studi kasus vibrasi

Disusun oleh :Yogie Maradona

NIM. 41309120016

StudiStudi KasusKasus VibrasiVibrasi PadaPada SistemSistem PerpipaanPerpipaanMinimum Flow Boiler Feed WaterMinimum Flow Boiler Feed Water

TA.Ref. Cover

Latar Belakang

PokokPokok PembahasanPembahasan

1. Blok Diagram dan Aliran Proses2. Vibrasi Jalur Pipa Minimum Flow BFW

Tujuan PenulisanPerumusan MasalahSkema Perbandingan Analisis Statik dan DinamikAnalisis StatikAnalisis DinamikKesimpulan dan Saran

TA.Ref. Page. viMenu Finish

1. 1. SupplaiSupplai air air hasilhasil demineralisasidemineralisasi ((berasalberasal daridari air air lautlaut) ) menujumenuju DaeratorDaerator..

2. 2. MenjagaMenjaga kualitaskualitas air air supayasupaya memilikimemiliki kadarkadar O2 O2 <= 0.007 mg/L <= 0.007 mg/L untukuntuk mencegahmencegah seranganserangan korosikorosipadapada bagianbagian tube tube ketelketel uapuap ((boiler)dalamboiler)dalam kondisikondisi T T dandan P P sangatsangat tinggi.(Daeratortinggi.(Daerator PmaxPmax=2.03 kg/cm2G =2.03 kg/cm2G T=120 T=120 --> > jalurjalur minimum flow).minimum flow).

3. 3. DalamDalam kondisikondisi normal normal operasioperasi memerlukanmemerlukan total total lajulaju aliranaliran 885 m3/jam 885 m3/jam untukuntuk kondisikondisi 2 (2 (duadua) ) pompapompa beroperasiberoperasi, , masingmasing--masingmasing pompapompa 442,5 442,5 m3/jam, m3/jam, terkecualiterkecuali jikajika kekurangankekurangan makamaka secarasecaraotomatisotomatis pompapompa keke--3 (3 (tigatiga) ) akanakan ikutikut beroperasiberoperasi. . BerkaitanBerkaitan dengandengan kapasitaskapasitas masingmasing--masingmasing ketelketeluapuap adalahadalah 160ton/jam 160ton/jam makamaka akanakan adaada situasisituasidimanadimana suplaisuplai air yang air yang didi butuhkanbutuhkan hanyahanya sedikitsedikit..

UntukUntuk mencegahmencegah kerusakankerusakan pompapompa sentrifugalsentrifugalakibatakibat kenaikankenaikan temperaturtemperatur dandan kenaikankenaikan tekanantekanandidi suction, suction, gejalagejala kavitasikavitasi, , dandan pulsasipulsasi) ) akibatakibatkebutuhankebutuhan suplaisuplai yang yang sedikitsedikit iniini, , makamaka dibutukandibutukanproteksiproteksi dengandengan menetapkanmenetapkan minimum flow minimum flow sebesarsebesar 230 m3/h.230 m3/h.

LatarLatar BelakangBelakang ::1. Blok Diagram 1. Blok Diagram dandan AliranAliran ProsesProses

Unit Unit PembangkitPembangkit UapUap (Steam)(Steam)

1

2

3

4a

4b

Unit pengolah uap bertekanan tinggi (Steam) dan air umpan ketel uap(Boiler FeedWater=BFW)

5

4. Air 4. Air daridari daeratordaerator didi pompakanpompakan keke ketelketel uapuap (Boiler) (Boiler) dandan HRSGHRSG5. 5. SupplaiSupplai uapuap (HP steam) (HP steam) menujumenuju STG STG dandan utilitasutilitas lainnyalainnya (LP steam)(LP steam)

TA.Ref. Page. 1 - 4Menu Next

BerkaitanBerkaitan dengandengan persyaratanpersyaratan minimum flow minimum flow iniini, , ditemukanditemukan retakretak (crack) (crack) padapada bagianbagian laslas--lasanlasantumpuantumpuan pipapipa, , LokasiLokasi pipe shoe pipe shoe tersebuttersebut beradaberadadekatdekat dengandengan bagianbagian deaddead--end end jalurjalur minimum flowminimum flowmenujumenuju daeratordaerator sepertiseperti tampaktampak padapada gambargambardisampingdisamping..

TindakanTindakan perbaikanperbaikan yang yang telahtelah dilakukandilakukan padapadawaktuwaktu phase commissioning phase commissioning untukuntuk mengantisipasimengantisipasivibrasivibrasi dandan kerusakankerusakan yakniyakni::1. 1. MenggantiMengganti semuasemua tipetipe shoe shoe tumpuantumpuan pipapipa yang yang didi laslas menjadimenjadi clamp shoe clamp shoe dandan strap.strap.2. 2. MenambahkanMenambahkan penahanpenahan ayunanayunan (sway brace) (sway brace) dibagiandibagian huluhulu dandan hilirhilir pengaturpengatur tekanantekanan (pressure (pressure regulator).regulator).3. 3. MenambahkanMenambahkan penguatpenguat percabanganpercabangan(Reinforcing pad) (Reinforcing pad) untukuntuk pipapipa yang yang tersambungtersambung kekejalurjalur pipapipa minimum flow minimum flow iniini..

