-
1
Pengaruh Ketidaksetimbangan Sudu Fan Terhadap Getaran Dan Arus
Listrik Pada Motor Listrik DC
Rogo Syafarwadi*, Achmad Zainuri, Nasmi Herlina Sari. Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram, Jln. Majapahit No. 62 Mataram Nusa Tenggara Barat Kode Pos : 83125, Telp. (0370) 636087; 636126; ext 128 Fax (0370) 636087. *Email: [email protected].
Abstract
Machines that are used continuously or the lifespan of machines that have been very long
often arise a problem that is the high level of vibration. This study aims to investigate the
effect of unbalance of the fan blade against the resulting vibration and the required
current. Tools and materials used are vibration meter, fan, ampere meter, rubber, and
others. Balancing method is by addition of mass. The mass of the trial weight used was 2
grams with the mounting point at 0 °, 120 ° and 240 °. After loading of 1.6 grams at 318 °
on the fan 4 blades there was a vibration velocity decrease from 2,967 mm/s to 1,867
mm/s, current decrease from 0.153 A to 0.14 A. While on the fan 5 blades after the
addition of 2 grams at 240 ° there was vibration velocity decrease from 3.283 mm/s to
2,533 mm/s and the decrease of the current 0.16 A to 0.157 A.
Keywords: vibration velocity, direct current, balance, load mass, mass orientation
PENDAHULUAN
Pada saat ini mesin rotating (rotating machinery) banyak digunakan oleh manusia
dalam kehidupan sehari-hari dan dalam dunia industri seperti fan, kompresor, turbin dan
pompa, maka sudah tentu mesin-mesin ini harus beroperasi dengan optimal atau dalam
keadaan ideal. Untuk menilai keadaan suatu mesin dapat dilihat dari tingkat getarannya
(vibrasi) masing-masing mesin mempunyai standar atau tingkat vibrasinya masing-
masing. Mesin yang menghasilkan getaran serendah mungkin akan menghemat energi
yang dibutuhkan untuk melakukan pekerjaanya.
Sementara mesin-mesin yang digunakan secara terus-menerus atau umur pakainya
sudah sangat lama sering terjadi suatu masalah yaitu tingkat getaran yang tinggi. Dimana
mesin dalam keadaan ini sebagian energi akan terbuang dalam bentuk energi lain, yaitu
dalam bentuk getaran (vibrasi). Apabila tingkat getaran pada suatu mesin terlalu tinggi
mailto:[email protected]
-
2
dapat menyebabkan noisy pada mesin, umur pakai yang semakin singkat, konsumsi daya
semakin tinggi dan kerusakan lainnya. Terjadinya peningkatan getaran berdasarkan
amplitudo tertentu pada mesin tersebut maka harus dilakukan penanganan yang
mengacu pada pengukuran dan analisa vibrasi.
Salah satu metode untuk menangani masalah getaran yang tinggi adalah Balancing.
Balancing merupakan suatu proses pengecekan untuk mengetahui distribusi massa pada
rotor dan melakukan koreksi sehingga jumlah residual unbalance atau vibrasi rendah atau
memenuhi standar yang diijinkan. Prinsip koreksi unbalance yaitu dengan memberikan
efek gaya sentrifugal yang sebanding dengan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh
massa unbalance dengan arah berlawanan. Metode koreksi unbalance bisa dilakukan
dengan cara penambahan massa (addition mass), pengurangan massa (removal mass)
dan centering mass.
Hadmoko dkk (2016)[1] yang meneliti tentang balancing rotor dengan analisis sinyal
getaran dalam kondisi steady state menunjukan bahwa pada pungujian single plane
balancing yang dilakukan 5 kali pengujian dengan variasi massa unbalance dan lokasi
berbeda. Karakteristik amplitudo getaran poros single plane pada percobaan 1 sampai 5
ketika kondisi sebelum balancing relatif lebih tinggi terlihat dari hasil pengujian sinyal
getaran pada frekuensi 1x rpm terbaca amplitudo berturut-turut sebesar 0,0135 in/s,
0,01204 in/s, 0,0111 in/s, 0,02152 in/s dan 0,01686 in/s. Sedangkan sinyal getaran
setelah dilakukan balancing menunjukan terjadinya penurunan amplitudo pada 1x rpm
berturut-turut sebesar 0,00068 in/s, 0,0005 in/s, 0,00078 in/s, 0,0011 in/s, dan 0,00029
in/s.
