analisa data vibrasi untuk mengidentifikasi kondisi …

ANALISA DATA VIBRASI UNTUK MENGIDENTIFIKASI KONDISI

DAN SYMPTOM PADA KOMPRESOR TURBIN GAS SIEMENS V 94.2

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS DAN UAP

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

GARY LIADI

(150401086)

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2019


Scanned by CamScannerUNIVERSITAS SUMATERA UTARA

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat serta

kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Analisa

Data Vibrasi Untuk Mengidentifikasi Kondisi dan Symtom Pada Kompresor Turbin

Gas Pembangkit Listrik Tenaga Uap”.

Tujuan penulisan skripsi ini untuk memenuhi sebahagian syarat memperoleh

gelar Sarjana Teknik (S.T) bagi mahasiswa program S-1 di program studi Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa skripsi

ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan

saran yang bersifat membangun dari semua pihak demi kesempurnaan skripsi ini.

Terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak,

sehingga pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati dan penuh rasa hormat

penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya bagi semua pihak yang

telah memberikan bantuan moril maupun materil baik secara langsung maupun tidak

langsung dalam penyusunan skripsi ini dari awal hingga selesai, terutama kepada

yang saya hormati:

1. Bapak Dr. Ir. M. Sabri, MT.,IPM selaku Ketua Departemen Teknik Mesin

Universitas Sumatera Utara.

2. Terang U. H. S. Ginting Manik, S.T, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik

Mesin Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Dr.-Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing saya yang

telah membimbing saya dengan baik.

4. Bapak /Ibu dosen dan staff di lingkungan Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara, khususnya Program Studi Teknik Mesin yang telah banyak

membantu penulis untuk.

5. Teman-teman angkatan 2015 yang sudah membantu.


ii

Teristimewa kepada Orang Tua penulis Ir. Lie Sioe Loeng dan Sani Husiana

yang selalu mendoakan, memberikan motivasi dan pengorbanannya baik dari segi

moril, materi kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Terima kasih juga kepada semua pihak yang telah membantu dalam

penyelesaian skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak

yang telah membantu dan penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi

semua dan menjadi bahan masukan dalam dunia pendidikan terutama dalam bidang

teknik.

Medan, 30 September 2019

Penulis,

Gary Liadi

NIM : 150401086


iii

ABSTRAK

Seiring perkembangan zaman , jumlah penduduk semakin bertambah yang

berarti semakin bertambah pula kebutuhan akan energi listrik. Salah satu solusi

untuk permasalahan tersebut yaitu dengan membangun pembangkit listrik sebagai

penyedia energi listrik skala besar. Dalam perusahaan penyedia energi berskala

negara ini, pemeliharaan sangat dibutuhkan untuk menjamin kualitas produksi

dari perusahan tersebut. Pemeliharaan berperan penting dalam kegiatan produksi

dari suatu perusahaan yang menyangkut kelancaran atau kemacetan produksi,

volume produksi, serta agar output yang diproduksi diterima konsumen dengan

baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi serta gejala kerusakan

yang ada pada salah satu turbin uap yang ada pada suatu pembangkit listrik tenaga

gas dan uap. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan

mengolah data vibrasi dengan Fast Fourier Transform yang kemudian dianalisa.

Berdasarkan analisa data yang dilakukan, diperoleh kesimpulan bahwa dalam time

domain dapat dilihat bahwa vibrasi tertinggi pada titik ukur 2 terletak pada arah

horizontal sedangkan vibrasi tertinggi pada titik ukur 3 terdapat pada arah aksial.

Pada frequency domain, dapat dilihat adanya fenomena gejala unbalance serta

misalignment pada poros turbin titik 2 dan 3. Dari hasil perhitungan didapat juga

bahwa hasil dari compliance (-2,57764 x 10-9), mobility (1,66058 x 10-6) dan

inertance (0,000562006).

Kata kunci : Vibrasi , symptom , Fast Fourier Transform


iv

ABSTRACT

Along with the times, the population is increasing which means there is

also an increasing need for electrical energy. One solution to this problem is to

build a power plant as a large-scale provider of electrical energy. In this state-

wide energy supply company, maintenance is needed to guarantee the production

quality of the company. Maintenance plays an important role in the production

activities of a company that concerns the smoothness or congestion of production,

production volume, and so that the output produced is well received by

consumers. This study aims to determine the conditions and symptoms of damage

that exists in one of the steam turbines in a gas and steam power plant. The

method used in this research is to process vibration data with Fast Fourier

Transform which is then analyzed. Based on the data analysis, it can be concluded

that in the time domain it can be seen that the highest vibration at measuring point

2 is located in the horizontal direction while the highest vibration at measuring

point 3 is in the axial direction. In the frequency domain, it can be seen the

phenomenon of unbalance symptoms and misalignment on the turbine shaft point

2 and 3. From the calculation results also obtained that the results of compliance

(-2,57764 x 10-9), mobility (1,66058 x 10-6) and inertance (0,000562006).

Keywords : Vibration , Symtoms , Fast Fourier Transform


v

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .......................................................................................... i

ABSTRAK .......................................................................................................... iii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ v

DAFTAR TABEL .............................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1

1.2 Tujuan Penelitian ............................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................. 2

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................. 2

1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 4

2.1 Kompresor ........................................................................................... 4

2.2 Tipe-tipe Kompresor ........................................................................... 4

2.2.1 Kompresor Perpindahan Positif .................................................... 4

2.2.1.1 Kompresor Piston ............................................................. 5

2.2.1.2 Kompresor Putar .............................................................. 8

2.2.2 Kompresor Dinamik ................................................................ 15

2.3 Pemeliharaan Kompresor .................................................................... 19

2.3.1 Pelumasan Kompresor .......................................................... 19

2.3.2 Pemeriksaan Periodik Pada Kompressor .............................. 21

2.3.3 Troubleshooting pada Kompresor ......................................... 22

2.4 Teori Vibrasi ....................................................................................... 25

2.5 Time Domain dan Frequency Domain ................................................ 33

2.6 Fungsi Respons Frekuensi .................................................................. 36

2.7 Fast Fourier Transform (FFT) ............................................................ 39

2.8 Identifikasi Masalah dengan Spektrum FFT ....................................... 41

2.8.1 Misalignment ........................................................................... 41

2.8.2 Unbalance ............................................................................... 44

2.8.3 Mechanical looseness................................................................. 48


vi

2.8.4 Bent Shaft ................................................................................... 49

2.8.5 Bearing Deffect .......................................................................... 50

2.8.6 Blade dan Baling-Baling ............................................................ 51

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 52

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian .............................................................. 52

3.2 Alat dan Bahan ................................................................................. 52

3.2.1 Alat .......................................................................................... 52

3.2.2 Bahan ...................................................................................... 52

3.3 Prosesdur Penelitian ......................................................................... 53

3.4 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 54

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 56

4.1 Data Vibrasi Mainshaft Kompresor ................................................. 56

4.2 Time Domain ................................................................................... 58

4.3 Frequency Domain ........................................................................... 59

4.3.1 Analisa Frequency Domain Arah Horizontal ......................... 64

4.3.2 Analisa Frequency Domain Arah Vertikal ............................. 67

4.3.3 Analisa Frequency Domain Arah Aksial ................................... 70

4.4 Evaluasi Nilai Komputasi Fast Fourier Transform pada

Microsoft Excel secara Manual ........................................................... 72

4.5 Perhitungan Compliance, Mobility dan Inertance .............................. 74

4.5.1 Hasil Compliance ....................................................................... 74

4.5.2 Hasil Mobility ............................................................................. 76

4.5.3 Hasil Inertance ........................................................................... 78

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 79

5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 79

5.2 Saran ................................................................................................ 79

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 80


vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Keuntungan dan Kerugian Kompresor Dinamik .......................... 19

Tabel 2.2 Pelumasan Pada Kompresor ....................................................... 20

Tabel 2.3 Troubleshooting pada Kompresor ................................................. 22

Tabel 4.1 Data Vibrasi Poros Titik Ukur Kompresor ................................... 57

Tabel 4.2 Pengolahan Data FFT Titik 2 dan 3 Horizontal ............................ 64

Tabel 4.3 Pengolahan Data FFT Titik 2 dan 3 Vertikal ................................ 67

Tabel 4.4 Pengolahan Data FFT Titik 2 dan 3 Aksial ................................... 70


viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tipe-tipe kompresor ........................................................................ 4

Gambar 2.2 Kompresor Piston Kerja Tunggal ................................................. 6

Gambar 2.3 Kompresor Piston Kerja Ganda ...................................................... 7

Gambar 2.4 Kompresor Diafragma ..................................................................... 8

Gambar 2.5 Kompresor Screw ............................................................................ 9

Gambar 2.6 Kompresor Scroll .......................................................................... 11

Gambar 2.7 Kompresor Baling-baling .............................................................. 12

Gambar 2.8 Kompresor Cincin air .................................................................... 13

Gambar 2.9 Kompresor Lobe............................................................................ 14

Gambar 2.10 Prinsip Kerja Kompresor Lobe ..................................................... 14

Gambar 2.11 Kompresor Sentrifugal .................................................................. 16

Gambar 2.12 Kompresor Aksial ......................................................................... 17

Gambar 2.13 Free vibration ............................................................................. 26

Gambar 2.14 Damped vibration .......................................................................... 26

Gambar 2.15 Natural Frequency ........................................................................ 27

Gambar 2.16 Putaran Kritis ................................................................................ 28

Gambar 2.17 Sliding Contact Bearing dan Roller Contact Bearing .................. 29

Gambar 2.18 Radial Bearing ............................................................................... 29

Gambar 2.19 Thrust Bearing ............................................................................... 30

Gambar 2.20 Ball Bearing................................................................................... 31

Gambar 2.21 Osiloskop ...................................................................................... 33

Gambar 2.22 Time Domain dan Frequency Domain .......................................... 34

Gambar 2.23 6 Bentuk Umum FRF ................................................................... 36

Gambar 2.24 Grafik Compliance ........................................................................ 37

Gambar 2.25 Grafik Inertance ............................................................................ 38

Gambar 2.26 Grafik Mobility .............................................................................. 38

Gambar 2.27 Spektrum FFT ............................................................................... 40

Gambar 2.28 Angular Misalignment ................................................................... 42


ix

Gambar 2.29 Parallel Misalignment ................................................................... 42

Gambar 2.30 Spektrum Misalignment ................................................................ 43

Gambar 2.31 Static Unbalance ........................................................................... 45

Gambar 2.32 Couple Unbalance ......................................................................... 45

Gambar 2.33 Spektrum Unbalance ..................................................................... 47

Gambar 2.34 Spektrum Mechanical Looseness .................................................. 49

Gambar 2.35 Cincin luar bearing yang mengelupas ........................................... 50

Gambar 3.1 Laptop dan Vibration Analyzer ................................................. 52

Gambar 3.2 Ilustrasi Titik Turbin yang Dianalisa ............................................ 53

Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 54

Gambar 4.1 Titik Ukur Vibrasi Turbin ............................................................. 56

Gambar 4.2 Turbin Siemens V.94.2 ................................................................. 56

Gambar 4.3 Time Domain Titik 2 ..................................................................... 58

Gambar 4.4 Time Domain Titik 3 ..................................................................... 58

Gambar 4.5 Langkah 1 Pengolahan Data Frequency Domain.......................... 59








Gambar 4.13 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3 ................................ 65

Gambar 4.14 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3 Bagian Pertama ...... 65

Gambar 4.15 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3 Bagian Kedua ........ 66

Gambar 4.16 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3 Bagian Ketiga ........ 66

Gambar 4.17 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3 .................................... 68

Gambar 4.18 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3 Bagian Pertama .......... 68

Gambar 4.19 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3 Bagian Kedua ............ 69

Gambar 4.20 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3 Bagian Ketiga ............ 69

Gambar 4.21 Frequency Domain Aksial Titik 2 dan 3 ....................................... 71

Gambar 4.22 Frequency Domain Aksial Titik 2 dan 3 Bagian Pertama ............ 71


x

Gambar 4.23 Frequency Domain Aksial Titik 2 dan 3 Bagian Kedua ............... 72

Gambar 4.24 Diagram Butterfly ......................................................................... 73

Gambar 4.25 Grafik Fungsi Compliance ............................................................ 76

Gambar 4.26 Grafik Fungsi Mobility .................................................................. 77

Gambar 4.27 Grafik Fungsi Inertance ................................................................ 78


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemeliharaan memiliki peran penting dalam kegiatan produksi dari suatu

perusahaan yang menyangkut kelancaran atau kemacetan produksi, volume

produksi, serta agar output yang diproduksi diterima konsumen dengan baik.

Pemeliharaan juga diperlukan agar tidak terdapat sumber daya kerja yang

menganggur karena kerusakan (downtime) pada mesin sewaktu proses produksi

sehingga dapat meminimalkan biaya kehilangan produksi atau bila mungkin biaya

tersebut dapat dihilangkan.

Pemeliharaan yang baik akan mengakibatkan kinerja perusahaan

meningkat, kebutuhan konsumen dapat terpenuhi baik dalam segi waktu maupun

kualitas, serta nilai investasi yang dialokasikan untuk peralatan dan mesin dapat

diminimalkan. Selain itu pemeliharaan yang baik juga dapat meningkatkan

kualitas produk yang dihasilkan dan mengurangi waste yang berarti mengurangi

ongkos produksi.

Dalam perusahaan pembangkit listrik, umumnya digunakan turbin,

generator, kompresor, dan combustion chamber sebagai komponen pembangkit

listriknya. Main Shaft yang menggabungkan komponen ini harus benar-benar

dalam kondisi kerja yang baik dan aman karena komponen turbin, kompresor, dan

generator tersusun secara sejajar pada 1 poros utama ini. Jika poros utama terdapat

gangguan atau kerusakan maka akan sangat merugikan perusahaan karena akan

mengakibatkan melambatnya produksi dari perusahaan..

