MG3106
Instrumentasi dan Automasi Migas
Tugas Mandiri 2 - 4
NAMA : Pradifta Syahputra NIM : 122480087
DOSEN PENGAMPU : Sabar, M.Si.
TANGGAL PENGUMPULAN : 19 September 2024
PROGRAM STUDI REKAYASA MINYAK DAN GAS FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA
2024
Sensor getaran
1. Sensor: Membantu dalam mengukur parameter seperti tekanan, suhu, level, dan aliran. Contohnya termasuk sensor tekanan diferensial, termokopel, dan sensor level radar.
2. Sensor getaran atau merupakan jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran pada mesin dan peralatan lainnya Jenis-jenis sensor getaran :
-sensor getaran piezoelektrik -akselerometer sensor -microphone sensor -laser displacement sensor Fungsi sensor getaran -monitoring kondisi mesin -deteksi gempa bumi
Contoh gambar sensor getaran di Perusahaan chevron
Cara kerja sensor getaran :
Cara kerja sensor getaran (vibration sensor) di perusahaan migas berfokus pada pemantauan kondisi peralatan berputar, seperti pompa, kompresor, dan turbin, untuk mendeteksi perubahan getaran yang dapat menandakan masalah mekanis.
Berikut adalah penjelasan mengenai cara kerjanya:
1. Deteksi getaran
2. Pengukuran data getaran
3. Pemantauan kondisi
Maksudnya yaitu untuk mencegah kerusakan yang tidak terduga.
Sensor getaran (vibration sensor) sudah banyak digunakan oleh perusahaan- perusahaan minyak dan gas besar di seluruh dunia untuk memantau kondisi peralatan berputar. Beberapa perusahaan yang menggunakan teknologi ini meliputi:
1. Shell
Shell menggunakan sensor getaran pada peralatan seperti pompa, kompresor, dan turbin di berbagai fasilitasnya untuk pemeliharaan prediktif dan meningkatkan keandalan operasional.
2. BP (British Petroleum)
BP menggunakan sensor getaran sebagai bagian dari strategi pemantauan kondisi peralatan untuk mendeteksi dini masalah mekanis dan mencegah kegagalan yang tidak terduga.
3. Chevron
Chevron memasang sensor getaran di berbagai fasilitas produksi minyak dan gasnya, terutama untuk memantau kondisi mesin-mesin penting yang beroperasi dalam kondisi ekstrem.
4. ExxonMobil
ExxonMobil menggunakan teknologi sensor getaran dalam sistem pemeliharaan prediktif mereka untuk meningkatkan efisiensi operasional dan mengurangi biaya perawatan.
5. Pertamina
Di Indonesia, Pertamina menggunakan sensor getaran pada peralatan pengeboran, produksi, dan pengolahan di lapangan minyak dan gas untuk memantau kinerja mesin secara real-time dan mencegah kerusakan peralatan.
6. TotalEnergies
TotalEnergies juga menggunakan sensor getaran untuk meningkatkan keamanan dan efisiensi operasional, terutama di fasilitas pemrosesan minyak dan gas serta kilang.
Penggunaan sensor getaran di perusahaan-perusahaan ini membantu dalam mendeteksi masalah mekanis lebih awal, sehingga mencegah downtime tak terencana dan mengoptimalkan operasional peralatan penting.
• Kelebihan sensor getaran dibanding sensor lain terletak pada kemampuannya mendeteksi
Perubahan mekanis secara langsung. Berikut beberapa keunggulan sensor getaran:
1. Akurasi dalam Deteksi Dinamis: Sensor getaran sangat efektif untuk mendeteksi perubahan getaran kecil, sehingga ideal untuk mendeteksi kegagalan mesin atau komponen yang bergerak.
2. Respons Cepat: Sensor ini merespon perubahan dengan cepat, sehingga cocok untuk aplikasi real-time seperti pemantauan kesehatan mesin (condition monitoring).
3. Pendeteksian Awal Kerusakan: Sensor getaran mampu mendeteksi ketidaknormalan pada mesin, seperti ketidakseimbangan atau aus, sebelum kerusakan besar terjadi.
4. Tahan Lama dan Andal: Umumnya, sensor getaran dirancang untuk aplikasi industri, sehingga tahan lama dan andal dalam berbagai kondisi lingkungan.
5. Tidak Terpengaruh Suhu atau Cahaya: Berbeda dengan sensor suhu atau optik, sensor getaran tidak terpengaruh oleh fluktuasi suhu atau intensitas cahaya.
