Studi Kasus Vibrasi

(1)

Disusun oleh :

Yogie Maradona

NIM. 41309120016

Studi

Kasus

Vibrasi

Pada

Sistem

Perpipaan

Minimum Flow Boiler Feed Water

(2)

Latar Belakang

Pokok

Pembahasan

1. Blok Diagram dan Aliran Proses

2. Vibrasi Jalur Pipa Minimum Flow BFW

Tujuan Penulisan

Perumusan Masalah

Skema Perbandingan Analisis Statik dan Dinamik

Analisis Statik

Analisis Dinamik

(3)

1.

1. SupplaiSupplaiair air hasilhasildemineralisasidemineralisasi((berasalberasaldaridariair air

laut

laut) ) menujumenujuDaeratorDaerator..

2.

2. MenjagaMenjagakualitaskualitasair air supayasupayamemilikimemilikikadarkadarO2 O2 <= 0.007 mg/L

<= 0.007 mg/L untukuntukmencegahmencegahseranganserangankorosikorosi pada

padabagianbagiantube tube ketelketeluapuap((boiler)dalamboiler)dalamkondisikondisiT T dan

danP P sangatsangattinggi.(Daeratortinggi.(DaeratorPmaxPmax=2.03 kg/cm2G =2.03 kg/cm2G

T=120

T=120 --> > jalurjalurminimum flow).minimum flow).

3.

3. DalamDalamkondisikondisinormal normal operasioperasimemerlukanmemerlukantotal total laju

lajualiranaliran885 m3/jam 885 m3/jam untukuntukkondisikondisi2 (2 (duadua) )

pompa

pompaberoperasiberoperasi, , masingmasing--masingmasingpompapompa442,5 442,5 m3/jam,

m3/jam, terkecualiterkecualijikajikakekurangankekuranganmakamakasecarasecara

otomatis

otomatispompapompakeke--3 (3 (tigatiga) ) akanakanikutikutberoperasiberoperasi. .

Berkaitan

Berkaitandengandengankapasitaskapasitasmasingmasing--masingmasingketelketel uap

uapadalahadalah160ton/jam 160ton/jam makamakaakanakanadaadasituasisituasi

dimana

dimanasuplaisuplaiair yang air yang didibutuhkanbutuhkanhanyahanyasedikitsedikit..

Untuk

Untuk mencegahmencegahkerusakankerusakanpompapompasentrifugalsentrifugal

akibat

akibatkenaikankenaikantemperaturtemperaturdandankenaikankenaikantekanantekanan di

disuction, suction, gejalagejalakavitasikavitasi, , dandanpulsasipulsasi) ) akibatakibat kebutuhan

kebutuhansuplaisuplaiyang yang sedikitsedikitiniini, , makamakadibutukandibutukan

proteksi

proteksidengandenganmenetapkanmenetapkanminimum flow minimum flow sebesar

sebesar 230 m3/h.230 m3/h.

¾

Latar

Belakang

:

1. Blok Diagram

dan

Aliran

Proses

Unit

Pembangkit

Uap

(Steam)

1

2

3 4a

4b

Unit pengolah uap bertekanan tinggi (Steam) dan air umpan ketel uap (Boiler FeedWater=BFW)

5

4. Air

4. Air daridaridaeratordaeratordidipompakanpompakankekeketelketeluapuap(Boiler) (Boiler) dandanHRSGHRSG 5.

5. SupplaiSupplaiuapuap(HP steam) (HP steam) menujumenujuSTG STG dandanutilitasutilitaslainnyalainnya(LP steam)(LP steam)

TA.Ref. Page. 1 - 4 Menu Next

(4)

Berkaitan

Berkaitandengandenganpersyaratanpersyaratanminimum flow minimum flow iniini, , ditemukan

ditemukanretakretak(crack) (crack) padapadabagianbagianlaslas--lasanlasan tumpuan

tumpuanpipapipa, , LokasiLokasipipe shoe pipe shoe tersebuttersebutberadaberada

dekat

dekatdengandenganbagianbagiandeaddead--end end jalurjalurminimum flowminimum flow menuju

menujudaeratordaeratorsepertisepertitampaktampakpadapadagambargambar disamping

disamping..

Tindakan

Tindakanperbaikanperbaikanyang yang telahtelah dilakukandilakukanpadapada waktu

waktuphase commissioning untukphase commissioning untukmengantisipasimengantisipasi vibrasi

vibrasidandankerusakankerusakanyakni:yakni: 1.

