Analisa Vibrasi.pdf

8/20/2019 Analisa Vibrasi.pdf

1/83

1

DAFTAR ISI

1. Teori vib rasi .

1.1. Parameter-parameter vibrasi.1.2. Sudut Fase, Frekuensi dan Waktu.1.3. Vibrasi bebas.1.4. Vibrasi paksa.1.5. Filter Out dan Filter In.

2. Penguk ur vib rasi.

2.1. Peralatan-peralatan pengukur vibrasi.2.2. Pemilihan penggunaan Displacement, Velocity dan Accelerometer.2.3. Tingkat besarnya vibrasi..

3. Analis a vib rasi.

3.1. Prinsip kerja alat ukur analisa vibrasi.3.2. Pengumpulan data sejarah operasi mesin dan prosedur analisa3.3. Pengukuran vibrasi.3.4. Mencari penyebab kerusakan mesin.

4. Analis a Fase.

4.1. Misalignment dan~poros bengkok.4.2. Menentukan kerenggangan mekanis (looseness).

4.3. Menentukan ketidak balans.4.4. Menentukan adanya resonansi.

5. Analis a bentuk Mode.

5.1. Bentuk mode struktur.5.2. Bentuk mode suport.5.3. Analisa bentuk mode

mesin.

6. Studi Kasus Vibrasi.

6.1. Olakan minyak pelumas di bearing (Oil Whirl).6.2. Aliran uap masuk turbin tidak merata (part admission).6.3. Resonansi pondasi.6.4. Vibrasi kavitasi.6.5. Vibrasi karena ketidak balans.6.6. Vibrasi karena aliran listrik.


2/83

PT. PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEORI VIBRASI

1. TEORI VIBRASI

Secara visual vibrasi adalah gerakan bolak balik dari suatu mesin, yng dapat dirasa

dengan tangan atau oleh seluruh tubuh kita, yang dikenal sebagai getaran.

Sebagai ilustrasi lihat Gambar 1. Sebuah piringan yang sedang berputar pada

tepinya ditempeli sebuah pemberat hingga unbalance. Maka timbullah gaya

sentripetal oleh pemberat tersebut, yang berusaha menarik piringan itu keluar dari

perputarannya secara radial.

Gambar 1

Pada posisi A dan C, gaya sentripetal menurut arah vertikal adalah nol. Pada posisi

B dan D, gaya sentripetal adalah positif maximum (upper limit) dan negatif

maximum (lower limit).

Lihat Gambar 1. Akibat dari gaya-gaya ini jika kita pandang pada arah vertikal (posisi

B dan D), maka titik putar piringan akan tergeser keatas dan kebawah karena

elastisitasnya, searah dengan gaya yang dideritanya.

Pergeseran ini disebut displacement yang besarnya tergantung dari elastisitas

material dan bobot pemberat. Oleh karena piringan terus berputar, maka pergeseran

ini akan berlangsung terus menerus secara bolak balik yang disebut vibrasi.

Secara matematis vibrasi mempunyai karakteristik yang disebut Parameter-

parameter vibrasi.

Berbagi dan Menyebarkan Ilmu Pengetahuan Serta Nilai-Nilai Perusahaan 1


3/83


4/83


1.1.3. Acceleration (Percepatan vi brasi ).

Adalah percepatan gerak bolak balik pada suatu periode waktu tertentu.

Percepatan selalu berubah sepanjang jarak yang ditempuhnya, dimana

maximum pada saat displacement mencapai positif maximum atau

mendekati negatif maximum.

Rumus :

Acceleration = - (2πf)2 A Sin (2πft) (mm/s2)

Dalam pengukuran vibrasi kita hanya dapat mengukur percepatan

vibrasi maximum atau disebut Peak Acceleration.

1.1.4. Hubun gan ketig a parameter vib rasi.

Dalam kondisi suatu mesin yang sedang bervibrasi, ketiga parameter ini

selalu ada dan tidak bisa berdiri sendiri-sendiri. Ketiganya mempunyai

hubungan urutan diferensial mulai dari Displacement, Velocity dan

Acceleration.

Ketiga rumusan itu telah diuraikan diatas, dan jika digambarkan masing-masing

adalah merupakan kurva sinusoidal seperti pada Gambar 2.

Gambar 2



5/83


1.2. Sudut Fase, Frekuensi dan Waktu.

Sudut Fase, Frekuensi dan Waktu adalah menunjukkan .kondisi dari masing -masing

ketiga parameter vibrasi. Ketiga kondisi ini dapat menentukan berapa besar suatu

parameter terjadi.

1.2.1. Sudut Fase.

Sudut fase adalah posisi suatu bagian mesin yang sedang bervibrasi,

dibandingkan dengan suatu point yang tetap (fixed point) dalam satuan sudut

"derajat". Tanpa adanya fixed point, sudut fase suatu vibrasi tidak dapat

diamati.

Gambar 3.

Lihat Gambar 3. Suatu poros yang sedang berputar mempunyai sebuah

pemberat pada tepinya, ditentukan fixed point pada titik A. Pada

gambar sebelahnya ditunjukkan posisi pemberat terhadap fixed point

dalam satu kali putaran.

Sudut fase 0 derajat ketika pemberat melewati titik A. Seterusnya 90,

180, 270, dan 360 derajat atau kembali pada titik A.

Displacement terkecil (= 0 ) pada sudut fase 0 dan 180, dan terbesar

(positif max/ min) pada sudut fase 90 dan 270.



6/83


1.2.2. Frekuens i.

Adalah jumlah gerak bo lak balik suatu vibras i persatuan waktu. Pada

contoh poros sedang berputar yang tepinya diberi pemberat

(unbalance), frekuensi adalah sama dengan putaran poros.

Satuan frekuensi ialah Cycle per minute (cpm) atau Cycle per detik

(Hertz). Hal ini untuk membedakan dengan satuan putaran yaitu

Rotation per minute (rpm).

Pada contoh poros yang berputar ini, frekuensi sama dengan putaran poros

(rpm). Hal ini belum tentu sama jika sumber vibrasi bukan dari berputarnya

poros yang unbalance, misalnya misalignment, loosness dan sebagainya.

1.2.3. W a k t u.

Waktu dalam vibrasi adalah, periode waktu yang diperlukan untuk melakukan

satu gerakan bolak balik. Pada contoh poros berputar, adalah waktu tempuh

yang diperlukan untuk malakukan satu kali putaran.

1.3. Vibrasi Bebas.

Vibrasi bebas adalah vibrasi suatu benda yang terjadi tanpa adanya hentakan -

hentakan dari luar benda itu secara terus menerus. Sebagai contoh sederhana adalah

sebuah bell yang dipukul sekali saja pada Gambar 4. Vibrasi yang terjadi pada bell

setelah itu adalah vibrasi bebas yang makin lama makin kecil (transient), dimana

mempunyai suatu frekuensi tertentu yang disebut "frekuensi diri.

Gambar 4.



7/83


1.3.1. Frekuensi di ri (Natural Frequency).

Vibrasi bebas yang dialami oleh suatu benda, terjadi pada f rekuensi diri

yang besarnya tergantung dari kekenyalan bahan dan berat benda itu.

Frekuensi diri, f d = 30/π √981.k /W cpm.

k = kekenyalan (Stiffness factor)

W = Berat benda, kg.

Pada rumus di atas tampak bahwa frekuensi diri dapat dirubah oleh

dua hal yaitu, kekenyalan bahan dan berat benda tersebut.

1.3.2. Damping

Damping adalah daya redam suatu benda terhadap vibrasi. Seperti

pada contoh bell di atas, vibrasi bebas padanya akan semakin kecil

yang pada akhirnya vibrasi akan berhenti. Hal ini menunjukkan bahwa

adanya peredaman oleh bell tersebut terhadap vibrasi. Pada Gambar 5,

vibrasi pada bell dapat 'digambarkan berupa sinusoidal yang

amplitudenya mengecil, tetapi pada frekuensi yang tertentu.

Gambar 5

1.4. Vibrasi paksa

Vibrasi paksa terjadi hampir pada seluruh mesin-mesin yang sedang beroperasi. Pada

contoh bell di atas (Gambar 4.), apabila pukulan pada bell dilakukan terus menerus,

maka vibrasi yang terjadi adalah vibrasi paksa. Jika gaya pada pukulan itu tetap dan



8/83


9/83


’

Gambar 6.

W = Berat poros (dan disk), kg.

e = Eksentrisitas (jarak titik berat poros/disk dengan titik putarnya),

cm.

y = Defleksi karena gaya sentriperal, cm.

s = Titik berat poros.

ω = Putaran sudut, rad/sec.

Gaya sentripetal berat poros, = m (y + e)ω2 kg.

m = massa poros = W/g kg. (g = gravitasi).

Gaya ini akan ditahan oleh poros dengan besar yang sama,

p = k y kg.

k = kekenyalan poros, kg/cm.

maka, m (y + e) ω 2 = p = k y

m ω 2 e

y =

k - m W 2



10/83


11/83


Pada Gambar 7, diperlihatkan hubungan Amplitude vibrasi dengan

putaran. Amplitude terbesar ketika putaran melewati putaran kritis.

Sudut fase akan berubah 180° ketika putaran kritis dilewati.

Gambar 2.7



12/83


1.5. Filter - Out dan Fil ter - In.

Setiap getaran yang dapat kita rasakan, kemungkinan terdiri dari satu atau beberapa

sumber getaran. Tetapi sumber-sumber tersebut dengan tangan tidak dapat kita

bedakan, melainkan hanya terasa adanya suatu getaran saja. Apa yang kita rasa di

tangan itu adalah getaran total (overall) dari kemungkinan adanya beberapa sumber

getaran. Atau dalam istilah alat pengukur vibrasi hal itu disebut pengukuran secara

Filter - Out.

Gambar 8.

Lihat Gambar 8.

Sebuah alat pengukur vibrasi yang sangat sederhana terdiri dari sebuah

pegas, pemberat dan sebuah pinsil. Alat ini diletakkan pada bearing penumpu

poros yang sedang berputar. Dimisalkan poros diberi sebuah pemberat yang

menjadikannya tidak balans. Ketika pemberat tersebut berada pada posisi "a",

maka gaya sentripetal akan mendesak bearing terdorong ke atas. Gerakan ini

diteruskan ke pegas yang akan mendorong pemberat dan pinsil bergerak ke

atas pula.