• Sensor Getaran (Vibration Sensor)
Digunakan untuk memantau getaran pada mesin dan peralatan. Getaran yang berlebihan bisa menandakan adanya masalah mekanis yang perlu segera ditangani.
Sensor getaran (vibration sensor) digunakan di berbagai bagian dari industri minyak dan gas (migas) untuk memantau kondisi mesin dan peralatan secara real-time.
Beberapa aplikasi utama sensor getaran dalam migas meliputi:
1. Pemantauan Pompa
Pompa yang digunakan untuk memindahkan minyak dan gas di pipa harus beroperasi secara stabil. Sensor getaran dipasang pada pompa untuk mendeteksi perubahan getaran yang dapat menunjukkan masalah seperti ketidakseimbangan, keausan bantalan, atau kerusakan poros.
2. Pemantauan Kompresor
Kompresor sering digunakan dalam industri migas untuk menekan gas agar dapat dipindahkan melalui jaringan pipa. Getaran abnormal pada kompresor dapat menjadi tanda adanya masalah mekanis, seperti keausan pada bantalan atau masalah dengan rotor. Sensor getaran dapat mendeteksi masalah ini sejak dini.
3. Pemantauan Turbin
Turbin gas dan uap digunakan untuk menggerakkan kompresor dan generator dalam operasi migas. Sensor getaran digunakan untuk memonitor performa turbin dan mendeteksi masalah seperti ketidakseimbangan, ketidaklurusan, atau kerusakan komponen.
4. Peralatan Putar (Rotating Equipment)
Semua peralatan yang memiliki bagian yang berputar, seperti motor listrik, generator, dan gearbox, bisa dipasangi sensor getaran untuk memantau kondisi operasionalnya. Sensor ini membantu mendeteksi kerusakan awal yang bisa mengarah pada kegagalan alat.
5. Pemantauan Rig Pengeboran
Pada rig pengeboran, sensor getaran dipasang untuk memonitor peralatan pengeboran, seperti bor dan motor pengebor. Hal ini penting untuk mendeteksi getaran berlebihan yang dapat menyebabkan kerusakan alat atau menurunkan efisiensi pengeboran.
6. Pipeline Integrity Monitoring
Sensor getaran dapat digunakan untuk mendeteksi adanya getaran abnormal yang disebabkan oleh kebocoran atau kerusakan mekanis pada pipa.
Pemantauan ini membantu menjaga integritas pipa dan mencegah insiden kebocoran.
Dengan menggunakan sensor getaran, perusahaan migas dapat mendeteksi masalah lebih awal, sebelum menyebabkan kerusakan besar atau gangguan operasi yang signifikan, sehingga meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya perawatan.
Inovasi terbaru dan teknologi terbaru untuk sensor getar:
1. Sensor Berbasis Serat Optik
Penggunaan Fiber Bragg Grating (FBG) atau teknologi serat optik semakin populer karena dapat memantau getaran, tekanan, dan suhu sekaligus dalam satu sistem.
Sensor ini tahan terhadap kondisi keras seperti suhu tinggi dan tekanan ekstrem, yang sering ditemukan di lingkungan sumur minyak.
• Keunggulan: Tidak rentan terhadap interferensi elektromagnetik, respons cepat, dan daya tahan terhadap lingkungan sumur yang ekstrem.
2. Wireless Vibration Sensor
Deskripsi: Sensor getar nirkabel memungkinkan pemantauan tanpa perlu kabel fisik yang panjang. Teknologi ini meningkatkan fleksibilitas dalam
pemasangan dan mengurangi biaya instalasi, terutama pada area yang sulit dijangkau di sumur minyak.
Keunggulan: Mudah dipasang, biaya lebih rendah, dan data dapat dikirim secara nirkabel ke pusat kendali.
Dalam industri minyak dan gas (migas), sensor getaran digunakan untuk memantau peralatan yang berputar dan bergerak, seperti pompa, kompresor, motor, dan turbin.
Pengukuran getaran penting untuk mendeteksi kerusakan dini, mencegah downtime, dan mengoptimalkan pemeliharaan. Berikut adalah beberapa teknik pengukuran sensor getaran yang umum digunakan dalam industri migas:
o Pengukuran Getaran Linier (Linear Vibration Measurement)
• Deskripsi: Mengukur pergerakan maju-mundur (sumbu linier) pada peralatan yang bergetar. Biasanya dilakukan pada sumbu X, Y, atau Z.
