ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam proses industri, banyak dijumpai adanya bermacam bentuk serta
ukuran mesin, yang selain kerjanya rumit juga bernilai mahal. Kerusakan yang
terjadi secara mendadak dari mesin-mesin yang sedang dioperasikan akan
berakibat terhentinya proses produksi, terbuangnya jam kerja karyawan serta
pengeluaran biaya perbaikan yang mahal. Untuk mengatasi masalah tersebut
diatas, diperlukan usaha perawatan serta mengetahui kondisi-kondisi dan batas
dari mesin yang dioperasikan, sehingga tindakan penyelamatan dapat cepat
diambil jika kondisi batas tersebut dicapai dan kerusakan lebih parah dapat
dihindari. Sifat-sifat getaran yang ditimbulkan pada suatu mesin dapat
menggambarkan kondisi gerakan-gerakan yang tidak diinginkan pada komponen
– komponen mesin, sehingga pengukuran, dan analisa getaran dapat dipergunakan
untuk mendiagnosa kondisi suatu mesin, sebagai contoh adanya roda gigi yang
telah aus akan menimbulkan getaran dengan amplitude yang tinggi pada frekuensi
sesuai dengan frekuensi toothmesh (RPM kali jumlah gigi). Adanya unbalance
(ketidakseimbangan) putaran akan menimbulkan getaran dengan level tinggi pada
frekuensi yang sama dengan rpm poros itu sendiri.
Hasil trending data vibrasi pada turbine – generator unit 1 PLTU AMURANG
sejak bulan Januari hingga Juni 2015 menunjukkan adanya kenaikan vibrasi
secara kontinyu pada generator rear bearing (bearing 4) arah X, seperti pada tabel
1 dan gambar 1. Kenaikan secara signifikan terjadi sejak bulan maret hingga
Juni, dengan nilai vibrasi tertinggi 140,4 μm, dimana set point alarm high pada
160 μm dan alarm high-high pada 250 μm. Kenaikan nilai vibrasi ini juga diikuti
oleh kenaikan temperatur generator return oil hingga mencapai 66,3 0C, dimana
set point alarm high pada 65 0C dan alarm high-high pada 70 0C.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 1
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
1.2 RUMUSAN MASALAH
Permasalahan utama yang hendak dianalisa adalah mengevaluasi kondisi
aktual vibrasi pada bearing turbin – generator, untuk mencegah terjadinya
kegagalan katastropik dan mencegah terjadinya unit trip akibat bekerjanya
proteksi vibrasi pada turbine supervisory instrument (TSI). Kondisi terakhir
yang terpantau sebelum dilakukan program ini adalah terjadinya vibrasi
tinggi pada bearing turbin-generator sisi rear.
1.3 BATASAN MASALAH
Berdasarkan uraian pada latar belakang tersebut, maka batasan masalah
pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Penelitian dilaksanakan di PLTU Amurang 2x25MW
2. Pengukuran vibrasi hanya dilakukan pada rotating equitment turbin-
generator unit 1 PLTU amurang
3. Analisa spectrum vibrasi digunakan untuk mengetahui tipe kerusakan
pada bearing generator (4) sisi rear dan sisi (3) front, unit 1 .
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut:
1. Mengetahui cara melakukan pengukuran vibrasi
2. Melakukan analisa spectrum vibrasi pada arah axial, radial, dan
tangensial untuk mengetahui tipe kerusakan pada bearing generator unit
1 sisi rear dan front.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
BAB II
DASAR TEORI
2.1 GETARAN
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 2.1
Gambar 2.2
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 3
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
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.
2.2 KARAKTERISTIK GETARAN
Kondisi suatu mesin dan masalah-masalah mekanik yang terjadi dapat
diketahui dengan mengukur karakteristik getaran pada mesin tersebut.
Karakteristik- karakteristik getaran yang penting antara lain :
1. Frekuensi Getaran
2. Perpindahan Getaran (Vibration Displacement)
3. Kecepatan Getaran (vibration Velocity)
4. Percepatan Getaran (vibration Acceleration)
5. Phase Getaran
Dengan mengacu pada gerakan pegas, kita dapat mempelajari karakteristik suatu
getaran dengan memetakan gerakan dari pegas tersebut terhadap fungsi waktu.
Gambar 2.3
Gerakan bandul pegas dari posisi netral ke batas atas dan kembali lagi ke posisi
netral dan dilanjutkan ke batas bawah, dan kembali lagi ke posisi netral, disebut
satu siklus getaran (satu periode).
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 4
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
2.2.1 FREKUENSI GETARAN
Gerakan periodik atau getran selalu berhubungan dengan frekuensi yang
menyatakan banyaknya gerakan bolak-balik (satu siklus penuh) tiap satuan waktu.
Hubungan antara frekuensi dan periode suatu getaran dapat dinyatakan dengan
rumus sederhana: Frekuensi = 1/periode.
Frekuensi dari getaran tersebut biasanya dinyatakan sebagai jumlah siklus getaran
yang terjadi tiap menit ( CPM = Cyles per minute ). Sebagai contoh sebuah mesin
bergetar 60 kali (siklus; dalam 1 menit maka frekuensi getaran mesin tersebut
adalah 60 CPM. Frekuensi bisa juga dinyatakan dalam CPS (cycles per second)
atau Hertz dan putaran dinyatakandalam revolution per minute (RPM).
2.2.2 PERPINDAHAN GETARAN ( VIBRATION DISPLACEMENT )
Jarak yang ditempuh dari suatu puncak (A ) ke puncak yang lain (C)
disebut perpindahan dari puncak ke puncak ( peak to peak displacement ) .
Perpindahan tersebut pada umumnya dinyatakan dalam satuan mikron (μm) atau
mils.
1 μm = 0.001mm
1 mils= 0.001 inch
2.2.3 KECEPATAN GETARAN ( VIBRATION VELOCITY )
Karena getaran merupakan suatu gerakan, maka getaran tersebut pasti
mempunyai kecepatan Pada gerak periodik (getaran) seperti pada gambar 2.2,
kecepatan maksimum terjadi pada titik B (posisi netral) sedangkan kecepatan
minimum (O) terjadi pada titik A dan titik C. Kecepatan getaran ini biasanya
dalam satuan mm/det (peak). Karena kecepatan ini selalu berubah secara sinuoida,
maka sering kali digunakan pula satuan mm/sec (rms). Nilai peak 1,414 x nilai
rms, kadang-kadang digunakan juga satuan inch/sec( peak ) atau inch/sec (rms) 1
inch = 25.4 mm .
