probe dan menghasilkan magnetic field pada ujung probe. Ketika shaft mendekati probe, maka terbentuklah Eddy current pada shaft. Dengan terbentuknya Eddy current, energi yang dibangkitkan proximitor diabsorbsi/diserap dan amplitudo carrier signal akan berkurang. Fluktuasi amplitudo carrier signal yang terjadi tersebut kemudian dimodulasikan oleh oscillator/demodulator menghasilkan suatu
keluaran tegangan DC yang secara langsung proporsioanal terhadap gap (jarak antara probe dan shaft) dan tegangan AC yang secara langsung proporsioanal dengan getaran Aplikasi : Proximity
tranducer
digunakan
untuk
mengukur
jarak
perpindahan
(displacement) dari poros atau shaft relative vibration measurement (perpindahan relative shaft terhadap bearing housing). Eddy current tranducer dapat digunakan baik pada pengukuran getaran pada arah radial maupun pengukuran jarak seperti axial thrust position dan shaft position. Aplikasi utama pada pengukuran : – Getaran shaft dalam arah radial – Posisi shaft dalam arah axial – Differential expansion antara casing dan rotor
Kelebihan Eddy current probe : - Dapat merespon frekuensi yang sangat rendah dengan baik (sampai 0 Hz) - Menampilkan getaran dalam pergerakan relatif shaft yang sebenarnya. - Data output dapat ditampilkan dalam perpindahan (micron atau mils) secara langsung. - Pembacaan sangat reliable karena permanently installed (jika installasi benar) Kekurangan Eddy current probe : - Sulit dan mahal dalam installasi - Tidak dapat digunakan pada pengukuran frekuensi tinggi di atas 1000 Hz. - Kalibrasi (yakni menentukan rasio antara output voltage dengan perpindahan aktual) ditentukan oleh material shaft (berbeda material akan berbeda pula laju penyerapan energinya). - Runout dan cacat pada permukaan shaft menghasilkan sinyal yang salah.
2.
Seismic Sensor (Velocity) Seismic Sensor (Velocity) adalah transducer untuk mengukur vibrasi bearing housing relative terhadap ruang. Desain Seismic Sensor Velocity mempunyai coil atau lilitan cabel yang dapat bergerak bebas dipegang oleh pegasdikelilingi oleh sebuah permanent magnet. Magnet ini dipegang terhadap bodi dan ketika transducer
ditempelkan pada benda yang bergetar, magnet ikut bergetar dan pada waktu itu coil tetap diamdengan referensi ruangan. Sebuah voltage akan dibangkitkan dalam coil sebandingdengan kecepatan getaran. Output voltage seismic sensor velocitycukup besar yang mana membuatharga elektronik
meter
cukup
murah
dan
sederhana.Seismic
sensor
velocity
hampir banyak digunakan dalam pengukuran getaran, oleh karena ini dapat membacagetaran unfilter simpangan dan kecepatan.Contoh dua kontruksi probe seismic sensor velocitydibawah ini yang pertama adalah magnet bergerak terhadap kumparan yang diam dan yang keduaadalah kumparan bergerak terhadap magnet yang diam.
Kontruksi Seismic Sensor Velocity
Prinsip Kerja Gambar tersebut menunjukkan skematik dari velocity pickupdan bagianbagiannya. Sistem tersebut terdiri dari massa yang dililiti o1eh suatu kumparanyan dihubungkan
dengan
pegas
dan
damper,
dan
suatu
magnet
permanen
yangmemberikan medan magnet yang cukup kuat dipasang mengelilingi kumparantersebut.Prinsip kerja dari tranduser ini berdasarkan hukum fisika bahwa ” apabila suatu konduktor digerakkan melalui suatu medan magnet, atau jika suatu medan magnet digerakkan melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada konduktor tersebut. Apabila transducer ini ditempatkan pada bagianmesin yang bergetar, maka tranduser ini pun akan ikut bergetar, sehingga kumparanyang ada di dalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet
akanmenghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat kumparannya. Sinyal listrik yangdihasilkan sebanding dengan kecepatan getaran mesin tersebut. Dengan mengolah/mengukur dan menganalisa sinyal listrik dari tranduser, maka getaran mesin dapatdiukur / diketahui. Aplikasi : Salah satu keunggulan velocity probe adalah kemampuanya bekerja dalamtemperatur yang cukup tinggi. Hal ini tidak dimiliki oleh probe lain yangumumnya hanya mampu bekerja pada batasan temperatur tertentu. Probe ini digunakan sebagai trip system, start up/shut down dan monitor steady state vibration. Keuntungan Seismic Sensor Velocity Tidak perlu sumber tegangan, oleh karena dapat membangkitkan tegangansendiri cukup kuat. Elektronik meter cukup sederhana. Dapat dipasang langsung pada bearing housing dan tidak selalu permanen. Dapat
dipasang
dengan
menggunakan
magnet,
stick
atau
dipegang
dengantangan.5.Stabil dioperasikan pada temperatur tinggi. Sinyal output kuat. Kekurangan Seismic Sensor Velocity Frekuensi respon terbatas antara 10 Hz – 1,5 KHz atau (600 CPM – 90.000CPM). Cukup besar dan agak berat. Resonansi probe sekitar 10 Hz (600 CPM) Potensial untuk rusak karena lelah dari pergerakan internal parts. Tidak dapat mengukukur shaft vibrasi dan posisi shaft.
