Alignment dan Balancing

Alignment dan Balancing

Ketidakseimbangan (imbalancing) dan ketidakselarasan (misalignment) dalam mesin atau peralatan berputar adalah salah satu penyebab utama kerusakan peralatan. Kondisi ini menyebabkan getaran tinggi dan tekanan mekanis yang dapat mengakibatkan keausan dini pada komponen, serta secara signifikan mengurangi umur pakai dan ketersediaan peralatan.

Manfaat dari alignment dan balancing (poros dan pompa) yang tepat meliputi pengurangan keausan, minimisasi konsumsi daya, pengurangan getaran yang tidak diinginkan, serta perpanjangan masa pakai alat berat. Selain itu, getaran tambahan yang sering timbul akibat ketidakseimbangan dan ketidakselarasan dapat menimbulkan masalah tambahan dalam operasional dan pemeliharaan.

Fiqry Jaya Manunggal menyediakan program pelatihan lanjutan untuk Alignment & Balancing. Selama lebih dari satu dekade, kami telah secara rutin memberikan pelatihan kepada berbagai industri. Pelatihan ini dilengkapi dengan penggunaan perangkat lunak (yang diberikan secara gratis) serta dasar teori untuk memperkuat pemahaman peserta. Sebagai tindak lanjut dari program pelatihan, kami juga menawarkan konsultasi lebih lanjut terkait masalah nyata yang dihadapi oleh klien atau peserta pelatihan.

Mengapa Peralatan Harus Seimbang dan Selaras?

Secara operasional, keseimbangan dan keselarasan peralatan sangat penting untuk:

• Mengurangi getaran (vibrasi) berlebihan: Getaran yang berada dalam batas yang diizinkan dapat meminimalkan keausan dan memperpanjang umur pakai peralatan.
• Mengurangi panas dan gesekan: Ini berkontribusi pada peningkatan umur pakai bearing (laher) dan seals.
• Mengurangi kebisingan: Memastikan peralatan beroperasi pada tingkat kebisingan (dB) yang direkomendasikan oleh pabrikan.
• Meningkatkan siklus hidup sistem: Mengurangi biaya perawatan dan waktu henti (down time).
• Meningkatkan efisiensi sistem: Menurunkan energi yang diperlukan untuk operasional, dibandingkan dengan kondisi peralatan yang mengalami ketidakseimbangan atau ketidakselarasan.

Penyelarasan (Alignment)

Sebagian besar peralatan berputar saat ini sering terdiri dari mesin penggerak yang digabungkan ke mesin driven melalui sambungan poros rotor, seperti pada pompa, kipas, kompresor, kotak roda gigi, atau generator. Untuk mencegah peningkatan keausan dan getaran, sangat penting bahwa garis tengah dari dua mesin yang dipasangkan benar-benar sejajar dalam toleransi tertentu sesuai kecepatan dan orientasi pemasangan. Meskipun penggunaan kopling fleksibel meningkat, penyelarasan yang akurat tetap diperlukan. Penyelarasan yang buruk dapat menyebabkan peningkatan beban, keausan, konsumsi energi, dan tingkat getaran yang merugikan, seperti yang sering terlihat pada:

• Bantalan Elemen Bergulir
• Kopling
• Shaft dan Mechanical seal
• Keausan gigi
• Integritas poros
• Emisi kebisingan

Penyelarasan terjadi ketika semua komponen peralatan, seperti pompa, kipas, dan penggerak (driver), serta garis tengah kopling berada dalam satu garis tengah yang sama. Misalignment (ketidakselarasan) terjadi ketika garis tengah komponen bergeser atau bersudut satu sama lain. Balancing adalah tindakan mendistribusikan kembali massa suatu bagian agar massa tersebar merata di sekitar sumbu putar bagian tersebut. Ketidakseimbangan terjadi ketika sumbu pusat massa tidak sejajar dengan sumbu geometrik. Pusat massa adalah titik tengah yang secara alami menjadi pusat putaran dari suatu komponen.

Semakin jauh kedua garis tengah ini terpisah, semakin besar ketidakseimbangan yang akan dirasakan oleh peralatan. Hasil akhir dari alignment adalah menyelaraskan pusat massa dengan sumbu geometrik.

