Azwar Ardhiantama 2412100046 ASISTEN : Amron Basuki 2412100054 PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014 1 1
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
AKUSTIK DAN GETARAN– P3
VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA
AIR
OLEH:
Azwar Ardhiantama
2412100046
ASISTEN :
Amron Basuki
2412100054
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH
NOPEMBER
1
2
SURABAYA
2014
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
AKUSTIK DAN GETARAN– P3
VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA
AIR
OLEH:
Kelompok 1
Azwar Ardhiantama
2412100046
ASISTEN:
Amron Basuki
2412100054
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOI INDUSTRI
2
3
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH
NOPEMBER
SURABAYA
2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang
Maha Esa yang telah memberikan rahmat serta karuniaNya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan
laporan resmi praktikum akustik dengan judul “Vibrasi dan
Jenis Kerusakan Pompa Air” ini tepat pada waktunya.
Laporan resmi ini disusun agar pembaca dapat
memperluas ilmu tentang akustik dan vibrasi terutama
dalam mengetahui jenis kerusakan pompa air yang kami
sajikan berdasar pengamatan dari berbagai sumber.
Diharapkan makalah ini dapat memberikan informasi
kepada kita semua
Kami menyadari bahwa laporan resmi ini masih jauh
dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran dari semua
pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi
kesempurnaan laporan resmi ini.
Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada
semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan
laporan resmi ini dari awal hingga akhir. Semoga Allah
senantiasa membalas dan meridhoi segala usaha kita.
Amin.
4
Surabaya, 21 April 2014
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
iv
DAFTAR GAMBAR_____________________________vi
DAFTAR TABEL_____________________________ vii
ABSTRAK
viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Tujuan
1.4. Sistematika Laporan
1
1
2
2
BAB II DASAR TEORI
2.1. Analisa Getaran
2.2. Analisa Penyebab Getaran dan Identifikasi
Penyebab Getaran
3
3
BAB III METODOLOGI
3.1. Pelaksanaan Praktikum
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Langkah-langkah Praktikum
4
8
8
8
5
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Data
4.2. Pembahasan
10
20
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
22
23
Daftar Pustaka
24
6
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kegagalan pada elemen mesin akan
memunculkan amplitude pada frekuensi
tertentu .......................................................7
Gambar 2.2 Suatu sinyal getaran dari mesin berputar dalam
spektrum frekuensi.....................................7
Gambar 2.3 Unbalance...................................................7
Gambar2.4 Eccentric Rotor dan Angular Misalignment.7
Gambar2.5 Bent Shaft dan Misaligned Bearing..............7
Gambar2.6 Clearance Problems.....................................7
Gambar 4.1 Grafik Pengukuran Pompa 4 Axial Percobaan
pertama........................................................15
Gambar 4.2 Grafik Pengukuran Pompa 4 Axial Percobaan
Kedua..........................................................15
Gambar 4.3 Grafik Pengukuran Pompa 4 Axial Percobaan
ketiga...........................................................16
Gambar 4.4 Grafik Pengukuran Pompa 4 Horizontal
Percobaan 1..................................................16
6
7
Gambar 4.5 Grafik Pengukuran Pompa 4 Horizontal
Percobaan 2...........................................17
Gambar 4.6 Grafik Pengukuran Pompa 4 Horizontal
Percobaan 3...........................................18
Gambar 4.7 Grafik Pengukuran Pompa 4 Vertikal
Percobaan 1...........................................18
Gambar 4.8 Grafik Pengukuran Pompa 4 Vertikal
Percobaan 2...........................................19
Gambar 4.9 Grafik Pengukuran Pompa 4 Vertikal
Percobaan 3..........................................19
Gambar 4.10 Grafik Pengukuran Pompa 6 Axial
Percobaan 1..........................................20
Gambar 4.11 Grafik Pengukuran Pompa 6 Axial
Percobaan 2...........................................21
Gambar 4.12 Grafik Pengukuran Pompa 6 Axial
Percobaan 3...........................................21
Gambar 4.13 Grafik Pengukuran Pompa 6 horizontal
Percobaan 1...........................................22
8
Gambar 4.14 Grafik Pengukuran Pompa 6 Horizontal
Percobaan 2.............................................22
Gambar 4.15 Grafik Pengukuran Pompa 6 Horizontal
Percobaan 3.............................................23
Gambar 4.16 Grafik Pengukuran pompa 6 Vertikal
Percobaan 1.............................................23
Gambar 4.17Grafik Pengukuran Pompa 6 Vertikal
Percobaan 2............................................24
Gambar 4.18 Grafik Pengukuran Pompa 6 Vertikal
Percobaan 3............................................24
8
9
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil pengukuran frekuensi pada stroboscop..............14
10
ABSTRAK
Salah satu hal penting dalam sebuah alat dalam
industri
adalah
maintanance.
Dengan
melakukan
maintanance maka alat-alat tersebut akan terjaga baik
dalam efisiensi kerja dan jangka hidup dari mesin tersebut.
Pola vibrasi termasuk salah satu cara untuk memaintanance alat yang sering digunakan dalam alat yang
menggunakan alat yang bekerja nya secara radial. Selain
itu, jenis kerusakan mesin dan tingkat kerusakannya dapat
diketahui
berdasarkan
frekuensi
dari
vibrasi
yang
dibangkitkan. Dengan mengetahui emisi getaran dari rotary
machine, kondisi serta jenis kerusakan. Pada praktikum
kali ini akan dianalisis mengenai jenis-jenis kerusakan pada
pompa.Jenis-jenis kerusakan dalam praktikum ini antara
lain: unbalance, missalignment, bearing, dan mechanical
looseness.
