SISTEM PELUMASAN
E. VARIABEL YANG DIUKUR DAN DIKONTROL MINYAK PELUMAS
Tiga kelompok utama pelumasan yang digunakan pada unit-unit pembangkit, yaitu:
- Minyak - Grease
- Pelumas Khusus
Dalam bahasa ini kami hanya akan secara khusus membahas Minyak Pelumas.
Karakteristik pelumasan:
1. Kekentakan (viscosity)
Kekentalan merupakan sifat terpenting dari minyak pelumas, yang merupakan ukuran yang menunjukan tahanan minyal terhadap suatu aliran. Minyak pelumas dengan viskositas tinggi adalah kental, berat dan mengalir lambat. Ia mempunyai tahanan yang tinggi terhadap geraknya sendiri serta lebih banyak gesekan di dalam dari molekul-molekul minyak yang saling meluncur satu diatas yang lain. Jika digunakan pada bagian-bagian mesin yang bergerak, minyak dengan kekekantalan tinggi kurang efisien karena tahanannya terhadap gerakan. Sedangkan keuntungannya adalah dihasilkan lapisan minyak yang tebal selama penggunaan.
Minyak dengan kekentalan rendah mempunyai geekan didalam dan tahanan yang kecil terahdap aliran. Suatu minyak dengan kekentalan rendah mengalir lebih tipis. Minyak ini
Teknik Konverensi Energi 2008 107 dipergunakan pada bagian peralatan yang mempunyai kecepatan tinggi dimana permukaannya perlu saling berdekatan seperti pada bantalan turbin.
Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliaran fluida yang merupakan gesekan antara molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan– bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai :
Geseran dalam ( viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya.
Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas.
Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut.
Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidah ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida.
2. Index kekentalan
Kekentalan minyak pelumas akan berubah sesuai keadaan temperatur dan tekanannya. Kekentalan akan berkurang jika temperatur naik. Viskositas index adalah suatu ukuran yang menyatakan berat banyak kekentalan. Jumlah pertambahan kekentalan tersebut dibandingkan dengan kekentalan dari dua jenis minyak yang telah diketahui besarnya. Index kekntalan
Teknik Konverensi Energi 2008 108 dinyatakan dari angka 0 sampai 100. Temperatur suatu peralatan sangat menentukan pemilihan jenis minyak pelumas. Jika temperatur kerja minyak terlalu tinggi, maka kekentalannya akan terlalu rendah untuk memberikan pelumasan yang diperlukan.
3. Titik lumer
Titik lumer adalah suatu temperatur dimana minyak mulai mengalir. Minyak pelumas yang digunakan didalam suatu sistem pendinginan atau dalam suhu dingin harus mempunyai titik lumer yang rendah
4. Titik nyala
Titik nyala adalah suatu temperatur dimana pencampuran uap minyak dengan udara baru mulai terbakar tidak akan menyala.
5. Titik bakar dan kandungan asam.
Titik bakar adalah suatu temperatur dimana minyak akan menyala terus paling sedikit lima detik jika dibakar. Jenis minyak pelumas yang digunakan untuk melayani temperatur tinggi harus mempunyai titik tuang dan titik bakar yang tinggi.
6. Kandungan Asam
Penentuan kandungan asam yang terdapat pada minyak merupakan cara yang baik untuk mengetahui lama penggunaan minyak, dimana jumlahnya dinyakan dengan angka-angka netralisasi keasaman minyak akan bertambah terjadinya penguraian terhadap sifat-sifat minyak. Pengukuran terhadap jumlah asam dapat memberikan informasi terhadap perlunya penggantian peralatan minyak.
Analisa pelumas adalah bagian dari kegiatan pemeliharaan prediktif yang dilakukan secara rutin pada pembangkit listrik. Sifat fisika kimia pelumas meliputi warna, viskositas, kandungan logam, kandungan asam/basa dll harus senantiasa dipantau secara rutin untuk mendapatkan sinyal atau deteksi dini bila terjadi kerusakan pada mesin atau untuk menemukan periode penggantian pelumas. Selain digunakan pada program perawatan, analisa pelumas juga digunakan sebagai alat bantu pada analisa kerusakan (failure analysis). Dalam hal ini pelumas dicek untuk mencari penyebab kerusakan mesin seperti overheating atau kontaminasi zat korosif. Failure analysis biasanya menggunakan metode analisa spektroskopi infra merah, analisa keausan (AAS atau ICP) dan ferrography. Pola pemeliharaan prediktif dianggap lebih efektif dan efisien karena pemeliharaan dilakukan
Teknik Konverensi Energi 2008 109 berdasarkan hasil pengamatan (monitoring) dan analisa untuk menentukan kondisi dan kapan pemeliharaan akan dilaksanakan. Dengan pemantauan pelumas diharapkan dapat melakukan diagnose awal agar dapat mencegah kemungkinan kerusakan lebih dini.
