LAPORAN RESMI PRAKTIKUM AKUSTIK DAN GETARAN – P3
VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA AIR
Disusun oleh :
Dionisius Andy Kristanto (2412 100 106)
Asisten :
Muhammad Qomaruz Zaman (2412 100 087)
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM AKUSTIK DAN GETARAN – P3
VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA AIR
Disusun oleh :
Dionisius Andy Kristanto (2412 100 106)
Asisten :
Muhammad Qomaruz Zaman (2412 100 087)
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
ABSTRAK
Getaran adalah sebuah gerakan bilak balik yang melalui titik setimbang nya. Pada dunia industri analisa getaran atau vibrasi sangat diperlukan untuk mengetahui jenis dan tingkat kerusakan suatu mesin industri terlebih bagi mesin yang berputar. dimana jenis kerusakan pada mesin adalah Dan jenis jenis dari kerusakan mesin yang
berputar antara lain unbalance, Angular Misaligment, dan
Pararel Misaligment. Dimana ketiganya dapat dianalisa dari bentuk grafik FFT.
ABSTRACT
Vibration is a counter-movement Bilak through its equilibrium point. In the world of industrial vibration or vibration analysis is needed to determine the type and extent of damage an industrial machine especially for rotating machinery. where the type of damage to the machine is the type of damage and the type of machine that rotates among others unbalance, Misaligment Angular and Parallel Misaligment. Where all three can be analyzed from the FFT graph form.
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya sehingga Laporan Resmi Praktikum Akustik dan getaran ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.
Dalam kesempatan kali ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Andi Rahmadiansah, ST, MT selaku dosen pengajar
mata kuliah Akustik dan getaran.
2. Saudara asisten yang telah membimbing dalam pelaksanaan
praktikum Akustik dan getaran.
3. Rekan-rekan yang telah membantu terlaksananya kegiatan
praktikum Akustik dan getaran.
Penyusun menyadari bahwa banyak kekurangan dalam pembuatan laporan ini baik dari segi materi maupun penyajian. Untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun.
Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi penyusun sendiri khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surabaya, 27 Maret 2014
DAFTAR ISI
1.4.Sistematika Laporan 2
BAB II DASAR TEORI 3
2.1Pengertian Getaran 3
2.2 Pengukuran Vibrasi 6
2.3Pengambilan Data Menggunakan Accelerometer 7
2.4Analisa Vibrasi dengan FFT 11
2.5Diagnosa Kerusakan Mesin Melalui
Spektrum Analysis. 13
BAB III METODOLOGI 22
3.1.Alat Dan Bahan 22
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 24
4.1.Analisa Data 24
4.2.Pembahasan 30
BAB V PENUTUP 31
5.1.Kesimpulan 31
5.2.Saran 31
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Model Getaran Sederhana 3
Gambar 2.2 Waveform Simpangan, Kecepatan
dan Percepatan 4
Gambar 2.3 Amplitudo, Frekwensi dan fasa 5
Gambar 2.4 Diagram blok sistem pengukuran 6
Gambar 2.5 Accelerometer 7
Gambar 2.6 Keterangan Tata Cara Pengambilan Data
Menggunakan Tranduser 9
Gambar 2.7 Keterangan Lokasi Cara Penempatan Tranduser
Getaran 9
Gambar 2.8 Spektrum Hasil Pengukuran Menggunkan
Lapview signal express 10
Gambar 2.9 Hasil FFT dari Data Vibrasi 12
Gambar 2.10 Spektrum Vibrasi Unbalance 14
Gambar 2.11 Spektrum Vibrasi Misalighment 16
Gambar 2.12 Spektrum AngularMisaligment 17
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Kekurangan dan kelebihan strategi
maintence 19
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Vibrasi pada mesin mesin di suatu industri sangat berpengaruh besar terhadap performa dari mesin mesin industri, terlebih bagi mesin-mesin yang berputar, bahkan di dunia industri saat ini, vibrasi dari suatu mesin yang berputar dimanfaatkan sebagai dasar dari
menyusun jadwal dan motodologi maintenancedi
industri tersebut, untuk menjaga agar mesin mesin tersebut tetap pada performa terbaik nya. Karena pola vibrasi dari sebuah mesin yang berputar dapat manggambarkan kondisi dari mesin tersebut.Tentunya juga diperlukan sebuah skil dan ketrampilan khusus untuk melakukan pengukuran serta monitoring terhadap kalibrasi, terlebih pada metodologi serta penggunaan alat-alat ukur nya.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada praktikum akustik dan getaran tentang vibrasi dan jenis kerusakan pompa air kali ini adalah sebagai berikut.
