sidang tugas akhir - digilib.its.ac.id · tujuan penelitian 1. ... geometri valve seat,pada sisi...
TRANSCRIPT
SIDANG TUGAS AKHIRSIDANG TUGAS AKHIRStudi Eksperinental Karakteristik Getaran dan Tekanan Ruang Silinder pada Kompresor Torak: Efek Perubahan Profil Valve Seatpada Sisi Buang
Dosen PembimbingIr. Suwarmin, P.E.Dosen PembimbingIr. Suwarmin, P.E.
Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
OlehMahmud Alghifari Syamlan
2105100154
OlehMahmud Alghifari Syamlan
2105100154
PendahuluanPendahuluanBAB IBAB I
Latar belakangLatar belakang1. Konsumsi daya oleh kompresor torak di seluruh
dunia mendekati tiga kali lipat konsumsi dayakompresor sentrifugal.
2. Biaya perawatan untuk kompresor torak adalahtiga setengah kali biaya perawatan untukkompresor sentrifugal.
3. Pengeluaran utama pada penggunaan kompresoradalah perawatan dan kegiatan operasional untukperbaikan valve dan downtime yang terkait.
4. Kegagalan valve adalah penyebab utamashutdown tak terjadwal pada kompresor torak, 36% dari penyebab lainnya.
5. Efisiensi kompresor sangat bergantung padaproses buka-tutup valve.
Perumusan MasalahPerumusan Masalah1. Titik berat penelitian adalah pengaruh geometri
valve seat sisi buang terhadap karakteristik polagetaran dan tekanan pada ruang silinder padakompresor torak single stage, single-acting.
2. Geometri valve seat yang berbeda akanmemberikan karakteristik pola getaran dantekanan ruang silinder yang berbeda.
3. Tekanan silinder digunakan sebagai indikatorperforma kompresor.
4. Pola getaran digunakan untuk memperkirakanproses buka-tutup valve.
5. Geometri valve seat normal dijadikan baselineuntuk perbandingan dengan variasi geometrivalve seat.
Tujuan PenelitianTujuan Penelitian1. Mengetahui karakteristik pola getaran buka-tutup valve
dan tekanan ruang silinder jika terdapat perubahan geometri valve seat, pada sisi buang untuk profil valve seat A, B, dan C.
2. Mengetahui pengaruh variasi beban terhadap karakteristik pola getaran penutupan valve dan tekanan ruang silinder, pada valve seat normal dan tiga variasi valve seat lainnya.
3. Komparasi karakteristik pola getaran buka-tutupalvedan tekanan ruang silinder antara valve seat normal, profil A, B, dan C.
4. Menghasilkan referensi bagi analis yang berkepentingan untuk mengetahui karakteristik operasi kompresor torak, jika terjadi perubahan pada komponen valve seat.
5. Pembelajaran aplikasi analisis getaran untuk condition monitoring bagi peneliti.
Batasan MasalahBatasan Masalah1. Jenis kompresor torak yang digunakan adalah
single stage, single-acting dengan valve hisap danbuang berbentuk plat datar dan udara sebagaifluida kerja.
2. Parameter analisis adalah pola getaran buka-tutup yang diukur pada cylinder head dantekanan ruang silinder.
3. Variasi yang diinvestigasi adalah perubahangeometri profil valve seat, pada sisi tekan.
4. Percobaan dilakukan untuk tekanan kerja yang berbeda-beda, dari 1 s/d 7 bar.
5. Pada masing-masing kondisi uji, temperaturfluida kerja (udara) dijaga relatif sama.
6. Analisis vibrasi hanya dilakukan padaformatwaveform.
BAB IIBAB II
Dasar TeoriDasar Teori
Proses Buka-tutup Valve dan Analisis Diagram p-V pada Kompresor Torak
Proses Buka-tutup Valve dan Analisis Diagram p-V pada Kompresor Torak
Vibrasi pada Kompresor TorakVibrasi pada Kompresor Torak
Fenomena vibrasi pada kompresor berasal dari dinamika gerak dalam mekanisme kerja kompresor.
Mekanisme utama dalam kompresor adalah mekanisme slider-crank.
Piston-slab. Gerak landasan. Gerak transmisi belt. Dan lain-lain
Waveform Getaran dan Tekanan dari Pengukuran pada Crosshead
Waveform Getaran dan Tekanan dari Pengukuran pada Crosshead
Komparasi Amplitudo dan Frekuensi antara Acceleration, Velocity, dan Displacement
Komparasi Amplitudo dan Frekuensi antara Acceleration, Velocity, dan Displacement
Tinjauan PustakaTinjauan Pustaka
John P. Platt, 2005John P. Platt, 2005 Dua faktor utama penyebab kegagalan valve adalah
faktor lingkungan dan mekanikal Faktor lingkungan dapat berupa zat pencemar korosif,
impurities dalam fluida kerja, slug, pelumasan yang tidak tepat.
