ANALISA PENGARUH VARIASI CONVEYING RATE DAN LUFFING ANGLE TERHADAP RESPON GETARAN MEKANISME PENGGERAK KONVEYOR BOOM PADA STACKER RECLAIMER PLTU PAITON BARU

ANALISA PENGARUH VARIASI

CONVEYING RATE DAN LUFFING ANGLE TERHADAP RESPON GETARAN MEKANISME PENGGERAK KONVEYOR BOOM PADA STACKER RECLAIMER PLTU PAITON BARU Yanuar Krisnahadi

2112204813 Surabaya, 30 Desember 2014 Pembimbing: Pembimbing: Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST. M.Eng

PENDAHULUAN FUNGSI STACKER RECLAIMER

STACKING ( Peletakkan batu bara)

1 RECLAIMING ( Pengambilan

batu bara)

PENDAHULUAN Sistem Si Penggerak Konveyor Boom P k K B Tampak atas

Tampak depan Tampak atas-samping p p g Tampak belakang

I G

IN R S i imer coal

E E coal

N a l

M E kl

IK S N A ec

K Y E A Stacker Rk R merupakan peralatan utama dalam dalam handling system

T K E AR BELAKANG R T LA

I G

IN R S E E hasil

N hasil

M E n

IK e

S ren

N A K Y Tr T pengukuran vibrasi fluktuatif

E A T K E AR BELAKANG R T LA

Base line

RUMUSAN MASALAH

1 Bagaimana pengaruh variasi conveying rate terhadap respon Bagaimana pengaruh variasi conveying rate terhadap respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer.

2 Bagaimana pengaruh variasi luffing angle terhadap respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer.

TUJUAN

1 Mengetahui respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer dengan variasi conveying rate.

2 M Mengetahui respon getaran pada sistem penggerak t h i t d i t k konveyor boom stacker reclaimer dengan variasi luffing angle.

KONTRIBUSI

1 Memberikan informasi karakteristik respon getaran sistem p penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer dengan gg y p g beberapa variasi conveying rate

2 Memberikan informasi respon getaran sistem penggerak M b ik i f i t i t k konveyor boom pada stacker reclaimer dengan beberapa variasi luffing angle.

3 Memberikan referensi bagi bagian predictive maintenance PT. PJB UBJOM Paiton Baru dalam pemilihan baseline PT PJB UBJOM Paiton Baru dalam pemilihan baseline vibrasi dan memprediksi respon mekanisme konveyor boom terhadap kondisi operasi yang akan dilakukan

BATASAN MASALAH

1. Mesin yang digunakan adalah stacker reclaimer (SR) pada PT. PJB UBJOM Paiton Baru. PJB UBJOM Paiton Baru.

2. Pemodelan hanya dilakukan pada sistem konveyor boom saja.

3. Titik yang menjadi pengamatan adalah outboard bearing drive pulley (DPOB), dan inboard bearing drive pulley (DPIB).

4. Tidak memodelkan dan menganalisa respon getaran pada sumbu z. 5. Respon getaran yang dimati adalah velocity. 6. Tidak membahas kerangka struktur konveyor boom.

7. Sistem dalam kondisi ideal. 7 Si t d l k di i id l

8. Eksitasi hanya disebabkan oleh tegangan belt conveyor akibat material handling.

9. Pengamatan hanya pada mode operasi reclaiming. 9 Pengamatan hanya pada mode operasi reclaiming

PENELITIAN TERDAHULU

Pemodelan dinamis gearbox penggerak belt konveyor dengan b b i i

t ti l d Walter Bartelmus, dkk (2010) beberapa variasi non stationary load

original transmission error merupakan fungsi dari perubahan technical

condition dan variasi beban

Hasil simulasi menunjukkan bahwa ada hubungan erat antara load values, perubahan kondisi operasi dan diagnostic features yang dih ilk dihasilkan