Dalam penelitian ini, bagian utama yang dianalisa adalah main shaft atau

poros utama pada titik khusus kompresor untuk diketahui keadaan dan juga

gejala-gejala kerusakan yang ada pada kompresor.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini antara lain :

1. Menganalisa dan memproyeksikan data vibrasi dengan metode Fast

Fourier Transform.


2

2. Mengidentifikasi symtom yang ada pada bagian poros utama titik

kompresor.

3. Nilai dari mobility, compliance dan inertance pada poros utama titik

kompresor.

1.3 Batasan Masalah

Agar pembahsan penelitian ini terarah , maka batasan masalah dari

penelitian ini adalah :

1. Meninterpretasikan data vibrasi ke dalam bentuk time domain dan

frequency domain dengan menggunakan software Microsoft Excel.

2. Melihat adanya gejala awal masalah pada main shaft titik kompresor

dengan arah pengukuran horizontal, vertikal, dan aksial.

3. Nilai dari mobility, compliance dan inertance dari main shaft titik

kompresor.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Dari sisi akademis, untuk memberikan sumbangan data yang diperlukan

untuk penelitian selanjutnya.

2. Untuk mengetahui apakah adanya masalah pada main shaft titik ukur

kompresor dan apa gejala atau masalah yang ada.

3. Dapat mengetahui mobility, compliance dan inertance dari main shaft.

1.5 Sistematika Penulisan

Agar penyusunan skripsi ini sistematis dan terstruktur, maka skripsi ini

terbagi menjadi beberapa bagian. Bagian pertama yaitu pendahuluan yang

berisikan dasar dan alasan pentingnya permasalahan ini untuk dikaji agar dapat

menjawab permasalahan yang ada, tujuan yang akan diperoleh, batasan masalah

yang ada, manfaat dari penelitian dan juga sistematika penulisan skripsi ini.

Kemudian dilanjutkan ke bagian kedua yaitu tinjauan pustaka yang berisikan

teori-teori dan referensi dari penulis seebelumnya yang digunakan untuk

menyelesaikan skripsi ini. Bagian ketiga yaitu metodologi penelitian yang

berisikan urutan dan metode, serta alat dan bahan yang digunakan guna


3

menyelesaikan penelitian ini agar sistematis.Lalu dilanjutkan ke bagian keempat

yaitu hasil dan pembahasan dimana berisikan hasil dari analisa data beserta

pembahasan lebih lanjut mengenai data yang telah dianalisa. Kemudian bagian

kelima berisikan kesimpulan dari penelitian ini dan juga saran yang mendukung

untuk penelitian selanjutnya. Bagian selanjutnya yaitu daftar pustaka dan diakhiri

dengan lampiran.


4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kompresor

Kompresor merupakan suatu alat mekanik yang berfungsi untuk

meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. Adapun

tujuan dari peningkatkan tekanan adalah untuk menghasilkan kebutuhan tekanan

dalam suatu sistem proses yang lebih besar (dapat berupa sistem fisika maupun

kimia seperti pengaplikasian kompresor pada turbin di pembangkit listrik).

[http://artikel-teknologi.com/macam-macam-kompresor-gas/]

Gambar 2.1 Tipe-tipe kompresor

2.2 Tipe-tipe Kompresor

Secara umum kompresor dibedakan menjadi dua jenis yaitu kompresor

perpindahan positif dan kompresor dinamis.

2.2.1 Kompresor Perpindahan Positif

Pada kompresor perpindahan positif tekanan gas atau udara dapat

bertambah dengan cara mengurangi volume gas yang dihisap masuk ke dalam

silinder. Adanya gaya yang diberikan penyekat pada gas atau udara akan

mengakibatkan terjadinya kenaikan tekanan yang akan memaksa gas atau udara

tersebut keluar melalui katup buang. Jika suatu gas / udara di dalam sebuah

ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas / udara tersebut akan mengalami


http://artikel-teknologi.com/macam-macam-kompresor-gas/

5

kompresi. Kompressor yang menggunakan prinsip ini merupakan kompressor

jenis perpindahan positif.

Kompresor perpindahan positif dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu

kompresor piston (reciprocating compressor) dan kompresor putar (rotary).

2.2.1.1 Kompresor Piston

Kompresor piston merupakan salah satu jenis kompresor yang telah

digunakan untuk aplikasi yang sangat luas.Kecepatan alir masuknya dapat

mencapai 100 hingga 10000 cfm (cubic feet per meter). Kompresor ini terdiri dari

serangkaian penggerak mekanis seperti dalam rangkaian mekanis motor bakar.

Terdapat kesamaan komponen-komponen utama antara kompresor torak dengan

motor bakar diantaranya piston, batang penggerak, silinder piston, crank shaft,

dan sebagainya. Prinsip kerja kompresor ini adalah sesuai dengan prinsip kerja

motor bakar, dimana pada saat piston ditarik volume akan membesar, tekanan

akan menurun. Pada saat tekanan menurun gas yang memiliki tekanan lebih tinggi

akan memasuki ruangan melalui katup isap. Pada saat piston bergerak menekan,

maka volume akan mengecil sehingga tekanan akan membesar. Dengan tekanan

yang lebih besar dari tekanan diluar, maka udara akan bergerak dari ruangan

menuju keluar melalui katup tekan. Kompresor jenis ini dilengkapi dua jenis

katup yaitu katup isap dan katup tekan.Katup isap berfungsi sebagai saluran

masuk gas sebelum gas dikompresi. Setelah gas dikompresi, gas tersebut akan

dialirkan ke katup tekan. Katup ini hanya berlaku satu arah.Karena itu katup tekan

juga berfungsi untuk mencegah gas mengalir kembali ke kompresor.

Kompresor piston tidak dapat melayani putaran tinggi, karena kompresor

ini dapat menghasilkan gaya inersia akibat gerak bolak-baliknya. Sehingga

dengan putaran yang sangat tinggi akan mengakibatkan gaya inersia yang sangat

tinggi, hal ini akan menimbulkan getaran yang tinggi dan dapat memicu

kerusakan komponen-komponen mekanis.

Kompresor yang kompresinya hanya pada satu sisi disebut single acting

compressor.Kompresor yang terdiri dari dua sisi kompresi disebut double acting

compressor.Susunan yang terdiri dari satu atau banyak silinder dan dihubungkan

secara paralel disebut single stage compressor.Sebaliknya, kalau disusun seri dan


6

biasanya dihubungkan dengan cooler disebut multistage compressor.

a. Kompresor Piston Kerja Tunggal

Kompresor piston kerja tunggal adalah kompresor yang memanfaatkan

perpindahan piston.Kompresor piston kerja tunggal ini hanya mempunyai satu

silinder, dengan gerakan torak yang bolak balik di dalam.

Kompresor jenis ini menggunakan piston yang didorong oleh poros engkol

(crankshaft) untuk memampatkan udara/ gas. Udara akan masuk ke silinder

kompresi ketika piston bergerak pada posisi awal dan udara akan keluar saat

piston/torak bergerak pada posisi akhir/depan.

[https://www.indotara.co.id/reciproacting-compressor-kompresor-piston-&id=118.html]

Gambar 2.2 Kompresor Piston Kerja Tunggal


https://www.indotara.co.id/reciproacting-compressor-kompresor-piston-&id=118.html

http://2.bp.blogspot.com/-Xsm8u2VkZgA/UzjWNqVy1LI/AAAAAAAABMw/dyQtTJfXlE0/s1600/kompresor+1.jpg

7

b. Kompresor Piston Kerja Ganda

Kompresor piston kerja ganda beroperasi sama persis dengan kerja tunggal,

yang membedakan adalah pada kompresor kerja ganda, silinder kompresi

memiliki port inlet dan outlet pada kedua sisinya. Sehingga meningkatkan kinerja

kompresor dan menghasilkan udara bertekanan yang lebih tinggi dari pada kerja

tunggal.

[https://www.indotara.co.id/reciproacting-compressor-kompresor-piston-&id=118.html]

Gambar 2.3 Kompresor Piston Kerja Ganda

c. Kompresor Diafragma (Diafragm Compressor)

Kompresor diafragma ini termasuk ke dalam jenis kompresor piston

Penempatan piston dipisahkan dengan ruangan penyedotan oleh sebuah diafragma.

Udara pada proses ini tidak akan masuk dan berhubungan langsung

dengan bagian-bagian yang bergerak bolak-balik. Oleh karena itu udara selalu


https://www.indotara.co.id/reciproacting-compressor-kompresor-piston-&id=118.html

http://1.bp.blogspot.com/-ZtUqOLLAJr0/UzjWQz1PlFI/AAAAAAAABM4/-BejiCtCUHU/s1600/kompresor+2.jpg

8

dijaga dan bebas dari oli.Kompresor jenis ini banyak digunakan dalam industri

bahan makanan, industri farmasi dan kmia.

Prinsip kerja dari kompresor ini ialah dengan cara mengatur katup

masukan udara dan diisap oleh torak yang gerakannya naik turun sesuai dengan

bentuk katup.

[https://sanfordlegenda.blogspot.com/2013/11/Diaphragm-Pumps-Pompa-diafragma.html]

Gambar 2.4 Kompresor Diafragma

2.2.1.2 Kompresor Putar

Kompresor putar dapat menghasilkan tekanan yang sangat tinggi.Pada

kompresor putar getaran yang dihasilkan relatif kecil dibandingkan dengan

kompresor torak.Hal ini disebabkan sudu-sudu pada kompresor putar, yang

merupakan elemen bolak-balik, mempunyai masa yang jauh lebih kecil daripada

torak.Selain itu kompresor putar tidak memerlukan katup, sedangkan fluktuasi

alirannya sangat kecil dibandingkan dengan kompresor torak.

Kompresor putar terbagi 5 jenis yaitu kompresor sekrup, kompresor scroll,

kompresor baling-baling, kompresor cincin air, dan kompresor lobe.

a. Kompresor Sekrup

Kompresor putar ini memiliki sepasang rotor berbentuk sekrup. Pasangan


9

ini berputar serempak dalam arah yang berlawanan dan saling mengait seperti

roda gigi.Putaran serempak ini dapat berlangsung karena kaitan gigi-gigi rotor itu

sendiri atau dengan perantaraan sepasang roda gigi penyerempak putaran.Karena

gesekan antar rotor sangat kecil, kompresor ini mempunyai performansi yang baik

untuk umur kerja yang panjang. Perbedaan tekanan maksimum yang diizinkan

pada kompresor ini ditentukan oleh defleksi lentur rotor dan besarnya biasanya

adalah 30 kg/cm2 (2900 kPa)..

[http://artikel-teknologi.com/kompresor-screw-rotary/]

Gambar 2.5 Kompresor Screw

Adapun keunggulan kompresor sekrup antara lain :

i. Tidak begitu bergantung pada massa molekul gas

ii. Sangat toleran terhadap polimerisasi dibandingkan kompresor lain (kecuali

kompresorliquid ring )

iii. Dapat menerima lebih banyak cairan dan partikel kecil (kecuali

kompresorliquid ring )

iv. Lebih kecil dan lebih murah dibanding kompresorsentrifugal dengan

kapasitas yang sama

v. Efisiensi lebih tinggi dan lebih sedikit perlu perawatandaripada kompresor

vi. liquid ring

vii. Dapat memberikan tekanan lebih dari jenis mesin positive

displacement rotari lainnya


http://artikel-teknologi.com/kompresor-screw-rotary/

http://2.bp.blogspot.com/-Anq8rYcWFj4/UzjWSMye9wI/AAAAAAAABNE/UZv-OxdRZhI/s1600/kompresor+4.gif

10

Adapun kekurangan dari kompresor sekrup yaitu :

i. Sensitif terhadap temperatur keluaran yang dapatmempengaruhiclearance

(operability & availability) gunakan injeksi cairan

ii. Kinerja dipengaruhi oleh korosi dan erosi rotor danrumahnya

sehinggaclearance membesar dan terjadiinternalrecycleataugas slip effect

gunakan jenis injeksi cairan atauoli

iii. Tingkat kebisingan tinggi - perlu peredam suara (silencer)

iv. Perlu peredam pulsasi

v. Bahan rotor dan rumah lebih dibatasi

vi. Biaya perawatan lebih tinggi dan lama perbaikan lebih lama

vii. Fleksibilias pengaturan aliran lebih sulit daripada kompresorsentrifugal

dan torak

b. Kompresor Scroll

Prinsip dasar kompresi kompresor scroll adalah interaksi antara fixed

scroll (scroll yang tidak bergerak) dengan orbiting scroll (scroll yang bergerak).

Kedua scroll ini saling bersinggungan identik satu sama lain tetapi berbeda sudut

180 derajat. Orbit dari scroll yang bergerak akan mengikuti path/jalur yang

dibentuk oleh scroll yang tidak bergerak. Keduanya bersinggungan berdasarkan

gaya sentrifugal. Ruang kompresi terbentuk dari mulai bagian luar sampai ke

bagian dalam dimana volume ruang kompresi semakin diperkecil, akibatnya

tekanan menjadi naik dan pada akhir kompresi, refrigeran keluar dari bagian

tengah kedua scroll tersebut.

Refrigeran gas bertemperatur rendah dan bertekanan rendah masuk dari

bagian suction ke ruang kompresor. Refrigeran ini kemudian bersinggungan dgn

motor kompresor yang temperaturnya lebih tinggi sehingga terjadi aliran kalor

dari motor ke refrigeran (gas refrigeran juga berfungsi untuk mendinginkan motor

kompresor). Refrigeran ini kemudian masuk ke intake kompresor untuk memulai

proses kompresi. Refrigeran yang terperangkap di ruang scroll kemudian

dikompresikan untuk kemudian dikeluarkan dari bagian tengah scroll.