Hasil penelitian Permana (2012)[2], menunjukkan bahwa proses balancing yang
dilakukan pada sudu rotor turbin dengan penambahan massa eksentrik sebesar 958 gram
pada posisi 25 cm dari sumbu poros dapat menurunkan level getaran dari 8,00 mm/s.rms
menjadi 2,73 mm/s.rms sehingga mesin dapat beroperasi dalam jangka lebih dari 15.000
jam.
Hasil penelitian Fatah dan Wulandari (2017)[3] menunjukan bahwa semakin besar
massa suatu material poros maka semakin besar pula getaran yang terjadi. Hal ini terjadi
karena adanya gaya radial statik sebagai gaya yang disebabkan oleh dirinya sendiri gaya
pada poros yang disebabkan oleh berat poros itu sendiri. Dimana gaya radial yang
menyebabkan melendutnya suatu poros. Adanya lendutan disebabkan karena momen
lentur. Momen lentur muncul karena adanya gaya radial yang bekerja pada elemen poros
dengan jarak yang tegak lurus terhadap titik tumpuan. Jadi, dapat disimpulkan bahwa
-
3
massa suatu material merupakan salah satu pengaruh terhadap getaran motor listrik yang
terjadi selama proses permesinan berlangsung.
Lambang dan Djoko (2009)[4] telah meneliti tentang pengaruh variasi kecepatan
putaran terhadap efektifitas metode two-plane balancing untuk sistem poros piringan
overhung menunjukan bahwa dengan metode analisis vektor menggunakan pengukuran
beda fasa respon getaran menghasilkan reduksi getaran antara 48,52% sampai dengan
66,76%.
Hasil penelitian Adiwidodo (2016)[5] menunjukan bahwa penambahan beban
memberikan kontribusi peningkatan kerugian gesekan akibat misalignment. Peningkatan
beban berakibat peningkatan daya input baik pada parralel misalignment maupun angular
misalignment. Peningkatan arus input akibat parallel misalignment 8 mm sebesar 3,09 %
dan angular misalignment 0,4 rad sebesar 2,32 %. Pengaruh misalignment poros terhadap
kerugian energi motor listrik tidak signifikan dibandingkan dengan kerugian lain berupa
umur operasi mesin. Konsumsi energi lebih tinggi saat misalignment dibanding dengan jika
motor induksi dalam keadaan alignment (Ulfiana, 2011)[6].
Triyono dkk (2010)[7] telah meneliti tentang pengaruh ketidaksetumbuan sejajar
terhadap getaran dan konsumsi energi listrik pada kopling cakar menunjukan bahwa variasi
misalignment pada saat ketidaksetumbuan sejajar (parallel misalignment) yang diberikan
menghasilkan tingkat vibrasi yang signifikan dimana tingkat getaran pada
ketidaksetumbuan sejajar (parallel misalignment) dengan beban 300 W dan pergeseran
ketidaksetumbuan 0,45 mm sebesar 7 mm/s, tetapi daya listrik yang dikonsumsi tidak
berpengaruh secara signifikan. Perubahan yang tidak signifikan dari daya listrik yang
dikonsumsi disebabkan oleh jenis kopling yang memiliki karet pada sisi cakarnya. Karet
pada sisi cakarnya mereduksi getaran yang terjadi terhadap konsumsi daya listrik.
Vibrasi atau getaran adalah pergerakkan maju-mundur suatu komponen mesin dari
kedudukan awalnya. Pemodelan yang paling sederhana untuk simulasi vibrasi adalah
sistem pegas-massa dengan massa (M) dan kekakuan (k) yang saling bertautan. Vibrasi
dihasilkan apabila terdapat gaya yang menggerakkan sistem ini. Pada gambar 1. dengan
menambahkan gaya pada sistem tersebut, maka massa akan bergerak ke kiri,
memampatkan pegas. Saat massa dilepas, massa tersebut akan bergerak maju-mundur
untuk mencapai titik setimbangnya. Pergerakkan maju-mundur ini dipengaruhi oleh pegas
yang mempunyai nilai kekakuan (Stiffness). Massa akan berhenti apabila sudah mencapai
titik setimbang dimana tidak ada pengaruh dari gaya pegas atau gaya lainnya (gaya
gesek).
