Penyeimbangan Kipas Buang Industri: Panduan Lengkap dari Teori hingga Praktik

Bagian 1: Prinsip Dasar Ketidakseimbangan - Memahami "Mengapa"

Penyeimbangan massa yang berputar merupakan salah satu operasi kunci dalam pemeliharaan dan perbaikan peralatan industri, terutama krusial untuk penyeimbangan knalpot Untuk mengatasi masalah terkait getaran berlebih secara efektif dan terinformasi, pemahaman mendalam tentang proses fisik yang mendasari ketidakseimbangan, jenis-jenisnya, penyebab, dan konsekuensi destruktifnya diperlukan.

1.1. Fisika Ketidakseimbangan: Ilmu Getaran

Dalam dunia ideal, benda yang berputar seperti impeller kipas angin buang akan berada dalam kondisi seimbang sempurna. Dari sudut pandang mekanis, ini berarti sumbu pusat inersia utamanya sepenuhnya berimpit dengan sumbu rotasi geometrisnya. Namun, dalam kenyataannya, akibat ketidaksempurnaan manufaktur dan faktor operasional, terjadi kondisi yang disebut ketidakseimbangan, di mana pusat massa rotor bergeser relatif terhadap sumbu rotasinya.

Ketika rotor yang tidak seimbang tersebut mulai berputar, pergeseran massa ini menghasilkan gaya sentrifugal. Gaya ini terus berubah arah, bekerja tegak lurus terhadap sumbu rotasi dan diteruskan melalui poros ke tumpuan bantalan dan kemudian ke seluruh struktur. Gaya siklik inilah yang menjadi akar penyebab getaran.

Di mana F adalah gaya sentrifugal, m adalah besaran massa yang tidak seimbang, ω adalah kecepatan sudut, dan r adalah jarak dari sumbu rotasi ke massa yang tidak seimbang (eksentrisitas).

Aspek kunci dari hubungan ini adalah bahwa gaya inersia tumbuh secara proporsional terhadap kuadrat kecepatan rotasi (ω²). Hal ini memiliki signifikansi praktis yang sangat besar bagi penyeimbangan knalpot prosedur. Misalnya, menggandakan kecepatan kipas buang akan meningkatkan gaya getaran hingga empat kali lipat. Pertumbuhan non-linier ini menjelaskan mengapa kipas buang yang beroperasi dengan baik pada kecepatan rendah dapat menunjukkan tingkat getaran yang sangat tinggi ketika mencapai kecepatan nominal atau meningkat, misalnya ketika dikontrol melalui konverter frekuensi.

1.2. Klasifikasi Ketidakseimbangan: Tiga Jenis Masalah

Ketidakseimbangan rotor, tergantung pada pengaturan timbal balik sumbu inersia dan sumbu rotasi, dibagi menjadi tiga jenis utama:

Ketidakseimbangan Statis (Gaya/Ketidakseimbangan Statis)

Definisi: Terjadi ketika sumbu inersia bergeser sejajar dengan sumbu rotasi. Hal ini dapat divisualisasikan sebagai adanya satu "titik berat" pada rotor.

Diagnosa: Ketidakseimbangan jenis ini unik karena tetap terjadi bahkan saat diam. Jika rotor semacam itu diletakkan di atas penyangga horizontal dengan gesekan rendah (disebut "tepi pisau"), rotor akan selalu berputar karena gravitasi dan berhenti dengan titik berat di bawah.

Koreksi: Dihilangkan secara relatif mudah dengan menambahkan (atau menghilangkan) massa korektif pada satu bidang, 180 derajat berlawanan dengan titik berat yang teridentifikasi. Ketidakseimbangan statis merupakan karakteristik rotor berbentuk cakram sempit dengan rasio panjang terhadap diameter (L/D) yang rendah (misalnya, kurang dari 0,5).

Ketidakseimbangan Pasangan

Definisi: Terjadi ketika sumbu inersia berpotongan dengan sumbu rotasi di pusat massa rotor. Secara fisik, hal ini setara dengan dua massa tak seimbang yang terletak pada dua bidang berbeda di sepanjang rotor dan berposisi 180 derajat satu sama lain.

Diagnosa: Dalam posisi statis, rotor tersebut seimbang dan tidak akan cenderung menempati posisi tertentu. Namun, selama rotasi, pasangan massa ini menciptakan momen "goyang" atau "goyangan" yang cenderung memutar rotor tegak lurus terhadap sumbu rotasi, menyebabkan getaran kuat pada tumpuan.