Pada saat proses kompresi, tekanan dan temperatur refrigeran berangsur-

angsur naik karena volume ruang kompresi semakin diperkecil.


11

[http://citrapelanginusantara.blogspot.com/2011/04/scroll-compressor_22.html]

Gambar 2.6 Kompresor Scroll

Refrigeran yang sudah bertekanan dan bertemperatur tinggi ini kemudian

keluar dari kompresor melalui pipa discharge.Di bagian discharge terdapat valve

disc yang berfungsi untuk mencegah tekanan balik dari discharge/condenser pada

saat kompresor mati.valve disc berfungsi seperti check valve/katup satu arah.

Diantara ruang discharge dan suction terdapat pressure relief valve yang

berfungsi untuk membuang tekanan dari bagian discharge ke bagian suction jika

terjadi tekanan yang berlebihan.

Pelumas yang berada dibagian bawah berdasarkan gaya centrifugal naik ke

bagian atas untuk melumasi bagian-bagian yang bergerak melalui saluran yang

ada dibagian shaft compressor.

c. Kompresor baling – baling (Vane Compressor)

Kompresor jenis ini ditunjukkan pada gambar. Kompresor terdiri darirotor

drum dipasang secara eksentrik dalam casing silinder. Rotor adalah dilengkapi


http://citrapelanginusantara.blogspot.com/2011/04/scroll-compressor_22.html

12

dengan baling-baling di slot.Baling-baling atau bilah ini terbuat daribahan non-

logam biasanya serat atau karbon.Baling-baling dapat meluncur masuk dan keluar

slot.Volume antara dua baling-baling terus berubah karena gerakan eksentrik dari

rotor.Rotasi dari rotor menyebabkan ruang dibuat antara baling-baling, rotor dan

selubung. Ruang terhubung kepipa hisap agar udara masuk ke dalam ruang yang

dibuat dan diisi.

Karena rotasi baling-baling, udara dikirim ke penerima , dalam tipe

kompresor ini kenaikan tekanan total sebagian disebabkan oleh internal kompresi

antara baling-baling dan sebagian karena aliran udara kembali dari penerima.

[https://www.slideshare.net/AMRESHKUMARCHOUDHARY/industrial compressor]

Gambar 2.7 Kompresor Baling-baling

d. Kompresor cincin air (Liquid Ring Compressor)

Kompresor cincin cair termasuk dalam kompresor perpindahan

positif.Untuk elemen pengompresan, bukan piston metalik, melainkan

menggunakan cairan yang disentrifugasi dalam casing dengan bentuk tertentu.

Cairan tersebut dapat berupa air, asam sulfat, minyak mentah, bensin, atau cairan

lain apa pun yang tidak bereaksi dengan gas yang harus dikompresi. Fitur khusus

ini memungkinkan untuk mengurangi keausan bagian logam secara teoritis

menjadi nol dan oleh karena itu menjaga efisiensi kompresor untuk waktu yang

sangat lama.Bahkan, bagian yang hanya dipakai adalah segel mekanis dan

bantalan.


13

[https://www.thecompressedairblog.com/how-it-works-liquid-ring-pump]

Gambar 2.8 Kompresor Cincin Air

Dalam kompresor cincin cair, casing diisi dengan cairan yang disebut "seal

liquid" hingga ke garis tengah rotor. Gas proses memasuki kompresor melalui

distributor berbentuk kerucutnya yang dipasang pada tutup depan kompresor.

Selama kompresor start, cairan ini akan disentrifugasi oleh putaran impeller di

sepanjang dinding bagian dalam casing yang memiliki bentuk eksentrisitas ganda.

Distributor berbentuk kerucut memiliki dua port isap dan dua port debit, masing-

masing berlawanan satu sama lain. Dalam kuartal pertama, gas dihisap ke kedua

ruang isap selubung.Dalam kuartal kedua , gas pertama dikompresi dan kemudian

didorong keluar melalui port twodischarge. Selama kuartal ketiga dan keempat

putaran siklus diulang.

Dengan cara ini untuk setiap putaran penuh dari impeller, gas dihisap,

dikompresi dan dikeluarkan dua kali. Adanya gaya radial bersasaldari kompresi

gas, sehingga sangat seimbang. Sistem kontrol unit dirancang oleh pabrikan dan

memungkinkan operasi kompresor yang andal dan aman.Utilitas, pembilasan

segel, dan sistem perbaikan didefinisikan pada tahap desain unit kompresi cincin

cair.


https://www.thecompressedairblog.com/how-it-works-liquid-ring-pump

14

e. Kompresor Lobe (Root Blower Compressor)

[http://mightymech-rocks.blogspot.com/2009/06/rotary-lobe-type-air-compressor.html]

Gambar 2.9 Kompresor Lobe

Root blower compressor (lobe) atau sering disebut kompresor blowerroot

(root blower compressor),dalam bentuk yang paling sederhana,terdiri dari dua roto

r dengan lobe (sudu) yang berputar dan mempunyai saluran masuk dan buang.

Cara kerja kompresor ini mirip dengan cara kerja pompa roda gigi. Terdapat

berbagaidesain dari roda, namun umumnya kompresor mempunyai dua atau tiga

lobe. Namun prinsip kerjanya sama, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

[http://mightymech-rocks.blogspot.com/2009/06/rotary-lobe-type-air-compressor.html]

Gambar 2.10 Prinsip Kerja Kompresor Lobe

Lobe di desain sedemikian sehingga kedap udara (rapat) pada titik

singgung dengan rumahnya. Ketika rotor berputar, udara pada tekanan atmosfir

terperangkap pada ruang yang terbentuk antara lobe dan rumahnya. gerakan berpu

tar dari lobe akan membuang udara yang terperangkap ke receiver (penampung

udara). Sehingga semakin banyak udara yang masuk ke receiver maka makin naik


15

tekanannya, yang pada akhirnya tekanan tinggi akan dihasilkan oleh

receiver penarik untuk diketahui bahwa ketika lobe berputar dan saluran keluar

terbuka, udara (bertekanan tinggi) dari receiver mengalir kembali ke ruang

kompresor dan tercampur dengan udara yang terperangkap . Aliran balik

berlanjut sampai tekanan di ruang lobe sama dengan tekanan direceiver.

2.2.2 Kompresor Dinamik

Kompresor dinamik bekerja dengan cara memindahkan energi pada sudu

dengan dasar pembelokan aliran sehingga energi kinetik dalam kompresor akan

bertambah seiring bertambahnya kecepatan alirannya. Proses ini berlangsung

pada bagian yang bergerak yang disebut impeler.

Setelah melewati impeler, gas tersebut akan dilewatkan pada rumah

kompresor yang berbentuk volut. Bentuk rumah kompresor ini akan menurunkan

kecepatan aliran gas atau dengan kata lain mengubah energi kinetik menjadi

energi tekanan.

Berdasarkan arah alirannya, kompresor dinamik dibagi menjadi tiga, yaitu:

a. Kompresor sentrifugal (Radial flow compressor)

b. Kompresor axial (Axial flow compressor)

a. Kompresor Sentrifugal

Kompresor sentrifugal merupakan peralatan yang digunakan untuk

memberikan energi kepada fluida gas, sehingga gas dapat mengalir dari suatu

tempat ke tempat lain. Penambahan energi ini bisa terjadi karena adanya konversi

energi mekanik ke dalam energi tekanan. Konpresor sentrifugal termasuk ke

dalam kompresor dinamis, dimana kompresor ini memiliki prinsip kerja yaitu

mengkonversikan energi kecepatan gas yang dibangkitkan oleh aksi yang

dilakukan impeller yang berputar dari energi mekanik unit penggerak menjadi

energi tekanan di dalam diffuser. Kompresor sentrifugal ini digerakkan oleh turbin

daya yang merupakan bagian turbin gas.


16

[https://payrish.wordpress.com/2012/03/01/1-prinsip-kerj-2/]

Gambar 2.11 Kompresor Sentrifugal

Karakteristik kompresor sentrifugal secara umum adalah sebagai berikut:

1. Memiliki masukan aksial dan keluaran radial.

2. Mampu menciptakan head yang lebih besar dibandingkan kompresor

aksial.

3. Aplikasi aliran rendah dan rasio tekanan yang tinggi.

4. Kapasitas tersedia dari kecil hingga besar.

5. Tekanan discharge dipengaruhi density gas.

6. Kerugian gesek lebih besar dibandingkan kompresor aksial.

Kompresor sentrifugal terdiri dari komponen statis dan

dinamis.Komponen-komponen tersebut terdiri dari beberapa bagian yang

fungsinya saling berhubungan.

Komponen statis disebut stator dan komponen dinamis disebut juga rotor.

b. Kompresor aksial

Kompresor aksial adalah kompresor yang berputar dinamis yang menggunakan

serangkaian kipas airfoil untuk semakin menekan aliran fluida. Aliran udara yang

masuk akan mengalir keluar dengan cepat tanpa perlu dilemparkan ke samping

seperti yang dilakukan kompresor sentrifugal. Kompresor aksial secara luas


17

digunakan dalam turbin gas udara seperti mesin jet, mesin kapal kecepatan tinggi,

dan pembangkit listrik.

[http://tagoleki.com/komponen-komponen-turbin-gas/]

Gambar 2.12 Kompresor Aksial

Berdasarkan Siklus Brayton, kompresor aksial pada sistem turbin gas

berfungsi untuk memampatkan udara sehingga ekspansi udara pada saat keluar

dari combustion chamber, terjadi secara maksimal. Udara atmosfer masuk ke sisi

inlet kompresor setelah melewati filter udara. Pada sisi outlet kompresor, udara

telah berada pada rasio tekanan tertentu dan siap untuk masuk ke ruang bakar.

Kompresor aksial sering dipakai untuk aplikasi High Flowrates but Lower

Pressure ; sedangkan kompresor sentrifugal untuk aplikasi High Compression

Ratio with Lower Flowrates. Untuk Very High Compression Ratio, dipakai

Reciprocating Compressor.

Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor,

berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga

bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas

panas berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar.

Aksial flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu:

1. Compressor Rotor Assembly. Merupakan bagian dari kompresor aksial

yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang

mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya

sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari


http://artikel-teknologi.com/siklus-brayton/

18

wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di

sekeliling sumbu rotor.

2. Compressor Stator. Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri

dari:

a. Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan

udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet

guide vane.

b. Forward Compressor Casing, bagian casing yang di dalamnya

terdapat empat stage kompresor blade.

c. Aft Casing, bagian casing yang di dalamnya terdapat compressor

blade tingkat 5-10.

d. Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi

sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi.

Kompresor sentrifugal dan axial menjadi dua tipe kompresor yang

diaplikasikan pada sistem turbin gas. Kompresor sentrifugal lebih banyak

digunakan pada sistem turbin gas yang berukuran kecil seperti mesin turbojet,

karena kemampuannya yang hanya mampu menghasilkan rasio kompresi hingga

3,5:1. Sedangkan kompresor axial lebih banyak digunakan pada turbin gas

berukuran besar. Hal tersebut dikarenakan satu stage sudu kompresor aksial

memiliki rasio kompresi 1,1:1 hingga 1,4:1. Dan jika menggunakan

sistem multistage sudu, rasio kompresi dapat mencapai hingga 40:1.

Satu stage kompresor aksial tersusun atas dua bagian yakni rotor dan

stator. Sudu rotor berbentuk aerofoil (semacam sayap pesawat) berfungsi untuk

mengakselerasi udara sehingga kecepatannya meningkat. Sedangkan sudu stator

berbentuk difuser, yang berfungsi untuk mengkonversi kecepatan udara tersebut

menjadi tekanan. Sehingga prinsip kerja kompresor aksial pada turbin gas ini

adalah dengan mengakselerasi kecepatan udara, diikuti dengan pengkonversian

kecepatan udara tersebut menjadi tekanan oleh difuser. Pada sisi akhir stator

terdapat difuser yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan udara serta

mengontrol kecepatannya sebelum masuk ke area combustion chamber.

Kompresor aksialsering dipakai untuk aplikasi High Flowrates but Lower

Pressure ; sedangkan kompresor sentrifugal untuk aplikasi High Compression


19

Ratio with Lower Flowrates. Untuk Very High Compression Ratio, dipakai

Reciprocating Compressor.

Adapun kelebihan dan kekurangan dari penggunaan kompresor

sentrifugal dan aksial dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Keuntungan dan Kerugian Kompresor Dinamik

2.3 Pemeliharaan Kompresor

2.3.1 Pelumasan Kompresor

Kompresor biasanya membutuhkan oli untuk pelumasan pada bearing dan

pendinginan bearing.Oli disediakan oleh sistem pelumasan yang ada di dalam

kompresor.

Komponen dalam sistem pelumasan harus mencakup:

a. Reservoir atau tangki minyak

b. Pompa atau pompa oli pelumas

c. Filter oli

d. Pendingin oli

e. Perpipaan dan instrumentasi terkait

Sistem pelumasan di bagian ujung hilir filter harus terbuat dari stainless

steel (Sistem pelumasan dibangun sepenuhnya dari stainless steel untuk

menghilangkan banyak potensi masalah kontaminasi yang disebabkan oleh korosi

pada komponen non-stainless steel)


20

Minyak pelumas diperlukan untuk fluid film bearing, rolling elemnt

journal, dan thrust bearing.Minyak pelumas disuplai dari reservoir oleh pompa

minyak pelumas. Pompa dapat digerakkan oleh poros kompresor atau dengan

sendirinya.