Kata Kunci : Maintanance , Vibrasi , Kerusakan, dan
Pompa
10
11
ABSTRACT
One of the important things in the industry is
maintanance. By doing maintanance then the equipment
will be properly maintained in working efficiency and
lifespan of the machine. Vibration pattern is one way for
me maintanance tool that is often used in a tool that uses
the tools of his work radially. In addition, the type of
damage to the engine and the level of damage can be
determined based on the frequency of vibration is raised.
By knowing the vibration emission of rotary machine, the
condition and type of damage. At this time the lab to be
analyzed regarding the types of damage to pompa.Jenistype damage in this lab include: unbalance, missalignment,
bearings, and mechanical looseness.
Keywords: Maintenance, Vibration, Damage, and
12
13
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Keadaan suatu mesin tidak selelu dalam keadaan stabil
dan baik. Ada kalanya mesin mengalami kerusakan atau
berkurangnya kinerja mesin. Kerusakan atau berkurangnya
kinerja mesin dapat terjadi akibat berbagai hal, seperti
penggunaan dalam waktu lama atau karena ada gangguan
dari luar mesin.
Mesin-mesin di industry mayoritas digunakan secara
terus-menerus untuk melakukan proses produksi. Hal ini
menyebabkan mesin akan mengalami kerusakan atau
berkurangnya kinerja mesin. Oleh karena itu dibutuhkan
strategi maintenance yang tepat agar tidak mengganggu
proses produksi.
Pada dunia industri, vibrasi dari suatu mesin berputar
dimanfaatkan sebagai dasar dalam menyusun langkah serta
jadwal maintenance. Pola vibrasi dari hasil monitoring dapat
digunakan dalam menentukan kondisi mesin berputar
tersebut. Untuk melakukan prediksi kondisi dari mesin
berputar tersebut tentunya dibutuhkan pengetahuan tentang
teknik pengukuran vibrasi, serta keahlian dalam penggunaan
instrumennya. Untuk melakukan prediksi kondisi dari mesin,
maka kami melakukan percobaan ini.
1.2 RumusanMasalah
Pada praktikum ini masalah yang dirumuskana dalah
sebagai berikut :
a. Bagaimanacara mengetahui teknik pengukurandan
monitoring vibrasi.?
14
b. Bagaimana cara menentukan
terhadap suatu mesin?
strategi
maintenance
1.3 Tujuan
Pada praktikum ini memiliki tujuan sebagai berikut :
a. Mengetahui teknik pengukuran dan monitoring vibrasi.
b. Menentukan strategi maintenance dari suatu mesin.
1.4 SistematikaLaporan
Dalam penyusunan laporan praktikum ini terdiri atas
lima bab. Pada bab pertama berisi latar belakang, tujuan,
rumusan masalah, dan sistematika dalam membuat laporan
praktikum ini. Bab kedua berisi teori penunjang yang diambil
dari jurnal atau buku yang dapat dijadikan landasan teori
dalam melakukan praktikum ini.Bab tiga berisi metodologi
percobaan yang terdiri atas waktu pelaksanaan, peralatan
praktikum dan prosedur praktikum ini, beserta penjelasan
singkatnya.Bab empat berisi analisa percobaan dan
pembahasan praktikum. Bab lima adalah bab terakhir yang
berisi kesimpulan dari praktikum dan saran untuk praktikum
supaya praktikum berikutnya berjalan lebih baik.
14
15
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Analisa Getaran
Analisa getaran merupakan salah satu alat yang sangat
bermanfaat sebagai prediksi awal terhadap adanya masalah
pada mekanikal, elektrikal dan proses pada peralatan, mesinmesin dan sistem proses yang kontinu di pabrik. Sehingga
analisa getaran saat ini menjadi pilihan teknologi predictive
maintenance yang paling sering digunakan.
Disamping manfaatnya dalam hal predictive
maintenance, teknik analisa getaran juga digunakan sebagai
teknik untuk mendiagnosa, yang dapat diaplikasikan antara
lain untuk : acceptance testing, pengendalian mutu,
mendeteksi bagian yang mengalami kelonggaran,
pengendalian kebisingan, mendeteksi adanya kebocoran,
desain dan rekayasa mesin, dan optimasi produksi.
2.2 Analisa Sinyal Getaran dan Identifikasi Penyebab
Getaran
2.2.1 Kecenderungan (trend) getaran , nilai acuan (baseline),
dan standar
Pada mesin yang beroperasi dalam kondisi paling
baik sekalipun, pemantauan sinyal getaran akan
memunculkan amplitudo, meskipun berada pada tingkat
getaran yang dapat diterima. Suatu perubahan adalah
dampak yang wajar dari adanya perubahan kondisi
operasi, misalnya: perubahan suhu, perubahan beban,
keausan, dan fluktuasi dari lingkungan mesin. Dan pada
saat amplitudo berada diatas baseline, maka trend perlu
dicermati oleh teknisi agar tetap secara kontinu menguji
kebutuhan potensial terhadap :
16
a) Adanya perubahan kondisi operasi mesin yang
sementara
b) Penjadwalan dini terhadap tindakan perbaikan
c) Penghentian segera operasi mesin oleh karena
adanya kenaikan yang signifikan dari amplitudo
getaran mesin.
