ANALISA VIBRASI PADA SISTEM MC PUMP DENGAN MENGGUNAKAN ALAT VIBXPERT TYPE VIB DI PERUSAHAAN PULP & PAPER

480

ANALISA VIBRASI PADA SISTEM MC PUMP

DENGAN MENGGUNAKAN ALAT VIBXPERT TYPE VIB 5.300 DI PERUSAHAAN PULP & PAPER

Legisnal Hakim, Ir. Japri, MT, Aprizul

Teknik Mesin, Fak. Teknik Universitas Muhammadiyah Riau Mesin Otomotif, Fak. Teknik Universitas Muhammadiyah Riau

E-mail : legisnalhakim@umri.ac.id

ABSTRAK

Sistem MC Pump yang terdiri dari motor, coupling, gearbox dan pompa merupakan sebagai alat transfer bubur pulp. Gearbox merupakan penerus putaran dari motor ke pompa yang mampu mentransmisikan putaran dari motor yang lebih tinggi dan daya yang lebih besar dengan efesiensi pemindahan daya yang tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil. Dalam gearbox berisikan roda gigi sebagai pemindah putaran dari shaft pertama ke shaft berikutnya. Roda gigi penggerak MC Pump ini merupakan roda gigi lurus yang digunakan untuk meneruskan gerakan dari sebuah motor yang menggerakkan pompa pada saat pengoperasian. Pada saat pengoperasian, sistem MC pump ini kemudian terjadi kerusakan pada salah satu sistem yaitu pada roda gigi dalam gearbox. Hal ini menjadi permasalahan yang sangat serius karena MC Pump ini termasuk rotating critical equipment. Ketika MC Pump ini stop, maka akan terjadi loss produksi, sehingga mengurangi produksi pulp. Oleh sebab itu, penulis berinisiatif untuk melakukan analisa kegagalan sistem MC Pump sebagai alat transfer bubur pulp. Dalam menganalisa kegagalan MC Pump ini, diawali dengan pengambilan data vibrasi dengan alat VibXpert Type VIB 5.300, analisa data vibrasi, kemudian melakukan diagnosa kegagalan dan memberikan rekomendasi dengan tepat. Masalah pada gearbox yaitu terjadinya gearmesh pada roda gigi. Histori data kerusakan sebelumnya sangat dibutuhkan dalam menganalisa kegagalan pada sistem MC Pump ini.

Kata kunci : Roda Gigi, Vibrasi, Diagnosa Kegagalan, Rekomendasi. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pada dunia Industri, pompa centrifugal sangat banyak digunakan karena prinsip kerja dan fungsinya sangat mudah serta spare partnya mudah didapatkan. MC Pump (Medium Consistency Pump) termasuk jenis Critical Equipment karena MC Pump Rotating Equipment yang beroperasi berhubungan langsung pada proses produksi pulp. Pompa MC Pump (Medium Consistency Pump) berfungsi untuk menstranfer bubur pulp dari stage ke stage berikutnya, MC Pump (Medium Consistency Pump) dapat mentransfer bubur pulp dengan consistency (tetap sama dalam mentransfer bubur pulp) antara 7 – 12 %. Jika diatur consistency-nya 8 %, maka kandungan bubur pulp 8 % dan kandungan air 92 %. MC Pump yang digunakan di pabrik kertas PT IKPP adalah IP824-U6005M1 berfungsi mentransfer bubur pulp dari Tanki unbleach 531 ke Wash press Metso pre-bleacing yang consistency pulp 8 % dengan laju aliran 1252 m3/h. Komponen utama unit MC Pump, terdiri dari motor listrik, Coupling 1, Gearbox, Coupling 2 dan pompa.