PENELITIAN TERDAHULU M. Musselman, dkk (2011) Penelitian tension monitoring in a belt-driven automated material • handling system h dli t

vibrasi transversal pada belt sangat sensitif terhadap perubahan belt length, belt

tension, belt misalignment, dan excitation location. d it ti l ti

PENELITIAN TERDAHULU Aleksandra Selezneva (2007)

Pemodelan linear belt-drive system dan mendesain position control

Skematik diagram Instalasi penelitian Model matematis P Persamaan gerak k Simplify persamaan gerak Si lif k

Perbandingan hasil simulasi dan eksperimen

DASAR TEORI Sistem Si Konveyor K Konveyor & carry idler Stacker reclaimer

Take up & bend pulley, return idler Bagian-bagian konveyor

DASAR TEORI BELT TENSION BELT TENSION T T e

T e

= Effective Tension T

1 = Max. Tension T hp

= Belt tension pada head pulley hp p p y

T e

= T

– T

DASAR TEORI EFFECTIVE TENSION EFFECTIVE TENSION Effective Tension T = T + T + T + T + T + e x yc yr ym m

(lbs) T + T + T p am ac

) CEMA Belt Book

DASAR TEORI

Standar S d Pengukuran non‐rotating parts P k i

ISO 10816-7

I G

IN R S E E N M E A

IK S N A K Y E A FLOW CHART T K E R

EKSPERIMEN Al Uk Alat Ukur

Mechinary health

analyzer CSI 2130

Single chanel

3 , 300 t/h 3 , 500 t/h Drive Pulley Inboard Bearing - Horizontal

4 , 300 t/h EKSPERIMEN Hasil Pengukuran

3 , 300 t/h 3 , 500 t/h Drive Pulley Inboard Bearing - Vertikal

4 ,

300 t/h

EKSPERIMEN Hasil Pengukuran

3 , 300 t/h 3 , 500 t/h Drive Pulley Outboard Bearing - Horizontal

4 , 300 t/h EKSPERIMEN Hasil Pengukuran

3 , 300 t/h 3 , 500 t/h

Drive Pulley Outboard Bearing - Vertikal 4 , 300 t/h

EKSPERIMEN Hasil Pengukuran

EKSPERIMEN Trending conveying rate 500 t/h 300 t/h

EKSPERIMEN RMS velocity pada 1 237 Hz RMS velocity pada 1,237 Hz No Luffing angle

Conveying rate (t/h) DPIB (mm/s) DPOB (mm/s)

Horizontal Vertikal Horizontal Vertikal

1 3 300 1,122 0,104 0,613 0,046

3 500 0,986 0,059 0,614 0,09

3 4 300 0 52 0 072 0 927 0 127

3 4 300 0,52 0,072 0,927 0,127

is at m ate

I l

IN M Mi a

R S l l E E ik

N e M E d ert A

IK o S N A

V K M Md

E A T K E era

Y PEMODELAN k

R ) G b l ta n zo ri

PEMODELAN F B d Di (H i l) Free Body Diagram (Horizontal)

FBD

FBD 2 FBD 3 FBD 3

PEMODELAN F B d Di (V ik l) Free Body Diagram (Vertikal) FBD 6

FBD 4 FBD 7 FBD

5 FBD 7

PEMODELAN Persamaan P Gerak (Horizontal) G k (H i l) Pers.

1 Pers.

2 Pers. 3

PEMODELAN Persamaan P Gerak (Vertikal) G k (V ik l) Pers.

4 Pers. 5

Pers. 6 Pers.

PEMODELAN Blok Diagram Blok Diagram Vertikal Blok Diagram Vertikal Blok Diagram Horizontal

PEMODELAN Parameter Pemodelan Model Parameter Symbol Nilai Parameter Massa drive pulley + poros Ma 1130 3 Kg Model Parameter Symbol Nilai Parameter Massa drive pulley + poros Ma 1130,3 Kg Massa transmisi Mb 1298,4 Kg Inersia drive pulley + poros Ja 781450000 Inersia transmisi Jb 1802146810 K k k b i 1 (DPOB) K1 10000000 (N/ ) Jarak beban (Te) terhadap titik berat L0 0.5057 (m)