-
4
Gambar 1. Sistem pegas massa
Penyebab-penyebab terjadinya getaran antara lain, (a) Unbalance : Unbalance atau
ketidak-balan pembebanan merupakan permasalahan yang sering dijumpai pada vibrasi
suatu mesin. (b) Eccentric Rotor : Keanehan pada rotor terukur saat pusat putaran pada
rotor tidak berada pada tempatnya. (c) Misalignment : Ketidak-simetrisan mesin terjadi
karena bearing dan coupling yang tidak sejajar. (d)Mechanical Looseness : Mechanical
looseness biasa terlihat pada 1/2x rpm atau 1/3x rpm dan kelipatannya, namun dominan
pada 2x rpm. (e) Resonansi : Terjadi pada saat vibrasi operasi mesin sama dengan
frekuensi natural dari mesin tersebut. (f) Rotor Rubs : spektrum yang dihasilkan motor rubs
mirip dengan spektrum yang dihasilkan mechanical looseness. (g) Roling element bearings
: Sebuah rolling element bearing terdiri dari bagian inner dan outer race, sebuah cage dan
rolling element. Kerusakan dapat terjadi pada setiap bagian dari bearing tersebut dan dapat
menyebabkan frekuensi vibrasi yang tinggi. (h) Gearing Defects : Getaran akibat
permasalahan roda gigi dapat diidentifikasi dengan menggunakan penganalisis getaran.
Tejadi pada frekuensi gear meshing atau pada (jumlah roda gigi x RPM). (i) Belt Defects :
Frekuensi cacat pada belt merupakan tipe sub-harmonic. Dalam menganalisa putaran belt,
F-max perlu dijaga tetap rendah sehingga puncak dari amplitudo dapat terlihat. (j)
Blade/Vane Pass Defects : Pada setiap mesin yang menangani fluida seperti air, gas,
udara da oli secara tipikal akan menimbulkan inherent vibration frequency (plus potential
harmonics).
Dalam analisis getaran, terdapat istilah yang disebut vibration severity atau
keparahan getaran yang akan menunjukkan tingkat keparahan kondisi mesin. Vibration
severity merupakan hasil pengukuran overall yang dilakukan oleh operator untuk
kemudian datanya diplot dalam database untuk dianalisis. Bebeapa standar internasional
yang digunakan untuk menganalisa vibrasi pada mesin, diantaranya ISO 10816[8].
-
5
Gambar 2. Vibration severity
Balancing merupakan suatu prosedur atau proses pengecekan untuk mengetahui
distribusi massa suatu rotor dan melakukan koreksi atau perbaikan bila diperlukan
sehingga jumlah residual unbalance atau vibrasi atau gaya sentrifugal pada journal
bearing dapat memenuhi batas yang diijinkan sesuai dengan standar.
Prinsip koreksi unbalance adalah dengan memberikan efek gaya sentrifugal yang
sebanding dengan gaya centrifugal yang dihasilkan oleh massa unbalance, dengan arah
yang berlawanan .
METODE PENELITIAN
Alat dan bahan yang digunakan yaitu vibration meter, amperemeter, fan, karet,
timbangan dan lem.
Gambar 3. Skema Uji
Fan Kabel Pengukuran
Arus Listrik
Pengukuran
Tegangan Listrik
-
6
Gambar 4. Titik pengujian getaran
Tabel. 1 Nomenclature
Kode Keterangan
MIV Motor Inboard Vertikal (mm/s)
MOV Motor Outboard Vertikal (mm/s)
MIH Motor Inboard Horizontal (mm/s)
MOH Motor Outboard Horizontal (mm/s)
O Jari-jari lingkaran O (cm)
t1 Jari-jari lingkaran t1 (cm)
T2 Jari-jari lingkaran t2 (cm)
T3 Jari-jari lingkaran t3 (cm)
⃗ panjang vektor O (cm)
panjang vektor F (cm)
Wc Beban koreksi (gr)
Wt Beban percobaan (gr)
I arus motor (Ampere)
V tegangan listrik (V)
W daya listrik (watt)
Tabel 2. Perhitungan daya listrik fan 4 sudu sebelum balancing
Orientasi beban (karet) Arus (A) Tegangan Listrik (V) Daya Listrik (W)
Tanpa Beban 0.153 183 28.06
2 gr pada 0 0.15 182 27.3
2 gr pada 120 0.17 184 31.28
2 gr pada 240 0.163 185 30.23
Motor inboard
vertikal (miv)
Motor outboard
vertikal (mov)
Motor inboard
horizontal (mih)
Motor outboard
horizontal (moh)
-
7
Tabel 3. Perhitungan daya listrik fan 5 sudu sebelum balancing
Orientasi beban (karet) Arus (A) Tegangan Listrik (V) Daya Listrik (W)
Tanpa Beban 0.16 184 29.44
2 gr pada 0 0.17 183 31.11
2 gr pada 120 0.163 182 29.73
2 gr pada 240 0.157 184 28.83
Tabel 4. Perhitungan daya listrik fan 4 sudu sebelum balancing
Orientasi beban (karet) Arus (A) Tegangan Listrik (V) Daya Listrik (W)
1.6 gr pada 218 0.14 182 25.48
Tabel 5. Perhitungan daya listrik fan 5 sudu sebelum balancing
Orientasi beban (karet) Arus (A) Tegangan Listrik (V) Daya Listrik (W)
2.2 gr pada 190 0.167 183 30.5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa kecepatan getaran pada saat tanpa beban (fan 4 sudu)
Gambar 5. Kecepatan getaran pada saat tanpa beban (fan 4 sudu)
Kecepatan getaran yang dihasilkan oleh fan 4 sudu sebesar 2,967 mm/s pada titik
motor inboard horizontal (mih), motor inboard horizontal (moh) 2,867 mm/s, pada titik
motor inboard vertikal (miv) dan motor outboard vertikal sebesar 0,467 mm/s dan 0,433
mm/s. Mengacu pada tabel vibration severity ISO 10816 bahwa pada titik motor inboard
horizontal tingkat getaran yang dihasilkan oleh fan 4 sudu dikategorikan unsatisfactory
sehingga dilakukan metode balancing untuk mengurangi getaran.