Dilihat dari histori dari data MC Pump ini, pada motor pernah terjadi kerusakan yaitu kerusakan bagian bearing motor yang awali dengan abnormal noise pada bearing motor. Coupling 1 dan 2 juga pernah terjadi kerusakan yaitu bagian komponen couplingnya seperti kerusakan pada karet coupling dan kelonggaran pada baut-baut pengikatnya. Kemudian pada pompanya juga pernah terjadi kerusakan yaitu kerusakan bagian bearing pompa, support pompa, terjadinya kelonggaran baut tapak pompa serta kerusakan pada Impeller pompa. MC Pump ini dalam kerja dan operasionalnya yaitu 24 jam non stop, ketika sudah ada indikasi kerusakan pada komponen coupling 1 dan 2 yang berlangsung dalam interval waktu yang lama maka komponen utama pertama yang akan mengalami kegagalan dari MC Pump ini adalah bagian Gearbox-nya. Didalam Gearbox terdapat dua gear yang saling bertautan yang memiliki clearance yang sangat kecil sekali jika dibandingkan dengan komponen lainnya, ketika terjadi kerusakan pada coupling maka akan berpengaruh terhadap gear dalam Gearbox. Inilah salah satu penyebab Gearbox sering mengalami kegagalan atau kerusakan. Terjadinya masalah pada Gearbox biasanya diawali dengan dengan abnormal vibrasi, abnormal noise pada Gearbox, temperatur Gearbox naik dari data sebelumnya, oli Gearbox kotor, terjadinya kebocoran oli pada dan lain-lain. Dengan adanya masalah-masalah yang terjadi mengakibatkan MC Pump ini sering terganggu operasionalnya sehingga terjadi loose produksi. Jika MC Pump ini stop, maka Pulp Making area akan shutdown atau stop mesin. Pulp making stop akan mengurangi jumlah produksi pulp, akibatnya perusahaan akan rugi. Untuk lebih memfokuskan penelitian dan analisis perlu dilakukan pengambilan data pada kegagalan Gearbox dengan menggunakan alat yaitu "VibXpert dengan type VIB 5.300". dan penentuan titik pengambilan data vibrasi, sebagai berikut : Bagian Gearbox ( 2 shaft ) : Shaft I : G1H, G1V, G1A dan G2H, G2V, G2A. dan Shaft II : G3H, G3V, G3A dan G4H, G4V, G4A.

Tujuan analisa ini adalah untuk : 1. Mengetahui kerusakan lebih awal sebelum terjadi kerusakan yang parah terhadap sistem MC Pump dengan aplikasi alat ukur Vibrasi (Vibxpert Type Vib 5.300). (Medium Consystency Pump). MC Pump (Medium Consistency Pump) merupakan salah satu kategori Critical Equipment pada PT Indah Kiat Tbk Perawang bagian Pulp Making area dan termasuk jenis pompa centrifugal. MC pump kategori Critical Equipment maksudnya adalah MC pump ini Equipment

481

yang beroperasi berhubungan langsung pada proses produksi Pulp. Equipment MC Pump (Medium Consystency Pump) seperti terlihat pada gambar 2.1 berikut :

MC pump merupakan salah satu jenis pompa centrifugal, pada rotating equipment MC pump ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu : 1. Motor listrik 2. Coupling dari motor ke Gearbox 3. Gearbox 4. Coupling dari Gearbox ke Pompa 5. Pompa. Untuk analisa vibrasi yang mendalam adalah bagian Gearbox. Gearbox MC Pump. Dalam beberapa unit mesin memiliki sistem pemindah tenaga yaitu Gearbox, yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga atau daya mesin ke salah satu bagian mesin lainnya. Putaran yang dihasilkan dari motor kemudian diteruskan ke Gearbox melalui Coupling, kemudian diteruskan putaran ke pompa melalui Coupling, sehingga unit pompa dapat bergerak menghasilkan sebuah pergerakan melalui impeller untuk memindahkan bubur Pulp dari stage satu ke stage berikutnya. Gearbox merupakan suatu alat khusus yang diperlukan untuk menyesuaikan daya atau torsi (momen/daya) dari motor yang berputar, dan Gearbox juga adalah alat pengubah daya dari motor yang berputar menjadi tenaga yang lebih besar. Fungsi Gearbox. Gearbox atau transmisi adalah salah satu komponen utama motor yang disebut sebagai sistem pemindah tenaga, transmisi berfungsi untuk memindahkan dan mengubah tenaga dari motor yang berputar, yang digunakan untuk memutar spindel mesin atau bentuk yang lain seperti coupling. Transmisi juga berfungsi untuk mengatur kecepatan gerak dan torsi serta berbalik putaran, sehingga dapat bergerak maju dan mundur. Kemudian Gearbox juga dapat Gambar 2.2 Gearbox MC Pump menurunkan putaran dan menaikan putaran mesin, Gearbox juga mempunyai beberapa fungsi antara lain :