Teknik ini sering digunakan pada komponen yang bergerak dalam satu arah.
• Metode Pengukuran: Akselerometer dipasang pada struktur peralatan untuk mengukur percepatan getaran, yang kemudian dikonversi menjadi kecepatan atau perpindahan.
• Aplikasi: Digunakan pada motor listrik, pompa, dan peralatan lain yang memiliki gerakan linier.
o Pengukuran Getaran Rotasi (Rotational Vibration Measurement)
• Deskripsi: Mengukur getaran pada peralatan yang berputar seperti rotor, turbin, dan pompa sentrifugal. Getaran pada mesin rotasi sering menunjukkan masalah seperti ketidakseimbangan, pelurusan yang buruk, atau keausan komponen.
• Metode Pengukuran: Menggunakan sensor getaran yang ditempatkan pada bantalan atau casing mesin untuk mengukur getaran rotasi yang tidak stabil.
• Aplikasi: Digunakan pada turbin, kompresor, dan generator.
o Pengukuran Getaran Aksial (Axial Vibration Measurement)
• Deskripsi: Mengukur getaran sepanjang sumbu rotasi (arah aksial) pada peralatan berputar. Getaran aksial sering mengindikasikan masalah pelurusan atau gesekan yang tidak seimbang antara rotor dan stator.
• Metode Pengukuran: Menggunakan akselerometer atau proximity probe yang dipasang pada sumbu aksial peralatan.
• Aplikasi: Turbin, pompa, dan mesin putar lainnya yang beroperasi pada kecepatan tinggi.
o Pengukuran Getaran Torsi (Torsional Vibration Measurement)
• Deskripsi: Mengukur getaran torsi yang terjadi ketika ada variasi torsi atau gaya puntir pada peralatan berputar. Getaran torsi biasanya disebabkan oleh ketidakseimbangan dinamis atau fluktuasi beban.
• Metode Pengukuran: Menggunakan sensor torsi atau strain gauge yang dipasang pada poros rotasi untuk mendeteksi variasi gaya torsi.
• Aplikasi: Generator, poros pompa, dan motor yang mengalami beban variabel.
o Analisis Getaran Frekuensi Tinggi (High-Frequency Vibration Analysis)
• Deskripsi: Teknik ini melibatkan pengukuran getaran pada frekuensi tinggi untuk mendeteksi keausan komponen internal seperti bantalan atau roda gigi. Deteksi dini getaran frekuensi tinggi dapat mengidentifikasi kerusakan yang tidak terdeteksi oleh pengukuran frekuensi rendah.
• Metode Pengukuran: Menggunakan sensor akselerometer frekuensi tinggi atau piezoelektrik untuk mendeteksi perubahan getaran halus pada frekuensi yang lebih tinggi.
• Aplikasi: Digunakan untuk memantau bantalan bola, roda gigi, dan bagian lain yang mengalami gesekan internal.
o Proximity Probes (Eddy Current Sensors)
• Deskripsi: Mengukur jarak antara sensor dan objek bergetar. Biasanya digunakan untuk mendeteksi getaran pada bantalan atau rotor. Sensor ini
bekerja dengan mendeteksi perubahan medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh benda logam yang bergetar.
• Metode Pengukuran: Menggunakan eddy current untuk mendeteksi perubahan posisi relatif dari komponen bergerak, seperti rotor dan stator.
• Aplikasi: Sistem pengukuran yang digunakan pada turbin uap, turbin gas, dan mesin berputar lainnya.
o Pengukuran Spektrum Getaran (Vibration Spectrum Analysis)
• Deskripsi: Analisis spektrum getaran adalah teknik untuk memecah sinyal getaran menjadi komponen frekuensi individual. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi sumber getaran, seperti ketidakseimbangan, keausan bantalan, atau resonansi struktural.
• Metode Pengukuran: Menggunakan Fast Fourier Transform (FFT) untuk menganalisis sinyal getaran dan mendapatkan frekuensi dominan yang mempengaruhi peralatan.
• Aplikasi: Sangat efektif untuk perawatan prediktif di mesin rotasi.
o Pengukuran Getaran Multisumbu (Multiaxial Vibration Measurement)
• Deskripsi: Pengukuran getaran pada beberapa sumbu sekaligus (X, Y, Z) untuk memberikan gambaran menyeluruh tentang dinamika getaran pada mesin. Sensor getaran multiaxial memungkinkan pemantauan yang lebih komprehensif terhadap getaran yang kompleks.