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 5
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
2.2.4 PERCEPATAN GETARAN (ACCELERATION)
Karakteristik getaran lain dan juga penting adalah percepatan. Pada
gambar2.3, dititik A atau C kecepatan getaran adalah nol tetapi pada bagian-
bagian tersebut akan mengalami percepatan yang maksimum. Sedang pada titik B
(netral) percepatan getaran adalah nol. Secara teknis percepatan adalah laju
perubahan dari kecepatan. Percepatan getaran pada umumnya dinyatakan dalam,
satuan “g’s’ peak, dimana satu “g” adalah percepatan yang disebabkan oleh gaya
gravitasi pada permukaan bumi. Sesuai dengan perjanjian intemasional satuan
gravitasi pada permukaan bumi adalah 980,665cm/s^2 (386,087inc/sec^2 atau
32,1739 feet/40).
2.2.5 PHASE GETARAN
Pengukuran phase getaran memberikan informasi untuk menentukan
bagaimana suatu bagian bergetar relatif terhadap bagian yang lain, atau untuk
menentukan posisi suatu bagian yang bergetar pada suatu saat, terhadap suatu
referensi atau terhadap bagian lain yang bergetar dengan frekuensi yang sama.
Beberapa contoh pengukuran phase :
Gambar 2.4
Dua bandul pada Gambar 2.4 bergetar dengan frekuensi dan displacement yang
sama, bandul A berada pada posisi batas atas dan bandul B pada waktu yang sama
berada pada batas bawah. Kita dapat menggunakan phase untuk menyatakan
perbandingan tersebut. Dengan memetakan gerakan kedua bandul tersebut pada
satu siklus penuh, kita dapat melihat bahwa titik puncak displacement kedua
bandul tersebut terpisah dengan sudut 180 (satu siklus penuh = 360 ). Oleh karena
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 6
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
itu kita dapat mengatakan bahwa kedua bandul tersebut bergetar.dengan beda
phase 90.
Gambar 2.5
Pada gambar 2.5 bandul A berada pada posisi batas atas dan bandul B pada waktu
yang sama berada pada posisi netral bergerak menuju ke batas bawah.
Sehingga kita dapat mengatakan bahwa kedua bandul tersebut bergetar dengan
beds phase 180.
Gambar 2.6
Pada gambar 2.6 pada waktu yang sama kedua bandul A dan B berada pada batas
atas. Oleh karena itu kita dapat mengatakan bahwa kedua bandul tersebut bergetar
dengan sudut phase 0 atau se-phase.
2.2.6 SPIKE ENERGY
Karakteristik lain dari getaran yang agak khusus adalah pengukuran
SPIKE ENERGY. Besaran dari spike ini agak abstrak karena tidak dapat
menjelasakan dengan gambar dari getaran bandul. Pengukuran spike energy
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 7
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
adalah pengukuran getaran frekuensi tinggi akibat adanya pulsa dari energi
getaran . Pulsa dari energi getaran yang terjadi pada mesin sebagai akibat dari:
1. Permukaan yang cacat dari elemet rolling bearing atau gear.
2. Rubs,impact, dan terjadi kontak antara logam dengan logam didalam
mesin yang berputar.
3. Aliran steam dengan tekanan tinggi atau kebocoran udara.
4. Kavitasi akibat aliran yang tubulent dalam fluids.
Sebelum diperkenalkan pengukuran spike energy, sangat sulit untuk mendeteksi
dan menganalisa secara dini kerusakan yang terjadi pada bearing dan gear.
Dengan pengukuran spike energy, getaran dengan frekuensi tinggi akibat
kerusakan pada bearing dan gear dapat dideteksi dengan mudah. Secara dasar
pengukuran spike energy adalah pengukuran percepatan dari suatu getaran
sehingga pengukuran ini sangat sensitiv terhadap getara dengan frekuensi tinggi
yang di akibatkan karena terjadi kerusakan pada bearing atau gear. Pengukuran
dinyatakan dalam satuan “gSE”.
2.3 SATUAN- SATUAN PENGUKURAN
Ada beberapa satuan-satuan yang digunakan dalam suatu pengukuran getaran.
Harga Peak-to-peak : adalah harga amplitudo dari gelombang sinusoida mulai dari
batas atas sampai ke batas bawah. Pengukuran displacement suatu getaran
biasanya menggunakan harga peak-to-peak dengan satuan mils atau mikron.
Harga Peak : adalah harga peak-to-peak dibagi dua atau setengah dari harga peak-
to-peak. Harga RMS (root-means-square) : harga ini sering digunakan untuk
mengklasifikasikan keparahan getaran dari suatu mesin. Harga RMS ini mengukur
harga energi efektif yang dipakai untuk menghasilkan getaran pada suatu mesin.
Untuk gerak sinusoidal harga RMS adalah 0.707 X peak. Sedangkan Harga
Average dari suatu gelombang sinusoidal adalah 0.637 X harga peak.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 8
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
TABEL1 CONVERSION FACTORS
APPLIES ONLY TO SINUSOIDAL WAVEFORM
CONVERSION FACTOR PEAK TO PEAK PEAK RMS AVERAGE
PEAK TO PEAK 1 0.5 0.354 0.318
PEAK 2 1 0.71 0.64
RMS 2.83 1.414 1 0.90
AVERAGE 3.14 1.571 1.111 1
2.4 TRANDUCER ALAT UKUR
Untuk mengukur suatu getaran mesin dibutuhkan suatu tranduser getaran
yang berfungsi untuk mengolah sinyal getaran menjadi sinyal lain, dalam hal ini
sinyal listrik.. Tranduser getaran yang umum digunakan adalah velocity pickups,
accelerometer dan non-contact pickups. Masing-masing tranduser tersebut
mempunyai keuntungan dan kerugian dalam aplikasinya. Tidak ada satupun
tranduser yang dapat memberikan semua kebutuhan pengukuran yang diperlukan,
sehingga kita harus memilih tranduser yang paling cocok untuk pekerjaan yang
akan kita lakukan.
2.4.1 VELOCITY PICKUP
Gambar 2.7 tranducer velocity pick up
A. Prinsip Kerja :
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 9
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 2.7 menunjukkan skematik dari velocity pickups dan bagian-
bagiannya. Sistem tersebut terdiri dari massa yang dililiti o1eh suatu
kumparan yang dihubungkan dengan pegas dan damper, Dan suatu magnet
permanen yang memberikan medan magnet yang cukup kuat dipasang
mengelilingi kumparan tersebut. Prinsip kerja dari tranduser ini
berdasarkan hukum fisika bahwa ” apabila suatu konduktor digerakkan
melalui suatu medan magnet, atau jika.suatu medan magnet digerakkan
melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada
konduktor tersebut. Apabila transducer ini ditempatkan pada bagian mesin
yang bergetar, maka tranduser inipun akan ikut bergetar, sehingga
kumparan yang ada di dalamnya akan bergerak relatif terhadap medan
magnet akan menghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat
kumparannya. Sinyal listrik yang dihasilkan sebanding. dengan kecepatan
getaran mesin tersebut. Dengan mengolah/ mengukur dan menganalisa
sinyal listrik dari tranduser, maka getaran mesin dapat diukur / diketahui.