Ketika tingkat getaran mesin mulai bertambah
melampaui tingkat baseline, hal ini menandakan masalah
pada mesin mulai timbul, dan pertambahan pada tingkat
getaran seringkali bukan merupakan gejala dari masalah
tersembunyi. Perhatian diberikan pada mesin yang mulai
menunjukkan kenaikan pada tingkat getarannya.
Data baseline yang dimaksud adalah sekumpulan
data yang diukur atau diobservasi pada saat mesin
beroperasi dan dapat diterima dan stabil
Untuk mesin baru atau telah diperbaiki, maka akan
ada periode keausan. Sehingga, umumnya akan terlihat
perubahan nilai yang diukur selama beberapa hari atau
minggu selama beroperasi. Maka, perlu diberikan waktu
untuk terjadinya keausan sebelum data baseline diambil.
Sedangkan untuk mesin yang telah beroperasi pada
periode waktu yang cukup lama, dan baru pertama kali
dipantau, baseline dapat diambil sebagai titik referensi
adanya trend. Untuk mengevaluasi tingkat keparahan
(severity) dari sinyal getaran pada mesin berputar,
International Organization for Standardization (ISO)
telah menerbitkan suatu standar untuk mengevaluasi
berdasarkan kelas dan tipe dari mesin yang disajikan pada
2.2.2
Spektrum Frekuensi
Ide dasar dari transformasi Fourier adalah fungsi
suatu sinyal domain waktu dapat dibangun dari
16
17
penjumlahan fungsi sinus dengan distibusi berkelanjutan
dari frekuensi, mulai dari nol sampai kepada frekuensi
yang diinginkan. Pada sinyal getaran periodik yang
berulang atau pada periode tertentu, deret Fourier dapat
diaplikasikan dan jumlah komponen sinus hanya pada
frekuensi diskrit yang merupakan perkalian integer, n = 1,
2, dari frekuensi dasar.
Meskipun getaran mesin sering memiliki jumlah
komponen harmonik signifikan yang terbatas, frekuensi
tersebut sering pula bukan merupakan perkalian integer
dari frekuensi dasar, dan oleh karena itu transformasi
Fourier, dan bukan deret Fourier, adalah alat yang
memadai untuk melacak sinyal getaran mesin dari domain
waktu menjadi domain frekuensi.
Dengan mentransformasikan sinyal domain waktu
menjadi
domain
frekuensi,
komponen
yang
mempengaruhi
sinyal
getaran
tersebut
dapat
diidentifikasi.
Analisa spektrum sinyal berbasis waktu digunakan
untuk kebutuhan berbagai investigasi, terutama untuk
mendiagnosa dan menyelesaikan masalah getaran seperti
dapat dilihat pada Gambar 2.1. Spektrum dari sinyal
getaran yang diukur dari sebuah mesin berputar dapat
dilihat pada Gambar 2.2. Frekuensi komponen 1N (satu
per revolusi atau synchronous) seringkali yang paling
besar, karena adanya massa unbalance pada bagian rotor.
Komponen harmonik dengan perkalian integer dari
frekuensi (2N, 3N, ...) dari kecepatan putaran juga
muncul, namun amplitudonya relatif lebih kecil.
18
Gambar 2.1. Kegagalan pada elemen mesin akan
memunculkan amplitude pada frekuensi tertentu
Harmonik pada frekuensi subsynchronous juga
sering dijumpai, mulai dari persentase kecil dari
kecepatan putaran hingga hampir mendekati komponen
1N.
Gambar 2.2. Suatu sinyal getaran dari mesin berputar
dalam spektrum frekuensi
2.3 Vibration Diagnostic Chart
18
19
Gambar 2.3 Unbalance
Gambar 2.4 Eccentric Rotor dan Angular Misalignment
Gambar 2.5 Bent Shaft dan Misaligned Bearing
Gambar 2.6 Clearance Problems
20
"Halaman ini sengaja dikosongkan"
20
21
BAB III
METODOLOGI
3.1 Pelaksanaan Praktikum
Praktikum dilaksanakan pada
:
Hari
: Selasa
Tanggal
: 15 April 2014
Waktu
: 10.00-11.00 WIB
Tempat
: Laboratorium Akustik dan Fisika Bangunan
3.2 Alat dan Bahan
Adapun peralatan yang digunakan dalam praktikum kali ini
adalah:
a) Macam-macam Pompa air
b) Accelometer
c) Stroboscop
d) Osiloskop
3.3 Langkah-langkah Praktikum
Adapun langkah-langkah dalam melakukan praktikum
ini adalah sebagai berikut:
1. Pompa air digetarkan lalu diukur percepatannya dengan
menggunakan Accelometer yang dihubungkan dengan
osiloskop.
2. Stroboskop di arahkan dan di nyalakan pada As pompa
yang telah ditandai, putar knop stroboscop sehingga
terlihat bahwa As tidak berputar (stasioner) dan mencatat
angka yang ditunjukkan stroboscop.
3. Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali untuk setiap
pompa.
22
4. Langkah no 1 s/d 3 diulangi dengan mengganti pompa
air lain untuk pompa 6 pada percobaan ke-2 diberi
Disturbance.
