getaran eksperimental
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
1/16
Obeservasi ini bisa digunakan untuk mencari ωn ( r = 1 ) dan . Suatu nilai pengukuran
dari respon frequensi fungsi H (iω) tersedia ( dengan pengaplikasian besaran gaya) untuk
jarak dari pengemudi frekuensu ω. ala!an dari penacarian untuk puncak dalam plot " (iω)
#s ω kita dapat kontruksikan plot $yquist dari %e ("( iω) ter!adap &m ( H (iω)) dengan
menggunakan pendekatan kuadrat terkecil untuk menyesuaikan lingkaran. 'roses ini juga ratarata dari kesala!an eksperimental. Simpang lingkaran dipasang dengan sumbu imajiner
negatif maka akan sesuai dengan H (iωn). andidt! (ω(*) + ω(1)) diberikan ole! perbedaan
dari frekuensi dalam dua titik diametral !ori,onttal dari yang - bisa dicari dengan
- = (ω(2)−ω(1)
2ωn)
10.8.7 Pengukuran Mode Bentuk
ntuk menentukan bentuk modus dari pengujian getaran/ kita perlu menyatakan persamaangerak dari multidegree0of0kebebasan sistem koordinat modal 12.134. ntuk ini/ kita pertama
mempertimbangkan sistem undamped.
Undamped Multidegree-of-Freedom System.
'ersamaan gerak dari dua derajat kebebasan teredam sistem koordinat fisik diberikan ole!
ntuk getaran !armonik bebas/ 'ersamaan. (12/56) menjadi
di mana ωi adala! yi frekuensi alami dan modus bentuk yang sesuai. "ubungan ort!ogonality
untuk bentuk modus dapat dinyatakan sebagai
di mana 74 adala! matriks modal yang berisi mode y1/ y*/.../ y$ sebagai kolom ($
menunjukkan jumla! derajat kebebasan sistem/ juga sama dengan jumla! frekuensi alami
diukur atau puncak)/ dan unsur0unsur diag M i dan diag Ki/ juga disebut massa modal dan
kekakuan modal / masing0masing/ sesuai dengan modus i/ dan
8etika fungsi paksaan adala! !armonik/
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
2/16
di mana disebut (9(ω)4 fungsi frekuensi-respon atau receptance matriks sistem.
enggunakan !ubungan ort!ogonality dari pers. (12/55) dan (12/53)/ dapat dinyatakan
sebagai
Sebua! elemen individual dari matriks (9(ω)4 berbaring di baris p dan q kolom menunjukkan
respon !armonik satu koordinat/ Xp yang disebabkan ole! kekuatan !armonik diterapkan
pada koordinat lain/ F q (tanpa kekuatan lain)/ dan dapat ditulis sebagai
di mana ( yi) j menunjukkan komponen jt! dari modus yi. :ika matriks modal Y 4 adala! lebi!
dinormalisasi (rescaled atau massa0normal) sebagai
bentuk mode tidak akan beruba! ϕ1 ϕ!"""ϕ # / tapi 'ersamaan. (12.3*) menjadi
Damped Multidegree-of-Freedom System.
'ersamaan gerak dari teredam dua derajat kebebasan sistem koordinat fisik yaitu
ntuk mempermuda!/ kita mengasumsikan redaman proporsional/ agar matriks redaman c4
dapat dinyatakan sebagai
;engan demikian bentuk modus sistem teredam akan tetap sama dengan yang dari sistem
teredam/ namun frekuensi alami akan beruba! dan secara umum menjadi kompleks. 8etika
vektor paksaan f diasumsikan !armonik dalam 'ers. (12/36)/ fungsi frekuensi0respon atau
receptance dapat diturunkan sebagai
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
3/16
8etika bentuk modus massa normal digunakan (li!at 'ersamaan. 12/3
" pq(ωi)> fungsi di puncak i. ntuk menentukan tanda dari elemen ( ϕi & p( i&ϕ q/ plot fase dapat
" pq(ωi) digunakan. 8arena !anya ada $ komponen yang tidak diketa!ui bebas ϕi dari dalam
elemen $* pengukuran matriks (ϕi) p(ϕi)q4 = (ϕi) p(ϕi)?4 pq/ $ dari yang diperlukan untuk
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
4/16
menentukan bentuk modus sesuai dengan frekuensi modal ini dapat dicapai dengan
mengukur perpinda!an atau respon dari sistem pada titik q dengan masukan pada titik 1
pertama/ pada titik * berikutnya/ dan pada titik $ lalu.