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih moh
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
-
8
Analisa kecepatan getaran pada saat tanpa beban (fan 5 sudu)
Gambar 6. Kecepatan getaran pada saat tanpa beban (fan 5 sudu)
Kecepatan getaran yang dihasilkan oleh fan 5 sudu sebesar 3,233 mm/s pada titik
motor inboard horizontal (mih), 3,033 mm/s pada titik motor outboard horizontal (moh) dan
pada titik motor inboard vertikal (miv) dan motor outboard vertikal (mov) sebesar 0,367
mm/s. Menurut tabel vibration severity ISO 10816 bahwa tingkat getaran pada titik motor
inboard horizontal (mih) yang dihasilkan fan 5 sudu dikategorikan unsatisfactory sehingga
perlu dilakukan metode balancing untuk mengurangi getaran.
Dari data kedua gambar diatas dapat diketahui bahwa kecepatan getaran tertinggi
terjadi pada motor input horizontal sehingga untuk menentukan besar beban koreksi dan
letak beban koreksi mengacu pada nilai kecepatan getaran motor input horizontal (mih).
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban 2 gr pada titik 0 (fan 4
sudu)
Gambar 7. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban percobaan 1 (fan 4 sudu)
Setelah dilakukan pemasangan beban 2 gr pada titik 0 terjadi penurunan
kecepatan getaran pada titik motor inboard horizontal (mih) dan motor outboard horizontal
(moh) menjadi 2,667 mm/s dan 2,5 mm/s. Sedangkan pada titik motor inboard vertikal
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih moh
Ke
cep
tan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih mohKe
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
-
9
(miv) dan motor outboard vertikal (mov) getarannya sebesar 0,5 mm/s dan 0,4 mm/s.
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban 2 gr pada titik 0 (fan 5
sudu)
Gambar 8. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban percobaan 1 (fan 5 sudu)
Pada fan 5 sudu setelah dilakukan pemasangan beban 2 gr pada titik 0 terjadi
kenaikan kecepatan getaran menjadi 6,433 mm/s pada motor inboard horizontal (mih) dan
6,167 pada motor outboard horizontal (moh) sedangkan pada titik motor inboard vertikal
(miv) dan motor outboard vertikal (mov) tidak terjadi perubahan yang signifikan.
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban 2 gr pada titik 120 (fan 4
sudu)
Gambar 9. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban percobaan 2 (fan 4 sudu)
Setelah dilakukan pemasangan beban lagi sebesar 2 gr pada titk 120 pada fan 4
sudu terjadi peningkatan kecepatan getaran menjadi 6,633 mm/s pada motor inboard
horizontal (mih) dan 6,367 mm/s pada motor outboard horizontal (moh) sedangkan pada
titik motor inboard vertikal (miv) dan motor outboard vertikal (mov) tidak terjadi perubahan
getaran dari sebelumnya.
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih moh
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
2
4
6
8
miv mov mih mohKe
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
-
10
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban 2 gr pada titik 120 (fan 5
sudu)
Gambar 10. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban percobaan 2 (fan 5 sudu)
Pada fan 5 sudu terjadi penurunan kecepatan getaran menjadi 3,333 mm/s pada
motor inboard horizontal (mih) dan 3,1 mm/s pada motor outboard horizontal (moh)
setelah dilakukan pemasangan beban sebesar 2 gr pada titik 120 .