Pencegahan terhadap faktor lingkungan dapat dilakukan dengan pemilihan material valve yang tepat dan pengkondisian aliran fluida kerja kompresor
Faktor mekanikal dapat berupa fatigue cycle yang tinggi, gerakan mekanikal valve yang tidak normal, liftyang terlalu besar pada valve, pulsasi, dan ketaknormalan spring.
Pencegahan terhadap faktor mekanikal dapat dilakukan dengan desain yang bagus pada komponen valve dan pengoperasian kompresor sesuai desain.
Insight Compressor Monitoring, Prognost System, Technical Note, 2011.
Insight Compressor Monitoring, Prognost System, Technical Note, 2011.
Valve kompresor harus memenuhi lima kriteria, yaitu:
1. Kebocoran minimum,
2. Proses buka-tutup mudah,
3. Tahanan aliran rendah,
4. Ketahanan terhadap keausan yang tinggi, dan
5. Volume clearance tinggi.
Klaus Marien, 2011Klaus Marien, 2011
Monitoring pada valve dapat dilakukan dengan:
1. Analisis diagram p-V.
2. Analisis vibrasi pada silinder.
3. Analisis temperatur valve.
Steven M. Schultheis, 2007.Steven M. Schultheis, 2007.
Peletakan transducer pada crankcase.
Steven M. Schultheis, 2007.Steven M. Schultheis, 2007.
Peletakan transducer pada crosshead.
Derek Woollat, 2003.Derek Woollat, 2003.
Valve Seat tidak akan rusak jika didesain dan
digunakan dengan tepat, dan valve seat tidak
akan rusak karena fatigue jika beroperasi
pada kondisi normal.
Seat bisa gagal akibat overstress karena
kompresor dihantam fluida cair yang lewat
bersama gas.
Seat akan selalu aus bila moving parts
menempel .
SuwarminSuwarmin
SuwarminSuwarmin
SuwarminSuwarmin
BAB IIIBAB III
MetodologiPenelitianMetodologiPenelitian
PengukuranPengukuran
Pemeriksaan kompresor
Pemeriksaan air kondensat
Pemeriksaan minyak pelumasPemeriksaan minyak pelumas
Pemeriksaan ruang silinderPemeriksaan ruang silinder
Pemeriksaan kekencangan atau tegangan beltPemeriksaan kekencangan atau tegangan belt
Pemeriksaan cylinder headPemeriksaan cylinder head
Kompresor torak yang digunakan sebagai objek eksperimen
Kompresor torak yang digunakan sebagai objek eksperimen
Spesifikasi kompresorSpesifikasi kompresor
• Merk : PUMA, PU-32
(tipe), single stage,
single acting
• Daya : 2 Hp
• Working Pressure : 7 kg/cm2
• Maximum pressure : 10 kg/cm2
• Penggerak : Motor listrik 380 volt,
1430 rpm, dengan
transmisi belt
Variabel analisis yang diukur adalah:Variabel analisis yang diukur adalah:
Akselerasi getaran pada cylinder head Tekanan ruang silinder
Peralatan yang digunakan dalam penelitian iniadalah:
1. Accelerometer, CSi A0760 2. Vibration Analyzer, CSi 2120A 3. Pressure transducer, Fluke PV 350 4. Tachometer Optic, CSi 404B 5. Pressure Regulator
Accelerometer, CSi A0760 dan AdapterAccelerometer, CSi A0760 dan Adapter
Vibration Analyzer, CSi 2120A Vibration Analyzer, CSi 2120A
Pressure transducer, Fluke PV 350Pressure transducer, Fluke PV 350
Tachometer Optic, CSi 404BTachometer Optic, CSi 404B
Pressure Regulator Pressure Regulator
Transmitter untuk Pressure TransducerTransmitter untuk Pressure Transducer
TransmitterTransmitter
Profil Valve SeatProfil Valve Seat
Profil NormalProfil Normal
Profil A (tapered)Profil A (tapered)
Profil B (curved)Profil B (curved)
Profil C (rounded)Profil C (rounded)
Langkah-langkah pengambilan data vibrasi dan tekanan :
Langkah-langkah pengambilan data vibrasi dan tekanan :
1. Menyiapkan alat ukur dan setting vibration analyzer.2. Memasang valve seat normal.3. Menyiapkan kompresor.4. Memasang transducer.5. Mengoperasikan kompresor dan memastikan
pengujian dilakukan pada temperatur yang sama.6. Mengukur getaran dan tekanan ruang silinder, untuk
tekanan kerja 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 bar pada profil normal, A, B, dan C
7. Menyatakan hasil pengukuran dalam bentuk grafik akselerasi getaran terhadap sudut poros engkol dan grafik tekanan terhadap sudut poros engkol.