PengambilaanPengambilaan keputusankeputusan dalamdalam melakukanmelakukantindakantindakan--tindakantindakan perbaikanperbaikan tersebuttersebut diatasdiatastidaktidak sempatsempat diuraikandiuraikan secarasecara rincirinci, , sistematissistematis dandanmendalammendalam, , oleholeh karenakarena ituitu penelitianpenelitian tugastugassarjanasarjana iniini dilakukandilakukan..

LatarLatar BelakangBelakang ::2. 2. VibrasiVibrasi padapada JalurJalur Minimum Flow BFWMinimum Flow BFW

a. a. LokasiLokasi tumpuantumpuan pipapipa yang yang retakretak (crack)(crack)

2

34

Sistem perpipaan air umpan ketel uap (Boiler FeedWater=BFW)

5

1

Gambar tumpuan pipa (pipe shoe) bagian las-lasan yang mengalami crack (konsentrasi tegangan) dan jika dibiarkan maka akan merambat terus danbisa menyebabkan kegagalan/ kerusakanberlanjut pada pipa.

TA.Ref. Page. 1 - 4Menu Next

LatarLatar BelakangBelakang ::2. 2. VibrasiVibrasi padapada JalurJalur Minimum Flow BFWMinimum Flow BFW

b. b. HasilHasil PengukuranPengukuran VibrasiVibrasi didi LapanganLapangan

Telah dilakukan pengukuran vibrasi pipa pada 7 lokasiyang berbeda dimana hasilnya tampak pada kurvatingkat keseriusan (j. wachel), sebagai berikut:1. Vibrasi terbesar terjadi pada titik no. 4 (tees).2. Frekuensi pipa 19,37 Hz dengan amplitudo 461,01 micron-peak, dominan arah sumbu-y.3. Berada pada tingkatan “koreksi”.

Kondisi sistem perpipaan harus secepatnya diperbaiki.

TA.Ref. Page. 106 - 107Menu

1. 1. MeninjauMeninjau kembalikembali permasalahanpermasalahan vibrasivibrasi padapada sistemsistem pemipaanpemipaan minimum flow yang minimum flow yang sebelumnyasebelumnya tidaktidak diuraikandiuraikan secarasecara rincirincipenyebabpenyebab utamautama terjadinyaterjadinya vibrasivibrasi ((sumbersumber eksitasieksitasi). ). KaryaKarya tulistulis iniini telahtelah membandingkanmembandingkan berbagaiberbagai macammacam metodametoda kalkulasikalkulasiyang yang relevanrelevan untukuntuk mencarimencari sumbersumber penyebabpenyebab utamautama vibrasivibrasi dandan mengkonfirmasimengkonfirmasi perhitunganperhitungan analisaanalisa tegangantegangan untukuntukmembuktikanmembuktikan bahwabahwa sistemsistem perpipaanperpipaan beradaberada dalamdalam kondisikondisi yang yang amanaman ((dalamdalam batasbatas izinizin) ) untukuntuk beroperasiberoperasi..

TujuanTujuan PenulisanPenulisan ::

2. 2. MenjelaskanMenjelaskan langkahlangkah--langkahlangkah sistematissistematis dalamdalam melakukanmelakukan analisaanalisa dinamikdinamik. . PadaPada tahaptahap desaindesain (EPC) (EPC) analisaanalisa vibrasivibrasi tidaktidak pernahpernahdilakukandilakukan dengandengan beberapabeberapa alasanalasan sepertiseperti jarangnyajarangnya permintaanpermintaan klienklien (owner), (owner), sulitnyasulitnya untukuntuk memperkirakanmemperkirakan terjadinyaterjadinya vibrasivibrasiyang yang diakibatkandiakibatkan oleholeh perilakuperilaku fluidafluida (VIV, FIV), (VIV, FIV), jugajuga membutuhkanmembutuhkan data data dandan waktuwaktu yang yang lebihlebih lama lama dandan akhirnyaakhirnya berujungberujung padapadabiayabiaya yang yang mahalmahal, , sehinggasehingga sangatsangat sedikitsedikit orangorang yang yang tahutahu apaapa yang yang harusharus dilakukandilakukan ketikaketika inginingin melakukanmelakukan analisaanalisa vibrasivibrasi. . MasalahMasalah dinamikdinamik yang yang dapatdapat diantisipasidiantisipasi padapada tahaptahap desaindesain hanyahanya terbatasterbatas padapada masalahmasalah surging, acoustic induced vibration surging, acoustic induced vibration (AIV), (AIV), pulsasipulsasi akibatakibat kompresorkompresor atauatau pompapompa reciprocating reciprocating memangmemang dapatdapat diantisipasidiantisipasi lebihlebih awalawal dengandengan pendekatanpendekatan analisaanalisastatisstatis, , seringnyaseringnya analisaanalisa vibrasivibrasi akanakan dilakukandilakukan setelahsetelah sistemsistem pemipaanpemipaan iniini beroperasiberoperasi..