3.
Piezoelektrik (Accelerometer) Desain Piezoelektrik Accelerometer atau sensor accelaration kristal piezoelektik yang ditempatkan diantara base dan masa akan menghasilkan sebuah muatan (charge) sebanding dengan gaya yang dikenakan padanya. Muatan (charge) yang dihasilkan oleh piezoelektrik ini sangat kecil dan diukur dalam satuan
picocoulumb.Oleh karena itu diperlukan conditioning amplifier sebagai penguat signalyang akan dikirim ke elektronik meter atau signal analyzer.
Prinsip Kerja Gambar tersebut menunjukkan tipe accelerometer dengan sebuah penguat didalamnya. Apabila tranduser ini ditempelkan pada bagian mesin yang bergetar, maka getaran mekanis tersebut diteruskan melalui Case insulator ke bahan piezoeletric, sehingga bahan tersebutmengalami tekanan sebanding dengan getarannya. Bahan piezoelectric tersebut mempunyai kemampuan untuk menimbulkanmuatan listrik sebagai respon terhadap gaya mekanis yang bekerjaterhadapnya. Getaran mekanis yang menghasilkan gaya akan mengenai bahan piezoeletric dan bahan tersebut akan menimbulkan muatan listrik yang sebanding dengan besarnya percepatan dari getaran tersebut. Muatanlistrik yang ditimbulkan oleh bahan piezoelectric tersebut sangat kecil jikadibandingkan dengan output velocity tranduser. Karena muatan listrik yangditimbulkan langsung oleh bahan piezoelectric begitu kecil, maka di dalam tranducer ini dibuat rangkaian penguat electronik untuk memperkuatmuatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezoelectric, tersebut. Besarnyamuatan yang dihasilkan langsung oleh bahan piezoelectric biasanya dalam picocoulombs per g. Sedangkan besarnya sinyal yang dihasilkan setelahmelalui penguat, mempunyai sensitivitas 50 mv per g. Aplikasi : Penggunaan accelerometer terutama pada pengukuran vibrasi bearing housing, pengukuran seperti ini lebih akurat dibandingkan dengan pengukuran probe lainnya, karena range frekuensi probeaccelerometer yang mampu mengukur hingga frekuansi tinggi.
Keuntungan Piezoelektrik Accelerometer : 1.Frekuensi response cukup tinggi 10 Hz – 20 KHz atau (600 – 1.200.000CPM). 2.Ukurannya cukup kecil dibandingkan velocity dan dapat dipasang diatas bearing housing. 3.Mampu menganalisa indikasi high frequency. Kekurangan Piezoelektrik Accelerometer : 1.Perlu conditioning amplifier dan sumber tegangan . 2.Harganya cukup mahal. 3.Kabel probe sensitive terhadap noise, getaran frekuensi tinggi dan gangguanelectrical. 4.Sangat sensitive terhadap pemasangan probe.