a. Bagaimana mengetahui teknik pengukuran dan
monitoring vibrasi?
b. Bagaimana masalah yang biasa terjadi pada rotary
Machine terutama pada pompa dan kompresor sehingga dapat bekerja secara maksimal ?
c. Bagaimana perbedaan karakteristik jenis kerusakan
1.3 Tujuan
Tujuan dari praktikum akustik dan getaran tentang vibrasi dan jenis kerusakan pompa air kali ini adalah sebagai berikut.
a. Praktikan mengetahui Teknik Pengukuran dan
Monitoring Vibrasi.
b. Praktikan mampu mengetahui masalah yang biasa
terjadi pada Rotary Machine, terutama pada pompa atau kompressor sehingga dapat bekerja secara maksimal.
c. Praktikan mengetahui perbedaan karakteristik jenis
kerusakan pada pompa.
1.4Sistematika Laporan
Laporan resmi praktikum akustik dan getaran
tentang vibrasi dan jenis kerusakan pompa air, ini
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian Getaran
Getaran merupakan gerakan bolak balik melewati titik setimbang. Model sederhana dari getaran dapat digambarkan sebagai sebuah pegas yang bergerak naik turun melewati titik setimbangnya
Gambar 2.1 Model Getaran Sederhana
Gerak tersebut merupakan gerak periodik dan harmonik, dimana hubungan antara simpangannya (X) dengan massa (m) dan waktu (t) dapat dilihat dalam persamaan sinus:
X = X 0 sin wt
Bentuk gelombang dari ketiga komponen besaran vibrasi tersebut dapat ditunjukkan gambar dimana simpangan menunjukkan kurva sinus, kecepatan menunjukkan kurva cosinus dan percepatan kembali menunjukkan kurva sinus.
Tiga terminologi utama untuk menggambarkan sinyal vibrasi adalah amplitudo, frekuensi dan phase. Amplitudo merupakan simpangan maksimum getaran,
Gambar 2.3 Amplitudo, Frekwensi dan fasa
pada Gambar disimbolkan dengan X0. Amplitudo diukur dengan tiga cara, displacement (mills, micron), velocity (ips, mm/s) dan acceleration (g, mm/s2, inch/s2). Frekuensi merupakanbanyaknya getaran yang terjadi dalam satu satuan waktu (sekon/detik). Satuan frekuensiadalah Hz, cps, cpm dan RPM. Phase adalah perbedaan posisi dari vibrasi sebuah titik relatif terhadap titik referensi yang diam atau relatif terhadap titik lain yang bergetar (Raharjo Dwi, 2006).
Pada gambar diatas ditunjukkan amplitudo,
suatu getaran akan diperoleh informasi yang dapat digunakan untuk menentukan kondisi mesin.
2.2 Pengukuran Vibrasi
Secara umum sistem pengukuran dapat digambarkan dalam blok diagram sebagai berikut:
Gambar 2.4 Diagram blok sistem pengukuran
Pada pengukuran vibrasi sinyal input berupa getaran mekanik diubah oleh tranduser menjadi sinyal
tegangan kemudian ditransmisikan keelemen
pengkondisi sinyal, diproses oleh elemen pemroses sinyal dan akhirnya ditampilkan dalam bentuk data angka maupun grafik (spektrum, waveform dan trend).Sesuai dengan tiga besaran pada vibrasi maka tranduser yang digunakan untuk tugas akhir dalam
pengukuran vibrasi adalah accelerometer.
kemudian di-amplifikasi sehingga sinyal vibrasi terbaca.
Gambar 2.5Accelerometer
Elemen pengkondisi sinyal (signal conditioning) pada sistem pengukuran vibrasi berupa amplifier yang menguatkan sinyal agar dapat diproses oleh signal processing. Sepuluh tahun yang lalu, accelerometer masih menggunakan external amplifier, namun saat ini kebanyakan amplifier sudah tersedia dalam tranduser itu sendiri, disebut internally amplified Accelerometer atau integrated circuit piezoelectric (ICP).