Poros peralatan dan penggerak harus disejajarkan agar seluruh rangkaian peralatan berada dalam kesejajaran. Pengguna harus memulai dengan peralatan yang digerakkan, penggerak, dan kopling yang baik untuk menyeimbangkan rakitan secara dinamis.

Setiap komponen yang tidak seimbang secara dinamis dapat mengakibatkan kerusakan prematur pada seal dan bantalan. Setelah kegagalan bantalan terjadi, peralatan perlu dibangun kembali.

Gaya eksternal yang tidak selaras akan menghasilkan gaya yang tidak seimbang karena misalignment menyebabkan getaran berlebih. Misalignment dapat disebabkan oleh perakitan komponen yang tidak tepat, pergeseran komponen setelah perakitan, dan perubahan temperatur. Seringkali, misalignment adalah penyebab ketidakseimbangan yang tidak dapat diperbaiki hanya dengan proses balancing.

Laser dan dial indicator dapat digunakan untuk mengukur keausan komponen dan memverifikasi keselarasan. Dalam rangkaian tipikal seperti yang ditunjukkan pada gambar, pompa harus dianggap sebagai referensi garis dasar karena biasanya dirangkai dengan perpipaan dan terpasang pada pondasi sebagai alasnya.

Semua komponen lain harus disejajarkan dengan garis tengah pompa. Bahkan dengan poros yang disejajarkan, ketidakseimbangan rangkaian suatu peralatan berputar dapat terjadi jika sambungan tidak tepat.

Balancing (Penyeimbangan)

Gaya yang diciptakan oleh ketidakseimbangan meningkat secara eksponensial dengan kecepatan. Toleransi untuk ketidakseimbangan ditetapkan dengan mempertimbangkan kecepatan operasional.

Gaya (akibat imbalancing) = Ketidakseimbangan x Kecepatan²

Ketidakseimbangan gaya adalah ketidakseimbangan yang diukur pada bidang tunggal dan tegak lurus terhadap sumbu rotasi. Ketidakseimbangan gaya terjadi ketika pusat massa tidak berada pada sumbu rotasi. Ketidakseimbangan statis biasanya diukur dan dikoreksi pada bagian berbentuk cakram sempit, seperti Frisbee. Keseimbangan bidang tunggal diperlukan untuk impeler dengan rasio D/B lebih besar dari 6. B adalah jarak antara selubung impeler dan 1 inci dari diameter luar impeler. D adalah diameter impeler.

Dua bidang atau ketidakseimbangan dinamis adalah ketidakseimbangan yang diukur pada dua bidang terpisah. Kedua bidang ini akan tegak lurus terhadap sumbu rotasi dan sejajar satu sama lain. Ini adalah jumlah vektor gaya dan ketidakseimbangan pasangan. Keseimbangan dua bidang diperlukan untuk impeler dengan rasio D/B kurang dari atau sama dengan 6.

Ketidakseimbangan bidang tunggal hanya membutuhkan satu koreksi. Jumlah ketidakseimbangan adalah hasil kali antara berat dan jari-jari. Jenis ketidakseimbangan ini adalah vektor, sehingga harus dikoreksi dengan bobot yang diketahui pada sudut tertentu.

Untuk mengoreksi ketidakseimbangan dua bidang, diperlukan dua koreksi yang tidak berhubungan di dua bidang berbeda pada dua sudut yang tidak berhubungan. Spesifikasi ketidakseimbangan hanya lengkap jika lokasi aksial bidang koreksi diketahui. Ketidakseimbangan dua bidang mencakup semua ketidakseimbangan yang ada dalam benda kerja. Jenis ketidakseimbangan ini hanya dapat diukur pada mesin penyeimbang pemintalan yang merasakan gaya sentrifugal dari komponen pasangan ketidakseimbangan.

U (ons-inci) = 6,015 x G x W/N

Ketidakseimbangan yang diperbolehkan untuk impeler didasarkan pada ISO 1940 Grade G6.3. Ketidakseimbangan residual yang diizinkan adalah fungsi dari angka grade (G) kualitas keseimbangan, berat rotor, dan kecepatan servis maksimum rotasi. Grafik dapat digunakan untuk menentukan nilai ketidakseimbangan spesifik untuk angka G tertentu dan putaran layanan per menit (rpm), yang kemudian dikalikan dengan berat rotor untuk menghitung nilai U.