10. Mesin-!ondisi Monitoring dan Diagnosis
8ebanyakan mesin meng!asilkan tingkat renda! getaran ketika dirancang dengan baik.
Selama operasi/ semua mesin yang mengalami kelela!an/ aus/ deformasi/ dan penurunan
pondasi. @fek ini menyebabkan peningkatan jarak antara bagian mating/ misalignment di
s!aft/ inisiasi retak di bagian/ dan ketidakseimbangan dalam rotor semua mengara! ke
peningkatan tingkat getaran/ yang menyebabkan beban dinamis tamba!an pada bantalan.
Seperti aktu berjalan/ tingkat getaran terus meningkat/ yang pada ak!irnya kegagalan atau
kerusakan mesin. :enis umum dari kesala!an atau kondisi operasi yang menyebabkan
peningkatan kadar getaran di mesin termasuk s!aft bengkok/ poros eksentrik/ komponen
sejajar/ komponen yang tidak seimbang/ bantalan yang rusak/ gigi rusak/ impeler dengan
bila! rusak/ dan bagian mekanis longgar.
10..1 !riteria "etaran Se#erity
Arafik kerasnya getaran/ yang diberikan ole! standar seperti &SO *
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
5/16
produksi yang !ilang/ risiko keselamatan/ dan kerusakan tamba!an ke mesin lain
membuat skema ini tidak dapat diterima.
*. 'emeli!araan preventif. 'emeli!araan dilakukan pada interval tetap seperti setiap
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
6/16
cadang/ dan peng!apusan pemeli!araan preventif yang tidak perlu. ?ingkat getaran
(dan karenanya probabilitas kegagalan) dari mesin karena pemeli!araan berdasarkan
kondisi0mengikuti bentuk yang ditunjukkan pada Aambar. 12.
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
7/16
digunakan untuk visual memantau kondisi mesin. 'emantauan arus dan tegangan dapat
digunakan untuk pemantauan kondisi drive listrik seperti generator besar dan motor.
;alam metode operasional0variabel pemantauan/ juga dikenal sebagai monitoring
kinerja atau siklus/ kinerja mesin diamati berkaitan dengan tugasnya dimaksudkan. Setiap
penyimpangan dari kinerja dimaksudkan menunjukkan kerusakan mesin. 'emantauan su!u
melibatkan mengukur su!u operasional atau permukaan mesin. etode ini dapat dianggap
sebagai semacam metode operasional0variabel. Sebua! peningkatan pesat dalam su!u
komponen/ terjadi sebagian besar karena dipakai/ merupakan indikasi dari kerusakan seperti
pelumas tidak memadai dalam bantalan jurnal. 'emantauan su!u menggunakan perangkat
seperti pirometer optik/ termokopel/ termografi/ dan termometer perlaanan. ;alam beberapa
kasus/ penetrants pearna yang digunakan untuk mengidentifikasi retak terjadi
pada permukaan mesin. 'rosedur ini memerlukan penggunaan cat peka panas/
dikenal sebagai cat t!ermograp!ic/ untuk mendeteksi retak permukaan pada permukaan yang
panas. ;alam kasus tersebut/ cat yang paling cocok pencocokan su!u permukaan di!arapkan
terpili!.