1.2.4 Satuan-Satuan Pengukuran Ada beberapa satuan-satuan yang digunakan dalam suatu pengukuran getaran. Harga Peak-to-peak adalah harga amplitudo dari gelombang sinusoida mulai dari batas atas sampai ke batas bawah. Pengukuran displacement suatu getaran biasanya menggunakan harga peak-to-peak dengan satuan mils atau mikron. Harga Peak adalah harga peak-to-peak dibagi dua atau setengah dari harga peakto-peak. Harga RMS (root-means-square) : harga ini sering digunakan untuk mengklasifikasikan keparahan getaran dari suatu mesin. Harga RMS ini mengukur harga energi efektif yang dipakai untuk menghasilkan getaran pada suatu mesin. Untuk gerak sinusoidal harga RMS adalah 0.707 X peak. Sedangkan Harga Average dari suatu gelombang sinusoidal adalah 0.637 X harga peak.
BAB II SISTEM MONITORING DAN INSTRUMENTASI GETARAN 2.1.
Sistem Monitoring Getaran Sistem monitoring getaran yang dimaksud adalah suatu sistem yang memiliki tujuan
untuk merekam, dan membaca getaran pada mesin kemudian dimonitor untuk meyakinkan bahwa getaran mesin tersebut selalu dalam batas aman saat beroperasi. Beberapa peralatan yang digunakan dalam pekerjaan monitoring getaran, antara lain : 1. Vibration and temperature monitoring system (VTMS) 2. ADRE System 3. CSI Analyzer 4. Spectrum Analyzer 5. Osciloscope 6. Tape recorder 7. Signal generator Sisten monitoring dapat dibagi menjadi online monitoring dan offline monitoring berdasarkan cara sampling datanya : a. Online Monitoring On line monitoring adalah sistem monitoring secara online, dimana sistem peralatan getaran dihubungkan dengan mesin yang dimonitor melalui suatu perangkat net work, sehingga monitoring getaran dapat dilakukan secara kontinyu atau real time. Gambar 5.1 Contoh vibration online monitoring dari bently nevada. Keuntungan dari sistem On line monitoring : 1. Data dapat diakses setiap saat dalam bentuk real time data. 2. Mempunyai kemampuan untuk tracking history sesaat sebelum dan sesudah kejadian getaran tinggi (mesin trip), sehingga sangat membantu dan memudahkan dalam menganalisa dan mengevaluasi problem. 3. Dapat diakses dari beberapa tempat (work station).
Kekurangan sistem online : 1. Memerlukan teknologi informasi yang cukup tinggi, sehingga diperlukan pengetahuan dan ketrampilan yang lebih tinggi untuk mengelola peralatan monitoring. 2. Peralatan hard ware dan software mahal.
b. Offline monitoring Sistem ini dalam melakukan fungsinya dilakukan secara offline yaitu dengan melakukan pengambilan data menggunaka alat portable vibration analyzer yang telah disesuaikan dengan jenis perlatan dan tingkat kritikal perlatan terhadap produksi. Saat ini sebagian besar telah menggunakan software untuk mengelola data sehingga histori dan trend data getaran sebagai data analisis dapat diperoleh dengan mudah.
Keuntungan sistem offline monitoring :
Biaya yang diperlukan baik untuk membeli alat dan perawatannya lebih murah bila dibandingkan pada sistem online monitoring.
Kekurangan sistem offline monitoring :
Kehilangan informasi data sebelum sutu kejadian getaran tinggi, terutama jika peningkatan tingkat getaran sangat cepat yang terjadi diantara jadwal pengukuran. Sehingga terjadi kerusakan mesin tanpa diketahui terlebih dahulu, yang menyebabkan pekerjaan tak terjadwal.
Hasil pengukuran secara trending, terkadang tidak konsisten karena pengukuran dilakukan oleh orang yang berbeda. ( posisi pengukuran tidak sama).
