Dasar-dasar Analisis Getaran

Ada berbagai metode pengujian non-destruktif (NDT) yang dapat kami terapkan untuk mengevaluasi kondisi komponen mesin yang berbeda, tanpa perlu menghentikan dan membongkar peralatan. Analisis getaran adalah alat NDT terkemuka yang digunakan di banyak industri.

Dalam artikel ini, kita akan melihat dengan baik seluk-beluk proses analisis getaran, parameter, alat, dan kasus penggunaan.

Mengapa getaran?

Getaran terjadi di semua mesin yang bergerak saat beroperasi. Setiap bahan memiliki pola karakteristik getaran di bawah kondisi tertentu. Mengukur, merekam, dan mempelajari perubahan karakteristik getaran ini dapat digunakan untuk memahami perubahan pada bahan uji itu sendiri.

Apa itu analisis getaran?

Analisis getaran adalah proses yang menggunakan sinyal getaran untuk mengidentifikasi anomali dalam pola getaran. Perubahan pola getaran menunjukkan perubahan sifat fisik benda uji.

Dalam perawatan peralatan, analisis getaran membantu kami melacak dan mengevaluasi kondisi peralatan kami.

Ketika pola anomali diamati, kita dapat melakukan analisis akar penyebab untuk mengidentifikasi alasan perubahan. Setelah kami mengetahuinya, jika dianggap perlu, kami dapat menjadwalkan tindakan pemeliharaan korektif yang sesuai.

Di mana dan kapan digunakan?

Analisis getaran cocok untuk menguji komponen yang mengalami gerakan putar – yaitu, komponen yang mengalami gaya puntir. Ini digunakan untuk menguji atau melacak kondisi:

• bantalan, roda gigi, poros, rotor
• motor, kipas, drive-train, gearbox
• pompa, mesin piston, kompresor, dan mesin timbal balik lainnya

Jangan anggap ini sebagai daftar lengkap – analisis getaran memiliki lebih banyak aplikasi khusus, dan tidak terbatas pada mesin berputar atau getaran mesin saja.

Misalnya, data getaran dapat dikumpulkan untuk mengukur perubahan dan fluktuasi medan listrik dan magnet, serta untuk memantau integritas struktural jembatan, pipa, dan infrastruktur lainnya.

Memeriksa kotak roda gigi

Roda gigi yang rusak adalah kejadian umum di gearbox. Roda gigi yang rusak akan menyebabkan banyak kerusakan sebelum Anda dapat melihat bahwa ada sesuatu yang salah. Analisis getaran membantu mengidentifikasi gigi gigi yang patah lebih awal, tanpa perlu membongkar apa pun.

Dengan cara ini, kita dapat membuat Perintah Kerja dan memperbaiki masalah sebelum menyebabkan kegagalan besar.

Menangkap cacat bantalan

Kerusakan bantalan menyebabkan getaran yang berlebihan pada mesin dengan bagian yang berputar. Memantau kondisi bantalan menggunakan analisis getaran membantu Anda mengidentifikasi kegagalan bantalan dan mengambil tindakan korektif yang tepat.

Analisis getaran menyoroti cacat bantalan yang tepat, yang dapat mencakup:

• memuat terbalik
• penggaraman palsu
• kepanasan
• kelelahan
• korosi
• masalah pemasangan
• ketidaksejajaran
• ketidakseimbangan

Pemantauan kondisi untuk pipeline

Pipa minyak adalah contoh bagus lainnya dari operasi tersembunyi. Masalah umum di sini adalah korosi yang dapat menyebabkan kebocoran dan bahaya kebakaran. Seperti yang mungkin dapat Anda tebak sekarang:menggunakan data frekuensi osilasi dan getaran, dimungkinkan untuk menganalisis dan mengukur korosi di dalam pipa dengan bantuan analisis getaran.

Pipa korosi yang membawa fluida dengan laju aliran tetap memiliki karakteristik getaran yang berbeda dibandingkan dengan pipa yang sehat dengan laju aliran yang sama.

