Deteksi Kegagalan Unbalance dan Looseness pada Sistem Rotor Dinamik Menggunakan Wavelet Decomposition Method - UNS Institutional Repository

  

i

DETEKSI KEGAGALAN UNBALANCE DAN LOOSENESS

PADA SISTEM ROTOR DINAMIK MENGGUNAKAN

WAVELET DECOMPOSITION METHOD

SKRIPSI

  Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

  

Oleh :

ABDOLLAH

NIM. I0412001

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

  

2017 ii

iii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN

  Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa saya Nama : Abdollah NIM : I0412001 Program Studi : S-1 Teknik Mesin Menyatakan dalam skripsi dengan judul “Deteksi Kegagalan Unbalance dan Looseness pada Sistem Rotor Dinamik Menggunakan Wavelet Decomposition

  

Method ” tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar

  kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal-hal yang tidak sesuai dengan ini, maka saya bersedia derajat kesarjanaan saya dicabut.

  Surakarta, 18 Juli 2017 Abdollah

  

iv

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT atas segala nikmat dan karunia yang

diberikan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Dengan mengucapkan rasa

syukur kepada Allah SWT, karya ini saya persembahkan kepada:

Ibuku tersayang Kamiyem yang selalu mendoakan untuk kebaikan anak-anaknya,

serta kasih sayang yang sangat dalam untuk kami semua Bapakku Marimin yang saya banggakan yang selalu bekerja keras dan selalu berdoa untuk kebaikan kami sekeluarga

Kakak dan adik sepupuku yang selalu saya sayangi Muslim Mustofa, Siti Rohmah,

  Eka Fatimah, Hayyuantika yang selalu memberi motivasi untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini Serta semua keluarga besar yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu Bapak R. Lulus Lambang dan Bapak Budi Santoso yang selalu memberikan

bimbingan dan ilmu kepada saya yang InsyaAllah akan bermanfaat bagi saya di

masa depan

  Semua sahabat di Teknik Mesin UNS terutama angkatan 2012 (Camro): Agil, Agung, Aldi, Alfi, Apri, Bayu, Bagus, Bima, Cahyo, Dandy, Dharma, Fachri,

Faishal, Frans, Guntur, Tommy, Baim, Ivan, Olif, Lasikun, Rizqi, Mahfudz, Asfar,

Andy, Mirsa, Oky, Ditya, Afit, Rama, Rezha, Ifa, Ridwan, Syarif, Alam, Vidi,

  Wachid, Wahyu, Bilal, Zulfi yang selalu berjuang dari INJEKSI hingga sekarang yang akan selalu saya rindukan

Teman seperjuangan dan kakak tingkat Tugas Akhir Getaran yang selalu berjuang,

berusaha dan semangat demi terselesaikannnya tugas akhir ini

  

Rekan di dusun Bulurejo RT 03, alumni SMA Jumapolo kelas ICT, Tim KKN Desa

Nawangan 2016 dan Sahabatku semua yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan doa, motivasi dan bantuan dalam segala hal kepada saya

v

  

vi

MOTTO

  “ Menuntut ilmu itu wajib atas setiap orang islam, karena sesungguhnya semua (makhluk), sampai binatang-binatang di laut memohonkan ampun untuk orang yang menuntut ilmu

  ” (H.R. Ibnu Abdurrahman) “ Barang siapa yang menempuh perjalanan untuk mencari ilmu, maka Allah mudahkan jalannya menuju Surga

  ” (H.R. Muslim) “ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan “ (QS:94:6)

  “ Motto ojo akeh-akeh ngko ndak marai bodo ” (Masyarakat Dukuan)

  

DETEKSI KEGAGALAN UNBALANCE DAN LOOSENESS PADA

SISTEM ROTOR DINAMIK MENGGUNAKAN

WAVELET DECOMPOSITION METHOD

  Abdollah Program Studi Teknik Mesin

  Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia

  

  E-mail :

  