2.3 Pengambilan Data Menggunakan Accelerometer
adalah pada tempat yang dekat dengan sumber axial adalah menempatkan alat tranduser pada arah axial atau searah dengan poros. Cara radial sendiri terbagi menjadi 2 cara, yaitu:
a. Vertical
Gambar 2.6 Keterangan Tata Cara Pengambilan Data Menggunakan Tranduser
Keterangan dari gambar 2.6 di atas yaitu gambar A adalah posisi axial, B adalah posisi vertikal, C adalah posisi horizontal dan D adalah posisi shaft
Gambar 2.7 Keterangan Lokasi Cara Penempatan Tranduser Getaran
getaran torsional dan tidak ada getaran lingkungan.Nilai hasil pengukuran dapat dilihat dalam bentuk spektrum maupun nilai berupa angka,tergantung sistem akuisisi data yang dipakai saat pengambilan data. Dibawah ini adalah contoh hasil pengukuran yang berupa spectrum.
Gambar 2.8 Spektrum Hasil Pengukuran
Menggunkan Lapview signal express
b. Horisontal
Pengukuran secara horizontal dengan cara
2.4 Analisa Vibrasi dengan FFT
Analisa fourier terbagi atas dua yakni deret fourier untuk sinyal periodik dan trasformasi fourier untuk sinyal aperiodik. Setiap sinyal periodik dapat dinyatakan oleh jumlahan atas komponen-komponen sinyal sinusoidal dengan frekuensi berbeda (distinct). Jika ada sebuah fungsi f(t) yang kontinyu periodik dengan periode T, bernilai tunggal terbatas dalam suatu interval terbatas, memiliki diskontinyuitas yang terbatas jumlahnya dalam interval tersebut dan dapat diintegralkan secara mutlak, maka f(t) dapat
dinyatakan dengan deret fourier. Dengan
Gambar 2.9 Hasil FFT dari Data Vibrasi
FFT merupakan elemen pemrosesan sinyal pada pengukuran vibrasi.Pada pengukuran vibrasi ada empat tahapan untuk merubah sinyal vibrasi menjadi spektrumnya. Algoritma FFT untuk analisa vibrasi tersebut adalah sebagai berikut:
a. Pengambilan data vibrasi dari tranduser yang
dihubungkan dengan sistem akuisisi.
b. Sistem akuisisi menghasilkan spektrum yang
menunjukkan perbandingan waktu dengan percepatan.
c. Hasil spektrum diolah menggunakan software
lain dengan menggunakan Fast Fourier
d. Hasil pengolahan menggunakan FFT akan berupa grafik perbandingan frekuensi dengan amplitudo yang menunjukkan jenis kerusakan dan tingkat kerusakan mesin.
2.5 Diagnosa Kerusakan Mesin Melalui Spektrum Analysis
Setiap bagian dari pompa atau mesin berputar mempunyai tingkat vibrasi yang berbeda tergantung pada letaknya dan gaya yang diterima. Tingkat vibrasi inilah yang bisa dijadikan sebagai pendeteksi keadaan dari suatu kondisi mesin apakah ada kerusakan atau tidak. Kerusakan umum yang biasa terjadi pada pompa dan mesin-mesin berputar adalah ketidak-seimbangan atau unbalance, misalingment, kerusakan bearing dan mechanical looseness. Kerusakan-kerusakan tersebut dapat dideteksi
dari spektrum vibrasi.Kerusakan – kerusakan yang
sering terjadi pada mesin berputar yaitu :
a. Unbalance
Unbalance adalah kondisi dimana pusat massa tidak sesumbu dengan sumbu rotasi sehingga rotor mengalami gaya vibrasi terhadap bearing yang menghasilkan gaya
sentrifugal. Ada beberapa faktor yang
eksentrisitas komponen, adanya kotoran saat pengecoran, korosi dan keausan, distorsi geometri karena beban termal dan beban mekanik serta
penumpukan material. Karakteristik dari
unbalance ini dapat diketehui dengan adanya amplitudo yang tinggi pada 1 x RPM, seperti yang ditunjukkan gambar. Tetapi adanya amplitudo pada 1x RPM tidak selalu Unbalance, tanda lainnya adalah rasio amplitudo antara pengukuran arah horizontal dan vertikal kecil (H/V < 3). Ketika pada kondisi dominan unbalance, maka getaran radial (Horizontal dan Vertikal) akan secara normal jauh lebih tinggi dibandingkan axial. Pada pompa normal, getaran horizontal lebih tinggi dari vertical. Amplitudo di 1x RPM
secara normal ≥ 80% dariamplitudo keseluruhan
ketika masalah dipastikan unbalance.