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
8/16
emakai puing0puing yang di!asilkan pada permukaan yang bergerak relatif elemen
mesin beban. 'artikel aus yang dapat ditemukan dalam minyak pelumas atau grease dapat
digunakan untuk menilai tingkat kerusakan. aus meningkat/ partikel0partikel dari ba!an yang
digunakan untuk membangun komponen mesin seperti bantalan dan roda gigi dapat
ditemukan dalam meningkatkan konsentrasi. ;engan demikian beratnya memakai dapat
dinilai dengan mengamati konsentrasi (kuantitas)/ ukuran/ bentuk/ dan arna partikel.
'er!atikan ba!a arna partikel menunjukkan betapa panas mereka tela!.
Fnalisis getaran ini paling sering digunakan untuk pemantauan mesin0kondisi. getaran
di mesin disebabkan ole! kekuatan eksitasi siklik timbul dari ketidakseimbangan/ aus/
atau kegagalan bagian. :enis peruba!an terjadi di tingkat getaran/ bagaimana peruba!an ini
dapat dideteksi/ dan bagaimana kondisi mesin ditafsirkan tela! menjadi topik dari beberapa
penelitian penelitian di masa lalu. ?eknik monitoring getaran yang tersedia dapat
diklasifikasikan seperti ditunjukkan pada Aambar. 12/
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
9/16
ndeks" ;alam beberapa kasus/ indeks seperti tingkat puncak/ root mean square (%S)
tingkat/ dan faktor puncak digunakan untuk mengidentifikasi kerusakan dalam pemantauan
mesin0kondisi. 8arena tingkat puncak terjadi !anya sekali/ itu bukan kuantitas statistik dan
karenanya bukan merupakan indeks yang dapat diandalkan untuk mendeteksi kerusakan pada
sistem operasi terus menerus. eskipun nilai %S merupakan indeks yang lebi! baik untuk
mendeteksi kerusakan dalam aplikasi mapan/ mungkin tidak akan berguna jika sinyal berisi
informasi dari lebi! dari satu komponen/ seperti dalam kasus getaran dari gearboG lengkapyang terdiri dari beberapa roda gigi/ poros / dan bantalan. 'uncak faktor/ yang didefinisikan
sebagai rasio dari puncak ke tingkat %S/ termasuk informasi dari kedua puncak dan tingkat
%S. $amun/ mungkin juga tidak dapat mengidentifikasi kegagalan dalam kasus0kasus
tertentu. Sebagai conto!/ jika terjadi kegagalan progresif/ tingkat %S sinyal mungkin
meningkat secara berta!ap/ meskipun faktor puncak mungkin menunjukkan tren menurun.
Metode statika
.ro,a,ilitas Kepadatan /ur0e. Setiap sinyal getaran akan memiliki bentuk karakteristik
untuk kurva kepadatan probabilitas. 8epadatan probabilitas sinyal dapat didefinisikan sebagai
probabilitas untuk menemukan amplitudo sesaat yang dalam kisaran tertentu/ dibagi dengan
jangkauan. iasanya/ bentuk gelombang yang sesuai dengan komponen yang baik akan
memiliki probabilitas kepadatan kurva berbentuk lonceng yang mirip dengan distribusi
normal. Se!ingga setiap penyimpangan yang signifikan dari bentuk bell dapat dikaitkan
dengan kegagalan komponen. 8arena penggunaan kurva
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
10/16
kepadatan probabilitas melibatkan perbandingan variasi bentuk daripada variasi amplitudo/
sangat berguna dalam diagnosis kesala!an dalam mesin.