BAB III ANALISA VIBRASI MENGGUNAKAN SOFTWARE ADRE® 3.1
ADRE® ADRE® adalah salah satu software vibrasi yang paling banyak digunakan oleh para
analis vibrasi. Dengan menggunakan ADRE®, kita dapat melakukan multi-channel sigma processing dan data acquisition yang akurat serta realtime. Selain itu, ADRE® juga mendukung penggunaan berbagai macam sensor instrumentasi, sepertioscilloscope, spektrum analyzer, filter, sigma conditioners, dan digital recorder. ADRE® yang digunakan menunjang komputer dengan sistem operasi Windows buatan Microsoft. ADRE® Data Acquisition System terdiri dari :
Satu(sampai empat) DynamicSignal Processing Instrument
ADRE® SxpClientSoftware
Komputer yang dapat menjalankan ADRE® Sxpsoftware
Dengan menggunakan ADRE®, kita dapat memperoleh beberapa data yang menunjang kegiatan analisis vibrasi yang akan dilakukan. Data yang bisa diperoleh adalah : a. Spectrum Plot b. Diagram Bode c. Bentuk Orbit d. Trending e. Amplitudo f. Shaft Centerline g. Polar Orbit Dengan adanya data-data di atas, diharapkan analisis vibrasi menjadi lebih akurat. Namun, pada kenyataannya proses analisis vibrasi tidak semudah itu. Diperlukan kecermatan, dasar pengetahuan yang kuat dan pengalaman untuk menghasilkan analisis yang akurat. Masing-masing analis memiliki gaya tersendiri dalam menganalisis vibrasi, tapi secara garis besar prosedur yang digunakan hampir sama satu sama lain. Rata-rata menitik beratkan pada spectrum plot karena dengan mencocokkan spectrum plot dengan wallchart akan diketahui apa penyebab vibrasi sekaligus prosedur trouble-shooting yang harus dilakukan.
3.2
Peralatan
Peralatan yang harus disiapkan untuk melakukan analisa vibrasi dengan menggunakan ADRE adalah sebagai berikut : 1. Demodulator
Demodulator
2. VTMS
VTMS 3. Coaxial cable
Coaxial cable 4. Komputer/Laptop
Laptop yang sudah terinstall ADRE
3.3
Prosedur Kerja No
1
2
3
Activity Untuk menjalankan ADRE for windows, kita harus double click pada icon ADRE. Pilih configure untuk set up configuration pada menu bar Set reference machine
Explanation
Main menu configuration akan muncul
Dari main menu pilih plant/job sebagai reference data untuk identification data machine yang akan diambil
4
Set channel
5
Setting transducer
6
Setting keyphasor
Aktifkan channels yang akan digunakan seperti channel name, machine, angle, rot dan keyphasor Pilih transducer type, unit, full scale range, band width, Tekan button channel 1-8 untuk set transducer tiap channel dan click OK Pilih keyphasor di menu configuration, Aktifkan keyphasor yang akan digunakan, Isi keyphasor name, Pilih hysterisis volts, Tentukan orientation degree, Pilih auto, Masukan maximum RPM dan klik OK Dari main menu configuration pergi ke acquisition choose trigger event, Pilih source data sebagai trigger, Tentukan over point dan under point speed untuk DAIU untuk record, Tentukan waktu untuk DAIU untuk record data, Tentukan amplitudo trigger source, tentukan over point dan under point amplitudo untuk DAIU untuk record, Tentukan phase trigger source, tentukan over point dan under point phase untuk DAIU untuk record, Pilih trigger contact normally open atau normally close, Tentukan apakah data di record under set point atau over set point pada trigger di column. Pilih sample mode dari main menu configuration, Pilih apakah interval sampling data menggunakan delta time atau delta rpm, select source keyphasor nX vector digunakan untuk tracking beberapa frequency seperti 0.5X dari rub atau 5X dari vane
7
Setting trigger
8
9 10 11 12
Setting sample mode dan keyphasor Setting nX vector Setting differential phase Setting zoom channel Setting spectrum
setting ini digunakan untuk mengukur phase relative difference terhadap channel yang lain
zoom channel digunakan untuk frequency analysis yang memerlukan detil tinggi dari spectrum
