Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN...

9
[1] Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP [2] Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN SPEKTRUM VIBRASI UNTUK MENGINDIKASIKAN KERUSAKAN PADA MOTOR INDUKSI DI PLTU INDRAMAYU 3 X 330 MW Rosyid Nuur Harjono 1 , Ir. Tedjo Sukmadi, MT 2 , Karnoto, ST, MT Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro 2 Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia AbstrakPenggunaan motor listrik di dunia industri, khususnya di pusat pembangkit tidak terlepas dari permasalahan yang muncul sehingga dapat menyebabkan kerugian. Ketika motor listrik dideteksi terdapat kerusakan, maka hal ini akan menimbulkan kerugian. Kerugian yang timbul tidak hanya dalam jumlah kecil, melainkan dapat juga menghasilkan kerugian yang sangat besar dalam proses produksi. Penelitian dilakukan di PLTU Indramayu 3 X 330 MW dengan mengambil kasus yang pernah terjadi pada motor induks yaitu pada motor Generator Stator Cooling Water Pump 2B. Metode analisis yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini dengan metode condition monitoring, yaitu dengan melakukan monitoring kondisi mesin melalui data yang telah diambil, kemudian dibandingkan dengan data sebelumnya sehingga dapat dilihat perubahan yang terjadi pada peralatan yang mengalami kearusakan bearing. Kerusakan bearing dapat terlihat pada gambar spektrum dengan pola muncul spektrum pada frekuensi tinggi, di mana pada rentang frekuensi tinggi, frekuensi kerusakan bearing muncul. Serta adanya kenaikan nilai overall vibrasi dari 2,916 mm/s mencapai 8,278 mm/s selama kurun waktu 4 bulan dan sudah masuk dalam kategori fault berdasar ISO 10816-3. Kata kunci – motor listrik, bearing motor, condition monitoring, spectrum, ISO 10816-3 . I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama yaitu pusat pembangkit listrik, saluran transmisi, dan sistem distribusi. Pusat pembangkit merupakan suatu rangkaian alat atau mesin yang merubah energi mekanikal untuk menghasilkan energi listrik biasanya rangkaian alat itu terdiri dari Turbin, Generator Listrik serta motor-motor listrik yang digunakan sebagai penggerak mula. Fungsi dari Turbin adalah untuk memutar Rotor dari Generator Listrik, sehingga dari putaran Rotor itu dihasilkanlah energi listrik. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat beban, dll. Penggunaan motor listrik di dunia industri, khususnya di pusat pembangkit tidak terlepas dari permasalahan yang muncul sehingga dapat menyebabkan kerugian. Ketika motor listrik dideteksi terdapat kerusakan, maka hal ini akan menimbulkan kerugian. Kerugian yang timbul tidak hanya dalam jumlah kecil, melainkan dapat juga menghasilkan kerugian yang sangat besar dalam proses produksi. Dengan adanya permasalahan yang muncul akibat terjadinya kerusakan pada motor listrik tersebut, maka penulis mencoba untuk melakukan analisa kerusakan yang terjadi pada motor listrik yang dengan menggunakan analisa vibrasi sehingga dapat meminimalisir kerugian yang akan timbul akibat berhentinya proses produksi karena motor listrik yang rusak. B. Batasan Masalah Berdasarkan uraian pada latar belakang tersebut, maka batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Penelitian dilaksanakan di PLTU Indramayu 3 X 330 MW. 2. Menguraikan manfaat dan metode analisa getaran (vibrasi) yang digunakan pada rotating equipment dalam hal ini motor induksi sebagai objek penelitian. 3. Analisa vibrasi digunakan untuk mengetahui kerusakan pada bearing motor induksi yang terjadi di PLTU Indramayu 3X330 MW. 4. Studi kasus yang diangkat pada Tugas Akhir ini berdasarkan kejadian yang terjadi di PLTU Indramayu 3X330 MW. 5. Pembahasan mengenai pemantauan kerusakan selain motor induksi tidak akan dibahas pada tugas akhir ini. C. Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut: 1. Mengetahui perbedaan spectrum vibrasi dari kondisi normal hingga mencapai kondisi fault. 2. Melihat bentuk spektrum akselerasi ketika mendapat sinyal vibrasi dari motor listrik. 3. Melihat kenaikan amplitudo dari frekuensi pada spectrum vibrasi. 4. Membuat perhitungan Cost Benefit sebagai dasar pertimbangan dilakukan rekomendasi penggantian bearing motor sebelum terjadi kerusakan yang lebih vital. II. LANDASAN TEORI A. Motor Induksi Motor induksi tiga fasa merupakan motor listrik arus bolak-balik yang paling banyak digunakan dalam dunia

Transcript of Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN...