Velocity tranduser biasanya lebih umum digunakan untuk pengukuran
maupun analisa vibrasi. Karena tranduser ini cukup kuat,.mudah
dalam .pemakaiannya, dan tranduser ini juga mempunyai level output
listrik yang relatif tinggi. Serta tidak membutuhkan daya listrik untuk
mengaktifkannya.Seperti tranduser lainnya,velocity transducer mempunyai
batas maksimum dan minimum untuk daerah yang dapat diukur, baik itu
amplitude maupun frekuensi getaran. Gambar 3.2 adalah salah satu contoh
daerah pengukuran untuk velocity pickup.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 10
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 2.8 velocity pick up measurement area
Tegangan output dari velocity pickup biasanya dinyatakan dalam bentuk
millivolts per inch per sec¬ond. sensitivitas dari velocity pickup akan konstan
pada daerah.frekuensi operasinya. pada daerah frekuensi getaran yang rendah
sensitivitas dari tranduser ini akan menurun, karena pada frekuensi rendah
gerakan coil cenderung mengikuti gerakan magnet. Untuk pengukuran amplitudo
dengan frekuensi dibawah 600 CPM, biasanya harga pembacaan lebih rendah dari
harga sebenarnya. Walaupun sensitivitas transducer tersebut turun pada frekuensi
rendah,tetapi kita masih bisa mengambil data pada daerah frekuensi tersebut
dengan menggunakan grafik koreksi faktor. Pemakaian grafik ini hanya bisa
digunakan,pada pembacaan amplitudo yang telah difilter (amplitudo terhadap
frekuensi). Untuk pembacaan overall (amplitudo terhadap fungsi waktu) grafik
tersebut tidak dapat digunakan.
B. APLIKASI
Beberapa keuntungan yang didapat dengan menggunakan velocity
tranduser untuk sistem pengukuran getran adalah:
1. Dalam pengoperasiannya tranduser ini tidak memerlukan data dan
mempunyai sinyal ouput yang cukup kuat
2. Dapat dipasang langsung pada rumah bearing.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 11
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
3. Dapat dipegang langsung untuk melakukan suatu pengukuran
getaran mesin.
Disamping beberapa keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan
velocity tranduser, ada juga beberapa kekurangannya antara lain:
1. Respon frekuensinya terbatas, biasanya digunakan hanya pada
daerah frekuensi 600 cpm -12000 cpm.
2. Relatif berat dan besar, sehingga membutuhkan ruangan yang
cukup untuk memasangnya. Jika dipasang pada rumah bearing
yang kecil dapat meredam vibrasi.
3. Harus menggunakan faktor koreksi apabila digunakan pada
frekuensi 600 CPM
2.4.2 ACCELEROMETER TRANDUCER
Gambar 2.9 accelerometer tranducer
A. PRINSIP KERJA:
Gambar 2.9 adalah diagram sederhana dari tipe accelerometer dengan
sebuah penguat didalamnya. Apabila tranduser ini ditempelkan pada
bagian mesin yang bergetar, maka getaran mekanis tersebut diteruskan
melalui Case insulator ke bahan piezoelectric, sehingga bahan tersebut
mengalami tekanan sebanding dengan getarannya.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 12
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Bahan piezoelectric tersebut mempunyai kemampuan untuk menimbulkan
muatan listrik sebagai repon terhadap gaya mekanis yang bekerja
terhadapnya. Getaran mekanis yang menghasilkan gaya akan mengenai
bahan piezoelectric dan bahan tersebut akan menimbulkan muatan listik
yang sebanding dengan besarnya percepatan dari getaran tersebut. Muatan
listrik yang ditimbulkan oleh bahan piezoelectric tersebut sangat kecil jika
dibandingkan dengan ouput velocity tranduser. Karena muatan listrik
yang ditimbulkan langsung oleh bahan piezoelectric begitu kecil, maka di
dalam tranduser ini dibuat rangkaian penguat elektronik untuk
memperkuat muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezoelectric
biasanya dalam picocoulombs per g. Sedangkan besarnya sinyal yang
dihasilkan setelah penguatan, mempunyai sensitivitas 50 mV per g.
B. KARAKTERISTIK
Tranduser accelerometer umumnya mempunyai bentuk yang cukup
kecil dan ringan, serta range temperatur dan frekwensi kerjanya cukup
lebar. Accelerometer adalah merupakan sensor yang dapat digunakan
sebagai sistem monitor getaran maupun untuk. analisis getaran.
Tranduser ini mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap getaran
dengan frekuensi tinggi. Ukuran accelerometer cukup kecil dan ringan,
sehingga accelorometer ini sangat cocok digunakan di lokasi yang
mempunyai ruang yang sangat terbatas.
C. APLIKASI
Beberapa keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan
accelerometer untuk sistem pengukuran getaran adalah:
1. Mempunyai respon yang baik terhadap frekuensi tinggi.
2. Mempunyai range frekuensi kurang dari 2 Hz – 20 KHz.
3. Dengan bentuk yang kecil dan ringan dapat digunakan pada posisi
dengan ruang yang sangat terbatas.
4. Dapat digunakan pada temperatur tinggi, yaitu sampai temperatur
kurang lebih 500 derajat Celcius.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 13
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Disamping beberapa keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan
accelerometer tranducer, ada juga beberapa kekurangannya antara lain :
1. Tranducer accelerometer membutuhkan sinyal penguat ecternal
untuk mendapatkan output yang cukup kuat.
2. Sensitive terhadap sinyal dan noise dengan frekuensi tinggi.
3. Tidak cocok untuk pemakaian handhold, kecuali digunakan untuk
low pass filter.
2.4.3 NON –CONTACT PICK UP ( PROXIMITOR)
Gambar 2.10 Non-contact pick up
A. PRINSIP KERJA
Tidak seperti tranduser velocity dan accelerometer, Tranduser non-
contact tidak mempunyai element yang dapat menimbulkan suatu
tegangan atau muatan listrik sebagai respon terhadap getaran. Sebagai
ilustrasi pada gambar 2.10, sensor non-contact membutuhkan rangkaian
elektronik, eksternal untuk membangkitkan suatu sinyal ac dengan
frekuensi yang sangat tinggi dan sinyal ac ini yang digunakan untuk
mendeteksi getaran.