3. 3. MemberikanMemberikan berbagaiberbagai referensireferensi bahanbahan ajar (code, standard, paper, journal) yang ajar (code, standard, paper, journal) yang dapatdapat dijadikandijadikan rujukanrujukan dalamdalam menyelesaikanmenyelesaikanpermasalahanpermasalahan vibrasivibrasi padapada sistemsistem pemipaanpemipaan, , sampaisampai saatsaat iniini belumbelum adanyaadanya Code Code maupunmaupun Standard yang Standard yang pernahpernah diterbitkanditerbitkankhususkhusus untukuntuk memmem--validasivalidasi masalahmasalah iniini, , makamaka referensireferensi dandan pengalamanpengalaman menjadimenjadi kuncikunci utamanyautamanya..

4. 4. DokumentasiDokumentasi yang yang dapatdapat dijadikandijadikan bahanbahan ajar ajar dandan studistudi banding banding untukuntuk pihakpihak-- pihakpihak yang yang menghadapimenghadapi masalahmasalah yang yang serupaserupa((taransfertaransfer of knowledge)of knowledge)

TA.Ref. Page. 10Menu

Tahapan penyelesaian masalah secara ideal dan sistematis ketika Tahapan penyelesaian masalah secara ideal dan sistematis ketika berhadapan dengan vibrasi adalah sebagai berhadapan dengan vibrasi adalah sebagai berikut:berikut:

RumusanRumusan MasalahMasalah::-- PandanganPandangan Global (Overview)Global (Overview)

1. 1. ProsesProses PengukuranPengukuran Tingkat Tingkat keseriusankeseriusan (severity level) (severity level) KondisiKondisi AktualAktualTingkat Tingkat keseriusankeseriusan dimulaidimulai dengandengan pengambilanpengambilan ((pengukuranpengukuran) data ) data vibrasivibrasi untukuntuk kemudiankemudian hasilnyahasilnya didi plot plot padapada kurvakurva batasbatas

izinizin tingkattingkat vibrasivibrasi, , dandan mencarimencari solusisolusi untukuntuk menguranginyamenguranginya sampaisampai padapada batasbatas yang yang dapatdapat diterimaditerima jikajika masukmasuk dalamdalam kategorikategorikoreksikoreksi (correction) (correction) dandan berbahayaberbahaya (danger).(danger).

2. 2. ProsesProses AnalisisAnalisis SederhanaSederhana (Simplified Analysis)(Simplified Analysis) SolusiSolusi SementaraSementara

BesaranBesaran amplitudoamplitudo--frekuensifrekuensi hasilhasil pengukuranpengukuran vibrasivibrasi akanakan didi konversikonversi menjadimenjadi pergerakanpergerakan (displacement) (displacement) pipapipa, , kemudiankemudianakanakan digunakandigunakan untukuntuk menganalisamenganalisa tegangantegangan, , gayagaya dandan momenmomen (equipment) yang (equipment) yang terjaditerjadi apakahapakah masihmasih dalamdalam batasbatas izinizin atauatautidaktidak, , analisaanalisa dilakukandilakukan secarasecara statikstatik. . PadaPada tahapantahapan iniini bisabisa jadijadi belumbelum adaada tindakantindakan modifikasimodifikasi yang yang dilakukandilakukan atauatau tindakantindakanperbaikanperbaikan sementarasementara bisabisa jugajuga dilakukandilakukan..

3. 3. Proses Analisis Detil (Detail Analysis)Proses Analisis Detil (Detail Analysis) SolusiSolusi permanenpermanen

VibrasiVibrasi yang yang terjaditerjadi atauatau yang yang telahtelah diukurdiukur belumbelum diketahuidiketahui penyebabnyapenyebabnya, , oleholeh karenakarena ituitu detildetil analisisanalisis harusharus dilakukandilakukan untukuntukmencapaimencapai hasilhasil yang yang maksimummaksimum dandan bersifatbersifat jangkajangka panjangpanjang. . DetilDetil analisisanalisis selainselain membutuhkanmembutuhkan waktuwaktu lebihlebih lama lama jugajugamelibatkanmelibatkan penyelesaianpenyelesaian dengandengan caracara numeriknumerik dimanadimana bantuanbantuan perangkatperangkat lunaklunak komputerisasikomputerisasi (software) (software) tidaktidak dapatdapat dihindaridihindari. . PadaPada tahaptahap iniini kiranyakiranya dapatdapat diuraikandiuraikan lagilagi sepertiseperti berikutberikut::-- MencariMencari sumbersumber eksitasieksitasi yang paling yang paling memungkinkanmemungkinkan apakahapakah disebabkandisebabkan olaholah eksitasieksitasi mekanikmekanik sepertiseperti mesinmesin berputarberputar((kompresorkompresor, , pompapompa) ) atauatau eksitasieksitasi hidrolikhidrolik akibatakibat perilakuperilaku fuidafuida..

