DETEKSI KEGAGALAN UNBALANCE DAN MISALIGNMENT PADA SISTEM ROTOR DINAMIK MENGGUNAKAN WAVELET DECOMPOSITION METHOD - UNS Institutional Repository
DETEKSI KEGAGALAN UNBALANCE DAN MISALIGNMENT PADA
SISTEM ROTOR DINAMIK MENGGUNAKAN WAVELET
DECOMPOSITION METHOD
SKRIPSI
Ditujukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik Oleh
MAFTAKHUR RIZQI AHMADI
NIM I0412033
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017 HALAMAN SURAT PENUGASAN
HALAMAN PENGESAHAN
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS TUGAS AKHIR
Saya mahasisswa Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik UNS yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Maftakhur Rizqi Ahmadi NIM : I0412033 Judul tugas akhir : Deteksi Kegagalan Unbalance dan Misalignment pada
Sistem Rotor Dinamik Mengunakan Wavelet
Decomposition Method
Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir atau skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti tugas akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil dari plagiat dari karya orang lain maka tugas akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila dikemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.
Surakarta, 17 Juli 2017 Maftakhur Rizqi Ahmadi NIM : I0412033
HALAMAN MOTTO
“Barang siapa mengerjakan kebajikan dan dia beriman maka usahanya tidak akan diingkari (disia- siakan), dan sungguh, Kamilah yang akan mencatatatnya.”
(QS. Al-Anbiya 21: ayat 94) “Percaya dan berbaik sangka terhadap Allah, membuat kita percaya diri, murah hati, dan tak mudah putus asa.”
(KH. A. Mustofa Bisri) “Termasuk wong apik iku, wong sing ora iso ngaji nanging seneng kumpul karo
wong seng iso ngaji”
(KH. Maimoen Zubair) “apa gunanya ilmu kalau tidak memperluas jiwa seseorang sehingga ia berlaku seperti samudra yang menampung sampah-sampah. Apa gunanya kepribadian kalau tidak memperbesar kepribadian seseorang sehingga ia makin sanggup memahami orang lain.”
(Emha Ainun Nadjib) “Barang siapa mendahulukan ikhlas sebelum amal, maka tidak akan beramal.
Hendaknya ia beramal kemudian menunt ut dirinya ikhlas.” (Habib Luthfi bin Yahya)
“Barang siapa yang memiliki sifat kasih sayang, ia pasti menjadi orang besar, jiwanya agung, ruhnya luhur, dan perilakunya penuh kharisma.” (KH. Agoes Ali Masyhuri)
“Jangan minta harta yang banyak, tapi mintalah harta yang barokah. Sebab berkah berarti mencukupi dalam kebaikan, sedang banyak bisa jadi menyibukkanmu dalam kemaksiatan.”
(Habib Nabiel bin Fuad Al-Musawa) “Mengingat dosa serta menyesalinya lebih menghidupkan hati dari pada memperbanyak amal keb aikan tanpa merenungi dosa.”
(Buya Yahya)
DETEKSI KEGAGALAN UNBALANCE DAN MISALIGNMENT PADA
SISTEM ROTOR DINAMIK MENGGUNAKAN WAVELET
DECOMPOSITION METHOD
Maftakhur Rizqi Ahmadi Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
Email : [email protected]
ABSTRAK
Deteksi kerusakan pada sebuah mesin beputar menjadi aspek penting dalam penerapan maintenance karena terjadinya kerusakan dapat mengakibatkan turunnya produktifitas sebuah perusahaan. Pengukuran getaran adalah salah satu metode yang cukup baik untuk mengetahui kondisi mesin karena getaran merupakan indikator kondisi mekanikal dan indikator awal dari adanya cacat pada suatu mesin secara menyeluruh. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendeteksi kerusakan mekanik pada mesin berputar berbasis sinyal getaran dengan metode dekomposisi wavelet. Sinyal getaran direkam dari alat uji menggunakan sebuah sensor accelerometer dengan frekuensi sampling 20 kHz yang dipasang pada rumah bantalan dengan arah radial. Dekomposisi wavelet digunakan untuk menguraikan sinyal asli menjadi beberapa sinyal untuk mendapatkan beberapa seri data pada resolusi yang berbeda. Kesalahan dapat dideteksi dari tingkat resolusi tertentu. Dalam penelitian ini, teorema Parseval digunakan sebagai kriteria evaluasi untuk memilih tingkat dekomposisi yang memiliki nilai energi paling tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dekomposisi wavelet dapat digunakan untuk mendeteksi kegagalan mekanik pada mesin berputar.