Pada mesin berputar, non-contact pickup digunakan untuk mengukur
getaran poros tanpa menyentuh poros tersebut. Sinyal ac dengan frekuensi
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 14
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
yang sangat tinggi (disebut carrier sinyal) dikirimkan pada koil. Suatu
permukaan logam (dalam hal ini poros) yang dekat dengan koil akan
menyerap energi dari medan magnet tersebut dan akan mengurangi
amplitude sinyal carrier.
Gambar 2.11
Apabila jarak antara poros dengan ujung koil berubah-ubah, maka
amplitude sinyal carrier juga akan berubah-ubah sebanding dengan jarak
antara poros dengan koil tersebut. Tranduser non-contact dipasang pada
suatu mesin dengan jarak tertentu, jarak antara ujung tranduser dengan
poros dari mesin disebut gap. Gap ini diatur sesuai dengan karakteristik
tranduser dan mesin yang akan digunakan. Tranduser ini sangat baik untuk
memantau getaran poros pada mesin yang berputar dengan kecepatan
tinggi dan menggunakan sleeve bearing.
B. APLIKASI
Beberapa keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan non-contact
pickup untuk sistem pengukuran getaran adalah
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 15
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
1. Dengan menggunakan tranduser non-contact dapat dilakukan
pengukuran gerakan poros mesin dari kedua arah radial maupun
gerakan pada arah axial.
2. Dengan menggunakan dua tranduser non-contact yang dipasang
dengan sudut 90 derajat, maka dapat dilihat bentuk orbit dari
gerakan poros.
3. Dapat digunakan sebagai”keyphasor” untuk pengukuran sudut
phase dan kecepatan mesin.
4. Respon frekuensi sampai dengan 5 KHz ( 0 – 300.000 CPM)
5. Dapat digunakan untuk cek hot alignment mesin.
Disamping beberapa keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan
non-contact pick up, ada juga beberapa kekurangannya antara lain:
1. Sangat sensitive terhadap konduktivitas permukaan logam yang
dideteksi. Getaran output sangat terpengaruh oleh mechanical dan
electrical run outs.
2. Pemasangan tranduser pada bearing housing harus benar-benar
kuat. Tidak cocok untuk pemakaian handhold.
3. Output dari tranduser dapat terpengaruh bila ujung probe sensor
terkena oleh kotoran serbuk logam yang terkandung dalam oil.
4. Tranduser tidak dapat menghasilkan sinyal output tanpa bantuan
rangkaian elektronik dan catu daya luar.
2.5.1 KARAKTERISTIK MEKANIK MESIN
Untuk mengukur clearances bearing, posisi rotor atau getaran shaft
dibutuhkan pengukuran displacement dengan menggunakan tranduser
non-contact. Tranduser non-contact mengukur getaran relatif shaft
terhadap rumah bearing. Tranduser ini bisa dikombinasi dengan tranduser
velocity yang mengukur getaran relatif shaft dengan casing.
Untuk mesin-mesin yang besar dan berat dengan rotor yang relatif lebih
ringan dan bekerja pads RPM tinggi tranduser non-contact, adalah yang
paling cocok untuk pengukuran displacement/getaran porosnya.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 16
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
2.5.2 PARAMETER PENGUKURAN
Pertama yang harus dipertimbangkan dalam proses pemilihan tranduser
yang akan digunakan adalah parameter apa yang kita inginkan untuk
diukur. Biasanya parameter-parameter tersebut adalah Displacemet
(perpindahan), Velocity (Kecepatan), dan Acceleration (percepatan).
A. DISPLACEMENT
Displacement dapat diukur dengan tranduser velocity dan tranduser
acceleration. Hal ini dilakukan dengan cara mengintegralkan hasil
pengukuran dari kedua tranduser tersebut dengan rangkaian inte¬grator
yang biasanya sudah ada pada alat pengukur getaran. Tranduser jenis non-
contact mengukur langsung displacement getaran tanpa memerlukan
proses integrasi.
Tranduser velocity, dapat digunakan untuk mengukur displacement
dengan rangkaian single integrator, tetapi apabila kita akan bekerja pada
frekuensi rendah, kita harus mempertimbangkan bahwa tranduser velocity
akan kurang sensitif apabila digunakan pada frekuensi dibawah 600 CPM.
Akibat adanya proses integrasi akan menimbulkan juga noise elektronik
pada pengukuran frekuensi rendah tersebut.
Tranduser accelerometer, dapat digunakan untuk mengukur diplacement
getaran dengan rangkaian double integrator. Seperti halnya tranduser
velocity,menggunakan tranduser accelorometer untuk mengukur
displacement getaran akan memberikan attenuasi dan noise pada
pengukuran frekuensi rendah.
B. VELOCITY
Velocity dapat juga diukur dengan transducer velocity dan
accelerometer. Sensor velocity dapat mengukur langsung kecepatan
getaran tanpa proses integrasi. Sensor accelerometer untuk mendapatkan
kecepatan getaran membutuhkan rangkain single integrator, dan dapat
mengukur frekuensi getaran sampai dengan kira-kira 3 Hz, atau 180 CPM.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 17
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
C. ACCELERATION
Acceleration sebaiknya diukur hanya dengan accelerometer. Secara teoritis
memungkinkan untuk mengukur acceleration menggunakan tranducer
velocity dengan menambahkan rangkaian difrensiator yang biasanya juga
sudah ada di dalam alas pengukuran getaran.
Yang paling baik dalam pemilihan tranduser adalah tranduser yang akan
secara langsung. Tranduser displacement untuk mengukur dislacement,
tranducer velocity untuk mengukur kecepatan getaran dan accelerometer
untuk mengukur percepatan getaran.
2.5.3 DAERAH FREKUENSI
Daerah frekuensi getaran yang ditimbulkan oleh suatu mesin akan
berpengaruh pada pemilihan tranduser. Secara umum petunjuk untuk
pemilihan tranduser berdasarkan frekuensi adalah:
1. Penggunaan sensor displacement:
a. Frekuensi rendah, dibawah 600 CPM
b. Untuk pengukuran getaran shaft pada mesin berat dengan
rotor yang relatif ringan.
2. Penggunaan sensor velocity:
a. Daerah frekuensi adalah 600 – 100000 CPM
b. Pengukuran over all level getaran mesin
c. Untuk melakukan prosedur analisa secara umum.