Berikut adalah data vibrasi yang diambil menggunakan ADRE dari equipment 15-KM-01. MMS READING CONTROL HOUSE Vibration Motor Drive I/B Gap Vibration Motor Drive O/B Gap Vibration Gear Low Speed O/B Gap Gear Low Speed Vibration I/B Gap Gear High Speed Vibration O/B Vert Gap Gear High Speed Vibration O/B Horz Gap Vibration Gear High Speed Drive Vert Gap Gear High Speed Vibration Drive Horz Gap Compressor I/B Vibration Vert Gap Compressor I/B Vibration Horz Gap Vibration Compressor O/B Vert Gap Compressor O/B Vibration Horz Gap Vibration Gear Axial High Speed Gap Vibration Gear Axial Low Speed Gap Vibration Compressor Axial Gap Keyphasor Comp Thr Brg Act - 1 Temp Comp Thr Brg Act - 2 Temp Comp Thr Brg Inact - 1 Temp Comp Thr Brg Inact - 2 Temp Comp O/B Rad Brg Temp Comp I/B Rad Brg Temp Gear H/S Rad Brg Drive Tp
Instrument No. YI - 058 A YI - 058 B YI - 057 A YI - 057 B YI - 056 A YI - 056 B YI - 055 A YI - 055 B YI - 054 A YI - 054 B YI - 053 A YI - 053 B YI - 51 A YI - 51 B YI - 50 B
TE - 070 A TE - 070 B TE - 070 C TE - 070 D TE - 070 E TE - 070 F TE - 070 G
Unit
Alarm Setting
Data 27 - 02 - 15
Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC Micron (-)VDC MM (-)VDC MM (-)VDC MM (-)VDC
36.4 -9.7 44.8 -8.94 8.67 -9.67 5.47 -8.64 9.59 -9.67 7.46 -9.99 6.1 -9.7 6.01 -9.91 17.1 -9.76 21.1 -9.47 14.6 -9.48 14 -9.24 0.333 -12.6 -0.217 -11.7 -0.131 -11.1
36.4 -9.7 44.8 -8.94 8.67 -9.67 5.47 -8.64 9.59 -9.67 7.46 -9.99 6.1 -9.7 6.01 -9.91 17.1 -9.76 21.1 -9.47 14.6 -9.48 14 -9.24 0.333 -12.6 -0.217 -11.7 -0.131 -11.1
C C C C C C C
31 28 60 61 101 105 93
31 28 60 61 101 105 93
Gear H/S Rad Brg Free Tp Gear L/S Rad Brg Free Tp Gear L/S Rad Brg Drive Tp Gear HS Thr Brg Act - 1 Temp Gear HS Thr Brg Act - 2 Temp Gear HS Thr Brg InAct - 2 Temp MMS READING Loca Machine Main L/O Pump Press L/O After Filter Temp L/O Filter Diff. Press L/O Resevoir Temp L/O Header Press Comp S/O Diff Press Degasing Drum Temp L/O Supply Press Gear H/S Comp Side Temp Gear H/s Motor Side Temp Comp I/B Oil Drain Temp Gear H/S Thr Brg Temp Motor O/B Oil Drn Temp Motor I/B Oil Drn Temp Gear LS Oil Drn Mt Side Tp Gear LS Oil Drn Comp Side Tp Comp I/B S/O Drn Temp Comp Ball Line Diff Press Comp Ball Chamber Diff Press Comp O/B Oil Drn Temp Comp O/B S/O Drn Temp L/O Before Cooler L/O After Cooler
TE - 070 H TE - 070 I TE - 070 J TE - 070 K TE - 071 A
C C C C C
82 57 58 64
82 57 58 64
TE - 071 B
C
61
61
Instrument No.
Unit
Alarm Setting
Data 27 - 02 - 15
15PI - 052 15TI-066 15PDI-54 15TI-050 15PI-057 15PDI-058 15TI-051 15PI-062 15TI-059 15TI-060 15TI-058 15TI-061 15TI-069 15TI-068 15TI-063 15TI-062 15TI-057 15TI-065 15TI-064 15TI-055 15TI-054 15TI-052 15TI-053
kg/cm2 C kg/cm2 C kg/cm2 kg/cm2 C kg/cm2 C C C C C C C C C C C C C C C
18 57 0.4 67 15.5 5 70 1.35 70 66 44 56 47.5 51 56 69 70 0.4
18 57 0.4 67 15.5 5 70 1.35 70 66 44 56 47.5 51 56 69 70 0.4
63 65 57.5 57
63 65 57.5 57
BAB IV ANALISA VIBRASI MENGGUNAKAN CSI& AMS SUITE VIBRATION SOFTWARE 4.1
PENGERTIAN CSI 2130 Machinery Health Analyzer oleh Emerson Inc merupakan suatu peralatan
monitoring vibrasi yang dapat beroperasi dengan cepat dan akurat tanpa menganggu kinerja rotating equipment. Alat ini bersifat portable dan dilengkapi dengan probe baik itu velocity probe maupun accelerometer probe untuk mendeteksi kesalahan pada mesin dengan merekam vibrasi mesin. Sebelum melakukan monitoring dengan CSI 2130, terlebih dahulu data base harus dibuat pada AMS suite yang merupakan software pendukung dan diagnosa vibrasi mesin. Setelah data base dibuat, selanjutnya database akan di download ke CSI 2130 kemudian dilakukanlah monitoring vibrasi di lapangan. Setelah monitoring selesai, data vibrasi yang telah terekam oleh CSI 2130 akan di upload kembali ke AMS suite untuk di diagnosa. Pada AMS suite pengolahan data secara umum ada 3 yakni : 1. Data overall 2. Data spectrum 3. Data time base Ketiga data tersebut kemudian akan digunakan untuk menganalisa kemungkinan kegagalan dari indikasi vibrasi yang sudah terekam. Dengan menggunakan CSI, unbalance dan misalignment dapat dideteksi lebih dini, termasuk juga adanya indikasi kegagalan awal pada bearing dan roda gigi berkat teknologi PeakVue yang sudah ditanamkan pada CSI portable. Data vibrasi yang direkam dalam CSI akan otomatis disusun menjadi trending agar mudah dibaca dan diamati sehingga dapat dilakukan diagnosis awal.