-- MelakukanMelakukan analisisanalisis dinamikdinamik menggunakanmenggunakan perangkatperangkat lunaklunak Piping Stress Analysis (PSA) Piping Stress Analysis (PSA) dengandengan metodametoda (harmonic, (harmonic, spectumspectum, , time history) yang time history) yang sesuaisesuai AnalisaAnalisa TeganganTegangan..

-- KhususnyaKhususnya vibrasivibrasi akibatakibat aliranaliran fluidafluida yang transient (turbulence, yang transient (turbulence, waterhamerwaterhamer, surge, slug) , surge, slug) makamaka dibutuhkandibutuhkan perangkatperangkat lunaklunaklain lain untukuntuk mencarimencari tahutahu profilprofil fluktuasifluktuasi tekanantekanan yang yang lebihlebih akuratakurat AnalisaAnalisa HidrolikHidrolik..

TA.Ref. Page. 4 - 10Next

MelihatMelihat permasalahanpermasalahan vibrasivibrasi padapada jalurjalur pipapipa minimum flowminimum flow yang yang telahtelah diuraikandiuraikan diatasdiatas, , kiranyakiranya dapatdapatdiperkirakandiperkirakan bahwabahwa kemungkinankemungkinan eksitasieksitasi mekanismekanis tidaktidak adaada, , karenakarena sistemsistem pemipaanpemipaan sudahsudah dilengkapidilengkapi ARV ARV (Automatic (Automatic RecirculatingRecirculating Valve)Valve) dandan BPR (Back Pressure Regulator)BPR (Back Pressure Regulator) yang yang akanakan mencegahmencegah timbulnyatimbulnya pulsasipulsasi padapadapompapompa, , akanakan tetapitetapi pemakaianpemakaian keduakedua katupkatup tersebuttersebut bisabisa menyebabkanmenyebabkan aliranaliran fluidafluida transientransien akibatakibat bukabukatutupnyatutupnya..

RumusanRumusan MasalahMasalah::-- LebihLebih LanjutLanjut (Root Cause Analysis)(Root Cause Analysis)

AdaAda 2 2 kemungkinankemungkinan penyebabnyapenyebabnya yakniyakni ::1. 1. FenomenaFenomena PaluPalu Air (Water Hammer) Air (Water Hammer) --> > serentakserentak (1 x)(1 x)2. 2. FenomenaFenomena KavitasiKavitasi --> > osilasiosilasi frekuensifrekuensi padapada sistemsistem pipapipa

Hal Hal iniini merujukmerujuk padapada range range kerjakerja tekanantekanan jalurjalur minimum flowminimum flow iniini sangatsangat ketatketat yakniyakni harusharus beradaberada diantaradiantara 1,03 1,03 Kg/cm2G (Kg/cm2G (vapor pressurevapor pressure) ) –– 3,5 Kg/cm2G (3,5 Kg/cm2G (max design max design daeratordaerator) ) dandan drop drop tekanantekanan yang yang sangatsangat tinggitinggi daridari 59 59 Kg/cm2G, Kg/cm2G, sehinggasehingga faktorfaktor fluktuasifluktuasi tekanantekanan ((akibatakibat bukabuka--tutuptutup katupkatup/ / palupalu air) air) dandan fenomenafenomena kavitasikavitasi menjadimenjadiperanperan utamautama penyebabpenyebab timbulnyatimbulnya vibrasivibrasi dandan crack crack padapada tumpuantumpuan pipapipa (pipe shoe) yang (pipe shoe) yang harusharus dianalisadianalisa lebihlebihlanjutlanjut. .


SkemaSkema PerbandinganPerbandingan AnalisisAnalisisStatikStatik dandan DinamikDinamik


2. Metode Displacement (ANSI/ASME OM-3) - “NOMOGRAM”.

1. Metode Likelihood of Failure – LOF (MTD Ltd).

3. Analisis statik menggunakan perangkat lunak CAESAR dengancara: 3.1. Input displacement dari hasil pengukuran getaran dan3.2. Input gaya transien (metoda pseudo static)

- Sebelum Modifikasi- Setelah Modifikasi (penambahan sway-braces)

AnalisisAnalisis StatikStatik


AnalisisAnalisis StatikStatik1. 1. MetodeMetode Likelihood of Failure Likelihood of Failure –– LOF (MTD Ltd).LOF (MTD Ltd).