Abstrak

  Mesin rotasi banyak digunakan di industri. Mesin rotasi sangat vital sehingga kerusakan pada mesin rotasi dan komponen-komponennya dapat mengganggu produksi dari industri tersebut. Kegagalan yang sering muncul yaitu

  

unbalance , misalignment, looseness, bearing fault, dan sebagainya. Penelitian ini

  bertujuan untuk melakukan deteksi kondisi kegagalan unbalance dan looseness pada sistem rotor dinamik dengan variasi kecepatan putar 600 rpm, 800 rpm, dan 1000 rpm. Pengambilan data menggunakan data akuisisi dengan sensor

  

accelerometer yang dipasang pada arah vertikal pada rumah bantalan. Data sinyal

  getaran diolah menggunakan program Matlab 2016, dengan wavelet decomposition

method . Untuk diagnosis kegagalan menggunakan spektrum domain frekuensi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi unbalance, terdapat puncak dominan pada frekuensi 1x rpm untuk semua variasi kecepatan. Sedangkan pada kondisi looseness, terdapat puncak dominan pada frekuensi 2x rpm untuk semua variasi kecepatan. Pada kondisi kegagalan tersebut, besar amplitudo spektrum domain frekuensi pada setiap variasi kecepatan putar mengalami kenaikan seiring bertambahnya kecepatan putarnya.

  Kata kunci : rotor dinamik, ketidakseimbangan, kelonggaran, dekomposisi wavelet.

UNBALANCE AND LOOSENESS FAULT DETECTION

  

IN ROTORDYNAMIC SYSTEM USING WAVELET

DECOMPOSITION METHOD

  Abdollah Mechanical Engineering Department

  Engineering Faculty, Sebelas Maret University Surakarta, Indonesia

  

  E-mail :

  

Abstract

  Rotating machinery is common in industry. Rotating machinery is very important, so bad engine or parts can distrupting the industry production. Faults that often in it are unbalance, misalignment, looseness, bearing fault, etc. This paper purpose about unbalance and looseness fault detection in rotordynamic system with rotational speed 600, 800, and 1000 cpm. Data collection using acquisition data with accelerometer sensor in vertical direction on house bearing. Vibration signal data is processed by Matlab 2016, with wavelet decomposition method. Fault diagnosis of it using frequency domain spectrum. The result show that in unbalance condition, there is a dominant peak at frequency of 1x cpm for all speed variations. While in looseness condition, there is a dominant peak at frequency of 2x cpm for all speed variations. In both conditions, amplitude of the frequency domain at each speed variation increase with the rotation speed.

  Keywords : rotordynamic, unbalance, looseness, wavelet decomposition.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan S kripsi “Deteksi Kegagalan Unbalance dan Looseness pada Sistem Rotor Dinamik Menggunakan Wavelet Decomposition Method

  ” ini dengan lancar dan baik.

  Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  Dalam pelaksanaan hingga penyelesaian skripsi ini tidak mungkin dapat tercapai tanpa bantuan dari berbagai, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Maka pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, terutama kepada:

  1. Bapak R. Lulus Lambang G.H., ST, MT., selaku Pembimbing I yang senantiasa membimbing, mengarahkan, memberikan nasehat dan menularkan ilmunya dalam menyelesaikan skripsi ini.

  2. Bapak Dr. Budi Santoso, ST, MT., selaku Pembimbing II yang turut serta membimbing dan memberikan arahan berharga bagi penulis.

  3. Bapak Ubaidillah, ST, M.Sc, Ph.D., bapak Purwadi Joko Widodo, ST, M.Kom., dan bapak Dr. Nurul Muhayat, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran yang membangun dalam skripsi ini.

  4. Bapak D. Danardono, ST, MT, PhD, selaku pembimbing akademik yang telah membimbing, memberikan nasehat, memotivasi dan memberikan bekal pengalaman di Universitas Sebelas Maret.

  5. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST, MT., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin yang senantiasa memberikan motivasi lebih pada mahasiswa dalam perkuliahan maupun aktivitas di luar akademik.