4.2
PERALATAN
Berikut ini adalah peralatan yang diperlukan untuk melakukan pengambilan data vibrasi dan analisanya : -
Probe
-
Cable
-
CSI analyser
-
Adaptor
-
Computer dengan AMS Suite
Adaptor CSI Analyzer
Probe
Cable
Probe berfungsi sebagai sensor untuk deteksi vibrasi pada rotating equipment, probe ini terhubung dengan CSI 2130 Machinery Health Analyzermelalui cable probe sehingga data vibrasi bisa dilihat pada CSI analyzer tersebut. Adaptor berfungsi untuk menentukan jenis pengukuran vibrasinya bisa dengan velocity atau acceleration (mengukur di casing). Berikut adalah gambar dari CSI 2130 Machinery Health Analyzer
4.3
PROSEDUR KERJA 1. Membuat database pada AMS suite kemudian mendownload route ke dalam CSI 2130. 2. Koneksikan probe dengan CSI 2130 selanjutnya mengambil data vibrasi dilapangan. 3. Upload kembali data vibrasi ke AMS suite untuk dianalisa.
4.3.1 KONFIGURASI DATA BASE Masuk ke AMS suite, pilih setup configuration.
Kemudian Pilih database setup
Pilih tree stucture
Klik open, kemudian pilih database selectionkemudian klik OK
Pilih new /copy database yang ada kemudian edit untuk membuat database yang baru.
Masukkan area descriptiondan area id kemudian klik OK
Kemudian pilih add brances, isi equipment description, ID lalu klik OK
Pilih equipment type code, pilih speed type code, masukan reference speed dan reference load
Klik new,
Isi data tentang posisi pengukuran vibrasi pada mesin
Masuk ke signal info, pilih tipe probe, sensor orientation dan position, kemudian set turn on auto range. Buat data pengukuran sampai Compressor outbord horizontal
Masuk ke menu utama, kemudian pilih alarm limit set information klik OK
Pilih add set isi periodic alarm limit set (100) klik OK
Set description dan isi kolom sesuai konfigurasi alarm yang diinginkan klik OK
Kemudian kembali ke menu utama, pilih analysis parameter set information klik OK
Pilih add set, isi periodic analysis parameter set sesuai dengan set alarm (100) kemudian klik OK. Isi set description, set frequency setup, tentukan low frequency limit, tentukan upper frequency dan lower frequency.