8. Melakukan telaah tentang karakteristik getaran dan tekanan ruang silinder yang terjadi, dengan adanya perubahan geometri profil valve seat.
BAB IVBAB IV
Analisis Data dan
Pembahasan
Analisis Data dan
Pembahasan
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil
Normal
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil
Normal
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil Normal
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil Normal
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil Normal
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil Normal
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ pada pembeban 5 kg/cm2 Normal
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ pada pembeban 5 kg/cm2 Normal
Discharge Valve Close
Discharge Valve Open
SuctionValve Open
SuctionValve Close
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil A
(tapered)
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil A
(tapered)
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil A (tapered)
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil A (tapered)
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil A (tapered)
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil A (tapered)
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ pada pembeban 5 kg/cm2 A (tapered)
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ pada pembeban 5 kg/cm2 A (tapered)
Discharge Valve Close
Discharge Valve Open
SuctionValve OpenSuction
Valve Close
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil B
(curved)
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil B
(curved)
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil B (curved)
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil B (curved)
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil B (curved)
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil B (curved)
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ pada pembeban 5 kg/cm2 B (curved)
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ pada pembeban 5 kg/cm2 B (curved)
Discharge Valve Close
Discharge Valve Open
SuctionValve Open
SuctionValve Close
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil C
(rounded)
Karakteristik Vibrasi dan Tekanan pada Profil C
(rounded)
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil C (rounded)
Waveform Vibrasi pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil C (rounded)
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil C (rounded)
Diagram P-Ѳ pada Pembebanan 1-7 kg/cm2 untuk Profil C (rounded)
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ padapembeban 5 kg/cm2 C (rounded)
Waveform Vibrasi dan Diagram P-Ѳ padapembeban 5 kg/cm2 C (rounded)
Discharge Valve Close
Discharge Valve Open
SuctionValve Open
SuctionValve Close
Pengaruh Variasi Valve Seat pada Karakteristik Vibrasi
Discharge Line dan Tekanan Ruang Silinder Kompresor
Pengaruh Variasi Valve Seat pada Karakteristik Vibrasi
Discharge Line dan Tekanan Ruang Silinder Kompresor
Waveform pada Pembebanan 5 kg/cm3
dengan Variasi Profil Normal, A, B, dan CWaveform pada Pembebanan 5 kg/cm3
dengan Variasi Profil Normal, A, B, dan C
Diagram P-V dengan Variasi Profil Valve Seat Normal, A, B, dan C
Diagram P-V dengan Variasi Profil Valve Seat Normal, A, B, dan C
BAB VBAB V
Kesimpulan dan
Saran
Kesimpulan dan
Saran
KesimpulanKesimpulan1. Perubahan geometri valve seat pada penelitian
ini menyebabkan discharge valve membuka lebih awal, seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.13.
2. Peningkatan pembebanan kompresor menyebabkan keterlambatan pembuakaan valve.
3. Langkah-langkah pada kompresor dalam satu siklus dapat dijabarkan dengan waveformvibrasi.
4. Pergeseran waveform ke kanan pada profil normal yang berarti keterlambatan pembukaan valve terjadi lebih smooth daripada profil variasi yang lain.
KesimpulanKesimpulan
5. Pergeseran waveform ke kanan (keterlambatan pembukaan valve) pada profil A (tapered) dan B (curved) tampak signifikan mulai pembebanan 4 kg/cm2.
6. Pembukaan valve paling awal terjadi pada profil C (rounded), kemudian berturut-turut profil B (curved), C (tapered), dan normal.
7. Analisis diagram P-V sebagaimana ditunjukkan oleh gambar 4.14 menyakinkan atau memvalidasi kesimpulan dari analisis waveform vibrasi tentang karakteristik vibrasi pada discharge line.
SaranSaran1. Studi eksperimen serupa dengan penelitian ini
mengunakan profil tapered dengan beberapavariasi diameter dan sudut ketirusan.
2. Studi eksperimen serupa dengan penelitian inimengunakan profil rounded dengan beberapavariasi diameter.
3. Studi eksperimen serupa dengan penelitian inimengunakan profil curved dengan beberapavariasi diameter dan lengkungan.
4. Studi eksperimen serupa dengan penelitian inimenggunakan kombinasi profil normal dantapered dengan beberapa variasi kedalamannormal dan ketirusan, serta variasi sudutketirusan.
SaranSaran5. Studi eksperimen serupa dengan penelitian ini
menggunakan kombinasi profil normal dan curveddengan beberapa variasikedalaman normal dankelengkungan.
6. Studi eksperimen serupa dengan penelitian inimenggunakan valve seat yang diberi goresan yang cukup dalam, baik dengan goresan berpola maupuntidak.
7. Penelitian dengan metode simulasi denganmenggunakan software ansys fluent terhadappengaruh perilaku aliran fluida melalui valve seatdengan berbagai variasi geometrid an dimensi.