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban 2 gr pada titik 240 (fan 4
sudu)
Gambar 11. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban percobaan 3 (fan 4 sudu)
Pemasangan beban 2 gr pada titik 240 pada fan 4 sudu menyebabkan terjadi
penurunan kecepatan getaran dari sebelumnya menjadi 4,233 mm/s pada motor inboad
horizontal (mih) dan 3,8 mm/s pada motor outboard horizontal (moh) sedangkan pada
motor inboard vertikal (miv) dan motor outboard vertikal (mov) tingkat getarannya sama
dengan sebelumnya.
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
2
4
6
8
miv mov mih mohKe
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih mohKe
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
-
11
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban 2 gr pada titik 240 (fan 5
sudu)
Gambar 12. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban percobaan 3 (fan 5 sudu)
Setelah dilakukan pemasangan beban pada titik 240 sebesar 2 gr kecepatan
getaran pada motor inboard horizontal (mih) dan motor outboard horizontal (moh)
menurun dari sebelumnya menjadi 2,533 mm/s dan 2,367 mm/s sedangkan tidak terjadi
perubahan kecepatan getaran yang signifikan pada titik motor inboard vertikal (miv) dan
motor outboard vertikal (mov).
Diagram penentuan beban koreksi fan 4 sudu
Gambar 13. Diagram penentuan beban koreksi fan 4 sudu
Kode Keterangan Nilai
O Jari-jari lingkaran O 2,967 cm
t1 Jari-jari lingkaran t1 2,667 cm
t2 Jari-jari lingkaran t2 6,633 cm
t3 Jari-jari lingkaran t3 4,233 cm
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih moh
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
-
12
Kemudian untuk mencari besar beban koreksi pada fan 4 sudu menggunakan cara
panjang vektor O dibagi dengan panjang vektor F yaitu 3,7 cm kemudian dikalikan
dengan besar beban percobaan yaitu sebesar 2 gr. Perhitungannya dapat dilihat di bawah
ini.
⃗
= 1,6 gr
Diagram penentuan beban koreksi fan 5 sudu
Gambar 14. Diagram penentuan beban koreksi pada fan 5 sudu
Kode Keterangan Nilai
O Jari-jari lingkaran O 3,233 cm
t1 Jari-jari lingkaran t1 6,433 cm
t2 Jari-jari lingkaran t2 3,333 cm
t3 Jari-jari lingkaran t3 2,533 cm
Kemudian untuk mencari besar beban koreksi pada fan 5 sudu menggunakan cara yang
sama dengan fan 4 sudu yaitu panjang vektor O dibagi dengan panjang vektor F yaitu 2,9
cm kemudian dikalikan dengan besar beban percobaan yaitu sebesar 2 gr.
Perhitungannya dapat dilihat di bawah ini.
⃗
-
13
= 2,2 gr
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban koreksi (fan 4 sudu)
Gambar 15. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban koreksi (fan 4 sudu)
Setelah dilakukan pemasangan beban 1,6 gr pada titik 318 dapat dilihat
kecepatan getaran yang dihasilkan oleh fan 4 sudu lebih rendah dari sebelumnya
sehingga dapat dikatakan proses balancing yang dilakukan berhasil. Dari nilai getaran
pada titik motor inboard horizontal (mih) sebesar 1,867 mm/s dan 1,77 mm/s pada motor
outboard horizontal (moh), apabila dilihat pada tabel vibration severity nilai getaran
termasuk satisfactory atau sudah sesuai dengan getaran yang diizinkan untuk mesin
kelas I yaitu mesin dengan daya kurang dari 15 kW.
Analisa kecepatan getaran pada saat pemasangan beban koreksi (fan 5 sudu)
Gambar 16. Kecepatan getaran pada saat pemasangan beban koreksi (fan 5 sudu)
Kecepatan getaran setelah pemasangan beban 2,2 gr pada titik 190 pada motor
inboard horizontal (mih) sebesar 4,133 mm/s dan pada motor outboard horizontal (moh)
sebesar 4,07 mm/s lebih besar dari nilai kecepatan getaran pada saat penambahan
beban percobaan sebesar 2 gr pada titik 240 yaitu sebesar 2,533 mm/s. Dari data
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih moh
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
miv mov mih moh
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Titik pengambilan data
-
14
kecepatan getaran setelah pemasangan beban koreksi kecepatan getaran meningkat dari
keadaan sebelumnya sehingga dapat dikatakan proses balancing yang dilakukan tidak
berhasil. Hal ini dikarenakan oleh kesalahan dalam pengambilan data dan ketelitian
dalam membuat diagram penentuan beban koreksi sehingga proses balancing dihentikan
sampai penambahan beban percobaan 2 gr pada titik 240 . Mengacu pada tabel
vibration severity ISO 10816 tingkat getaran yang dihasilkan termasuk kategori
satisfactory atau sudah sesuai dengan getaran yang diizinkan untuk mesin kelas I.