1. Meneruskan putaran mesin dari motor ke pompa.

2. Menyediakan rasio gigi yang sesuai dengan beban mesin. 3. Menghasilkan putaran mesin tanpa slip.

Komponen Gearbox

Gearbox terdiri dari beberapa komponen, komponen satu dengan komponen lainnya saling berhubungan dan tidak dapat dipisahkan, berikut komponen Gearbox, yaitu : 1. Input shaft cover berfungsi sebagai penerus putaran dari motor pengerak. 2. Oil seal berfungsi sebagai penahan oli supaya tidak bocor dari poros. 3. Oil hole cover berfungsi sebagai saluran pemasukan oli. 4. Worm shaft berfungsi sebagai penerus putaran dari worm wheel ke output shaft 5. Worm wheel berfungsi sebagai penerus putaran dari input shaft ke output shaft 6. Out cover berfungsi sebagai penutup lubang output shaft. 7. Frame berpungsi sebagai rumah dari Gearbox. 8. Paking berfungsi sebagai penahan oli supaya tidak bocor.

Dasar-Dasar Getaran

Getaran atau vibrasi adalah getaran bolakbalik (osilasi) yang berulang dari bagian suatu benda (mesin) dari posisi kesetimbangan statisnya jika keadaan setimbang tersebut terganggu oleh adanya gaya

TINJAUAN PUSTAKA. MC Pump

Gambar 2.1 MC Pump (Medium

Consystency

482

paksa (eksitasi) atau gerakan badan mesin tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar. Karakteristik getaran meliputi parameter-parameter utama yaitu frekuensi, amplitudo dan bentuk gelombang. Pengukuran dasar dengan menggunakan instrument, penting dilakukan untuk memperoleh hubungan waktu perpindahan, kecepatan atau percepatan. Dari analisis dapat diperoleh informasi seperti frekuensi, amplitudo dan bentuk gelombang. Pada umumnya sistem yang bergetar mengubah energi potensial menjadi energi kinetik atau kebalikannya mengubah energi kinetik menjadi energy potensial. Jika sistem mempunyai peredam maka beberapa energi diserap setiap siklus getaran dan harus diberi oleh sumber dari luar bila getaran yang tetap (steady state) akan dijaga. Getaran dapat diklasifikasikan dengan berbagai jalan. Beberapa klasifikasi yang penting adalah sebagai berikut : a. Getaran bebas dan getaran paksa., b. Linier dan tidak linier, c. Getaran teredam dan tanpa redaman, d. Getaran diterministik dan non-deterministik .

Penyebab terjadinya vibrasi

Dalam pengecekan dan analisa vibrasi yang kita cari adalah apa yang menyebabkan terjadinya vibrasi tersebut. Dalam menganalisa ada dua hal mendasar yang harus diketahui yaitu source (sumber masalah) adalah pelaku utama atau penyebab utama terjadinya vibrasi dan severity (akibat dari penyebab utama vibrasi) yaitu akibat yang ditimbulkan dari sumber masalah. Penyebabpenyebab utama terjadinya vibrasi dan menyebabkan equipment menjadi masalah, sebagai berikut :