1> 1> FaktorFaktor aliranaliran penyebabpenyebab getarangetaran ((FvFv--Flow Induced VibrationFlow Induced Vibration) ) dandan LOF LOF aliranaliran penyebabpenyebab turbulensiturbulensi-- HitungHitung ррv2v2-- TentukanTentukan faktorfaktor viskositasviskositas fluida (FVFfluida (FVF--Fluid Fluid ViscosityViscosity Factor), Factor), untukuntuk fluida fluida multifasemultifase dan dan

cairancairan makamaka FVF = 1FVF = 1-- TentukanTentukan konfigurasikonfigurasi tumpuantumpuan pipapipa (support arrangement)(support arrangement)-- TentukanTentukan faktorfaktor aliranaliran penyebabpenyebab getarangetaran (Fv(Fv--Flow Induced Vibration)Flow Induced Vibration)-- HitungHitung LOF LOF untukuntuk aliranaliran penyebabpenyebab turbulensiturbulensi, , dimanadimana

HargaHarga LOF <= 0.3 LOF <= 0.3 makamaka disarankandisarankan bahwabahwa untukuntuk melakukanmelakukan visual survey visual survey untukuntuk melihatmelihat kekurangankekurangan konstruksikonstruksidandan atauatau bentukbentuk dandan atauatau tumpuantumpuan pipapipa padapada pipapipa utamautama (main line) (main line) dandan atauatau kemungkinankemungkinan adanyaadanya transmisitransmisigetarangetaran daridari sumbersumber yang lain.yang lain.

TA.Ref. Page. 92, 96 – 102, 117-122Next


2> LOF 2> LOF PenutupanPenutupan katupkatup (valve closure)(valve closure)

LOF LOF akibatakibat penutupanpenutupan katupkatup iniini termasuktermasuk besarbesar yakniyakni 8.22 8.22 makamakadisarankandisarankan untukuntuk::1. 1. MelakukanMelakukan detildetil analisisanalisis, , karenakarena dirasadirasa perluperlu untukuntuk melakukanmelakukanmodifikasimodifikasi jalurjalur pipapipa utamautama (main line) (main line) atauatau penambahanpenambahan pipe pipe supportsupport2. 2. GetaranGetaran yang yang terjaditerjadi harusharus terusterus dimonitordimonitor3. 3. TindakanTindakan perbaikanperbaikan harusharus dipikirkandipikirkan dandan dilakukandilakukan secepatnyasecepatnya4. 4. SambunganSambungan terhadapterhadap pipapipa kecilkecil SBC SBC harusharus dievaluasidievaluasi..

TA.Ref. Page. 92, 96 – 102, 117-122Next


TA.Ref. Page. 92, 96 – 102, 117-122

3> 3> Penilaian akan kemungkinan kavitasi atau flashingPenilaian akan kemungkinan kavitasi atau flashingEnergiEnergi yang yang dihasilkandihasilkan akibatakibat kavitasikavitasi dandan flashingflashing

dapatdapat dipindahkandipindahkan keke sepanjangsepanjang pipapipa dandan perkiraanperkiraanLOF LOF pipapipa utamanyautamanya harusharus diterapkanditerapkan padapada pipapipa sampaisampai2 2 bagianbagian atauatau keseluruhakeseluruha tumpuantumpuan pipapipa dibagiandibagian huluhuludandan hilirhilir terputusnyaterputusnya aliranaliran..

KarenaKarena (P1(P1--P2) / P2) / δδ <= 1 <= 1 makamaka LOF = 0 (LOF = 0 (NolNol) ) menyatakanmenyatakan bahwabahwakavitasikavitasi maupunmaupun flashingflashing tidaktidak akanakan terjaditerjadi selamaselama P2 P2 tidaktidak lebihlebihkecilkecil daridari 2 Kg/cm2A, 2 Kg/cm2A, dandan hanyahanya disarankandisarankan untukuntuk melakukanmelakukanvisual survey visual survey untukuntuk melihatmelihat kekurangankekurangan konstruksikonstruksi dandan atauataubentukbentuk dandan atauatau tumpuantumpuan pipapipa padapada pipapipa utamautama ((main linemain line) ) dandanatauatau kemungkinankemungkinan adanyaadanya transmisitransmisi getarangetaran daridari sumbersumber yang yang lain.lain.

