Pengertian Analisa Vibrasi
Analisa vibrasi digunakan untuk menentukan kondisi mekanis dan operasional dari peralatan. Vibrasi adalah gerakan, dapat disebabkan oleh getaran udara atau getaran mekanis, misalnya mesin atau alat-alat mekanis lainnya (J.F.Gabriel, 1996:96).
Keuntungan utama adalah bahwa analisa vibrasi dapat mengindentifikasi munculnya masalah sebelum menjadi serius dan menyebabkan downtime yang tidak terencana. Hal ini bisa dicapai dengan melakukan monitoring secara regular terhadap getaran mesin baik secara kontinyu maupun pada interval waktu yang terjadwal.
Monitoring vibrasi secara regular dapat mendeteksi detorisasi atau cacat pada bantalan, kehilangan mekanis (mechanical looseness) dan gigi-gigi yang rusak atau aus. Analisa vibrasi dapat juga mendeteksi misalignment dan ketidakseimbangan (unbalance) sebelum kondisi ini menyebabkan kerusakan pada bantalan dan poros.
Trending terhadap tingkat vibrasi dapat mengindentifikasi praktek pemeliharaan yang buruk seperti instalasi dan penggantian bantalan yang buruk, alignment poros yang tidak akurat, dan balancing rotor yang tidak presisi. Semua mesin yang berputar menghasilkan getaran yang merupakan fungsi dari dinamika permesinan seperti misalignment dan unbalance dari komponen-komponen rotor.
Pengukuran amplitude getaran pada frekuensi tertentu akan menginformasikan tingkat akurasi dari proses Alignment dan Balancing, kondisi bantalan atau roda gigi, dan efek mesin yang diakibatkan oleh resonansi dari rumah mesin, pipa dan strukutur lainnya.
Parameter Getaran (Vibrasi)
Vibrasi adalah gearakan bolak balik dalam suatu interval waktu tertentu yang disebabkan oleh gaya. Vibrasi atau getaran mempunyai tiga parameter yang dapat dijadikan sebgai tolak ukur yaitu:
1. Frekuensi
Frekuensi adalah banyaknya periode getaran yang terjadi dalam satu putaran waktu. Besarnya frekuensi yang timbul pada saat terjadinya vibrasi dapat mengdentifikasikan jenis-jenis gangguan yang terjadi. Gangguan yang terjadi pada mesin sering menghasilkan frekuensi yang jelas atau mengasilkan contoh frekuensi yang dapat dijadikan sebagai bahan pengamatan. Dengan diketahuinya frekuensi pada saat mesin mengalami vibrasi, maka penelitin atau pengamatan secara akurat dapat dilakuakan untuk mengetahui penyebab atau sumber dari permasalahan. Frekuensi biasanya ditunjukkan dalam bentuk Cycle per menit (CPM), yang biasanya disebut dengan istilah Hertz ( dimana Hz = CPM ).Biasanya singkatan yang digunakan untuk Hertz adalah Hz.
• Frequency = 0,25 cycles/s (cps)
(ω) = 0,25 x 60 cycles/min = 15 cycles/min (cpm)
Fase 0 90 270 450 degree
Waktu 1 2 4 6 second
2. 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 yang terjadi, besarnya amplitudo bergantung pada tipe mesin yang ada. Pada mesin yang masih bagus dan baru,tingkat vibrasinya biasanya bersifat relatif.
Dua buah gelombang dengan frekuensi yang sama tetapi dengan amplitudo yang berbeda Amplitudo adalah simpangan vibrasi, yaitu seberapa jauh jarak dari titik keseimbangan masa jika dilihat pada gambar pegas dan diagram harmonic diatas. Ada tiga cara untuk menggambarkan besarnya amplitudo yaitu ;
Untuk amplitudo vibrasi (displacement, velocity, accelerations) dapat dinyatakan dalam peak to peak (Pk-Pk), Peak (Pk), Average, dan Root Mean Square (RMS). Angka Peak to Peak tidak selalu bisa ditampilkan oleh setiap alat ukur vibrasi.