Proses analisis getaran

Langkah-langkah standar yang perlu kita ambil untuk melakukan analisis getaran adalah:

1. Menetapkan dasar . Melakukan analisis getaran pada mesin yang beroperasi dengan karakteristik ideal. Tingkat getaran dicatat sebagai dasar untuk (jenis) mesin ini.
2. Kembangkan rutinitas . Analisis harus dilakukan secara berkala. Pilih interval yang tepat untuk melakukan analisis getaran. Interval yang dipilih harus mencerminkan karakteristik mesin dan kondisi pengoperasian. (Jika Anda memasang sensor untuk streaming data getaran waktu nyata, Anda dapat melewati langkah ini.)
3. Standarisasi proses . Alat dan teknik yang digunakan untuk melakukan analisis getaran harus distandarisasi. Menggunakan peralatan yang sama dengan SOP yang konsisten akan memberikan hasil yang sebanding.
4. Pastikan pencatatan . Hasil dari semua analisis periodik harus disimpan. Ini membantu untuk menyimpan catatan data historis mesin. Ini penting untuk analisis lanjutan. (Jika Anda memiliki sistem pemantauan online, itu akan secara otomatis menyimpan data getaran masa lalu.)
5. Lakukan analisis getaran . Hasil dari setiap inspeksi analisis getaran dibandingkan dengan data dasar untuk mendeteksi anomali dan cacat – dan melakukan pekerjaan pemeliharaan yang diperlukan.

Parameter pengukuran getaran

Setiap getaran, direpresentasikan sebagai bentuk gelombang, memiliki frekuensi, amplitudo, dan periode:

• Frekuensi :Jumlah getaran yang terjadi setiap detik. Frekuensi diukur dalam Hertz (Hz).
• Amplitudo :Perpindahan maksimum gelombang dari posisi setimbang. Nilai RMS adalah nilai yang umum digunakan untuk amplitudo.
• Periode :Waktu antara dua puncak atau lembah dalam suatu bentuk gelombang adalah periode. Ini diukur dalam detik atau satuan waktu lain yang sesuai. Periode adalah kebalikan dari frekuensi.

Dalam analisis getaran, amplitudo diukur dan dicatat dalam tiga parameter fisik. Mereka adalah:

• Perpindahan :Mewakili jarak antara posisi diam komponen dan posisi maksimum penyimpangannya. Ini mengukur seberapa banyak komponen bergerak. Satuan pengukuran adalah milimeter (mm), mikrometer (μm), atau satuan perpindahan lain yang sesuai.
• Kecepatan :Menyatakan perpindahan per satuan waktu. Ini adalah ukuran seberapa cepat komponen bergetar. Satuannya adalah milimeter per detik (mm/s) atau mikrometer per detik (μm/s).
• Percepatan :Mewakili laju perubahan kecepatan. Ini adalah yang tertinggi ketika pergerakan komponen berbalik arah. Ini diukur dalam milimeter per detik kuadrat (mm/s2) atau mikrometer per detik kuadrat (μm/s2).

Getaran dapat dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan persepsi manusia; sesuatu yang dapat kita lihat, rasakan dengan menyentuh, atau mendengar. Sumber: Perusahaan IMV  

Apakah Anda memerlukan peralatan analisis getaran khusus untuk melakukan VA?

Jawabannya iya. Kami tidak dapat mengukur getaran dengan obeng. Mari kita bahas secara singkat peralatan analisis getaran penting yang harus Anda ketahui.

Sensor getaran

Parameter getaran yang berbeda diukur dengan berbagai jenis sensor. Oleh karena itu, kita dapat membedakan antara sensor perpindahan, sensor kecepatan, dan akselerometer.

Jenis yang paling umum digunakan adalah sensor akselerometer seperti akselerometer Piezoelektrik, Sensor mikroelektromekanis (MEMS), Proximity probe, Laser Doppler vibrometer, dan sejenisnya.

Berbagai jenis sensor getaran 

Sensor mana yang harus Anda beli? Yah, itu tergantung pada aplikasi Anda. Selain harga beli, Anda perlu mempertimbangkan fitur-fitur seperti:

• amplitudo getaran
• sensitivitas
• bandwidth
• kebisingan
• opsi pemasangan sensor
• jumlah sumbu yang dapat ditutup sekaligus
• frekuensi pengambilan sampel

Kami tidak akan membahas terlalu banyak detail di sini, tetapi untuk semua orang yang ingin mempelajari lebih lanjut tentang fitur ini, baca panduan hebat ini tentang Memilih Sensor yang Tepat untuk Analisis Getaran.

Perangkat lunak analisis getaran

Berikut adalah daftar singkat dari berbagai perangkat lunak analisis getaran yang kami temukan saat menulis artikel ini:

• Analisis EI
• Vibinspect dari ReVibe Energy
• Plot
• Perangkat Lunak Kontrol dari Penelitian Getaran
• ProAnalyst dari Xcitex
• Perangkat Lunak Lab dari enDAQ
• FEMtools

Beberapa dari solusi tersebut digunakan secara khusus untuk analisis getaran, sementara yang lain merupakan bagian dari paket perangkat lunak yang lebih besar yang memiliki banyak aplikasi lain. Lakukan uji tuntas Anda sebelum melakukan pembelian.