Next

AnalisisAnalisis StatikStatik2. 2. MetodeMetode Displacement (ANSI/ASME OMDisplacement (ANSI/ASME OM--3) 3)

““NOMOGRAMNOMOGRAM””..MetodaMetoda untukuntuk menganalisamenganalisa vibrasivibrasi padapada pipapipa dengandenganmenganalisamenganalisa besaranbesaran defleksidefleksi dinamisdinamis akibatakibat getarangetarandandan kemudiankemudian menentukanmenentukan apakahapakah displacementdisplacementyang yang terjaditerjadi akibatakibat getarangetaran tersebuttersebut masihmasih dalamdalambatasbatas toleransitoleransi dandan diijinkandiijinkan. . MetodeMetode DisplacementDisplacementdiaturdiatur dalamdalam standarstandar internasionalinternasional ANSI/ASME ANSI/ASME Operational and Maintenance Part 3 Operational and Maintenance Part 3 ““Requirements Requirements for Preoperational and Initial Startfor Preoperational and Initial Start--Up Vibration Up Vibration Testing of Nuclear Power Plant Piping SystemsTesting of Nuclear Power Plant Piping Systems””..

TA.Ref. Page. 92 Next

AnalisisAnalisis StatikStatik3. Input Displacement (CAESAR 5.1)3. Input Displacement (CAESAR 5.1)

SetelahSetelah displacement displacement akibatakibat getarangetaran dimasukandimasukan dalamdalammodel model dandan secarasecara statikstatik dianalisadianalisa menunjukkanmenunjukkan hasilhasilperhitunganperhitungan masihmasih amanaman (PASSED) (PASSED) dengandengan rasiorasio 55% 55% yang yang tidaktidak berbedaberbeda jauhjauh dengandengan kondisikondisi sebelumnyasebelumnya..



SebelumSebelum ModifikasiModifikasi

HasilHasil perhitunganperhitungan gayagaya transient paling transient paling besarbesar terjaditerjadiketikaketika katupkatup menutupmenutup sebesarsebesar 3241 Kg 3241 Kg pipapipa 6 inch 6 inch cabangcabang daridari header header dandan 5299 Kg 5299 Kg pipapipa header 10 inch header 10 inch ––dead enddead end. . AsumsiAsumsi bahwabahwa DLF DLF adalahadalah 2 2 makamaka gayagayayang yang dimasukkandimasukkan dalamdalam model model sebesarsebesar F = 2*3241 = F = 2*3241 = 6482 Kg 6482 Kg dandan F = 2*5299 = 10598 kg.F = 2*5299 = 10598 kg.

SetelahSetelah gayagaya transientransien dimasukkandimasukkan dalamdalam model, model, hasilhasilperhitunganperhitungan GAGAL GAGAL karenakarena tegangantegangan berlebihberlebih untukuntukcase case eksapansieksapansi (overstress) (overstress) padapada nodal 4450 yang nodal 4450 yang bertepatanbertepatan dengandengan pointpoint--4 4 dimanadimana pengukuranpengukurangetarangetaran maksimummaksimum terjaditerjadi..

TA.Ref. Page. 132Next


SetelahSetelah ModifikasiModifikasi –– PenambahanPenambahan swaysway--bracesbraces

MengacuMengacu padapada hasilhasil penilaianpenilaian LOF >= 1 LOF >= 1 akibatakibat aliranaliran tansientansien (surging) (surging) bahwasanyabahwasanya detail detail analisisanalisis perluperlu dilakukandilakukan, , telahtelah dibuktikandibuktikan oleholeh analisaanalisasederhanasederhana dengandengan metodametoda quasi quasi statikstatik sepertiseperti diatasdiatas yang yang hasilnyahasilnyaGAGAL, GAGAL, sehinggasehingga tindakantindakan modifikasimodifikasi perluperlu dilakukandilakukan. . ModifikasiModifikasi yang yang telahtelah dilakukandilakukan adalahadalah dengandengan menambahkanmenambahkan pipe support pipe support penguatpenguatgetargetar ((sway bracessway braces).).

TampakTampak padapada hasilhasil analisisanalisis diatasdiatas bahwabahwa penambahanpenambahan sway braces sway braces berhasilberhasil mengatasimengatasi tegangantegangan berlebihberlebih untukuntuk case case ekspansiekspansi..

DimanaDimana setelahsetelah dimodifikasidimodifikasi tegangantegangan akibatakibat ekspansiekspansi berkurangberkurang sebesarsebesar57% 57% daridari kondisikondisi sebelumnyasebelumnya 113%.113%.


1. Analisa transient menggunakan perangkat lunak AFT-IMPULS.

2. Analisa dinamik menggunakan CAESAR 5.1 - Modal (Modus Getar)- Quasi statik (input tekanan dari hasil analisis hidrolik)

AnalisisAnalisis DinamikDinamik


AnalisisAnalisis DinamikDinamik1. 1. KalkulasiKalkulasi TransienTransien (AFT(AFT--IMPULS)IMPULS)

Model Model HidrolikHidrolik


AnalisisAnalisis DinamikDinamik1. 1. PerangkatPerangkat LunakLunak AFTAFT--IMPULSIMPULS

KalkulasiKalkulasi TransienTransien ((HidrolikHidrolik))

TA.Ref. Page. 136 - 140

DapatDapat disimpulkandisimpulkan sebagaisebagai berikutberikut::

1. 1. MaksimumMaksimum tekanantekanan transientransien atauatau surging surging padapada jalurjalurminimum flow (P6) minimum flow (P6) adalahadalah 78,4 Kg/cm278,4 Kg/cm2 melebihimelebihitekanantekanan desaindesain sistemsistem perpipaanperpipaan 78 Kg/cm2 , 78 Kg/cm2 , akanakantetapitetapi masihmasih dalamdalam batasbatas amanaman karenakarena lebihlebih kecilkecil daridaribatasbatas izinizin tekanantekanan maksimummaksimum 103,7 Kg/cm2.103,7 Kg/cm2.