1. MenggantiMenggantisemuasemuatipetipeshoe tumpuanshoe tumpuanpipapipayang yang di

dilaslasmenjadimenjadi clamp shoe clamp shoe dandanstrap.strap. 2.

2. MenambahkanMenambahkanpenahanpenahanayunanayunan(sway brace) (sway brace) dibagian

dibagianhuluhuludandanhilirhilirpengaturpengaturtekanantekanan(pressure (pressure regulator).

regulator). 3.

3. MenambahkanMenambahkanpenguatpenguatpercabanganpercabangan (Reinforcing pad)

(Reinforcing pad) untukuntuk pipapipayang yang tersambungtersambungkeke jalur

jalurpipapipaminimum flow iniminimum flow ini.. Pengambilaan

Pengambilaankeputusankeputusandalamdalammelakukanmelakukan

tindakan

tindakan--tindakantindakanperbaikanperbaikantersebuttersebutdiatasdiatas tidak

tidaksempatsempatdiuraikandiuraikansecarasecararincirinci, , sistematissistematisdandan mendalam

mendalam, , oleholehkarenakarenaituitupenelitianpenelitiantugastugas

sarjana

sarjanainiinidilakukandilakukan..

Latar

Belakang

:

2.

2. Vibrasi

Vibrasi

pada

Jalur

Minimum Flow BFW

a.

Lokasi

tumpuan

pipa

yang

retak

(crack)

2

3

4

Sistem perpipaan air umpan ketel uap (Boiler FeedWater=BFW)

5

1

Gambar tumpuan pipa (pipe shoe) bagian las-lasan yang mengalami crack (konsentrasi tegangan) dan jika dibiarkan maka akan merambat terus dan bisa menyebabkan kegagalan/ kerusakanberlanjut pada pipa.

(5)

¾

Latar

Belakang

:

2.

2. Vibrasi

Vibrasi

pada

Jalur

Minimum Flow BFW

b.

Hasil

Pengukuran

Vibrasi

di

Lapangan

Telah dilakukan pengukuran vibrasi pipa pada 7 lokasi yang berbeda dimana hasilnya tampak pada kurva tingkat keseriusan (j. wachel), sebagai berikut: 1. Vibrasi terbesar terjadi pada titik no. 4 (tees). 2. Frekuensi pipa 19,37 Hz dengan amplitudo 461,01 micron-peak, dominan arah sumbu-y.

3. Berada pada tingkatan “koreksi”.

Kondisi sistem perpipaan harus secepatnya diperbaiki.

TA.Ref. Page. 106 - 107 Menu

(6)

1.

1. MeninjauMeninjaukembalikembalipermasalahanpermasalahanvibrasivibrasipadapadasistemsistempemipaanpemipaanminimum flow yang minimum flow yang sebelumnyasebelumnyatidaktidakdiuraikandiuraikansecarasecararincirinci penyebab

penyebab utamautamaterjadinyaterjadinyavibrasivibrasi((sumbersumbereksitasieksitasi). ). KaryaKaryatulistulisiniinitelahtelahmembandingkanmembandingkanberbagaiberbagaimacammacammetodametodakalkulasikalkulasi

yang

yang relevanrelevanuntukuntukmencarimencarisumbersumberpenyebabpenyebabutamautamavibrasivibrasidandanmengkonfirmasimengkonfirmasi perhitunganperhitungananalisaanalisateganganteganganuntukuntuk

membuktikan

membuktikanbahwabahwasistemsistemperpipaanperpipaanberadaberadadalamdalamkondisikondisiyang yang amanaman((dalamdalambatasbatasizinizin) ) untukuntuk beroperasiberoperasi..

¾

Tujuan

Penulisan

:

2.

2. MenjelaskanMenjelaskanlangkahlangkah--langkahlangkahsistematissistematisdalamdalammelakukanmelakukananalisaanalisadinamikdinamik. . PadaPadatahaptahapdesaindesain(EPC) (EPC) analisaanalisavibrasivibrasitidaktidakpernahpernah dilakukan

dilakukandengandenganbeberapabeberapaalasanalasansepertisepertijarangnyajarangnyapermintaanpermintaanklienklien(owner), (owner), sulitnyasulitnyauntukuntukmemperkirakanmemperkirakanterjadinyaterjadinyavibrasivibrasi yang

yang diakibatkandiakibatkanoleholehperilakuperilakufluidafluida(VIV, FIV), (VIV, FIV), jugajugamembutuhkanmembutuhkandata data dandanwaktuwaktuyang yang lebihlebihlama lama dandanakhirnyaakhirnyaberujungberujungpadapada biaya

biayayang yang mahalmahal, , sehinggasehinggasangatsangatsedikitsedikitorangorangyang yang tahutahuapaapayang yang harusharusdilakukandilakukan ketikaketikaingininginmelakukanmelakukananalisaanalisavibrasivibrasi. .