5. Membuat grafik perbandingan hasil monitoring vibrasi
dari tiap pompa Membandingkan grafik dari tiap pompa
lalu tuliskan pendapat anda terkait grafik tersebut
22
23
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 ANALISIS DATA
Berdasarkan hasil percobaan maka diperoleh data sebagai
berikut :
A. Hasil Pengukuran Stroboskop
Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengukuran Stroboskop
RataN
Mesin
Data
rata
o
(RPM)
(RPM)
2978
1
Pompa 1
2977
2973
2980
2983
2980,66
2
Pompa 2
2982
67
2977
Pada pompa 1 nilai ferekuensi (Hz) :
RPM
60
2977
f=
60
f=
= 49,62 Hz
Pada pompa 2 nilai frekuensi (Hz) :
RPM
60
2980,67
f=
60
f=
= 49,68 Hz
24
B. Grafik Hasil Pengukuran
Gambar 4.1 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 1 Axial
Gambar 4.2 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 1 Axial
24
25
Gambar 4.3 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 1 Axial
16
26
Gambar 4.4 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 1
Horisontal
Gambar 4.5 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 1
Horisontal
27
Gambar 4.6 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 1
Horisontal
Gambar 4.7 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 1
Vertikal
Gambar 4.8 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 1
Vertikal
28
Gambar 4.9 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 1
Vertikal
Gambar 4.10 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 2 Axial
29
Gambar 4.11 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 2 Axial
Gambar 4.12 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 2 Axial
30
Gambar 4.13 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 2
Horisontal
Gambar 4.14 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 2
Horisontal
31
Gambar 4.15 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 2
Horisontal
Gambar 4.16 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 2
Vertikal
32
Gambar 4.17 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 2
Vertikal
Gambar 4.18 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 2
Vertikal
33
4.2 PEMBAHASAN
Pada praktikum Akustik dan Getaran tentang Vibrasi dan
Jenis kerusakan pada pompa kali ini, bertujuan agar Praktikan
mengetahui Teknik Pengukuran dan Monitoring Vibrasi,
Praktikan mampu mengetahui masalah yang biasa terjadi pada
Rotary Machine, terutama pada pompa atau kompressor
sehingga
dapat
bekerja
secara
maksimal,
Praktikan
mengetahui perbedaan karakteristik jenis kerusakan pada
pompa. Awalnya praktikan menyambungkan accelerometer
pada osiloskop agar pada saat pompa yang nantinya akan
bergertar, osiloskop dapat merekam getaran yang ditangkap
oleh accelerometer. Accelerometer akan diletakkan pada
3(tiga) titik utama pada pompa, yaitu vertikal, horizontal, dan
radial. Saat pompa dihidupkan dan akan bergetar, praktikan
mulai menghidupkan stroboscop dan praktikan mengatur
knop pada stroboscop sehingga terlihat bahwa As pompa
seolah-olah tidak bergerak atau stasioner. Maka praktikan
akan mencatat angka yang ditunjukkan pada stroboscop.
Praktikan akan mengambil data selama 5 detik pada
setiap pompa, yaitu pompa yang normal dan pompa yang
mempunyai beban dari rekaman data osiloskop yang disimpan
di dalam memori.
Data akan dianalisis dengan menggunakan Fast Fourier
Transform. Setiap sinyal periodik dapat dinyatakan oleh
34
jumlahan atas komponen-komponen sinyal sinusoidal dengan
frekuensi berbeda (distinct). Jika ada sebuah fungsi f(t) yang
kontinyu periodik dengan periode T, bernilai tunggal terbatas
dalam suatu interval terbatas, memiliki diskontinyuitas yang
terbatas jumlahnya dalam interval tersebut dan dapat
diintegralkan secara mutlak, maka f(t) dapat dinyatakan
dengan
deret
fourier.
Dengan
menggunakan
software
komputer, komputasi FFT menjadi lebih mudah dan cepat.
Contoh sederhana FFT pada matlab sebuah fungsi f(t) dari
time domain menjadi frequency domain. FFT merupakan
elemen pemrosesan sinyal pada pengukuran vibrasi. Pada
pengukuran vibrasi ada empat tahapan untuk merubah sinyal
vibrasi menjadi spektrumnya. Algoritma FFT untuk analisa
vibrasi tersebut adalah sebagai berikut: a. Pengambilan data
vibrasi dari tranduser yang dihubungkan dengan sistem
akuisisi, b. Sistem akuisisi menghasilkan spektrum yang
menunjukkan perbandingan waktu dengan percepatan, c.
Hasil spektrum diolah menggunakan software lain dengan
menggunakan Fast Fourier Transform, d. Hasil pengolahan
menggunakan FFT akan berupa grafik perbandingan frekuensi
dengan amplitudo yang menunjukkan jenis kerusakan dan
tingkat kerusakan mesin.
35
36
BAB V
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Dalam penyusunan laporan resmi ini dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
1. Pola vibrasi dapat menentukan kondisi serta jenis
kerusakan dari suatu mesin berputar.
2. Pola Vibrasi merupakan salah satu cara maintenance
semua alat yang memiliki pola vibrasi.
5.2 SARAN
Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan dapat
diberikan saran sebagai berikut:
1. Diharapkan praktikan mempersiapkan peralatan yang
akan digunakan .
2. Praktikan dapat membedakan dengan cara menandai
mana data yangdigunakan untuk di analisis dan data
yang digunakan untuk percobaan alat.
