151
PENGARUH PERUBAHAN NILAI SENSOR TORSI TERHADAP LAJU ALIRAN MATERIAL FLY ASH PADA WEIGHT FEEDER FLY ASH DI PT SEMEN
BATURAJA (PERSERO ) TBK
1Kusendro Harry Wibowo, 2Dewi Permata Sari, 3Selamat Muslimin
1-3Politeknik Negeri Sriwijaya
1[email protected], 2[email protected],
ABSTRACT
Torque sensors are used to measure how much energy is needed to rotate an object, such as a gearbox. In general, the torque sensor value is used to protect the motor, but in the Fly Ash Weight Feeder, it is used to calculate the volume of fly ash material flowing. The torque sensor value affects the amount of material flowing through the cement grinding process; the higher the torque sensor value, the more Fly Ash material flows, and the lower the torque sensor value, the less Fly Ash material flows. We can monitor and maintain the quality of the cement manufacturing process by knowing how much Fly Ash material flows through the system.
Keywords : Torque Sensor, weight feeder, Transducer, Induction motor ABSTRAK
Sensor torsi digunakan untuk mengukur besaran energi yang dibutuhkan untuk memutar sebuah objek seperti gearbox. Pada umumnya nilai sensor torsi digunakan untuk mengamankan motor dari kerusakan akan tetapi pada Weight Feeder Fly Ash nilai sensor torsi digunakan untuk mengukur besaran aliran material Fly Ash yang mengalir.
Nilai pada sensor torsi mempengaruhi jumlah material yang mengalir ke dalam proses pengilingan semen, semakin besar nilai pada sensor torsi semakin banyak material Fly Ash yang mengalir, dan semakin kecil nilai sensor torsi semakin sedikit material Fly Ash yang mengalir ke proses penggilingan semen. Dengan mengetahui jumlah aliran material Fly Ash yang mengalir ke dalam sistem kita bisa mengendalikan dan menjaga kualitas dari proses pembuatan semen.
Kata Kunci : Sensor torsi, timbangan, Transduser, motor induks
152 PENDAHULUAN
Pada Finish Mill penggunaan material Fly Ash sebagai material pembentuk beton didasari pada sifat material ini yang memiliki kemiripan dengan sifat semen. Adanya kemiripan sifat-sifat ini menjadikan Fly Ash sebagai material pengganti untuk mengurangi jumlah semen sebagai material penyusun beton mutu tinggi.
Penggunaan Fly Ash sebagai material pembentuk beton memberikan dampak positif jika ditinjau dari segi lingkungan.
Fly Ash merupakan sisa pembakaran batu bara yang sangat halus. Kehalusan butiran Fly Ash berpotensi terhadap pencemaran udara. Penanganan Fly Ash pada saat ini masih terbatas pada penimbunan di lahan kosong. Manfaat Fly Ash sebagai material pengganti semen pada beton, menitik beratkan pada pengaruh penggunaan material ini terhadap kuat tekan beton khususnya pada awal umur beton. Tujuannya untuk memastikan nilai kadar fly ash yang optimum pada campuran adukan beton mutu tinggi.[1]
Weight feeder memegang peranan yang penting dalam menentukan kualitas produk yang dihasilkan. Pada prinsipnya weight feeder dapat dianggap sebagai suatu timbangan elektris- mekanis yang secara otomatis menentukan berat material penyusun yang akan diumpankan. Keakuratan weight feeder sangat diperlukan dan kesalahan kerja weight feeder dapat mengakibatkan mutu produk yang dihasilkan kurang baik, atau rusak.
Sebaliknya respon weight feeder yang akurat akan menghasilkan suatu komposisi bahan baku yang diinginkan, sehingga produk yang di hasilkan berkualitas baik.[2]
TINJAUAN PUSTAKA Sensor Torsi
Sensor torsi adalah sebuah peralatan instrumen elektonik yang digunakan untuk mendeteksi gejala- gejala atau sinyal-sinyal dari perubahan besaran energi yang dibutuhkan untuk memutar suatu benda seperti Gearbox.
Pada aplikasinya sensor torsi di weight feeder fly ash digunakan untuk mengukur besaran nilai dari laju material fly ash. Gambar 1 merupakan sensor torsi pada weight feeder fly ash yang berada di antara motor dan piringan disk yang dihubungkan dengan shaft motor.