13/83


Sebaliknya jika pemberat itu berada pada posisi "b", bearing akan tertekan ke

bawah yang mengakibatkan pemberat dan pinsil juga bergerak ke bawah.

Demikian seterusnya pinsil akan bergerak naik turun selama poros berputar.

Jika gerakan pinsil ini dituliskan pada sebuah kertas yang berjalan dengan

konstan, maka pinsil akan menggambarkan sebuah garis berbentuk sinusoidal

pada kertas. Dalam hal ini akan terukur sebuah vibrasi Filter - Out dari satu

sumber getaran yang kita buat yaitu unbalance.

Gambar 9

Apabila sekarang sumber vibrasinya ki ta tambahkan dengan membuatnya

misalignment pada poros, maka pinsil akan menggambarkan sebuah grafik

yang tidak sinusoidal murni, melainkan kemungkinannya akan seperti pada

Gambar 9. Pada gambar ini pinsil hanya dapat menggambarkan penjumlahan

dari kedua sumber vibrasi yang mempunyai displacement dan frekuensi yang

berbeda yaitu unbalance (kurva 1) dan misalignment (kurva 2). Sekali lagi

akan terukur vibrasi Filter - Out yang merupakan total dari sumber-sumber

vibrasi yang ada.

Apabila kedua sumber vibrasi di atas ki ta uraikan masing-masing -menurut

amplitude dan frekuensinya, maka dapat digambarkan dalam tiga dimensi

hubungan antara Displacement - Frekuensi - Waktu. Lihat Gambar 10.



14/83


Gambar 10

Pada gambar ini, kurva 1 adalah unbalance mempunyai frekuensi 1 x rpm;

kurva 2 adalah misalignment mempunyai frekuensi 2 x rpm.

Dengan alat pengukur analisa vitirasi, sumber-sumber penyebab vibrasi ini

dapat diuraikan masing-masing menurut frekuensinya,. dimana pengukuran ini

disebut secara Filter - In. Vibrasi yang ditampilkan oleh alat pengukur. iniadalah hubungan antara Amplitude dengan Frekuensi, seperti yang terlihat

pada Gambar 11.

Gambar 11

Pada gambar ini ditunjukkan sesuai pada contoh kita, yaitu sumber vibrasinya

ada dua buah yaitu unbalance (kurva 1) dan misalignment (kurva 2). Tinggi



15/83


kurva sesuai dengan besar displacementnya dan posisi sesuai dengan

frekuensinya.

Perlu diketahui bahwa pada pengukuran Filter - In, alat pengukur analisa

vibrasi tidak terbatas menunjukan hubungan antara Displacement - Frekuensi

saja seperti pada contoh, tapi juga Velocity - Frekuensi dan Acceleration -

Frekuensi.



16/83

PT. PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN PENGUKURAN VIBRASI

2. PENGUKURAN VIBRASI

Vibrasi diukur dengan menggunakan peralatan yang bekerja secara elektronik,

dengan kecanggihan tergantung dari display yang dapat ditunjukkan, serta

kecepatan dan kemudahan pengoperasiannya.

Di bawah ini akan dikemukakan peralatan-peralatan yang umum digunakan dalam

pengukuran vibrasi, serta metode-metode pengukurannya.

2.1. Peralatan-peralatan pengukur v ibrasi.

Peralatan yang umum digunakan pada pengukuran vibrasi adalah sebagai

berikut :

- Instrumen pengukur vibrasi.

- Transducer.

- Stroboscope dan keyphasor

2.1.1. Inst rumen Pengukur Vibrasi.

Instrumen Pengukur Vibrasi adalah peralatan utama pengukur vibrasi.

Alat ini merupakan otak pengolahan data, sekaligus memberikan

kepada kita data yang diinginkan antara lain : Velocity, Displacement,

Acceleration, Frekuensi dan Sudut fase.

Instrumen Pengukur Vibrasi dapat dibagi atas 3 jenis yaitu :

- Vibration Meter.

- Vibration Monitor.

- Vibration Analyzer.

Vibration Meter, adalah alat pengukur vibrasi yang kecil sederhana,

mudah dibawa dan berguna untuk mengukur vibrasi secara rutin. Data

yang diukur terbatas pada displacement, velocity dan acceleration

secara "overall" (Filter Out).

Vibration Monitor, adalah alat pengukur vibrasi secara kontinu, serta

dapat memberikan tanda, (alarm) jika besar vibrasi telah mencapai



17/83


batas maximal. Adakalanya alat ini dirancang dapat mematikan mesin

secara otomatis, jika vibrasi telah mencapai batas berbahaya. Alat ini

terpasang permanen atau semi permanen dikontrol panel (control

room).

Vibration Analyzer, adalah alat pengukur vibrasi yang bertujuan untuk

mencari penyebab kerusakan/ kelainan mesin karena vibrasi.

Umumnya alat ini bisa juga digunakan untuk balansing dinamik.

2.1.2. Transducer

Transducer adalah salah satu unsur peralatan pengukur vibrasi. Alat ini

diletakkan pada mesin yang hendak diukur vibrasinya, dandihubungkan langsung atau dengan menggunakan kabel ke Instrumen

Pengukur Vibrasi. Jadi, Transducer merupakan sensor penerima

vibrasi.

Sesuai dengan parameter-parameter vibrasi : Displacement, Velocity

dan Acceleration, maka Transducer juga ada tiga jenis sesuai dengan

parameter-parameter tersebut yaitu :

- Proximity transducer

- Velocity transducer

- Acceleration transducer

Proximity transducer (Non Contact) :

Alat ini adalah sensor untuk mengukur gerak harmonik poros yang

berarti sama dengan mengukur displacement. Ia tidak dapat digunakan

untuk analisa vibrasi (mencari frekuensi sumber-sumber vibrasi),

melainkan hanya mengukur tingkat besarnya vibrasi yang dalam hal ini

adalah clearance gerakan poros terhadap bearing atau displacement.

Lihat Gambar 12.



18/83


Gambar 12

Pengukurannya dilakukan langsung ke poros dengan menempatkan

bagian ujung alat tersebut pada jarak yang sangat dekat dengan

permukaan poros yang sedang berputar. Medan listrik yang dikeluarkan

pada ujung alat ini akan terpengaruh tegangannya terhadap

perubahan-perubahan jarak tadi, dimana efek ini digunakan untuk

menyatakan displacement poros.

Proximity transducer dipasang pada sisi muka atau sisi belakang rumah

bearing, atau dengan cara melubangi rumah bearing hingga tembus keporos agar transducer ini bisa mendekati permukaan poros. Hasil

displacement yang didapat adalah relatip terhadap rumah bearing.

Velocity transducer :

Alat ini mengukur kecepatan vibrasi yang bekerja secara elektromekanik. Ia

dapat digunakan untuk mengukur velocity overall (filter out) dan velocity pada

masingmasing frekuensi sumber vibrasi (Filter In), dengan hasil yang didapat

adalah bersifat absolut. Selain velocity ia juga bisa digunakan untuk mengukur

displacement. Pemasangannya diletakkan pada rumah bearing dengan

menggunakan magnet, atau sekrup, atau tang jepit, atau dipegang dengan

tangan.



19/83


Gambar 13

Gerak bolak balik (getaran) rumah bearing diteruskan ke Pickup Case yang

didalam ada Mass yang tidak terpengaruh oleh gerakan tersebut. Tegangan

medan magnet antara Pickup Case dengan Mass akan berubah proporsional

dengan kecepatan gerakan. Maka dengan memanfaatkan perubahan

tegangan ini, kecepatan Pickup Case yang juga adalah kecepatan gerak bolak

balik rumah bearing, akan dapat dideteksi.

Accelerat ion t ransducer.

Alat ini mengukur percepatan vibrasi yang bekerja secara elektromekanik. Ia

dapat digunakan untuk mengukur tingkat besarnya percepatan overall (filter

out) dan acceleration pada masing-masing frekuensi sumber vibrasi ( Filter In

), dengan hasil yang didapat adalah bersifat absolut. Pemasangannya

diletakkan pada rumah bearing dengan menggunakan magnet, atau sekrup,

atau tang jepit, atau dipegang dengan tangan.

Lihat Gambar 14.



20/83


Gambar 14

Alat ini menggunakan bahan utama Piezoelectric yang dapat mengeluarkan

aliran listrik jika mendapat tekanan. Gerak bolak balik (getaran) rumah bearing

diteruskan ke Frame, yang akan menekan Piezoelectric Disks. Dengan

demikian bahan ini akan mengeluarkan aliran listrik, yang akan menyatakan

percepatan vibrasi dalam kelipatan gravitasi "g".

Pada masa kini pabrik pembuat alat pengukur vibrasi lebih cenderung

menggunakan bahan Piezoelectric pada satu transducer untuk sluruh

pengukuran (displacement, velocity dan acceleration). Hal inidisebabkan oleh kemajuan teknologi yang memungkinkan transducer ini

dapat bekerja pada daerah frekuensi yang lebih luas, tidak hanya pada

frekuensi tinggi saja dapat menjangkau ke frekuensi rendah.

Selain daripada itu kesalahan pengukuran yang ditimbulkannya kecil

karena tidak ada komponen yang bergerak seperti pegas dan

sebagainya pada velocity/displacement transducer, melainkan

menggunakan Piezoelectric dari bahan kristal.

2.1.3. Stro bosc ope dan Keyph asor

Stroboscope adalah lampu yang dihubungkan ke Instrumen Pengukur

Vibrasi, digunakan untuk melihat sudut fase pada poros dengan cara

menyinari poros yang sedang berputar. Lampu ini digunakan untuk

analisa vibrasi dan dinamik balansing.



21/83


Selain daripada alat ini, ada juga peralatan yang menggunakan

Keyphasor, dimana sudut fasenya yang terbaca pada Instrumen

Pengukur Vibrasi, bukan langsung pada porosnya.

2.2. Pemilihan penggunaan Displacement, Velocity dan

Accelerat ion

Sebelum mengukur vibrasi suatu mesin, tentukan dahulu parameter vibrasi

apa yang hendak kita inginkan. Hal ini penting, mengingat ada tiga jenis

parameter vibrasi yaitu Displacement, Velocity dan Acceleration. Walaupun

ketiganya menunjukkan besaran vibrasi, tapi dalam penggunaannya masing-

masing mempunyai specialisasi yang berbeda, tergantung dari apa yang

hendak diukur.

