Analisa Vibrasi Pada Rotating Equipment (1 of 2)

Vibrasi artinya getaran dan alat ukurnya ada 2 yaitu Vibrasimeter adalah alat untuk mengukur getaran yang dibentuk oleh spektrum tanpa menunjukkan frekuensi (hanya trending) dan Vibrasi Analyzer adalah alat ukur getaran yang menampilkan amplitudo (A) dan frekuensi (f). Pada peralatan rotating equipment (turbine, pump, motor, fan, gearbox) vibrasi bisa untuk mendeteksi gejala awal kerusakan yang lebih serius misalnya gejala kerusakan pada bearing, poros atau pelumasannya. Vibrasi dibagi menjadi 2 seperti dibawah ini:

Forced Vibration Mechanism diselesaikan dengan cara menghilangkan/mengurangi exciting atau driving force

Vibrasi bisa diukur dengan berbagai cara baik secara visual (melihat dan mendengar) maupun secara teknis (menggunakan peralatan vibrasi analyzer).

Pengukuran vibrasi masuk dalam lingkup predictive maintenance yang diukur secara periodik untuk melihat peta kesehatan unit. Maintenance dibagi menjadi 4 yaitu :

1. Breakdown Maintenance (Run to Failure) ---> membiarkan mesin beroperasi sampai terjadi kerusakan

Keuntungan :

Murah
Mesin tidak dirawat secara berlebihan

Kerugian :

Tidak ada persiapan terhadap kerusakan mesin
Kerusakan akan menyebar ke komponen lain sehingga biaya perbaikan akan semakin mahal
Kerugian produksi besar

BACA JUGA: Analisa Oli Pelumas (Tribology) dan Referensi Report

2. Preventive Maintenance (PM) ---> perawatan sebelum mesin mengalami kegagalan

Keuntungan :

Perawatan dilakukan pada waktu yang sudah ditentukan dan dipersiapkan
Kegagalan mesin yang tidak terduga dapat dikurangi
Kerusakan fatal dapat dikurangi
Terganggunya jalan produksi bisa dikurangi
Ada pengaturan yang jelas terhadap penyimpanan komponen cadangan dan biaya

Kerugian :

Mesin terlalu sering diperbaiki walau sebenarnya tidak mengalami masalah sama sekali
Tindakan perawatan seringkali menambah masalah daripada menguranginya
Masih terjadi unscheduled breakdown

3. Predictive Maintenance (PdM) ---> membuat keputusan kapan perawatan mesin dilakukan

Keuntungan :

Kerusakan mesin yang terduga dapat dikurangi
Komponen hanya dipesan saat dibutuhkan, jadi penumpukan stok komponen bisa lebih dikurangi
Tindakan perawatan bisa lebih direncanakan

Kerugian :

Biaya yang tinggi dalam mempersiapkan peralatan instrumen dan tenaga ahli
Tidak ada kepastian apakah umur mesin bisa lebih panjang

4. Proactive Maintenance (PaM) ---> identifikasi akar permasalahan & memperbaikinya untuk mengurangi kerusakan mesin

Keuntungan :

Umur operasi mesin bisa lebih diperpanjang
Keandalan mesin meningkat
Kegagalan mesin dapat dikurangi
Biaya perawatan keseluruhan bisa dikurangi

Kerugian :

Investasi dengan biaya tinggi untuk peralatan instrumen dan keahlian personel
Diperlukan keahlian khusus dari para personelnya
Dibutuhkan investasi waktu untuk menerapkan metode ini
Butuh perubahan cara berfikir dari mulai level manajemen sampai level paling bawah

Ada 3 parameter yang diukur di vibrasi yaitu :

1. SUDUT PHASE ---> suatu bagian mesin yang bergetar dibandingkan dengan titik tetapnya (harus ada titik tetap/pusat sebagai 0^o). In Phase yaitu jika suatu kejadian terjadi pada waktu yang sama sedangkan Out of Phase terjadi pada waktu yang berbeda

Gelombang hitam mencapai puncaknya 180^o setelah gelombang biru, maka gelombang hitam 180^o Out of Phase

2. FREKUENSI (f) ---> jumlah gerakan bolak balik suatu getaran per satuan waktu

Dari grafik diatas bisa diartikan bahwa 1x frekuensi (1 gelombang dalam satuan waktu), 12 x frekuensi (12 gelombang dalam satuan waktu)

3. AMPLITUDO (A) ---> titik maksimum (gunung) atau titik minimum (lembah) dari titik tetapnya

ORDER adalah frekuensi/RPM artinya frekuensi getaran yang terjadi per putaran penuh mesin, misalnya 2 order (2x frekuensi terjadi di 1 putaran penuh mesin)

Dalam pembacaan frekuensi di vibrasi analyzer ada 3 istilah yaitu :

Sub synchronous ---> untuk nilai order < 1 misalnya 0,1 ; 0,2 ; 0,3 order .......dst
Synchronous ---> untuk nilai order bilangan bulat misalnya 1, 2, 3 order .......dst
Non Synchronous ---> untuk nilai order bilangan pecahan misalnya 1,2 ; 2,4 ; 3,5 order .......dst