Masalah

Masalah dinamikdinamikyang yang dapatdapatdiantisipasidiantisipasipadapadatahaptahapdesaindesainhanyahanyaterbatasterbataspadapadamasalahmasalahsurging, acoustic induced vibration surging, acoustic induced vibration (AIV),

(AIV), pulsasipulsasiakibatakibatkompresorkompresoratauataupompapompareciprocating reciprocating memangmemangdapatdapatdiantisipasidiantisipasilebihlebihawalawaldengandenganpendekatanpendekatananalisaanalisa statis

statis, , seringnyaseringnyaanalisaanalisavibrasivibrasiakanakandilakukandilakukansetelahsetelahsistemsistempemipaanpemipaaniniiniberoperasiberoperasi..

3.

3. MemberikanMemberikanberbagaiberbagaireferensireferensibahanbahanajar (code, standard, paper, journal) yang ajar (code, standard, paper, journal) yang dapatdapatdijadikandijadikanrujukanrujukandalamdalammenyelesaikanmenyelesaikan permasalahan

permasalahan vibrasivibrasipadapadasistemsistempemipaanpemipaan, , sampaisampaisaatsaatiniinibelumbelumadanyaadanyaCode Code maupunmaupunStandard yang Standard yang pernahpernahditerbitkanditerbitkan khusus

khususuntukuntukmemmem--validasivalidasimasalahmasalahiniini, , makamakareferensireferensidandanpengalamanpengalamanmenjadimenjadikuncikunciutamanyautamanya.. 4.

4. DokumentasiDokumentasiyang yang dapatdapatdijadikandijadikanbahanbahanajar ajar dandanstudistudibanding banding untukuntukpihakpihak--pihakpihakyang yang menghadapimenghadapimasalahmasalahyang yang serupaserupa (

(7)

Tahapan penyelesaian masalah secara ideal dan sistematis ketika

berhadapan dengan vibrasi adalah sebagai

berikut:

¾

Rumusan

Masalah

:

--

Pandangan

Global (Overview)

1. 1. Proses

Proses

Pengukuran

Tingkat keseriusan

Tingkat

keseriusan

(severity level)

Æ

Kondisi

Aktual

Tingkat

Tingkat keseriusankeseriusandimulaidimulaidengandenganpengambilanpengambilan((pengukuranpengukuran) data ) data vibrasivibrasiuntukuntukkemudiankemudianhasilnyahasilnyadidiplot plot padapadakurvakurvabatasbatas izin

izintingkattingkatvibrasivibrasi, , dandanmencarimencarisolusisolusiuntukuntukmenguranginyamenguranginyasampaisampaipadapadabatasbatasyang yang dapatdapatditerimaditerimajikajikamasukmasukdalamdalamkategorikategori koreksi

koreksi(correction) (correction) dandanberbahayaberbahaya(danger).(danger).

2. 2. Proses

Proses

Analisis

Sederhana

(Simplified Analysis)

ÆÆSolusiSolusiSementaraSementara Besaran

Besaranamplitudoamplitudo--frekuensifrekuensihasilhasilpengukuranpengukuranvibrasivibrasiakanakandidikonversikonversimenjadimenjadipergerakanpergerakan(displacement) (displacement) pipapipa, , kemudiankemudian

akan

akandigunakandigunakanuntukuntukmenganalisamenganalisategangantegangan, , gayagayadandanmomenmomen(equipment) yang (equipment) yang terjaditerjadiapakahapakahmasihmasihdalamdalambatasbatasizinizinatauatau

tidak

tidak, , analisaanalisadilakukandilakukansecarasecarastatikstatik. . PadaPadatahapantahapaniniinibisabisajadijadibelumbelumadaadatindakantindakanmodifikasimodifikasiyang yang dilakukandilakukanatauatautindakantindakan

perbaikan

perbaikansementarasementarabisabisajugajugadilakukandilakukan..

3. 3. Proses Analisis Detil (Detail Analysis)

Proses Analisis Detil (Detail Analysis)

ÆÆSolusiSolusipermanenpermanen Vibrasi

Vibrasi yang yang terjaditerjadiatauatauyang yang telahtelahdiukurdiukur belumbelumdiketahuidiketahuipenyebabnyapenyebabnya, , oleholehkarenakarenaituitudetildetilanalisisanalisisharusharusdilakukandilakukanuntukuntuk mencapai

mencapaihasilhasilyang yang maksimummaksimumdandanbersifatbersifatjangkajangkapanjangpanjang. . DetilDetilanalisisanalisisselainselainmembutuhkanmembutuhkanwaktuwaktulebihlebihlama lama jugajuga melibatkan

melibatkanpenyelesaianpenyelesaiandengandengancaracaranumeriknumerikdimanadimanabantuanbantuanperangkatperangkatlunaklunakkomputerisasikomputerisasi(software) (software) tidaktidakdapatdapatdihindaridihindari. . Pada

Padatahaptahapiniinikiranyakiranyadapatdapatdiuraikandiuraikanlagilagisepertisepertiberikutberikut::

--MencariMencarisumbersumbereksitasieksitasiyang paling yang paling memungkinkanmemungkinkanapakahapakahdisebabkandisebabkanolaholaheksitasieksitasimekanikmekaniksepertisepertimesinmesinberputarberputar

(

(kompresorkompresor, , pompapompa) ) atauataueksitasieksitasihidrolikhidrolikakibatakibatperilakuperilakufuidafuida..

--MelakukanMelakukananalisisanalisisdinamikdinamikmenggunakanmenggunakanperangkatperangkatlunaklunakPiping Stress Analysis (PSA) Piping Stress Analysis (PSA) dengandenganmetodametoda(harmonic, (harmonic, spectumspectum, ,

time history) yang

time history) yang sesuaisesuaiÆÆAnalisaAnalisaTeganganTegangan..

--KhususnyaKhususnyavibrasivibrasiakibatakibataliranaliranfluidafluidayang transient (turbulence, yang transient (turbulence, waterhamerwaterhamer, surge, slug) , surge, slug) makamakadibutuhkandibutuhkanperangkatperangkatlunaklunak lain

lain untukuntukmencarimencaritahutahuprofilprofilfluktuasifluktuasitekanantekananyang yang lebihlebihakuratakuratÆÆAnalisaAnalisaHidrolikHidrolik..

TA.Ref. Page. 4 - 10 Next

(8)

Melihat

permasalahan

vibrasi

pada

jalur

pipa

minimum flow

yang

telah

diuraikan

diatas

,

kiranya

dapat

diperkirakan

bahwa

kemungkinan

eksitasi

mekanis

tidak

ada

,

karena

sistem

pemipaan

sudah

dilengkapi

ARV

(Automatic

Recirculating

Valve)

dan

BPR (Back Pressure Regulator)

yang

akan

mencegah

timbulnya

pulsasi

pada

pompa

,

akan

tetapi

pemakaian

kedua

katup

tersebut

bisa

menyebabkan

aliran

fluida

transien

akibat

buka

tutupnya

.

¾

Rumusan

Masalah

:

--

Lebih

Lanjut

(Root Cause Analysis)

Ada

2

2 kemungkinan

kemungkinan

penyebabnya

yakni

:

1.

1. Fenomena

Fenomena

Palu

Air (Water Hammer)

-

>

serentak

(1 x)

2.

2. Fenomena

Fenomena

Kavitasi

-

>

osilasi

frekuensi

pada

sistem

pipa

Hal

ini

merujuk

pada

range

kerja

tekanan

jalur

minimum flow

ini

sangat

ketat

yakni

harus

berada

diantara

1,03

Kg/cm2G (

Kg/cm2G (vapor pressure

vapor pressure

)

–

3,5 Kg/cm2G (max design

3,5 Kg/cm2G (

max design

daerator

)

dan

drop

tekanan

yang

sangat

tinggi

dari

59

59 Kg/cm2G,

Kg/cm2G,

sehingga

faktor

fluktuasi

tekanan

(

akibat

buka

-

tutup

katup

/

palu

air)

dan

fenomena

kavitasi

menjadi

peran

utama

penyebab

timbulnya

vibrasi

dan

crack

pada

tumpuan

pipa

(pipe shoe) yang

harus

dianalisa

lebih

lanjut

(9)

¾

Skema

Perbandingan

Analisis

Statik

dan

Dinamik

TA.Ref. Page. 91 Menu

(10)

2. Metode Displacement (ANSI/ASME OM-3) - “NOMOGRAM”.

1. Metode Likelihood of Failure – LOF (MTD Ltd).

3. Analisis statik menggunakan perangkat lunak CAESAR dengan

cara:

3.1. Input displacement dari hasil pengukuran getaran dan

3.2. Input gaya transien (metoda pseudo static)

- Sebelum Modifikasi

- Setelah Modifikasi (penambahan sway-braces)

¾

(11)

¾

Analisis

Statik

1.

1. Metode

Metode

Likelihood of Failure

–

LOF (MTD Ltd).

1>

1> Faktor

Faktor

aliran

penyebab

getaran

(

Fv

-

Flow Induced Vibration

)

) dan

dan

LOF aliran

LOF

aliran

penyebab

turbulensi

--

Hitung

р

v2

--

Tentukan

faktor

viskositas

fluida (FVF

-

Fluid

Viscosity

Factor),

untuk

fluida

multifase

dan

cairan

maka

FVF = 1

--

Tentukan

konfigurasi

tumpuan

pipa

(support arrangement)

--

Tentukan

faktor

aliran

penyebab

getaran

(Fv

-

Flow Induced Vibration)

--

Hitung

LOF

untuk

aliran

penyebab

turbulensi

,

dimana

Harga

LOF <= 0.3

maka

disarankan

bahwa

untuk

melakukan

visual survey

untuk

melihat

kekurangan

konstruksi

dan

atau

bentuk

dan

atau

tumpuan

pipa

pada

pipa

utama

(main line)

dan

atau

kemungkinan

adanya

transmisi

getaran

dari

sumber

yang lain.

TA.Ref. Page. 92, 96 – 102, 117-122 Next

(12)

¾

Analisis

Statik

1.

1. Metode

Metode

Likelihood of Failure

–

LOF (MTD Ltd).

2> LOF

2> LOF Penutupan

Penutupan

katup

(valve closure)

LOF

LOF akibatakibatpenutupanpenutupankatupkatupiniinitermasuktermasukbesarbesaryakniyakni8.22 8.22 makamaka

disarankan

disarankanuntukuntuk:: 1.

1. MelakukanMelakukandetildetilanalisisanalisis, , karenakarenadirasadirasaperluperluuntukuntukmelakukanmelakukan modifikasi

modifikasijalurjalurpipapipautamautama(main line) (main line) atauataupenambahanpenambahanpipe pipe support

support

2.

2. GetaranGetaranyang yang terjaditerjadiharusharusterusterusdimonitordimonitor 3.

3. TindakanTindakanperbaikanperbaikanharusharusdipikirkandipikirkandandandilakukandilakukansecepatnyasecepatnya 4.

(13)

¾

Analisis

Statik

1.

1. Metode

Metode

Likelihood of Failure

–

LOF (MTD Ltd).

TA.Ref. Page. 92, 96 – 102, 117-122

3>

3> Penilaian akan kemungkinan kavitasi atau flashing

Penilaian akan kemungkinan kavitasi atau flashing

Energi

yang

dihasilkan

akibat

kavitasi

dan

flashing

dapat

dipindahkan

ke

sepanjang

pipa

dan

perkiraan

LOF

pipa

utamanya

harus

diterapkan

pada

pipa

sampai

2

2 bagian

bagian

atau

keseluruha

tumpuan

pipa

dibagian

hulu

dan

hilir

terputusnya

aliran

.

Karena

Karena(P1(P1--P2) / P2) / δδ<= 1 <= 1 makamakaLOF = 0 (LOF = 0 (NolNol) ) menyatakanmenyatakanbahwabahwa kavitasi

kavitasi maupunmaupunflashingflashingtidaktidakakanakanterjaditerjadiselamaselamaP2 P2 tidaktidaklebihlebih kecil

kecildaridari2 Kg/cm2A, 2 Kg/cm2A, dandanhanyahanyadisarankandisarankanuntukuntukmelakukanmelakukan visual survey

visual survey untukuntuk melihatmelihatkekurangankekurangankonstruksikonstruksidandanatauatau bentuk

bentuk dandanatauatautumpuantumpuanpipapipapadapadapipapipautamautama((main linemain line) ) dandan atau

ataukemungkinankemungkinanadanyaadanyatransmisitransmisigetarangetarandaridarisumbersumberyang yang

lain.

(14)

¾

Analisis

Statik

2.

2. Metode

Metode

Displacement (ANSI/ASME OM

-

3)

“

NOMOGRAM

”

.

Metoda

Metodauntukuntukmenganalisamenganalisavibrasivibrasipadapadapipapipadengandengan menganalisa

menganalisabesaranbesarandefleksidefleksidinamisdinamisakibatakibatgetarangetaran

dan

dankemudiankemudianmenentukanmenentukanapakahapakahdisplacementdisplacement

yang

yang terjaditerjadiakibatakibatgetarangetarantersebuttersebutmasihmasihdalamdalam

batas

batastoleransitoleransidandandiijinkandiijinkan. . MetodeMetodeDisplacementDisplacement

diatur

diatur dalamdalamstandarstandarinternasionalinternasionalANSI/ASME ANSI/ASME Operational and Maintenance Part 3

Operational and Maintenance Part 3 ““Requirements Requirements for Preoperational and Initial Start

for Preoperational and Initial Start--Up Vibration Up Vibration

Testing of Nuclear Power Plant Piping Systems

(15)

¾

Analisis

Statik

3. Input Displacement (CAESAR 5.1)

Setelah

Setelahdisplacement displacement akibatakibatgetarangetarandimasukandimasukandalamdalam model

model dandansecarasecarastatikstatikdianalisadianalisamenunjukkanmenunjukkanhasilhasil perhitungan

perhitungan masihmasihamanaman(PASSED) (PASSED) dengandenganrasiorasio55% 55%

yang

yang tidaktidakberbedaberbedajauhjauhdengandengankondisikondisisebelumnyasebelumnya..

(16)

¾

Analisis

Statik

3. Input Displacement (CAESAR 5.1)

Sebelum

Modifikasi

Hasil

perhitungan

gaya

transient paling

besar

terjadi

ketika

katup

menutup

sebesar

3241 Kg

pipa

6 inch

cabang

dari

header

dan

5299 Kg

pipa

header 10 inch

–

dead end

.

Asumsi

bahwa

DLF

adalah

2

2 maka

maka

gaya

yang

dimasukkan

dalam

model

sebesar

F = 2*3241 =

6482 Kg

dan

F = 2*5299 = 10598 kg.

Setelah

gaya

transien

dimasukkan

dalam

model,

hasil

perhitungan

GAGAL

karena

tegangan

berlebih

untuk

case

eksapansi

(overstress)

pada

nodal 4450 yang

bertepatan

dengan

point

-

4

4 dimana

dimana

pengukuran

getaran

(17)

¾

Analisis

Statik

3. Input Displacement (CAESAR 5.1)

Setelah

Modifikasi

–

Penambahan

sway

-

braces

Mengacu

Mengacu padapadahasilhasilpenilaianpenilaianLOF >= 1 LOF >= 1 akibatakibataliranalirantansientansien(surging) (surging) bahwasanya

bahwasanya detail detail analisisanalisisperluperludilakukandilakukan, , telahtelahdibuktikandibuktikanoleholehanalisaanalisa sederhana

sederhanadengandenganmetodametodaquasi quasi statikstatiksepertisepertidiatasdiatasyang yang hasilnyahasilnya GAGAL,

GAGAL, sehinggasehinggatindakantindakanmodifikasimodifikasiperluperludilakukandilakukan. . ModifikasiModifikasiyang yang

telah

telah dilakukandilakukanadalahadalahdengandenganmenambahkanmenambahkanpipe support pipe support penguatpenguat getar

getar ((sway bracessway braces).). Tampak

Tampak padapadahasilhasilanalisisanalisisdiatasdiatasbahwabahwapenambahanpenambahansway braces sway braces berhasil

berhasil mengatasimengatasiteganganteganganberlebihberlebihuntukuntukcase case ekspansiekspansi..

Dimana

Dimanasetelahsetelahdimodifikasidimodifikasiteganganteganganakibatakibatekspansiekspansiberkurangberkurangsebesarsebesar 57%

57% daridarikondisikondisisebelumnyasebelumnya113%.113%.

(18)

1. Analisa transient menggunakan perangkat lunak AFT-IMPULS.

2. Analisa dinamik menggunakan CAESAR 5.1

- Modal (Modus Getar)

- Quasi statik (input tekanan dari hasil analisis hidrolik)

¾

(19)

¾

Analisis

Dinamik

1.

1. Kalkulasi

Kalkulasi

Transien

(AFT

-

IMPULS)

Model

Hidrolik

(20)

¾

Analisis

Dinamik

1.

1. Perangkat

Perangkat

Lunak

AFT

-

IMPULS

Kalkulasi

Transien

(

Hidrolik

)

Dapat

Dapat disimpulkandisimpulkansebagaisebagaiberikutberikut::

1.