2.2.1. Pemili han pengukuran Displ acement.

Displacement sensitif pada pengukuran vibrasi frekuensi rendah.

Frekuensi rendah pada setiap merek alat pengukur belum tentu sama.

Sebagai contoh pada salah satu merek, batasan frekuensi rendah

adalah maximum 600 cpm.

Mengingat keterbatasan daerah frekuensi yang rendah ini, maka untuk

analisa vibrasi displacement jarang digunakan. Ia lebih banyak

digunakan untuk mengukur besarnya vibrasi secara overall (Filter Out)

dan balansing pada putaran rendah, serta mesin-mesin perkakas yang

memerlukan ketelitian terhadap displacement karena dapat

mempengaruhi mutu hasil kerjanya seperti : bubut, gerinda dan bor.

Ada dua jenis pengukuran displacement yai tu :

- Mengukur displacement poros terhadap journal bearing.

- Mengukur displacement pada rumah bearing.

Mengukur displacement poros terhadap journal bearing, dilakukan jika

rumah bearing sangat rigid dan besar dibanding dengan poros yang

ditumpunya. Sehingga bila getaran pada poros sudah cukup besar,

tetapi pada rumah bearing masih terasa kecil. Biasanya proximity

dilekatkan pada sisi muka/ belakang rumah bearing, atau melubanginya



22/83


agar bisa masuk tembus ke permukaan poros, dengan arah perletakan

umumnya radial (vertikal dan horizontal) terhadap sumbu poros.

Pengukuran displacement pada rumah bearing dilakukan pada journal

bearing yang flexibel, dan ukuran rumahnya sepadan dengan porosnya.

Demikian pula pada roll/ ball bearing, dimana clearance yang terjadi

relatif kecil.

Hal ini disebabkan vibrasi pada poros diteruskan ke rumah bearing

tanpa ada peredaman yang berarti, sehingga getaran pada poros dan

rumah bearing relatif sama. Transducer yang digunakan adalah velocity

transducer dengan arah perletakannya adalah radial dan axial terhadap

sumbu poros.

2.2.2. Pemil ihan penguku ran Velocit y.

Velocity (Kecepatan) sensitif pada vibrasi frekuensi menengah. Seperti

halnya frekeunsi rendah, frekuensi menengah pada setiap merek alat

ukur belum tentu sama. Sebagai contoh pada salah satu merek,

frekuensi menengah adalah 600 cpm s.d. 60.000 cpm.

Melihat range frekuensi yang cukup besar itu, velocity banyak

digunakan untuk analisa vibrasi (dengan Filter In), selain untuk

pengukuran secara overall (Filter out).

Transducer yang digunakan adalah velocity transducer, yang diletakkan

pada rumah' bearing, dengan arah perletakannya adalah radial dan

axial terhadap sumbu poros.

2.2.3. Pemili han pengukuran Ac celeration.

Acceleration sensit iv pada vibrasi frekuensi tinggi. Frekuensi tinggi

pada salah satu merek alat ukur adalah di atas 60.000 cpm. Dengan

demikian acceleration digunakan untuk analisa vibrasi (dengan Filter

In) pada frekuensi tinggi. Untuk pengukuran secara overall (filter out),

acceleration baik digunakan pada roll/ ball bearing dan roda gigi, atau

pada mesin - mesin putaran tinggi.



23/83


Transducer yang digunakan adalah acceleration transducer yang

diletakkan pada rumah bearing, dengan arah perletakannya adalah

radial dan axial terhadap sumbu poros.

2.3. Tingkat besarnya vibrasi.

Tingkat besarnya vibrasi suatu mesin untuk dinyatakan baik, ditentukan oleh

pabrik pembuatnya sebagai data yang paling akurat. Apabila data ini tidak ada,

atau timbul permasalahan dalam acceptance test, atau pihak owner (pemilik)

menginginkan suatu tingkat vibrasi tertentu dalam pemesanan, maka bisa

dirujuk dari standard-standard yang berlaku sebagai pedoman.

Ada beberapa lembaga di dunia atau negara yang mengeluarkan standardtingkat vibrasi. Tapi sebagai contoh di sini akan diberikan dua buah, yaitu

International Standard Organization (ISO 3945) dan Canadian Government

Specification. Lihat Gambar 15 dan Gambar 16.

Ketentuan lain yang bukan standard umum dapat disajikan pedoman, antara

lain menurut IRD Mechanalysis. Lihat Gambar 17, 18 dan 19.

Gambar 15



24/83


Gambar 16



25/83


Gambar 17



26/83


27/83


Gambar 19



28/83

PT. PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN ANALISA VIBRASI

3. ANALISA VIBRASI

Analisa vibrasi bertujuan untuk mengidentifikasi penyebab - penyebab vibrasi yang

bekerja pada suatu mesin.

Pada buku ini pembahasan analisa vibrasi terbatas pada :

- Frekuensi Domain

- Analisa Fase

- Analisa bentuk mode

Frekuensi Domain adalah salah satu metode mencari penyebab vibrasi berdasarkan

frekuensi yang ditimbulkannya. Metode Analisa Fase dan Bentuk Mode akandibicarakan pada topik selanjutnya.

Untuk metode-metode analisa vibrasi lainnya, akan dibicarakan pada buku lain

yang merupakan kelanjutan daripada buku ini yaitu pada tingkatan "advance"

(Tingkat Engineer) meliputi :

- Time Domain

- Time Domain vs Frekuensi Domain (Amplitude-Frekuensi- Time)

- Time Waveform- Lissajous Patterns (orbit)

- Amplitude dan Sudut Fase vs Putaran

- Sudut Fase vs Waktu

Lebih kurang 85% masalah-masalah vibrasi dapat dipecahkan dengan metode

Frekuensi Domain. Berarti dengan menguasai metode ini sebagian besar analisa

vibrasi telah dapat dikuasai, tinggallah sejauh mana ketepatan analisa yang

diambil, akan tergantung kepada nalar dan pengalaman kita sendiri.

3.1. Prins ip kerja alat ukur analisa v ibrasi.

Setiap penyebab vibrasi mesin mempunyai frekuensi yang berbeda namun ada

pula yang sama. Berdasarkan frekuensi inilah dapat dikenal penyebab vibrasi

pada suatu mesin, serta bagian-bagian apa yang menimbulkannya.



29/83


Bagaimana membedakan frekuensi-frekuensi vibrasi pada suatu mesin yang

sedang beroperasi, hal ini dilakukan oleh alat ukur analisa vibrasi (diagnose)

yang bekerja berdasarkan teori Fourier Transformer.

3.1.1. Time Domain d an Frekuensi Domain.

Seperti telah dibicarakan pada bagian sebelumnya, bahwa vibrasi

dapat digambarkan sebagai bentuk sinusoidal yang berulang oleh

sebuah alat pengukur vibrasi sederhana pada Gambar 8. Oleh karena

sinusoidal tersebut digambar pada kertas yang berjalan selama waktu

tertentu, maka apa yang ditampilkannya menunjukkan hubungan antara

besaran vibrasi (amplitude) versus waktu, atau biasa disebut Time

Domain. Apabila vibrasi mesin terdir i dari beberapa sumber penyebab yang

mempunyai frekuensi dengan besar yang berbeda-beda, maka masing-

masing vibrasi dapat digambar secara tiga dimensi seperti pada

Gambar 20. Gambar ini memperlihatkan hubungan antara . Amplitude -

Waktu - Frekuensi. Dengan demikian apa yang dimaksud Frekuensi

Domain pada gambar tersebut, adalah hubungan antara Amplitude

versus Frekuensi.

Gambar 20.



30/83


3.1.2. Fouri erTransf orm er .

Umumnya vibrasi yang kita rasakan pada suatu mesin sudah

merupakan penjumlahan dari satu atau beberapa sumber vibrasi yang

ada pada mesin tersebut. Demikian pula halnya pada Gambar 8 pada

topik sebelumnya, hanyalah menggambarkan satu bentuk sinusoidal

yang merupakan penjumlahan dari beberapa vibrasi yang ada.

Bagaimana cara menguraikan suatu penjumlahan vibrasi itu agar

menjadi komponen-komponen yang membentuknya, hal ini dilakukan

dengan menggunakan Fourier Transformer.

Fourier Transformer adalah suatu cara perhitungan matematik yang

mentransformasikan vibrasi dari Time Domain ke Frekuensi Domain.Pada Gambar 20 dapat kita lihat bagaimana hubungan antara time

domain dengan frekuensi domain.

Teori Fourier menyatakan bahwa :

Setiap fungsi periodik dapat diuraikan menjadi beberapa fungsi

harmonik sinusoidal, yang mana frekuensi dari setiap fungsi sinusoidal

itu mempunyai perkalian bilangan bulat 1, 2, 3.... dan seterusnya.

21b

21a

Gambar 21



31/83


32/83


3.2. Pengumpulan data sejarah operasi mesin dan prosedur

analisa.

Analisa vibrasi di lakukan jika data harian mesin menunjukkan kecenderungan

meninggi. Atau jika timbulnya alarm yang menunjukkan batas vibrasi telah

dilampaui. Untuk mesin-mesin perkakas hal ini ditandai oleh kurang

sempurnanya hasil kerja mesin tersebut berproduksi, seperti kurang halusnya

permukaan benda kerja, dimensi benda kerja melebihi dari toleransi, dan lain

sebagainya. Setelah adanya tanda-tanda tersebut, maka analisa vibrasi untuk

mencari penyebab . kerusakan dilakukan. Data vibrasi pada waktu kondisi

mesin masih normal, atau data garansi merupakan sasaran dari usaha - usaha

kita dalam memperbaiki mesin. Data tersebut disebut "baseline data".

Setelah diputuskan untuk diadakan adalah analisa vibrasi, maka langkah yang

diambil selanjutnya adalah pengumpulan data operasi sebelum mesin

dinyatakan rusak.

Data tersebut adalah :

- Data vibrasi rutin.

Data vibrasi dari pengukuran rutin selama beberapa waktu terakhir hingga

terjadinya kerusakan. Data ini secara pengukuran Filter-Out dengan arahradial dan axial pada setiap bearing, dimaksudkan untuk mengetahui gejala

vibrasi dan pada bearing mana yang vibrasinya tinggi.