Faktor utama yang terlibat dalam pemilihan pelumas kompresor meliputi:

a. Jenis, ukuran dan kecepatan kompresor

b. Gas dikompresi

c. Jumlah tahap / stages

d. Tekanan dan suhu di setiap stages

e. Lingkungan

d. Jenis sistem pelumasan

Adapun bagian kompresor yang diberikan pelumas dan pemilihan

pelumasnya dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Pelumasan Pada Kompresor


21

2.3.2 Pemeriksaan Periodik Pada Kompressor

Adapun pemeriksaan secara periodik pada kompresor secara umum antara

lain:

Setiap 8 Jam (atau Setiap Hari)

a. Pertahankan level pelumas antara level tinggi dan rendah pada bayonet

gauge. (Perubahan warna dapat menunjukkan adanya cairan kental).Jika

pelumas terkontaminasi, buang dan ganti.

b. Kuras tangki penerima untuk mengeluarkan kotoran di sistem distribusi.

c. Lakukan inspeksi visual pada kompresor secara menyeluruh dan pastikan

penjaga keamanan ada di tempat.

d. Periksa apakah ada kebisingan atau getaran yang tidak biasa.

e. Periksa tekanan pelumas pada tekanan yang dilumasi. Pertahankan 18

hingga 20 psig saat kompresor bekerja padatekanan dan suhu

operasional.Kompresortekanan tinggi harus mempertahankan 22 hingga 25

psig tekanan pelumas.

f. Periksa kebocoran pelumas.

Setiap 3 Bulan :

a. Periksa tekanan diferensial filter pelumas. Ganti elemen filter seperlunya

b. Periksa sistem ventilasi tangki pelumas

c. Periksa operasi sistem kontrol kapasitas

d. Periksa perangkap dan saringan saluran pembuangan otomatis. Bersihkan

dan atau ganti seperlunya

Setiap 6 bulan :

a. Periksa filter saluran masuk udara dan ganti elemen yang perlu diganti

b. Ambil sampel oli untuk dianalisis. Ganti pelumas seperlunya

Setiap 1 tahun :

a. Periksa intercooler dan pelumas pendingin .Bersihkan dan / atau ganti

seperlunya.

b. Periksa motor penggerak utama untuk baut pemasangan yang longgar,

usang atau aus kabel listrik, dan kotoran. Ikuti rekomendasi dari pabrik

yang memproduksi, termasuk pelumasan.


22

c. Periksa gearbox untuk pemasangan baut yang longgar, getaran, dan

kebisingan yang tidak biasa atau keausan.

d. Periksa lubang masuk impeller dan difusser untuk tanda-tanda keausan,

gesekan atau retak.

e. Periksa control panel untukpengoperasian yang lengkap dan benar.

f. Periksa semua katup kontrol untuk pengoperasian yang benar.

g. Periksa semua perangkat keselamatan untuk pengaturan dan pengoperasian

yang benar.

h. Periksa valve; ganti bagian yang aus.

2.3.3 Troubleshooting pada Kompresor

Adapun masalah-masalah yang sering terjadi pada kompresor turbin

beserta penyebabnya antara lain:

Tabel 2.3 Troubleshooting pada Kompresor

Masalah Kemungkinan Penyebab

Low discharge pressure Filter saluran masuk udara atau

saluran hisap terbatas

Kebocoran pada sistem udara pabrik di

fitting,connection, tools, dan lainnya

Sakelar tekanan salah atau buruk

Cincin piston aus atau piston longgar

Pressure gauge buruk

Permintaan melebihi kapasitas, ukuran

atau kapsitas kompresor tidak tepat

Valve kompresor longgar atau bocor

di valve gasket

Katup atau cincin piston tidak

terpasang.

Kebocoran pada safety valve

Adanya air pada crankcase Kompresor tidak berjalan cukup lama

untuk menjadi panas dan uap air


23

masuk melalui media udara pada saat

dikompresi

Kompresor mungkin terlalu besar

untuk aplikasi

Kepala silinder bocor

Tekanan sistem bocor melalui valve

Valvedan silinder berkarat

Kompresor beroperasi terlalu jarang

Tidak diproses dengan benar untuk

penyimpanan

Adanya uap air yang keluar pada saat

dikompresi

Keausan pada sabuk yang berlebihan Pulley tidak sejajar.

Sabuk terlalu longgar atau terlalu

kencang

Sabuk keluar dari jalur

Alur katrol rusak atau kasar

Getaran berlebihan Kecepatan kompresor salah

Valve kompresor tidak berfungsi

dengan benar

Pulley longgar

Motor atau engine tidak seimbang

Kompresor, motor atau mesin tidak

diamankan dengan erat, atau

diperketat dalam satu ikatan

Tekanan pelepasan berlebihan

Beban kompresorberlebihan

Kapasitas penyimpanan udara terlalu

kecil

Kebocoran sistem yang berlebihan

Kecepatan kompresor salah

Tekanan air receiver

berlebihan

Pengukur tekanan udara tidak akurat

Kebocoran dalam sistem perpipaan


24

unloader

Katup kompresor buruk

Pilot unloader atau pressure switch

disetel dengan tidak benar

Kompresor overheat Valve kompresor rusak

Pengaturan tekanan terlalu tinggi

Intercooler yang tersumbat, secara

internal atau eksternal

Ventilasi yang tidak memadai atau

sirkulasi ulang udara panas

Pelumasan tidak memadai

Gagal memulai operasi Tidak ada daya masuk

Sekering sirkuit putus atau pemutus

sirkuit terputus

Tegangan rendah

Sakelar start salah

Masalah listrik

Sakelar tekanan salah disesuaikan atau

tidak bisa dioperasikan

Kawat longgar atau rusak

Motor kompresor buruk

Temperatur udara keluar tinggi

Rakitan katup kompresor buruk

Tekanan pelepasan udara terlalu tinggi

Ventilasi yang tidak memadai atau

sirkulasi udara panas

Permukaan pendingin kompresor atau

intercooler sangat kotor

Temperatur sekitar terlalu tinggi

Dinding silinder yang terlalu aus


25

2.4 Teori Vibrasi

Setiap mesin pasti bergetar saat beroperasi ,tidak peduli seberapa presisi

mesin dipasang, mesin dan semua struktur yang terpasang akan mengalami

beberapa gerakan yang tidak diinginkan yang disebabkan oleh berbagai gaya.

Gaya ini biasanya terkait dengan pergerakan berbagai bagian di dalam mesin. Jika

gerakan terkait vibrasi ini menjadi terlalu kuat, kerusakan pada mesin akan

terjadi.Getaran dapat disebabkan oleh berbagai kondisi termasuk poros bengkok,

unbalance dalam bagian berputar, roda gigi aus atau bengkok, bantalan rusak,

kopling atau bantalan yang tidak selaras, gaya elektromagnetik, dll.

Secara umum, ada 3 jenis vibrasi atau getaran yaitu getaran yaitu

a. Getaran bebas (free vibration)

b. Getaran paksa (forced vibration)

c. Getaran teredam (damped vibration)

Getaran bebas (free vibration) atau getaran alami , ketika tidak ada gaya

eksternal yang bekerja pada tubuh, dan setelah diberikan perpindahan awal, maka

tubuh dikatakan berada di bawah getaran bebas atau getaran alami. Frekuensi

getaran bebas disebut frekuensi bebas atau alami (natural frequency). Getaran

bebas dibagi menjadi 3 lagi yaitu

i. Getaran longitudinal ; ketika poros atau piringan bergerak sejajar terhadap

axis poros, maka getaran tersebut dikenal sebagai getaran longitudinal.

Dalam hal ini, poros memanjang dan memendek secara bergantian dan

dengan demikian tegangan tarik dan gaya tekan diinduksi secara

bergantian pada poros.

ii. Getaran transversal ; ketika poros atau cakram bergerak kira-kira tegak

lurus terhadap poros, maka getaran tersebut dikenal sebagai getaran

transversal. Dalam hal ini, poros lurus dan dibengkokkan secara bergantian

dan tegangan lentur diinduksi pada poros.

iii. Getaran torsional ; ketika poros atau cakram bergerak dalam lingkaran axis

poros, maka getaran tersebut merupakan getaran torsional. Dalam hal ini,

poros diputar dan diputar secara bergantian dan tegangan geser torsional

diinduksi dalam poros.


26

[http://www.smartway2study.com/p/longitudinal-and-transverse-vibrations.html]

Gambar 2.13 Free Vibration

Getaran paksa (forced vibration) terjadi ketika tubuh bergetar di bawah

pengaruh gaya luar. Gaya luar yang diterapkan pada tubuh adalah gaya

pengganggu yang terjadi secara periodik yang diciptakan oleh ketidakseimbangan.

Getarannya memiliki frekuensi yang sama dengan gaya yang diberikan.

Getaran teredam (damped vibration) ketika adanya pengurangan

amplitudo pada setiap siklus getaran, maka gerakan tersebut dikatakan getaran

teredam. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sejumlah energi yang dimiliki oleh

sistem getar selalu hilang untuk mengatasi hambatan gesekan terhadap gerakan.

[https://www.efunda.com/formulae/vibrations/sdof_free_damped.cfm]

Gambar 2.14 Damped Vibration


http://www.smartway2study.com/p/longitudinal-and-transverse-vibrations.html

https://www.efunda.com/formulae/vibrations/sdof_free_damped.cfm

27

Dalam konstruksi permesinan banyak sekali kita temukan komponen-

komponen yang berputar dan mekanisme yang menyebabkan momen–momen

disekitar batang atau poros. Poros dalam hal ini mempunyai peranan penting

terutama sebagai media penambah gaya yang menghasilkan usaha (kerja).Suatu

poros yang berputar pada kenyataannya tidak berada pada keadaan yang lurus,

melainkan berputar dengan posisi melengkung. Pada suatu putaran tertentu

lengkungan poros tersebut mencapai harga maksimum. Putaran yang

menyebabkan lengkungan poros mencapai harga maksimum tersebut dinamkan

dengan putaran kritis. Dan keadaan tersebut diatas dinamakn efek Whirling Shaft.

Apabila pada suatu poros yang didukung diantara dua bantalan dipasang

disk maka poros tersebut akan mengalami defleksi statis. Defleksi tersebut

disebabkan oleh berat disk (jika massa poros diabaikan). Defleksi akan bertambah

besar akibat gaya sentrifugal pada saat poros berputar.

Putaran kritis adalah dimana (amplitude) vibrasi pada mesin naik/tinggi

disebabkan frekuensi pribadi rotor sama dengan kecepatan putar (speed) rotor

tersebut sehingga terjadi resonansi. Adapun frekuensi natural atau frekuensi alami

adalah frekuensi osilasi yang cenderung dimiliki suatu sistem saat sistem tersebut

dibiarkan bergetar tanpa peredam (damping).

[https://www.miniphysics.com/natural-frequency.html]

Gambar 2.15 Natural Frequency


28

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

sebagainya, dimana komponen-komponen tersebut mempunyai frekuensi alami

(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 dengan putaran mesin, maka vibrasi

akan menjadi tinggi atau disebut dengan resonansi.

Putaran kritis poros merupakan putaran yang dapat mengakibatkan

terjadinya defleksi maksimum pada poros. Hal ini mengakibatkan poros berputar

sambil bergetar dengan amplitudo yang besar. Gejala ini disebut whirling shaft.

Terjadinya whirling shaft pada permesinan dapat mengakibatkan:

a. Timbulnya getaran yang berlebihan, getaran ini kemudian diinduksikan ke

komponen mesin lainnya dan sekelilingnya.

b. Kerusakan mekanik. Hal ini disebabkan oleh tegangan bending yang besar

pada poros, gesekan antara poros dan rumah, dan beban yang diterima

bearing menjadi berlebih.

c. Memperpendek umur (komponen) mesin

[https://laskarteknik.co.id/cara-menentukan-putaran-kritis-pada-poros/]

Gambar 2.16 Putaran Kritis

Untuk mengurangi beban yang berlebihan serta vibrasi, pada kedua ujung

kompressor terdapat bearing untuk menopang beban tersebut Secara umum ada

dua macam jenis bearing seperti pada gambar yaitu sliding contact bearing dan

roller contact bearing. Sliding contact bearing lebih sering disebut sebagai journal

bearing. Roller contact bearing dibagi lagi menjadi dua yaitu ball bearing dan

roller bearing.


https://laskarteknik.co.id/cara-menentukan-putaran-kritis-pada-poros/

29

[https://www.quora.com/What-is-a-sliding-contact-bearing]

Gambar 2.17 Sliding Contact Bearing dan Roller Contact Bearing

Pada kompressor, umumnya digunakan bearing jenis journal bearing.

Journal bearing sendiri biasa digunakan untuk kompressor tipe besar dan

berkecepatan tinggi seperti kompressor aksial. Journal bearing berdasarkan

kemampuan menerima pembebanan juga dibagi menjadi dua yaitu:

1. Radial bearing: Bearing jenis ini mampu menahan gaya pada arah radial yaitu

tegak lurus dari pergerakan elemen yang berputar.

[https://www.skf.com/group/products/bearings-units- housings /principles

/general-bearing-knowledge/bearing-basics/index.html]

Gambar 2.18 Radial Bearing

2. Thrust bearing : Bearing jenis ini mampu menahan gaya searah sumbu putar

poros. Thrust bearing sangat umum digunakan pada kompresor terutama

kompressor aksial dikarenakan kompressor aksial memiliki beban dorongan


https://www.quora.com/What-is-a-rolling-contact-bearing

https://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/principles/general-bearing-knowledge/bearing-basics/index.html

https://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/principles/general-bearing-knowledge/bearing-basics/index.html

30

yang relatif tinggi dibanding kompressor lain. Bergantung pada desainnya,

thrust bearing dapat mendukung beban aksial murni pada satu atau kedua arah

dan beberapa thrust bearing juga dapat menahan beban radial. Thrust bearing

tidak dapat menahan kecepatan setinggi radial bearing yang berukuran sama.