  6. Seluruh Dosen serta Staf di Program Studi Teknik Mesin yang turut serta mendidik dan membantu penulis hingga menyelesaikan studi S1.

  7. Bapak, ibu, dan seluruh keluarga yang selalu memberikan doa restu, motivasi dan dukungan secara material maupun spiritual.

  8. Teman- teman “CAMRO” Teknik Mesin 2012 senasib seperjuangan yang telah mendorong penulis untuk lebih maju selama lebih dari empat tahun menjalani perkuliahan di Program Studi Teknik Mesin.

  9. Maftakhur Risqi Ahmadi selaku teman satu penelitian mengenai getaran yang lebih dari setahun saling bekerjasama dan banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

  10. Mas Agil, mas Akbar, mas Fatur, dan mas Wanto yang telah membantu mengarahkan dalam penggunaan peralatan penelitian getaran.

  11. Semua pihak yang telah membantu dalam melaksanakan dan menyusun laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

  Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan adanya masukan dan saran yang membangun demi tercapainya laporan skripsi yang lebih baik dan sempurna di kemudian hari.

  Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya.

  Surakarta, Juli 2017 Penulis

  

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i HALAMAN PENUGASAN ................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii HALAMAN KEASLIAN ...................................................................................... iv HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. v ABSTRAK ........................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv DAFTAR NOTASI ................................................................................................ xv DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvi

  BAB I PENDAHULUAN

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

  1.2.Perumusan Masalah ......................................................................... 2

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

  1.4.Tujuan Penelitian ............................................................................. 3

  1.5.Manfaat Penelitian ........................................................................... 3

  1.6.Sistematika Penulisan ...................................................................... 4

  BAB II LANDASAN TEORI

  2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................. 5

  2.2. Sistem Rotor Dinamik ..................................................................... 7

  2.3. Poros ................................................................................................. 8

  2.4. Getaran.............................................................................................. 9

  2.4.1. Karakteristik Getaran ........................................................... 10

  2.5. Diagnosa Getaran .......................................................................... 12

  2.5.1. Unbalance ............................................................................ 13

  2.5.2. Looseness ........................................................................... 15

  2.6. Sinyal Getaran ................................................................................ 17

  2.6.2. Domain Waktu..................................................................... 18

  2.6.3. Domain Frekuensi ................................................................ 18

  2.7. Transformasi Wavelet.................................................................... 19

  2.6.1. Continous Wavelet Transform (CWT) ................................ 19

  2.6.2. Multiresolution Analysis (MRA) ........................................ 20

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................................. 25

  3.2. Alat dan Bahan ............................................................................... 27

  3.3. Tahapan Peaksanaan Penelitian ..................................................... 28

  3.3.1. Tahap Persiapan Alat ........................................................... 29

  3.3.2. Tahap Pengambilan Data ..................................................... 29

  3.3.3. Tahap Pengolahan Data ........................................................ 30

  3.3.4. Tahap Deteksi Kegagalan (verifikasi) .................................. 30

  BAB IV DATA DAN ANALISIS

  4.1. Data Penelitian ............................................................................... 31

  4.2. Hasil Pengukuran ........................................................................... 32

  4.2.1. Kondisi unbalance ................................................................ 33

  4.2.2. Kondisi Looseness ................................................................ 34

  4.3. Moving Average Filter ................................................................... 35

  4.4. Hasil Dekomposisi Sinyal .............................................................. 36

  4.5. Hasil Perhitungan Energi ............................................................... 40

  4.6. Analisis Hasil .................................................................................. 41

  BAB V PENUTUP

  5.1. Kesimpulan .................................................................................... 50

  5.2. Saran ........................................................................................... 50 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 51 LAMPIRAN ........................................................................................................... 53

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Spesifikasi Alat .............................................................................. 31Tabel 4.2 Variasi Pengambilan Data Getaran ................................................ 32Tabel 4.3 Range Setiap Koefisien Level Dekomposisi .................................. 37

  unbalance (1000 rpm) .................................................................... 49