Jarak bearing 1 terhadap titik berat Ma L1 1.5307 (m) Jarak bearing 2 terhadap titik berat Ma L2 0.6193 (m) Jarak bearing 3 terhadap titik berat Ma

L3 0.578 (m) Kekakuan bearing 1 (DPOB) K1 10000000 (N/m) Kekakuan bearing 2 (DPIB) K2 10000000 (N/m) Kekakuan bearing 3 (gearbox) K3 10000000 (N/m) Kekakuan bearing 4 (gearbox)

K4 10000000 (N/m) /

Jarak bearing 4 terhadap titik berat Ma L4 1.0953 (m) Jarak bearing 3 dan 4 terhadap titik berat Mb L5 1,01 (m) Jarak torque arm terhadap titik berat Mb L6 0.924 (m) Kekauan torque arm K5 669907673.1 (N/m)

Koefisien redaman bearing 1 C1 5000 (N/ms) Koefisien redaman bearing 2 C2 5000 (N/ms) Koefisien redaman bearing 3 C3 5000 (N/ms) Koefisien redaman bearing 4 C4 5000 (N/ms)

PEMODELAN Gaya Eksitasi F kt Nil i K t It Nil i S t Spesifikasi teknis konveyor. faktor

‐faktor koreksi dalam perhitungan Faktor Nilai Keterangan Faktor koreksi ambient temperatur (Kt)

30 C

2,8 Halaman 33 Si

2 9529 Item Nilai Satuan Temperatur

Panjang konveyor 49 m

Belt ply EP 200 ‐1400x5 (6+3)

Si 2,9529

Berat belt (Wb) 18 lbs/ft Tabel 6.1 CEMA Berat material (Wm) 16,12 lbs/ft Rumus 2.31

1 Gambar 2.23 Ai

8 in Belt width

1400 mm Conveying rate 300 t/h Faktor untuk menghitung gaya belt dan beban flexure pada idler (Ky)

0,016 lbs/ft Tabel 2.1 Jarak vertikal material lift (H) 11,161 ft Faktor skirtboard friction (Cs)

0,0754 Tabel 2.4 Luffing angle ‐ 4 (lift)

( ) ,

Kedalaman material mengenai skirtboard (Hs) 5,5118 ft 0,1 x lebar belt

Wrap factor (Cw) 0,72 Tabel 2.5

Faktor gesekan idler (Kx) 0,97 lbs/ft Rumus 2.32 Belt ply EP 200 1400x5 (6+3) Idler diameter

PEMODELAN Gaya Eksitasi Hasil perhitungan komponen tegangan efektif konveyor

Komponen Komponen tegangan tegangan Nilai Nilai Keterangan Keterangan Tahanan akibat gesekan idler (Tx) 468,53 (lbs) Rumus 2.21 Tahanan

138,90 Rumus belt flexure pada carrying idller (Tyc) (lbs) 2.22 Tahanan belt flexure pada return idller (Tyr) 130,22 (lbs) Rumus 2.23

Tahanan material flexure (Tym) 41,48 (lbs) Rumus 2.24 Tahanan material lift atau lower (Tm) 179,97 (lbs) Rumus 2.25

Tahanan akibat nondriving pulley friction (Tp) 700,00 (lbs)

2 Tahanan T h kib t Ski tb d i t (T ) 9,90 9 90 (lb ) Cs C Lb H akibat Skirtboard resistance (Tac) (lbs) x Lb x Hs

PEMODELAN Gaya Eksitasi Perhitungan tegangan efektif

No Luffing angle Conveying rate Tegangan efektif (Newton) Perhitungan tegangan efektif