Sistem pemantauan getaran online

Sistem pemantauan getaran online menyajikan pengaturan di mana:

• Anda telah memasang sensor getaran pada peralatan penting Anda
• sensor tersebut terus mengirimkan data real-time ke cloud
• perangkat lunak getaran yang Anda pilih membaca dan menganalisis data getaran yang masuk dan mengeluarkan peringatan dan rekomendasi

Berdasarkan analisis, Anda dapat menjadwalkan tindakan pemeliharaan yang sesuai.

Peralatan pemantauan getaran portabel 

Memasang sensor bukan satu-satunya cara untuk mendapatkan data getaran. Ada banyak teknisi dan teknisi pemeliharaan peralatan getaran portabel yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran getaran.

Peralatan pemantauan getaran portabel

Pengukur getaran genggam sangat berguna untuk organisasi yang menjalankan pemeliharaan berbasis kondisi. Mereka dapat menggunakan sistem manajemen pemeliharaan terkomputerisasi (CMMS) untuk menjadwalkan pengukuran getaran reguler untuk berbagai komponen/mesin.

Bagian "penganalisis" dari analisis getaran

Data dari sensor getaran dan peralatan dikumpulkan dan direkam oleh perangkat lunak pengumpul data. Perangkat lunak merekam data dalam salah satu dari dua format (atau keduanya):

1. Bentuk gelombang waktu :Bentuk gelombang waktu adalah data mentah dari sensor. Dua variabel yang membentuk bentuk gelombang adalah amplitudo dan waktu. Saat ini, penggunaannya semakin jarang.
2. Transformasi Fourier Cepat (FTT) :Gelombang transformasi Fast Fourier dihasilkan dari bentuk gelombang waktu. Amplitudo direpresentasikan sebagai frekuensi yang diplot terhadap waktu. Teknologi komputer telah menjadikan FFT alat yang jauh lebih baik untuk menganalisis kesehatan mesin.

Data getaran dari sensor dapat dianalisis oleh analis getaran terlatih atau insinyur keandalan. Algoritme komputer dan alat analisis juga dapat digunakan untuk mendeteksi anomali dan memverifikasi kesehatan komponen yang diuji.

Menggunakan analisis spektrum FTT untuk analisis getaran. Sumber: Perusahaan IMV  

Analisis bentuk gelombang waktu dapat menunjukkan apakah ada cacat pada subjek tes. Tetapi tidak dapat menentukan penyebab anomali . Dengan Fast Fourier Transform, di sisi lain, kami dapat menentukan akar penyebab cacat tersebut.
<
Mari kita tunjukkan dengan menggunakan contoh.

Bayangkan Anda sedang melakukan analisis getaran dunia nyata pada sistem dengan motor, sabuk, dan poros penggerak. Data getaran dirasakan oleh sensor yang sesuai dan direkam melalui perangkat lunak penganalisis. Data ditangkap sebagai bentuk gelombang waktu sederhana. Anda dapat mengidentifikasi bahwa ada anomali dari baseline. Tapi tidak lebih. Bentuk gelombang waktu tidak dapat menentukan apakah kerusakan ada pada motor, sabuk, atau poros penggerak.

Di sinilah FFT berperan. Karena FFT memberikan bentuk gelombang diskrit untuk setiap komponen yang berbeda (motor/belt/poros penggerak) , Anda dapat menentukan dengan tepat lokasi kerusakan, yang pada akhirnya menghasilkan waktu henti yang jauh lebih singkat. Penggunaan algoritme untuk melakukan analisis telah membuat FFT lebih akurat dan tepat.

Pelatihan, sertifikasi, dan akreditasi

Analisis getaran dilakukan oleh insinyur keandalan dan analis getaran terlatih. Ada lembaga yang melatih dan mensertifikasi analis getaran dan insinyur keandalan untuk melakukan analisis getaran:

• Masyarakat Amerika untuk Pengujian Tak Rusak (ASNT) adalah pelopor dalam mengakreditasi insinyur keandalan untuk pengujian Non-Destruktif. Analisis getaran adalah bagian dari kursus dan sertifikasi dari ASNT.
• Institut getaran didedikasikan untuk pelatihan dan sertifikasi analis getaran. Sertifikasi berkisar dari Kategori I ke Kategori IV analis getaran. Vibration Institute diakui oleh American National Standards Institute (ANSI).
• Institut Mobil memberikan pelatihan dalam pemantauan kondisi, pemeliharaan, dan rekayasa keandalan aset. Mereka menawarkan pelatihan dan sertifikasi untuk analisis getaran. Sertifikasi dari lembaga tersebut diakreditasi oleh Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO).

Perhatikan juga bahwa departemen tenaga kerja AS juga mengakui spesialis Pengujian Non-Destruktif. Ini termasuk spesialis yang berspesialisasi dalam analisis getaran. Selain itu, setiap negara memiliki sistem sertifikasi dan akreditasinya sendiri untuk mengenali insinyur keandalan yang memenuhi syarat.