1. Imbalance, 2. Misaligment,

3. Looseness (longgar), 4. Bent shaft (Shaft Bengkok),

5. Kerusakan Pada Rolling Element Bearing. Pada rolling Element Bearing kerusakan tingkat pertamanya akan menimbulkan vibrasi difrekuensi tinggi akibat dari adanya impact pada Bearing. Untuk selanjutnya amplitudo vibrasinya akan tinggi pada frekuensi dari kerusakan Bearing tersebut (Bearing defect frequency). Bearing defect frequency yaitu ; 1). BPFI = Ball Passing Frequency Inner 2). BPFO = Ball Passing Frequency Outer 3). BSF = Ball Spin Frequency 4). FTF = Fundamental Train (cage) Frequency.

Alat Pengukur Vibrasi Untuk Penelitian dan Analisa :

Alat analisa yang digunakan adalah VibXpert Analyzer Type VIB 5.300. VibXpert analyzer adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur amplitude dan frekwensi getaran suatu mesin (rotating equipment). Alat ini juga memberikan informasi mengenai data spektrum dari getaran yang terjadi, yaitu data amplitude terhadap frekuensinya, data ini sangat berguna untuk menganalisa kerusakan suatu mesin. Setiap rotating equipment dibuat data basenya pada software pruftechnic. EPC membuat satu folder dalam menyimpan data base dan menganalisa vibrasi dari rotating equipment yaitu pruftechnic$on'prwf01(Z). Kemudian data base dibuat pada server " Omnitrend " disinilah semua data rotating equipment disimpan dan dianalisa. Adapun bentuk dari alat Vibxpert adalah sebagai berikut :

Menu utama dari VibXpert, yaitu :

1. Multimode., 2. Route., 3. Machine Template., 4. File Manager, 5. Service Setup. Komponen utama alat VibXpert analyzer yaitu :

1. Display (Monitor), 2. Sensor, 3. Kabel sensor, 4. Kabel data, 5. Re-Charger, 6. Box alat.

Gambar 2.3 Alat VibXpert Analyzer Type VIB 5.300

483

METODE PENELITIAN

Tahapan Penelitian & Analisa

Adapun tahap-tahap penelitian dan analisa ini dapat disajikan dalam bentuk flowchart berikut :

Keterangan Gambar : Bagian Motor :

M1 : M1H (Motor bagian depan titik Horizontal), M1V (Motor bagian depan titik Vertikal),

M2 : M2H (Motor bagian belakang titik Horizontal), M2V (Motor bagian belakang titik Vertikal), M2A (Motor bagian belakang titik Axial).

Bagian Gearbox ( 2 Shaft) :

G1 : G1H (Gearbox shaft I bagian depan titik Horizontal), G1V (Gearbox shaft I bagian depan titik Vertikal), G1A (Gearbox shaft I bagian depan titik Axial),

G2 : G2H (Gearbox shaft I bagian belakang titik Horizontal), G2V (Gearbox shaft I bagian belakang titik Vertikal), G2A (Gearbox shaft I bagian belakang titik Axial),

Gambar 2.4 flowchart penelitian Titik Pengambilan Data Vibrasi pada MC Dump

Gambar 2.5 Titik point pengambilan data vibrasi pada MC Pump

484

G3 : G3H (Gearbox shaft II bagian depan titik Horizontal), G3V (Gearbox shaft II bagian depan titik Vertikal), G3A (Gearbox shaft II bagian depan titik Axial),

G4 : G4H (Gearbox shaft II bagian belakang titik Horizontal), G4V (Gearbox shaft II, bagian belakang titik Vertikal), G4A (Gearbox shaft II bagian belakang titik Axial).