Page 1: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

[1] Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP [2] Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP

Makalah Seminar Tugas Akhir

PEMANFAATAN SPEKTRUM VIBRASI UNTUK MENGINDIKASIKAN KERUSAKAN PADA MOTOR INDUKSI

DI PLTU INDRAMAYU 3 X 330 MW Rosyid Nuur Harjono1, Ir. Tedjo Sukmadi, MT2, Karnoto, ST, MT

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro

2

Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia

Abstrak— Penggunaan motor listrik di dunia industri, khususnya di pusat pembangkit tidak terlepas dari permasalahan yang muncul sehingga dapat menyebabkan kerugian. Ketika motor listrik dideteksi terdapat kerusakan, maka hal ini akan menimbulkan kerugian. Kerugian yang timbul tidak hanya dalam jumlah kecil, melainkan dapat juga menghasilkan kerugian yang sangat besar dalam proses produksi.

Penelitian dilakukan di PLTU Indramayu 3 X 330 MW dengan mengambil kasus yang pernah terjadi pada motor induks yaitu pada motor Generator Stator Cooling Water Pump 2B. Metode analisis yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini dengan metode condition monitoring, yaitu dengan melakukan monitoring kondisi mesin melalui data yang telah diambil, kemudian dibandingkan dengan data sebelumnya sehingga dapat dilihat perubahan yang terjadi pada peralatan yang mengalami kearusakan bearing.

Kerusakan bearing dapat terlihat pada gambar spektrum dengan pola muncul spektrum pada frekuensi tinggi, di mana pada rentang frekuensi tinggi, frekuensi kerusakan bearing muncul. Serta adanya kenaikan nilai overall vibrasi dari 2,916 mm/s mencapai 8,278 mm/s selama kurun waktu 4 bulan dan sudah masuk dalam kategori fault berdasar ISO 10816-3. Kata kunci – motor listrik, bearing motor, condition

monitoring, spectrum, ISO 10816-3 .

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama

yaitu pusat pembangkit listrik, saluran transmisi, dan sistem distribusi. Pusat pembangkit merupakan suatu rangkaian alat atau mesin yang merubah energi mekanikal untuk menghasilkan energi listrik biasanya rangkaian alat itu terdiri dari Turbin, Generator Listrik serta motor-motor listrik yang digunakan sebagai penggerak mula. Fungsi dari Turbin adalah untuk memutar Rotor dari Generator Listrik, sehingga dari putaran Rotor itu dihasilkanlah energi listrik.

Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat beban, dll.

Penggunaan motor listrik di dunia industri, khususnya di pusat pembangkit tidak terlepas dari permasalahan yang

muncul sehingga dapat menyebabkan kerugian. Ketika motor listrik dideteksi terdapat kerusakan, maka hal ini akan menimbulkan kerugian. Kerugian yang timbul tidak hanya dalam jumlah kecil, melainkan dapat juga menghasilkan kerugian yang sangat besar dalam proses produksi.

Dengan adanya permasalahan yang muncul akibat terjadinya kerusakan pada motor listrik tersebut, maka penulis mencoba untuk melakukan analisa kerusakan yang terjadi pada motor listrik yang dengan menggunakan analisa vibrasi sehingga dapat meminimalisir kerugian yang akan timbul akibat berhentinya proses produksi karena motor listrik yang rusak.

B. Batasan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang tersebut, maka batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian dilaksanakan di PLTU Indramayu 3 X 330 MW.

2. Menguraikan manfaat dan metode analisa getaran (vibrasi) yang digunakan pada rotating equipment dalam hal ini motor induksi sebagai objek penelitian.