Koreksi: Memerlukan koreksi setidaknya pada dua bidang untuk mengimbangi momen ini.

Ketidakseimbangan Dinamis

       

Definisi: Ini adalah kasus yang paling umum dan sering ditemui dalam praktik, di mana sumbu inersia tidak sejajar atau berpotongan dengan sumbu rotasi, melainkan miring dengannya di ruang angkasa. Ketidakseimbangan dinamis selalu merupakan kombinasi dari ketidakseimbangan statis dan kopel.

Diagnosa: Hanya terwujud selama putaran rotor.

Koreksi: Selalu memerlukan penyeimbangan pada minimal dua bidang koreksi untuk secara bersamaan mengompensasi komponen gaya dan momen.

1.3. Akar Penyebab Masalah: Dari Mana Ketidakseimbangan Berasal?

Penyebab ketidakseimbangan dapat dibagi menjadi dua kelompok besar, khususnya relevan untuk penyeimbangan knalpot aplikasi:

Faktor Operasional (paling umum):

• Akumulasi Material: Penyebab paling umum kipas buang beroperasi di lingkungan yang terkontaminasi. Akumulasi debu, kotoran, cat, produk proses, atau kelembapan yang tidak merata pada bilah impeller mengubah distribusi massa.
• Keausan dan Korosi: Keausan abrasif yang tidak merata pada bilah, erosi tetesan akibat masuknya cairan, atau korosi kimia menyebabkan hilangnya massa di beberapa area dan akibatnya terjadi ketidakseimbangan.
• Deformasi Termal: Pemanasan atau pendinginan rotor yang tidak merata, khususnya selama penghentian peralatan panas dalam jangka waktu lama, dapat menyebabkan pembengkokan sementara atau permanen pada poros atau impeler.
• Kehilangan Beban Keseimbangan: Beban korektif yang dipasang sebelumnya dapat terlepas karena getaran, korosi, atau benturan mekanis.

Cacat Produksi dan Perakitan:

• Cacat Produksi: Ketidakseragaman material (misalnya, porositas pengecoran), ketidakakuratan dalam pemesinan, atau perakitan bilah pada impeller berkualitas buruk.
• Kesalahan Perakitan dan Instalasi: Pemasangan impeller yang tidak tepat pada poros, ketidaksejajaran, kendornya pengikat hub, ketidaksejajaran poros motor dan kipas.
• Masalah Komponen Terkait: Penggunaan sabuk penggerak yang tidak standar atau aus, cacat bantalan, kendornya pemasangan unit ke pondasi (kondisi yang dikenal sebagai "kaki lunak").

1.4. Konsekuensi Ketidakseimbangan: Reaksi Berantai Kehancuran

Mengabaikan masalah ketidakseimbangan akan menyebabkan reaksi berantai dengan konsekuensi yang merusak, yang memengaruhi komponen peralatan mekanis dan kinerja ekonomi, terutama yang krusial dalam sistem pembuangan:

Konsekuensi Mekanis:

• Getaran dan Kebisingan: Peningkatan tajam dalam getaran dan kebisingan merupakan konsekuensi yang paling nyata, yang menyebabkan memburuknya kondisi kerja dan menjadi sinyal pertama adanya kerusakan.
• Keausan Bantalan yang Dipercepat: Konsekuensi yang paling sering terjadi, mahal, dan berbahaya. Beban siklik akibat gaya sentrifugal menyebabkan percepatan kelelahan dan kerusakan elemen gelinding dan jalur transmisi, sehingga mengurangi masa pakai bantalan hingga puluhan kali lipat.
• Kegagalan Kelelahan: Paparan getaran yang berkepanjangan menyebabkan penumpukan kelelahan pada logam, yang berpotensi menyebabkan kerusakan pada poros, struktur pendukung, las, dan bahkan patahnya baut jangkar yang menahan unit ke pondasi.
• Kerusakan pada Komponen yang Berdekatan: Getaran juga merusak sambungan kopling, penggerak sabuk, dan segel poros.