Resonansi kadang – kadang dapat memperbesar efek dari unbalance. Unbalance juga dapat memberi kontribusi terbesar pada loosness (Aus). Ketika unbalance lebih domiman daripada masalah yang lain, beda fase
antara horizontal dan vertikal sekitar 90˚ (±30˚)
pada bearing yang sama. Unbalance pada motor biasanya tetap dan fase yang berulang di arah radial.
b. Misalignment
Ketidaklurusan ( misalignment) terjadi ketika frekuensi shaft yang berputar satu kali putaran atau dapat juga terjadi dua dan tiga kali putaran. Normalnya disebabkan adanya getaran yang tinggi pada axial dan radial, tetapi tidak selalu tinggi pada axial saja,khususnya saat kondisi parallel offset lebih mendominasi dibandingkan Angular misalignment. Menghasilkan getaran lebih besar dari keadaan normal di 2x RPM dimana dapat terjadi bukan hanya di arah axial tapi juga di radial.
(horizontal dan vertikal) perbedaan fase
terdapat pada 0˚ atau 180˚ (±30˚) antara sisi
dalam dan sisi luar bearing. Kebanyakan dari waktu, perbedaan fase horizontal
mendekati 180˚ pergeseran fase
dibandingkan dengan perbedaan fase vertikal.
Gambar 2.11 Spektrum Vibrasi Misalighment
a. Angular Misaligment
Gambar 2.12 Spektrum AngularMisaligment
Getaran axial tinggi, terutama pada
perbedaan fase 180˚ bersebrangan kopling
di arah axial. Dari kerusakan ini kemungkinan juga mengindikasikan adanya masalah kopling. Angular misaligment kemungkinan terdapat pada 1x RPM harmonik, seperti juga
mechanical looseness (kelonggaran
b. Parallel Misaligment
Gambar 2.13 Parerel AngularMisaligment
Shaft pada paralel misalignment terlihat Offset. Misaligment ini mempunyai kesamaan gejala pada getaran Angular, tetapi menunjukan tingginya getaran radial dimana mencapai
fase 180˚ bersebrangan dengan kopling,
dan material akan membawa pengaruh yang besar pada spektrum ketika gejala misaligment ada, hal ini tidak ada pengaruh pada peningkatan suara gaduh.
Ada 4 jenis strategi maintenance yang sering diterapkan di dunia industri.Setiap strategi maintenance memilik keliebihan dan kekurangan seperti ditunjukkan oleh tabel di bawah:
REACTIVE PREVENTIVE PREDICTIVE PROACTIVE
DEFINISI Run to failure
Tabel 2.1 Tabel Kekurangan dan kelebihan strategi maintence
a. Vibration Displacement (Peak to Peak) Merupakan total jarak yang ditempuh bagian yang mengalami vibrasi, dari titik ekstrim ke titik ekstrim lain. untuk SI digunakan satuan micron (1/1000
milimeter) dan satuan imperial
digunakan satuan mil (1/1000 inch).
b. Vibration Velocity (peak dan rms)
Vibration velocity secara matematis
merupakan turunan pertama dari
displacement. Velocity akan bernilai 0 saat benda berada pada saat benda akan berubah arah getar. Vibration velocity sering dinyatakan dalam nilai peak-nya atau rms-nya dengan satuan mm/s atau inches/s.
c. Vibration Acceleration(peak dan rms)
Turunan kedua dari displacement adalah acceleration, nilainya berbanding lurus
dengan displacement, namun
Tabel 2.2 kelas-kelas Vibrasi
Zona A: Normal, Kelas 1: Daya Output 0-15 KW
Zona B: Normal yang masih dapat diterima, Kelas 2: Daya Output 15-75 KW
Zona C: Berfungsi tidak optimal, Kelas 3: DayaOutput 75KW-10MW
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat Dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam percobaan kali ini antara lain :
a. Macam-macam Pompa air
b. Laptop dengan Software Labview dan MatLab
c. DAQ National Instrument
d. Stroboscop
3.2 Langkah-Langkah Percobaan
Langkah-langkah yang dilakukan pada
percobaankali ini antara lain :
a. Disambungkan accelerometer ke DAQ.