Pengaruh Penambahan Beban Terhadap Kecepatan Getaran
Gambar 17. Pengaruh penambahan beban terhadap kecepatan getaran pada fan 4 sudu
sebelum balancing
Gambar 18. Pengaruh penambahan beban terhadap kecepatan getaran pada fan 4 sudu
setelah balancing
Setelah dilakukan pemasangan beban koreksi sebesar 1,6 gr pada titik 318
tingkat kecepatan getarannya menurun dari sebelumnya menjadi sebesar 1,867 mm/s
dapat dilihat pada gambar 18. Tingkat penurunan kecepatan getaran setelah balancing
sebesar 37,07 % dari keadaan tanpa beban. Kecepatan getaran tertinggi yang terjadi
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240°
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Orientasi Beban
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240° 1.6 gr pada 318°
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Orientasi Beban
-
15
pada fan 4 sudu sebesar 6,633 mm/s pada saat penambahan beban 2 gr pada titik 120
sedangkan kecepatan getaran terendah yang dihasilkan sebesar 1,867 mm/s pada saat
penambahan beban sebesar 1,6 gr pada titik 318 . Hal ini terjadi karena karakteristik
ketidaksetimbangan fan 4 sudu yang memberikan respon getaran terhadap besar
penambahan beban dan lokasi penambahan beban. Dari data diketahui bahwa titik
ketidaksetimbangan fan 4 sudu berada pada daerah titik 120 karena getaran tertinggi
terjadi pada saat penambahan beban pada titik 120 dan getaran terendah terjadi pada
saat penambahan beban pada titik berlawanan dengan arah 120 yaitu pada titik 318 .
Jadi besarnya getaran yang diakibatkan oleh ketidaksetimbangan dipengaruhi
massa beban dan lokasi beban. Jadi semakin besar massa beban atau semakin jauh
jarak beban terhadap titik ketidaksetimbangan maka semakin besar gaya
ketidaksetimbangan yang diakibatkan atau semakin besar getaran yang dihasilkan.
Gambar 19. Pengaruh penambahan beban terhadap kecepatan getaran pada fan 5 sudu
sebelum balancing
Tingkat penurunan kecepatan getaran ketika dipasangkan beban 2 gr pada titik dari
keadaan tanpa beban sebesar 21,65 %.
Gambar 20. Pengaruh penambahan beban terhadap kecepatan getaran pada fan 5 sudu
setelah balancing
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240°Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Orientasi Beban
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0
1
2
3
4
5
6
7
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240° 2.2 gr pada 190°
Ke
cep
atan
Ge
tara
n (
mm
/s)
Orientasi Beban
-
16
Berdasarkan gambar 20. setelah dilakukan pemasangan beban koreksi sebasar 2 gr
pada titik 190 tingkat kecepatan getaran meningkat menjadi sebesar 4,133 mm/s.
Setelah balancing tingkat kecepatan getaran meningkat sebesar 21,77% dari keadaan
tanpa beban. Pada fan 5 sudu kecepatan getaran tertinggi sebesar 6,433 mm/s pada saat
pemasangan beban percobaan sebesar 2 gr pada titik 0 . Sedangkan kecepatan getaran
terendah yang dihasilkan oleh fan 5 sudu sebesar 2,533 mm/s pada saat pemasangan
beban sebesar 2 gr pada titik 240 . Hal ini terjadi karena penyebab yang sama pada fan 4
sudu yaitu respon getaran karena karakteristik ketidaksetimbangan yang dipengaruhi oleh
besar penambahan beban dan lokasi penambahan beban, tetapi titik ketidaksetimbangan
fan 5 sudu berbeda dengan fan 4 sudu. Dari gambar diketahui titik 0 merupakan titik
ketidaksetimbangan fan 5 sudu karena getaran tertinggi terjadi pada saat penambahan
beban pada titik 0 dan menurun ketika diberikan beban pada arah berlawanan.
Pengaruh Penambahan Beban terhadap Arus Listrik Motor
Gambar 21. Pengaruh penambahan beban terhadap arus listrik motor pada fan 4 sudu
sebelum balancing
Gambar 22. Pengaruh penambahan beban terhadap arus listrik motor pada fan 4 sudu
setelah balancing
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240°
Aru
s (A
)
Orientasi beban
[CELLRANGE]
[CELLRANGE]
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
[CELLRANGE]
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240° 1.6 gr pada 318°
Aru
s (A
)
Orientasi Beban
-
17
Setelah dilakukan pemasangan beban koreksi pada titik 218 sebesar 1,6 gr
didapatkan arus listriknya sebesar 0,14 A lebih rendah dari keadaan sebelum balancing.