- Data kerusakan.

Data operasi tentang kejadian-kejadian yang pernah dialami oleh mesin

tersebut, berupa data gangguan/ kerusakan atau perbaikan yang disertai

dengan perubahan atau penambahan pada bagian-bagian tertentu, yang

diperkirakan dapat mempengaruhi vibrasi mesin.

- Data vibrasi terakhir.

Data ini ditulis lengkap baik data vibrasi maupun data mesin yang

digambarkan secara sketsa.

Lihat contoh tabel data pada Gambar 22.



33/83


Gambar 22

Setelah data-data di atas terkumpul, langkah selanjutnya adalah Interpretasi

data. Memasuki langkah berikut ini diperlukan penalaran dan juga pengalaman

kita sebagai pelengkap dalam menganalisa vibrasi suatu mesin.



34/83


3.3. Pengukuran vibrasi

Data vibrasi rutin seperti tersebut diatas diperlukan untuk diperbandingkan

kecenderungannya dari waktu ke waktu, agar dapat diketahui pada bearing

mana dari mesin tersebut yang menonjol kenaikan vibrasinya. Sedangkan data

operasi mengenai kejadian-kejadian apa yang pernah dialami dan diperkirakan

dapat mempengaruhi vibrasi, diperlukan untuk mengetahui kemungkinan

penyebab vibrasi. Adakalanya dari kedua data ini kesimpulan penyebab vibrasi

dapat langsung diketahui.

Data vibrasi terakhir yang diukur baik dengan Filter-Out maupun Filter-In,

sangat diperlukan untuk mendiagnose penyebab kerusakan mesin yang

mengakibatkan kenaikan vibrasi. Bagaimana interpretasi data tersebutdilakukan, akan dibicarakan lebih detail pada berikut ini.

3.3.1. Data vibrasi Filter - Out.

Langkah pertama pada pengukuran vibrasi adalah pengambilan data

vibrasi dengan Filter-Out. Pengukuran ini dilakukan pada setiap

bearing dan pada arah radial maupun axial, berguna untuk mencari

pada bearing mana terjadi vibrasi terbesar, agar menjadi pusat

perhatian kita untuk melakukan langkah analisa selanjutnya. Lihat

Gambar 23 kolom Filter Out. Pada gambar tersebut amplitude vibrasi

yang diukur adalah Displacement, Velocity dan Acceleration.



35/83


Gambar 23

Jika jarum penunjuk (digital display) amplitude pada instrument vibrasi

bergoyang (maju-mundur), catatlah angka terendah dan tertinggi dan



36/83


37/83


kompenen vibrasi yang membentuknya, menurut frekuensi yang dimiliki

pada masingmasing komponen tersebut.

Dengan demikian berarti penjumlahan amplitudeamplitude pada Filter

In akan sama dengan amplitude pada Filter Out, yang mana hal ini

dapat dijadikan pengecekan'terhadap kelengkapan komponen-

komponen vibrasi pada Filter In.

Pengecekan Filter In.

Sebagai contoh lihat Gambar 4.4 pada bearing A posisi horizontal.

Penjumlahan velocity pada kolom Filter In adalah sebagai berikut : 0,4

+ 0,10 + 0,06 = 0,56 in/sec. Pada kolom Filter Out, velocity = 0,54

in/sec. Secara teoritis hasilnya sama. Tapi karena akurasi alat, hal ini

bisa terjadi walau tidak menjadikan permasalahan. Dari contoh tersebut

berarti sudah semua komponen vibrasi terdeteksi. Masalahnya apabila

penjumlahan komponen-komponen vibrasi pada Filter In itu lebih kecil

dari pada Filter Out, berarti masih ada komponen vibrasi pada Filter In

yang belum terdeteksi. Maka pencarian vibrasi pada frekuensi yang

lebih tinggi perlu dilanjutkan.

Pemil i han parameter vibrasi pada Fil ter In.

Seperti telah dikemukakan pada sebelumnya, pemilihan parameter

vibrasi (displacement, Velocity dan acceleration) ditentukan oleh pada

frekuensi berapa yang menjadikan perhatian kita.

Frekuensi sampai dengan 600 cpm digunakan displacement, 600 cpm

s.d. 60.000 cpm digunakan velocity, lebih dari 60.000 cpm digunakan

acceleration. Batasan ini belum tentu sama pada setiap produk alat

ukur tapi sudah dapat memberikan gambaran mengenai penggunaan

parameter vibrasi menurut tingkatan frekuensi.

Mencari kemungkinan-kemungkinan penyebab vibrasi. Data vibrasi

pada kolom Filter In yang melebihi batas ketentuan diberikan lingkaran.

Batas ketentuan ini boleh kita ambil menurut ketentuan Gambar 17

untuk displacement atau velocity dan Gambar 19 untuk acceleration.



38/83


Dari data yang diberi lingkaran ini, kita cocokkan frekuensinya pada

gambar 4.1 untuk mencari kemungkinan-kemungkinan apa vibrasi itu

disebabkan.

Tabel 4.1



39/83


Tabel 4.2

Pengukuran Filter In dapat pula dilakukan dengan alat X-Y Recorder secara

semi otomatis seperti terlihat pada Gambar 24.

Dengan menggunakan alat ini, amplitude yang ada pada setiap frekuensi akan

digambarkan secara spektrum tidak perlu dicatat pada Data Sheet.



40/83


Gambar 24

3.4. Mencari penyebab kerusakan mesi n

Penyebab tingginya vibrasi yang terjadi dapat dikenal, melalui karakternya.

Setiap penyebab vibrasi mempunyai karakter yang berbeda, dimana hal

tersebut masing-masing dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel ini membantu kita

untuk membedakan masing-masing karakter penyebab vibrasi, walaupun

adakalanya perlu beberapa penambahan pembuktian.

3.4.1. Ketidak balans (unbalance)

Ketidak balans adalah hal yang sering terjadi pada mesin-mesin rotasi,

mempunyai beberapa karakter yang hampir mirip dengan misalignment

atau poros bengkok.

Penyebab ketidak balans antara lain :

- Ada rongga atau kerapatan yang tidak merata pada bahan poros/

rotor.

- Pemasangan pasak pada poros.



41/83


- Distorsi : Yaitu perubahan bentuk poros / rotor karena pemuaian

yang tidak merata (tidak simetris), atau terjadi kecenderungan

perubahan kebentuknya semula karena pengerjaan penempaan

yang diderita poros / rotor sebelumnya.

- Kotor, deposit dan robekan pada poros / rotor.

Karakter ketidak balans adalah sebagai berikut :

- Lihat tabel 4.2.

- Amplitude arah radial tinggi, sedangkan arah axial tidak melebihi 50

% dari arah radial. Hal ini tidak berlaku jika unbalance yang terjadi

adalah jenis Couple (Kopel), yang bisa terjadi pada poros/rotor

panjang seperti turbin beberapa tingkat, generator, pompa beberapatingkat dan sebagainya.

- Frekuensi 1x rpm.

- Perpindahan transducer dari arah vertikal ke horizontal atau

sebaliknya akan merubah sudut fase sebesar 90 derajat.

- Kenaikan amplitude vibrasi pada putaran dari 0 rpm sampai dengan

putaran kritis sangat mendaki.

Ampl itude vibrasi pada putaran kr it is lebih tinggi dari pada biasanya,

sedangkan penurunan vibrasi setelah melewati putaran kritis tidakseberapa besar.

Sebagai contoh karakteristik ketidak balans yang digambarkan secara

spektrum, lihat Gambar 24.

Pada frekuensi 1x rpm (2200 cpm) amplitude arah horizontal (radial)

lebih tinggi dari arah axial. Hal ini berarti unbalance terjadi pada Fan.

Amplitude pada frekuensi la innya (2x, 3x, 4x rpm) tidak menjadikan

masalah, selama besarnya tidak melebihi 50 % dari amplitude 1x rpm.

Jika melebihi, kemungkinannya adalah looseness, clearance bearing

terlalu besar, pondasi retak. Dengan demikian balansing hasilnya sulit

dicapai sebelum kerusakan tersebut diatasi.

Pada overhung rotor, ketidak balans terjadi pada frekuensi 1x rpm,

tetapi amplitude arah axial tinggi bahkan dapat melebihi arah amplitude

arah radial. Overhung rotor adalah rotor yang letaknya tidak berada



42/83


diantara kedua bearing penumpu, melainkan berada tergantung diluar

daripadanya.

3.4.2. Misalig nment

Jenis-jenis misalignment adalah sebagai berikut :

- Misalignment kopling (Sudut, Ketidak Sejajaran atau kombinasi

keduanya).

- Torque Lock.

- Misalignment bearing.

Misalignment kopling.

Karakteristik misalignment bearing adalah sebagai berikut :

- Lihat tabel 4.2.

- Amplitude pada arah radial dan axial tinggi, tapi arah axial besarnya

lebih dari 50% arah radial.

- Frekuensi 1x rpm, jika cukup besar, 2x atau 3x rpm.

- Jika amplitude pada frekuensi 2x atau 3x rpm besarnya 30% s.d. 75%

dari amplitude pada frekuensi 1x rpm, maka mesin masih boleh

dijalankan. Jika amplitudenya antara 75% s.d. 150%, maka mesin

harus diamati dengan cermat selama beroperasi, dan diadakan

perbaikan hingga ada kesempatan untuk stop. Jika amplitudetersebut lebih dari 150%, maka kerusakan telah terjadi dan mesin

harus segera distop untuk diperbaiki.

- Terjadi kenaikan temperatur dan tekanan minyak pelumas di bearing.

Hal ini merupakan pengaruh; tidak langsung dari misalignment

terhadap minyak pelumas.

Adakalanya gaya misalignment yang bekerja pada kopling dapat diredam

karena kekarnya kopling tersebut. Tetapi reaksi daripada gaya ini akan

timbul pada bagian poros diluar kedua bearing penumpu, dan dapat

merusak peralatan yang ada disana.

Poros bengkok mempunyai karakter yang sama dengan misalignment

kopling. Jika kebengkokan itu tidak terlalu parah cukup diatasi dengan

membalans. Membedakan masalah misalignment dengan poros bengkok

dibahas pada Bab 5 Analisa Fase.