2. Minimum 2. Minimum tekanantekanan transientransien atauatau surging surging dibagiandibagian hilirhilir(downstream) BPR (P7) (downstream) BPR (P7) adalahadalah 0,9964 Kg/cm2G 0,9964 Kg/cm2G lebihlebihrendahrendah daridari tekanantekanan uapnyauapnya adalahadalah 1,02 Kg/cm2G1,02 Kg/cm2Gsehinggasehingga terjaditerjadi kavitasikavitasi..

3. 3. FenomenaFenomena kavitasikavitasi inilahinilah yang yang kemungkinankemungkinan besarbesarmenghasilkanmenghasilkan lonjakanlonjakan energienergi dandan memilikimemiliki frekuensifrekuensi3,46 Hz; 3,738 Hz; 8,125 Hz; 3,46 Hz; 3,738 Hz; 8,125 Hz; dandan 8,75 Hz 8,75 Hz sebagaisebagaisumbersumber eksitasieksitasi dandan beresonansiberesonansi dengandengan sistemsistemperpipaanperpipaan..

Next

AnalisisAnalisis DinamikDinamik2. 2. PerangkatPerangkat LunakLunak CAESAR 5.1CAESAR 5.1

Modal Modal –– Modus Modus GetarGetarAnalisisAnalisis modal modal sangatsangat bergunaberguna untukuntuk melihatmelihat karakterkarakter pergerakanpergerakan (symptom) (symptom) sistemsistem pemipaanpemipaan padapada tiaptiap--tiaptiap frekuensifrekuensi pribadinyapribadinya padapada model yang model yang sedangsedangdianalisadianalisa, yang , yang selanjutnyaselanjutnya karakterkarakter pergerakanpergerakan tersebuttersebut akanakan dibandingkandibandingkandengandengan kondisikondisi getarangetaran yang yang terjaditerjadi dilapangandilapangan sehinggasehingga dapatdapat diperkirakandiperkirakan sistemsistemberesonansiberesonansi padapada frekuensifrekuensi berapaberapa, , sehinggasehingga sumbersumber eksitasieksitasi dapatdapat diketahuidiketahui sertasertalangkahlangkah modifikasimodifikasi selanjutnyaselanjutnya dapatdapat didesaindidesain dengandengan menggesermenggeser sejauhsejauh mungkinmungkinfrekuensifrekuensi pribadipribadi daridari sumbersumber eksitasieksitasi ((biasanyabiasanya ±± 20%) 20%) dandan karakteristikkarakteristikpergerakannyapergerakannya dapatdapat dianalisisdianalisis kembalikembali..


AnalisisAnalisis DinamikDinamik2. 2. PerangkatPerangkat LunakLunak CAESAR 5.1CAESAR 5.1

TeganganTegangan PipaPipaHasilHasil analisisanalisis akhirakhir menunjukanmenunjukan bahwabahwa tegangantegangan pipapipaberadaberada dalamdalam batasbatas amanaman, , namunnamun demikiandemikian karenakarena gayagayatransientransien yang yang terjaditerjadi sangatsangat besarbesar menyebabkanmenyebabkan ratio ratio menjadimenjadi cukupcukup tinggitinggi 90,3% 90,3% dibandingkandibandingkan dengandengan hasilhasilanalisisanalisis konvensionalkonvensional (manual) (manual) tanpatanpa analisisanalisis hidrolikhidrolik..


1. Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air yang baik , cepat atau lambat akanmenimbulkan masalah-masalah yang berkaitan dengan kinerja dan kualitas dari sistem pembangkit uap. Kondisi air dengan temperatur kerja yang tinggi 120°C, debit aliran dan tekanan yang harus dikontrol dalaminterval tertentu menjadikan jalur sistem perpipaan air umpan pembangkit uap (boiler feed water) ini banyakmenghadapi masalah teknis. Fluktuasi tekanan yang terjadi akibat buka-tutup katup untuk mengontrol debit dan tekanan air diperkirakan mampu menghasilkan frekuensi yang mendekati frekuensi pribadi dari sistemperpipaan sehingga terjadi osilasi pada frekuensi 3,46 Hz; 3,738 Hz; 8,125 Hz; dan 8,75 Hz yang menyebabkan pipa bergetar. Hasil analisis hidrolik telah membuktikan bahwa getaran pada jalur minimum flowini disebabkan karena fenomena kavitasi.