• Metode Pengukuran: Menggunakan akselerometer atau sensor multi-sumbu untuk merekam getaran dalam tiga arah yang berbeda.
• Aplikasi: Pompa, turbin, kompresor, dan mesin lain yang mengalami gerakan kompleks.
o Pengukuran Getaran Jarak Jauh (Remote Vibration Monitoring)
• Deskripsi: Teknologi nirkabel dan IoT memungkinkan pengukuran getaran secara jarak jauh. Data dikumpulkan oleh sensor dan dikirim melalui
jaringan nirkabel untuk analisis di pusat kontrol, memungkinkan pemantauan kondisi tanpa intervensi langsung.
• Metode Pengukuran: Sensor nirkabel dipasang pada peralatan, dan data getaran dikirim ke platform berbasis cloud atau lokal untuk dianalisis secara real-time.
• Aplikasi: Area terpencil, platform lepas pantai, atau lokasi yang sulit dijangkau.
o Pengukuran Getaran Berbasis AI dan Machine Learning
• Deskripsi: Teknik ini memanfaatkan kecerdasan buatan (AI) dan machine learning (ML) untuk menganalisis data getaran. AI mempelajari pola getaran dari data historis untuk memprediksi kegagalan sebelum terjadi, memberikan kemampuan pemeliharaan prediktif yang lebih canggih.
• Metode Pengukuran: Menggabungkan sensor getaran dengan perangkat lunak berbasis AI yang dapat mendeteksi anomali dari pola data getaran yang dikumpulkan.
• Aplikasi: Digunakan pada mesin yang kritis di pabrik minyak dan gas, seperti kompresor, turbin, dan pompa.
• Teknik-teknik ini memungkinkan operator industri migas untuk melakukan Condition Monitoring (CM) dan Predictive Maintenance (PM) yang dapat mengurangi downtime, meningkatkan efisiensi peralatan, dan mengoptimalkan keselamatan operasi.
Pengkalibrasian sensor getar pada sumur - Kalibrasi Dengan Master Sensor
Penggunaan Master Sensor: Sensor referensi atau master sensor yang telah dikalibrasi sebelumnya digunakan sebagai pembanding. Sensor yang akan dikalibrasi dipasang berdekatan dengan master sensor di lokasi yang sama, biasanya di mesin atau peralatan yang sedang dipantau.
Prosedur:
Pasang kedua sensor (sensor yang akan dikalibrasi dan master sensor) pada titik pengukuran yang sama.
Jalankan peralatan untuk menghasilkan getaran.
Bandingkan data output dari kedua sensor. Jika terdapat perbedaan signifikan, lakukan penyesuaian pada sensor yang sedang dikalibrasi.
- Pengukuran Sensitivitas
Sensitivitas Sensor: Ini adalah pengukuran seberapa sensitif sensor getar terhadap perubahan getaran. Sensitivitas biasanya diukur dalam satuan milivolt per gravitasi (mV/g). Untuk kalibrasi sensitivitas:
Pasang sensor pada kalibrator atau mesin yang memiliki getaran standar.
Ukur output sensor dalam bentuk tegangan (mV).
Bandingkan output ini dengan nilai getaran yang diketahui, kemudian hitung sensitivitasnya.
Jika sensitivitas yang terukur berbeda dari nilai yang ditentukan oleh pabrikan, lakukan penyesuaian.
- Pengukuran Rentang Frekuensi
Uji Rentang Frekuensi: Sensor getar harus mampu mendeteksi getaran dalam rentang frekuensi tertentu sesuai dengan aplikasi. Pengukuran rentang frekuensi dilakukan dengan:
Menggunakan kalibrator getaran yang dapat menghasilkan getaran pada berbagai frekuensi.
Menguji sensor pada beberapa frekuensi (misalnya 10 Hz hingga 1 kHz) dan mencatat output yang dihasilkan.
Pastikan sensor memberikan respons yang akurat di seluruh rentang frekuensi yang diinginkan.
- Pengujian Linearity
Uji Linearitas: Linearitas mengacu pada kemampuan sensor untuk memberikan output yang proporsional terhadap input getaran. Untuk menguji linearitas:
Terapkan getaran dengan berbagai amplitudo, mulai dari rendah hingga tinggi.
Ukur output dari sensor pada setiap tingkat getaran.
Verifikasi apakah output sensor linier terhadap input getaran sesuai dengan spesifikasi.