Bagian Pompa:

  



Gambar 2.6 Alat VibXpert Analyzer Type VIB 5.300

ANALISA dan PEMBAHASAN. Spesifikasi MC Pump IP 925-M6005-M1

           

Gambar 2.7 Spesifikasi MC Pump IP 925-M6005-M

485

        

Spectrum MC Pump

Gambar 2.9 Spectrum Gearbox titik G4A MC Pump



 

 

486

Monitoring vibrasi setelah perbaikan

Tabel 2 Nilai overall MC Pump setelah perbaikan

487

Data History vibrasi pada Gearbox setelah perbaikan

Tabel 3. Data History Vibrasi Gearbox MC Pump setelah perbaikan

Trend Nilai Overall pada Gearbox setelah perbaikan

488

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari data penelitian dan hasil analisa yang diperoleh dan berdasarkan analisa vibrasi pada sistem MC Pump dengan menggunakan alat vibxpert type vib 5.300 di perusahaan pulp dan paper disimpulkan bahwa:

1.

Tingginya vibrasi pada rotating equipment MC Pump ini diawali dari kerusakan pada karet coupling. Akibat dari kerusakan karet coupling berdampak terhadap kerusakan roda gigi dalam Gearbox.

2.

Kerusakan roda gigi dalam Gearbox ditandai terjadinya Gearmesh frequency pada roda gigi.

3.

Kegagalan sistem pada MC Pump ini diawali dengan kegagalan yang terjadi pada Gearbox nya

sehingga terjadi loss produksi pulp karena MC Pump ini adalah critical equipment.

4.

Setelah dilakukan penelitian dan analisa pembahasan vibrasi dengan menggunakan alat VibXpert type VIB 5.300 ternyata MC Pump dapat beroperasi tanpa menggunakan Gearbox. 5. Modifikasi MC Pump tanpa menggunakan Gearbox dapat diterapkan pada MC pump plant lain, dengan melakukan monitoring rutin vibrasi dengan hasil analisa vibrasi normal.

Saran

1.

Disarankan dalam mengoperasikan Equipment MC Pump harus memakai komponen yang berkualitas, seperti karet coupling yang digunakan, untuk menghindari terjadinya kerusakan sebelum life timenya atau kerusakan tiba-tiba.

2.

Dianjurkan membuat schedule rutin dalam pengecekan vibrasi untuk mengetahui kondisi vibrasi terhadap sistem MC Pump.

3.

Ketika terjadi Gearmesh pada Gearbox sebaiknya perhatikan kondisi oli Gearbox dan lakukan pengecekan oli Gearbox ke labor oil analysis untuk mengetahui kondisi oli.

4.

Disarankan untuk melakukan modifikasi pada sistem MC Pump dengan tidak menggunakan Gearbox agar dapat beroperasi dengan baik tanpa terjadi kegagalan sistem yang disebabkan oleh kerusakanpada Gearbox. 5. Tingkatkan monitoring terhadap equipment untuk mengetahui perkembangan yang terjadi pada critical rotating equipment MC Pump tersebut.

DAFTAR PUSTAKA.

Abrianto Akuan, TechnoMET UNJANI, 2008.

Didik Nurhadiyanto, MT, 2005, “ Pegangan Kuliah Getaran Mekanis” Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah, Yokyakarta.

Ilearn Interactive, 2010. “Vibration Training Activity Booklet”. Mobius Institute. Chapter14: hal 2-37. Iriansyah putra, 2010, Prosedur Analisis Kegagalan Failure Analysis Explanation.

Pruftechnik, 2012. “Vibration Analysis“. PT. Putranata Adi Mandiri.

PT. Cakra Buana Nusantara, 2007. “Mechanical Failure Analysis Course”.

Sularso dan Suga K, 2008. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, Edisi Kedua Belas, Jakarta : Pradnya, Paramita.

Sularso, 1983. Pompa dan Kompresor, Jakarta : Pradnya Paramita.

Sudrajat, Ating. (2011). Pedoman Praktis Manajemen Perawatan Mesin Industri. Refika Aditama, Bandung.

Smith, Anthony. M.1993. Reliability Centered Maintenance. McGraw.Hill Inc.,USA. Vibxpert. 2004. “FFT data collector & signal analyzer”.