[https://books.google.co.id/books?id=tLxpL65v0lYC&printsec=frontcover&hl=id

#v=onepage&q&f=false]

Gambar 2.19 Thrust Bearing

Pada sistem kompressor, seringkali dalam sistem tersebut digunakan air

bearing agar lebih efisien. Karena selain mensuplai udara ke turbin, sebagian

udara yang dihasilkan kompreosr juga akan diberikan kepada air bearing.. Saat

poros berputar meningkatkan kecepatan, molekul udara menempel pada poros dan

akhirnya ditarik ke bawah untuk membentuk bantalan udara pendukung. Bantalan

ini memisahkan poros dan komponen sekitarnya dan memungkinkan poros

berputar bebas.

Dalam screw compreesor, dua rotor berputar berlawanan arah di dalam

casing kompresor. Di sisi hisap, gas ditarik ke dalam rongga yang diproduksi

antara dinding perumahan dan dua rotor. Saat rotor berputar, rongga berkurang

dalam ukuran, menekan gas dan kemudian melepaskannya.


https://books.google.co.id/books?id=tLxpL65v0lYC&printsec=frontcover&hl=id#v=onepage&q&f=false

https://books.google.co.id/books?id=tLxpL65v0lYC&printsec=frontcover&hl=id#v=onepage&q&f=false

31

[https://www.quora.com/What-is-a-rolling-contact-bearing]

Gambar 2.20 Ball Bearing

Fungsi rolling bearing dalam screw compreesor adalah untuk

menyediakan posisi radial dan aksial yang akurat dari rotor kompresor dan untuk

mendukung beban rotor dengan tepat.

Pengukuran vibrasi mesin yang berhasil membutuhkan persiapan yang

tepat sebelum dianalisa. Ketika keputusan untuk menganalisa getaran dibuat, tiga

pilihan pengukuran tersedia: (1) perpindahan, (2) kecepatan, dan (3) percepatan.

Ketiga tipe pengukuran ini menekankan bagian spektrum yang berbeda. Untuk

memahami kekhasan ini, perlu mempertimbangkan karakteristik yang berbeda

dari masing-masing jenis. Dengan asumsi getaran harmonik sederhana.

Perpindahan, x, adalah :

Diferensiasi berurutan memberikan presamaan untuk kecepatan (ẋ) dan

percepatan (ẍ):


https://www.quora.com/What-is-a-rolling-contact-bearing

32

Untuk menentukan respons transien akibat torsi eksitasi, yang bekerja

pada satu rotor dalam sistem, seperti rotor generator dalam sistem turbo turbo,

akan lebih mudah untuk mengurangi model sistem kontinu yang dipertimbangkan

sebelumnya menjadi sistem diskrit setara dengan jumlah yang lebih sedikit. rotor.

untuk mendapatkan model tersebut, momen massa inersia dari massa yang

terpasang dan elemen poros dirangkum antara dua titik modal dan disatukan di

lokasi yang dipilih sesuai dengan perkiraan pusat gravitasi. perkiraan kekakuan,

kj, dari poros antara lokasi massa ini kemudian dievaluasi, yang disempurnakan

untuk mendapatkan model diskrit yang setara secara dinamis dari sistem kontinu

seperti dijelaskan di bawah ini. Untuk sistem diskrit, persamaan gerak dalam

matriks dari adalah:

[M]{ɸ} + [K] {ɸ} = 0 2.3.1

[K]- p2 [M]=0 2.3.2

Kita dapat menentukan frekuensi alami dan bentuk mode dari sistem

diskrit dengan momen massa inersia, mj, dan perkiraan kekakuan. Kami akan

menyatakannya sebagai pi * dengan bentuk mode yang sesuai; Dalam mode getar,

energi potensial dari sistem diskrit adalah (N-jumlah rotor dalam sistem diskrit)

Vi =.∑𝟏

𝟐

𝑵−𝟏𝒋=𝟏 kj (ɸj - ɸj+1)2

ij 2.3.3

Energi kinetik yang diperoleh adalah ,

Ti =.∑𝟏

𝟐

𝑵𝒋=𝟏 mj (ɸj

2 - ɸj2)pi

2 2.3.4

dalam keadaan normal energi kinetik akan sama dengan energi potensial sehingga

,

.∑ 𝒌𝒋𝑵−𝟏𝒋=𝟏 (ɸj - ɸj+1)i

2 = pi2∑ 𝒎𝒋 𝑵

𝒋=𝟏 (ɸj2)i ; i= 2,3,…,N 2.3.5

Dalam sistem persamaan di atas, kami mengganti vektor bentuk pi dan mj

dan mode aproksimat yang tepat untuk mengevaluasi kekakuan yang

dimodifikasi. Dengan kekakuan yang dimodifikasi ini, kami kembali ke

persamaan (2.3.2) dan ulangi prosesnya sampai kami mendapatkan akurasi yang

diinginkan untuk kekakuan tersebut.


33

2.5 Time Domain dan Frequency Domain

Time domain mengacu pada analisis fungsi matematika , sinyal fisik atau

deret data (dalam hal ini vibrasi) , sehubungan dengan waktu . Dalam domain

waktu, nilai sinyal atau fungsi diketahui untuk semua bilangan real , untuk kasus

waktu kontinu , atau pada berbagai contoh terpisah seperti dalam kasus waktu

diskrit . Osiloskop adalah alat yang biasa digunakan untuk memvisualisasikan

sinyal dunia nyata dalam domain waktu.

[https://naendiahda.wordpress.com/2017/03/01/osiloskop/]

Gambar 2.21 Osiloskop

Dalam elektronik, sistem kontrol, dan statistik, domain frekuensi mengacu

pada analisis fungsi atau sinyal matematika sehubungan dengan frekuensi, bukan

waktu. Sederhananya, grafik domain-waktu menunjukkan bagaimana suatu sinyal

berubah dari waktu ke waktu, sedangkan grafik domain frekuensi menunjukkan

seberapa banyak sinyal terletak di dalam setiap pita frekuensi yang diberikan pada

rentang frekuensi. Representasi frekuensi-domain juga dapat mencakup informasi

tentang pergeseran fase yang harus diterapkan pada masing-masing sinusoida agar

dapat menggabungkan kembali komponen frekuensi terhadap domain waktu.

Fungsi atau sinyal yang diberikan dapat dikonversi antara waktu dan

domain frekuensi dengan sepasang operator matematika yang disebut

transformasi, contohnya adalah transformasi Fourier , yang mengubah fungsi

waktu menjadi jumlah atau integral dari gelombang sinus frekuensi yang berbeda,

masing-masing mewakili komponen frekuensi. Spektrum komponen frekuensi

adalah representasi domain frekuensi dari sinyal. Transformasi Fourier terbalik

mengubah fungsi domain-frekuensi kembali ke fungsi waktu. Sedangkan

penganalisaan spektrum dapat dibuktikan dengan teori-teori tentang sepktrum

yang ada.


https://naendiahda.wordpress.com/2017/03/01/osiloskop/

34

Salah satu alasan utama untuk menggunakan representasi domain

frekuensi dari suatu masalah adalah untuk menyederhanakan analisis matematika.

Untuk sistem matematika yang diatur oleh persamaan diferensial linier, ini

merupakan metode yang sangat penting dengan banyak aplikasi dunia nyata,

seperti mengubah deskripsi sistem dari domain waktu ke domain frekuensi

,mengubah persamaan diferensial menjadi persamaan aljabar, yang jauh lebih

mudah untuk diselesaikan.

[https://www.researchgate.net/figure/The-time-domain-and-frequency-domain-representation-of-

8s-epochs-of-newborn-EEG-seizure_fig2_43202504]

Gambar 2.22 Time Domain dan Frequency Domain

Dalam menggunakan Transformasi Laplace, Z-, atau Fourier, sinyal

digambarkan oleh fungsi frekuensi yang kompleks : komponen sinyal pada

frekuensi tertentu diberikan oleh bilangan kompleks . Modulus bilangan adalah

amplitudo komponen itu, dan argumennya adalah fase relatif dari gelombang.

Misalnya, dengan menggunakan transformasi Fourier, gelombang suara , seperti

ucapan manusia, dapat dipecah menjadi nada komponen dari frekuensi yang

berbeda, masing-masing diwakili oleh gelombang sinus dari amplitudo dan fase

yang berbeda. Respons suatu sistem, sebagai fungsi frekuensi, juga dapat

digambarkan dengan fungsi yang kompleks.

Meskipun domain frekuensi dibicarakan dalam bentuk tunggal, ada

sejumlah transformasi matematis berbeda yang digunakan untuk menganalisis

fungsi domain waktu dan disebut sebagai metode "domain frekuensi". Berikut

adalah transformasi yang paling umum yang digunakan, dan di sinyal jenis apa

mereka digunakan:


https://www.researchgate.net/figure/The-time-domain-and-frequency-domain-representation-of-8s-epochs-of-newborn-EEG-seizure_fig2_43202504

https://www.researchgate.net/figure/The-time-domain-and-frequency-domain-representation-of-8s-epochs-of-newborn-EEG-seizure_fig2_43202504

35

a. Seri Fourier - sinyal berulang, sistem berosilasi .

b. Transformasi Fourier - sinyal tidak berulang, transien.

c. Transformasi Laplace - sirkuit elektronik dan sistem kontrol .

d. Transformasi Z - sinyal waktu diskrit , pemrosesan sinyal digital .

e. Transformasi wavelet - analisis gambar, kompresi data .

Secara umum, dapat dikatakan domain dapat ditransformasi dengan

transformasi apa pun. Transformasi di atas dapat diartikan sebagai menangkap

beberapa bentuk frekuensi, dan karenanya domain transformasi disebut sebagai

domain frekuensi.

Gagasan Fourier adalah memodelkan sumber panas ini sebagai superposisi

(atau kombinasi linear)gelombang sinus dan kosinus sederhana, dan menuliskan

pemecahannya sebagai superposisi solusi eigen terkait. Superposisi kombinasi

linear ini disebut sebagai deret Fourier. Sedangkan Transformasi Fourier

merupakan transformasi integral yang menyatakan kembali sebuah fungsi dalam

fungsi sinusoidal, yaitu sebuah fungsi sinusoidal penjumlahan atau integral

dikalikan oleh beberapa koefisien (amplitudo).

Aplikasi dari deret fourier sangat beragam diberbagai bidang yaitu

matmatika,fisika, analisis vibrasi, optik, teknik elektro, akustik,pengolahan citra

dll.salah satu aplikasi dari deret fourier yaitu untuk mengubah sinyal dari domain

waktu ke frekuensi atau sebaliknya. Maksudnya diubah ke domain frekuensi

adalah jadi kita bisa melihat suatu sinyal itu memiliki frekuensi berapa hertz.

Sinyal dikonversi dari atau ruang domain waktu ke domain frekuensi

biasanya melalui Transformasi Forier . Disini Transformasi Fourier akan

mengubah sinyal informasi ke komponen magnitudo serta fase frekuensi masing-

masing. Sering dijumpai transformasi Fourier dikonversi ke spektrum daya, yang

besarnya masing-masing komponen frekuensi kuadrat. Hal yang paling sering

dijumpai adalah analisis sinyal dalam domain frekuensi adalah analisis sifat

sinyal. Spektrum untuk menentukan frekuensi yang hadir dalam sinyal input dan

yang hilang. Selain informasi frekuensi, tahap informasi sering dibutuhkan. Ini

dapat diperoleh dari transformasi Fourier.


36

2.6 Fungsi Respons Frekuensi

Fungsi Respon Frekuensi (FRF) memberikan informasi tentang frekuensi

alami, redaman, dan bentuk mode struktur.Seringkali, FRF ditampilkan dengan

satuan akselerasi (g) di atas satuan gaya (N) yang menghasilkan unit akselerasi g /

N.

Namun, ada format alternatif yang dapat digunakan untuk menampilkan

FRF (Gambar 2.19). Format alternatif ini dibuat dengan melakukan operasi

matematika di FRF:

Integrasi dan diferensiasi : Akselerasi dapat diubah menjadi kecepatan atau

perpindahan

Inversi: FRF dapat dibalik, jadi input lebih dari output, bukan output lebih dari

input

[https://community.sw.siemens.com/s/article/dynamic-stiffness-compliance-mobility-and-more]

Gambar 2.23 6 Bentuk Umum FRF


37

Compliance merupakan ukuran berapa banyak struktur bergerak

(perpindahan, x) untuk satuan input gaya (F). Seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 2.20


Gambar 2.24 Grafik Compliance

Untuk sistem SDOF dan sistem dengan mode yang teredam ringan,

berjarak dengan baik, asimtot yang mendahului dan menggantikan frekuensi alami

kembali signifikan. Garis sebelum frekuensi alami dikenal sebagai "garis

kekakuan". Ketika ditampilkan dalam istilah compliance, garis kekakuan kira-kira

rata dan sama dengan nilai kekakuan invers dari sistem.

Kekakuan, atau ketahanan terhadap deformasi dari gaya input, sangat

penting dalam dinamika struktural dan topik terkait kebisingan dan getaran.

Getaran dapat dianggap sebagai rasio gaya yang bekerja pada struktur dengan

kekakuannya.

Inertance atau yang sering disebut dengan innertance merupakan

perbandingan antara percepatan dan gaya.


38

Grafik umum Inertance dapat dilihat pada table di bawah ini :


Gambar 2.25 Grafik Inertance

Mobility adalah salah satu parameter dari fungsi Frequency Response

Function (FRF). Grafik umum. asymtote yang mendahului frekuensi alami

meningkat secara linear seiring dengan frekuensi dan berbanding terbalik dengan

nilai kekakuan. Kemiringan dari asymptote yang menggantikan frekuensi alami

berkurang dengan frekuensi dan berbanding terbalik dengan massa. Mobility

dapat dilihat pada gambar di bawah ini.


