Memahami Turbulensi dalam Analisis Getaran

Definisi: Apa itu Turbulensi?

Dalam konteks analisis getaran, pergolakan mengacu pada aliran fluida (cair atau gas) yang kacau, acak, dan tidak stabil melalui suatu mesin, seperti pompa, kipas, atau turbin. Aliran yang tidak menentu ini menciptakan fluktuasi tekanan yang bertindak sebagai fungsi pemaksaan, yang memicu getaran acak berfrekuensi rendah pada struktur mesin.

Tidak seperti gaya diskrit dan periodik yang disebabkan oleh ketidakseimbangan atau ketidaksejajaranGetaran akibat turbulensi tidak terjadi pada frekuensi tunggal yang tajam. Sebaliknya, getaran tersebut muncul sebagai "punuk" energi pita lebar yang tidak sinkron di Spektrum FFT.

Karakteristik Getaran Turbulensi

• Frekuensi: Ini adalah fenomena frekuensi rendah, biasanya terjadi di bawah 10-20 Hz dan jauh di bawah kecepatan mesin.
• Sifat Pita Lebar: Hal ini tidak menghasilkan puncak yang tajam dan jelas. Sebaliknya, ia meningkatkan noise floor di wilayah frekuensi rendah spektrum, yang sering digambarkan sebagai "punuk acak" atau "tumpukan jerami".
• Acak dan Non-Periodik: Getarannya tidak stabil. Amplitudo dan fasenya berfluktuasi secara konstan dan acak. Ketika dilihat di bentuk gelombang waktu, ia muncul sebagai sinyal yang kacau dan tidak berulang.
• Arah: Getaran tersebut umumnya bersifat radial dan dapat terjadi pada arah horizontal maupun vertikal.

Penyebab Umum Turbulensi

Turbulensi adalah masalah hidrolik atau aerodinamis yang disebabkan oleh gangguan pada aliran fluida yang lancar dan dirancang. Penyebab umumnya meliputi:

• Beroperasi Jauh dari Titik Efisiensi Terbaik (BEP): Pompa dan kipas dirancang untuk beroperasi paling efisien dan lancar pada titik tertentu dalam kurva kinerjanya. Mengoperasikannya pada laju aliran yang jauh lebih tinggi atau lebih rendah daripada BEP akan menyebabkan fluida mengalir tidak efisien, sehingga menciptakan turbulensi.
• Hambatan pada Jalur Aliran: Apa pun yang menghalangi atau mengganggu jalur fluida dapat menyebabkan turbulensi. Ini termasuk perpipaan yang dirancang dengan buruk (misalnya, tikungan tajam tepat sebelum saluran hisap pompa), katup yang tertutup sebagian, saringan yang tersumbat, atau benda asing.
• Masuknya Udara atau Kavitasi: Kehadiran gelembung udara dalam cairan (entrainment) atau pembentukan dan pecahnya gelembung uap (kavitasi) menciptakan kondisi yang sangat bergejolak dan impulsif, yang menghasilkan getaran acak yang signifikan.
• Desain Bak Penampung atau Saluran Masuk yang Buruk: Pada pompa, bak penampung yang dirancang buruk dapat menimbulkan pusaran yang memasukkan udara dan turbulensi ke dalam hisapan pompa.

Diagnosis dan Diferensiasi

Kunci untuk mendiagnosis turbulensi adalah sifatnya yang acak, broadband, dan berfrekuensi rendah. Seorang analis berpengalaman seringkali dapat mengidentifikasinya dengan mengamati sifat getaran yang "tidak stabil" dan "berdetak" pada mesin itu sendiri.

Penting untuk membedakan turbulensi dari masalah frekuensi rendah lainnya:

• Kelonggaran Mekanis: Kelonggaran juga menciptakan kebisingan pita lebar, tetapi sering kali ditandai dengan tingkat kebisingan yang meningkat di seluruh spektrum dan harmonik kecepatan lari yang berbeda, yang tidak ada dalam turbulensi murni.

– Pusaran Minyak: Ini adalah puncak sub-sinkron yang berbeda pada ~0,4-0,48X, bukan tonjolan energi acak yang lebar.

– Gosokan: Gesekan dapat menghasilkan rentang frekuensi yang luas, tetapi sering kali mencakup banyak harmonik dan subharmonik frekuensi tinggi, dan bentuk gelombang waktu dapat menunjukkan puncak yang terpotong atau terpotong.

Karena turbulensi merupakan masalah yang berkaitan dengan proses, bukan kesalahan mekanis, solusinya biasanya melibatkan perbaikan masalah operasional atau desain sistem. Hal ini dapat mencakup penyesuaian titik operasi pompa atau kipas, pembukaan katup, pembersihan saringan, atau modifikasi desain perpipaan.

← Kembali ke Indeks Utama