adjie's Blog: Agustus 2013

Pengertian Vibrasi

Getaran mesin (Mechanical Vibration) diartikan sebagai gerakan bolak-balik dari komponen mekanik dari suatu mesin sebagai reaksi dari adanya gaya dalam(gaya yang dihasilkan oleh mesin tersebut) maupun gaya luar (gaya yang berasal dari luar atau sekitar mesin). Kasus yang dominan dalam getaran permesinan adalah yang disebabkan oleh gaya eksitasi getaran yang berasal dari mesin tersebut, yang menyangkut diantaranya:

§ Kondisi yang tak seimbang (unbalance) baik yang statik maupun dinamik pada mesin tersebut.

§ Cacat yang terjadi pada elemen-elemen rotasi (bearing rusak, impeller macet, dll).

§ Ketidaksempurnaan bagian/fungsi mesin tersebut.

Mesin yang ideal tidak akan bergetar karena energi yang diterimanya digunakan sepenuhnya untuk kefungsian mesin itu sendir. Dalam praktek mesin yangdirancang dengan baik, getarannya relatif rendah namun untuk jangka pemakaian yang lama akan terjadi kenaikan level getaran karena hal berikut:

§ Keausan pada elemen mesin.

§ Proses pemantapan pondasi(base plate)sedemikian rupa sehingga terjadi deformasi dan mengakibatkan misalignment pada poros.

§ Perubahan perilaku dinamik pada mesin sehingga terjadi prubahan frekuensi pribadi.

Analisis ciri mekanik memungkinkan pemanfaatan sinyal getaran untuk mengetahui kondisi mesin tersebut tanpa membongkar atau menghentikan suatu mesin, sehingga dapat dimanfaatkan untuk analisis lebih lanjut dalam perbaikan pada kerusakan yang terjadi. Dengan melakukan pengamatan analisis getaran secara berkala, maka sesuatu yang tidak normal pada suatu mesin dapat dideteksi sebelum kerusakan yang lebih besar terjadi.

Sensor Getaran

Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:

Ø Pembesaran sinyal getaran

Ø Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.

Ø Penguraian sinyal, dan lainnya.

Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:

Ø Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)

Ø Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)

Ø Sensor percepatam getaran (accelerometer).

Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:

Ø Jenis sinyal getaran

Ø Rentang frekuensi pengukuran

Ø Ukuran dan berat objek getaran.

Ø Sensitivitas sensor

Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:

Ø Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.

Ø Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.

Catu daya yang digunakan pada umumnya dikemas dalam bentuk alat yang dinamai Conditioning Amflifier.

Parameter Getaran

Vibrasi atau getaran mempunyai tiga parameter penting yang dapat dijadikan sebagai tolak ukur yaitu :

§ Amplitudo (seberapa besar)

§ Frekuensi (berapa kali permenit atau perdetik)

§ Phase (yang menggambarkan bagaimana benda itu bergetar)

a. Amplitudo

Amplitudo adalah ukuran atau besarnya sinyal vibrasi yang dihasilkan. Amplitudo dari sinyal vibrasi mengidentifikasikan besarnya gangguan yang terjadi. Makin tinggi amplitudo yang ditunjukkan,menandakan makin besar gangguan yangterjadi,besarnya amplitudonya bergantung pada tipe mesin yang ada. Pada mesin yang masih bagus dan baru,tingkat vibrasinya biasanya bersifat relative.

b. Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya periode getaran yang terjadi dalam satu putaran waktu. Besarnya frekuensi yang timbul pada saat terjadinya vibrasi dapat mengidentifikasikan jenis-jenis gangguan yang terjadi.Gangguan yang terjadi pada mesin sering menghasilkan frekuensi yang jelas atau menghasilkan contoh frekuensi yang dapat dijadikan sebagai bahan pengamatan.

Dengan diketahuinya frekuensi pada saat mesin mengalami vibrasi, maka penelitian atau pengamatan secara akurat dapat dilakukan untuk mengetahui penyebab atau sumber dari permasalahan. Frekuensi biasanya ditunjukkan dalam bentuk Cycle per menit (CPM), yang biasanya disebut istilah Hertz (dimana Hz = CPM). Biasanya singkatan yang digunakan untuk Hertz adalah Hz.

c. Phase Vibrasi (Vibration Phase)

Phase adalah penggambaran akhir dari pada karekteristik suatu getaran atau vibrasi yang terjadi pada suatu mesin. Phase adalah perpindahan atau perubahan posisi dari pada bagian – bagian yang bergetar secara relative untuk menentukan titik referensi atau titik awal pada bagian yang lain yang bergetar.