Gambar 2.26 Grafik Mobility


39

2.7 Fast Fourier Transform (FFT)

Fast Fourier Transform (FFT) yang ditemukan tahun 1965 merupakan

pengembangan dari Fourier Transform (FT).Penemu FT adalah J. Fourier pada

tahun 1822. FT membagi sebuah sinyal menjadi frekuensi yang berbeda-beda

dalam fungsi eksponensial yang kompleks.Definisi Fast Fourier Transform (FFT)

adalah metode yang sangat efisien untuk menghitung koefisien dari Fourier diskrit

ke suatu finite sekuen dari data yang komplek. Karena substansi waktu yang

tersimpan lebih daripada metoda konvensional, Fast Fourier Transform

merupakan aplikasi temuan yang penting didalam sejumlah bidang yang berbeda

seperti analisis spectrum, speech and optical signal processing, design filter

digital.

Algoritma FFT berdasarkan atas prinsip pokok dekomposisi perhitungan

discrete fourier transform dari suatu sekuen sepanjang N kedalam transformasi

diskrit Fourier secara berturut-turut lebih kecil. Cara prinsip ini diterapkan

memimpin ke arah suatu variasi dari algortima yang berbeda, di mana semuanya

memperbandingkan peningkatan kecepatan perhitungan. Fast Fourier Transform,

adalah suatu algoritma untuk menghitung transformasi fourier diskrit dengan

cepat dan efisien. Karena banyak sinyal-sinyal dalam sistem komunikasi yang

bersifat kontinyu, sehingga untuk kasus sinyal kontinyu kita gunakan transformasi

fourier.

Fourier Analisis merupakan proses matematika yang digunakan untuk

memecahkan masalah bentuk gelombang kompleks dengan menguraikan

gelombang itu menjadi komponen sinusoidanya melalui proses transformasi

gelombang fungsi waktu menjadi fungsi frekuensi. Metode yang banyak

digunakan untuk proses transformasi ini adalah Fast Fourier Transform (FFT).

Manfaat FFT antara lain untuk mengetahui frekuensi dominan dan

harmoniknya dari data runtun waktu. Awalnya analisis ini digunakan terbatas

pada pengolahan isyarat suara dan gambar. Belakangan analisis ini juga

digunakan pada proses Data Mining (proses ekstraksi data menjadi informasi)

seperti analisis pergerakan saham, penjualan, cuaca, proses produksi, vibrasi dan

sebagaimya. Analisis FFT ini terdapat di dalam software-software pengolah data

seperti SAS, StatSoft, Minitab dan juga di Ms Excel.


40

Spektrum getaran FFT merupakan metode yang sangat berguna untuk

analisis getaran mesin. Jika ada masalah mesin, spektrum FFT memberikan

informasi untuk membantu menentukan sumber dan penyebab masalah dan,

dengan tren, berapa lama hingga masalahnya menjadi kritis.

Spektrum FFT memungkinkan untuk menganalisis amplitudo getaran pada

berbagai frekuensi komponen pada spektrum FFT. Dengan cara ini, dapat

mengidentifikasi dan melacak getaran yang terjadi pada frekuensi tertentu. Karena

masalah mesin tertentu menghasilkan getaran pada frekuensi tertentu, maka

informasi ini dapat digunakan untuk mendiagnosis penyebab getaran berlebihan

yang ada.

[https://www.skf.com/binary/tcm:12-113997/CM5118%20EN%20Spectrum%20Analysis.pdf]

Gambar 2.27 Spektrum FFT

Ada beberapa langkah yang harus diikuti sebagai pedoman untuk

membantu mencapai pemantauan getaran yang sukses. Berikut ini adalah langkah-

langkah secara umum:

a. Kumpulkan informasi yang berguna - Lihat, dengarkan dan rasakan mesin

untuk memeriksa resonansi. Identifikasi pengukuran apa yang diperlukan

(poin dan 1jenis titik). Lakukan pengujian tambahan jika data lebih lanjut

diperlukan.


41

b. Menganalisis data spektral - Mengevaluasi nilai keseluruhan dan frekuensi

spesifik yang sesuai dengan anomali mesin. Bandingkan nilai keseluruhan

dalam arah yang berbeda dan pengukuran saat ini dengan data historis.

c. Pemantauan multi-parameter - Gunakan teknik tambahan untuk

menyimpulkan jenis kesalahan. (Alat analisis seperti pengukuran fase, arus

analisis, selubung akselerasi, analisis oli, dan termografi dapat digunakan.)

d. Lakukan Root Cause Analysis (RCA) - Untuk mengidentifikasi penyebab

sebenarnya dari masalah dan mencegahnya terjadi lagi.

Saat melakukan program getaran, informasi pendahuluan tertentu

diperlukan untuk melakukan analisis.Identifikasi komponen, kecepatan lari,

lingkungan operasi dan jenis pengukuran harus ditentukan pada awalnya untuk

menilai sistem overalls.

Sebelum spektrum dapat dianalisis, komponen yang menyebabkan getaran

di dalam mesin harus diidentifikasi. Misalnya, Anda seharusnya akrab dengan

komponen-komponen kunci ini:

a. Jika mesin terhubung ke kipas atau pompa, penting untuk mengetahui

jumlah bilah kipas atau impeler

b. Jika ada bantalan, ketahui nomor identifikasi bantalan atau penandaannya

c. Jika mesin berisi, atau digabungkan, ke gearbox, ketahui jumlah gigi dan

kecepatan poros

d. Jika mesin digerakkan dengan sabuk, ketahuilah panjang sabuk.

2.8 Identifikasi Masalah dengan Spektrum FFT

Dari pola grafik Fast Fourier Transform, dapat diidentifikas adanya

masalah atau problem yang terjadi pada suatu komponen mesin.Spektrum FFT

dapat dianalisa dengan mengetahui pola pada masing-masing symtom yang ada.

2.8.1 Misalignment

Misalignment terjadi ketika poros, sambungan dan bearing tidak

disejajarkan dengan benar di sepanjang garis tengahnya. Ada dua jenis

misalignment yaitu angular misalignment, parallel misalignment, atau kombinasi

keduanya.


42

a. Angular Misalignment

Angular Misalignment terjadi ketika dua poros dihubungkan pada kopling

dengan cara yang menginduksi gaya lentur pada poros.


Gambar 2.28 Angular Misalignment

b. Parallel Misalignment

Parallel Misalignment terjadi ketika garis tengah poros tersusun sejajar

tetapi tidak teratur atau offset.


Gambar 2.29 Parallel Misalignment

Penyebab umum misalignment adalah:

a. Ekspansi termal: Ekspansi atau pertumbuhan komponen karena pemanasan

dan pendinginan suatu komponen.

b. Penyelarasan dingin: Sebagian besar mesin diselaraskan dingin dan panas

saat beroperasi. Pertumbuhan termal menyebabkan mereka tumbuh tidak

selaras.

c. Penyelarasan komponen selama kopling tidak tercapai dengan benar. Oleh

karena itu, misalignment dimasukkan ke dalam sistem selama instalasi.

d. Penyelarasan yang tidak tepat karena kekuatan yang diberikan dari pipa

dan anggota pendukung.


43

e. Misalignment karena fondasi yang tidak rata, bergeser pada pondasi atau

penyelesaian.

Misalignment biasanya menyebabkan bearing membawa beban yang lebih

tinggi dari spesifikasi desainnya, yang dapat menyebabkan kegagalan pada

bearing karena fatik dimanamerupakan hasil dari tekanan yang diterapkan

langsung di bawah permukaan pembebanan.

Efek misalignment pada kopling adalah dalam bentuk kerusakan pada

kopling atau panas berlebihan akibat gesekan.

Diagnosis Teknik analisis yang paling efektif biasanya menggunakan nilai

getaran keseluruhan dan pengukuran fase yang membantu membedakannya

berbagai jenis misalignment atau ketidakseimbangan.Praktik umum ketika

menganalisis misalignment adalah untuk melihat rasio antara 1x (tidak seimbang)

dan 2x (misalignment), dan membandingkan nilai-nilai.Ketika menganalisis

spektrum FTT di mana misalignmentis ditunjukkan, amplitudo 1x lebih tinggi dari

normal dibagi dengan 2x amplitudo terjadi. Indikasi amplitudo dapat bervariasi

dari 30% dari amplitudo 1x hingga 100 hingga 200% dari amplitudo 1x.


Gambar 2.30 Spektrum Misalignment


44

Spektrum FFT menunjukkan ketidakselarasan yang parah (puncak kedua

dalam spektrum pada ~ 8 500 RPM (141 Hz) menunjukkan ketidakselarasan yang

parah, karenahampir dua kali lipat dari kecepatan lari; puncak yang ditandai

dengan marker adalah kecepatan lari (4 237,5 RPM (71Hz)).

Pada misalignment yang parah, spektrum dapat berisi multipleharmonics

dari 2x hingga 10x kecepatan lari. Jika getaran amplitudo dalambidang horizontal

ditingkatkan dua kali tiga atau tiga, perubahan posisi tidak sejajar lagi.

Jika ada amplitudo 2x tinggi secara abnormal dibagi dengan amplitudo 1x,

dan sistem mengandung kopling atau sabuk, mungkin ada misalignment.

Jika amplitudo radial 2x abnormal tinggi, dan sistem mengandung kopling

atau sabuk, mungkin ada misalignment.

Jika 1x amplitudo aksial tinggi tidak normal, dan sistem mengandung

kopling atau sabuk, mungkin ada misalignment.

2.8.2 Unbalance

Indikasi umum lain dari kesehatan mesin yang buruk adalah adanya

symtom atau gejala unbalance pada sistem. Unbalance dapat menyebabkan

adanya gaya atau beban berlebihan yang dapat mempengaruhi mesin.

Unbalance terjadi ketika garis tengah massa poros tidak bertepatan dengan

garis tengah geometrisnya. Secara umum, ada tiga jenis unbalance :

a. Static unbalance

b. Couple unbalance

c. Dynamic unbalance

a. Static Unbalance

Dalam static unbalance, hanya satu gaya yang terlibat. Seperti pada rotor

yang berputar sampai titik berat terletak pada jam 6. Keadaan static unbalance

dapat dilihat ketika dalam keadaan rest atau diam.


45


Gambar 2.31 Static Unbalance

b. Couple Unbalance

Tidak seperti static unbalance, couple unbalance tidak dapat diukur atau

dilihat dalam keadaan rest atau diam. Dalam couple unbalance, terdapat dua gaya

atau beban ,masing-masing 180 ° terhadap satu sama lain, yang menyebabkan

rotor tampak seimbang saat keadaan istirahat. Namun, ketika rotor berputar, gaya

atau beban yang ada menggerakkan rotor secara berlawanan arah di masing-

masing ujung poros. Hal ini menyebabkan rotor goyah, yang menghasilkan

gerakan yang keluar dari jalur pada kedua ujung poros.


Gambar 2.32 Couple Unbalance


46

c. Dynamic unbalance

Pada kenyataannya, sebagian besar ketidakseimbangan atau unbalance

adalah dinamis.Dynamic unbalance adalah kombinasi static unbalance dan couple

unbalance. Pada mesin atau sistem yang lebih kompleks, dengan lebih dari satu

kopling atau beberapa area pada rotor dimana ketidakseimbangan dapat terjadi,

ketidakseimbangan pasangan biasanya lebih menonjol dalam sistem.

Unbalance secara umum dapat disebabkan oleh sejumlah faktor. Beberapa

faktor tersebut adalah:

a. Produksi dari komponen mesin yang tidak bagus

b. Penumpukan puing pada rotor, baling-baling atau sirip

c. Penambahan fitting poros tanpa prosedur counter balancing yang tepat

d. Aus pada baling-baling / sirip

Adapun karakteristik utama getaran yang disebabkan oleh unbalance yaitu

sebagai berikut:

a. Getaran frekuensi tunggal yang amplitudonya sama untuk semua arah

radial

b. Sinusoidal, terjadi pada frekuensi sekali per revolusi

c. Spektrum umumnya tidak mengandung harmonik 1x dari running speed

kecuali jika unbalance nya parah

d. Amplitudo meningkat sesuai dengan kecepatan

Sama seperti misalignment, ketidakseimbangan biasanya menyebabkan

bearing menerima beban dinamis yang lebih tinggi daripada spesifikasi desain

mereka, yang menyebabkannya bearing untuk gagal karena fatigue.

Fatigue, dalam suatu bearing, adalah hasil dari tegangan yang diterapkan

tepat di bawah permukaan pembawa beban dan dapat dilihat dari retakan pada

permukaan logam.


47


Gambar 2.33 Spektrum Unbalance

Getaran yang disebabkan oleh unbalance murni adalah bentuk gelombang

sinusoidal sekali revolusi. Pada spektrum FFT, tampak lebih tinggi dari 1x

amplitude normal.Meskipun pada kasus lain dapat menghasilkan 1x amplitudo

tinggi , mereka biasanya juga menghasilkan harmonik. Secara umum, jika sinyal

memiliki harmonikdi atas sekali per revolusi, maka bukan gejala dari

ketidakseimbangan.

Namun, harmonik dapat terjadi karena ketidakseimbangan meningkat atau

ketika nilai kekerasan dari penahan atau support horizontal dan verticalberbeda

dengan jumlah yang besar.Semakin banyak gaya yang tidak seimbang, artinya ada

beban yang semakin banyak pada bantalan di dekatnya. Jika beban yang

ditentukan bantalan terlampaui, kerusakan dapat terjadidan lifetime dari bearing

dapat berkurang secara drastis.


48

2.8.3 Mechanical Looseness

Adanya rangkaian panjang harmonik dari frekuensi berotasi atau1/2 dari

frekuensi berotasi harmnik pada amplitudo tinggi yang tidak normal umumnya

menjadi ciridari adanya gejala kelonggaran mekanis, atau ketidaksesuaian antara

bagian-bagian komponen.