Gambar 3.3: Peak to Peak, Average, dan RMS
Sumber: http://www.scribd.com/doc/214066931/Lapres-Akustik-P3-40
Pada umumnya Average adalah nilai rata-rata nilai mutlak dari waveform. Dan untuk gelombang sinus besarnya adalah 0,5 Peak. Root Mean Square (RMS) adalah akar kuadrat dari rata-rata nilai kuadrat waveform, untuk gelombang sinus besarnya adalah 0.707 Peak. Nilai RMS dalam grafik bias digambarkan seperti dibawah ini
Dalam suatu Organisasi Standarisasi Internasional (ISO) yang standarisasinya sudah dikenal dan diterima di dunia internasional menganjurkan untuk memakai RMS sebagai acuan tingkat keparahan vibrasi. Berkaitan dengan RMS dikenal juga parameter penting lainnya yaitu Crest Factor yang besarnya adalah perbandingan antara nilai peak (pk) gelombang terhadap nilai RMS dari gelombang. Crest factor dari gelombang Sinus adalah 1.414 yaitu nilai Peak (Pk) adalah 1.414 dikali nilai RMS. Dan Crest Factor adalah salah satu ciri-ciri penting yang dapat digunakan unruk perkembangan kondisi mesin.
3. Fase
Jika kita perhatikan kedua gelombang seperti yang digambarkan pada gambar 2.8 kita temukan bahwa kedua gelombang vibrasi memiliki amplitude dan frekuensi yang sama tetapi puncak gelombangnya berjarak sekitar T. T adalah priode yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mencapai satu gelombang vibrasi sempurna yaitu satu puncak dan satu lembah atau . Perbedaan waktu ini disebut “fase” dan dapat dinyatakan dengan sudut fase. Jadi dalam gambar 2.8 dibawah waktu “wave crest” gelombang kedua terlambat (lag) sebesar T/4 dari “wave crest” gelombang pertama. Waktu keterlambatan T adalah sudut fase sebesar 360o sehingga waktu keterlambatan T/4 akan menjadi fase sudut 90o. Dalam hal ini, biasanya kita mengatakan bahwa kedua gelombang tersebut berbeda fase sebesar 90 o , sehingga T setara dengan 90o.
4. Harmonik
Gambar waveform dibawah ini memberi informasi yang bagus untuk memahami bagaimanakah cara membaca fenomena vibrasi. Sumbu Y adalah displacement (perpindahan) dan sumbu X adalah waktu (Time) dalam skala 1 detik. Gelombang seperti dibawah ini dinamakan juga gelombang ’time domain’ (fungsi waktu).
Keterangan Gambar 2.6 nomor yang tertera menunjukan nomor dari gelombang sinusnya. Penjelasan dari gambar diatas sebagai berikut :
Jika semua gelombang pada gambar diatas dijumlahkan, maka akan menghasilkan satu gelombang yang Nampak seperti bentuk kotak yang lebih komplek. Gelombang dalam bentuk yang komplek sangat sulit dibaca dan dianalisa. Bentuk gelombang komplek ini bisa ditransformasi menjadi bentuk yang lebih sederhana dengan menggunakan operasi matematik yang dinamakan Fourier Fast Transform (FFT). Sehingga menghasilkan gambar yang lebih mudah dianalisa.
Gambar dibawah ini adalah contoh dari Waveform sebagai fungsi dari waktu (time domain) yang komplek.
Keuntungan utama adalah bahwa analisa vibrasi dapat mengindentifikasi munculnya masalah sebelum menjadi serius dan menyebabkan downtime yang tidak terencana. Hal ini bisa dicapai dengan melakukan monitoring secara regular terhadap getaran mesin baik secara kontinyu maupun pada interval waktu yang terjadwal.