Klik OK, Kemudian isi kolom lower dan upper frequency untuk tiap deskripsi kegagalan kemudian klik OK dan kembali ke tree structure. Setelah selesai melakukan setting database pada AMS Route, maka jika ingin melakukan pengukuran vibrasi langkah selanjutnya yaitu melakukan download dari PC ke CSI portable
agar data data terdahulu masuk ke CSI. Langkah untuk melakukan proses download dari data di PC ke CSI portable dilakukan dengan tahapan sebagai berikut : No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Activity
Siapkan CSI 2130, adapter, cable, dan probe velomitor Hidupkan CSI 2130 dengan menekan power button Pilih route data taking Pilih equipment, point data taking Vibration data taking pada satu titik Process variable data taking Data taking pada equipment sama tapi berbeda point Data taking pada route sama tapi berbeda equipment
Melihat data vibration
Explanation
tekan ALT button dan F9, F2 untuk activate route
F1 dan F7 untuk mengganti active point dan F2 dan F8 untuk mengganti equipment
Taruh probe pada equipment dengan active point yang tepat, tekan enter untuk memulai data taking, F6 untuk delete bad data
masukan number/data process and tekan enter
sama dengan point 4,5 and 6
sama dengan point 4,5,6 and 7
F11 untuk melihat data vibration parameter(overall, subharmonics, 1 x rpm, 2-8 x rpm, 9-13 x rpm, 14-23 x rpm, 24-30 x rpm) F1 untuk next point dan F7 untuk previous point, F5 for untuk melihat graph data, F4 untuk fullscreen, F11 untuk expand axis, F12 untuk compress axis, F6 untuk melihat pada satu graph(spectrum atau timewave) switch plot type
4.3.2 Prosedur pengambilan data a. Tempelkan probe pada bagian equipment yang akan diambil data sesuai dengan active point yang tertera pada CSI. Point-point yang dilakukan pengecekan adalah seperti pada gambar dibawah ini : A
: Axial
B
: Vertikal
C
: Horizontal
Pengecekan dilakukan pada outboard dan inboard pompa dan motor (misal) di bagian A, B dan C.
b. Tekan tombol enter untuk memulai pengambilan data, pada layar CSI akan menjadi seperti tertera pada gambar. c. Jika data vibrasi (timewave grafik) tidak bagus, maka hapus data vibrasi yang telah tersimpan dengan menekan tombol F6 kemudian akan muncul notifikasi untuk menghapus data, jika akan menghapus data maka tekan tombol enter. Setelah data terhapus, lakukan lagi pengambilan data sesuai prosedur. d. Selain data vibrasi, CSI juga digunakan untuk memasukkan data variabel proses seperti speed, tekanan, temperatur, flow dll.
Pada dasarnya, data vibrasi yang kita ambil menggunakan CSI adalah data vibrasi pada bearing rotating equipment. Oleh karena itu pemasangan velocity probe harus diletakkan pada posisi yang tepat, yaitu pada posisi bearing berada. Kurang tepatnya penempatan probe akan menyebabkan data bacaan tidak relevan dan tidak menggambarkan kondisi mesin sebenarnya. Probe harus ditempatkan di outboard equipment pada posisi horizontal dan vertikal serta ditempatkan di inboard equipment pada posisi horizontal dan vertikal. Penempatan posisi probe yang tepat adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar :
Setelah selesai mengambil data dari lapangan, kegiatan selanjutnya yang harus dilakukan adalah melakukan proses dump data dari CSI ke PC sehingga data hasil pengambilan vibrasi dapat di analisis lebih lanjut. Langkah-langkah melakukan dump data adalah sebagai berikut : a. Sambungkan kabel komunikasi dari PC ke CSI b. Klik ikon RBWware c. Klik Setup Communication d. Pilih Analizer Data Transfer e. Klik Initiate, tunggu sampai komputer stanby untuk berkomunikasi dengan CSI f. Hidupkan CSI dengan menekan tombol power g. Tekan Utilitydan pilih Communication, lalu klik enter h. Pilih Dump Data, kemudian enter i. Pilih All Routes atau per Route, lalu tekan enter. Tunggu sampai proses dump data selesai.
4.3.3 Pengolahan Data CSI Setelah selesai melakukan dump data, maka hasil pengukuran CSI dapat dilihat dan diprint. Data yang bisa kita dapatkan:
Nilai vibrasi overall
Spectrum
Time base data
Trending
Data vibrasi yang dijadikan sebagai referensi adalah data vibrasi G1-G-1B untuk periode waktu 4 Mei 2000 – 24 Januari 2002.
Berdasarkan data vibrasi yang didapat melalui CSI Analyzer, terdapat 3 plot data : a. Trending yaitu plot yang digunakan untuk mengetahui besarnya level vibrasi dan kondisi umum kelayakan mesin serta sebagai petunjuk atau indikator terjadinya perubahan (biasanya memburuknya) suatu mesin. b. Spektrum yaitu plot yang memberi informasi untuk digunakan dalam analisa sumber penyebab dominan vibrasi dari suatu mesin atau sumber masalah yang terjadi pada mesin. Masalah mesin hanya terjadi pada frekuensi tertentu dan biasanya dilihat ketika nila vibrasi overall sudah relatif tinggi. c. Time base/waveform memberikan petunjuk untuk kondisi mesin yang tidak terbaca secara jelas pada data spektrum. Plot ini juga kmemberi informasi yang tidak ditunjukkan pada plot spetrum sehingga membantu dalam analisis masalah mesin.