PERIODE (T) ---> waktu yang diperlukan untuk gerakan bolak balik (1 gunung & 1 lembah)

Hubungan antara frekuensi dan amplitudo dalam pembacaan di vibrasi analyzer untuk menganalisa kerusakan peralatan sebagai berikut :

Sesuai gambar diatas bisa dilihat bahwa :

Frekuensi (f) ---> semakin besar "f" menunjukkan ke semakin berbeda sumber permasalahan (source of problem) misalnya frekuensi 1xRPM, 2xRPM dst akan merujuk ke identik permasalahan masing-masing
Amplitudo (A) ---> semakin besar "A" menunjukkan ke semakin tinggi tingkat keparahan (severity of the problem) dari permasalahan yaitu semakin tinggi A maka semakin parah gejala kerusakan peralatan

Vibrasi analyzer mengukur Amplitudo (A) vibrasi dengan 3 cara yaitu :

1. DISPLACEMENT (Simpangan Getar) ---> Y = A Sin (wt)

Sejauh mana benda bergerak maju mundur (bukan naik turun) pada saat vibrasi
Perubahan posisi objek dari titik pusatnya
Displacement terkecil pada sudut (0 & 180) sedangkan terbesar pada (90 & 270)
Cocok digunakan untuk f < 600 CPM (< 10 Hz)

Umumnya displacement probe terdiri dari 3 kabel yaitu output signal (putih), grounding (hitam), power input (merah)

Diatas adalah grafik hubungan dari 3 parameter pengukuran, sebagai contoh mesin dengan frekuensi 10 Hz maka :

Getarannya kecil yang berarti amplitudo kecil ---> sensor acceleration keakuratannya kecil
Velocity sedang
Sensor displacement keakuratannya lebih besar dibanding yang lain

Sehingga pengukuran yang cocok untuk frekuensi 10 hz adalah sensor displacement

Mengapa harus dipilih salah satu ? karena di alat ukur vibrasi hanya akan membaca satu parameter dan setiap parameter memiliki sensor (probe) yang berbeda. Probe acceleration memiliki range yang paling besar, harga lebih terjangkau dan cocok untuk putaran mesin (RPM) tinggi.

Telah disepakati bahwa untuk frekuensi 60 sd 1000 Hz digunakan parameter velocity

- Kemungkinan terpasang sebagai OEM equipment

- Untuk permanently installed

- Range frekuensi antara 0 sd 1000 Hz

BACA JUGA: Macam - Macam Kompresor (Compressor)

Kelebihan Proximity/Displacement Probe :

Bisa digunakan untuk mengukur shaft (baik statik maupun dinamik untuk pergerakan shaft)
Dapat merespon frekuensi yang sangat rendah
Pembacaan sangat akurat karena permanently installed

Kekurangan Proximity / Displacement Probe :

Sensitif untuk permukaan yang tidak rata (karena akan menghasilkan sinyal yang salah)
Sensitif terhadap material tertentu
Shaft harus bersifat konduktor atau bersifat magnet
Membutuhkan eksternal power
Sensistif untuk temperatur rendah
Sulit dan mahal untuk di instalasi
Tidak dapat digunakan untuk pengukuran frekuensi tinggi > 1000 Hz
Kalibrasi (penentuan rasio antara output voltage dengan perpindahan aktual) ditentukan oleh material shaft (berbeda material akan berbeda pula laju penyerapan energinya)

2. VELOCITY (Kecepatan Getaran) ---> V = wA Cos (wt)

Kecepatan benda saat bergetar selama berisolasi

- Untuk mengukur level getaran pada casing/bearing house

- Range pengukuran antara 10 sd 2000 Hz

Kelebihan Velocity Probe :

Baik digunakan untuk frekuensi antara 10 Hz sd 2000 Hz
Tidak membutuhkan power supply

Kekurangan Velocity Probe :

Sulit dalam kalibrasi check
Probe tidak sensitif terhadap mounting problem karena casing vibration yang berat
Cenderung berukuran besar, berat dan mahal

3. ACCELERATION (Percepatan Getaran) ---> a = -w²A Sin (wt)

- Biasanya digunakan untuk equipment yang shaft-nya ditopang oleh rolling element bearing

Kelebihan Acceleration Probe :

Baik digunakan untuk frekuensi antara 15 Hz sd 10.000 Hz (range sangat luas)
Bisa digunakan untuk temperatur tinggi
Size transducer kecil
Harga realatif murah dibandingkan dengan probe lain
Sangat sederhana dalam instalasi

Kekurangan Acceleration Probe :

Sulit dalam kalibrasi check
Membutuhkan eksternal power

Ada 3 cara perhitungan dari sensor vibrasi yaitu :

- Root Mean Square (RMS)

- Peak

- Peak to Peak

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2017). Analisa Vibrasi Pada Rotating Equipment, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:

[1] Feriyanto, Y.E. (2016). Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

[2] Eisenman, Robert. (1997). Machinery Malfunction Diagnosis and Correction

[3] www.mobiusinstitute.org

[4] Vibration Training Course Book by Mobius Institute

[5] Vibration Diagnostic Guide by SKF Reliability System

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK