i
DETEKSI KEGAGALAN
UNBALANCE
DAN
LOOSENESS
PADA SISTEM ROTOR DINAMIK
MENGGUNAKAN
WAVELET DECOMPOSITION METHOD
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh : ABDOLLAH NIM. I0412001
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa saya
Nama : Abdollah
NIM : I0412001
Program Studi : S-1 Teknik Mesin
Menyatakan dalam skripsi dengan judul “Deteksi Kegagalan Unbalance dan Looseness pada Sistem Rotor Dinamik Menggunakan Wavelet Decomposition
Method” tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak
terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain,
kecuali yang tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Jika terdapat hal-hal yang tidak sesuai dengan ini, maka saya bersedia derajat
kesarjanaan saya dicabut.
Surakarta, 18 Juli 2017
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT atas segala nikmat dan karunia yang
diberikan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Dengan mengucapkan rasa
syukur kepada Allah SWT, karya ini saya persembahkan kepada:
Ibuku tersayang Kamiyem yang selalu mendoakan untuk kebaikan anak-anaknya,
serta kasih sayang yang sangat dalam untuk kami semua
Bapakku Marimin yang saya banggakan yang selalu bekerja keras dan selalu
berdoa untuk kebaikan kami sekeluarga
Kakak dan adik sepupuku yang selalu saya sayangi Muslim Mustofa, Siti Rohmah,
Eka Fatimah, Hayyuantika yang selalu memberi motivasi untuk segera
menyelesaikan tugas akhir ini
Serta semua keluarga besar yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu
Bapak R. Lulus Lambang dan Bapak Budi Santoso yang selalu memberikan
bimbingan dan ilmu kepada saya yang InsyaAllah akan bermanfaat bagi saya di
masa depan
Semua sahabat di Teknik Mesin UNS terutama angkatan 2012 (Camro): Agil,
Agung, Aldi, Alfi, Apri, Bayu, Bagus, Bima, Cahyo, Dandy, Dharma, Fachri,
Faishal, Frans, Guntur, Tommy, Baim, Ivan, Olif, Lasikun, Rizqi, Mahfudz, Asfar,
Andy, Mirsa, Oky, Ditya, Afit, Rama, Rezha, Ifa, Ridwan, Syarif, Alam, Vidi,
Wachid, Wahyu, Bilal, Zulfi yang selalu berjuang dari INJEKSI hingga sekarang
yang akan selalu saya rindukan
Teman seperjuangan dan kakak tingkat Tugas Akhir Getaran yang selalu berjuang,
berusaha dan semangat demi terselesaikannnya tugas akhir ini
Rekan di dusun Bulurejo RT 03, alumni SMA Jumapolo kelas ICT, Tim KKN Desa
Nawangan 2016 dan Sahabatku semua yang tidak dapat saya sebutkan satu
persatu yang telah memberikan doa, motivasi dan bantuan dalam segala hal
vi MOTTO
“ Menuntut ilmu itu wajib atas setiap orang islam, karena sesungguhnya semua (makhluk), sampai binatang-binatang di laut memohonkan ampun
untuk orang yang menuntut ilmu ” (H.R. Ibnu Abdurrahman)
“ Barang siapa yang menempuh perjalanan untuk mencari ilmu, maka Allah mudahkan jalannya menuju Surga ” (H.R. Muslim)
“ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan “(QS:94:6)
7
DETEKSI KEGAGALAN UNBALANCE DAN LOOSENESS PADA SISTEM ROTOR DINAMIKMENGGUNAKAN
WAVELET DECOMPOSITION METHOD
Abdollah
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
E-mail : abdoellah001@gmail.com
Abstrak
Mesin rotasi banyak digunakan di industri. Mesin rotasi sangat vital
sehingga kerusakan pada mesin rotasi dan komponen-komponennya dapat
mengganggu produksi dari industri tersebut. Kegagalan yang sering muncul yaitu
unbalance, misalignment, looseness, bearing fault, dan sebagainya. Penelitian ini
bertujuan untuk melakukan deteksi kondisi kegagalan unbalance dan looseness
pada sistem rotor dinamik dengan variasi kecepatan putar 600 rpm, 800 rpm, dan
1000 rpm. Pengambilan data menggunakan data akuisisi dengan sensor
accelerometer yang dipasang pada arah vertikal pada rumah bantalan. Data sinyal
getaran diolah menggunakan program Matlab 2016, dengan wavelet decomposition
method. Untuk diagnosis kegagalan menggunakan spektrum domain frekuensi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi unbalance, terdapat puncak
dominan pada frekuensi 1x rpm untuk semua variasi kecepatan. Sedangkan pada
kondisi looseness, terdapat puncak dominan pada frekuensi 2x rpm untuk semua
variasi kecepatan. Pada kondisi kegagalan tersebut, besar amplitudo spektrum
domain frekuensi pada setiap variasi kecepatan putar mengalami kenaikan seiring
bertambahnya kecepatan putarnya.