2. Data hasil pengukuran getaran dilapangan telah di plot pada kurva batas tingkat keseriusan getaran, menunjukan berada pada tingkat correction (kurva wachel) dan pada tingkat concern (kurva MTD) yang berartibahwa tindakan perbaikan harus segera dilakukan. Namun demikian jika tegangan yang terjadi akibat bebandinamik tersebut (getaran) di plot terhadap kurva S-N (Kurva Tegangan-Siklus) masih jauh berada di batas izinlelahnya (endurance limit).

3. Hasil analisis dengan metoda LOF (Likelihood of Failure) adalah sebagai berikut:1. LOF aliran penyebab turbulensi = 0,16 < 0,32. LOF perubahan momentum/ surging akibat buka-tutup katup = 8,22 > 13. LOF akan kemungkinan kavitasi atau flashing = 0 < 0,3 (tidak terjadi kavitasi)Dimana penilaian LOF adalah disebabkan oleh perubahan momentum akibat penutupan katup ARV dandisarankan agar dilakukan analisis detil, memonitor getaran dan dilakukan perbaikan secepatnya.

KesimpulanKesimpulan


4. Hasil analisis dengan metoda displacement baik yang merujuk pada ANSI/ASME OM-3 – J.C.Wachel maupunperangkat lunak CAESAR II.5.1 berada dalam batas AMAN (PASSED).

5. Gaya transien hasil perhitungan sederhana (manual) adalah 6482 kg (Tekanan transient total = 11 Kg/cm2) dan hasil perhitungan hidrolik dengan perangkat lunak AFT adalah 13120 kg (Max Tekanan transien = 78 Kg/cm2), kedua gaya inilah yang menyebabkan timbulnya ketidaksetimbangan momentum pada sistempemipaan dan harus mampu ditahan atau diserap oleh sistem.

6. Hasil analisis kuasi statik dengan perangkat lunak CAESAR II.5.1 pada sistem pemipaan sebelum modifikasidengan memasukan gaya transien sebesar 6482 kg adalah GAGAL (FAILED) dengan ratio tegangan Code sebesar 113%. Setelah sistem pemipaan dimodifikasi dengan penambahan sway braces hasil analisismenunjukkan bahwa tegangan yang terjadi berada dibawah batas izin Code (PASSED) dengan rasio tegangan56%.

7. Hasil analisis menunjukan bahwa aliran transien yang terjadi adalah fenomena surging bukan palu air (waterhammer) sehingga analisis detail tidak dapat dilakukan secara dinamik dengan perangkat lunakCAESAR II.5.1, namun demikian cara kuasi statik tetap dilakukan dengan memasukan gaya transien hasilperhitungan hidrolik-AFT sebesar 13120 kg pada sistem perpipaan. Rasio tegangan code yang terjadi cukuptinggi yakni 90% akan tetapi masih berada dalam batas izinnya (PASSED).

KesimpulanKesimpulan((LanjutanLanjutan……))


1. Metoda analisis sederhana dan detil masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan, oleh karena itu dalampemakaiannya sangat tergantung pada tingkat keseriusan getaran yang tejadi, ketersediaan waktu, data dankondisi kerja atau produksi dari Kilang.

2. Fenomena kavitasi sebaiknya dianalisa lebih lanjut dengan CFD (computational Fluid Dynamic) dan finite element sehingga dapat diketahui seberapa besar pengaruhnya terhadap tegangan lokal dari komponen pipa(elbow, tees).

3. Tidak adanya informasi/ data dari vendor untuik nilai t-rise (waktu tekanan naik) pompa dan t-close (waktuefektif penutupan) katup ARV bisa menyebabkan kekurang akuratan hasil analisis, oleh karena itu disarankanagar melakukan penelitian lanjut terhadap kedua parameter tersebut diatas.

4. Pemilihan pipe support penguat getar (sway braces) didasarkan pada besarnya displacement dan gaya yang terjadi akibat pergerakan tersebut, kemudian membandingkannya dengan katalog pabrik pembuatnya. Penelitian lebih lanjut untuk pemilihan sway braces yang didasarkan pada perhitungan kekakuan pegas(stiffness) sebagai peredam getaran atau penggeser frekuensi sistem perpipaan sangat dianjurkan gunaperbaikan yang lebih akurat.

SaranSaran


Disusun oleh :Yogie Maradona

NIM. 41309120016

StudiStudi KasusKasus VibrasiVibrasi PadaPada SistemSistem PerpipaanPerpipaanMinimum Flow Boiler Feed WaterMinimum Flow Boiler Feed Water

TA.Ref. Cover

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

studi kasus vibrasi

Documents