3. Analisa vibrasi digunakan untuk mengetahui kerusakan pada bearing motor induksi yang terjadi di PLTU Indramayu 3X330 MW.

4. Studi kasus yang diangkat pada Tugas Akhir ini berdasarkan kejadian yang terjadi di PLTU Indramayu 3X330 MW.

5. Pembahasan mengenai pemantauan kerusakan selain motor induksi tidak akan dibahas pada tugas akhir ini.

C. Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut: 1. Mengetahui perbedaan spectrum vibrasi dari kondisi

normal hingga mencapai kondisi fault. 2. Melihat bentuk spektrum akselerasi ketika mendapat

sinyal vibrasi dari motor listrik. 3. Melihat kenaikan amplitudo dari frekuensi pada

spectrum vibrasi. 4. Membuat perhitungan Cost Benefit sebagai dasar

pertimbangan dilakukan rekomendasi penggantian bearing motor sebelum terjadi kerusakan yang lebih vital.

II. LANDASAN TEORI

A. Motor Induksi Motor induksi tiga fasa merupakan motor listrik arus

bolak-balik yang paling banyak digunakan dalam dunia

Page 2: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

industri. Dinamakan motor induksi karena pada kenyataannya arus rotor motor ini bukan diperoleh dari suatu sumber listrik, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar. Dalam kenyataannya, motor induksi dapat diperlakukan sebagai sebuah transformator, yaitu dengan kumparan stator sebagai kumparan primer yang diam, sedangkan kumparan rotor sebagai kumparan sekunder yang berputar.

A.1. Konstruksi Motor Induksi Motor induksi memiliki dua bagian utama, yaitu stator

yang merupakan bagian yang diam, dan rotor sebagai bagian yang berputar. Kontruksi Motor Induksi adalah sebagai berikut:

1. Stator Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris.

2. Rotor Rotor adalah bagian dari motor listrik atau yang berputar pada sumbu rotor. Perputaran rotor di sebabkan karena adanya medan magnet dan lilitan kawat email pada rotor. Sedangkan torsi dari perputaran rotor di tentukan oleh banyaknya lilitan kawat dan juga diameternya.

Gambar 2.1. Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa

B. Pengetahuan dasar bearing Bearing atau bantalan merupakan salah satu bagian dari

elemen mesin yang memegang peranan cukup penting karena fungsi dari bearing yaitu untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan. Bearing membantu mengurangi gesekan diantara dua buah permukaan sehingga sistem tersebut dapat berjalan dengan baik. Untuk itu bearing harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.

Gambar 2.2. Komponen Rolling Bearing

Sebuah mesin dengan bantalan yang rusak dapat menghasilkan setidaknya lima frekuensi. Frekuensi ini diantaranya

1. Rotating unit frequency or speed (S) :

2. Fundamental train frequency (FTF) Frekuensi sangkar sama dengan kecepatan sudut satu pusat bola.

FTF (1) 3. Ball pass frequency of the outer race (BPFO)

Ball Pass Frequency of Outer Race dapat didefinisikan sebagai frekuensi bola yang melewati satu titik pada sisi luar. BPFO dapat digambarkan sebagai jumlah bola dikalikan dengan perbedaan frekuensi antara sangkar dan sisi

BPFO luar.

(2)

4. Ball pass frequency of the inner race (BPFI) Ball Pass Frequency of Inner Race dapat didefinisikan sebagai frekuensi bola yang melewati satu titik pada

BPFI

sisi dalam. BPFI dapat digambarkan sebagai jumlah bola dikalikan dengan perbedaan frekuensi antara inner race dan sangkar.

(3)

5. Two times ball spin frequency (2 X BSF)

BSF (4)

Pada umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu:

1. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros. • Bantalan luncur (sleeve bearing): Pada bantalan ini

terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

• Bantalan gelinding (rolling bearing): Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat

2. Berdasarkan arah beban terhadap poros • Bantalan radial: Arah beban yang ditumpu bantalan

ini adalah tegak lurus sumbu. • Bantalan aksial (thrust): Arah beban bantalan ini

sejajar dengan sumbu poros.