3. Penggunaan sensor accelerometer
a. Daerah frekuensi pengukuran 600 – 600000 CPM atau lebih.
b. Untuk pengukuran pada frekuensi tinggi/ultasonic.
c. Untuk pengukuran spike energy pada roll bearing, ball
bearing, gear, dan sumber getaran aerodinamis dengan
frekuensi tinggi.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 18
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
2.6 PENGAWASAN DAN DIAGNOSA KONDISI MESIN
Biasanya mesin akan menghasilkan tingkat vibrasi yang rendah apabila
berada pada kondisi yang baik atau dengan desain yang sesuai. Peningkatan level
vibrasi diakibatkan oleh lamanya jangka waktu pemakaian, dan perubahan bentuk
pada komponen-komponen mesin. Umur pda mesin akan mengikuti kurva bathub
seperti pada gambar dibawah ini. Level vibrasi juga akan mengikuti kurva ini,
karena kerusakan pada mesin selalu ditunjukkan dengan penambahan vibrasi
dan/atau tingkat kebisingan. Seperti terlihat pada kurva, tingkat vibrasi berkurang
di awal periode operasi, dan kemudian bertambah dengan sangat lambat selama
periode operasional normal, dan akan meningkat dengan cepat selama pemakaian
yang berlebihan pada akhir periode.
Gambar 2.12 Kurva bathub untuk umur suatu mesin
Terdapat tiga jenis perawatan yang biasanya digunakan yaitu:
1. Breakdown maintenance, perawatan dilakukan pada saat mesin telah rusak
dan kemudian diganti dengan mesin baru. Strategi ini digunakan apabila
harga mesin murah dan perbaikan tidak mengakibatkan kerusakan pada
komponen yang lain.
2. Preventive maintenance, perawatan dilakukan pada interval tertentu seperti
setahun sekali atau setalah 3000 jam operasi. Interval waktu ini ditentukan
berdasarkan pengalaman.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 19
Time domain techniques
Frequency domain techniques
Quenfrency domain
(Cepstrum) techniques
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
3. Condition-based maintenance, pada tipe ini, perawatan mesin dilakukan
dengan melakukan observasi terhadap perubahan kondisi mesin setiap saat.
Untuk melakukan pengawasan terhadap kondisi mesin, dapat digunakan beberapa
cara, seperti aural dan vision yang merupakan teknik pengawasan dasar,
pengawasan arus dan tegangan yang biasanya dilakukan pada motor dan generator
yang besar, dan pengawasan temperature.
Metode yang biasanya digunakan dalam pengawasan kondisi mesin adalah
dengan menggunakan analisa getaran. Beberapa jenis dari analisa getaran
ditunjukkan oleh gambar dibawah ini.
Machine vibration monitoring techniques
Waveform Shaft orbits Statistical analysis
Gambar skema 2.13 Skema teknik monitoring getaran mesin.
2.7 ANALISA VIBRASI
2.7.1 ANALISA SPEKTRUM
Analisa spectrum adalah suatu metode untuk menemukan masalah dan
penyebab vibrasi, dengan mengkaji pola perbandingan besarnya amplitudo
vibrasi pada semua frekuensi yang mungkin terjadi.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 20
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 2.14. Contoh analisa spectrum
2.7.2 ANALISA ORBIT.
Analisa orbit merupakan analisa yang digunakan untuk memperkuat
kesimpulan terhadap jenis kerusakan yang terjadi pada peralatan rotating
machinery . Adapun instalasi untuk cara pengukuran dan analisanya :
Gambar 2.15 Instalasi untuk pengukuran vibrasi dan analisa orbit (Pola
Lissajous)
Catatan untuk instalasi non-contact pickup seperti di atas dapat digunakan sebagai
sistem yang bersifat redundant (berlebih), failsafe protection (proteksi terhadap
kegagalan pada salah satu sensor) dan dapat menghindari shut down mendadak
dari suatu mesin karena salah satu sensor rusak dan memberikan sinyal palsu
seolah-olah terjadi vibrasi yang levelnya tinggi (dipasang menggunakan logika
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 21
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
AND).
Dari gambar di atas selain non-contact pickups (sebagai sensor) yang dipasang ,
maka harus disediakan pula sebuah osiloskop dual input yang dilengkapi dengan
“T’ axis input. Dengan memasang ‘T’ axis reference mark ini maka pada gambar
Lissajous-nya Akan terlihat suatu “blank” spot pada garis pola Lissajous yang
terbentuk.
Gambar di bawah ini menunjukkan suatu pola Lissajous yang tergambar pada
layar osiloskop
Gambar 2.16. Contoh pola Lissajous pada osiloskop
2.7.2.1 Menginterpretasikan Pola Lissajous dari vibrasi mesin
Suatu rotary machine yang “sehat” mempunyai pola Lissajous sebagai titik, atau
bulatan kecil, atau ellips kecil. Setiap karakteristik dari pola Lissajous ini
mengindikasikan jenis masalah yang di alami oleh rotating machine .
A. UNBALANCE
Suatu keadaan unbalance pada rotary machine ditunjukkan oleh pola
Lissajous sebagai vibrasi yang besar pada frekuensi 1 X RPM dengan
menganggap bahwa vibrasi pada frekuensi yang lain sangat kecil dan tidak
berarti.
Bentuknya dapat betul-betul bulat atau sedikit ‘agak lonjong (elips) dan di
dalam pola yang terbentuk akan terlihat satu bush spot yang menunjukkan
bahwa vibrasi yang besar hanya terjadi pada frekuensi 1 X RPM.
Gambar pola Lissajousnya diberikan di bawah ini
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 22
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 2.17. Pola Lissajous pada rotary machine yang mengalami unbalance
A. MISALIGNMENT
Misalignment yang terjadi pada rotary machine akan menyebabkan vibrasi
yang utama pada frekuensi 1 X RPM yaitu sekitar yang diikuti dengan
munculnya vibrasi pads 2 X RPM, 3 X RPM, dan harmonik yang lebih
tinggi lagi. Di dalam gambar pola Lissajousnya akan memberikan bentuk
elips pipih seperti pisang atau bahkan bentuk pisang yang melengkung.
Bentuk elips pipih selain memberikan kemungkinan vibrasi yang
disebabkan oleh keadaan misalignment, tetapi jugs dapat disebabkan oleh
kerusakan bearing atau kemungkinan terjadinya resonansi.
Gambar 2.18 Pola Lissajous pads rotary machine yang mengalami misalignment
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 23
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
B. OIL WHIRL
Misalignment akan menyebabkan vibrasi yang utama pada frekuensi di
bawah I X RPM. Di dalam gambar pola Lissajousnya akan memberikan
bentuk dua buah lingkaran atau elips yang ditandai dengan adanya dua
buah blank spot. Bahkan karena kejadian oil whirl yang di bawah 1 X
RPM tidak persis 1/2 X RPM, maka lingkaran atau ellips yang lebih kecil
akan bergerak dan ditandai dengan bergeraknya blank spot yang ada pada
lingkaran atau elips yang kecil.