43/83


Torque Lock.

Misalignment dapat terjadi pada roda gigi yang mengkopel mesin

penggerak dengan mesin yang digerakkan, misalnya reduction gear

pada PLTG. Misalignment ini terjadi akibat gaya torsi yang bekerja pada

poros, sehingga salah satu poros roda gigi akan terangkat ke atas dan

yang lainnya tertekan ke bawah (Apabila kedudukan kedua poros

tersebut sejajar horizontal).

Hal ini terjadi apabila poros roda gigi terlalu panjang atau material poros

kurang kuat, sehingga poros mudah melengkung akibat momen yang

dideritanya, atau pelumasan pada bearing-bearing tidak baik, sehingga

clearance padanya tidak terisi minyak melainkan terisi oleh poros.

Kejadian ini dapat diidentifikasi dengan cara mengukur amplitude vibrasi

dan sudut fase pada arah axial dibearing penumpu roda gigi. Setelah itu

mesin dimatikan hingga putaran berhenti. Kemudian mesin dihidupkan

lagi hingga mencapai pada kondisi sebelum dimatikan tadi (putaran,

temperatur, beban dan sebagainya), lalu pengukuran vibrasi seperti

sebelumnya diulang kembali. Apabila amplitude vibrasi dan sudut fase

tidak sama dengan pengukuran pada saat sebelumnya, maka berarti

terjadi "Torque Lock".

Misalignment bearing.

Misalignment bukan saja dapat terjadi dikopling tapi bisa juga pada

posisi bearing penumpu poros. Lihat Gambar 25a dan 25b.

Gambar 25a Gambar 25b



44/83


Pada sleeve bearing gambar 25a, karakter yang diberikan hanyalah

gejala unbalance (Frek. 1x rpm) tapi vibrasi radial dan axial besarnya

tidak jauh berbeda. Masalah ini dapat diatasi dengan membalans rotor

dimana vi.brasi radial maupun axial akan mengecil setelah rotor balans.

Pada anti-friction bearing gambar 25b, karakter yang diberikan adalah

frekuensi 1x, 2x, 3x rpm atau pada frekuensi sebesar perkalian jumlah

roll/ ball dengan rpm. Sedangkan vibrasi axialnya besar walaupun

poros/ rotor telah dibalans. Untuk mengatasinya ialah dengan

memperbaiki posisi bearing tersebut.

Bearing misalignment bisa terjadi bukan saja karena kesalahan

pemasangan bearing yang tidak benar posisinya, tapi bisa juga karenadistorsi (penyimpangan bentuk) pada alas kaki suport (baseplate)

akibat kencangnya tekanan salah satu atau beberapa baut pengikat

terhadap baseplate, sehingga posisi support/ bearing menjadi miring.

Untuk itu baut pengikat perlu direnggangkan agar bagian suport yang

miring tersebut terangkat dan posisinya menjadi rata. Ketika

merenggangkan baut yang terlalu kencang itu, sebaiknya mesin dalam

keadaan beroperasi sambil vibrasinya dipantau apakah terjadi

penurunan. Jika turun berarti baut itulah yang mengakibatkan distorsi

pada kaki suport/ baseplate.Kejadian diatas biasanya disebut "SoftFoot".

3.4.3. Kerusakan bearing

Ada dua jenis bearing yang dibahas pada bagian ini yaitu Anti Fr iction

bearing dan Sleeve bearing. Keduanya mempunyai karakter vibrasi

yang berbeda, dan juga kerusakan yang ditimbulkannya berlainan. -

Yang termasuk Anti Friction bearing ialah ball bearing dan roll bearing,

sedangkan Sleeve bearing adalah Journal bearing.

Ant i Fr ic t ion bear ing.

Kerusakan pada bearing jenis ini dapat terjadi pada salah satu atau

lebih daripada elemenelemennya, yaitu pada ball/ roll, alur luar atau

dalam dan sangkar.

Karakteristik kerusakan Anti Friction bearing sebagai berikut :



45/83


- Lihat tabel 4.2.

- Vibrasi terjadi pada frekuensi tinggi tapi tidak pada angka yang

tetap, demikian pula dengan amplitudenya.

Hal ini disebabkan kemungkinan kerusakan lebih dari satu elemen yang

terjadi secara bersamaan. Lihat Gambar 26.

Gambar 26

Secara pendekatan, frekeunsi vibrasi dapat dihitung dengan rumus

seperti yang tampak pada Gambar 27. Hal ini untuk lebih meyakinkan

apakah frekuensi yang ditunjukkan pada X-Y Recorder adalah benar

disebabkan oleh kerusakan bearing. Apabila ukuran elemen-elemen

bearing tidak diketahui, maka rumus untuk kerusakan pada Inner Race

(alur dalam) dan Outer Race (alur luar) dapat dihitung dengan

mengalikan faktor 0,6 dan 0,4.



46/83


Gambar 27

- Jika bearing menerima vibrasi akibat ketidak balans rotor, maka

kerusakan pertama terjadi pada alur dalam.

- Jika bearing menerima vibrasi akibat misalignment, maka kerusakan

pertama terjadi pada alur luar. Frekuensi terjadi sebesar jumlah ball/

roll kali rpm

- Jika kerusakan pertama terjadi di ball/ roll, maka penyebabnya

adalah pelumasan yang tidak baik, overheating, atau ada arus listrik

yang melewati bearing tapi pentanahannya (ground) tidak baik.

Adakalanya kerusakan bear ing disertai dengan resonansi. ' Jika hal in i

terjadi, frekuensi besarnya sangat tinggi dan bukan merupakan fungsi

dari putaran.

Dengan demikian frekuensi tidak dapat dirumuskan, karena resonansi

terjadi terhadap komponenkomponen mesin seperti : rumah bearing,



47/83


poros, ball/ roll, alur dalam, alur luar, sangkar dan lain-lain, yang mana

masing-masing mempunyai frekuensi pribadi berbeda-beda.

Sleeve bearin g.

Kerusakan pada sleeve bearing umumnya adalah clearance terlalu

besar, beban yang ditumpu terlalu besar dan pelumasan yang tidak

baik. Karakteristik kerusakan sleeve bearing adalah sebagai berikut :

- Frekuensi vibrasi terjadi pada 2x, 3x atau beberapa kali putaran.

- Clearance yang terlalu besar biasanya disertai dengan agak tidak

balans, misalignment, looseness pada bagian-bagian sekitar bearing

atau rubbing.

- Jika antara poros dengan bearing terjadi kontak langsung tanpa

pelapisan minyak, amplitude vibrasi arah vertikal umumnya lebih

besar dari arah horizontal. Hal ini bisa disertai dengan clearance

yang terlalu besar.

3.4.4. Kerusakan gig i.

Kerusakan gigi dapat disebabkan oleh keausan, sentuhan antar gigi

tidak smooth, bentuk gigi yang tidak sesuai, pelumasan yang tidak baik

dan eksentrisitas.

Karakteristik kerusakan gigi sebagai berikut :

- Lihat tabel 4.2.

- Frekuensi terjadi umumnya pada frekuensi gear mesh, yaitu frekuensi

sebesar perkalian jumlah gigi dengan putaran (rpm).

Lihat Gambar 28.



48/83


Gambar 28

Hal ini terjadi jika kerusakan karena keausan gigi, sentuhan dan bentuk

gigi yang tidak tepat atau pelumasan yang tidak baik. Apabila keausan

gigi yang terjadi mengakibatkan kerenggangan yang cukup besar,

maka frekuensi dapat terjadi pada 2x atau 3x frekuensi gear mesh

bahkan bisa lebih daripada itu.

- Jika kelainan yang terjadi disebabkan misalignment atau

eksentrisitas, maka akan muncul frekuensi "side band" pada

sebelum dan sesudah frekuensi gear mesh, yaitu munculnya 2 buah

amplitude dengan frekuensi yang mengapit frekuensi gear mesh

sebesar plus dan minus dari 1x rpm gigi.

Jika kelainan yang dominan adalah misalignment atau poros

bengkok pada frekuensi 2x rpm, maka frekuensi side band adalah

plus dan minus 2x rpm gigi.

Dalam menentukan gigi mana yang berkelainan (driver atau driven),

adalah yang mempunyai putaran yang sama dengan selisih gear

mesh dengan salah frekuensi side band.



49/83


- Jika kerusakan gigi karena patah atau retak sebanyak satu atau

beberapa buah, maka frekuensi yang terjadi adalah perkalian

antara jumlah gigi yang rusak tersebut dengan rpm.

Kemungkinan misalignment pada roda gigi ada dua yaitu :

- Misalignmnet kopling (terjadi di luar gear box)

- Misalignment bearing (terjadi di dalam gear box)

Misalignment bearing bisa disebabkan oleh bautbaut pengikat gear box

pada baseplate tidak sama tekanannya, sehingga terjadi kemiringan

gear box atau terjadi apa yang disebut "soft foot".

Untuk mengatasi ini maka haruslah diperbaiki masalah

misalignmentnya terlebih dahulu, baru diamati lagi adanya kerusakan

gigi.

3.4.5. Kerenggangan mekanis (Mechanical looseness).

Kerenggangan pada suatu mesin dapat disebabkan oleh kerenggangan baut,

kerenggangan bearing, keretakan di pondasi, kerenggangan antara rotor

dengan poros, dan sebagainya. Pada motor listrik dan generator,

kerenggangan dapat terjadi pada rotor bar atau gulungan rotor maupun stator.

Untuk mengetahui pada bagian-bagian mana di pondasi atau di sekitar

mesin yang terjadi kerenggangan mekanis, dapat dilakukan dengan

cara "analisa fase" seperti yang dikemukakan pada topik berikutnya.

Karakteristik kerenggangan mekanis sebagai berikut :

- Lihat tabel 4.2.

- Frekuensi dapat terjadi pada 2x s.d. 6x rpm. Biasanya disertai

dengan unbalance atau misalignment.

- Jika balansing atau alignment sulit dicapai hasil yang baik, ada

kemungkinan terjadi kerenggangan mekanis yang cukup berarti.

- Apabila amplitude pada frekuensi 2x rpm atau lebih mempunyai

besar yang melebihi setengah dari amplitude pada frekuensi 1x

rpm, maka masalah kerenggangan mekanis perlv mendapat

perhatian yang lebih serius.