8. Penelitian dengan metode simulasi denganmenggunakan software ansys autodyne untukmengetahui pengaruh gaya impact akibat udara yang lewat pada valve terhadap komponen valve.
Daftar PustakaDaftar Pustaka Nugroho, Ardi, Karakteristik Getaran dan Tekanan Ruang
Silinder pada Kompresor Torak: Efek Perubahan Profil Valve Seat pada Sisi Hisap dan Tekan, Jurusan Teknik Mesin –Fakultas Teknologi Industri – Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya, 2009.
Ryadin, Fahmi, Profil Getaran dan Tekanan Ruang Silinder pada Single-Stage Single-Acting Reciprocating Compressor Akibat Ketaknormalan Katup, Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknologi Industri – Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya, 2009. Reciprocating Compressor Condition Monitoring, Steven M. Schultheis; Charles A. Lickteig; dan Robert Parchewsky, Proceedings of the Thirty-Sixth Turbomachinery Symposium, 2007.
Daryanto W., Bambang dan Suwarmin, Operation Abnormality Identification of A Reciprocating Compressor Based on Pressure and Vibration Signals, Proceedings: International Conference on Risk Technology and Management – ITB, Bandung, 2007.
Daftar PustakaDaftar Pustaka Nugroho, Ardi, Karakteristik Getaran dan Tekanan Ruang
Silinder pada Kompresor Torak: Efek Perubahan Profil Valve Seat pada Sisi Hisap dan Tekan, Jurusan Teknik Mesin –Fakultas Teknologi Industri – Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya, 2009.
Ryadin, Fahmi, Profil Getaran dan Tekanan Ruang Silinder pada Single-Stage Single-Acting Reciprocating Compressor Akibat Ketaknormalan Katup, Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknologi Industri – Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya, 2009. Reciprocating Compressor Condition Monitoring, Steven M. Schultheis; Charles A. Lickteig; dan Robert Parchewsky, Proceedings of the Thirty-Sixth Turbomachinery Symposium, 2007.
Daryanto W., Bambang dan Suwarmin, Operation Abnormality Identification of A Reciprocating Compressor Based on Pressure and Vibration Signals, Proceedings: International Conference on Risk Technology and Management – ITB, Bandung, 2007.
Daftar PustakaDaftar Pustaka Deffenbaugh, Danny M., Brun, Klaus, Harris, Ralph E.,
Advanced Reciprocating Compression Technology, U.S. Department fo Energy, Pittsburgh, www.netl.doe.gov, 2005.
Griffith, E. B. dan Flanagan, W. A., Online Continous Monitoring of Mechanical Condition and Performance for Critical Reciprocating Compressor, Proceedings of the 30th Turboamchinery Symposium, Texas A&M University, 2001.
Foreman, S., Compressor Valves and Unloaders for Reciprocating Compressors – An OEM’s Perspective, Dresser-Rand, New York, www.dresser-rand.com, 2002.
Giampaolo, Tony, Compressor Hnadbook: Principle and Practice, Fermont Press Inc, Lilburn, 2010.
Hanlon, Paul, Compressor Handbook, McGraw Hill Company, New York, 2001.
Daftar PustakaDaftar Pustaka Kelly, Sean, IC Engine Kinematics, expha.com, 2011. Quach, Quan, MATLAB – Introductory FFT Tutorial,
blingdagger.com, 2008. Mobley, R. Keith, Root Cause Failure Analysis,
Newnes, Woburn, 1999. Barret Jr., Richard M., Low Frequncy Machinery
Monitoring: Measurement Considerations, Wilcoxon Research Inc., www.wilcoxon.com, 1993.
Marien, Klaus, Insight: Compressor Monitoring,Prognost System, www.prognost.com, 2011.
Schulteis, Steven M., Lickteig, Charles A., dan Parchewsky, Robert, Reciporcating Compressor Condition Monitoring, Proceedings of The 36th
Turbomachinery Symposium, Shell Global Solution Inc, www.turbolab.tamu.edu, 2007.
Daftar PustakaDaftar Pustaka Brun, Klaus, Nored, Marybeth G., Gernentz,Ryan
Z., dan Platt, John P., Reciprocating Valve Plate Life and Performance Analysis, Gas Machinery Conference, Southwest Research Institute, www.swri.org, 2005.
Bloch, Heinz P. dan Hoefner, John J., Reciprocating Compressor Operation and Maintenance, Butterworth-Heinemann, Houston, 1996.
Woollat, Derek, Reciprocating Compressor Valve Design: Optimizing Valve Life and Reliability, Dresser-Rand, New York, www.dresser-rand.com, 2003.
Terima Kasih Mohon Saran dan Koreksi
Terima Kasih Mohon Saran dan Koreksi