[Study Case] Cara Mengatasi Resonansi Vibrasi dengan Kalkulasi Dynamic Vibration Absorber

Melihat kembali postingan saya pada tanggal 26 Maret 2023, dengan judul sebagai berikut :

Resonansi Vibrasi pada Rotating Equipment

Di akhir postingan tersebut saya tampilan sebuah foto, seperti ini.

Dynamic Vibration Absorber

Dari foto ini terdapat logam panjang yang diberi pemberat, dengan arah horizontal, dan dikunci oleh mur serta baut. Benda ini disebut "Dynamic Vibration Absorber".

Bagaimanakah cara kalkulasi untuk mendapatkan berat logamnya?

Sebelum menciptakan Dynamic Vibration Absorber harus dipastikan dulu, bahwa vibrasi tinggi yang terjadi pada equipment benar - benar terjadi akibat efek fenomena resonansi.

Study kasus kali ini berasal dari PT. Indah kiat pulp & paper tbk. Tentang resonansi di Pompa Overhung. Dimana, setelah dilakukan Preventinve Maintenance (PM) pompa mengalami kenaikan nilai vibrasi yang cukup tinggi. Semua mengira terjadi kavitasi pada pompa, karena dalam preventive maintenance tersebut selain dilakukan penggantian bearing juga dilakukan penggantian valve dan perubahan jalur pipa.

Overhung Pump

  

Namun ketika dilakukan pengukuran vibrasi, pada spectrum velocity terhadap pola yang cukup unik. Dimana, pada titik pengukuran vibrasi P1H atau Pump DE Horizontal terdapat dominan Force Frequency dengan spike di 3x Order atau 74,22 Hz sebesar 30 mm/s RMS. Dan terjadi sedikit haystack di area floor nya, pola sedikit haystack ini lah yang dikira terjadi kavitasi.

Velocity Spectrum P1H - Pump DE Horizontal

Jika dilakukan komparasi pada setiap titik pengukuran, didapatkan pola sebagai berikut :

Multiple Route Horizontal Velocity Spectrum 

Dari gambar spectrum velocity di atas, terlihat bahwa pola distribusi dengan vibrasi terbesar  terjadi di area P1H atau Pump Inboard Horizontal (DE), 3x order atau 74,22 Hz.

Dan ketika dilihat hanya fokus di area Pump inboard (DE), pola distribusi vibrasinya sebagai berikut :

Multiple Route Pump Inboard (DE) Velocity Spectrum

Dari gambar spectrum velocity di atas, terlihat bahwa gerakan vibrasi pada Pump Inboard dengan nilai vibrasi paling besar terdapat di arah horizontal. Dari pola seperti ini, untuk semakin memberikan keyakikan bahwa benar terjadi resonansi. Maka dilakukanlah stop run bump test.

Bump Test

Setelah dilakukan bump test, didapatkan nilai natural frequency sebesar +/- 75Hz atau bisa dikatakan nilai natural frequency masih berada di area amplifikasi sebesar +20% dan -20%. Karena Force Frequency yang dimiliki oleh equipment berada di 3x order atau 74,22Hz. 

   

 Zona Amplifikasi Resonansi

Untuk mengatasi resonansi bisa dibagi menjadi 3 cara :

1. Stop mesin dan tidak running lagi 

Tentu hal ini tidak mungkin dilakukan, karena produksi masih sangat membutuhkan untuk terus bekerja.

2. Penambahkan atau pengurangi, massa atau stiffness (kekakuan)

Sepertinya hal ini masih bisa dilakukan, namun untuk menentukkan nilai besar kekakuan atau pemberat bandul masih sangat teoritis sekali. Sehingga untuk bisa diterapkan di lapangan masih sangat sulit. Sulit dalam artian terlalu banyak uji coba atau trial & error.

3. Membuat damper

Pembuatan damper sangat logis untuk dilakukan. Hanya dengan kalkulasi Dynamic Vibration Absorber hal ini yang sangat mungkin untuk bisa diterapkan di lapangan. 

Secara teoritis pemberian damper pada equipment bisa digambarkan sebagai berikut :

Perbandingan Equipment dengan atau tanpa damper

Jika digambarkan pola FRF spectrumnya

Jika digambarkan dalam satu spectrum dengan skala sama

Dari gambar di atas, secara teoritis setelah diberikan damper yang terjadi adalah yang awalnya equipment hanya memiliki 1 dominan natural frequency menjadi memiliki 2 buah dominan natural frequency yang nilai amplitude-nya semakin turun. 

Beberapa contoh keberhasilan dalam penerapan vibration dynamic absorber di beberapa negara :  

Inilah cara kalkulasi dan desain Vibration Dynamic Absorber.

Urutan atau metodologi untuk melakukan kalkulasi ini sebagai berikut :

1. Tentukan Target terlebih dahulu.

- Target perubahan natural frekuensi yang ingin didapatkan, tentunya di luar zona amplifikasi

-  Target material plate, tentunya material logam yang mudah didapat atau sedang dimiliki di gudang penyimpanan.

*yang digunakan di study case kali ini menggunakan carbon steel dengan ketebalan 10mm

*Pencarian nilai Young Modulus (E) dan Density (d) bisa dicari dengan algoritma google

2. Uji coba kalkulasi dengan cara memasukan semua angka untuk bisa menemukan W2

- L : Total Length (m)

- a : Length to W2 (m)

- b : widht (m) 

3. Pastikan kalkukasi desain 3% lebih ringan dari total berat sistem. Tujuannya sebagai space untuk ditambahkan baut dan mur ketika dilakukan pemasangan.

gambar teknik hasil desain

Hasil pengukuran vibrasi setelah pemasangan 1 set dan 2 set Dinamic Vibration Absorber