50/83


3.4.6. Vibrasi karena lis tri k.

Vibrasi karena masalah listrik pada mesin-mesin rotasi hanya terjadi

pada generator dan motor listrik. Masalah ini biasanya disebabkan oleh

ketidakmerataan gaya medan magnet yang bekerja pada rotor atau

stator. Hal ini bisa disebabkan karena hubung singkat pada gulungan,

kerusakan pada rotor, sumbu rotor dan stator tidak segaris, stator atau

rotor tidak bundar benar dan sebagainya.

Karakteristik vibrasi karena masalah listrik sebagai berikut :

- Lihat Tabel 4.2.

- Vibrasi menurun secara drastis jika aliran listrik dimatikan.Untuk ini pengukuran dilakukan secara Filter Out.

- Jika vibrasi menurun secara perlahan setelah aliran listrik dimatikan,

penyebabnya bukan masalah listrik tapi masalah mekanis.

3.4.7. Vibrasi karena gaya Aerodinamis

Vibrasi yang disebabkan oleh gaya aerodinamis pada mesin-mesin

rotasi sering terjadi pada fan atau blower. Hal ini umumnya

dikarenakan adanya turbulensi fluida (udara/gas) yang berlebihan,

akibat pukulan blade dengan fluida tersebut.

Vibrasi karena aerodinamis biasanya kecil dan tidak menimbulkan

masalah yang serius. Tetapi jika vibrasi tersebut besarnya di luar

kewajaran, perlu diperhatikan 2 hal yaitu :

- Kemungkinan terjadinya resonansi pada bagianbagian peralatan

yang menerima vibrasi dari gaya aerodinamis tersebut.

Untuk ini perlu diadakan pengecekan resonansi pada masing-masing peralatan.

- Kemungkinan adanya halangan yang mengganggu kelancaran aliran

fluida. Hal ini perlu pemeriksaan adanya gangguan pada sisi aliran

masuk maupun keluar fan/blower.



51/83


Posisi pembukaan damper dan bentuk damper yang kurang

aerodinamis juga dapat mengakibatkan gangguan pada aliran fluida

ini.

Demikian pula jika ada masalah eksentrisitas pada rotor fan sentrifugal,

yang mengakibatkan jarak kerenggangan antara blade dengan rumah

fan selalu berubah-ubah selama berputar. Perubahan-perubahan ini

mengakibatkan aliran udara keluar blade terganggu.

Karakteristik vibrasi aerodinamis :

- Lihat Tabel 4.2.

- Frekuensi pada 1x rpm terjadi jika jarak antar blade ada yang tidaksama.

- Frekuensi sebesar perkalian jumlah blade dengan putaran karena

adanya hambatan aliran fluida.

- Turbulensi pada duct terjadi pada belokan atau perubahan diameter

penampang yang tiba-tiba. Hal ini dapat menimbulkan vibrasi yang

frekwensinya tidak mempunyai hubungan perkalian dengan putaran,

tapi umumnya besarnya antara 50 cpm sampai dengan 2000 cpm.

Vibrasi karena gaya Hidrol ikVibrasi hidrolik terjadi pada aliran fluida cair seperti pada peralatan

pompa, pipa, katup dan sebagainya. Sama seperti pada vibrasi

Aerodinamik, vibrasi ini menjadi serius apabila disertai adanya

reonansi pada peralatan yang dilalui fluida atau kesalahan desain.

Penyebab adalah :

• KAVITASI.

Terjadi pada :

- Pipa isap pompa- Katup

- Perubahan diameter pipa dari kecil ke besar

• ALIRAN BALIK.

Terjadi pada pompa ketika beroperasi pada kapasitas rendah.



52/83


• TURBULENSI.

Terjadi pada belokan tajam pada pipa, gesekan dengan pipa atau

adanya hambatan aliran fluida.

Karakteristik vibrasi Hidrolik :

Beberapa hal sama dengan karakteristik vibrasi aerodinamis, kecuali

: kavitasi, Aliran Balik dan Turbulensi, mempunyai vibrasi random

yang tidak tetap. Lihat Gambar 29

Gambar 29

3.4.8. Vibrasi karena resonansi.

Instalasi suatu mesin biasanya terdiri dari rangka, pipa, duct, dan

sebagainya, dimana komponen-komponen tersebut mempunyai frekuensi

diri (natural frequency), yang didesain besarnya tidak boleh ada yang

sama dengan putaran mesin. Jika salah satu atau beberapa komponen

yang ada pada mesin itu mempunyai frekuensi diri yang sama besar



53/83


dengan putaran mesin, maka vibrasi akan meninggi atau disebut terjadi

Resonansi.

Untuk mengetahui apakah terjadi resonansi pada suatu mesin, dapat

dilakukan pengukuran amplitude vibrasi secara Filter Out dan sudut fase

secara berasamaan. Pengukuran ini dilaksanakan selama mesin dalam

keadaan rolling ketika start up, mulai dari'putaran nol hingga putaran

kerjanya. Atau dalam kondisi rolling ketika mesin dimatikan dari putaran

nominal hingga stop.

Apabila pada suatu putaran tertentu dalam keadaan rolling ampli tude

naik dan sudut fase berubah 180 derajat, maka pada komponen mesin

yang kita pasang transducer itu terjadi resonansi. Lihat Gambar 30.

Gambar 30

Kejadian ini bisa terjadi beberapa kali selama rolling, tergantung dari

berapa banyak komponen yang mempunyai frekuensi diri di bawah

putaran nominal mesin; termasuk putaran kritis.

Karakteristik vibrasi resonansi :

- Terjadi perubahan fase sebesar 180° pada amplitude peak ketika

rolling.



54/83


- Rasio perbandingan amplitude pada suatu arah (H atau V atau A)

dengan arah lainnya terlalu besar (lebih dari 5x).

Pengukuran ini dilakukan pada putaran kerjanya.

- Frekuensi resonansi tidak merupakan perkalian dari putaran, tetapi

tergantung dari frekuensi diri pada masing-masing komponen.

- Sudut fase pada pengukuran vertikal dan horizontal adalah sama,

atau berbeda 180°.

Cara mencari penyebab resonansi :

Dalam menentukan komponen dari suatu mesin yang beresonansi,

adalah dengan mengetahui frekuensi diri dari masing-masing komponen

tersebut. Apabila frekuensi diri suatu komponen sama besar denganputaran mesin, maka dapat dipastikan terjadi resonansi. Caranya ialah

dengan "bumb test", yaitu memukul komponen yang dicurigai dengan

palu, sambil diukur frekuensi peaknya secara Filter Out. Transducer

(velocity atau acceleration) dipasang pada komponen yang dicurigai

tersebut. Jika penunjukan pada frekuensi -meter terlalu cepat,

lakukanlah pemukulan beberapa kali agar pembacaan frekuensi mudah

dilihat.

Apabila pada beberapa kali pemukulan frekuensi tidak menunjukkanangka peak yang tetap, maka kemungkinan resonansi pada komponen

itu terjadi lebih dari satu frekuensi diri. Untuk ini gunakan Filter In,

kemudian lakukan tunning frekuensi dengan menggunakan X-Y Recorder

sambil pemukulan dilakukan berulang-ulang. Pada X-Y Recorder akan

tampak pada frekuensi-frekuensi berapa saja terjadi amplitude peak,

dimana hal itu menunjukkan frekuensi diri yang dipunyai oleh komponen

tersebut.

Cara mencegah vibrasi resonansi :

Mencegah resonansi pada dasarnya adalah menjadikan putaran mesin

tidak sama besar dengan frekuensi diri pada suatu komponen.

- Rubahlah putaran mesin lebih tinggi atau lebih rendah daripada

semula, agar tidak sama besar dengan frekuensi diri dari komponen



55/83


yang membuat resonansi. Hal ini bisa dilakukan apabila putaran

mesin dapat dirubah.

- Apabila putaran mesin tidak dapat dirubah, maka perkuatlah

komponen dengan menambah kekakuannya (stifness). Penambahan

ini akan merubah frekuensi diri menjadi lebih besar, sehingga

melebihi putaran mesin.

Cara lain adalah dengan menambah berat komponen tersebut. Hal ini

akan membuat frekuensi diri komponen menjadi lebih rendah dari

putaran mesin.

- Apabila baik putaran mesin maupun frekuensi diri suli-t dirubah, makabisa dipasang "Dynamic Absorber" pada komponen yang beresonansi

tersebut. Dynamic Absorber adalah sebuah batang besi yang di

ujungnya mempunyai pemberat, yang disekrup (dilas) pada

komponen yang beresonansi, dimana arah getaran padanya akan

berlawanan dengan arah getaran komponen yang beresonansi itu.

Hal ini berarti gaya gerak antara Dynamic Absorber dengan komponen

akan saling tarik menarik, sehingga dapat mengurangi (menghilangkan)

vibrasi resonansi.Lihat Gambar 31.

Gambar 31

Apabila resonansi terjadi pada frekuensi sedikit di bawah putaran mesin,

maka penambahan stifness akan mengakibatkan kenaikan frekuensi diri

yang dapat memungkinkan frekuensi tersebut menjadi sama dengan



56/83


putaran mesin. Keadaan ini akan mengakibatkan vibrasi resonansi

malah menjadi bertambah besar.

Sebaliknya jika resonansi berada pada frekuensi sedikit di atas putaran

mesin, maka penambahan berat akan menurunkan frekuensi diri yang

dapat memungkinkan menjadi sama dengan putaran mesin. Hal ini

malah akan memperbesar vibrasi resonansi. Maka dalam menentukan

penambahan stifness atau penambahan berat suatu komponen yang

beresonansi, perlu diketahui terlebih dahulu berapa sesungguhnya

frekuensi resonansi yang terjadi.

Alternatif lain yang tidak langsung dapat mengurangi vibrasi karena

resonansi, ialah dengan melakukan balansing dan atau alignment.Meskipun kedua cara ini tidak langsung mengatasi resonansi, tapi dapat

mengurangi gaya-gaya yang membuat vibrasi resonansi.

Masalahnya apakah hasil vibrasinya cukup memuaskan untuk tidak perlu

mengambil cara perbaikan lainnya, tergantung dari besarnya kekakuan

komponen dalam meredam vibrasi.

Resonansi sudu .