1. MaksimumMaksimumtekanantekanantransientransienatauatausurging surging padapadajalurjalur minimum flow (P6)

minimum flow (P6) adalahadalah78,4 Kg/cm278,4 Kg/cm2melebihimelebihi

tekanan

tekanan desaindesainsistemsistemperpipaanperpipaan78 Kg/cm2 , 78 Kg/cm2 , akanakan

tetapi

tetapi masihmasihdalamdalambatasbatasamanamankarenakarenalebihlebihkecilkecildaridari batas

batas izinizintekanantekananmaksimummaksimum103,7 Kg/cm2.103,7 Kg/cm2.

2. Minimum

2. Minimum tekanantekanantransientransienatauatausurging surging dibagiandibagianhilirhilir (downstream) BPR (P7)

(downstream) BPR (P7) adalahadalah0,9964 Kg/cm2G 0,9964 Kg/cm2G lebihlebih rendah

rendahdaridaritekanantekananuapnyauapnyaadalahadalah1,02 Kg/cm2G1,02 Kg/cm2G sehingga

sehingga terjaditerjadikavitasi.kavitasi.

3.

3. FenomenaFenomenakavitasikavitasiinilahinilahyang yang kemungkinankemungkinanbesarbesar menghasilkan

menghasilkanlonjakanlonjakanenergienergidandanmemilikimemilikifrekuensifrekuensi 3,46 Hz; 3,738 Hz; 8,125 Hz;

3,46 Hz; 3,738 Hz; 8,125 Hz; dandan8,75 Hz 8,75 Hz sebagaisebagai sumber

sumbereksitasieksitasidandanberesonansiberesonansidengandengansistemsistem perpipaan

(21)

¾

Analisis

Dinamik

2.

2. Perangkat

Perangkat

Lunak

CAESAR 5.1

Modal

–

Modus

Getar

Analisis

Analisismodal modal sangatsangatbergunabergunauntukuntukmelihatmelihatkarakterkarakterpergerakanpergerakan(symptom) (symptom) sistem

sistempemipaanpemipaanpadapadatiaptiap--tiaptiap frekuensifrekuensipribadinyapribadinyapadapadamodel yang model yang sedangsedang dianalisa

dianalisa, yang , yang selanjutnyaselanjutnyakarakterkarakterpergerakanpergerakantersebuttersebutakanakandibandingkandibandingkan dengan

dengankondisikondisigetarangetaranyang yang terjaditerjadidilapangandilapangansehinggasehinggadapatdapatdiperkirakandiperkirakansistemsistem beresonansi

beresonansipadapadafrekuensifrekuensiberapaberapa, , sehinggasehinggasumbersumbereksitasieksitasidapatdapatdiketahuidiketahuisertaserta langkah

langkahmodifikasimodifikasiselanjutnyaselanjutnyadapatdapatdidesaindidesaindengandenganmenggesermenggesersejauhsejauhmungkinmungkin frekuensi

frekuensipribadipribadidaridarisumbersumbereksitasieksitasi((biasanyabiasanya±±20%) 20%) dandankarakteristikkarakteristik pergerakannya

pergerakannyadapatdapatdianalisisdianalisiskembalikembali..

(22)

¾

Analisis

Dinamik

2.

2. Perangkat

Perangkat

Lunak

CAESAR 5.1

Tegangan

Pipa

Hasil

analisis

akhir

menunjukan

bahwa

tegangan

pipa

berada

dalam

batas

aman

,

namun

demikian

karena

gaya

transien

yang

terjadi

sangat

besar

menyebabkan

ratio

menjadi

cukup

tinggi

90,3%

dibandingkan

dengan

hasil

analisis

(23)

1. Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air yang baik , cepat atau lambat akan

menimbulkan masalah-masalah yang berkaitan dengan kinerja dan kualitas dari sistem pembangkit uap.

Kondisi air dengan temperatur kerja yang tinggi 120°C, debit aliran dan tekanan yang harus dikontrol dalam

interval tertentu menjadikan jalur sistem perpipaan air umpan pembangkit uap (boiler feed water) ini banyak

menghadapi masalah teknis. Fluktuasi tekanan yang terjadi akibat buka-tutup katup untuk mengontrol debit

dan tekanan air diperkirakan mampu menghasilkan frekuensi yang mendekati frekuensi pribadi dari sistem

perpipaan sehingga terjadi osilasi pada frekuensi 3,46 Hz; 3,738 Hz; 8,125 Hz; dan 8,75 Hz yang

menyebabkan pipa bergetar. Hasil analisis hidrolik telah membuktikan bahwa getaran pada jalur minimum flow

ini disebabkan karena fenomena kavitasi.