Gambar 1 Sensor Torsi
Transducer
Transduser adalah sebuah alat yang mengubah satu bentuk daya menjadi bentuk daya lainnya untuk berbagai tujuan termasuk pengubahan ukuran atau informasi (misalnya, sensor tekanan).
Transduser bisa berupa peralatan listrik, elektronik, elektromekanik, elektromagnetik, fotonik, atau fotovoltaik. Dalam pengertian yang lebih luas, transduser didefinisikan sebagai suatu peralatan yang mengubah suatu bentuk sinyal menjadi bentuk sinyal lainnya. Contoh yang umum adalah pengeras suara (audio speaker), yang mengubah beragam voltase listrik yang berupa musik atau pidato, menjadi vibrasi mekanis. Contoh lain adalah microphone, yang mengubah suara, bunyi, atau energi akustik menjadi sinyal atau energi listrik. Suatu definisi mengatakan “transduser adalah sebuah alat yang bila digerakkan oleh energi di dalam sebuah sistem transmisi, menyalurkan energi dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi kedua”. Transmisi kedua ini bisa listrik, mekanik, kimia, optik (radiasi) atau termal (panas).[3]
153
Weight Feeder Fly Ash
Weight Feeder Fly Ash merupakan suatu sistem yang digunakan untuk mengumpan material Fly Ash ke dalam penggilingan. Pada sistem ini pengukuran jumlah material yang mengalir dan masuk ke dalam sistem di ukur menggunakan sensor torsi. Pada Weight feeder fly Ash terdapat 2 bagian yaitu stabilizing feeder yang berfungsi sebagai Pengumpan aliran material secara stabil dengan posisi horizontal yang biasa disebut sebagai "Steady Stream feeder ” dan flow meter bagian pengukuran dari weight feeder fly ash.
Pada gambar 2 dapat dilihat sistem dari Fly Ash.
Gambar 2 Weight Feeder Fly Ash
Programable Logic Control
Programable Logic Control yang biasa di singkat PLC didefinisikan suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi yang menjalankan fungsi spesifik seperti: logika, sequen, timing, counting dan aritmatika, dan untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai dengan yang diinginkan. PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol.
PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan. [4]
Human Machine Interface
HMI (Human Machine Interface) adalah sistem yang meng-hubungkan antara manusia dan teknologi mesin.
HMI dapat berupa pengendali dan visualisasi status baik dengan manual maupun melalui visualisasi komputer yang bersifat real time. Sistem HMI biasanya bekerja secara online dan real time dengan membaca data yang dikirimkan melalui I/O port yang digunakan oleh sistem controller-nya.
Port yang biasanya digunakan untuk controller dan akan dibaca oleh HMI antara lain adalah port com, port USB, port RS232 dan ada pula yang menggunakan port serial. Tugas dari HMI (Human Machine Interface) yaitu membuat visualisasi dari teknologi atau sistem secara nyata. Sehingga dengan desain HMI dapat disesuaikan sehingga memudahkan pekerjaan fisik. Tujuan dari HMI adalah untuk meningkatkan interaksi antara mesin dan operator melalui tampilan layar komputer dan memenuhi kebutuhan pengguna terhadap informasi sistem. Pada HMI juga terdapat visualisasi pengendali mesin berupa tombol, slider,dan sebagainya yang dapat difungsikan untuk mengendalikan mesin sebagaimana mestinya. Selain itu dalam HMI juga ditampilkan alarm jika terjadi kondisi bahaya dalam sistem. Sebagai tambahan, HMI juga menampilkan data- data rangkuman kerja mesin termasuk secara grafik.[5] Tampilan HMI dapat kita lihat pada gambar 3 berikut ini.
Gambar 3 Tampilan HMI
Motor Indusksi 3 Fasa
Motor induksi merupakan motor yang banyak digunakan pada industri, bisnis transportasi dan lain-lain.