Menentukan level warning, alarm, dan danger dapat diperoleh dengan melakukan interpolasi pada data. Dibawah ini nilai yang didapat :
a. Level warning : 0.16 in/sec b. Level alarm
: 0.30 in/sec
c. Level danger : 0.45 in/sec
Prediksi mesin akan mencapai alarm level adalah pada 13 Agustus 2003 Dari plot data spektrum diperoleh :
1x 2x 3x
a. Frekuensi dominan : 350 Hz b. Level vibrasi/amplitudo : 0.05385 c. Posibility cause : Blade/Vane Pass Berdasarkan bentuk dari frekuensi dan amplitudo yang ditunjukkan oleh plot spektrum diatas, dapat di simpulkan bahwa penyebab dari vibrasi pompa G1-G1B adalah Blade/Vane Pass.
2 Plot timebase dalam 1 bearing
Untuk Outboard Horizontal
Dari gambar diatas, dengan meletakkan poin pada titik dimana memiliki puncak tertinggi didapatkan nilai:
Amplitude : 0.323 mils
peak-peak : 0.323 - 0.0186 = 0.3044 mils
zero(0)-peak : 0.323-0 = 0.323 mils
Untuk Outboard Vertikal
Dari gambar diatas, dengan meletakkan poin pada titik dimana memiliki puncak tertinggi didapatkan nilai:
Amplitude : 0.169 mils
peak-peak : 0.17 - (-0.12)= 0.29 mils
zero(0)-peak : 0.17-0 = 0.17 mils
Parameter penting dalam vibrasi: Parameter proses yang penting dalam analisa vibrasi adalah Tempeature dan Pressure. Karena jika suatu equipment mengalami vibrasi tinggi maka dapat ditunjukan dengan peningkatan temperature dan pressure dari kondisi proses yang sebenarnya.
Frequency per Cycle Untuk mendapatkan nilai frekuensi per siklus dapat melihat gambar dibawah ini
Frekuensi percycle : 49.87 Hz
Relative Phase between two bearings Nilai Relative Phase 2 plot dalam 1 bearing didapatkan dengan mengukur nilai revolution number dikedua titik puncak pada Outboard Horizontal dan Outboard Vertikal. Diketahui
:
Revolution Number Outboard Horizontal = 0.233 Revolution Number Outboard Vertikal = 0.220
Ditanya
:
Relative Phase antara dua(2) time base Jawab
:
Relative Phase = (Revolution Number MOH – Revolution Number MOV) x 360⁰ = (0.233 – 0.220) x 360⁰ = 4.68⁰
BAB V ANALISA DAN KESIMPULAN
Dari semua bahasan yang telah dicantumkan di atas, ada beberapa kesimpulan yang dapat diambil yaitu :
Vibrasi adalah salah satu parameter penting yang harus dijaga karena sangat berpengaruh terhadap kehandalan equipment rotating tersebut.
Vibrasi dapat diukur menggunakan ADRE atau pun CSI. Dengan melihat dari data hasil pengukuran menggunakan ADRE atau CSI, seperti spectrum plot, diagram bode, waterfall atau pun orbit, kita bisa mengetahui bagaimana kondisi mesin yang sebenarnya.
Pemahaman mengenai kondisi mesin membantu kita untuk mendeteksi jika ada gejala kegagalan pada mesin
Software ADRE biasanya digunakan untuk analisa vibrasi pada perlatan rotating yang besar-besar, sedangkan
CSI biasanya sering digunakan untuk pengecekan vibrasi pada peralatan rotating yang relative kecil.
Dalam memilih akan menggunakan ADRE atau CSI dalam melakukan pengukuran vibrasi didasarkan pada beberapa pertimbangan. ADRE digunakan untuk menganalisa vibrasi pada critical equipment dengan pertimbangan karena keakuratan pembacaan vibrasi dan banyaknya data dan plot yang bisa didapat.