Monitoring vibrasi secara regular dapat mendeteksi detorisasi atau cacat pada bantalan, kehilangan mekanis (mechanical looseness) dan gigi-gigi yang rusak atau aus. Analisa vibrasi dapat juga mendeteksi misalignment dan ketidakseimbangan (unbalance) sebelum kondisi ini menyebabkan kerusakan pada bantalan dan poros.
Trending terhadap tingkat vibrasi dapat mengindentifikasi praktek pemeliharaan yang buruk seperti instalasi dan penggantian bantalan yang buruk, alignment poros yang tidak akurat, dan balancing rotor yang tidak presisi. Semua mesin yang berputar menghasilkan getaran yang merupakan fungsi dari dinamika permesinan seperti misalignment dan unbalance dari komponen-komponen rotor.
Pengukuran amplitude getaran pada frekuensi tertentu akan menginformasikan tingkat akurasi dari proses Alignment dan Balancing, kondisi bantalan atau roda gigi, dan efek mesin yang diakibatkan oleh resonansi dari rumah mesin, pipa dan strukutur lainnya.
Parameter Getaran (Vibrasi)
Vibrasi adalah gearakan bolak balik dalam suatu interval waktu tertentu yang disebabkan oleh gaya. Vibrasi atau getaran mempunyai tiga parameter yang dapat dijadikan sebgai tolak ukur yaitu:
1. Frekuensi
Frekuensi adalah banyaknya periode getaran yang terjadi dalam satu putaran waktu. Besarnya frekuensi yang timbul pada saat terjadinya vibrasi dapat mengdentifikasikan jenis-jenis gangguan yang terjadi. Gangguan yang terjadi pada mesin sering menghasilkan frekuensi yang jelas atau mengasilkan contoh frekuensi yang dapat dijadikan sebagai bahan pengamatan. Dengan diketahuinya frekuensi pada saat mesin mengalami vibrasi, maka penelitin atau pengamatan secara akurat dapat dilakuakan untuk mengetahui penyebab atau sumber dari permasalahan. Frekuensi biasanya ditunjukkan dalam bentuk Cycle per menit (CPM), yang biasanya disebut dengan istilah Hertz ( dimana Hz = CPM ).Biasanya singkatan yang digunakan untuk Hertz adalah Hz.
• Frequency = 0,25 cycles/s (cps)
(ω) = 0,25 x 60 cycles/min = 15 cycles/min (cpm)
Fase 0 90 270 450 degree
Waktu 1 2 4 6 second
2. 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 yang terjadi, besarnya amplitudo bergantung pada tipe mesin yang ada. Pada mesin yang masih bagus dan baru,tingkat vibrasinya biasanya bersifat relatif.
Dua buah gelombang dengan frekuensi yang sama tetapi dengan amplitudo yang berbeda Amplitudo adalah simpangan vibrasi, yaitu seberapa jauh jarak dari titik keseimbangan masa jika dilihat pada gambar pegas dan diagram harmonic diatas. Ada tiga cara untuk menggambarkan besarnya amplitudo yaitu ;
- Displacement (perpindahan) satuannya adalah mills inch atau micron
- Velocity (kecepatan) satuannya adalah inch per sekon atau mm/s
- Accelerations (percepatan) satuannya adalah g, mm/s2 , inch/s2
Untuk amplitudo vibrasi (displacement, velocity, accelerations) dapat dinyatakan dalam peak to peak (Pk-Pk), Peak (Pk), Average, dan Root Mean Square (RMS). Angka Peak to Peak tidak selalu bisa ditampilkan oleh setiap alat ukur vibrasi.