Konsekuensi Ekonomi dan Operasional:

• Peningkatan Konsumsi Energi: Porsi besar energi motor dihabiskan bukan untuk menggerakkan udara tetapi untuk menciptakan getaran, yang mengakibatkan kerugian finansial langsung.
• Penurunan Kinerja: Getaran dapat mengganggu karakteristik aerodinamis impeller, yang menyebabkan berkurangnya aliran udara dan tekanan yang dihasilkan oleh kipas pembuangan.
• Waktu Henti Darurat: Pada akhirnya, ketidakseimbangan menyebabkan penghentian peralatan darurat, yang mengakibatkan perbaikan mahal dan kerugian akibat penghentian lini produksi.
• Ancaman Keamanan: Dalam kasus kritis, kerusakan impeller pada kecepatan tinggi mungkin terjadi, menimbulkan ancaman langsung terhadap nyawa dan kesehatan personel.

Bagian 2: Diagnostik Getaran - Seni Diagnosis yang Tepat

Diagnosis yang tepat merupakan landasan keberhasilan penyeimbangan. Sebelum melanjutkan dengan koreksi massa, penting untuk memastikan dengan keyakinan tinggi bahwa ketidakseimbangan memang merupakan penyebab utama getaran berlebih. Bagian ini dikhususkan untuk metode instrumental yang memungkinkan tidak hanya deteksi masalah tetapi juga identifikasi yang tepat tentang sifatnya.

2.1. Mengapa Getaran Tidak Selalu Merupakan Ketidakseimbangan: Diagnosis Diferensial

Prinsip utama yang harus dipahami oleh setiap spesialis perawatan: getaran berlebih adalah gejala, bukan diagnosis. Meskipun ketidakseimbangan merupakan salah satu penyebab paling umum getaran kipas buang, beberapa cacat lain dapat menciptakan pola serupa yang harus disingkirkan sebelum memulai. penyeimbangan knalpot bekerja.

Cacat utama yang "menyamar" sebagai ketidakseimbangan:

• Ketidakselarasan: Ketidaksejajaran poros antara motor dan kipas. Dalam spektrum getaran, ditandai dengan puncak yang signifikan pada frekuensi berjalan ganda (2x), terutama pada arah aksial.
• Kelonggaran Mekanis: Kendurnya baut penyangga bantalan, retakan pada rangka pondasi. Bermanifestasi sebagai serangkaian harmonik frekuensi berjalan (1x, 2x, 3x, dst.) dan, dalam kasus yang parah, subharmonik (0,5x, 1,5x).
• Cacat Bantalan Gelinding: Spalling, retakan pada jalur transmisi atau elemen gelinding. Menghasilkan getaran pada komponen frekuensi tinggi yang khas, non-sinkron (bukan kelipatan frekuensi rotasi) yang dihitung berdasarkan geometri bantalan.
• Poros Bengkok: Menciptakan getaran pada frekuensi berjalan (1x) dan frekuensi berjalan ganda (2x), yang sangat menyulitkan diagnosis dan memerlukan penerapan analisis fase wajib untuk membedakannya dari ketidakseimbangan dan ketidaksejajaran.
• Resonansi: Amplifikasi getaran yang tajam dan berulang ketika frekuensi rotasi operasi bertepatan dengan salah satu frekuensi alami struktur. Kondisi yang sangat berbahaya ini tidak dapat dihilangkan dengan penyeimbangan.

2.2. Peralatan Spesialis: Mata dan Telinga Insinyur

Diagnostik getaran yang tepat dan selanjutnya penyeimbangan knalpot memerlukan peralatan khusus:

• Sensor Getaran (Akselerometer): Pengumpulan data primer berarti. Untuk mendapatkan gambaran getaran mesin tiga dimensi yang lengkap, sensor dipasang pada rumah bantalan dalam tiga arah yang saling tegak lurus: horizontal, vertikal, dan aksial.
• Penganalisis/Penyeimbang Getaran Portabel: Instrumen modern seperti Balanset-1A Menggabungkan fungsi vibrometer (pengukuran tingkat getaran keseluruhan), penganalisis spektrum Fast Fourier Transform (FFT), pengukur fase, dan kalkulator penyeimbang. Semua ini memungkinkan diagnostik dan penyeimbangan lengkap langsung di lokasi pengoperasian peralatan.
• Takometer (Optik atau Laser): Bagian integral dari setiap kit penyeimbang. Diperlukan untuk pengukuran kecepatan putaran yang presisi dan sinkronisasi pengukuran fase. Untuk pengoperasiannya, sepotong kecil pita reflektif ditempelkan pada poros atau bagian berputar lainnya.
• Perangkat lunak: Perangkat lunak khusus memungkinkan pemeliharaan basis data peralatan, menganalisis tren getaran dari waktu ke waktu, melakukan diagnostik spektrum yang mendalam, dan secara otomatis menghasilkan laporan kerja.