1 3 300 t/h 7278,9

2 3 500 t/h 7823,95

3 4 300 t/h

7477,09

0.04 Horizontal

0.04
0.02

2.5

1.5

0.5

0,98 s

plit ude (m /

0,0034 m/s 0 98 s

= 7477,09sin(4) Vertikal

7477,09cos(4) Te y

/s) Te x

3 x 10

= 7477,09cos(4) V ik l

A m time (s) angle 4 dengan conveying rate 300 t/h Te x

2.5

1.5

0.5

1,05 s

0.02 m plit u de (m /s ) kondisi operasi luffing

0 02

Beban Impuls 0,024 m/s

PEMODELAN Hasil Simulasi

1 Am

PEMODELAN Hasil Simulasi Beban Harmonik Horizontal

4 -6

x 10 x 10 x 10 x 10

) )

m ad (r e ( ud ude lit plit p m m A

1 -2

2 -4

Respon getaran pada CG

2.5

3.5

4.5

5.5

60 time (s) ti ( ) time (s) ti ( )

a) displacement

d) angular displacement

3 -6

x 10 x 10

1.5

kondisi operasi luffing

) )

0.5

/s /s

0.5 m

(m dengan conveying angle 4 e ( e d u ud lit lit p p

0.5 -0 5

m m rate 300 t/h rate 300 t/h m

A A

2.5

3.5

4.5

5.5

6 time (s) time (s)

b) velocity

e) angular velocity

Te = 7477,09cos(4)sin( ωt)

x 10

0.01

= 7458,88sin( ωt)

) )

0.005 /s

ad (r ude (m

RMS velocity 0,8561 mm/s • ude plit

0.005 lit

p Am

0.01 A

2.5

3.5

4.5

5.5 6 -4

60 time (s) time (s)

c) acceleration

f) Angular acceleration

f) Angular acceleration

Respon getaran pada CG

kondisi operasi luffing

2 x 10

3.5

2.5

2 )

3 x 10

)

e) angular velocity

4.5

b) velocity

time (s)

A m p

Am p

f) acceleration

c) acceleration

f) l ti

) l ti

time (s)

m plit u de ( ra d /s

2 A

5.5

time (s)

2 )

pl it u de (m /s

time (s)

1 A

time (s)

m plit u de (m )

5.5

4.5

3.5

2.5

5.5

x 10

pli tu d e (m /s ) conveying rate 300 t/h

4.5

3.5

2.5

PEMODELAN Hasil Simulasi Vertikal Beban Harmonik

5 x 10

3 A

p lit ude ( m /s )

1 x 10

d) angular displacement

a) displacement

time (s) time (s)

angle 4 dengan conveying rate 300 t/h

time (s)

m plit ud e ( rad )

3 x 10

y = 7477,09sin(4) sin( ωt) = 521,58sin( ωt)

1 Am

RMS velocity 0,07647 mm/s

PEMODELAN Hasil Simulasi Beban Harmonik Luffing l Conveying t CG DPIB h i t l DPOB h i t l CG DPIB tik l DPOB tik l RMS velocity hasil simulasi

angle rate horizontal horizontal vertikal vertikal

‐3 300 0,8342 0,8341 0,8344 0,0559 0,0559 0,0559

‐3 500 0,8967 0,8966 0,897 0,0601 0,0601 0,0601 ‐4 300 0,8561 0,8556 0,8563 0,07647 0,07646 0,07647

PERBANDINGAN Perbandingan Grafik Respon Getaran DPIB Horizontal

DPIB Vertikal

x 10 x 10

1.5

1 ) ) s

/s 0.5 0 5 m/ m m (m e d ude ( u it lit pl

mp A Am

2.5

3.5

4.5

5.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6 time (s) time (s)

PERBANDINGAN Perbandingan Grafik Respon Getaran DPOB Horizontal

DPOB Vertikal

x 10 x 10

1.5

1 )

) s /s

0.5 m/ m m (m e d u ude ( it lit pl

0 5

mp A Am

2.5

3.5

4.5

5.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6 time (s) time (s)

PERBANDINGAN Perbandingan RMS velocity L ffi C i DPIB DPOB DPIB DPOB Luffing angle Conveying rate CG DPIB horizontal DPOB horizontal CG DPIB vertikal DPOB vertikal ‐3 300 ‐ 1 122 0 613 ‐ 0 104 0 046 3 300 1,122 0,613 0,104 0,046