Harmonik yang terjadi ini mungkin acak dan tidak terorganisir. Misalnya,

kelonggaran dapat menampilkan adanya puncak harmonic pada 2x, 3x, 4x, 5x, 6x,

dll., Atau pada 3x, 3,5x,4x, 5.5x, 6x, dll.

Kemungkinan penyebab keausan / kelonggaran adalah:

a. Mesin terlepas dari pemasangannya

b. Support dari mesin retak atau patah

c. Komponen mesin lepas

d. Bearing menimbulkan cacat, yang menyebabkan elemen bearing aus

Jika adanya loosenessdalam suatu komponen, ada kemungkinan bagian

tersebut akan terlepas dan menyebabkan kerusakan sekunder.

Kelonggaran dapat ditunjukkan dalam berbagai amplitudo, baik getaran

keseluruhan maupun amplitudo frekuensi individu. Kelonggaran sebaiknya

didiagnosismenggunakan spektrum dan fase FFT.

Gambar menunjukkan contoh tanda-tanda getaran yang terkait dengan

komponen atau sistem.Biasanya, looseness diidentifikasi dengan amplitudo high

running speed secara tidak normallalu diikuti dengan amplitudo kelipatan atau1/2

kelipatan.Puncak harmonik dapat menurun dalam amplitudo karena frekuensinya

meningkat (kecuali pada2x, yang bila diukur dalam posisi vertikal, bisa lebih

tinggi dalam amplitudo).

Jika terdapat serangkaian spektrum dengan jumlah tiga atau lebih ataupun

adanya kelipatan spektrum running speed normal (kisaran 2x hingga 10x), dan

besarannya lebih besar dari 20% dari 1x, mungkin ada kelonggaran mekanis.

Jika mesin terhubung dengan ketat (tidak ada kopling atau sabuk), dan ada

spectrum radial 2x tingginya, mungkin ada kelonggaran mekanis.


49


Gambar 2.34 Spektrum Mechanical Looseness

2.8.4 Bent Shaft

Dengan keseluruhan analisis spectrum dan getaran, masalah bent shaft

biasanya memancarkan tanda getaran yang tampaknya identik dengan masalah

misalignment. Oleh karrena itu pengukuran pada spektrum diperlukan untuk

membedakan keduanya.

Ada beberapa penyebab yang dapat menyebabkan bent shaft :

a. Poros dengan rasio panjang-ke-lebar yang tinggi dapat, pada kondisi rest

dapat menyebabkan terjadinya bent shaft

b. Penanganan yang tidak benar selama perakitan atau transportasi

c. Torsi tinggi

Seperti halnya pada unbalance, bent shaft biasanya menyebabkan bearing

membawa beban dinamis yang lebih tinggi daripada spesifikasi desainnya, yang

menyebabkanbearing untuk rusak atau gagal.

Sebuah poros bengkok biasanya menghasilkan spektra yang memiliki

karakteristik tipe misalignment.Lebih tinggi dari normal 1x dibagi dengan 2x

amplitudo terjadi. Amplitudo tinggi dapat bervariasi dari 30% dari amplitudo 1x

hingga 100 - 200% dari amplitudo 1x.


50

2.8.5 Bearing Deffect

Biasanya, beberapa komponen mesin lain atau masalah pelumasan

menyebabkan bearing deffect. Ketika bearing deffect terdeteksi, maka harus dicari

akar penyebab masalah lainnya seperti misalignment. Kemudian jadwalkan

perbaikan bearing yang rusak dan yang menyebabkan bearing deffect.

Bearing defect dapat disebabkan oleh:

1. Pelumasan yang tidak efektif

2. Pelumasan terkontaminasi

3. Beban lebih berat dari yang diantisipasi

4. Penanganan atau pemasangan yang tidak tepat

5. Usia pakai(kelelahan di bawah permukaan)

6. Poros atau housing tidak cocok

7. Brinelling palsu karena sumber getaran eksternal sementara mesin masih

8. Lintasan arus melalui bantalan

Seringkali, kelelahan bantalan menghasilkan tegangan geser yang muncul

secara siklikal langsung di bawah permukaan pembawa beban. Setelah itu,

tekanan ini menyebabkan retakan yang secara bertahap meluas ke permukaan.

Saat elemen bergulir melewati celah-celah ini, pecahan pecah. Ini dikenalsebagai

spalling atau flaking. Spalling semakin meningkat dan akhirnya membuat

bantalan tidak dapat digunakan. Tipe Kerusakan bantalan ini adalah proses yang

relatif lama dan membuat kehadirannya dikenal dengan meningkatkan kebisingan

dan getaran.


Gambar 2.35 Cincin luar bearing yang mengelupas


51

Tipe lain dari kegagalan bantalan dimulai oleh permukaan yang tertekan.

Permukaan yang tertekan menyebabkan retakan terbentuk di permukaan dan

tumbuh ke dalam material. Permukaan permukaan biasanya disebabkan oleh

beban berlebih atau pelumasan yang tidak tepat. Dalam kasus kedua, bantalan

yang rusak menghasilkan sinyal kebisingan dan getaran, yang jika terdeteksi,

memberi pengguna waktu yang cukup untuk memperbaiki penyebab masalah

bantalan atau mengganti bantalan sebelum selesai.

2.8.6 Blade dan Baling-Baling

Tidak seperti beberapa jenis kondisi getaran mesin lainnya, getaran yang

dihasilkan oleh aliran (flow-induced vibration) dapat sangat tergantung pada

kondisi pengoperasian. Dengan kata lain, tergantung pada pekerjaan mesin, atau

beban yang diinduksi, mesin dapat menunjukkan berbagai kondisi. Kondisi

getaran yang disebabkan oleh aliran adalah sebagai berikut:

a. Gaya hidrolik atau aerodinamis

b. Kavitasi atau kelaparan

c. Resirkulasi

d. Turbulensi

e. Lonjakan atau tersedak

Pompa, blower, turbin, dll., Secara inheren menghasilkan gaya hidraulik

atau aerodinamik saat impeler mereka memberikan kerja ke dalam fluida yang

mereka tangani. Dalam kondisi normal, gaya seperti itu ditangani dengan mudah.

Masalah muncul ketika gaya ini menimbulkan frekuensi resonansi dan

menyebabkan masalah seperti kavitasi atau getaran yang terlalu tinggi. Sinyal

yang paling umum dihasilkan terkait dengangaya hidrolik atau aerodinamis adalah

Blade Pass Frequency (BPF).


52

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

Kajian komputasi dilakukan di Pusat Riset Vibration and Noise Control,

Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara. Adapun waktu

pelaksanaan penelitian dilakukan selama 6 bulan.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Pada penelitian ini, alat yang digunakan untuk menganalisa dan

memproyeksikan data adalah laptop dan juga perangkat lunak Microsoft Excel

2013 yang diperbaharui. Vibration Analyzer juga digunakan dalam pengumpulan

data vibrasi dan kemudian diunduh ke laptop.

Gambar 3.1 Laptop dan Vibration Analyzer

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini merupakan data vibrasi main

shaft dari turbin uap SIEMENS V 94.2.


53

Gambar 3.2 Ilustrasi Titik Turbin yang Dianalisa

3.3 Prosedur Penelitian

Penelitian ini diawali proses pengambilan data vibrasi dengan alat ukur

dan analisi getaran yaitu vibration analyzer yang dapat memberikan informasi

dari setiap karakteristik getaran. Alat ukur dan analisis data dapat mengumpulkan

dan menyimpan hanya dengan jumlah data yang terbatas. Oleh karena itu, data

harus di unduh ke computer untuk dibandingkan dan melihat trend. Vibrasi pada

arah horizontal,vertikal dan aksial dapat dilihat dengan acuannya pada titik tengah

kompresor dan dilihat ke arah mana vibrasi tersebut bergerak yang dilihat pada

perangkat lunak tersebut. Kemudian penelitian dilanjutkan dengan

memproyeksikan data vibrasi main shaft turbin SIEMENS V94.2 titik kompresor

ke dalam bentuk domain waktu dan juga domain frekuensi dimana pada domain

frekuensi dalam bentuk Fast Fourier Transform. Domain frekuensi terbagi

menjadi 3 spektrum yaitu spektrum FFT horizontal, vertikal, dan aksial.

Data yang telah diproyeksikan menjadi spektrum Fast Fourier Transform

akan dianalisa symtom atau gejala masalah yang ada pada masing-masing arah

(horizontal, vertikal, aksial). Setelahnya akan dihitung mobility, compliance dan

intertance dari poros utama titik kompresor.


54

3.4 Diagram Alir Penelitian

Adapun diagram alir penelitian adalah sebagai berikut :

Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian


55

Pada awal tahap penelitian ini dimulai dengan studi literatur terlebih

dahulu dari buku, jurnal serta referensi dari internet. Kemudian dilanjut dengan

pengumpulan data yang diambil dari pembangkit listrik tenaga uap. Setelah semua

data didapatkan maka dibuat grafik time domain berdasarkan data yang tersedia,

serta mengkonversikan data ke frekuensi domain menggunakan metode fast

fourier transform (FFT). Lalu dilanjut dengan membuat grafik frekuensi domain.

Melalui grafik tersebut maka dapat dianalisa symtom yang terjadi pada poros

kompresor serta membuat grafik regresi sinyal untuk memperkuat proses

menganalisa symtom. Hasil dari regresi yang didapatkan maka dapat dicari

inertance, compliance serta mobility dari poros utama turbin tersebut.


56

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Vibrasi Mainshaft Kompresor

Pada turbin SIEMENS V.94.2 terdapat total 4 titik ukur dimulai dari titik

ukur pada poros turbin (1 dan 2), titik ukur pada poros kompresor (2 dan 3) , dan

titik ukur pada poros generator (3 dan 4) .

Dalam analisa data poros kompresor , data pada titik 2 dan 3 ditinjau

karena merupakan poros penghubung pada kedua ujung kompresor .Peninjauan

data dilakukan untuk mendapatkan grafik time domain dan juga frequency domain

dengan menggunakan Fast Fourier Transform.

Gambar 4.1 Titik Ukur Vibrasi Turbin

Adapun data yang ditinjau berupa data vibrasi dalam mm/sec . Data

vibrasi yang ditinjau memiliki 3 arah ukur yang bervariasi yaitu dalam arah

horizontal , arah vertikal , dan juga arah aksial.

Gambar 4.2 Turbin Siemens V.94.2


57

Tabel 4.1 Data Vibrasi Poros Titik Ukur Kompresor


58

4.2 Time Domain

Berikut merupakan time domain dari mainshaft pada titik 2 dan titik 3:

Gambar 4.3 Time Domain Titik 2

Pada time domain dapat dilihat bahwa vibrasi tertinggi pada titik ukur 2

terletak pada arah horizontal sedangkan vibrasi tertinggi pada titik ukur 3 terdapat

pada arah aksial.

Gambar 4.4 Time Domain Titik 3


59

4.3 Frequency Domain

Data yang telah didapatkan harus dikonversikan ke dalam bentuk

frequency domain dengan metode FFT menggunakan aplikasi Microsoft Excel.

Hal ini dilakukan agar data yang didapatkan sebelumnya dapat dirangkai dalam

sebuah bentuk grafik dan kemudian dari grafik tersebut dapat dianalisis lebih

lanjut segala symptom vibrasi yang terjadi.

Adapun langkah beserta penjelasan penggunaan aplikasi Microsoft Excel

dalam menghasilkan frequency domain adalah sebagai berikut.

1. Pada bagian menu bar klik “data”

Gambar 4.5 Langkah 1 Pengolahan Data Frequency Domain

2. Kemudian pilih Data Analysis



60

3. Setelah itu, akan muncul sebuah toolbox, klik pada bagian “Fourier

Analysis”.


4. Setelah itu akan muncul Tool box Fourier Transform sebagai berikut


5. Untuk mengubah data kedalam bentuk frequency domain dengan FFT,

data yang diizinkan untuk diinput haruslah sebanyak dari kuadrat angka 2

misalnya, 2, 4, 8, 14, 32, dsb. Oleh karena itu, dalam penelitian ini diambil

data sebanyak 32 data. Untuk penginputan data, klik pada bagian Input

Range. Kemudian seleksi data yang ingin dikonversikan.

6. Kemudian klik pada Output Range, kemudian klik pada kolom dimana

Anda ingin hasil data tersebut dikeluarkan. Setelah itu klik OK.


61

7. Data yang terbentuk akan berupa sekumpulan angka seperti pada gambar

berikut ini.


8. Data FFT yang didapatkan ini masih harus diubah kedalam bentuk

frequency domain dengan perintah “IMABS( ). Oleh karena itu, buatlah

kolom baru disebelah kolom “freq”.

9. Pada kolom dibagian bawah “freq domain” masukkan perintah IMABS().


62


10. Kemudian klik OK dan drag pointer kebawah untuk mendapatkan hasil

keseluruhan data.


63


11. Data inilah yang akan diubah kedalam bentuk grafik dengan cara blok

semua data pada kolom “freq domain” dan kemudian pilih bagian insert,

lalu scatter, grafik yang muncul akan dalam bentuk pada gambar dibawah.



64

Dengan menggunakan Fast Fourier Transform (FFT) , time domain dapat

diubah menjadi ke dalam bentuk frequency domain dan dapat dilihat symtom atau

gejala yang ada pada titik pengujian dengan menganalisa specktrum yang ada.

Terdapat 3 arah frequency domain yang dianalisa yaitu arah horizontal,

arah vertikal, dan arah aksial.

4.3.1 Analisa Frequency Domain Arah Horizontal

Dari data vibrasi Horizontal pada titik 2 dan titik 3, dilakukan Fourier

Analysis pada perangkat lunak Microsoft Excel.