2.3. Membaca Spektrum Getaran (Analisis FFT): Menguraikan Sinyal Mesin

Sinyal getaran yang diukur oleh akselerometer menunjukkan ketergantungan amplitudo-waktu yang kompleks. Sinyal tersebut kurang informatif untuk diagnostik. Metode analisis utamanya adalah Transformasi Fourier Cepat (FFT), yang secara matematis menguraikan sinyal waktu kompleks menjadi spektrum frekuensinya. Spektrum tersebut menunjukkan frekuensi mana yang mengandung energi getaran, sehingga memungkinkan identifikasi sumber getaran tersebut.

Indikator ketidakseimbangan utama dalam spektrum getaran adalah keberadaan puncak dominan pada frekuensi yang sama persis dengan frekuensi putaran rotor. Frekuensi ini dilambangkan sebagai 1x. Amplitudo (ketinggian) puncak ini berbanding lurus dengan besarnya ketidakseimbangan.

2.4. Peran Kunci Analisis Fase: Konfirmasi Diagnosis

Analisis fase adalah alat yang ampuh yang memungkinkan konfirmasi pasti diagnosis "ketidakseimbangan" dan membedakannya dari cacat lain yang juga terwujud pada frekuensi berjalan 1x.

Fase pada dasarnya adalah hubungan waktu antara dua sinyal getaran dengan frekuensi yang identik, diukur dalam derajat. Fase menunjukkan bagaimana titik-titik mesin yang berbeda bergerak relatif satu sama lain dan relatif terhadap tanda pantulan pada poros.

Menentukan Jenis Ketidakseimbangan Berdasarkan Fase:

• Ketidakseimbangan statis: Kedua penyangga bantalan bergerak secara serempak, "sefase". Oleh karena itu, perbedaan sudut fasa yang diukur pada dua penyangga dalam arah radial yang sama akan mendekati 0° (±30°).
• Pasangan atau ketidakseimbangan dinamis: Penyangga melakukan gerakan osilasi "dalam anti-fase". Dengan demikian, perbedaan fase di antara keduanya akan mendekati 180° (±30°).

Perangkat

Penyeimbang portabel & Penganalisis getaran Balanset-1A

€1,751.00

Bagian

Sensor getaran

€90.00

Bagian

Sensor Optik (Laser Tachometer)

€124.00

Perangkat

Balanset-4

€6,803.00

Bagian

Magnetic Stand Insize-60-kgf

€46.00

Bagian

Rekaman reflektif

€10.00

Perangkat

Penyeimbang dinamis "Balanset-1A" OEM

€1,561.00

Bagian 3: Panduan Penyeimbangan Praktis - Metode Langkah demi Langkah dan Tips Profesional

Bagian ini menyajikan panduan langkah demi langkah yang terperinci untuk melakukan penyeimbangan knalpot pekerjaan, dari operasi persiapan hingga teknik khusus untuk berbagai jenis kipas pembuangan.

3.1. Tahap Persiapan - 50% Kesuksesan

Persiapan yang berkualitas adalah kunci keberhasilan dan keamanan penyeimbangan knalpotMengabaikan tahap ini sering kali menyebabkan hasil yang salah dan hilangnya waktu.

Utamakan Keselamatan:

Sebelum memulai pekerjaan apa pun, peralatan harus benar-benar diputus dayanya. Prosedur penguncian/penandaan standar (LOTO) diterapkan untuk mencegah penyalaan yang tidak disengaja. Tidak adanya tegangan pada terminal motor harus diverifikasi.

Pembersihan dan Inspeksi Visual:

Ini bukan operasi awal, melainkan operasi utama. Impeller harus dibersihkan secara menyeluruh dari segala kotoran, debu, dan produk yang terkumpul. Dalam banyak kasus, pembersihan berkualitas tinggi saja dapat sepenuhnya menghilangkan atau secara signifikan mengurangi ketidakseimbangan, sehingga penyeimbangan lebih lanjut tidak diperlukan. Setelah pembersihan, pemeriksaan visual yang cermat pada bilah, cakram, dan las dilakukan untuk mendeteksi retakan, penyok, deformasi, dan tanda-tanda keausan.