0,8342 0,8341 0,8344 0,0559 0,0559 0,0559 ‐3 500

‐ 0,986 0,614 ‐ 0,059 0,09

0,8967 0 8967 0 8966 0 897 0 0601 0 0601 0 0601 0,8966 0,897 0,0601 0,0601 0,0601 ‐4 300 ‐ 0,52 0,927 ‐ 0,072 0,127

0,8561 0,8556 0,8563 0,07647 0,07646 0,07647

PENUTUP Kesimpulan 1) Pemodelan respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker

reclaimer dengan variasi luffing angle dan conveying rate dapat dilakukan

dengan menggunakan eksitasi berupa effective tension dari belt conveyor. g gg p y

2) Luffing angle dan conveying rate berpengaruh terhadap respon getaran yang

dihasilkan oleh sistem mekanisme penggerak konveyor boom. 3) Semakin besar luffing angle yang digunakan akan menyebabkan respon getaran yang terjadi semakin besar, baik pada arah horizontal maupun vertikal. 4) Semakin besar conveying rate yang digunakan akan menyebabkan respon getaran yang terjadi semakin besar, baik pada arah horizontal maupun vertikal. vertikal

5) Respon getaran pada arah horizontal memiliki RMS velocity yang lebih besar

dibandingkan respon getaran pada arah vertikal akibat dari proyeksi tegangan efektif yang bekerja terhadap sumbu geraknya.

PENUTUP Saran

1) Perlu adanya penelitian lanjutan untuk memodelkan mekanisme penggerak

k konveyor boom dengan menggunakan eksitasi aktual yang dominan. b d k k it i kt l d i

2) Perlu adanya pemodelan terhadap mekanisme penggerak konveyor boom

dengan menggunakan eksitasi random. g gg

DAFTAR PUSTAKA

[1] Abrate, Serge. 1991, Vibrations Of Belts And Belt Drives. Mech. Mach. Theory, Vol. 27, hal. 645-659. [2] Bartelmus, Walter. 2010, Modelling Of Gearbox Dynamics Under Time-Varying Nonstationary Load For Distributed Fault Detection And Diagnosis. Nonstationary Load For Distributed Fault Detection And Diagnosis

European Journal of Mechanics A/Solids, Vol.29, hal.637-646.

[3] Budio, Sugeng. 2010. Dinamika. Lecture handout: Civil Engineering, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya: Malang. [4] Conveyor Equipment Manufacturers Association, 2002. Belt Conveyors for Bulk Materials Bulk Materials.

Engineering Conference: United States of America Engineering Conference: United States of America [5] European Association Of Pump Manufacturers. 2013. Pump Vibration Standards Guidelines . Europump.

[6] M. Musselman dan D. Djurdjanovic. 2012. Tension monitoring in a belt-driven automated material handling system.CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology Science and Technology , Vol. 5, hal67–76. Vol 5 hal67 76

[7] Frederick, Close. 1995. Modeling and Analysis of Dynamic System. John Wiley & Sons: USA. [8] Kelly, S Graham. 2000. Fundamental of Mechanical Vibrations. McGraw-Hill International Editions.: Ohio, USA i l Vib ti

[9] Rao, Singiresu S. 2004. Mechanical Vibration. Prentice Hall PTR: Singapore. [9] R Si i S 2004 M h P ti H ll PTR Si [10] Selezneva, Aleksandra. 2007. Modeling and Synthesis of Tracking Control for the Belt Drive System , Mechanical Engineering Project, Lappeenranta University of Technology: Finland.

[11] Ghalamchi, Behnam, dkk. 2013, Simple and Versatile Dynamic Model of l l f h

Spherical Roller Bearing. International Journal of Rotating Machinery, S h i l ll i vol. 2013, hal. 13.

erima Kasih

ANALISA PENGARUH VARIASI CONVEYING RATE DAN LUFFING ANGLE TERHADAP RESPON GETARAN MEKANISME PENGGERAK KONVEYOR BOOM PADA STACKER RECLAIMER PLTU PAITON BARU