Memasang Kembali Pompa

Dalam memasang kembali pompa, beberapa hal penting perlu diperhatikan untuk menentukan akar penyebab ketidakseimbangan:

1. Keausan poros (as):

   Ini adalah salah satu penyebab ketidakseimbangan dalam perakitan. Keausan as dapat membuat impeler tidak berada di tengah, menciptakan ketidakseimbangan. Sebagai contoh, impeler 200 ons dengan as yang memiliki keausan 0,002 inci akan menggeser garis tengah impeler sebesar 0,001 inci, yang menghasilkan ketidakseimbangan 0,2 ons/inci. Untuk mencegah kerusakan lebih lanjut pada sistem akibat keausan pada poros, poros harus diluruskan atau diganti.

2. Jarak lubang impeler ke as:

   Ini juga dapat menyebabkan ketidakseimbangan pompa. Sebagai contoh, impeler 200 ons dengan jarak lubang ke poros 0,002 inci akan menggeser garis tengah impeler sebesar 0,001 inci, yang menghasilkan ketidakseimbangan 0,2 ons/inci. Untuk memastikan perakitan yang seimbang, jarak bebas antara lubang impeler dan poros harus diminimalkan. Jika jarak bebas ini terlalu besar, baik poros maupun impeler harus diperiksa dan, jika perlu, diganti untuk mengurangi jarak offset.

3. Komponen impeler yang tidak seimbang:

   Ketidakseimbangan pada komponen impeler juga dapat menyebabkan ketidakseseimbangan dalam rakitan keseluruhan. Meskipun poros telah diseimbangkan dengan baik dan jarak bebas telah diminimalkan, jika impeler itu sendiri tidak seimbang, rakitan pompa akan tetap mengalami ketidakseimbangan. Ada beberapa cara untuk mengatasi ketidakseimbangan ini, termasuk menambah atau mengurangi bobot pada rakitan. Namun, jika perbaikan tersebut tidak memungkinkan, maka impeler harus diganti dengan yang baru.

   Untuk mencapai rakitan yang seimbang secara optimal, ketiga faktor di atas harus diperhatikan dan ditangani dengan cermat. Ketidakseimbangan yang tidak tertangani dengan baik dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan, menurunkan efisiensi operasional, dan meningkatkan biaya pemeliharaan.

   Kesimpulan

   Keseimbangan (balancing) dan penyelarasan (alignment) yang tepat adalah kunci untuk menjaga kinerja optimal dan memperpanjang umur peralatan berputar. Ketidakseimbangan dan ketidakselarasan yang dibiarkan tanpa penanganan akan menyebabkan getaran berlebih, keausan dini, peningkatan konsumsi energi, dan pada akhirnya, kerusakan serius pada peralatan.

   Melalui pemahaman mendalam tentang penyebab dan solusi untuk ketidakseimbangan dan ketidakselarasan, serta penerapan teknik yang tepat seperti penggunaan laser alignment dan balancing dinamis, masalah-masalah tersebut dapat dihindari. Pelatihan dan konsultasi yang disediakan oleh Fiqry Jaya Manunggal merupakan langkah proaktif untuk memastikan bahwa para profesional industri memiliki pengetahuan dan keterampilan yang diperlukan untuk menjaga peralatan mereka tetap dalam kondisi prima.

   Investasi dalam pelatihan dan teknologi untuk alignment dan balancing bukan hanya tentang meningkatkan efisiensi operasional, tetapi juga tentang menjaga integritas dan keandalan peralatan dalam jangka panjang, yang pada akhirnya akan memberikan manfaat finansial dan operasional yang signifikan bagi perusahaan. Dengan peralatan yang seimbang dan selaras dengan baik, perusahaan dapat mengurangi biaya perawatan, menghindari downtime yang tidak terencana, dan meningkatkan umur pakai peralatan, yang semuanya berkontribusi pada peningkatan produktivitas dan profitabilitas.

   Sebagai penutup, penting untuk diingat bahwa keseimbangan dan penyelarasan yang tepat bukanlah sesuatu yang dapat diabaikan. Ini adalah elemen kritis yang harus diprioritaskan dalam pemeliharaan peralatan berputar untuk memastikan kinerja optimal dan keberlanjutan operasional.