Type-Type Pengukuran Vibrasi

Ada tiga dasar yang menjadi parameter dalam melakukan pengukuran vibrasi yaitu :

§ Displacement

§ Velocity

§ Acceleration

Ø Displacement (Simpangan Getaran)

Displacement adalah ukuran dari pada jumlah gerakan dari pada massa suatu benda, dimana hal ini menunjukkan sejauh manabenda bergerak maju mundur (bolak-balik) pada saat mengalami vibrasi. Displacement adalah perubahaan tempat atau posisi dari pada suatu objek atau benda meju suatu titik pusat (dalam hal ini massa benda berada dalam posisi netral). Besarnya gaya daripada Displacement dapat diketahui dari amplitude yang dihasilkan. Makin tinggi amplitude yang ditunjukkan,makin keras atau tinggi pula vibrasi yang dihasilkan. Displacement atau perpindahan dari suatu benda dapat dijukkan dalam satuaan mil (dimana mil = 0,001 inc) atau dalam micron (dimana 1 micron = 0,001 mm)

Displacement biasanya sangat berguna pada batas frekuensi kurang dari 600 CPM (10 Hz). Frekuensi ini harus digunakan selama terjadi displacement untuk mengefaluasi gejala vibrasi. Pada keadaan biasa, dimana vibrasi pada 1 x RPM adalah 2 millis (25,4 micron PK)tapi hal ini belum memberikan komfirmasi yang cukup untuk menentukan apakah vibrasi pada tingkatan 2 mil,hal ini merupakan kondisi yang baik atau buruk, sebagai contoh, vibrasi 2 mils PK-PK pada 3600 CPM adalah lebih berbahaya dibandingkan dengan vibrasi 2 mils PK – PK pada 300 CPM.

Ø Velocity (kecepatan getaran)

Velocity addalah jumlah waktu yang dibutuhkan pada saat terjadi displacement (dalam hal kecepatan). Velocity adalah satu indikator yang paling baik untuk mengetahui masalah vibrasi (contohnya unbalance, misaligment, mecanical loosess, dan kerusakan bearing atau bearing defect) pada mesin berkecepatan sedang. Velocity adalah ukuran kecepatan suatu benda pada saat bergerak atau bergetar selama berisolasi. Kecepatan suatu benda adalah nol pada batas yang lebih tinggi atau lebih rendah,dimulai pada saat berhenti pada suatu titik sebelum berubah arah dan mulai untuk bergerak kearah berlawanan. Velocity dapat ditunjukkan dalam suatu inch per second (in/sec) atau milimeter per secon (mm/sec)

Velocity disisi lain tidak sepenuhnya mempunyai frekuensi yang bergantung pada batas sekitar 600 sampai 120000 CPM (10 sampai 2000 Hz) dan pada dasarnya hanya merupakan satu pilihan ketika batas frekuensi berada pada 300 sampai 300000 CPM (5 sampai 500 Hz).

Ø Acceleration(percepatan getaran)

Acceleration adalah jumlah waktu yang diperlukan pada saat terjadi velocity. Acceleration adalah parameter yang sangat penting dalam analisis mesin-mesin yang berputar (rotation equipment)dan sangat berguna sekali dalam mendeteksi kerusakan bearing dan masalah pada gearbox berkecepatan tinggi lebih cepat dan lebih awal. Acceleration diartikan sebagai perubahan dari velocity yang di ukur dalam satuan gravitasi. Pada posisi permukaan laut 1,0g = 32,2 ft/sec² yang ekuivalen dengan 386,087 in/sec atau 9806,65 mm/sec, harga yang digunakan untuk menyatakan akselerasi dari gravitasi (percepatan grafitasi)dalam satuan Inggris dan Metric (dimana in/sec/sec biasanya ditunjukkan sebagai in sec²

Pengambilan data menggunakan sensor getaran

Sensor getaran dipasang pada bagian-bagian mesin yang cukup kaku untuk menghindari efek resonansi lokal bagian tersebut. Pengambilan data-data dengan alat sensor tersebut haruslah terlebih dahulu mengetahui bagian mana dari mesin tersebut yang paling tepat untuk pengukuran vibrasi. Tempat yang paling tepat tersebut adalah pada bearing caps (rumah bearing). Pengambilan data vibrasi dilakukan dengan dua cara yaitu dengan cara axial dan cara radial. Pengambilan data secara axial adalah menempatkan alat sensor pada arah aksial atau searah dengan poros. Problemsemacam misalignment dan bent shaft biasanya dapat diketahui dengan cara ini. Cara radial sendiri terbagi menjadi 2 cara, yaitu:

a. Horizontal (y)

Pengecekan secara horizontal dengan cara meletakkan alat sensor secara horizontal pada bearing cap. Dari pengukuran ini dapat diketahui amplitudo yang paling tinggi.

b. Vertikal (x)

Pengambilan data secara vertikal adalah dengan menempatkan alat sensor pada posisi vertikal atau berbanding 90^o dengan arah horizontal pada bearing cap. Pengambilan data secara vertikal ini akan meunjukan amplitudo yang lebih rendah dibandingkan pengambilan data secara horizontal.

Dengan alasan pemilihan titik simpang terjauh inilah yang menjadi dasar peletakan sensor vibrasi X karena pengaruh putaran shaft. Apabila putaran searah jarum jam maka titik vertikal diletakkan di sumbu -X untuk mendapatkan simpangan terjauh. Namun apabila putaran berlawanan arah jarum jam, maka posisi sensor vertikal diletakkan pada sumbu +X.