DAFTAR PUSTAKA
Smith, BJ. 1996. Acoustics And Noise Control. Malaysia :
Longman
http://analisavibrasi.wordpress.com/2012/03/23/apa-ituvibrationvibrasi-getaran/ (diakses pada tanggal 19 April 2014 pukul
17.20 WIB)
37
AKUSTIK DAN GETARAN– P3
VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA
AIR
OLEH:
Azwar Ardhiantama
2412100046
ASISTEN :
Amron Basuki
2412100054
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH
NOPEMBER
1
2
SURABAYA
2014
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
AKUSTIK DAN GETARAN– P3
VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA
AIR
OLEH:
Kelompok 1
Azwar Ardhiantama
2412100046
ASISTEN:
Amron Basuki
2412100054
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOI INDUSTRI
2
3
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH
NOPEMBER
SURABAYA
2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang
Maha Esa yang telah memberikan rahmat serta karuniaNya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan
laporan resmi praktikum akustik dengan judul “Vibrasi dan
Jenis Kerusakan Pompa Air” ini tepat pada waktunya.
Laporan resmi ini disusun agar pembaca dapat
memperluas ilmu tentang akustik dan vibrasi terutama
dalam mengetahui jenis kerusakan pompa air yang kami
sajikan berdasar pengamatan dari berbagai sumber.
Diharapkan makalah ini dapat memberikan informasi
kepada kita semua
Kami menyadari bahwa laporan resmi ini masih jauh
dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran dari semua
pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi
kesempurnaan laporan resmi ini.
Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada
semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan
laporan resmi ini dari awal hingga akhir. Semoga Allah
senantiasa membalas dan meridhoi segala usaha kita.
Amin.
4
Surabaya, 21 April 2014
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
iv
DAFTAR GAMBAR_____________________________vi
DAFTAR TABEL_____________________________ vii
ABSTRAK
viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Tujuan
1.4. Sistematika Laporan
1
1
2
2
BAB II DASAR TEORI
2.1. Analisa Getaran
2.2. Analisa Penyebab Getaran dan Identifikasi
Penyebab Getaran
3
3
BAB III METODOLOGI
3.1. Pelaksanaan Praktikum
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Langkah-langkah Praktikum
4
8
8
8
5
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Data
4.2. Pembahasan
10
20
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
22
23
Daftar Pustaka
24
6
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kegagalan pada elemen mesin akan
memunculkan amplitude pada frekuensi
tertentu .......................................................7
Gambar 2.2 Suatu sinyal getaran dari mesin berputar dalam
spektrum frekuensi.....................................7
Gambar 2.3 Unbalance...................................................7
Gambar2.4 Eccentric Rotor dan Angular Misalignment.7
Gambar2.5 Bent Shaft dan Misaligned Bearing..............7
Gambar2.6 Clearance Problems.....................................7
Gambar 4.1 Grafik Pengukuran Pompa 4 Axial Percobaan
pertama........................................................15
Gambar 4.2 Grafik Pengukuran Pompa 4 Axial Percobaan
Kedua..........................................................15
Gambar 4.3 Grafik Pengukuran Pompa 4 Axial Percobaan
ketiga...........................................................16
Gambar 4.4 Grafik Pengukuran Pompa 4 Horizontal
Percobaan 1..................................................16
6
7
Gambar 4.5 Grafik Pengukuran Pompa 4 Horizontal
Percobaan 2...........................................17
Gambar 4.6 Grafik Pengukuran Pompa 4 Horizontal
Percobaan 3...........................................18
Gambar 4.7 Grafik Pengukuran Pompa 4 Vertikal
Percobaan 1...........................................18
Gambar 4.8 Grafik Pengukuran Pompa 4 Vertikal
Percobaan 2...........................................19
Gambar 4.9 Grafik Pengukuran Pompa 4 Vertikal
Percobaan 3..........................................19
Gambar 4.10 Grafik Pengukuran Pompa 6 Axial
Percobaan 1..........................................20
Gambar 4.11 Grafik Pengukuran Pompa 6 Axial
Percobaan 2...........................................21
Gambar 4.12 Grafik Pengukuran Pompa 6 Axial
Percobaan 3...........................................21
Gambar 4.13 Grafik Pengukuran Pompa 6 horizontal
Percobaan 1...........................................22
8
Gambar 4.14 Grafik Pengukuran Pompa 6 Horizontal
Percobaan 2.............................................22
Gambar 4.15 Grafik Pengukuran Pompa 6 Horizontal
Percobaan 3.............................................23
Gambar 4.16 Grafik Pengukuran pompa 6 Vertikal
Percobaan 1.............................................23
Gambar 4.17Grafik Pengukuran Pompa 6 Vertikal
Percobaan 2............................................24
Gambar 4.18 Grafik Pengukuran Pompa 6 Vertikal
Percobaan 3............................................24
8
9
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil pengukuran frekuensi pada stroboscop..............14
10
ABSTRAK
Salah satu hal penting dalam sebuah alat dalam
industri
adalah
maintanance.
Dengan
melakukan
maintanance maka alat-alat tersebut akan terjaga baik
dalam efisiensi kerja dan jangka hidup dari mesin tersebut.
Pola vibrasi termasuk salah satu cara untuk memaintanance alat yang sering digunakan dalam alat yang
menggunakan alat yang bekerja nya secara radial. Selain
itu, jenis kerusakan mesin dan tingkat kerusakannya dapat
diketahui
berdasarkan
frekuensi
dari
vibrasi
yang
dibangkitkan. Dengan mengetahui emisi getaran dari rotary
machine, kondisi serta jenis kerusakan. Pada praktikum
kali ini akan dianalisis mengenai jenis-jenis kerusakan pada
pompa.Jenis-jenis kerusakan dalam praktikum ini antara
lain: unbalance, missalignment, bearing, dan mechanical
looseness.