Prinsip Dasar Analisa Pelumas
Analisa pelumas dimulai dengan pengambilan sampel. Validitas dari sebuah analisa pelumas sangat tergantung pada prosedur pengambilan sampel, yaitu sebagai berikut :
a. Pemilihan titik sampling Sampling sebaiknya dilakukan di sekitar permukaan logam/komponen dimana terjadi pelumasan dan sebelum filtrasi. Misalnya di saluran drain dari setiap bearing. Titik sampling yang diinginkan adalah daerah dimana banyak terjadi aliran turbulensi sehingga diharapkan akan memberikan konsentrasi partikel, air atau kontaminasi lain yang mewakili. Namun titik sampling yang ideal tersebut dalam prakteknya sangat sulit. Sampel pada umumnya diambil dari oil sump, saluran recycle atau sebuah reservoir yang besar. Pengambilan titik sampling seperti ini masih dapat diterima asalkan dilakukan secara konsisten.
b. Penentuan kondisi sampel Sampling dilakukan ketika mesin sedang berjalan pada beban, kecepatan dan siklus yang normal. Sebelum pengambilan sampel hendaknya di flushing dulu untuk menghilangkan endapan, agar sampel yang diperoleh dapat mewakili kondisi sesungguhnya.
c. Meminimalisasi kontaminasi Dalam analisa oli yang perlu diperhatikan adalah kontaminasai dari sekitarnya (atmosfir, tangan dan alat sampling). Kontaminasi diusahakan seminimal mungkin. Botol sampel yang akan digunakan sebaiknya mempunyai klasifikasi cleanliness yang tinggi.
d. Penjadwalan pengambilan sampel Perawatan prediktif terhadap suatu peralatan dilakukan secara rutin untuk setiap interval waktu tertentu. Periode yang ditentukan tergantung jenis peralatan dan kondisi operasi. Laporan dari perawatan rutin alat dapat digunakan untuk menentukan frekuensi sampling pelumas.
e. Pengelolaan pengambilan sampel Untuk pengelolaan kegiatan sampling harus dilakukan koordinasi yang baik antara engineer (oil analyst), teknisi sampling, dan operator mesin.
Monitoring pelumas secara berkala adalah serangkaian test di laboratorium yang meliputi analisa sifat fisika kimia, analisa keausan logam dan analisa kondisi pelumas sbb:
Teknik Konverensi Energi 2008 110 i. Analisa sifat fisika kimia Yang dimaksud sifat fisika kimia adalah sifat yang
menunjukkan ukuran kualitas dasar pelumas seperti viskositas, TAN, TBN, Kandungan air, kandungan bahan bakar. Titik nyala dll. Untuk menunjukkan performa dari pelumas, maka harus dilakukan pengukuran terhadap sifat-sifat tersebut terhadap pelumas bekas dan pelumas baru. Penyimpangan nilai dari pelumas bekas tidak boleh melebihi nilai ambang batasnya.
ii. Analisa keausan logam Analisa keausan logam digunakan untuk mengetahui kondisi “kesehatan“ dari mesin. Metode yang digunakan adalah AAS (Atomic Absorbtion Spectrofotometer), ICP (Inductive Couple Plasma) dan analisa feografi.
iii. Analisa kondisi oli Analisa kondisi oli dilakukan dengan menggunakan infra merah. Test ini digunakan untuk mendeteksi perubahan kimia yang terjadi pada base oil dan aditif. Selain itu juga dapat menentukan dan mengukur produk-produk oksidasi, nitrasi, dan sulfatasi.