Pada umumnya ketahanan suatu bearing pada aplikasi tergantung dari beberapa faktor dibawah ini:

- Bearing yang digunakan sesuai dengan desain dan ukurannya

- Bearing dipasang dengan baik dan benar pada shaft atau rumahnya (housing).

- Sistem pelumasan yang digunakan sesuai dengan peruntukan, lapisan pelumas yang dihasilkan cukup untuk memisahkan atau mencegah kontak antara dua permukaan berputar.

- Pengoperasian tidak menyebabkan temperatur operasi bearing terlalu panas.

- Bearing terhindar dari kotoran dan kontaminasi.

Page 3: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

Dari pernyataan di atas bisa diambil kesimpulan bahwa penyebab utama kerusakan pada rolling bearing dapat berupa:

- Fatigue spalling - Kekurangan pelumasan (Lack of lubrication) - Pemasangan yang tidak akurat (Poor Assembly) - Kontaminasi (Contamination) - Brinelling - Temperatur operasi yang berlebih

C. Teori Dasar Vibrasi Getaran mesin adalah gerakan suatu bagian mesin maju

dan mundur (bolak-balik) dari keadaan diam /netral, (F=0). Contoh sederhana untuk menunjukkan suatu getaran adalah pegas.

Gambar 2.3 Pegas

Pegas tersebut tidak akan bergerak/bergetar sebelum ada gaya yang diberikan terhadapnya. Setelah gaya tarik (F) dilepas maka pegas akan bergetar, bergerak bolak-balik disekitar posisi netral.

Klasifikasi getaran secara umum dapat digolongkan menjadi dua yaitu:

1. Getaran bebas adalah suatu getaran yang terjadi secara alami pada suatu sistem yang tidak dipengaruhi oleh gaya luar.

2. Getaran paksa adalah getaran yang terjadi akibat adanya rangsangan gaya dari luar.

Pegukuran data vibrasi mengandung banyak informasi yang berguna untuk menentukan kondisi suatu mesin, antara lain:

- Memberikan informasi operasi mesin teraman (safe operating condition).

- Mendeteksi perubahan kondisi suatu mesin - Digunakan untuk mendiagnosa penyebab dari suatu

perubahan. - Digunakan untuk menganalisa kondisi suatu mesin.

a. Frekuensi Parameter Dasar Vibrasi

Frekuensi adalah banyaknya jumlah putaran atau gerakan dalam satu satuan waktu. Satuan dari frekuensi antara lain:

- RPM = Revolution or cycle per minute. - Hertz (Hz) = Revolutions or cycle per second.

b. Amplitudo Amplitudo adalah besarnya gerakan dynamic dari getaran atau vibrasi. Amplitudo secara umum mengindikasikan tingkat keparahan dari suatu vibrasi. Amplitudo biasanya disertai salah satu dari tiga unit berikut:

- Peak to peak - Zero – to - Peak - Root mean square (RMS)

Gambar berikut mengilustrasikan hubungan antara ketiga unit tersebut.

Gambar 2.4 Korelasi antara Peak to peak, 0-to-Peak dan RMS

c. Harmonic Motion Harmonic motion adalah karakteristik dari suatu sinusoidal. Semua gerakan harmonis (harmonic motion) adalah periodic yang artinya selalu berulang pada waktu yang sama.

Gambar 2.5 Harmonic Motion

d. Periodic Motion Periodic motion (gerakan periodik) adalah semua gerakan yang berulang secara periodis. Ini termasuk harmonic motion, pulses dan lain sebagainya. Gerakan periodik adalah semua gerakan yang berulang sendiri di waktu yang sama.

Gambar 2.6 Periodic Motion

e. Random Motion Random motion (gerakan tidak beraturan) terjadi secara erratic dan berlaku disemua frekuensi pada rentang pengukuran pita frekuensi (frequency band). Random motion adalah semua gerakan yang tidak terjadi secara periodic ataupun harmonic.