Analisis getaran dan pemeliharaan peralatan

Berikut adalah penjelasan singkat tentang bagaimana pengukuran getaran dapat membantu dalam skenario pemeliharaan proaktif dan reaktif.

Menggunakan analisis getaran untuk pemeliharaan prediktif

Mengetahui kapan dan mengapa komponen atau mesin akan gagal adalah kunci keberhasilan program pemeliharaan prediktif. Analisis getaran menyediakan titik data berguna yang akan Anda masukkan ke model data prediktif Anda, untuk meningkatkan akurasinya dalam meramalkan kegagalan peralatan.

Untuk mendapatkan hasil maksimal dari analisis getaran dan analisis prediktif, Anda harus menggabungkannya dengan perangkat lunak CMMS modern seperti Limble. Limble dapat berkomunikasi dengan sensor getaran Anda dan, berdasarkan cara Anda menyiapkannya, secara otomatis memicu Perintah Kerja darurat.

WO yang dipicu di Limble CMMS berdasarkan data sensor getaran 

Menggunakan analisis getaran untuk kerusakan dan pemeliharaan korektif

Analisis getaran juga dapat membantu dalam skenario reaktif. Anda dapat melakukan analisis getaran sebagai bagian dari proses pemeliharaan kerusakan untuk membantu mengidentifikasi akar penyebab kegagalan. Ini akan membantu Anda untuk:

1. mengambil tindakan korektif yang tepat untuk mengatasi kesalahan
2. mencegah kegagalan serupa terjadi di masa mendatang

Jika Anda menggunakan Limble CMMS, teknisi dapat meninggalkan komentar saat menutup Perintah Kerja, meninggalkan catatan penting tentang penyebab kegagalan yang ditemukan, data pengujian getaran, kondisi peralatan, dan waktu henti.

Data ini dapat digunakan oleh:

• insinyur keandalan saat melakukan analisis kegagalan
• manajer pemeliharaan untuk mengevaluasi biaya pemeliharaan
• oleh teknisi lain untuk mempercepat proses pemecahan masalah dan perbaikan di masa mendatang pada jenis peralatan ini

Keuntungan dan keterbatasan analisis getaran

Seperti alat atau teknik perawatan lainnya, analisis getaran hadir dengan kelebihan dan keterbatasan tertentu. Mengetahui hal ini akan membantu Anda mengidentifikasi kasus penggunaan yang layak untuk analisis getaran di lantai pabrik Anda

Keuntungan analisis getaran:

• Dapat digunakan untuk memantau komponen yang sulit diakses tanpa penghentian terencana.
• Dengan pengaturan yang tepat, dapat digunakan dari jarak jauh.
• Dapat memberikan wawasan real-time tentang kondisi aset penting Anda.
• Ada banyak SOP, metodologi, dan perangkat lunak yang sudah mapan di luar sana yang dapat Anda gunakan untuk menyederhanakan proses analisis getaran.
• Saat ini, ada banyak sensor yang tersedia secara komersial yang dikembangkan untuk melacak kondisi operasional tertentu.

Batasan analisis getaran:

• Keahlian, pelatihan, dan sertifikasi diperlukan untuk melakukan analisis getaran dengan benar.
• Ini tidak dapat digunakan untuk melacak cacat yang bergerak cepat (cacat yang menyebar melalui mesin dalam waktu singkat).
• Ini membutuhkan investasi awal untuk peralatan getar dan perangkat lunak.
• Ini bisa menjadi rumit untuk melakukan pelokalan kesalahan.

Ketika semuanya dikatakan dan dilakukan, pemantauan getaran adalah sekutu yang kuat untuk setiap organisasi yang menjalankan pemeliharaan prediktif atau pemeliharaan berbasis kondisi. Meskipun demikian, setiap implementasi sensor dan alat harus didahului dengan analisis biaya-manfaat.

Burung awal mendapatkan cacing

Menangkap kerusakan peralatan sedini mungkin dapat menghemat banyak uang organisasi Anda dalam jangka panjang, terutama jika proses bisnis Anda bergantung pada aset fisik yang mahal.

Dengan lebih banyak ruang bernapas, tim pemeliharaan Anda memiliki cukup waktu untuk memesan suku cadang pengganti, mengalokasikan alat yang diperlukan, dan menjadwalkan pekerjaan pemeliharaan dengan berkoordinasi dengan Produksi dan departemen lain.

Berkat CMMS, analisis getaran, dan alat pemantauan kondisi lainnya, mengatur pekerjaan pemeliharaan tidak pernah semudah ini.