Pemeriksaan Mekanis ("Hirarki Intervensi"):

Sebelum mengoreksi distribusi massa, kekokohan mekanis seluruh rakitan harus diverifikasi:

• Pengencangan Sambungan Baut: Periksa dan bila perlu kencangkan baut-baut yang mengencangkan impeller ke hub, hub ke poros, rumah bantalan ke rangka, dan baut jangkar rangka ke pondasi.
• Pemeriksaan Geometri: Gunakan indikator dial untuk memeriksa runout radial dan aksial poros dan impeller. Periksa juga secara visual atau menggunakan templat dan alat ukur untuk memeriksa kesejajaran dan keseragaman sudut serang bilah.

3.2. Penyeimbangan Statis: Metode Sederhana untuk Kasus Sederhana

Penyeimbangan statis diterapkan pada rotor berbentuk cakram yang sempit (misalnya, impeler dengan rasio L/D kecil) ketika penyeimbangan dinamis secara teknis tidak mungkin atau tidak praktis secara ekonomi.

Metode Ujung Pisau:

Metode klasik dan sangat presisi. Rotor (dilepas dari unit) ditempatkan pada dua prisma yang horizontal sempurna, sejajar, dan halus atau penyangga dengan gesekan rendah. Di bawah pengaruh gravitasi, "titik berat" rotor akan selalu cenderung berada di posisi bawah. Pemberat korektif dipasang tepat di seberang (pada sudut 180°) titik ini. Proses ini berulang hingga rotor tetap berada dalam kesetimbangan netral di posisi mana pun.

Metode Rotasi Bebas ("Plumb Line"):

Metode sederhana ini berlaku untuk kipas dengan bilah yang terpasang langsung. Setelah melepas sabuk penggerak (jika ada), impeler diputar dan dilepaskan secara perlahan. Bilah yang paling berat akan jatuh ke bawah. Koreksi dilakukan dengan menambahkan pemberat kecil (misalnya, menggunakan pita perekat atau magnet) ke bilah yang paling ringan hingga impeler berhenti mencari posisi tertentu.

3.3. Penyeimbangan Lapangan Dinamis: Pendekatan Profesional

Ini adalah metode utama untuk industri penyeimbangan knalpot, dilakukan dengan menggunakan instrumen khusus seperti Balanset-1A tanpa pembongkaran peralatan. Proses ini terdiri dari beberapa langkah wajib.

Langkah 1: Pengukuran Awal (Pengujian Awal)

• Sensor getaran dipasang pada rumah bantalan, dan pita reflektif diterapkan pada poros untuk takometer.
• Kipas pembuangan dihidupkan dan diatur kecepatan operasinya hingga nominal.
• Menggunakan penganalisis getaran, data awal direkam: amplitudo (biasanya dalam mm/s) dan sudut fase (dalam derajat) getaran pada frekuensi berjalan 1x. Data ini merepresentasikan vektor ketidakseimbangan awal.

Langkah 2: Uji Berat Badan

Logika: Agar instrumen dapat menghitung dengan tepat cara memperbaiki ketidakseimbangan, perubahan yang diketahui perlu dimasukkan ke dalam sistem dan reaksinya diamati. Inilah tujuan pemasangan beban percobaan.

• Pemilihan Massa dan Lokasi: Bobot uji dipilih sedemikian rupa sehingga menyebabkan perubahan vektor getaran yang nyata namun aman (misalnya, perubahan amplitudo 20-30° dan/atau pergeseran fasa 20-30°). Bobot dipasang sementara pada bidang koreksi yang dipilih pada posisi sudut yang diketahui.
• Pengukuran: Ulangi permulaan dan pengukuran yang dilakukan, catat nilai amplitudo dan fase yang baru.

Langkah 3: Perhitungan Berat Koreksi dan Pemasangan

Alat penyeimbang modern seperti Balanset-1A Secara otomatis melakukan pengurangan vektor getaran awal dari vektor yang diperoleh dengan bobot uji. Berdasarkan perbedaan ini (vektor pengaruh), instrumen menghitung massa dan sudut presisi di mana bobot korektif permanen harus dipasang untuk mengkompensasi ketidakseimbangan awal.

Koreksi dapat dilakukan dengan menambahkan massa (mengelas pelat logam, memasang baut dengan mur) atau mengurangi massa (mengebor lubang, menggerinda). Menambahkan massa lebih disukai karena prosesnya reversibel dan lebih terkontrol.