Gambar 2.7 Random Motion

Page 4: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

III. SPEKTRUM VIBRASI UNTUK MENGINDIKASIKAN KERUSAKAN PADA MOTOR INDUKSI Penelitian dilakukan sesuai pada gambar 3.1, dengan

alur penelitian sebagai berikut:

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian

A. Bahan dan Perlengkapan 1. Bahan Analisa

Bahan yang digunakan dalam analisa ini adalah: a. Data pengukuran vibrasi peralatan b. Standar batasan nilai overall vibrasi.

2. Perlengkapan Pendukung Perlengkapan pendukung yang digunakan adalah sebagai berikut: a. Portable machinery health analyzer CSI 2130. b. Perangkat keras (Hardware) yaitu seperangkat

komputer (Personal Computer). c. Perangkat lunak (Software) yaitu AMS (Asset

Management System) machinery manager dari Emerson Inc sebagai database, penyimpanan, penganalisaan dan pembuatan laporan data vibrasi.

d. Printer untuk mencetak hasil analisa.

B. Metode pengambilan data Pengukuran vibrasi secara umum dilakukan dalam dua tahap, yaitu vibrasi overall dan spectrum vibrasi. 1. Pengukuran Vibrasi Overall dan Trending Analysis.

Vibrasi overall, atau vibrasi velocity, dengan satuan mm/s atau inch/s RMS (root-mean-square), digunakan untuk mengetahui kondisi umum kelayakan mesin yang beroperasi. Berdasarkan standard yang digunakan, yaitu ISO 2372 atau standard yang lebih baru ISO 10816-3, nilai vibrasi suatu mesin yang beroperasi dapat ditentukan apakah mesin tersebut layak atau tidak layak untuk terus beroperasi.

Gambar 3.2 ISO 2372 dan ISO 10816-3

Trending, adalah plot dari suatu variable/parameter kondisi mesin (misalnya, vibrasi) sepanjang waktu tertentu, yang digunakan sebagai petunjuk atau indikator terjadinya perubahan (biasanya memburuknya) suatu mesin. Trending, atau dalam Pemeliharaan Prediktif sering juga disebut Trending Analysis, ini sangat umum (bahkan mutlak) digunakan dalam condition monitoring. Dengan menggunakan alat-alat portable yang sederhana, analisa trending ini sudah dapat diaplikasikan dalam suatu program condition monitoring. Misalnya, trending yang meningkat dari vibrasi suatu mesin, menunjukkan makin memburuknya kondisi mesin tersebut.

2. Spektrum Vibrasi

Pengukuran vibrasi berikutnya yaitu, (b) spektrum vibrasi, dengan satuan amplitude mm/s (atau inch/s) dan frekuensi cpm (=cycle per minute) atau Hz, digunakan untuk mendiagnosis (analisa) sumber penyebab dominan vibrasi dari suatu mesin (misalnya vibrasinya cenderung tinggi). Pengukuran spectrum vibrasi ini biasanya dilakukan jika nilai vibrasi overall sudah relatif tinggi. Hasil pengukuran berupa grafik dengan sumbu Y menunjukkan amplitude (nilai) vibrasi, dan sumbu X menunjukkan frekuensi vibrasinya. Dari frekuensi (dan amplitudo) itulah dapat dikenali tipikal kegagalan suatu mesin, misalnya: rotor unbalance, rotor eccentricity, misalignment shaft, mechanical looseness, belt drive buruk, blade passing frequency, dan lain-lain.

C. Variable yang diamati

Variable yang akan diamati dalam penelitian ini: - Spektrum dan waveform Velocity atau kecepatan

dari empat titik dan tiga arah pengukuran

Page 5: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

- Spektrum dan waveform Akselerasi dari empat titik dan tiga arah pengukuran

- Nilai amplitudo “overall” - Tren data

D. Pengolahan dan analisa data Data yang diperoleh dari pengambilan data vibrasi mesin berupa gambar spektrum dan dilengkapi dengan nilai amplitudo dan frekuensi pada mode acceleration maupun velocity untuk melihat pola dari spektrum. Data tersebut disimpan di dalam database komputer untuk kemudian dilakukan monitoring kondisi mesin melalui data yang telah diambil. Data vibrasi yang diambil melalui tranduser harus dikonversi menjadi bentuk yang dapat dimengerti. Data dimensi bearing dilakukan kalkulasi menggunakan persamaan 1 s/d 4 kemudian dikomparasi dengan tabel 3.1 di bawah. Apakah masuk dalam defect frekuensi yang terdapat pada tabel apa tidak. Berikut tabel defect frekuensi bearing sesuai manufaktur bearing SKF.