Momen. ;alam beberapa kasus/ saat0saat kurva kepadatan probabilitas dapat digunakan untuk
pemantauan mesin0kondisi. Saat0saat kurva mirip dengan momen mekanik tentang sumbu
centroidal daera!. @mpat momen pertama dari kurva kepadatan probabilitas (dengan
normalisasi yang tepat) yang dikenal sebagai mean/ standar deviasi/ skeness/ dan kurtosis/
masing0masing. ntuk sinyal praktis/ momen ganjil biasanya mendekati nol dan ba!kan saat
menunjukkan impulsif sinyal. Saat rangka keempat/ kurtosis/ umumnya digunakan dalam
pemantauan mesin0kondisi. 8urtosis yang didefinisikan sebagai
di mana f(G) adala! fungsi kepadatan probabilitas amplitudo sesaat/ G(t)/ pada satu aktu
merupakan nilai rata0rata/ dan standar deviasi dari G(t). 8esala!an seperti ras retak dan
pengikisan rol dan bola di bantalan menyebabkan denyut relatif besar dalam aktu
gelombang domain sinyal/ yang pada gilirannya menyebabkan nilai0nilai besar kurtosis.
Se!ingga peningkatan nilai kurtosis dapat dikaitkan dengan kegagalan komponen mesin.
'nalisis Frekuensi Domain
Spektrum Jrekuensi. Sinyal frekuensi0domain atau frekuensi spektrum adala! plot amplitudo
respon getaran ter!adap frekuensi dan dapat diturunkan dengan menggunakan analisis
Jourier dari bentuk gelombang aktu. Spektrum frekuensi memberikan informasi ber!arga
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
11/16
tentang kondisi mesin. %espon getaran mesin diatur tidak !anya ole! komponennya tetapi
juga ole! perakitan/ pemasangan/ dan instalasi. Se!ingga karakteristik getaran dari mesin
apapun yang agak unik untuk mesin tertentuK maka spektrum getaran dapat dianggap sebagai
tanda tangan getaran mesin itu. Selama pasukan eksitasi konstan atau bervariasi dengan
jumla! kecil/ tingkat getaran diukur dari mesin juga tetap konstan atau bervariasi dengan
jumla! kecil. $amun/ seperti mesin mulai berkembang kesala!an/ tingkat getaran dan
karenanya bentuk peruba!an spektrum frekuensi. ;engan membandingkan spektrum
frekuensi mesin dalam kondisi rusak dengan spektrum frekuensi referensi yang sesuai dengan
mesin dalam kondisi baik/ sifat dan lokasi dari kesala!an dapat dideteksi. 8arakteristik
penting lain dari spektrum adala! ba!a setiap elemen berputar di mesin meng!asilkan
frekuensi diidentifikasi/ seperti yang diilustrasikan pada Aambar. 12.B2K se!ingga peruba!an
dalam spektrum pada frekuensi tertentu dapat dikaitkan langsung dengan komponen mesin
yang sesuai. Sejak peruba!an tersebut dapat dideteksi lebi! muda! dibandingkan dengan
peruba!an dalam tingkat getaran keseluru!an/ karakteristik ini akan sangat ber!arga dalam
praktek.
Sejak puncak dalam spektrum ber!ubungan dengan berbagai komponen mesin/ perlu
untuk dapat meng!itung frekuensi kesala!an. Sejumla! formula dapat diturunkan untuk
menemukan frekuensi kesala!an komponen standar seperti bantalan/ gearboG/ pompa/ kipas
angin/ dan katrol. ;emikian pula/ kondisi kesala!an standar tertentu dapat digambarkan
untuk kesala!an standar seperti ketidakseimbangan/ misalignment/ kelonggaran/ pusaran
minyak/ dan resonansi.
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
12/16
'nalisis ,uefreny-Domain.
Luefrency berfungsi sebagai absis (sumbu G) untuk parameter yang dikenal sebagai
cepstrum/ mirip dengan frekuensi/ yang berfungsi sebagai absis untuk spektrum parameter.
eberapa definisi yang tersedia untuk cepstrum istila! dalam literatur. Falnya/ cepstrum
didefinisikan sebagai spektrum kekuatan logaritma dari kekuatan spektrum. :ika G(t)
menunjukkan sinyal aktu/ spektrum daya/ 2(ω& diberikan ole!
di mana F MN menunjukkan ?ransformasi Jourier MN D
:adi cepstrum tersebut/ c(3& diberikan ole!