Langkah 4: Verifikasi Jalankan dan Penyeimbangan Trim

• Setelah memasang bobot korektif permanen (dan melepas bobot uji), uji verifikasi dilakukan untuk mengevaluasi hasil.
• Jika tingkat getaran menurun tetapi masih melebihi standar yang dapat diterima, penyeimbangan trim dilakukan. Prosedur diulang, tetapi hasil verifikasi sekarang digunakan sebagai data awal. Hal ini memungkinkan pendekatan iteratif dan bertahap untuk mencapai kualitas keseimbangan yang dibutuhkan.

3.4. Penyeimbangan Bidang Tunggal atau Dua Bidang? Kriteria Pemilihan Praktis

Memilih antara penyeimbangan satu bidang dan dua bidang adalah keputusan penting yang mempengaruhi keberhasilan seluruh prosedur, terutama penting untuk penyeimbangan knalpot aplikasi.

Kriteria Utama: Rasio panjang rotor (L) terhadap diameter (D).

• Jika L/D < 0,5 dan kecepatan putaran kurang dari 1000 RPM, ketidakseimbangan statis biasanya mendominasi, dan penyeimbangan bidang tunggal sudah cukup.
• Jika L/D > 0,5 atau kecepatan putaran tinggi (>1000 RPM), ketidakseimbangan pasangan mulai memainkan peranan penting, sehingga memerlukan penyeimbangan dua bidang untuk menghilangkannya.

3.5. Keanehan Penyeimbangan Kipas yang Menggantung

Kipas pembuangan tipe menjorok, di mana roda kerja (impeller) terletak di luar penopang bantalan, menghadirkan kerumitan khusus dalam hal penyeimbangan.

Masalah: Sistem semacam itu pada dasarnya tidak stabil secara dinamis dan sangat sensitif terhadap ketidakseimbangan, terutama tipe kopel. Hal ini sering bermanifestasi sebagai getaran aksial yang sangat tinggi.

Komplikasi: Penerapan metode dua bidang standar pada rotor yang menjorok sering kali menghasilkan hasil yang tidak memuaskan atau memerlukan pemasangan pemberat korektif yang tidak cukup besar. Reaksi sistem terhadap pemberat uji dapat bersifat non-intuitif: misalnya, pemasangan pemberat pada impeller dapat menyebabkan perubahan getaran yang lebih besar pada tumpuan jauh (pada motor) dibandingkan pada tumpuan dekat.

Rekomendasi: Penyeimbangan kipas buang gantung membutuhkan pengalaman spesialis dan pemahaman dinamika yang lebih mendalam. Seringkali diperlukan penggunaan modul perangkat lunak khusus dalam penganalisis getaran yang menerapkan metode pemisahan gaya statis/pasangan untuk perhitungan massa korektif yang lebih akurat.

Bagian 4: Kasus Kompleks dan Teknik Profesional

Meskipun prosedurnya sudah dipatuhi dengan ketat, spesialis mungkin menghadapi situasi di mana pendekatan standar tidak membuahkan hasil. Kasus-kasus ini memerlukan analisis yang lebih mendalam dan penerapan teknik non-standar.

4.1. Kesalahan Umum dan Cara Menghindarinya

Kesalahan 1: Diagnosis yang Salah

Kesalahan yang paling sering terjadi dan mahal - mencoba menyeimbangkan getaran yang disebabkan oleh ketidakselarasan, kelonggaran mekanis, atau resonansi.

Solusi: Selalu mulai dengan analisis getaran lengkap (analisis spektrum dan fase). Jika spektrum tidak menunjukkan dominasi puncak 1x yang jelas tetapi terdapat puncak signifikan pada frekuensi lain, penyeimbangan tidak dapat dimulai hingga penyebab utamanya dihilangkan.

Kesalahan 2: Mengabaikan Tahap Persiapan

Melewatkan tahap pembersihan impeller atau pemeriksaan pengencangan sambungan baut.

Solusi: Patuhi "hierarki intervensi" yang dijelaskan di bagian 3.1 secara ketat. Pembersihan dan pengencangan bukanlah pilihan, melainkan langkah awal yang wajib.

Kesalahan 3: Melepas Semua Bobot Keseimbangan Lama

Tindakan ini merusak hasil penyeimbangan sebelumnya (mungkin pabrik) dan sering kali secara signifikan mempersulit pekerjaan, karena ketidakseimbangan awal mungkin menjadi sangat besar.