Kata kunci : mesin berputar, unbalance, misalignment, metode dekomposisi wavelet
FAULT DETECTION OF UNBALANCE AND MISALIGNMENT ON
ROTOR DINAMIC SYSTEM USING WAVELET DECOMPOSITION
METHOD
Maftakhur Rizqi Ahmadi Mechanical Engineering Department
Engineering Faculty, Sebelas Maret University Surakarta, Indonesia
Email : [email protected]
ABSTRACT
Failure detection on a rotating machinery is an important aspect in the implementation of maintenance because failure can lead productivity degradation of a factory. Vibration measurement is one method that good enough to observe machine conditions because vibration is an indicator of mechanical condition and early indicator of the defects symptom in a machine. The research aim to detect mechanical fault on rotary machinery based vibration signal using wavelet decompesition method. The vibration signals are recorded from a structure test rig by using accelerometer sensor with sampling frequency of 20 kHz, the sensor is mounted in radial direction on the house bearing. Wavelet decompotition is used to decompose the original signal into several component signals in order to obtain multiple data series at different resolutions. The fault can be detected from a given level of resolution. For t his purpose, Parseval’s theorem is used as a criterion to select the decomposition levels. The results show that wavelet decompotition method provide distinct spectrum and can be used to detect mechanical fault in rotary machinery.
Keywords : rotating machinery, unbalance, misalignment, wavelet decompotition method
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah kepada penulis sehingga mampu melaksanakan dan menyelesaikan skripsi dengan judul “Deteksi Kegagalan Unbalance dan
Misalignment Pada Sistem Rotor Dinamik Menggunakan Wavelet decomposition
Method” dengan baik. Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam mengerjakan skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak atas segala bantuan dan perhatian selama penulis menyelesaikan skripsi ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak R. Lullus Lambang G. Hidayat., ST., MT. selaku pembimbing I yang telah banyak membantu pengerjaan program untuk skripsi ini, juga telah memberikan koreksi pemahaman serta masukan-masukan yang berharga bagi penulis.
2. Bapak Dr. Budi Santoso., ST., MT. selaku pembimbing II yang dengan sabar dan penuh pengertian telah mengajarkan tentang konsep dan wawasan baru, dan memberikan banyak bantuan dalam pelaksanaan penelitian ini.
3. Bapak Purwadi Joko Widodo ST., MKom., Dr. Nurul Muhayat, ST., MT. dan Bapak Ubaidillah, ST., M.Sc., Ph.D. selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran yang membangun.
4. Bapak Prof. Dwi Aries Himawanto, ST., MT. selaku Pembimbing Akademis yang telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sebelas Maret ini.
5. Bapak Dr. Syamsul Hadi, ST., MT. selaku ketua Program Studi S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
6. Bapak Dr. Nurul Muhayat, ST., MT. selaku koordinator Tugas Akhir.
7. Seluruh staf dosen Program Studi S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.
8. Seluruh staf karyawan administrasi Program Studi S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kemudahan dalam hal administrasi.
9. Abah, Ibu dan adiku atas do’a restu, nasihat, motivasi, dukungan material dan spiritual dalam menyelesaikan skripsi.
10. Rekan-rekan seperjuangan cah mesin rongewu rolas (camro), atas kebersamaan dan kekompakannya.
12.Segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Mesin yang telah memberikan pembelajaran berharga yang akan selalu saya ingat.
13.Dan semua pihak yang telah mendukung kelancaran skripsi penulis yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.
Pada akhirnya penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak supaya menjadi masukan yang sangat berguna bagi penulis untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan lain yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya.
Surakarta, Juli 2017 Penulis
DAFTAR ISI
2.3. Getaran ........................................................ Error! Bookmark not defined.
2.5. Teorema Parseval ........................................ Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Multi Resolution Analysis (MRA) ........ Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Continuous Wavelet Transformation (CWT) ..... Error! Bookmark not defined.
2.4 Transformasi Wavelet .................................. Error! Bookmark not defined.
2.3.5 Penguraian getaran atas komponennya .. Error! Bookmark not defined.
2.3.4. Fasa (Phase) .......................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.3. Perpindahan, kecepatan, dan percepatan ............ Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Frekuensi getaran .................................. Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Karakeristik getaran .............................. Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Kegagalan pada poros ........................... Error! Bookmark not defined.
BAB I PENDAHULUAN ...................................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Poros ............................................................ Error! Bookmark not defined.
2.1. Tinjauan Pustaka ......................................... Error! Bookmark not defined.
BAB II DASAR TEORI ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.6. Sistematika Penulisan ................................. Error! Bookmark not defined.
1.5. Manfaat Penelitian ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.4. Tujuan Penelitian ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.3. Batasan Masalah.......................................... Error! Bookmark not defined.
1.2. Perumusan Masalah .................................... Error! Bookmark not defined.
1.1. Latar Belakang ............................................ Error! Bookmark not defined.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN............... Error! Bookmark not defined.
3.1. Diagram Alir Penelitian ............................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Alat dan Bahan ............................................ Error! Bookmark not defined.
3.3. Tahapan Pelaksaan Penelitian ..................... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Tahap persiapan alat ............................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Pemasangan sensor pada house bearing dan pengaturan DSA .... Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Pengkondisian alat dengan variasi kegagalan ..... Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Tahap pengambilan data ....................... Error! Bookmark not defined.