Tabel 3.1. Data frekuensi kerusakan bearing SKF Deep Grove Ball Bearing 6300 series

Untuk kolom yang berwarna kuning merupakan tipe

bearing yang digunakan pada motor induksi untuk penelitian tugas akhir ini.

Perhitungan nilai frekuensi kerusakan bearing dengan menggunakan persamaan di atas dikomparasi dengan

nilai peak yang muncul pada spektrum. Apabila hasil perhitungan berdasarkan persamaan 1 s/d 4 berada pada kisaran N -10 sampai dengan N +10 (N merupakan data pada table 3.6 dan harmonik), maka bearing tersebut dapat dikatakan rusak sesuai dengan kategorinya.

IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN A. Pengambilan dan analisa data vibrasi pada motor listrik

dengan perawatan kurang. Kerusakan bearing dapat diketahui dengan menggunakan

analisa vibrasi. Yakni dengan melihat gambar spektrum vibrasi dari motor listrik. Kerusakan bearing dimulai ketika spektrum muncul pada frekuensi tinggi (20 kHz - 60 kHz) sampai akhirnya menuju ke frekuensi rendah. Di mana apabila spektrum tersebut sudah memasuki frekuensi rendah dan random, maka telah sampai pada tingkat kerusakan yang parah.

Data pengukuran vibrasi menunjukkan adanya nilai High Frequency Detection (HFD) berada di atas ambang batas pada bagian radial bearing motor sisi DE. Temuan ini segera dilaporkan kepada bagian mekanik untuk segera dilakukan penggantian pada bearing motor tersebut. Permasalahan ini terjadi pada Generator Stator Cooling Water Pump 2B dimana fungsinya cooler pada generator.

Gambar 4.1. Foto Generator Stator Cooling Water Pump 2B

Berikut data vibrasi yang diambil dari sebuah motor Generator Stator Cooling Water Pump 2B yang terindikasi adanya kerusakan pada bearing.

Tabel 4.1. Data nilai overall Generator Stator Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor DATE OVERALL

11-Mar-13 2.916 mm/Sec 24-Mar-13 4.063 mm/Sec 08-Apr-13 5.015 mm/Sec 17-Jun-13 6.570 mm/Sec 27-Jun-13 8.044 mm/Sec 03-Jul-13 8.278 mm/Sec

Page 6: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

Gambar 4.2 Spektrum acceleration G’s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 11 Maret 2013

Gambar 4.3. Spektrum acceleration G’s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 24 Maret 2013

Gambar 4.4. Spektrum acceleration G’s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 8 April 2013

Gambar 4.5. Spektrum acceleration G’s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 17 Juni 2013

Gambar 4.6. Spektrum acceleration G’s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 27 Juni 2013

Gambar 4.7. Spektrum acceleration G’s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 3 Juli 2013

Gambar 4.8. Gambar multiple spektrum acceleration G’s Generator Stator Cooling Water Pump 2B untuk sisi radial

NDE motor

Gambar 4.9. Spektrum velocity mm/s Generator Stator Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 11

Maret 2013

Page 7: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

Gambar 4.10. Spektrum velocity mm/s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 24 Maret 2013

Gambar 4.11. Spektrum velocity mm/s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 8 April 2013

Gambar 4.12. Spektrum velocity mm/s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 17 Juni 2013

Gambar 4.13. Spektrum velocity mm/s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 27 Juni 2013

Gambar 4.14. Spektrum velocity mm/s Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial DE motor tanggal 3 Juli 2013