Kata Kunci : Maintanance , Vibrasi , Kerusakan, dan
Pompa
10
11
ABSTRACT
One of the important things in the industry is
maintanance. By doing maintanance then the equipment
will be properly maintained in working efficiency and
lifespan of the machine. Vibration pattern is one way for
me maintanance tool that is often used in a tool that uses
the tools of his work radially. In addition, the type of
damage to the engine and the level of damage can be
determined based on the frequency of vibration is raised.
By knowing the vibration emission of rotary machine, the
condition and type of damage. At this time the lab to be
analyzed regarding the types of damage to pompa.Jenistype damage in this lab include: unbalance, missalignment,
bearings, and mechanical looseness.
Keywords: Maintenance, Vibration, Damage, and
12
13
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Keadaan suatu mesin tidak selelu dalam keadaan stabil
dan baik. Ada kalanya mesin mengalami kerusakan atau
berkurangnya kinerja mesin. Kerusakan atau berkurangnya
kinerja mesin dapat terjadi akibat berbagai hal, seperti
penggunaan dalam waktu lama atau karena ada gangguan
dari luar mesin.
Mesin-mesin di industry mayoritas digunakan secara
terus-menerus untuk melakukan proses produksi. Hal ini
menyebabkan mesin akan mengalami kerusakan atau
berkurangnya kinerja mesin. Oleh karena itu dibutuhkan
strategi maintenance yang tepat agar tidak mengganggu
proses produksi.
Pada dunia industri, vibrasi dari suatu mesin berputar
dimanfaatkan sebagai dasar dalam menyusun langkah serta
jadwal maintenance. Pola vibrasi dari hasil monitoring dapat
digunakan dalam menentukan kondisi mesin berputar
tersebut. Untuk melakukan prediksi kondisi dari mesin
berputar tersebut tentunya dibutuhkan pengetahuan tentang
teknik pengukuran vibrasi, serta keahlian dalam penggunaan
instrumennya. Untuk melakukan prediksi kondisi dari mesin,
maka kami melakukan percobaan ini.
1.2 RumusanMasalah
Pada praktikum ini masalah yang dirumuskana dalah
sebagai berikut :
a. Bagaimanacara mengetahui teknik pengukurandan
monitoring vibrasi.?
14
b. Bagaimana cara menentukan
terhadap suatu mesin?
strategi
maintenance
1.3 Tujuan
Pada praktikum ini memiliki tujuan sebagai berikut :
a. Mengetahui teknik pengukuran dan monitoring vibrasi.
b. Menentukan strategi maintenance dari suatu mesin.
1.4 SistematikaLaporan
Dalam penyusunan laporan praktikum ini terdiri atas
lima bab. Pada bab pertama berisi latar belakang, tujuan,
rumusan masalah, dan sistematika dalam membuat laporan
praktikum ini. Bab kedua berisi teori penunjang yang diambil
dari jurnal atau buku yang dapat dijadikan landasan teori
dalam melakukan praktikum ini.Bab tiga berisi metodologi
percobaan yang terdiri atas waktu pelaksanaan, peralatan
praktikum dan prosedur praktikum ini, beserta penjelasan
singkatnya.Bab empat berisi analisa percobaan dan
pembahasan praktikum. Bab lima adalah bab terakhir yang
berisi kesimpulan dari praktikum dan saran untuk praktikum
supaya praktikum berikutnya berjalan lebih baik.
14
15
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Analisa Getaran
Analisa getaran merupakan salah satu alat yang sangat
bermanfaat sebagai prediksi awal terhadap adanya masalah
pada mekanikal, elektrikal dan proses pada peralatan, mesinmesin dan sistem proses yang kontinu di pabrik. Sehingga
analisa getaran saat ini menjadi pilihan teknologi predictive
maintenance yang paling sering digunakan.
Disamping manfaatnya dalam hal predictive
maintenance, teknik analisa getaran juga digunakan sebagai
teknik untuk mendiagnosa, yang dapat diaplikasikan antara
lain untuk : acceptance testing, pengendalian mutu,
mendeteksi bagian yang mengalami kelonggaran,
pengendalian kebisingan, mendeteksi adanya kebocoran,
desain dan rekayasa mesin, dan optimasi produksi.
2.2 Analisa Sinyal Getaran dan Identifikasi Penyebab
Getaran
2.2.1 Kecenderungan (trend) getaran , nilai acuan (baseline),
dan standar
Pada mesin yang beroperasi dalam kondisi paling
baik sekalipun, pemantauan sinyal getaran akan
memunculkan amplitudo, meskipun berada pada tingkat
getaran yang dapat diterima. Suatu perubahan adalah
dampak yang wajar dari adanya perubahan kondisi
operasi, misalnya: perubahan suhu, perubahan beban,
keausan, dan fluktuasi dari lingkungan mesin. Dan pada
saat amplitudo berada diatas baseline, maka trend perlu
dicermati oleh teknisi agar tetap secara kontinu menguji
kebutuhan potensial terhadap :
16
a) Adanya perubahan kondisi operasi mesin yang
sementara
b) Penjadwalan dini terhadap tindakan perbaikan
c) Penghentian segera operasi mesin oleh karena
adanya kenaikan yang signifikan dari amplitudo
getaran mesin.