Gambar 2.19. Pola Lissajous pads rotary machine yang mengalami oil whirl.
C. RUBBING (GESEKAN )
Gambar 2.20 Pola Lissajous pada rotary machine yang mengalami hit-and-
bounce rubbing.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 24
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Pola semacam ini mirip dengan pola Lissajous yang terjadi pada peristiwa
terjadinya oil whirl, hanya bedanya dengan peristiwa oil whirl maka disini
lingkaran yang berada didalam tidak berputar-putar. Dengan semakin beratnya
kondisi rubbing yang terjadi, yaitu yang dinamakan heavy rubbing atau full
rubbing, dan ditambah lagi dengan frekuensi resonansi, frekuensi harmonik, serta
random frekuensi non-syncronous, maka akan menghasilkan pola Lissajous yang
sangat kompleks, seperti ditunjukkan oleh gambar dibawah ini.
Gambar 2.21 Pola Lissajous pada rotary machine. yang full rubbing atau heavy
rubbing
2.8. ANALISA PHASE
Pengertian fasa adalah bagian dari siklus (0-360 derajat) yang mana suatu
bagian dari mesin telah bergerak relatif terhadap bagian mesin lainnya atau
terhadap suatu tittik referensi yang tetap. Pengukuran fasa pada umumnya
dinyatakan dalam derajat sudut atau radian jika siklus lengkap suatu vibrasi
adalah sebesar 360 derajat atau 2 phi radian. Sebagai -contoh dapat dilihat fasa
dari dua benda yang bergerak secara periodik sinusoidal terhadap waktu, di
mana dapat diukur masing-masing fasa terhadap waktu dan juga fasa relatif
benda satu terhadap lainnya seperti pads gambar dibawah ini.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 25
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 2.22 Gambaran tentang Fasa dan fasa relatif antara dua benda yang
bergerak periodik sinusoidal.
Dua buah titik yang bergerak secara periodik yang diakibatkan oleh getaran suatu
mesin yang bergerak berputar dapat dilihat perbedaan fasanya relatif yang satu
dengan lainnya dengan suatu osiloskop dual trace yang mempunyai dua buah
input. Maka secara, visual kedua titik yang bervibrasi tersebut dapat dilihat secara
nyata disamping perioda / frekuensi dan ukuran amplitudonya tetapi juga fasa atau
perbedaan fasanya, seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.23 Gambaran tentang perioda/frekuensi, amplitude, sudut fasa dan
sudut fasa relative.
2.9 SISTEM ROTATING
Hampir semua industri menggunakan sistem ini bila dibandingkan dengan
mesin reciprotating. Hal ini disebabkan karena pengoperasian pemeliharaannya
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 26
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
lebih muda. Namun dalam proses operasinya, terutama digunakan dalam jangka
waktu yang lama, seringkali terdapat masalah. Munculnya masalah ini disebabkan
karena mesin yang tidak bekerja secara maksimal sesuai dengan yang diharapkan .
Salah satu penyebab kurang maksimalnya kerja mesin adalah ketidakseimbangan
atau sering disebut unbalance. Ketidakseimbangan mesin yang muncul ini dapat
menyebabkan timbulnya getaran yang bisa mengganggu kinerja mesin itu sendiri
atau juga mesin yang berada didekatnya. Inilah sebabnya mengapa kinerja dari
mesin menurun akibat adanya ketidakseimbangan mesin. Ada beberapa hal yang
bisa menyebabkan timbulnya ketidakseimbangan mesin, antara lain:
Adanya bengkok/lekukan disekitar bearing
Tidak meratanya cairan disekitar rotr yang mengakibatkan karat
Rotor yang aus sehingga menjadi kendor/longgar.
Diameter rotor yang tidak merata akibat kesalahan manufaktur
Shaft yang bengkok
Missalignment putaran rotor dan bearing
Keluarnya batas tepi rotor dari posisi seimbang
Adanya lubang pada rotor.
Ketidakseimbangan massa pada piringan dari mesin rotasi dapat
menimbulkan adanya vibrasi dari sistem. Ketidakseimbangan ini dapat diterima
apabila masih dalam toleransi yang ditentukan. Apabila vibrasi disebabkan oleh
karena ketidakseimbangan massa, hal ini dapat diatasi dengan menghilangkan
massa penyebabnya atau dengan menambahkan massa tambahan yang sejenis
yang diletakkan pada posisi tertentu dimana massa tambahan ini mampu untuk
mengurangi vibrasi akibat ketidakseimbangan tersebut.
2.10 MACAM KERUSAKAN ROTATING MACHINE
Pada Rotating machine banyak sekali kerusakan yang ditimbulkan akibat
tingkat vibrasi yang berlebihan. Kerusakan-kerusakan itu antara lain:
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 27
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
1. UNBALANCE
Merupakan penyebab paling umum terjadinya getaran dan kondisi ini
bisa dikendali dengan terjadinya getaran pada 1x putaran mesin.
Unbalance dibagi menjadi 4, yaitu :
a. Ketidakseimbangan Gaya
Ketidakseimbangan gaya akan terjadi pada tiap fasa dan bersifat
tunak. Amplitude yang terjadi akibat adanya ketidakseimbangan
akan meningkat 2 kali lipat dari nilai awal kecepatan rotor kritis
(pada 3x kecepatan rotor sama dengan menghasilkan 9x vibrasi
tinggi). 1 x RPM akan selalu di dapat dan biasanya akan
mendominasi spectrum. Dapat dibenarkan dengan menempatkan
minimum 1 pemberat untuk penyeimbang pada rotor centre of
gravity (CG).
Gambar 2.24 Force Unbalance
b. Ketidakseimbangan Couple
Ketidakseimbangan couple akan menghasilkan 1800 gerakan fase
terluar pada shaft yang sama. 1 x RPM akan selalu didapat dan
biasanya akan mendominasi spectrum. Amplitudo yang
dihasilkan bergantung dengan penggandaan peningkatan
kecepatan dibawah kecepatan rotor kritis pertama. Hal ini akan
menyebabkan vibrasi axial yang tinggi yang juga berhubungan
dengan radial. Pembenaran ini membutuhkan penempatan
penyeimbang berat 2 pemberat.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 28
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
2. MISALIGNMENT
Misalignment adalah pergeseran atau penyimpangan salah satu bagian
mesin dari garis pusatnya. Misalignment bisa disebabkan oleh :
a. Sumbu poros pada kopling tidak segaris (parallel misalignment)
b. Poros bengkok atau pondasi yang tidak mapan (angular
misalignment)
Misalignment menimbulkan vibrasi yang tidak mapan yang tinggi pada
1x dan 2x RPM dengan arah dominan aksial. Contoh motor yang sumbu
porosnya tidak segaris dengan kopling (mengalami parallel
misalignment) dapat dilihat pada gambar
Gambar 2.25 misalignment dan karakteristik spektrum vibrasinya
3. LOOSENESS
Looseness atau kerenggangan pada suatu mesin dapat disebabkan oleh
kerenggangan baut, kerenggangan bearing, keretakan di pondasi,
kerenggangan antara rotor dengan poros, dan sebagainya. Looseness
menimbulkan vibrasi harmonik yang tinggi pada frekuensi antara 1x
hingga 6x frekuensi RPM dengan arah dominan radial .