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
13/16
8emudian/ cepstrum yang didefinisikan sebagai kebalikan ?ransformasi Jourier dari
logaritma dari kekuatan spektrum/ agar c(3& menjadi
&stila! cepstrum diperole! dengan menata ulang !uruf pada pita frekuensi kata. Flasan untuk
peng!ubung inin adala! ba!a cepstrum pada dasarnya adala! spektrum yang dalam sebua!
spektrum. a!kan/ banyak dari istila! yang digunakan dalam analisis spektrum tela!
dimodifikasi untuk digunakan dalam analisis cepstrum. eberapa conto! diberikan di baa!
iniD
• Luefrency 0 Jrequency
• %a!monics 0 "armonics
• Aamnitude 0 agnitude
• Sap!e + '!ase
;ari ini/ masuk akal untuk meli!at mengapa quefrency berfungsi sebagai absis dari cepstrum
tersebut.
;alam prakteknya/ pili!an pengertian cepstrum ini tidak begitu penting/ karena kedua
definisi pers. (12/6) dan (12/E) menunjukkan puncak yang berbeda di lokasi yang sama jika
ada s periodisitas yang kuat dalam (logaritmik) spektrum. Iepstrum yang berguna dalam
pemantauan mesin0kondisi dan diagnosis/ karena dapat mendeteksi periodisitas dalam
pectrum disebabkan ole! kegagalan komponen/ seperti pisau dalam turbin dan gigi yang alat
di gearboG.
Sebagai conto!/ spektrum dan cepstra dua gearboG truk/ satu dalam kondisi baik
dan yang lainnya dalam kondisi buruk/ berjalan pada tes berdiri dengan gigi satu dalam
keterlibatan/ ditunjukkan pada Aambar. 12.B1 (a) sampai (d). 'er!atikan ba!a pada Aambar.
12.B1 (a)/ gearboG yang baik tidak menunjukkan periodisitas ditandai spektrum sementara
gearboG buruk menunjukkan sejumla! besar sidebands dengan jarak perkiraan 12 ", di
spektrum (Aambar. 12/B1 (b)). :arak ini tidak dapat ditentukan lebi! akurat dari Aambar.
12/B1 (b). ;emikian pula/ cepstrum dari gearboG yang baik tidak menunjukkan quefrency
setiap mencolok (Abr. 12/B1 (d)). $amun/ cepstrum dari gearboG buruk (Aambar. 12/B1 (c))
menunjukkan tiga quefrency terkemuka di *3/1 ms (
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
14/16
dengan kecepatan masukan dari gearboG. 8ecepatan keluaran teoritis adala! 6.B ",.Se!ingga !armonik yang sesuai dengan 12/B ", tidak di!arapkan sama dengan !armonik
kedua kecepatan output/ yang akan menjadi 12/3 ",. 'emeriksaan yang cermat
mengungkapkan ba!a ra!monics sesuai dengan frekuensi 12/B ", adala! sama dengan
kecepatan gigi dua. "al ini menunjukkan ba!a gigi kedua bersala! meskipun gigi pertama
adala! dalam keterlibatan.
10.. Sistem /nstrumen
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
15/16
erdasarkan tingkat kecanggi!an/ tiga jenis sistem instrumentasi dapat digunakan
untuk memantau kondisi mesin sistem dasar/ sistem portabel/ dan sistem berbasis komputer.
?ipe pertama/ yang dapat diberi label sebagai sistem dasar/ terdiri dari berukuran saku yang
seder!ana getaran meter/ stroboscope/ dan !eadset. kuran getaran meteran adala! tingkat
getaran keseluru!an (%S atau nilai puncak percepatan atau kecepatan) atas rentang
frekuensi yang sesuai/ stroboscope menunjukkan kecepatan mesin/ dan alat bantu !eadset di
mendengar getaran mesin.