Solusi: Jangan pernah melepas semua beban tanpa alasan yang jelas. Jika impeller telah mengumpulkan banyak beban kecil dari penyeimbangan sebelumnya, beban-beban tersebut dapat dilepas, tetapi kemudian gabungkan jumlah vektornya menjadi satu beban yang setara dan pasang di tempatnya.

Kesalahan 4: Tidak Memeriksa Pengulangan Data

Awal penyeimbangan dengan pembacaan amplitudo dan fase awal yang tidak stabil.

Solusi: Sebelum pemasangan beban uji, lakukan 2-3 kali uji coba. Jika amplitudo atau fase "mengambang" dari awal ke awal, ini menunjukkan adanya masalah yang lebih kompleks (resonansi, busur termal, ketidakstabilan aerodinamis). Penyeimbangan dalam kondisi seperti itu tidak akan memberikan hasil yang stabil.

4.2. Menyeimbangkan Resonansi Dekat: Saat Fase Berubah

Masalah: Ketika kecepatan operasi kipas buang sangat dekat dengan salah satu frekuensi getaran alami sistem (resonansi), sudut fase menjadi sangat tidak stabil dan sangat sensitif terhadap fluktuasi kecepatan sekecil apa pun. Hal ini membuat perhitungan vektor standar berdasarkan pengukuran fase menjadi tidak akurat atau bahkan mustahil.

Solusi: Metode Empat-Jalan

Esensi: Metode penyeimbangan unik ini tidak menggunakan pengukuran fase. Perhitungan bobot korektif dilakukan secara eksklusif berdasarkan perubahan amplitudo getaran.

Proses: Metode ini memerlukan empat kali proses berurutan:

1. Mengukur amplitudo getaran awal
2. Mengukur amplitudo dengan beban uji yang dipasang pada posisi bersyarat 0°
3. Mengukur amplitudo dengan berat yang sama dipindahkan ke 120°
4. Mengukur amplitudo dengan berat yang sama dipindahkan ke 240°

Berdasarkan empat nilai amplitudo yang diperoleh, solusi grafis (metode perpotongan lingkaran) dibangun atau perhitungan matematis dilakukan, yang memungkinkan penentuan massa yang diperlukan dan sudut pemasangan bobot korektif.

4.3. Ketika Masalahnya Bukan Keseimbangan: Gaya Struktural dan Aerodinamika

Masalah Struktural:

Fondasi yang lemah atau retak, penopang yang kendor dapat beresonansi dengan frekuensi pengoperasian kipas angin pembuangan, sehingga melipatgandakan getaran berkali-kali lipat.

Diagnosa: Untuk menentukan frekuensi alami struktural dalam keadaan mati, uji impak (uji benturan) diterapkan. Uji ini dilakukan menggunakan palu modal khusus dan akselerometer. Jika salah satu frekuensi alami yang ditemukan mendekati frekuensi rotasi operasi, masalahnya memang resonansi.

Gaya Aerodinamis:

Turbulensi aliran udara di saluran masuk (disebabkan oleh hambatan atau peredam yang terlalu tertutup, disebut "kelaparan kipas") atau saluran keluar dapat menimbulkan getaran berfrekuensi rendah, yang seringkali tidak stabil, yang tidak terkait dengan ketidakseimbangan massa.

Diagnosa: Pengujian dilakukan dengan perubahan beban aerodinamis pada kecepatan rotasi konstan (misalnya, dengan membuka/menutup peredam secara bertahap). Jika tingkat getaran berubah secara signifikan, kemungkinan besar sifatnya aerodinamis.

4.4. Analisis Contoh Nyata (Studi Kasus)

Contoh 1 (Resonansi):

Dalam satu kasus yang terdokumentasi, penyeimbangan kipas suplai menggunakan metode standar tidak membuahkan hasil karena pembacaan fase yang sangat tidak stabil. Analisis menunjukkan kecepatan operasi (29 Hz) sangat mendekati frekuensi alami impeller (28 Hz). Penerapan metode empat putaran, terlepas dari fasenya, memungkinkan pengurangan getaran hingga tingkat yang dapat diterima, memberikan solusi sementara hingga kipas diganti dengan yang lebih andal.