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 29
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 30
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 DIAGRAM ALIR PENELITIAN.
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
3.2. BAHAN DAN PERLENGKAPAN
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 31
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
1. Bahan Analisa
Bahan yang digunakan dalam analisa vibrasi ini adalah :
a. Data pengukuran vibrasi bearing generator sisi rear dan front
bulan januari – juni.
b. Standar batasan nilai overall vibrasi.
2. Perlengkapan Pendukung.
a. Portable machinery health analyzer FLUKE 810
b. Perangkat keras (Hardware) yaitu Personal Komputer (PC)
c. Perangkat lunak (sofware) yaitu Fluke 810 sebagai database,
penyimpanan, penganalisaan spectrum vibrasi.
d. Printer untuk mencetak hasil analisa.
3.3. 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 10816-2,
nilai vibrasi suatu mesin yang beroperasi dapat ditentukan apakah mesin
tersebut layak atau tidak layak untuk terus beroperasi.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 32
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 3.2 ISO 2372 dan ISO 10816-2
Berdasarkan ISO 10816 – 2, kondisi sebuah rotating machinery
berdasarkan nilai vibrasinya dapat dibagi dalam beberapa zona sebagai
berikut:
1. Zone A The vibration of newly commissioned machines would
normally fall within this zone.
2. Zone B: Machines with vibration within this zone are normally
considered acceptable for unrestricted long-term operation.
3. Zone C: Machines with vibration within this zone are normally
considered unsatisfactory for long-term continuous operation. Generally,
the machine may be operated for a limited period in this condition until a
suitable opportunity arises for remedial action.
Trending, adalah plot dari suatu variable/parameter kondisi mesin
(misalnya, vibrasi) sepanjang waktu tertentu, yang digunakan sebagai
petunjuk atau indikator terjadinya perubahan (indikasi memburuk).
Trending, atau dalam Pemeliharaan Prediktif sering juga disebut
Trending Analysis, ini sangat umum 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
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 33
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
suatu mesin, menunjukkan makin memburuknya kondisi mesin
tersebut.
2. Spectrum Vibrasi
Pengukuran vibrasi berikutnya yaitu, spectrum vibrasi, dengan satuan
Amplitude yang ditinjau dari besaran velocity yaitu mm/s ( atau inch/s)
dan frekuensi cpm ( = cycle per minute) atau Hz, digunakan untuk
mendiagnosis sumber penyebab dominan vibrasi dari suatu mesin.
Pengukuran spectrum vibrasi ini biasanya dilakukan jika nilai vibrasi
overall sudah relatif tinggi. Hasil pengukuran berupa grafik dengan
sumbu Y menunjukkan (nilai ) vibrasi, dan sumbu X menunjukkan
frekuensi vibrasinya. Dari frekuensi dan amplitudo itulah dapat dikenali
tipikal kegegalan suatu mesin, misalnya : unbalance, misalignment,
mechanical looseness, cavitation dan lain-lain.
3.4. PROSEDUR PENGUKURAN
Prosedur pengukuran yang digunakan memakai persyaratan umum ISO 10816-2.
Dengan tujuan pemantauan, sistem pengukuran harus mampu mengukur luas-
band getaran lebih rentang frekuensi dari 10 Hz untuk setidaknya 500 Hz. Lokasi
pengukuran getaran harus sedemikian rupa sehingga dapat memberikan
sensitivitas cukup untuk dinamika kekuatan mesin. Pengukuran dalam dua arah
radial pada setiap tutup bantalan utama atau alas dengan sepasang transduser
orthogonal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. transduser dapat
ditempatkan pada setiap lokasi sudut di rumah bearing. Sedangkan lokasi
pengukuran secara aktual pada turbin seperti terlihat pada gambar 3, dimana B1,
B2, B3, dan B4 merupakan penamaan untuk bearing 1, bearing 2, bearing 3, dan
bearing 4.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 34
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 3.3 Titik penempatan transduser
Gambar 3.4 Lokasi pengukuran vibrasi pada turbin-generator
3.5. VARIABEL YANG DIAMATI
Variabel yang akan diamati dalam penelitian ini:
1. Spektrum dan waveform velocity dari arah axial, radial dan tangensial
pengukuran pada bearing generator sisi rear dan front.
2. Oil return temperature pada bearing sisi rear dan sisi front.
3. Trend data
4. Amplitudo overall
3.5 PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 35
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Data yang diperoleh dari pengambilan data vibrasi mesin berupa gambar
spektrum dan dilengkapi dengan nilai amplitudo dan frekuensi pada mode
velocity untuk melihat pola dari spektrum. Data spektrum berupa frekuensi
akan menunjukkan penyebab kerusakan sedangkan amplitudo menunjukkan
tikat kerusakan.
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 36
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
4.1.1 Trending data overall vibration
Berikut ini adalah nilai overall vibrasi tiap bearing dari pengukuran yang
dilakukan menggunakan CSI 2120.