Tabel 4.2 Pengolahan Data FFT Titik 2 dan 3 Horizontal

Titik 2 Titik 3


65

Dari pengolahan data FFT diatas maka didapat grafik spectrum vibrasi

poros kompresor titik 2 dan 3 pada arah horizontal.

Gambar 4.13 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3

Untuk dapat dicermati lebih lanjut, maka grafik spectrum diatas dibagi

menjadi 3 zona yang berbeda.

Gambar 4.14 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3 Bagian Pertama

Pada grafik spectrum diatas dapat dilihat adanya symptom unbalance pada

grafik horizontal titik 2 dan juga symptom unbalance yang mengarah kepada

misalignment pada grafik horizontal titik 3.

1 2 3

1


66

Pada grafik horizontal titik 2 dapat dilihat adanya first harmonic pada

frekuensi 0,4 sedangkan pada grafik horizontal titik 3 tidak ada first harmonic.

Gambar 4.15 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3 Bagian Kedua

Pada grafik potongan ke 2 ini dapat dilihat adanya getaran agak tinggi dari

turbin (titik 2 ) dan juga getaran tersebut dapat dikatakan hampir periodic,

sedangkan pada grafik merah (titik 3), terlihat adanya getaran vibrasi yang tidak

beraturan dari generator, jika kondisi generator bagus, biasanya vibrasi yang

dihasilkan lebih beraturan. Akan tetapi vibrasi yang dihasilkan pada titik 3 masih

dalam kondisi yang tidak kritis atau layak beroperasi.

Gambar 4.16 Frequency Domain Horizontal Titik 2 dan 3 Bagian Ketiga

Pada potongan ketiga grafik horizontal ini dapat dilihat adanya symptom

atau gejala arus balik atau reverse power dari generator. Reverse power

merupakan aliran daya listrik dengan arah yang berlawanan dari seharusnya pada

2

3


67

generator yang bermasalah. Daya listrik yang datang dari arah yang berlawanan

menyebabkan generator yang menerima menghasilkan vibrasi yang lebih tinggi.

4.3.2 Analisa Frequency Domain Arah Vertikal

Tabel 4.3 Pengolahan Data FFT Titik 2 dan 3 Vertikal

Titik 2 Titik 3


68


poros kompresor titik 2 dan 3 pada arah vertical.

Gambar 4.17 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3

Gambar 4.18 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3 Bagian Pertama




1 2 3

1


69

Gambar 4.19 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3 Bagian Kedua

Dalam grafik sebelumnya dapat dilihat adanya symptom atau gejala

looseness pada grafik vertical titik 2 dan juga adanya symtom bearing defect pada

grafik vertical titik 3 dengan peak spectrum pada frekuensi 2 dan juga 8.

Gambar 4.20 Frequency Domain Vertikal Titik 2 dan 3 Bagian Ketiga

2

3


70

Pada grafik diatas dapat dilihat adanya kenaikan spectrum vibrasi pada

kedua titik. Kedua titik vertikal cenderung mempunyai tren naik dan dapat

dikatakan spektrum selanjutnya mempunyai kemungkinan naik lagi.

4.3.3 Analisa Frequency Domain Arah Aksial

Tabel 4.4 Pengolahan Data FFT Titik 2 dan 3 Vertikal

Titik 2 Titik 3


71


poros kompresor titik 2 dan 3 pada arah aksial.

Gambar 4.21 Frequency Domain Aksial Titik 2 dan 3

Gambar 4.22 Frequency Domain Aksial Titik 2 dan 3 Bagian Pertama




1

1 2


72

Gambar 4.23 Frequency Domain Aksial Titik 2 dan 3 Bagian Kedua

Dalam grafik bagian 2 dapat dilihat adanya symptom atau gejala looseness

pada grafik vertical titik 3 sedangkan untuk spektrum titik 2 masih normal.

4.4 Evaluasi Nilai Komputasi Fast Fourier Transform pada Microsoft

Excel secara Manual

Untuk dapat menvalidasi perhitungan FFT dari data vibrasi, maka

dilakukan perhitungan FFT secara teoritis dan secara komputasi. Adapun evaluasi

perhitungan FFT yang dilakukan adalah sampel 4 data Horizontal Titik 2

X(1) = 5

X(2) = 5.4

X(3)= 5.5

X(4)= 5.6

2


73

-0.5

-0.2

10.5

-0.5

11

0.2j

21.5

-0.5+0.2i

-0.5

-0.5+0.2i

𝑾𝟒𝟎 = 𝟏

𝑾𝟒𝟎 = −𝒊

X(1) = 5

X(3) = 5.5

X(2)= 5.4

X(4)= 5.6

Adapun langkah-langkah perhitungan manualnya adalah sebagai berikut :

1. Buat diagram butterfly untuk input data sebesar 4

Gambar 4.24 Diagram Butterfly

-1

-1

-1

-1

5

5.6

5.5

5.4

10.5

11

1

2

Faktor Pengali

3

4

5

6

7

8


74

2. Titik pertama dari setiap garis merupakan input data vibrasi horizontal

3. Untuk mendapatkan titik 1 sebesar 10.5, ambil titik pertama dari garis

pertama yaitu 5 ditambahkan dengan titik pertama garis kedua sebesar 5.5

4. Untuk memperoleh nilai dari titik kedua sebesar -0.5, ambillah titik

pertama dari garis kedua yang sebesar 5.5 dikalikan dengan faktor pengali

dan dijumlahkan pada titik pertama garis pertama sebesar 5

5. Hal yang serupa juga dilakukan pada titik 3 dan titik 4

6. Titik 5 sebesar 10.5 dan titik 6 sebesar 11 merupakan hasil yang

diteruskan dari titik sebelumnya

7. Untuk mendapatkan titik 7 sebesar 21.5 adalah dengan menambahkan titik

ke 5 sebesar 10.5 dan titik ke 6 sebesar 11

8. Untuk mendapatkan titik 8 sebesar -0.5 dilakukan perkalian titik 6 sebesar

11 dengan faktor pengali dan kemudian dijumlahkan dengan titik 5 sebesar

10.5

Dengan hasil akhir FFT yang didapat secara manual adalah {21.5 ; -0.5+0.2i ; -0.5

-0.5+0.2i}.

Dan dapat disesuaikan dengan hasil FFT secara komputasi yaitu :

5 21,5 5,4 -0,5+0,199999999999999i

5,5 -0,5 5,6 -0,5-0,199999999999999i

4.5 Perhitungan Compliance , Mobility dan Inertance

Setelah melakukan analisa fenomena pada poros kompresor, maka

selanjutnya dilakukan analisa perhitungan terhadap compliance, mobility dan

inertance daripada poros kompresor.

4.5.1 Hasil Compliance

Dari fungsi awal domain waktu yang merupakan Acos ωt, dapat

didapatkan fungsi awal simpangan dengan mengintegralkan fungsi awal Acos ωt .


75

Sehingga fungsi awal dari simpangan (displacement) merupakan :

X= 𝐴

ω sin ωt .............. (4.1)

Dimana :

A = Amplitudo

ω = Kecepatan sudut (312.74 rad/s)

t = Waktu (s)

Setelah didapatkan fungsi simpangan, dihitung amplitudo yang dipakai.

Adapun amplitudo dihitung dari amplitudo time domain. Dalam arah horizontal

amplitudo yang dipakai adalah 6,42 , amplitudo pada arah vertical 10,48 dan

amplitudo pada arah aksial 13,84, sedangkan 𝜔 = 312.74 rad/s. Maka fungsi dari

ketiga arah tersebut akan diregressi menjadi 1 fungsi. Metode regressi yang

dipakai adalah metode bagi dua.

Dalam melakukan regressi trigonometri tahap awal yang yang dilakukan

adalah X = 𝑋ℎ+𝑋𝑣

2 , dimana 𝑋ℎ = simpangan pada arah horizontal dan 𝑋𝑣 =

simpangan pada arah vertikal. Maka X regressi adalah :

X regresi = 𝑋+𝑋𝑎

2 , dimana 𝑋𝑎 = simpangan pada arah aksial.

Setelah didapatkan regressi dari fungsi ketiga arah tersebut, maka

selanjutnya akan dicari compliance dari rumus :

Compliance = 𝑋 𝑟𝑒𝑔𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖

𝑔𝑎𝑦𝑎

Dari fungsi awal simpangan (displacement) dibuat grafik berdasarkan

fungsi tersebut secara horizontal, vertical, dan aksial. Dan dari ketiga fungsi

tersebut dapat digabung menjadi 1 fungsi regresi yang digunakan untuk

menghitung compliance dari poros turbin titik 3.


76

Gambar 4.25 Grafik Fungsi Compliance

Dari grafik regresi, maka didapatlah fungsi regresi simpangan yaitu :

4,99

ω sin ωt ................................................... (4.2)

Danm kemudian dapat dihitung simpangan regresi dengan hasil : -0,01174

Dari hasil simpangan regresi, dapat dihitung Compliance dengan

menggunakan rumus :

Compliance = Displacement / Force......... (4.3)

Dengan demikian maka didapat harga dari compliance sebesar -2,57764 x

10-9

4.5.2 Hasil Mobility

Dari fungsi awal kecepatan (velocity), yang merupakan Acosωt ,

dibentuklah grafik berdasarkan fungsi tersebut secara horizontal, vertikal, dan

aksial. Dan dari ketiga fungsi tersebut dapat digabung menjadi 1 fungsi regresi

yang digunakan untuk menghitung mobility dari poros turbin titik 3.


77

Gambar 4.26 Grafik Fungsi Mobility

Dari grafik regresi, maka didapatlah fungsi regresi kecepatan yaitu :

11,143 cos ωt................................ (4.4)

Maka didapatlah kecepatan regresi dengan hasil : 7,563805812

Dari hasil kecepatan regresi, dapat dihitung Mobility dengan menggunakan

rumus ():

Mobility = Velocity / Force.............. (4.5)

Dengan demikian maka didapat harga dari mobility sebesar 1,66058 x 10-6

4.5.3 Hasil Inertance

Dari fungsi awal percepatan (acceleration), yang merupakan Aω sin ωt ,

dibentuklah grafik fungsi tersebut secara horizontal, vertikal, dan aksial. Dan dari

ketiga fungsi tersebut dapat digabung menjadi 1 fungsi regresi yang digunakan

untuk menghitung Inertance dari poros turbin titik 3.


78

Gambar 4.27 Grafik Fungsi Inertance

Dari grafik regresi, maka didapatlah fungsi regresi percepatan yaitu :

- 11,14 ω sin ωt............................... (4.6)

Maka didapatlah percepatan regresi dengan hasil : 2559,884678

Dari hasil percepatan regresi, dapat dihitung inertance dengan

menggunakan rumus :

Inertance = Acceleration / Force......... (4.7)

Dengan demikian maka didapat harga dari inertance sebesar 0,000562006


79

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Pada time domain dapat dilihat bahwa vibrasi tertinggi pada titik ukur 2

terletak pada arah horizontal sedangkan vibrasi tertinggi pada titik ukur 3

terdapat pada arah aksial.

2. Pada frequency domain, dapat dilihat adanya fenomena gejala unbalance serta

misalignment pada poros turbin titik 2 dan 3.

3. Adapun hasil dari compliance -2,57764 x 10-9, mobility 1,66058 x 10-6 dan

inertance 0,000562006.

5.2 Saran

Adapun saran untuk penelitian yang lebih bagus kedepannya adalah sebagai

berikut:

1. Disarankan ada penelitian lebih lanjut mengenai frequency domain horizontal

titik 3 yang menunjukkan adanya kenaikan spectrum.

2. Disarankan adanya kajian lanjutan pada compliance, mobility, serta inertance

pada poros kompresor secara simulasi dan teoritis.

3. Sebaiknya ada dilakukan simulasi lebih lanjut dengan menggunakan ANSYS

pada poros titik ukur kompresor, turbin dan generator


80

DAFTAR PUSTAKA

Mais, Jason “Spectrum Analysis” (Online) https://www.skf.com/binary/tcm:12-

113997/CM5118%20EN%20Spectrum%20Analysis.pdf (diakses 28 Juni 2019)

Klingenberg, Larry “Frequency Domain Using Excel” (Online)

http://www.stem2.org/je/Excel_FFT_Instructions.pdf (diakses 2 Juli 2019)

Brown, N. Royce “Compressor : Selection and Sizing. Second Edition” 1986

Kerr, Douglas A “The Fourier Analysis Tool in Microsoft Excel” (Online)

http://dougkerr.net/Pumpkin/articles/Excel_Fourier.pdf (diakses 2 Juli 2019)

Aref, Mohamad “Fast Fourier Transformation of Vibration Signals using Microsoft

EXCEL”(Online)https://math.arizona.edu/~atpmena/conference/proceedings/M

ohammed_Aref.doc (diakses 8 Juli 2019)

Choudhary, Amresh “Industrial Compressor” (Online)

https://www.slideshare.net/AMRESHKUMARCHOUDHARY/industrial-

compressor?qid=a56334a5-326e-4964-b729-710c8153fe0e&v=&b=&from_

(diakses 8 Juli 2019)

Arfalk, Eric “Compressor Selection Basics: Positive Displacement versus Dynamic

Compressio” (Online) https://www.thecompressedairblog.com/compressor-

selection-basics-positive-displacement-versus-dynamic-compression (diakses

18 Juli 2019)

“Air Compressor Types and Controls” (Online) https://www.nrcan.gc.ca/

energy/products/reference/14970 (diakses 19 Juli 2019)

Kranthi , “Rotary Lobe type Air Compressor” (Online) http://mightymech-

rocks.blogspot.com/2009/06/rotary-lobe-type-air-compressor.html (diakses 19

Juli 2019)

“Axial Compressor” (Online) https://en.wikipedia.org/wiki/Axial_compressor

(diakses 21 Juli 2019)


analisa data vibrasi untuk mengidentifikasi kondisi …

Documents