Gambar 3.3: Peak to Peak, Average, dan RMS
Sumber: http://www.scribd.com/doc/214066931/Lapres-Akustik-P3-40
Pada umumnya Average adalah nilai rata-rata nilai mutlak dari waveform. Dan untuk gelombang sinus besarnya adalah 0,5 Peak. Root Mean Square (RMS) adalah akar kuadrat dari rata-rata nilai kuadrat waveform, untuk gelombang sinus besarnya adalah 0.707 Peak. Nilai RMS dalam grafik bias digambarkan seperti dibawah ini
Dalam suatu Organisasi Standarisasi Internasional (ISO) yang standarisasinya sudah dikenal dan diterima di dunia internasional menganjurkan untuk memakai RMS sebagai acuan tingkat keparahan vibrasi. Berkaitan dengan RMS dikenal juga parameter penting lainnya yaitu Crest Factor yang besarnya adalah perbandingan antara nilai peak (pk) gelombang terhadap nilai RMS dari gelombang. Crest factor dari gelombang Sinus adalah 1.414 yaitu nilai Peak (Pk) adalah 1.414 dikali nilai RMS. Dan Crest Factor adalah salah satu ciri-ciri penting yang dapat digunakan unruk perkembangan kondisi mesin.
3. Fase
Jika kita perhatikan kedua gelombang seperti yang digambarkan pada gambar 2.8 kita temukan bahwa kedua gelombang vibrasi memiliki amplitude dan frekuensi yang sama tetapi puncak gelombangnya berjarak sekitar T. T adalah priode yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mencapai satu gelombang vibrasi sempurna yaitu satu puncak dan satu lembah atau . Perbedaan waktu ini disebut “fase” dan dapat dinyatakan dengan sudut fase. Jadi dalam gambar 2.8 dibawah waktu “wave crest” gelombang kedua terlambat (lag) sebesar T/4 dari “wave crest” gelombang pertama. Waktu keterlambatan T adalah sudut fase sebesar 360o sehingga waktu keterlambatan T/4 akan menjadi fase sudut 90o. Dalam hal ini, biasanya kita mengatakan bahwa kedua gelombang tersebut berbeda fase sebesar 90 o , sehingga T setara dengan 90o.
4. Harmonik
Gambar waveform dibawah ini memberi informasi yang bagus untuk memahami bagaimanakah cara membaca fenomena vibrasi. Sumbu Y adalah displacement (perpindahan) dan sumbu X adalah waktu (Time) dalam skala 1 detik. Gelombang seperti dibawah ini dinamakan juga gelombang ’time domain’ (fungsi waktu).
Keterangan Gambar 2.6 nomor yang tertera menunjukan nomor dari gelombang sinusnya. Penjelasan dari gambar diatas sebagai berikut :
- Gelombang pertama yang harus kita amati adalah gelombang (1), gelombang 1 adalah gelombang dengan satu siklus. Karena skala waktunya adalah 1 detik, maka frekuensi dari gelombang 1 adalah 1 Hz.
- Gelombang berikutnya adalah gelombang (3) dengan priode yang sama dengan gelombang 1, dengan jumlah siklus adalah 3, maka frekuensinya adalah 3 Hz
- Ketiga adalah gelombang (5) memiliki 5 siklus. Sehingga pada priode yang sama yaitu 1 detik, gelombang 5 mempunyai frekuensi 5 Hz.
- Berikutnya adalah gelombang (7) mempunyai 7 siklus selama priode 1 detik. Sehingga gelombang ini mempunyai frekuensi sebesar 7 Hz
- Kemudian dengan cara yang sama gelombang (9) mempunyai 9 Hz
Jika semua gelombang pada gambar diatas dijumlahkan, maka akan menghasilkan satu gelombang yang Nampak seperti bentuk kotak yang lebih komplek. Gelombang dalam bentuk yang komplek sangat sulit dibaca dan dianalisa. Bentuk gelombang komplek ini bisa ditransformasi menjadi bentuk yang lebih sederhana dengan menggunakan operasi matematik yang dinamakan Fourier Fast Transform (FFT). Sehingga menghasilkan gambar yang lebih mudah dianalisa.
Gambar dibawah ini adalah contoh dari Waveform sebagai fungsi dari waktu (time domain) yang komplek.