Tingkat penurunan arus listrik setelah balancing sebesar 8,50 % dari keadaan tanpa
beban. Arus listrik motor tertinggi sebesar 0,17 A pada saat penambahan beban 2 gr
pada 120 dan terendah pada saat penambahan beban 1,6 gr pada titik 318 yaitu
sebesar 0,14 A. Hubungan getaran bantalan terhadap arus dipengaruhi oleh celah udara
eksentrisitas yang menghasilkan anomali dalam kerapatan fluks celah udara. Karena
bantalan mendukung rotor, setiap gangguan pada bantalan akan menghasilkan gerakan
radial antara rotor dan stator mesin (Narwade et al, 2013)[9].
Gambar 23. Pengaruh penambahan beban terhadap arus listrik motor pada fan 5 sudu
sebelum balancing
Tingkat penurunan arus listrik setelah pemasangan beban 2 gr pada titik 240
sebesar 1,87 % dari keadaan tanpa beban.
Gambar 24. Pengaruh penambahan beban terhadap arus listrik motor pada fan 5 sudu
setelah balancing
[CELLRANGE] [CELLRANGE] [CELLRANGE] [CELLRANGE]
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240°
Aru
s (A
)
Orientasi beban
[CELLRANGE] [CELLRANGE] [CELLRANGE]
[CELLRANGE] [CELLRANGE]
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240° 2.2 gr pada 190°
Aru
s (A
)
Orientasi Beban
-
18
Setelah balancing arus listriknya meningkat sebesar 4,19% dari keadaan tanpa
beban. Perubahan arus listrik pada fan 5 sudu juga tidak terlalu signifikan hampir sama
dengan fan 4 sudu. Arus listrik tertinggi terjadi pada saat penambahan beban 2 gr pada 0
sebesar 0,17 A dan terendah pada saat penambahan beban 2 gr pada titk 240 yaitu
0,163.
Dari data fan 4 sudu dan 5 sudu diketahui pengaruh penambahan beban terhadap
getaran berbanding lurus dengan getaran yang dihasilkan. Semakin tinggi nilai getaran
maka arus yang dibutuhkan juga semakin besar. Hal ini tarjadi karena getaran merupakan
sebagian energi yang terbuang sehingga semakin tinggi getaran semakin tinggi energi
yang terbuang maka arus yang dibutuhkan oleh motor listrik juga semakin besar.
Pengaruh penambahan beban terhadap konsumsi daya listrik
Gambar 25. Pengaruh penambahan beban terhadap konsumsi daya listrik pada fan 4
sudu sebelum balancing
Gambar 26. Pengaruh penambahan beban terhadap konsumsi daya listrik pada fan 4
sudu setelah balancing
28.06 27.3
31.28 30.22
0
5
10
15
20
25
30
35
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240°
Day
a Li
stri
k (W
)
Orientasi Beban
28.06 27.3
31.28 30.22
25.48
10
15
20
25
30
35
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240° 1.6 gr pada 318°
Day
a Li
stri
k (W
)
Orientasi Beban
-
19
Tingkat penurunan daya listrik setelah balancing sebesar 9,19 % dari keadaan tanpa
beban. Besarnya konsumsi daya listrik didapatkan dari besarnya arus dikalikan dengan
tegangan listrik. Dari rumus daya dapat diketahui bahwa semakin besar arus atau
semakin besar tegangan listrik maka semakin tinggi pula konsumsi daya listriknya dan
sebaliknya semakin rendah arus listrik atau semakin rendah tegangan listrik maka
konsumsi dayapun semakin rendah.
Gambar 27. Pengaruh penambahan beban terhadap konsumsi daya listrik pada fan 5
sudu sebelum balancing
Tingkat penurunan kecepatan getaran setelah pemasangan beban 2 gr pada titik
240 sebesar 2,07 % dari keadaan tanpa beban.
Gambar 28. Pengaruh penambahan beban terhadap konsumsi daya listrik pada fan 5
sudu setelah balancing
Setelah balancing daya listriknya meningkat sebesar 3,47 % dari keadaan tanpa
beban. Pengaruh besarnya konsumsi daya listrik pada fan 5 sudu sama dengan fan 4
sudu yaitu dipengaruhi oleh besarnya arus listrik dikalikan dengan tegangan listrik.