Konstruksinya yang kokoh (robust) merupakan keunggulan dari motor induksi disamping harga yang murah dan bebas perawatan. Pada umumnya motor induksi digunakan pada kecepatan
154 putaran tetap. Berdasarkan survei,
konsumsi daya pada motor dengan kecepatan konstan lebih besar dibanding dengan motor kecepatan variabel untuk berbagi beban.[6]
Sebuah motor induksi tiga fasa memiliki konstruksi yang hampir sama dengan motor listrik jenis lainnya. Motor ini memiliki dua bagian utama, yaitu:
stator yang merupakan bagian yang diam, dan rotor sebagai bagian yang berputar sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 4, Antara bagian stator dan rotor dipisahkan oleh celah udara yang sempit, dengan jarak berkisar dari 0,4 mm sampai 4 mm.[7]
Gambar 4 Konstrusi Motor Listrik
Variable Speed Drive
Variabel speed drive atau variabel frekuensi drive adalah suatu alat yang digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor listrik (AC) dengan mengontrol frekuensi daya listrik yang dipasok ke motor.
Variabel frekuensi drive semakin popular karena kemampuannya untuk mengontrol kecepatan motor induksi.
VSD mengontrol kecepatan motor induksi dengan mengubah frekuensi dari grid untuk nilai disesuaikan pada sisi mesin sehingga memungkinkan motor listrik dengan cepat dan mudah menyesuaikan kecepatan dengan nilai yang diinginkan. Dua fungsi utama dari variabel frekuensi drive adalah untuk melakukan konversi listrik dari satu frekuensi ke yang lain, dan untuk mengontrol frekuensi keluaran. Aplikasi VSD digunakan dari mulai peralatan kecil sampai peralatan besar, yaitu pengaturan pabrik tambang, kompresor dan sistem ventilasi untuk bangunan besar. Selain itu VSD juga digunakan pada pompa, konveyor dan alat pengendali mesin. [8]
METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan adalah metode kuantitatif. Pada metode ini penelitian dilakukan dengan mengumpulkan data-data parameter yang ada, ini bertujuan untuk memahami cara kerja dari sensor torsi dalam mengukur aliran material Fly Ash yang mengalir ke proses penggilingan.
Tahapan-tahapan Penelitian sebagai berikut:
– Pengumpulan data dari buku, jurnal, dan manual book peralatan – Pengambilan data dilapangan
dengan cara mengamati perubahan nilai yang terjadi pada sensor torsi – Analisa hasil pengamatan
dilapangan.
Blok Diagram
Blok diagram merupakan bagian terpentik dalam merancang program.
Karena dalam blok diagram menjelaskan secara keseluruhan sistem yang akan dibuat. Blok diagram dapat dilihat pada gambar 5 dibawah ini
Gambar 5 Blok diagram Proses Kontrol
Cara Kerja Sistem
Pada saat sistem dimulai PLC menerima input setpoint yang kemudian memberikan perintah untuk menjalankan motor. selanjutnya material mulai mengalir ke sistem penggilingan. Pada saat bersamaan sensor torsi mengukur laju aliran material yang mengalir ke dalam sistem penggilingan. Sensor torsi akan mengirim sinyal ke PLC untuk memberikan informasi nilai torsi dari material yang mengalir. Selanjutnya PLC mulai memproses data tersebut dengan membandingkan setpoint terhadap pembacaan sensor. Jika pembacaan sensor kurang dari setpoint maka PLC akan memberikan perintah untuk
Input
Analog Signal
PLC Motor
Sensor Torsi
Analog
Signal Output
+
-
155
menambah kecepatan motor, Jika pembacaan sensor lebih dari setpoint PLC akan memberikan perintah untuk menurunkan kecepatan motor.
PEMBAHASAN
Pada Penelitian sebelumnya Menurut User Manual [9] Sensor torsi menggunakan prinsip mekanik bahwa setiap titik massa dikenakan gaya coriolis ketika material berada dalam gerakan relative dalam sistem yang berputar secara merata, peng-ukururan torsi gaya coriolis bisa dilaksanakan sehingga dididapatkan laju aliran massa dari aliran material fly ash.
Gambar 6 Disk Pengukuran
Pada gambar 6 merupakan disk pengukur yang berputar secara konstan dengan kecepatan tinggi. Material fly ash dari stabilizing feeder jatuh ke tengah mengukur disk . Kemudian material fly ash dengan cepat dipaksa untuk bergerak dari tengah ke luar disk dengan gaya sentrifugal. Selama gerakan, material fly ash men-ciptakan gaya gesekan friction force (Fr), counter centrifugal force (Fz) dan gaya tangensial Coriolis (Fc). Sebuah torsi gaya gerak counter (M) yang disebabkan oleh gaya Coriolis yang ditangkap oleh pengukur torsi yang dipasang pada sistem. Fr dan Fz tidak memiliki kekuatan berdampak pada sumbu rotasi.