3.3.5. Tahap dekomposisi sinyal ..................... Error! Bookmark not defined.
3.3.7. Tahap verifikasi menggunakan spektrum frekuensi .. Error! Bookmark not defined.
BAB IV .................................................................. Error! Bookmark not defined. ANALISA DATA .................................................. Error! Bookmark not defined.
4.1. Data Penelitian ............................................ Error! Bookmark not defined.
4.1.1. Sinyal getaran domain waktu ................... Error! Bookmark not defined.
4.2. Analisis Data ............................................... Error! Bookmark not defined.
4.2.1. Filtering sinyal ...................................... Error! Bookmark not defined.
4.2.2. Dekomposisi sinyal ............................... Error! Bookmark not defined.
4.2.3. Hasil perhitungan energi ....................... Error! Bookmark not defined.
4.2.4. Analisis hasil ......................................... Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN ......................................... Error! Bookmark not defined.
5.1 Kesimpulan ................................................. Error! Bookmark not defined.
5.2 Saran ............................................................ Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ............................................ Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN ........................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kondisi kelurusan sempurna .............. Error! Bookmark not defined.Gambar 2.2 Angular atau face alignment .............. Error! Bookmark not defined.Gambar 2.3 Analisa domain frekuensi angular misalignment.... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.4 Kondisi parallel misalignment ........... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.5 spektrum frekuensi parallel misalignment ....... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.6 Kombinasi atau skew misalignment ... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.7 Static unbalance ................................. Error! Bookmark not defined.Gambar 2.8 Couple unbalance ............................... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.9 Quasi Static Unbalance ...................... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.10 Dynamic Unbalance ......................... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.11 spektrum frekuensi unbalance ......... Error! Bookmark not defined.Gambar. 2.12 Sistem pegas sederhana ................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.13 Karakteristik getaran ........................ Error! Bookmark not defined.Gambar 2.14 Amplitudo Kecepatan ....................... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.15. Beda fasa antara perpindahan, kecepatan, dan percepatan...... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.16. Simpangan Rotor yang Unbalance Terhadap Waktu .............. Error! Bookmark not defined.Gambar 2.17. Analisis Sinyal Getaran Dalam Domain Waktu ... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.18. Analisis Sinyal Getaran Dalam Domain Waktu dan Frekuensi .......................................................... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.19. Vektor x, vektor 1 dan vektor 2 pada bidang yang sama ... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.20. Dekomposisi sinyal / analisis multiresolusi pada level 3 ........ Error! Bookmark not defined.Gambar 3.1 Setup alat penelitian ........................... Error! Bookmark not defined.Gambar 3.2 Diagram alir penelitian ....................... Error! Bookmark not defined.Gambar 3.3. Skema rig pengujian, ......................... Error! Bookmark not defined.Gambar 4.1.grafik run up test ................................ Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2. Sinyal getaran kondisi unbalance ..... Error! Bookmark not defined.Gambar 4.3. Sinyal kondisi angular misalignment( 0,34º) .. Error! Bookmark not defined.Gambar 4.4. Sinyal getaran kondisi parallel misalignment . Error! Bookmark not defined.Gambar 4.5. (a) signal asli dengan random noise (b) signal yang difilter dengan 10 point moving average ................... Error! Bookmark not defined.Gambar.4.6. prinsip dekomposisi wavelet ............. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7. energi dari masing-masing dekomposisi pada kegagalan unbalance .......................................................... Error! Bookmark not defined.Gambar 4.8. energi dari masing-masing dekomposisi pada kegagalan angular misalignment ..................................... Error! Bookmark not defined.Gambar 4.9. energi dari masing-masing dekomposisi pada kegagalan parallel misalignment ..................................... Error! Bookmark not defined.Gambar 4.10 Sinyal Domain Waktu Unbalance 600 rpm ... Error! Bookmark not defined.Gambar 4.11. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan unbalance 600 rpm(a) domain waktu (b) domain frekuensi .......... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.12. representasi hasil dekomposisi pada kegagalan unbalance 800 rpm(a) domain waktu (b) domain frekuensi .......... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.13. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan unbalance 1000 rpm(a) domain waktu (b) domain frekuensi .......... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.14 Sinyal Domain Waktu angular misalignment 600 rpm ........... Error! Bookmark not defined.Gambar 4.15. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan angularmisalignment 600 rpm (a) domain waktu (b) domain frekuensi .......................................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.16. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan angularmisalignment 800 rpm (a) domain waktu (b) domain frekuensi .......................................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.17. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan angularmisalignment 1000 rpm (a) domain waktu (b) domain frekuensi .......................................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.19. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan parallelmisalignment 600 rpm (a) domain waktu (b) domain frekuensi .......................................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.20. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan parallelmisalignment 800 rpm (a) domain waktu (b) domain frekuensi .......................................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.21. repesentasi hasil dekomposisi pada kegagalan parallelmisalignment 1000 rpm (a) domain waktu (b) domain frekuensi .......................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR NOTASI
= 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
= Jumlah sampel pada dekomposisi ke-m