Setelah analisa di lab selesai, selanjutnya adalah pengolahan data pengukuran dan diagnose. Pengolahan data dapat dilakukan dengan software sederhana seperti Microsoft excel. Data diolah untuk mendapatkan tabel dan grafik yang diinginkan dan harus menyampaikan pesan secara visual, efektif dan adil. Dalam mendiagnosa, diperlukan kemampuan untuk mendeteksi hubungan antara sebab timbulnya masalah dan akibat yang ditimbulkannya.
Metodologi Pengukuran
Berikut adalah studi kasus dalam rangka pemeliharaan prediktif dari mesin disel jenis SWD empat langkah dengan kapasitas 16.989,4 cc (9 cylinders) pada pembangkit listrik.
Pengambilan Sampel Pelumas
Sampling pelumas pada mesin SWD dilakukan pada saat mesin sedang beroperasi. Hal ini dilakukan untuk menjaga homogenitas sampel. Sampel diambil sebanyak 1 Liter. Dan sebagai data pembanding diambil juga pelumas baru (fresh oil) sebanyak 1 Liter. Sampel selanjutnya disimpan dalam botol berwarna gelap dan siap dianalisa di laboratorium.
Teknik Konverensi Energi 2008 111 Analisa pelumas yang dilakukan dibagi 2 yaitu analisa sifat fisika kimia pelumas dan analisa keausan logam. Metode analisa sifat fisika kimia yang dilakukan dapat dilihat pada tabel 1 dibawah ini. Analisa sifat fisika kimia digunakan untuk mengevaluasi kerusakan dan unjuk kerja pelumas. Untuk mengevaluasinya, setiap hasil dibandingkan dengan hasil analisa pelumas baru. Perubahan dari pelumas diperbolehkan jika tidak melampaui warning level (ambang batas).
Pada Tabel 2 dibawah ini menunjukkan metode analisa keausan logam. Analisa ini diperlukan untuk mengevaluasikondisi komponen mesin (piston, liner, ring, bearing dll). Jika keausan beberapa logam melebihi batas maka diperlukan tindak lanjut berupa pengecekan dan penggantian komponen yang aus.
Hasil Pengukuran Dan Pembahasan
Tabel 3 menunjukkan beberapa parameter yang telah terukur untuk mengevaluasi performa dari pelumas mesin yaitu viskositas, viskositas indeks, TBN (Total Base Number), kandungan air dan kelarutan bahan bakar (fuel diluent). Hasil analisa menunjukkan terjadinya
Teknik Konverensi Energi 2008 112 peningkatan viskositas sebesar 29% pada suhu 40˚C dan peningkatan sebesar 100˚C. hai ini menunjukkan bahwa umur paki pelumas ini sudah hamper habis atau boleh dikatakan bahwa penggantian pelumas secepatnya akan lebih baik buat mesin. Hal ini dikarenakan terjadi perubahan viskositas melebihi dari yang direkomendasikan yaitu 20%. Kenaikan 29% pada suhu 40˚C sudah menyulitkan penyalaan mesin (starter), sedangkan kenaikan viskositas 19% pada suhu 100˚C akan menurunkan kinerja mesin dan terjadi pemborosan bahan bakar. Peningkatan viskositas disebabkan karena terjadinya oksidasi pelumas yang berlebihan karena mesin beroperasi pada suhu terlalu tinggi atau karena penggunaan pelumas yang tidak tepat (aditif sudah tidak efektif) dan penggunaan bahan bakar berkualitas rendah seperti HFO (Heavy Fuel Oil). Oksidasi pelumas dapat dibuktikan dengan penurunan nilai TBN. Penurunan TBN dapat dikaitkan dengan terjadinya degradasi molekul pelumas dasar dan aditif antioksidan. Penurunan TBN pada pelumas mesin ini terjadi sekitar 34%, dan termasuk tinggi mengingat bahwa umur pelumas ini hanya 182 jam. Terjadinya pencampuran media pendingin dan bahan bakar dapat diabaikan, apabila dilihat pada tabel 3.
Untuk mengevaluasi kondisi komponen mesin, dilakukan analisa kandungan keausan logam seperti pada tabel 4 dibawah ini :
Teknik Konverensi Energi 2008 113 Kandungan logam-logam penyusun piston, ring, bearing, dan cylinder liner masih berada dalam batas yang diperbolehkan.
VARIABEL YANG KONTROL