8
UNBALANCE AND LOOSENESS FAULT DETECTION IN ROTORDYNAMIC SYSTEMUSING WAVELET
DECOMPOSITION METHOD
Abdollah
Mechanical Engineering Department Engineering Faculty, Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia E-mail : abdoellah001@gmail.com
Abstract
Rotating machinery is common in industry. Rotating machinery is very
important, so bad engine or parts can distrupting the industry production. Faults that
often in it are unbalance, misalignment, looseness, bearing fault, etc. This paper
purpose about unbalance and looseness fault detection in rotordynamic system with
rotational speed 600, 800, and 1000 cpm. Data collection using acquisition data
with accelerometer sensor in vertical direction on house bearing. Vibration signal
data is processed by Matlab 2016, with wavelet decomposition method. Fault
diagnosis of it using frequency domain spectrum. The result show that in unbalance
condition, there is a dominant peak at frequency of 1x cpm for all speed variations.
While in looseness condition, there is a dominant peak at frequency of 2x cpm for
all speed variations. In both conditions, amplitude of the frequency domain at each
speed variation increase with the rotation speed.
9
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang
telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan
dan menyelesaikan Skripsi “Deteksi Kegagalan Unbalance dan Looseness pada
Sistem Rotor Dinamik Menggunakan Wavelet Decomposition Method” ini dengan
lancar dan baik.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Dalam pelaksanaan hingga penyelesaian skripsi ini tidak mungkin dapat
tercapai tanpa bantuan dari berbagai, baik secara langsung ataupun tidak langsung.
Maka pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih kepada
semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, terutama
kepada:
1. Bapak R. Lulus Lambang G.H., ST, MT., selaku Pembimbing I yang
senantiasa membimbing, mengarahkan, memberikan nasehat dan
menularkan ilmunya dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Budi Santoso, ST, MT., selaku Pembimbing II yang turut serta
membimbing dan memberikan arahan berharga bagi penulis.
3. Bapak Ubaidillah, ST, M.Sc, Ph.D., bapak Purwadi Joko Widodo, ST,
M.Kom., dan bapak Dr. Nurul Muhayat, ST, MT, selaku dosen penguji yang
telah memberikan masukan dan saran yang membangun dalam skripsi ini.
4. Bapak D. Danardono, ST, MT, PhD, selaku pembimbing akademik yang
telah membimbing, memberikan nasehat, memotivasi dan memberikan
bekal pengalaman di Universitas Sebelas Maret.
5. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST, MT., selaku Ketua Program Studi
Teknik Mesin yang senantiasa memberikan motivasi lebih pada mahasiswa
dalam perkuliahan maupun aktivitas di luar akademik.
6. Seluruh Dosen serta Staf di Program Studi Teknik Mesin yang turut serta
10
7. Bapak, ibu, dan seluruh keluarga yang selalu memberikan doa restu,
motivasi dan dukungan secara material maupun spiritual.
8. Teman-teman “CAMRO” Teknik Mesin 2012 senasib seperjuangan yang
telah mendorong penulis untuk lebih maju selama lebih dari empat tahun
menjalani perkuliahan di Program Studi Teknik Mesin.
9. Maftakhur Risqi Ahmadi selaku teman satu penelitian mengenai getaran
yang lebih dari setahun saling bekerjasama dan banyak membantu dalam
penyelesaian skripsi ini.
10. Mas Agil, mas Akbar, mas Fatur, dan mas Wanto yang telah membantu
mengarahkan dalam penggunaan peralatan penelitian getaran.
11. Semua pihak yang telah membantu dalam melaksanakan dan menyusun
laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan
skripsi ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan adanya masukan dan
saran yang membangun demi tercapainya laporan skripsi yang lebih baik dan
sempurna di kemudian hari.
Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya.