Pada turbin uap dan turbin gas, resonansi sudu dapat terjadi meskipunagak jarang ditemui. Dalam pendesainan' sudu, frekuensi dirinya tidak

boleh sama dengan putaran nominal mesin. Tapi adakalanya setelah

sudu-sudu tersebut dipasang, satu atau beberapa grup sudu mengalami

resonansi. Resonansi sudu terjadi pada frekuensi tinggi dengan tidak

mempunyai angka tertentu. Penempatan transducer untuk pengambilan

data diletakkan pada casing turbin.

Tidak ada cara untuk dapat mengetahui apakah telah terjadi retak atau

patah pada sudu-sudu turbin dalam keadaan beroperasi. Tapi dapatdicurigai apabila vibrasi turbin yang pada mulanya tinggi, setelah

beberapa waktu turun menjadi stabil tanpa dilakukan perbaikan. Maka

bisa kemungkinan sudu telah retak atau patah, yang mengakibatkan

frekuensi diri berubah tidak lagi sama dengan putaran mesin.



57/83


Lihat Gambar 32. Pada gambar atas adalah bentuk spektrum vibrasi

sudu. Sedangkan gambar bawah setelah perbaikan atau penggantian

sudu.

Gambar 32

3.4.9. Vibrasi karena putaran minyak pelumas (Oil Whirl )

Vibrasi ini terjadi pada journal bearing, yang hanya terjadi pada mesin-

mesin dengan sistem pelumasan minyak bertekanan, serta mesin

putaran tinggi (di atas putaran kritis pertama).

Lihat Gambar 33.

Gambar 33

Selama berputar, poros di dalam bearing akan bergerak-gerak

cenderung terangkat ke atas pada satu sisi rongga bearing.



58/83


Makin besar clearance yang terjadi antara poros dan bearing makin jauh

gerakannya. Karena keterangkatannya itu, minyak akan mengisi

clearance antara poros dengan linning bearing bagian bawah.

Minyak ini mendapat tekanan dari poros karena beratnya, sehingga ada

lapisan minyak yang menempel pada poros dan ikut berputar. Oleh

karena minyak ini juga melapisi linning yang tidak berputar, maka

putarannya adalah putaran rata-rata poros dan linning yaitu 50% putaran

poros. Tetapi karena adanya faktor gesekan, maka putarannya akan

kurang sedikit daripada itu. Gaya putaran minyak pelumas ini akan

menimbulkan vibrasi dengan frekuensi antara 43% s.d. 48% rpm poros.

Oil Whirl dapat disebabkan oleh :

- Desain bearing tidak sesuai dengan beban statik poros yang terlalu

kecil.

- Kerenggangan (clearance) antara poros dengan bearing terlalu besar

disebabkan keausan bearing.

- Bertambahnya tekanan minyak pelumas.

- Bertambahnya viskositas minyak pelumas.

Adakalanya indikasi. vibrasi oil whirl (frekuensi 45% rpm) pada bearing

terjadi bukan karena penyebab itu sesungguhnya, tapi disebabkan olehvibrasi "background" sekitar mesin, yang kebetulan frekuensinya sama

dengan ciri yang dimiliki oleh oil whirl. Misalnya ada mesin di sekitar

yang putarannya setengah daripada putaran mesin yang diamati.

Selain daripada itu, bisa juga terjadi resonansi pada pipa atau pondasi

mesin yang ditimbulkan oleh turbulensi aliran fluida.

Hal mana secara kebetulan frekuensinya sama dengan frekuensi oil

whirl. Jadi sebelum memutuskan vibrasi karena Oil Whirl, perlu

dilakukan pemeriksaan vibrasi lain di sekitarnya

3.4.10. Vibrasi karena gesekan (rub bin g).

Gesekan antara bagian yang berputar dengan bagian yang tetap

disebut rubbing. Gesekan ini bisa terjadi secara terputus-putus

(intermitent) atau secara terus menerus (continue) selama berputar.



59/83


Vibrasi yang ditimbulkannya dapat diketahui dengan cara sebagai

berikut :

Misalkan putaran turbin uap pada 3.000 rpm mempunyai amplitude dan

sudut fase pada besaran tertentu. Jika putaran diturunkan menjadi

1.500 rpm, kemudian dinaikkan lagi menjadi 3.000 rpm, maka

amplitude dan (atau) sudut fase tersebut besarnya tidak sama lagi

dengan pengukuran pada putaran 3.000 rpm sebelumnya. Maka dapat

disimpulkan bahwa rotor turbin terjadi gesekan (rubbing) dengan stator,

atau poros dengan labirin-labirinnya.

Frekuensi vibrasi bisa 2x rpm, atau tinggi sekali jika disertai resonansipada bagianbagian yang bergerak.

3.4.11. Vibrasi karena menambahk an (beat).

Vibrasi ini terjadi karena adanya gaya-gaya vibrasi yang saling

menjumlah dan saling mengurangi secara berulang, dari dua buah atau

beberapa mesin yang berdekatan di atas satu rangka pondasi yang

sama. Kejadian ini biasanya terjadi jika putaran dari mesin-mesin itu

tidak sama.

Misalkan ada dua buah pompa di atas satu rangka pondasi mempunyai

putaran 3.000 rpm dan 2.500 rpm. Maka vibrasi masing-masing pompa

akan saling berinteraksi satu sama lain.

Gaya sentrifugal kedua pompa pada saat tertentu mempunyai arah

yang sama, tapi juga mempunyai arah yang berlawanan pada saat

lainnya. Hal ini dikarenakan putaran kedua pompa tersebut tidak sama

besar, sehingga pompa yang putarannya lebih tinggi mempunyai

putaran relatif terhadap pompa yang putarannya lebih rendah. Dengan

demikian pada posisi putaran rotor tertentu, gaya sentrifugal keduanya

akan searah dan pada posisi lainnya akan berlawanan.

Frekuensi vibrasi yang ditimbulkan oleh masalah ini adalah

penjumlahan kedua putaran (3.000 2.500 = 5.500 cpm) atau selisihnya

(3.000 - 2.500 = 500 cpm.).



60/83

PT. PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN ANALISA FASE

4. ANALISA FASE

Selain menyatakan kondisi parameter vibrasi, sudut fase juga dapat digunakan untuk

mengidentifikasi masalah-masalah penyebab vibrasi. Penggunaan sudut fase dalam

analisa vibrasi, lebih ditujukan untuk lebih memperjelas penyebab vibrasi yang telah

ditentukan, daripada baru mau mencarinya. Pada tabel 4.2 Bagian 3 dapat dilihat

penggunaan sudut fase selain frekuensi dalam meyakinkan penyebab vibrasi. Pada

bab ini akan dibicarakan penggunaan sudut fase selain dari apa yang tertera pada

Tabel 4.2.

4.1. Misalignment Dan Poros Bengkok .

Seperti telah dijelaskan pada bab sebelumnya, bahwa karakter vibrasi akibatmisalignment atau poros bengkok adalah vibrasi axial yang besarnya lebih dari

separuh vibrasi radial pada pengukuran di bearing. Untuk lebih mengetahui apa

penyebab misalignment atau poros bengkok dan di mana lokasinya, maka

digunakan analisa fase sebagai berikut.

4.1.1. Kebengkokan Poros Yang Terjadi Di Sekit ar Bearing.

Gambar 34A Gambar 34B

Pada gambar 34A diperlihatkan empat titik pengukuran vibrasi secara

axial pada suatu rumah bearing. Dengan menggunakan Filter In pada

Frekuensi 1x rpm, sinari poros dengan lampu strobo, agar Mark (tanda

panah) yang telah ditandai pada poros tampak berhenti pada suatu

posisi; dimana posisi ini menunjukkan besarnya sudut fase. Skala



61/83


62/83


Gambar 35

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa, antara bearing A dan B

hampir tidak terdapat perbedaan fase yang berarti. Juga pada bearing

C dan D. Tetapi antara bearing B dan C rata-rata terjadi perbedaan

fase yang cukup besar (180°) dimana antara kedua bearing itu terdapatkopling. Maka dapat disimpulkan bahwa kopling yang terletak antara

bearing B dan C mengalami misalignment. Jika perbedaan sudut fase

yang cukup besar terjadi antara bearing A dan B atau C dan D, maka

dapat disimpulkan bahwa terjadi kebengkokan poros antara kedua

bearing. Atau kemungkinan lainnya ialah terjadi misalignment bearing

pada salah satu atau kedua bearing tersebut.

Apabila pada semua bearing sudut fasenya relatif sama (tapi vibrasi

axial lebih dari setengah vibrasi radial), maka besar kemungkinan

terjadi resonansi pondasi arah axial pada frekuensi 1x rpm, atau

unbalance jika rotor ditumpu secara "overhung".



63/83


4.2.Menentukan Kerenggangan Mekanis (looseness).

Penggunaan sudut fase dalam menentukan kerenggangan mekanis,

khususnya digunakan pada bagian mana distruktur terjadi kerenggangan

tersebut.

Gambar 36

Lihat Gambar 36. Pengukuran vibrasi dengan Filter In pada frekuensi 1x rpm,

dilakukan pada ketiga titik seperti tampak pada gambar. Apabila perbedaan

sudut fase antara salah satu titik atau ketiganya cukup besar, maka dapat

disimpulkan terjadi kerenggangan antara bagianbagian yang berbeda sudut

fasenya tersebut.

4.3. Menentukan Ketidak Balans.

Dalam menentukan ketidak balans, sudut fase digunakan untuk lebih

memastikan adanya indikasi tersebut. Karena dari amplitude yang muncul

pada frekuensi 1x rpm, maka dari karakteristik ini sesungguhnya hal itu telah

dapat diketahui. Hanyalah apakah karakter ini tidak overlaping dengan

indikasi-indikasi vibrasi lainnya; seperti misalignment yang bisa juga terjadi

pada frekuensi 1x rpm, maka perlu dicari karakteristik selain daripada itu yang

dapat mendukung.

Pengukuran displacement dengan Filter In pada frkuensi 1x rpm pada posisi

vertikal dan horizontal, dilakukan dengan mencatat besar sudut fasenya



64/83


masing-masing. Apabila perbedaan sudut fase tersebut sebesar 90', maka

dapat disimpulkan bahwa terjadi ketidak balans pada rotor yang diukur. Hal ini

disebabkan oleh "heavyspot" (gaya ketidak balans) yang berputar bersama

dengan poros, mendorong transducer vertikal dan horizontal dengan beda

posisi 90°.