Gambar 4.13 Sinyal rekonstruksi dengan kegagalan loosenessGambar 4.6 Hasil dekomposisi pada sinyal loosenessGambar 4.7 Hasil perhitungan energy pada sinyal unbalance ........................... 40Gambar 4.8 Hasil perhitungan energy pada sinyal looseness ............................ 41Gambar 4.9 Sinyal rekonstruksi dengan kegagalan unbalance

  (a)600 rpm (b)800 rpm (c)1000 rpm .............................................. 42

Gambar 4.10 Domain frekuensi sinyal unbalance pada 600 rpm ........................ 43Gambar 4.11 Domain frekuensi sinyal unbalance pada 800 rpm ........................ 43Gambar 4.12 Domain frekuensi sinyal unbalance pada 1000 rpm ...................... 43

  (a)600 rpm (b)800 rpm (c)1000 rpm .............................................. 45

  (b)Sinyal setelah melalui filter moving average ............................. 35

Gambar 4.14 Domain frekuensi sinyal looseness pada 600 rpm ......................... 46Gambar 4.15 Domain frekuensi sinyal looseness pada 800 rpm ......................... 46Gambar 4.16 Domain frekuensi sinyal looseness pada 1000 rpm ....................... 46Gambar 4.17 Perbandingan sinyal domain frekuensi kondisi balance dan

  unbalance (600 rpm) ...................................................................... 48

Gambar 4.18 Perbandingan sinyal domain frekuensi kondisi balance dan

  unbalance (800 rpm) ...................................................................... 48

Gambar 4.19 Perbandingan sinyal domain frekuensi kondisi balance danGambar 4.5 Hasil dekomposisi pada sinyal unbalanceGambar 4.4 (a)Sinyal sebelum melalui filter moving average

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.9 Internal assembly looseness ......................................................... 15Gambar 2.1 Sistem rotor dengan satu derajat kebebasan .................................... 8Gambar 2.2 Pergeseran sumbu putar poros ......................................................... 9Gambar 2.3 Getaran pada sistem pegas-massa sederhana .................................. 9Gambar 2.4 Karakteristik getaran ..................................................................... 10Gambar 2.5 Static unbalance ............................................................................ 13Gambar 2.6 Couple unbalance ......................................................................... 14Gambar 2.7 Quasi Static unbalance .................................................................. 14Gambar 2.8 Dynamic unbalance ....................................................................... 15Gambar 2.10 Kelonggaran pada rumah bantalan ................................................. 16Gambar 4.3 Sinyal domain waktu looseness 600 rpm ....................................... 34Gambar 2.11 Hubungan sinyal domain waktu dan domain frekuensi ................. 17Gambar 2.12 Vektor x, vektor 

  

1 dan vektor 

2 pada bidang yang sama ........... 20

Gambar 2.13 Dekomposisi sinyal / analisis multiresolusi pada level 3 ............... 22Gambar 3.1 Skema dan setup alat penelitian ..................................................... 25Gambar 3.2 Diagram alir penelitian ................................................................... 26Gambar 4.1 Alat simulator poros-piringan single plane .................................... 31Gambar 4.2 Sinyal domain waktu unbalance 600 rpm ...................................... 33

• – 600 rpm .................... 38
• – 600 rpm...................... 39

DAFTAR NOTASI

  f = frekuensi (Hz) T = Periode (s) ω = Kecepatan putar (rad/s)

  = Fungsi analisis wavelet = Fungsi sintesis wavelet

  P = Periode gelombang L = 1 puncak gelombang

   = Fungsi wavelet = Konstanta

  j =

  Parameter dilatasi

  k = Parameter pergeseran

   = Fungsi penskalaan = Koefisien aproksimasi

  D = Koefisien detil h = lowpass filter g = highpass filter

  s = Energi total sinyal

  1

  = Koefisien Aproksimasi

  1

  = Koefisien detail = Frekuensi sampling