Kalibrasi Proximity Sensor (Eddy Current Sensor)
Deskripsi: Kalibrasi proximity sensor, yang sering digunakan untuk mengukur jarak getaran pada rotor, sedikit berbeda karena melibatkan pengukuran jarak antar permukaan logam.
Prosedur:
Tempatkan sensor pada jarak yang diketahui dari permukaan logam referensi.
Gunakan kalibrator untuk menghasilkan getaran atau perubahan jarak.
Bandingkan pembacaan sensor dengan jarak yang telah diukur secara manual atau menggunakan alat kalibrasi.
- Pengujian di Lokasi (On-Site Calibration)
Deskripsi: Kalibrasi sensor getaran juga dapat dilakukan langsung di lapangan (on- site). Pengujian dilakukan pada sensor yang sudah dipasang di sumur minyak atau peralatan terkait.
Prosedur:
Sensor tetap berada di lokasi, dan kalibrator portabel digunakan untuk menghasilkan getaran standar.
Sinyal yang dihasilkan oleh sensor diukur dan dibandingkan dengan referensi dari kalibrator.
Jika hasilnya berbeda, sensor dapat dikalibrasi atau diganti sesuai kebutuhan.
- Pengaturan Ulang (Recalibration)
Interval Kalibrasi: Kalibrasi ulang harus dilakukan secara berkala, biasanya setiap 6 hingga 12 bulan, tergantung pada kondisi operasi dan kebijakan pemeliharaan.
Sensor yang sering terkena getaran tinggi atau berada di lingkungan yang keras mungkin memerlukan kalibrasi lebih sering.
Dokumentasi: Pastikan hasil kalibrasi didokumentasikan dengan baik, termasuk tanggal kalibrasi, nilai sensitivitas, rentang frekuensi, dan teknisi yang melakukan kalibrasi.
- Kalibrasi Otomatis
Deskripsi: Beberapa sistem kalibrasi modern dapat melakukan kalibrasi secara otomatis dengan mengintegrasikan sensor getar dengan perangkat lunak kalibrasi yang berbasis cloud atau lokal. Sistem ini dapat memonitor kondisi sensor secara real-time dan memberikan peringatan jika sensor memerlukan kalibrasi.
Keuntungan: Mengurangi intervensi manual, meningkatkan kecepatan dan keakuratan proses kalibrasi.
Kesimpulan
Kalibrasi sensor getar pada sumur minyak adalah langkah penting untuk menjaga akurasi pengukuran dan memastikan operasi berjalan lancar. Melalui pengujian sensitivitas, linearitas, frekuensi, dan teknik kalibrasi lainnya, operator dapat memastikan bahwa sensor getar berfungsi optimal untuk mendeteksi masalah peralatan sebelum terjadi kerusakan yang signifikan.
DAFTAR PUSTAKA
[1] T. Elektro, N. Kupang, K. Kupang, dan J. A. Penfui, “PENGEMBANGAN SENSOR GETAR ADXL335 SEBAGAI PETUNJUK PERAWATAN MESIN BUBUT HORISONTAL Folkes E. Laumal.”
[2] S. N. Alamsyah dkk., “DISTANCE RANGE TEST OF SW-420 SENSOR- BASED VIBRATION DETECTION SYSTEM,” Jurnal Kumparan Fisika, vol. 6, no. 3, hlm. 177–184, Des 2023, doi: 10.33369/jkf.6.3.177-184.
[3] T. Elektro, N. Kupang, K. Kupang, dan J. A. Penfui, “PENGEMBANGAN SENSOR GETAR ADXL335 SEBAGAI PETUNJUK PERAWATAN MESIN BUBUT HORISONTAL Folkes E. Laumal.”
[4] C. K. Ardhi, A. Muhammad, S. T. Murti, R. Nugraha, dan S. Pd,
“PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI GEMPA MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER DAN SENSOR GETAR (DESIGN OF EARTHQUAKE SENSOR SYSTEM USING ACCELEROMETER AND VIBRACE SENSOR).”
[5] S. Amra, D. T. Ria Yusian, I. Azhar, dan L. Jl Banda Aceh Medan Buketrata Politeknik Negeri Lhokseumawe Jln Banda, “PEMBUATAN ALAT UKUR GETARAN MENGGUNAKAN SENSOR
ACCELEROMETER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16 DENGAN TAMPILAN PC MAKE A VIBRATION MEASURING TOOL USING AN ACCELEROMETER SENSOR ATMEGA16
MICROCONTROLLER BASED ON PC,” Journal of Informatics and Computer Science, vol. 8, no. 2, 2022.