29.44 31.11
29.73 28.83
10
15
20
25
30
35
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240°
Day
a Li
stri
k (W
)
Orientasi Beban
29.44 31.11
29.73 28.83 30.5
10
15
20
25
30
35
Tanpa Beban 2 gr pada 0° 2 gr pada 120° 2 gr pada 240° 2.2 gr pada 190°
Day
a Li
stri
k (W
)
Orientasi Beban
-
20
KESIMPULAN
Setelah dilakukan penambahan beban sebesar 1,6 gr pada 318 pada fan 4 sudu
terjadi penurunan kecepatan getaran dari 2,967 mm/s menjadi 1,867 mm/s dan
penurunan arus listrik dari 0,153 A menjadi 0,14 A. Sedangkan pada fan 5 sudu
setelah dilakukan penambahan 2 gr pada 240 terjadi penurunan kecepatan getaran
dari 3,283 mm/s menjadi 2,533 mm/s dan penurunan arus listrik 0,16 A menjadi
0.157 A.
SARAN
Pada penelitian berikutnya sebaiknya menggunakan pengukuran sudut fase
untuk menentukan lokasi beban koreksi dan mengunakan parameter percepatan
getaran (vibration acceleration).
Melakukan pergantian bantalan pada motor listrik sebelum melakukan balancing
agar hasil balancing tidak dipengaruh oleh faktor kerusakan bantalan.
Menggunakan bantuan alat pijakan tangan pada saat pengukuran getaran agar
tangan tidak kontak langsung dengan mesin yang bergetar sehingga tidak
mempengaruhi hasil pengukuran.
Menggunakan bantuan software seperti autocad, solidwork, autodesk inventor,
dll untuk membuat diagram penentuan beban koreksi.
DAFTAR PUSTAKA
[5]Adiwidodo, S., 2016, Pengaruh Angular Dan Parallel Misalignment Terhadap
Konsumsi Energi Motor Listrik, Prosiding SENTIA, Vol.8, Hal B29-B34.
Budynas, Nisbett. 2006. Shigley’s Mechanical Enggineering Design, Eight Edition.
McGraw-Hill, USA.
[3]Fatah, M.M.A, dan Wulandari, D., 2017, Studi Eksperimental Pengaruh Nilai
Getaran Mekanis Terahadap Motor Listrik Induksi Dengan Variasi Poros
Tambahan, JTM, Vol. 05, No. 02, Hal 93-98.
Girdhar, Paresh Beng. 2004. Practical Machinery Vibration Analysis and predictive
maintenance. Girdhar and Associates, London, UK.
[1]Hadmoko, T., Widodo, A., Satrijo., D, 2016, Balancing Rotor Dengan Analisis Sinyal
Getaran Dalam Kondisi Steady State, JTM (S-1), Vol.4, No.2, Hal 251-257.
[8]ISO 10816 : 1998, Mechanical Vibration – Evaluation of Machine Vibration By
-
21
Measurement on Non Rotating Parts.
[4]Lambang G.H, R.L., Djoko, S D., 2009, Pengaruh Variasi Kecepatan Putaran
Terhadap Efektifitas Metode Two-Plane Balancing Untuk Sistem Piringan Poros
Overhung, MEKANIKA, Vol.7, No.2, Hal 58-76.
[9]Narwade, S., Kulkarni, P., and Patil, C.Y., 2013, Fault Detection of Induction Motor
Using Current and Vibration Monitoring, International Journal of Advanced
Computer Research, ISSN, Vol. 3, No, 4, p. 272-279.
[2]Permana, E., 2012, Analisa Dan Penanganan Getaran Pada Turbin Pembangkit
Listrik Di PLTP Kamijang Unit I Darajat, TORSI, Vol.10, No. 1.
[7]Triyono, B., Prasetyo, Indra A.W, D., Laksono, W., Kaji Eksperimental Pengaruh
Ketidaksatusumbuan Sejajar Terhadap Getaran Dan Konsumsi Energi Pada
Kopling Cakar, IRWSN, Hal 6.1-6.4.
[6]Ulfiana, A., 2011, Analisis Pengaruh Misalignment Terhadap Vibrasi Dan Kinerja
Motor Listrik, POLITEKNOLOGI, Vol.10, No.3, Hal 261-270.
Wowk, Victor. 1995. Machinery vibration : balancing. McGraw-Hill, USA.
-
22
LAMPIRAN 1. Dokumentasi Penelitian
-
23
Lampiran 2. Kondisi motor tanpa pemasangan fan
Motor inboard vertikal (miv) = 0,5 mm/s
Motor outboard vertikal (mov) = 0,3 mm/s
Motor inboard horizontal (mih) = 0,3 mm/s
Motor outboard horizontal (moh) = 0,4 mm/s
Putaran mesin = 978,2 rpm
Arus = 0,11 A
Tegangan = 184 V
Lampiran 3. Vibration severity ISO 10816
-
24
-
25