Tabel 1. Rekap hasil pengukuran vibrasi aksial dengan variasi beban (27 juni
2015)
Tabel 2 . Rekap pengukuran vibrasi aksial dengan vibrasi beban (02 Juli 2015 )
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 37
No. BearingPengukuran Vibrasi mm/sec Peak
REFERENSI
batasan ISO
10816-2
10 MW 11 MW 12 MW 13 MW 15 MW
#1 Brg (H) 1.903 2.023 2.151 2.397 2.602 16,764
#1 Brg (V) 1.255 1.403 1.161 1.111 1.178 16,764
#1 Brg (A) 2.820 2.587 2.389 2.339 1.872 16,764
#2 Brg (H) 5.598 5.368 5.845 5.886 5.555 16,764
#2 Brg (V) 3.211 3.482 3.680 3.355 3.701 16,764
#2 Brg (A) 7.571 7.466 7.508 7.274 6.711 16,764
#3 Brg (H) 2.348 3.615 3.471 3.471 2.389 16,764
#3 Brg (V) 4.095 4.329 4.283 4.255 4.133 16,764
#3 Brg (A) 6.173 8.035 8.873 8.944 5.570 16,764
#4 Brg (H) 5.004 7.360 7.487 4.628 3.796 16,764
#4 Brg (V) 6.472 7.776 7.208 5.899 7.612 16,764
#4 Brg (A) 36.47 38.23 40.15 40.90 51.97 16,764
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Dari tabel 1 dan 2 di atas terlihat bahwa secara keseluruhan nilai vibrasi
cenderung konstan dengan variasi pembebanan yang dilakukan, adanya fluktuasi
nilai amplitudo cenderung disebabkan oleh eksternal, yaitu perubahan frekuensi
jaringan. PLTU unit 1 dan unit 2 Amurang memiliki pola operasi sebagai load
peaker, sehingga perubahan frekuensi dalam batas normal. Respon yang terjadi
akan menyebabkan terjadinya perubahan kondisi operasi yang berdampak
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 38
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
terhadap terjadinya perubahan gaya eksitasi yang bekerja pada rotor turbin dan
generator, sehingga besaran amplitude vibrasi juga berubah/fluktuatif. Peak
amplitudo tertinggi terjadi pada bearing 4 arah aksial, dimana nilai yang dimiliki
melebihi toleransi yang diijinkan untuk level aman berdasarkan ISO 10816-2,
( peak velocity 16,764 mm/s). Sehingga turbin-generator PLTU Amurang unit 1
termasuk dalam area zone D, dimana vibrasi yang terjadi dalam katagori
berbahaya dan dapat menyebabkan kerusakan yang fatal.
4.1.2 Data dan Analisa Spektrum
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 39
U01 - TURBIN-GENERATOR 1TG01 -G2H Generator Outboard X Radial
Route Spectrum 27-Jun-15 08:48:07
OVRALL= 3.80 V-DG PK = 3.78 LOAD = 100.0 RPM = 3000. RPS = 50.00
0 400 800 1200 1600
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
3.0
3.3
Frequency in Hz
PK
Vel
oci
ty in
mm
/Sec
BEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4HBEARING 4H
U01 - TURBIN-GENERATOR 1TG01 -G2V Generator Outboard Y Radial
Route Spectrum 27-Jun-15 08:48:27
OVRALL= 7.61 V-DG PK = 7.57 LOAD = 100.0 RPM = 3000. RPS = 50.00
0 400 800 1200 1600
0
2
4
6
8
10
Frequency in Hz
PK
Vel
oci
ty in
mm
/Sec
BEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4VBEARING 4V
U01 - TURBIN-GENERATOR 1TG01 -G2A Generator Outboard Axial
Route Spectrum 27-Jun-15 08:49:10
OVRALL= 51.97 V-DG PK = 51.61 LOAD = 100.0 RPM = 3000. RPS = 50.00
0 400 800 1200 1600
0
10
20
30
40
50
60
70
Frequency in Hz
PK
Vel
oci
ty in
mm
/Sec
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 4.1. Spektrum getaran pada bearing 4 pada beban 15 MW (27 Juni 2015)
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 40
BEARING 4 VERTIKAL
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 4.2 Spektrum vibrasi pada bearing 4 pada beban 10 MW (01 Juli 2015)
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 41
BEARING 4 HORIZONTAL
BEARING 4 AKSIAL
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Dari data spectrum di atas terlihat adanya ciri terjadinya misalignment. Yaitu
adanya komponen getaran pada frekuensi 2x putaran poros dan menyebabkan
getaran dalam arah aksial. Misalignment terjadi karena adanya pergeseran atau
penyimpangan bagian mesin dari garis pusatnya. Misalignment yang terjadi
merupakan angular misalignment,dimana terjadi amplitudo getaran tinggi dalam
arah axial.
4.1.3 Data dan Analisa waveform (menggunakan dual chanel)
Gambar 4.3 Time waveform pada bearing 4 arah vertikal dan horizontal (27juni
2015)
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 42
BEARING 4V
BEARING 4H
BEARING 4H
2 siklus per rev
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Gambar 4.4 Time waveform pada bearing 4 vertikal dan horizontal pada beban 10
MW
(01 Juli 2015)
Sedangkan time waveform pada bearing 4 arah aksial mempunyai bentuk yang
ekuivalen, yaitu sinusoidal yang mendekati murni. Tetapi terdapat riple pada
puncak, hal ini menandakan adanya kelonggaran (over clearence) yang berlebih
pada bearing 4.
4.1.4 Orbit Analysis
Data orbit digunakan untuk mengetahui pergerakan poros pada saat
berputar. Pengambilan data menggunakan sensor vibrasi dual channel
pada arah horizontal dan vertikal secara serempak. U01 - TURBIN-GENERATOR 1TG01 - PTS=G2H G2V
Orbit Display 27-Jun-15 16:30:10
RMSX= .1926 RMSY= .2541 LOAD = 100.0 RPM = 3000. RPS = 50.00
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
-0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
G2H in G-s
G2V
in G
-s
Gambar 4.5 orbit pada bearing 4
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 43
BEARING 4V
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
Pola yang terbentuk memiliki kemirirpan dengan pola Lissajous yang terjadi pada
peristiwa oil whirl, namun perbedaan dengan peristiwa oil whirl adalah pada
kasus ini lingkaran yang berada di dalam tidak berputar-putar. Hal ini disebabkan
oleh parahnya kondisi rubbing yang terjadi, yaitu yang dinamakan heavy rubbing
atau full rubbing, dan ditambah dengan frekuensi resonansi, frekuensi harmonik,
serta random frekuensi non-syncronous. Kemungkinan hal ini disebabkan oleh
kelonggaran (over clereance) yang berlebih pada bantalan luncur.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 44
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
BAB 5
KESIMPULAN DAN REKOMENDASI
5.1 KESIMPULAN
1. Nilai overall vibrasi pada bearing 1, 2, dan 3 masih dalam batas
normal, kecuali bearing 4 generator rear sisi axial, dengan nilai vibrasi
tertinggi pada 51,97 mm/sec peak pada pengukuran 27 juni 2015
dengan variasi beban 15 MW,dan 44,90mm/sec pada pengukuran 2
juli 2015 dengan variasi beban 14,7 MW.
2. Berdasarkan standard ISO 10816-2 ,vibrasi bearing 4 arah axial sudah
berada pada zona D,dimana vibrasi yang terjadi dalam katagori
berbahaya dan dapat mengakibatkan kerusakan lebih lanjut.
3.
4.
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 45
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 46
ANALISA VIBRASI GENERATOR UNIT 1PLTU AMURANG 2 X 25MW
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 47