b. Ditempelkan accelerometer pada mesin
pompa.
c. Dibuka software data logger.
d. Dirahkan dan nyalakan stroboscop pada As
pompa yang telah ditandai, putar knop stroboscop sehingga terlihat bahwa As tidak berputar (stasioner) dan catat angka yang ditunjukkan stroboscop5. Mulai proses data logger.
e. Dibiarkan PC mengambil data selama 5 detik
f. Diulangi urutan no 1 s/d 6 dengan mengganti pompa air lain.
g. Dibuatlah grafik perbandingan hasil
monitoring vibrasi dari tiap pompa dalam domain waktu dan frekuensi.
h. Dibandingkan grafik dari tiap pompa lalu
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Data
Dari percobaan data yang dilakukan,
didapatkan data-data dari osiloskop , lalu data data itu di
olah secara FFT dengan menggunkan matlab, sehingga
didapatkan data berupa grafik spektrum yang
merupakan grafik perbandingan frekwensi dan
amplitudo, dan dari grafik spektrum itu dapat dianalisa jenis kerusakan pompa dan tingkat keru. Yaitu antara lain :
a. FFT Dari Pompa Pertama
Gambar 3.2 FFT Pompa Pertama, Pengambilan 2
Gambar 3.3 FFT Pompa Pertama, Pengambilan 3
Dari Grafik FFT pada pompa pertama, dapat dianalisa dan disimpulkan bahwa pompa pertama
terlihat dari bentuk grafik FFT yang dihasilkan, terlihat adanya amplitudo tertinggi pada 1X rpm
b. FFT Dari Pompa Kedua
Gambar 3.5 FFT Pompa Kedua, Pengambilan 2
Dari grafik FFT yang diperoleh dari pompa kedua, maka setelah dianalisa, dapat disimpulkan bahwa pompa ke dua mengalami kerusakan yaitu jenis
kerusakan Pararel Misaligment, yaitu karena dari
grafik FFt yang dihasilkan terlihat adanya getaran lebih besar pada 2x RPM .
c. FFT dari Pompa Ketiga
Gambar 3.7 FFT Pompa Ketiga,
Gambar 3.8 FFT Pompa Ketiga,Pengambilan 2
Dari grafik FFT yang diperoleh dari pompa ketiga, maka setelah dianalisa, dapat disimpulkan bahwa pompa ke dua mengalami kerusakan yaitu jenis
kerusakan Angular Misaligment, yaitu karena
terdapat getaran axial tinggi pada 1x, 2x, dan 3x RPM.
4.2 Pembahasan
Pada percobaan akustik dan getaran tentang pengaruh vibrasi dan jenis jenis kerusaakan pompa ini, dapat dilihat bahwa getaran dapat mempengaruhi kerusakan suatu mesin yang berputar. Sehingga analisa vibrasi dapat juga digunakan untuk jadwal perawatan mesin. Pada percobaan ini mesin tersebut di khususkan pada sebuah mesin pompa air yang berputar. Dari data data yang di dapatkan dari osiloskop lalu data tersebut dianalisa secara FFT dengan menggunakan softwere matlab, seningga menghasilkan sebuah grafik spektrum yang merupakan grafik amplitudo dengan frekwensi. Dari hasil FFT tersebut dapat dianalisa jenis dan tingkat kerusakan dari pompa.
Setelah dianalisa FFT dari ketiga pompa yang di pakai untuk percobaan, dapat di analisa bahwa ketiga pompa tersebut mengalami kerusakan antaralain,
unbalace, Angular Misaligment, dan Pararel
BAB V
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Dari percobaan akustik dan getaran tentang pengaruh vibrasi dan jenis jenis kerusaakan pompa ini, dapat disimpulkan bahwa getaran dapat mempengaruhi kerusakan suatu mesin yang berputar. Dan jenis jenis dari kerusakan mesin yang berputar antara lain
unbalance, Angular Misaligment, dan Pararel Misaligment. Dimana ketiganya dapat dianalisa dari bentuk grafik FFT.
4.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