Ketika tingkat getaran mesin mulai bertambah
melampaui tingkat baseline, hal ini menandakan masalah
pada mesin mulai timbul, dan pertambahan pada tingkat
getaran seringkali bukan merupakan gejala dari masalah
tersembunyi. Perhatian diberikan pada mesin yang mulai
menunjukkan kenaikan pada tingkat getarannya.
Data baseline yang dimaksud adalah sekumpulan
data yang diukur atau diobservasi pada saat mesin
beroperasi dan dapat diterima dan stabil
Untuk mesin baru atau telah diperbaiki, maka akan
ada periode keausan. Sehingga, umumnya akan terlihat
perubahan nilai yang diukur selama beberapa hari atau
minggu selama beroperasi. Maka, perlu diberikan waktu
untuk terjadinya keausan sebelum data baseline diambil.
Sedangkan untuk mesin yang telah beroperasi pada
periode waktu yang cukup lama, dan baru pertama kali
dipantau, baseline dapat diambil sebagai titik referensi
adanya trend. Untuk mengevaluasi tingkat keparahan
(severity) dari sinyal getaran pada mesin berputar,
International Organization for Standardization (ISO)
telah menerbitkan suatu standar untuk mengevaluasi
berdasarkan kelas dan tipe dari mesin yang disajikan pada
2.2.2
Spektrum Frekuensi
Ide dasar dari transformasi Fourier adalah fungsi
suatu sinyal domain waktu dapat dibangun dari
16
17
penjumlahan fungsi sinus dengan distibusi berkelanjutan
dari frekuensi, mulai dari nol sampai kepada frekuensi
yang diinginkan. Pada sinyal getaran periodik yang
berulang atau pada periode tertentu, deret Fourier dapat
diaplikasikan dan jumlah komponen sinus hanya pada
frekuensi diskrit yang merupakan perkalian integer, n = 1,
2, dari frekuensi dasar.
Meskipun getaran mesin sering memiliki jumlah
komponen harmonik signifikan yang terbatas, frekuensi
tersebut sering pula bukan merupakan perkalian integer
dari frekuensi dasar, dan oleh karena itu transformasi
Fourier, dan bukan deret Fourier, adalah alat yang
memadai untuk melacak sinyal getaran mesin dari domain
waktu menjadi domain frekuensi.
Dengan mentransformasikan sinyal domain waktu
menjadi
domain
frekuensi,
komponen
yang
mempengaruhi
sinyal
getaran
tersebut
dapat
diidentifikasi.
Analisa spektrum sinyal berbasis waktu digunakan
untuk kebutuhan berbagai investigasi, terutama untuk
mendiagnosa dan menyelesaikan masalah getaran seperti
dapat dilihat pada Gambar 2.1. Spektrum dari sinyal
getaran yang diukur dari sebuah mesin berputar dapat
dilihat pada Gambar 2.2. Frekuensi komponen 1N (satu
per revolusi atau synchronous) seringkali yang paling
besar, karena adanya massa unbalance pada bagian rotor.
Komponen harmonik dengan perkalian integer dari
frekuensi (2N, 3N, ...) dari kecepatan putaran juga
muncul, namun amplitudonya relatif lebih kecil.
18
Gambar 2.1. Kegagalan pada elemen mesin akan
memunculkan amplitude pada frekuensi tertentu
Harmonik pada frekuensi subsynchronous juga
sering dijumpai, mulai dari persentase kecil dari
kecepatan putaran hingga hampir mendekati komponen
1N.
Gambar 2.2. Suatu sinyal getaran dari mesin berputar
dalam spektrum frekuensi
2.3 Vibration Diagnostic Chart
18
19
Gambar 2.3 Unbalance
Gambar 2.4 Eccentric Rotor dan Angular Misalignment
Gambar 2.5 Bent Shaft dan Misaligned Bearing
Gambar 2.6 Clearance Problems
20
"Halaman ini sengaja dikosongkan"
20
21
BAB III
METODOLOGI
3.1 Pelaksanaan Praktikum
Praktikum dilaksanakan pada
:
Hari
: Selasa
Tanggal
: 15 April 2014
Waktu
: 10.00-11.00 WIB
Tempat
: Laboratorium Akustik dan Fisika Bangunan
3.2 Alat dan Bahan
Adapun peralatan yang digunakan dalam praktikum kali ini
adalah:
a) Macam-macam Pompa air
b) Accelometer
c) Stroboscop
d) Osiloskop
3.3 Langkah-langkah Praktikum
Adapun langkah-langkah dalam melakukan praktikum
ini adalah sebagai berikut:
1. Pompa air digetarkan lalu diukur percepatannya dengan
menggunakan Accelometer yang dihubungkan dengan
osiloskop.
2. Stroboskop di arahkan dan di nyalakan pada As pompa
yang telah ditandai, putar knop stroboscop sehingga
terlihat bahwa As tidak berputar (stasioner) dan mencatat
angka yang ditunjukkan stroboscop.
3. Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali untuk setiap
pompa.
22
4. Langkah no 1 s/d 3 diulangi dengan mengganti pompa
air lain untuk pompa 6 pada percobaan ke-2 diberi
Disturbance.