Surakarta, Juli 2017
11 DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENUGASAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN KEASLIAN ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR NOTASI ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Perumusan Masalah ... 2
1.3.Batasan Masalah ... 2
1.4.Tujuan Penelitian ... 3
1.5.Manfaat Penelitian ... 3
1.6.Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.2. Sistem Rotor Dinamik ... 7
2.3. Poros ... 8
2.4. Getaran... 9
2.4.1. Karakteristik Getaran ... 10
2.5. Diagnosa Getaran ... 12
2.5.1. Unbalance ... 13
2.5.2. Looseness ... 15
2.6. Sinyal Getaran ... 17
2.6.2. Domain Waktu... 18
2.6.3. Domain Frekuensi ... 18
2.7. Transformasi Wavelet... 19
2.6.1. Continous Wavelet Transform (CWT) ... 19
2.6.2. Multiresolution Analysis (MRA) ... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 25
3.2. Alat dan Bahan ... 27
3.3. Tahapan Peaksanaan Penelitian ... 28
3.3.1. Tahap Persiapan Alat ... 29
12
3.3.3. Tahap Pengolahan Data ... 30
3.3.4. Tahap Deteksi Kegagalan (verifikasi) ... 30
BAB IV DATA DAN ANALISIS 4.1. Data Penelitian ... 31
4.2. Hasil Pengukuran ... 32
4.2.1. Kondisi unbalance ... 33
4.2.2. Kondisi Looseness ... 34
4.3. Moving Average Filter ... 35
4.4. Hasil Dekomposisi Sinyal ... 36
4.5. Hasil Perhitungan Energi ... 40
4.6. Analisis Hasil ... 41
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 50
5.2. Saran ... 50
DAFTAR PUSTAKA ... 51
13
DAFTAR TABEL
14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem rotor dengan satu derajat kebebasan ... 8
Gambar 2.2 Pergeseran sumbu putar poros ... 9
Gambar 2.3 Getaran pada sistem pegas-massa sederhana ... 9
Gambar 2.4 Karakteristik getaran ... 10
Gambar 2.5 Static unbalance ... 13
Gambar 2.6 Couple unbalance ... 14
Gambar 2.7 Quasi Static unbalance ... 14
Gambar 2.8 Dynamic unbalance ... 15
Gambar 2.9 Internal assembly looseness ... 15
Gambar 2.10 Kelonggaran pada rumah bantalan ... 16
Gambar 2.11 Hubungan sinyal domain waktu dan domain frekuensi ... 17
Gambar 2.12 Vektor x, vektor 1 dan vektor 2 pada bidang yang sama ... 20
Gambar 2.13 Dekomposisi sinyal / analisis multiresolusi pada level 3 ... 22
Gambar 3.1 Skema dan setup alat penelitian ... 25
Gambar 3.2 Diagram alir penelitian ... 26
Gambar 4.1 Alat simulator poros-piringan single plane ... 31
Gambar 4.2 Sinyal domain waktu unbalance 600 rpm ... 33
Gambar 4.3 Sinyal domain waktu looseness 600 rpm ... 34
Gambar 4.4 (a)Sinyal sebelum melalui filter moving average (b)Sinyal setelah melalui filter moving average ... 35
Gambar 4.5 Hasil dekomposisi pada sinyal unbalance – 600 rpm ... 38
Gambar 4.6 Hasil dekomposisi pada sinyal looseness– 600 rpm... 39
Gambar 4.7 Hasil perhitungan energy pada sinyal unbalance ... 40
Gambar 4.8 Hasil perhitungan energy pada sinyal looseness ... 41
Gambar 4.9 Sinyal rekonstruksi dengan kegagalan unbalance (a)600 rpm (b)800 rpm (c)1000 rpm ... 42
Gambar 4.10 Domain frekuensi sinyal unbalance pada 600 rpm ... 43
Gambar 4.11 Domain frekuensi sinyal unbalance pada 800 rpm ... 43
Gambar 4.12 Domain frekuensi sinyal unbalance pada 1000 rpm ... 43
Gambar 4.13 Sinyal rekonstruksi dengan kegagalan looseness (a)600 rpm (b)800 rpm (c)1000 rpm ... 45
Gambar 4.14 Domain frekuensi sinyal looseness pada 600 rpm ... 46
Gambar 4.15 Domain frekuensi sinyal looseness pada 800 rpm ... 46
Gambar 4.16 Domain frekuensi sinyal looseness pada 1000 rpm ... 46
Gambar 4.17 Perbandingan sinyal domain frekuensi kondisi balance dan unbalance (600 rpm) ... 48
Gambar 4.18 Perbandingan sinyal domain frekuensi kondisi balance dan unbalance (800 rpm) ... 48
15
DAFTAR NOTASI
f = frekuensi (Hz)
T = Periode (s)
ω = Kecepatan putar (rad/s)
𝑐 = Fungsi analisis wavelet
𝑥 = Fungsi sintesis wavelet
P = Periode gelombang
L = 1 puncak gelombang
= Fungsi wavelet
𝐶 = Konstanta
j = Parameter dilatasi
k = Parameter pergeseran
= Fungsi penskalaan
𝐴 = Koefisien aproksimasi D = Koefisien detil
h =lowpass filter
g = highpass filter
s = Energi total sinyal
𝑐𝐴1 = Koefisien Aproksimasi
𝑐𝐷1 = Koefisien detail
16
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Grafik hasil run up test ... 53
Lampiran 2 Sinyal Getaran time domain ... 54
Lampiran 3 Hasil dekomposisi sinyal unbalance ... 56
Lampiran 4 Hasil dekomposisi sinyal looseness ... 58
Lampiran 5 Hasil perhitungan energi tiap sinyal ... 60