Contoh 2 (Beberapa Cacat):

Analisis getaran kipas buang di pabrik gula mengungkapkan masalah yang kompleks. Satu spektrum kipas menunjukkan ketidaksejajaran sudut (puncak 1x dan 2x tinggi pada arah aksial), sementara spektrum lainnya menunjukkan kelonggaran mekanis (harmonik seragam 1x, 2x, 3x). Hal ini menunjukkan pentingnya eliminasi cacat secara berurutan: penyelarasan dan pengencangan pengencangan terlebih dahulu dilakukan, dan baru kemudian, jika perlu, penyeimbangan akan dilakukan.

Bagian 5: Standar, Toleransi, dan Pemeliharaan Preventif

Tahap akhir dari setiap pekerjaan teknis adalah mengevaluasi kualitasnya sesuai dengan persyaratan peraturan dan mengembangkan strategi untuk menjaga peralatan dalam kondisi baik dalam jangka panjang.

5.1. Tinjauan Standar Utama (ISO)

Beberapa standar internasional digunakan untuk mengevaluasi kualitas keseimbangan dan kondisi getaran kipas pembuangan.

ISO 14694:2003:

Standar utama untuk kipas industri. Menetapkan persyaratan untuk menyeimbangkan kualitas dan tingkat getaran maksimum yang diizinkan, tergantung pada kategori aplikasi kipas (BV-1, BV-2, BV-3, dll.), daya, dan jenis pemasangan.

ISO 1940-1:2003:

Standar ini mendefinisikan tingkat kualitas keseimbangan (G) untuk rotor kaku. Tingkat kualitas ini mencirikan ketidakseimbangan sisa yang diizinkan. Untuk sebagian besar kipas buang industri, tingkat kualitas berikut berlaku:

• G6.3: Kualitas industri standar, cocok untuk sebagian besar aplikasi industri umum.
• G2.5: Kualitas yang ditingkatkan, diperlukan untuk kipas pembuangan berkecepatan tinggi atau yang sangat penting di mana persyaratan getaran lebih ketat.

ISO 10816-3:2009:

Mengatur evaluasi kondisi getaran mesin industri berdasarkan pengukuran pada bagian yang tidak berputar (misalnya, rumah bantalan). Standar ini memperkenalkan empat zona kondisi:

• Zona A: "Bagus" (peralatan baru)
• Zona B: "Memuaskan" (operasi tanpa batas diperbolehkan)
• Zona C: "Dapat diterima untuk waktu terbatas" (diperlukan identifikasi dan eliminasi penyebab)
• Zona D: "Tidak dapat diterima" (getaran dapat menyebabkan kerusakan)

ISO 14695:2003:

Standar ini menetapkan metode dan kondisi terpadu untuk pengukuran getaran kipas industri, yang diperlukan untuk memastikan keterbandingan dan reproduktifitas hasil yang diperoleh pada waktu yang berbeda dan pada peralatan yang berbeda.

5.2. Strategi Jangka Panjang: Integrasi ke dalam Program Pemeliharaan Prediktif

Penyeimbangan knalpot Seharusnya tidak dianggap sebagai operasi perbaikan satu kali. Ini merupakan bagian integral dari strategi pemeliharaan prediktif modern.

Penerapan pemantauan getaran secara berkala (misalnya, melalui pengumpulan data rute menggunakan alat analisis portabel) memungkinkan pelacakan kondisi peralatan dari waktu ke waktu. Analisis tren, khususnya pertumbuhan amplitudo getaran secara bertahap pada frekuensi berjalan 1x, merupakan indikator yang andal untuk mengetahui perkembangan ketidakseimbangan.

Pendekatan ini memungkinkan:

• Perencanaan penyeimbangan dilakukan terlebih dahulu, sebelum tingkat getaran mencapai nilai kritis yang ditetapkan oleh standar ISO 10816-3.
• Mencegah kerusakan sekunder pada bantalan, kopling, dan struktur pendukung yang tak terelakkan terjadi selama pengoperasian berkepanjangan dengan getaran berlebihan.
• Menghilangkan waktu henti darurat yang tidak direncanakan dengan mengubah pekerjaan perbaikan ke kategori pencegahan terencana.

Pembuatan basis data elektronik mengenai kondisi getaran peralatan utama dan analisis tren berkala menjadi dasar untuk membuat keputusan pemeliharaan yang baik secara teknis dan efektif secara ekonomi, yang pada akhirnya meningkatkan keandalan dan efisiensi produksi secara keseluruhan.