Gambar 4.15. Gambar Tren data dari Generator Stator

Cooling Water Pump 2B sisi radial NDE motor

Pada spektrum akselerasi pada gambar di atas menunjukkan dominan aktifitas vibrasi pada rentang frekuensi di atas 1600 Hz. Pembacaan overall vibrasi pada beberapa gambar spektrum diatas mengindikasikan adanya suatu aktifitas vibrasi pada frekuensi tinggi yang umumnya merupakan rentang frekuensi resonansi bearing. Berdasarkan gambar 2.24, data-data di atas mengindikasikan bearing pada Generator Stator Cooling Water Pump 2B untuk sisi radial NDE motor mengalami kerusakan stage tiga. Dimana spectrum berada pada range 1 kHz-5 kHz dan mucul 1X RPM. Selain itu, pada perhitumgan frekuensi bearing terdapat indikasi kerusakan pada frekuensi Ball Spin Frequency pada bearing. Sebagai pencegahan agar motor tidak mengalami kerusakan yang lebih vital, maka untuk segera dibuat rekomendasi penggantian bearing yang ditujukan kepada bagian pemeliharaan.

B. Perhitungan frekuensi kerusakan bearing Untuk menentukan kerusakan yang terjadi pada bearing

maka perlu dilakukan perhitungan menggunakan rumus pada persamaan 1, 2, 3, dan 4. Sebelum melakukan perhitungan berikut disampaikan informasi mengenai dimensi dari bearing (6312) yang ada pada motor induksi di mana motor induksi ini (motor Generator Stator Cooling Water Pump 2B) merupakan studi kasus yang diangkat pada penelitian tugas akhir ini.

Nb : 8 S : 2900 rpm Bd : 0.875 Pd : 3.74 inch φ : 0

Adapun hasil perhitungan dapat dilihat pada kalkulasi di bawah:

Page 8: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

• BPFO = (N/2)(RPM/60)(1-(Bd/Pd)(cos ∅)) = (8/2)(2900/60)(1-(0.875/3.74)(cos0)) = 148.091 Hz • BPFI = (N/2)(RPM/60)(1+(Bd/Pd)(cos ∅)) = (8/2)(2900/60)(1+(C)(cos0)) = 238.363 Hz • BSF = (1/2)(RPM/60)(Pd/Bd)(1 - [(Bd/Pd)(cos∅)]2

=(1/2)(2900/60)(3.74/0.875)(1-[(0.875/3.74)(cos0)] )

2

= 97.673 Hz )

• FTF = (1/2)(RPM/60)(1-(Bd/Pd)(cos∅)) = (1/2)(2900/60)(1-(0.875/3.74)(cos0)) = 18.510 Hz

C. Analisa Perhitungan Cost Benefit Analysis Menurut Mare J. Schniederjans, Jamie L. Hamaker,

Ashlyn M. Schniederjans (2004, p140), Cost Benefit Analysis adalah suatu teknik untuk menganalisis biaya dan manfaat yang melibatkan estimasi dan mengevaluasi dari manfaat yang terkait dengan alternatif tindakan yang akan dilakukan. Teknik ini membandingkan nilai manfaat kini dengan investasi dari biaya investasi yang sama sebagai alat bantu dalam pengambilan keputusan.

Tujuan dari metode Cost Benefit Analysis yaitu menetukan apakah merupakan suatu investasi yang baik. CBA juga betujuan untuk memberikan dasar untuk membandingkan suatu proyek. Termasuk membandingkan biaya total yang diharapkan dari setiap pilihan dengan total keuntungan yang diharapkan, untuk mengetahui apakah keuntungan melampaui biaya serta berapa banyak.

Cost Benefit Analysis digunakan untuk mengetahui besaran keuntungan atau kerugian serta kelayakan suatu proyek. Analisis ini memperhitungkan biaya serta manfaat yang akan diperoleh dari pelaksanaan program. Perhitungan manfaat dan biaya merupakan satu kesatuan yang tidak bisa dipisahkan. Cost Benefit Analysis juga digunakan untuk mengetahui seberapa baik atau seberapa buruk tindakan yang akan direncanakan akan berubah.