2. Data hasil pengukuran getaran dilapangan telah di plot pada kurva batas tingkat keseriusan getaran,

menunjukan berada pada tingkat correction (kurva wachel) dan pada tingkat concern (kurva MTD) yang berarti

bahwa tindakan perbaikan harus segera dilakukan. Namun demikian jika tegangan yang terjadi akibat beban

dinamik tersebut (getaran) di plot terhadap kurva S-N (Kurva Tegangan-Siklus) masih jauh berada di batas izin

lelahnya (endurance limit).

3. Hasil analisis dengan metoda LOF (Likelihood of Failure) adalah sebagai berikut:

1. LOF aliran penyebab turbulensi = 0,16 < 0,3

2. LOF perubahan momentum/ surging akibat buka-tutup katup = 8,22 > 1

3. LOF akan kemungkinan kavitasi atau flashing = 0 < 0,3 (tidak terjadi kavitasi)

Dimana penilaian LOF adalah disebabkan oleh perubahan momentum akibat penutupan katup ARV dan

disarankan agar dilakukan analisis detil, memonitor getaran dan dilakukan perbaikan secepatnya.

¾

Kesimpulan

(24)

4. Hasil analisis dengan metoda displacement baik yang merujuk pada ANSI/ASME OM-3 – J.C.Wachel maupun

perangkat lunak CAESAR II.5.1 berada dalam batas AMAN (PASSED).

5. Gaya transien hasil perhitungan sederhana (manual) adalah 6482 kg (Tekanan transient total = 11 Kg/cm2)

dan hasil perhitungan hidrolik dengan perangkat lunak AFT adalah 13120 kg (Max Tekanan transien = 78

Kg/cm2), kedua gaya inilah yang menyebabkan timbulnya ketidaksetimbangan momentum pada sistem

pemipaan dan harus mampu ditahan atau diserap oleh sistem.

6. Hasil analisis kuasi statik dengan perangkat lunak CAESAR II.5.1 pada sistem pemipaan sebelum modifikasi

dengan memasukan gaya transien sebesar 6482 kg adalah GAGAL (FAILED) dengan ratio tegangan Code

sebesar 113%. Setelah sistem pemipaan dimodifikasi dengan penambahan sway braces hasil analisis

menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi berada dibawah batas izin Code (PASSED) dengan rasio tegangan

56%.

7. Hasil analisis menunjukan bahwa aliran transien yang terjadi adalah fenomena surging bukan palu air

(waterhammer) sehingga analisis detail tidak dapat dilakukan secara dinamik dengan perangkat lunak

CAESAR II.5.1, namun demikian cara kuasi statik tetap dilakukan dengan memasukan gaya transien hasil

perhitungan hidrolik-AFT sebesar 13120 kg pada sistem perpipaan. Rasio tegangan code yang terjadi cukup

tinggi yakni 90% akan tetapi masih berada dalam batas izinnya (PASSED).

¾

Kesimpulan

(

(25)

1. Metoda analisis sederhana dan detil masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan, oleh karena itu dalam

pemakaiannya sangat tergantung pada tingkat keseriusan getaran yang tejadi, ketersediaan waktu, data dan

kondisi kerja atau produksi dari Kilang.

2. Fenomena kavitasi sebaiknya dianalisa lebih lanjut dengan CFD (computational Fluid Dynamic) dan finite

element sehingga dapat diketahui seberapa besar pengaruhnya terhadap tegangan lokal dari komponen pipa

(elbow, tees).

3. Tidak adanya informasi/ data dari vendor untuik nilai t-rise (waktu tekanan naik) pompa dan t-close (waktu

efektif penutupan) katup ARV bisa menyebabkan kekurang akuratan hasil analisis, oleh karena itu disarankan

agar melakukan penelitian lanjut terhadap kedua parameter tersebut diatas.

4. Pemilihan pipe support penguat getar (sway braces) didasarkan pada besarnya displacement dan gaya yang

terjadi akibat pergerakan tersebut, kemudian membandingkannya dengan katalog pabrik pembuatnya.

Penelitian lebih lanjut untuk pemilihan sway braces yang didasarkan pada perhitungan kekakuan pegas

(stiffness) sebagai peredam getaran atau penggeser frekuensi sistem perpipaan sangat dianjurkan guna

perbaikan yang lebih akurat.

¾

Saran

(26)

Disusun oleh :

Yogie Maradona

NIM. 41309120016

Studi

Kasus

Vibrasi

Pada

Sistem

Perpipaan

Minimum Flow Boiler Feed Water

TERIMA KASIH