Secara keseluru!an kecepatan pembacaan %S dapat
dibandingkan dengan grafik kekerasan dipublikasikan dan kebutu!an untuk pemeli!araan
berdasarkan kondisi0dapat dibentuk. ?ingkat getaran keseluru!an juga dapat diplot melaan
aktu untuk menemukan seberapa cepat kondisi mesin beruba!.
Aetaran meter yang juga
dapat digunakan dalam !ubungannya dengan komputer saku untuk mengumpulkan dan
menyimpan pengukuran. 8adang0kadang/ operator yang berpengalaman dapat mendengar
getaran (suara) dari mesin selama periode aktu dan menemukan kondisinya. ;alam
beberapa kasus/ kesala!an seperti misalignment/ unbalance/ atau longgarnya bagian dapat
diamati secara visual.
'ortabel kondisi0monitoring sistem terdiri dari Jourier transform cepat portabel (JJ?)
getaran analy,er berdasarkan daya baterai. Aetaran analy,er ini dapat digunakan untuk
deteksi kesala!an dengan merekam dan menyimpan spektrum getaran dari masing0masing
titik pengukuran. Setiap spektrum baru direkam dapat dibandingkan dengan spektrum
referensi yang tercatat pada titik pengukuran tertentu ketika mesin itu diketa!ui dalam
kondisi baik.
Setiap peningkatan signifikan dalam amplitudo pada pita frekuensi baru
menunjukkan kesala!an yang perlu penyelidikan lebi! lanjut. Aetaran analy,er juga memiliki
kemampuan diagnostik tertentu untuk mengidentifikasi masala! seperti drive belt rusak dan
gearboG dan bantalan longgar.
8etika kesala!an didiagnosis memerlukan penggantian bagian/
!al itu dapat dilakukan ole! operator. %otor yang memerlukan keseimbangan/ getaran
analy,er dapat digunakan untuk meng!itung lokasi dan besaran massa koreksi yang
diperlukan untuk menyeimbangkan rotor.
Sistem kondisi0monitoring berbasis komputer berguna dan ekonomis ketika jumla!
mesin/ jumla! titik pemantauan/ dan kompleksitas deteksi kesala!an meningkat. &ni terdiri
dari sebua! analisa JJ? getaran ditamba! dengan komputer untuk menjaga database terpusat
yang juga dapat memberikan kemampuan diagnostik. ;ata yang disimpan pada disk/ yang
memungkinkan untuk digunakan untuk perbandingan spektrum atau plot tiga dimensi (li!at
Aambar. 12/B*). Sistem berbasis komputer tertentu menggunakan tape recorder untuk
-
8/18/2019 Getaran Eksperimental
16/16
merekam sinyal getaran dari setiap mesin di semua titik pengukuran. 'engukuran ini dapat
diputar kembali ke komputer untuk penyimpanan dan postprocessing.
10.. Pili&an Parameter Pemantauan
Fccelerometers pie,oelektrik biasanya digunakan untuk mengukur getaran mesin. lebi!
disukai karena ukurannya yang lebi! kecil/ frekuensi superior dan jangkauan dinamis/
ke!andalan dalam aktu lama/ dan keta!anan. 8etika accelerometer digunakan sebagai
pickup getaran/ kecepatan dan perpinda!an dapat diperole! dari integrator dibangun ke
analy,er. ;engan demikian pengguna dapat memili! antara percepatan/ kecepatan/ dan
perpinda!an sebagai parameter pemantauan. eskipun sala! satu dari tiga spektrum ini dapat
digunakan untuk pemantauan kondisi mesin/ biasanya spektrum kecepatan akan menjadi
sala! satu terpapar (menunjukkan ba!a kisaran amplitudo kecepatan adala! yang terkecil).
Sejak peruba!an amplitudo kecepatan dapat diamati dengan muda! dalam spektrum datar/
kecepatan umumnya digunakan sebagai parameter untuk memantau kondisi mesin.