Dengan pengukuran torsi counter-force (M) yaitu dampak gaya Coriolis pada disk pengukur, massa jumlah aliran kemudian dapat dihitung. Definisi torsi M dapat dilihat pada rumus 1 berikut.
M = Q ώ R2
Persamaan 1. Torsi Dimana :
M = torsi (NM)
Q = tingkat aliran material (t/h) ώ = Kecepatan putar (s)
R = radius pan skala (m)
Berikut ini adalah tabel pengambilan data dari pengamatan dan pengukuran nilai milliampere sensor torsi
Tabel 1 Pengambilan data
No Torsi Speed Flow
(t/h) Arus (mA)
1 0 915 0 0.44
2 675 915 3 3.57
3 1724 915 8.01 8.75 4 2938 914 13.35 16.7 5 3337 913 15 18.4
Berdasarkan tabel 1 dapat dilihat pada saat nilai torsi di 0 (nilai pembacaan PLC) flow material yang terukur 0 t/h dan Ketika nilai naik sampai 3337 flow material menjadi 15 t/h. Dapat di Analisa bahwa semakin besar nilai sensor torsi yang terukur maka semakin besar pula jumlah material yang mengalir ke dalam pengilingan semen. Pada gambar 7 dapat dilihat grafik pengaruh sensor torsi terhadap flow material yang mengalir.
Gambar 7 Grafik pengaruh perubahan nilai sensor torsi terhadap jumlah material.
KESIMPULAN
1. Perubahan dari nilai sensor torsi akan sangat berpengaruh terhadap jumlah aliran material yang mengalir ke pengilingan 2. Kerusakan yang terjadi pada
sensor torsi akan sangat mempengaruhi kualitas dari produk karena pembacaan nilai sensor tidak stabil
156 REFERENSI
M. Setiawati, “Fly Ash Sebagai Bahan Pengganti Semen Pada Beton,”
Semin. Nas. Sains dan Teknol., vol.
17, pp. 1–8, 2018, [Online].
Available:
Fendy Santoso and Thiang, “Pengaturan Berat Total Material Yang Keluar Dari Weight Feeder Conveyor Dengan Menggunakan Kontrol Logika Fuzzy,” J. Tek. Elektro, vol.
3, no. 1, pp. 1–9, 2003, [Online].
Available:
A. Mulyana and S. S. Nurdin,
“perancangan alat uji kebisingan knalpot sepeda motor berbasis mikrokontroler PI16F877A,” J. Sist.
Komput. Unikom, vol. 1, no. 2, pp.
1–7, 2012.
Sujito, “IMPLEMENTASI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) PADA PENGENDALIAN ROBOT PEMINDAH BOTOL MINUMAN Sujito,” Manag.
Oper., pp. 85–91, 2011.
H. Haryanto and S. Hidayat,
“Perancangan HMI (Human Machine Interface) Untuk Pengendalian Kecepatan Motor DC,” Setrum, vol. 1, no. 2, pp. 1–
8, 2012.
E. Wahjono, “Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Sebagai Penggerak Mobil Listrik Dengan Kontroler Fuzzy Logic Berbasis Direct Torque Control,” J. Ilm. Mikrotek, vol. 1, no. 3, pp. 136–144, 2015.
N. Evalina and A. A. Zulfikar,
“Pengaturan Kecepatan Putaran Motor Induksi 3 Fasa Menggunakan Programmable Logic Controller,” J.
Electr. Technol., vol. 3, no. 2, pp.
73–80, 2018.
D. N. Huda, “Pengujian Unjuk Kerja Variabel Speed Drive Vf-S9 3 Fasa 1 Hp the Testing of Performance Vf-S9 Variable Speed Drive With Induction Motor Three Fasa 1 Hp,”
Skripsi, vol. 1, no. 1, pp. 1–8, 2015.
C. H. M. & E. E. Tec, Operation And Maintenance User Manual KXT(F)- IIFlyashMeasurement And Control Systemm. 2016