Tabel 4.1 Analisa Cost Benefit Generator Stator Cooling Water

Pump 2B

Keuntungan yang bisa diperoleh apabila melakukan rekomendasi: Total Maintenance Cost tingkat parah - Total Maintenance Cost rekomendasi = Rp 102.800.000 – Rp 2.200.000 = Rp 100.600.000,00

Setelah dilakukan perhitungan Cost Benefit Analysis diperoleh bahwa penggantian bearing yang merupakan hasil rekomendasi dari analisa yang telah dilakukan menghasilkan nilai ekonomis yang lebih tinggi yakni dapat menghemat biaya hingga Rp 100.600.000,00. Sehingga dapat mengurangi nilai pemeliharaan yang besar akibat kerusakan yang lebih ekstrim yakni motor terbakar.

V. Kesimpulan dan saran A. Kesimpulan

Melihat data yang diperoleh dari pengambilan data dan pembahasan analisa yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Kerusakan pada peralatan berputar, dalam hal ini

kerusakan bearing pada motor listrik dapat dideteksi dengan bantuan spektrum vibrasi.

2. Indikasi awal kerusakan bearing ditandai dengan munculnya spectrum pada frekuensi ultrasonik dan lama-kelamaan akan menuju ke frekuensi rendah apabila bearing sudah masuk dalam kategori rusak.

3. Pada tingkatan kerusakan bearing stage tiga, perencanaan penggantian bearing sudah harus segera direncanakan untuk dilakukan dalam waktu dekat. Perbaikan atau penambahan pelumasan sudah tidak lagi bisa berguna didalam mengurangi kerusakan yang telah terjadi.

4. Besarnya amplitudo vibrasi dan pola vibrasi akan memberi informasi tentang kondisi mesin dan komponen penyusunnya. Besar kecilnya amplitudo mempengaruhi baik buruknya kondisi mesin dengan mempertimbangkan berbagai tipe mesin, kondisi, tingkat kekritisan yang berbeda, dan berbagai macam susunan komponen mesin.

B. Saran Saran yang dapat diberikan dalam penelitian adalah

sebagai berikut : 1. Penelitian dapat dilakukan melalui sistem pemodelan

sehingga dapat dilakukan simulasi.

2. Analisa kerusakan motor dapat dilakukan dengan menggunakan metode lain yang dapat mengetahui sumber kerusakan sebagai contoh MCSA (Motor Current Signature Analysis), dsb.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Girdhar, Paresh. 2004. Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance. Elsevier. Burlington.

[2]. Harris, Tedric A and Michael N. Kotzalas. 2007. Essential Concepts of Bearing Technology. CRC Press Taylor & Francis Group. United States of America.

[3]. Pruftechnik. 2002. An engineer‟s guide – Making the maintenance better (Edition 8). Ismaning: Pruftechnik group

[4]. Robichaud J Michael, P.Eng. Reference Standards for Vibration Monitoring and Analysis. Bretech

Page 9: Makalah Seminar Tugas Akhir PEMANFAATAN …elektro.undip.ac.id/el_kpta/wp-content/uploads/2012/05/L2F309021... · Makalah Seminar Tugas Akhir . ... B. Pengetahuan dasar bearing Bearing

Engineering Ltd., 70 Crown Street, Saint John, NB Canada.

[5]. Schniederjans Mare J, Jamie L. Hamaker, Ashlyn M. Schiederjans. 2004. Information Technology Investment:

[6]. Taylor, James I.2003. The vibration analysis hand book (1

Decision-making Methodology. World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd.Singapore.

st

[7]. edition).USA : Vibration consultants.

http://www.gunungkidul.org/2012/11/daftar-umr-gaji-jabodetabek-jawa-barat.html

[8]. http://indosdm.com/kep-102menvi2004-tentang-waktu-kerja-lembur-dan-upah-kerja-lembur

[9]. http://library.binus.ac.id/eColls/eThesis/Bab2/2011-1-00387-KA%202.pdf

[10]. http://www.sisilain.net/2011/08/pengertian-rotor-dan-stator.html

BIODATA MAHASISWA Rosyid Nuur Harjono (L2F 309021) lahir di Semarang, 2 November 1987. Mahasiswa Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Semarang konsentrasi Teknik Tenaga Listrik.

Mengetahui / Mengesahkan : Pembimbing I

Pembimbing II

Ir. Tedjo Sukmadi, M.T. NIP. 196111171988031001 NIP. 196907091997021001

Karnoto, ST, MT.