4.4. Menentukan Adanya Resonansi.

Pada bagian sebelumnya telah diuraikan bahwa, pada saat rolling startup dan

startdown ketika putaran poros sama dengan frekuensi diri dari salah satu

komponen mesin atau struktur, maka sudut fase akan berubah 180° disertai

"peak amplitude". Peristiwa ini disebut resonansi.

Apabila putaran kerja mesin sama atau dekat dengan frekuensi diri struktur

(pondasi, suport dsb), maka akan terjadi resonansi selama mesin beroperasi.

Indikasi ini dapat diketahui apabila perbedaan amplitude arah vertikal dan

horizontal sangat besar (lebih dari 5x), sedangkan arah yang mempunyai

amplitude terbesar adalah menunjukkan arah resonansinya.

Penggunaan sudut fase untuk lebih memastikan gejala resonansi tersebut

ialah, lakukan pengukuran vibrasi arah vertikal dan horizontal pada komponen

mesrn atau struktur yang hendak diamati pada frekuensi 1x rpm. Apabila sudut

fase pada kedua pengukuran tersebut relatif sama atau berlawanan 180°,

maka dapat disimpulkan bahwa putaran mesin beresonansi terhadapnya.



65/83




66/83

PT. PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN ANALISA BENTUK MODE

5. ANALISA BENTUK MODE

Mode dalam pengertian ini adalah bentuk kelenturan yang diderita oleh suatu

mesin, pipa, struktur (pondasi), support dan komponen-komponen lainnya yang

dibentuk oleh vibrasi mengikuti pola daripada arah gerakan vibrasi tersebut. Analisa

Bentuk Mode berguna untuk mengetahui dimana daerah komponen yang lemah,

memastikan adanya resonansi dan menentukan dimana Nodal Point (titik dimana

terjadi amplitude terkecil).

Berbeda dengan Analisa Fase dimana yang diukur hanya sudut fasenya saja, pada

Analisa Bentuk Mode pengukuran meliputi sudut fase dan ampl itude.

5.1. Bentuk mode struktu r (pondasi).

Apabila amplitude vertikal pada bearing jauh melebihi ampl itude horizontal,

maka kemungkinan yang terjadi adalah melemahnya struktur atau terjadi

resonansi struktur. Untuk lebih meyakinkan hal ini, bentuk mode struktur

diperlukan. Pengukuran amplitude dan sudut fase sepanjang struktur,

dilakukan pada titik-titik yang kita tentukan dengan selang jarak yang pendek-

pendek.

Gambar 37A



67/83


Gambar 37B

Gambar 37C

Gambar 37D



68/83


Gambar 37A adalah suatu struktur yang menopang mesin beserta titik -titik

pengukuran yang kita tentukan. Lakukan pengukuran amplitude (dipilih

parameter yang sesuai) dan sudut fase dengan Filter In pada frekuensi 1x rpm

pada setiap titik-titik pengukuran tersebut. Gambarkan sketsa struktur itu

dengan suatu skala, dan gambarkan seluruh amplitude yang telah didapat

dalam satuan panjang, dengan arah yang telah ditentukan oleh sudut fase

(digambarkan arah vertikal).

Lihat Gambar 37B dan 37C. Kedua gambar ini memperlihatkan dua jenis

kemungkinan bentuk mode yang dapat terjadi. Arah panah dari amplitude-

amplitude itu menunjukkan arah sudut fase. Dengan menghubungkan ujung-

ujung panah tersebut, maka akan didapat bentuk mode yang terjadi.

Gambar 37B memperlihatkan dua daerah lenturan terbesar yang masing-

masing membentuk setengah sinusoidal searah. Arah ini ditentukan oleh

pengukuran sudut fase pada kedua daerah tersebut yang secara keseluruhan

arahnya sama. Nodal point berada di tengah memisahkan kedua lenturan itu.

Maka dapat dilihat bahwa ada dua daerah lemah pada struktur, yaitu pada

kedua daerah puncak sinusoidal tersebut.

Gambar 37C memperlihatkan kemungkinan lain dari jenis lenturan yang dapat

terjadi. Bentuknya hampir sama dengan gambar 37B, tapi arah sudut fasepada kedua daerah lenturan secara keseluruhan membentuk satu sinusoidal

penuh. Bentuk ini menunjukkan pondasi terjadi resonansi tingkat kedua pada

arah vertikal, dimana nodal point terjadi pada daerah yang membagi dua

sinusoidal tersebut.

Resonansi tingkat pertama terjadi apabila amplitude sepanjang struktur itu

membentuk setengah sinusoidal penuh, yang berarti tidak terjadi perubahan

arah sudut fase dan tidak ada nodal point. Dengan demikian amplitude

terbesar atau daerah struktur terlemah menerima vibrasi terjadi di tengah,

dimana terdapat puncak setengah sinusoidal tersebut.

Nodal point dapat mengarahkan kita dalam melakukan perbaikan atau

penguatan suatu struktur.

Apabi la penguatan dilakukan pada daerah nodal point, maka tidak akan terjadi

perbaikan yang diharapkan. Pada gambar 37D diperlihatkan kesalahan



69/83


memasang rangka penguat pada struktur, karena pemasangannya dilakukan

pada nodal point, bukan pada 'daerah-daerah dimana terjadi amplitude

maximum, yaitu daerah dimana struktur mengalami kelemahan.

5.2. Bentuk mode suport .

Analisa Bentuk Mode pada suport dilakukan jika amplitude horizontal pada

bearing, jauh melebihi amplitude vertikal. Hal ini menunjukkan melemahnya

suport atau terjadi resonansi suport. Untuk lebih meyakinkannya, bentuk mode

suport perlu diketahui.

Gambar 38A

Gambar 38B



70/83


Gambar 38C

Gambar 38A memperlihatkan bentuk mode suport (garis putus-putus) yang

diukur dari permukaan lantai ke atas. Dari permukaan lantai hingga bagian alas

rumah bearing, besarnya amplitude sama (sudut fase tidak diukur). Tapi dari

alas rumah bearing ke atas, amplitude berangsur membesar. Hal ini

dimungkinkan karena melemahnya rumah bearing atau terjadi resonansi

bearing.

Gambar 38B adalah bentuk mode suport, dimana amplitude dari permukaan

lantai hingga alas rumah bearing sama besar. Tapi pada alas rumah bearing

mendadak besar hingga ke atas. Hal ini dimungkinkan oleh melemahnya pelat

alas dudukan rumah bearing, atau resonansi pada baut pengikat rumah bearing.

Gambar 38C menunjukkan amplitude membesar dari permukaan lantai

proporsional dengan ketinggian pondasi. Kemungkinan hal ini disebabkan oleh

lemahnya pondasi, atau berkurangnya'daya tahan tanah dalam menopang

suport diatasnya.

5.3. Analisa bantuk mode mesin .

Mesin-mesin yang dapat diukur bentuk modenya, adalah mesin yang berukuran

panjang dengan tidak ada penopang ditengahnya. Dari segi konstruksi, mesin

yang berbentuk demikian mudah terjadi kelemahan pada bagian-bagian tertentu



71/83


akibat vibrasi. Contohnya adalah pompa-pompa vertikal, mesin roll dan

sebagainya.

Apabi la amplitude hor izontal pada bearing jauh melebih i , amplitude vertikalnya,

maka Analisa Bentuk Mode diperlukan untuk meyakinkan apakah terjadi

resonansi, atau pada bagian mana dari mesin yang terlemah menerima vibrasi.

Gambar 39A

Gambar 39B Gambar 39C



72/83


73/83




74/83

PT. PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN STUDI KASUS VIBRASI

6. STUDI KASUS VIBRASI.

Pada bab-bab sebelumnya telah dibahas bagaimana mengenal kerusakan-

kerusakan mesin dari karakter vibrasinya. Contohcontoh yang diberikan adalah

kejadian-kejadian yang umum sering terjadi rii lapangan. Pada bab ini akan dibahas

beberapa contoh yang unik dari kejadian-kejadian yang pernah terjadi, yang dapat

memperluas pengetahuan kita dalam menganalisa vibrasi mesin.

6.1. Olakan minyak pelumas di bearing (Oil Whir l).

Permasalahan :

Sebuah turbin uap 500 MW dengan putaran 3600 rpm. Pada waktu startup,

turbin kadangkala trip pada putaran 2880 rpm, disebabkan bekerjanya sensor

trip akibat tingginya vibrasi pada bearing sisi generator.

Pengamatan :

Dilakukan pengukuran Amplitude vs Frekuensi pada bearing tersebut di atas.

Pada saat putaran mencapai (mendekati) 2880 rpm, spektrum Amplitude vs

Frekuensi diambil datanya. Lihat Gambar 40.

Kesimpul an dan Tindakan :

Pada Gambar 40, tampak pada frekuensi 1440 rpm (0,5 x 2880 rpm) terjadi

amplitude tinggi sebesar 6,7 mils. Hal ini adalah karakter yang dimiliki olahan

minyak pelumas (Oil Whirl) yang terjadi pada bearing. Bearing tersebut

ditambahkan shim setebal 7 mils agar lebih terangkat. Ternyata vibrasi pada

frekuensi 1440 rpm tersebut menjadi 0,2 mils yang berarti sudah cukup aman.

Peristiwa ini terjadi berbarengan antara misalignment bearing akibat "soft foot"

dengan oil whirl akibat tekanan terhadap poros cukup besar karena

misalignment tersebut.



75/83

PT. PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN STUDI KASUS VIBRASI

Gambar 40

6.2. Aliran uap masuk turb in tidak merata (part admission).

Permasalahan :

Ketika overhaul suatu turbin uap 650 MW, ditemukan keretakan pada empat buah

sudu jalan yang berurutan di tingkat pertama (curtis). Karena unit harus segera

beroperasi, maka dilakukan tindakan sementara yaitu memotong sudu -sudu yang

retak tersebut (4 buah). Agar supaya rotor turbin tetap balans, maka sudu-sudu yang

berseberangannya (lawannya) dipotong juga dengan jumlah yang sama.

Setelah turbin dioperasikan, ternyata vibra

Analisa Vibrasi.pdf

Documents

Transcript of Analisa Vibrasi.pdf