5. Membuat grafik perbandingan hasil monitoring vibrasi
dari tiap pompa Membandingkan grafik dari tiap pompa
lalu tuliskan pendapat anda terkait grafik tersebut
22
23
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 ANALISIS DATA
Berdasarkan hasil percobaan maka diperoleh data sebagai
berikut :
A. Hasil Pengukuran Stroboskop
Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengukuran Stroboskop
RataN
Mesin
Data
rata
o
(RPM)
(RPM)
2978
1
Pompa 1
2977
2973
2980
2983
2980,66
2
Pompa 2
2982
67
2977
Pada pompa 1 nilai ferekuensi (Hz) :
RPM
60
2977
f=
60
f=
= 49,62 Hz
Pada pompa 2 nilai frekuensi (Hz) :
RPM
60
2980,67
f=
60
f=
= 49,68 Hz
24
B. Grafik Hasil Pengukuran
Gambar 4.1 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 1 Axial
Gambar 4.2 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 1 Axial
24
25
Gambar 4.3 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 1 Axial
16
26
Gambar 4.4 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 1
Horisontal
Gambar 4.5 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 1
Horisontal
27
Gambar 4.6 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 1
Horisontal
Gambar 4.7 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 1
Vertikal
Gambar 4.8 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 1
Vertikal
28
Gambar 4.9 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 1
Vertikal
Gambar 4.10 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 2 Axial
29
Gambar 4.11 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 2 Axial
Gambar 4.12 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 2 Axial
30
Gambar 4.13 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 2
Horisontal
Gambar 4.14 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 2
Horisontal
31
Gambar 4.15 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 2
Horisontal
Gambar 4.16 Grafik Percobaan 1 Pengukuran Pompa 2
Vertikal
32
Gambar 4.17 Grafik Percobaan 2 Pengukuran Pompa 2
Vertikal
Gambar 4.18 Grafik Percobaan 3 Pengukuran Pompa 2
Vertikal
33
4.2 PEMBAHASAN
Pada praktikum Akustik dan Getaran tentang Vibrasi dan
Jenis kerusakan pada pompa kali ini, bertujuan agar Praktikan
mengetahui Teknik Pengukuran dan Monitoring Vibrasi,
Praktikan mampu mengetahui masalah yang biasa terjadi pada
Rotary Machine, terutama pada pompa atau kompressor
sehingga
dapat
bekerja
secara
maksimal,
Praktikan
mengetahui perbedaan karakteristik jenis kerusakan pada
pompa. Awalnya praktikan menyambungkan accelerometer
pada osiloskop agar pada saat pompa yang nantinya akan
bergertar, osiloskop dapat merekam getaran yang ditangkap
oleh accelerometer. Accelerometer akan diletakkan pada
3(tiga) titik utama pada pompa, yaitu vertikal, horizontal, dan
radial. Saat pompa dihidupkan dan akan bergetar, praktikan
mulai menghidupkan stroboscop dan praktikan mengatur
knop pada stroboscop sehingga terlihat bahwa As pompa
seolah-olah tidak bergerak atau stasioner. Maka praktikan
akan mencatat angka yang ditunjukkan pada stroboscop.
Praktikan akan mengambil data selama 5 detik pada
setiap pompa, yaitu pompa yang normal dan pompa yang
mempunyai beban dari rekaman data osiloskop yang disimpan
di dalam memori.
Data akan dianalisis dengan menggunakan Fast Fourier
Transform. Setiap sinyal periodik dapat dinyatakan oleh
34
jumlahan atas komponen-komponen sinyal sinusoidal dengan
frekuensi berbeda (distinct). Jika ada sebuah fungsi f(t) yang
kontinyu periodik dengan periode T, bernilai tunggal terbatas
dalam suatu interval terbatas, memiliki diskontinyuitas yang
terbatas jumlahnya dalam interval tersebut dan dapat
diintegralkan secara mutlak, maka f(t) dapat dinyatakan
dengan
deret
fourier.
Dengan
menggunakan
software
komputer, komputasi FFT menjadi lebih mudah dan cepat.
Contoh sederhana FFT pada matlab sebuah fungsi f(t) dari
time domain menjadi frequency domain. FFT merupakan
elemen pemrosesan sinyal pada pengukuran vibrasi. Pada
pengukuran vibrasi ada empat tahapan untuk merubah sinyal
vibrasi menjadi spektrumnya. Algoritma FFT untuk analisa
vibrasi tersebut adalah sebagai berikut: a. Pengambilan data
vibrasi dari tranduser yang dihubungkan dengan sistem
akuisisi, b. Sistem akuisisi menghasilkan spektrum yang
menunjukkan perbandingan waktu dengan percepatan, c.
Hasil spektrum diolah menggunakan software lain dengan
menggunakan Fast Fourier Transform, d. Hasil pengolahan
menggunakan FFT akan berupa grafik perbandingan frekuensi
dengan amplitudo yang menunjukkan jenis kerusakan dan
tingkat kerusakan mesin.
35
36
BAB V
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Dalam penyusunan laporan resmi ini dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
1. Pola vibrasi dapat menentukan kondisi serta jenis
kerusakan dari suatu mesin berputar.
2. Pola Vibrasi merupakan salah satu cara maintenance
semua alat yang memiliki pola vibrasi.
5.2 SARAN
Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan dapat
diberikan saran sebagai berikut:
1. Diharapkan praktikan mempersiapkan peralatan yang
akan digunakan .
2. Praktikan dapat membedakan dengan cara menandai
mana data yangdigunakan untuk di analisis dan data
yang digunakan untuk percobaan alat.
DAFTAR PUSTAKA
Smith, BJ. 1996. Acoustics And Noise Control. Malaysia :
Longman
http://analisavibrasi.wordpress.com/2012/03/23/apa-ituvibrationvibrasi-getaran/ (diakses pada tanggal 19 April 2014 pukul
17.20 WIB)
37