Perancangan Elemen Mesin

2015

LAPORAN AKHIR Perancangan Elemen Mesin Analisa Umur Bearing (3213 A) Pompa Feed Crude (Tag. No. 946-P-1A) di PT. Pertamina RU II Sei. Pakning

Disusun oleh: DIAN PUTRA SATRIA / 14 071 677 90

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU 2015

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas Rahmat dan Karunia-Nya penulis dapat menyusun Laporan Akhir Perancangan Element Mesin Analisa Umur Bearing (3213 A) Pompa Crude Feed (Tag. No. 946-P-1A) di PT. Pertamina RU II Sei. Pakning. Laporan ini selain sebagai syarat mengikuti mata kuliah Perancangan Element Mesin juga diharapkan dapat dipergunakan bagi para pembaca sebagai acuan dalam pembuatan laporan akhir perancangan element mesin. Laporan ini dibagi dalam lima BAB, yaitunya pendahuluan yang berisikan latar belakang, batasan masalah, tujuan dan manfaat. Tinjauan pustaka yang berisikan Definisi pompa dan bearing, Jenis dan fungsi pompa dan bearing, Penomoran bearing, perhitungan umur bearing aktual dan teoritis. Studi kasus yang membahas tentang pompa pacific hiro pump dan spesifikasi serta fokus pada pembahasan radial bearing pompa tersebut 3213 A SKF. Ringkasan evaluasi dan pembahasan serta kesimpulan dan saran dari kasus bearing pompa feed tersebut. Akhirnya

dengan

segala

kerendahan

hati

izinkanlah

penulis

untuk

menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Orang tua beserta sanak keluarga penulis. 2. Selanjutnya, Bapak Syafri, ST., MT, selaku dosen pembimbing mata kuliah Perancangan Element Mesin. 3. Kepada rekan-rekan mahasiswa dan tempat kerja yang telah memberikan bantuan. Penulis menyadari bahwa Laporan ini tidak luput dari kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk kesempurnaan laporan ini kedepannya. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih. Pekanbaru, Juni 2015

PENULIS i

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ..................................................................................................................i DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................................iii DAFTAR TABEL ...................................................................................................................... iv I. PENDAHULUAN.................................................................................................................1 1.1. Latar Belakang....................................................................................................................1 1.2. Tujuan..................................................................................................................................1 1.3. Manfaat................................................................................................................................2 1.4. Batasan masalah..................................................................................................................2 II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................................3 2.1. Definisi .................................................................................................................................3 2.2. Jenis dan Fungsi Bantalan .................................................................................................3 2.3. Penomoran Bantalan ..........................................................................................................6 2.4. Perhitungan Umur Ball Bearing Teoritis..........................................................................7 2.5. Pompa (Secara umum) .....................................................................................................10 2.6. Jenis Jenis dan Klasifikasi Pompa...................................................................................11 2.7. Pompa Sentrifugal (General) ...........................................................................................13 III. STUDI KASUS ..................................................................................................................16 3.1. Pompa Sentrifugal Multi Stage Merk Pasifik Hiro Pump...............................................16 3.2. Spesifikasi Bearing SKF 3213 A.......................................................................................17 3.3. Jenis-jenis Kerusakan Yang Sering Terjadi Pada Bearing. ..........................................18 3.4. Perhitungan Umur Pemakaian Radial Bearing 3213 ....................................................19 3.4.1. Umur Aktual ...................................................................................................................19 3.4.2. Umur Teoritis..................................................................................................................20 IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN....................................................................................23 V. PENUTUP..........................................................................................................................25 5.1. Kesimpulan........................................................................................................................25 5.2. Saran ..................................................................................................................................25 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................26 LAMPIRAN...............................................................................................................................27

DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Bantalan (Bearing) ......................................................................................................3 Gambar 2 Bantalan Luncur ..........................................................................................................4 Gambar 3 Bantalan Gelinding ......................................................................................................5 Gambar 4 arah beban pada bantalan ...........................................................................................6 Gambar 5 Penomoran bantalan....................................................................................................6 Gambar 6 faktor umur keandalan pada SKF bearing.................................................................10 Gambar 7 faktor umur SKF ........................................................................................................10 Gambar 8 Konfigurasi pompa dan head suction serta head discharge ......................................11 Gambar 9 Diagram klasifikasi (group) pompa ...........................................................................12 Gambar 10 Pompa resiprocating tipe Piston (SD) .....................................................................13 Gambar 11 Pompa Sentrifugal tipe volute..................................................................................13 Gambar 12 Impeler pompa sentrifugal .......................................................................................14 Gambar 13 Potongan pompa Sentrifugal therminologi bagian-bagiannya ................................14 Gambar 14 Potongan pompa Sentrifuga multi stage ..................................................................15 Gambar 15 Lokasi pompa Multi Stage “Pasific Hiro Pump” ....................................................16 Gambar 16 Potongan Angular contact ball bearing double row................................................17 Gambar 17 Spesifikasi double angular contact ball bearing ......................................................18

DAFTAR TABEL Tabel 1 Angka ...............................................................................................................................6 Tabel 2 Data Lapangan (Spesifikasi Pompa)..............................................................................16 Tabel 3 Data Operasi pompa di lapangan dan Pengolahan umur (Putaran) .............................19 Tabel 4 Data Operasi pompa di lapangan dan Pengolahan umur (Putaran) .............................20

I. 1.1.

PENDAHULUAN

Latar Belakang Dalam industri perminyakan, peralatan rotating yang paling banyak dipakai

adalah pompa. Seperti di industri pengolahan minyak (kilang) milik PT. Pertamina RU II Sungai Pakning contohnya, banyak menggunakan pompa sebagai mesin untuk mentransfer minyak ke system yang dilayaninya. Salah satunya adalah pompa feed crude dengan tag no. 946-P-1A, yang merupakan peralatan rotating paling vital dalam memproduksi minyak BBM ke masyarakat. Karena merupakan peralatan vital, maka dalam pemeliharaannya selalu dilakukan monitoring. Namun tak luput juga terjadi kegagalan fungsi pompa yang disebabkan oleh banyak factor. Factor yang menjadi perhatian serius dalam melakukan preventive maintainance adalah Missalignment, lubrication, mechseal, dan pengecekan vibrasi dan temperatur yang dilakukan secara berkala. Secara spesifik, pompa ini dipakai untuk mentransfer crude feed ke Tower distilasi untuk dijadikan produk BBM, pompa ini memiliki berat 3730 kg yang disupport oleh 3 pcs Bearing. Bearing yang dekat dengan coupling (Driver End/ DE) menggunakan bearing radial type angular contact ball bearing double row SKF (3213 A). dibagian ujung yang lain (Non Driver End) didukung oleh 2 buah bantalan aksial yang dipasang back to back atau face to face. Pompa selalu mengalami permasalahan pada misalignment, pelumasan, ganguan pada mechanical seal dan terjadinya vibrasi serta kenaikan temperatur. Ganguan ini akan mengakibatkan terjadi kegagalan fungsi dari bearing pompa tersebut. Untuk itu dilakukan investigasi yang menghasilkan rekomendasi perbaikannya. Saat perbaikan pompa biasanya selalu ada penggantian bearing, agar running life pompa beroperasi dilapangan tahan sesuai dengan umurnya teori dan rekomendasi pabrikannya. Sehingga dalam hal ini penulis akan mencoba melakukan analisa umur bearing radial SKF (3213 A) yang terpasang pada pompa tersebut. 1.2.

Tujuan Adapun tujuan penulis mengangkat topik bantalan ini untuk: •

Memberikan ringkasan tentang pompa sentrifugal multistage merk Pacific Hiro Pump yang dipakai di PT Pertamina RU II,

LAPORAN AKHIR PERANCANGAN ELEMEN MESIN

1

•

Menentukan kegunaan Angular Contact Ball Bearing Double Row SKF 3213 A,

•

Menghitung umur bantalan radial type Angular Contact Ball Bearing Double Row SKF 3213 A secara khusus,

•

Menentukan perbandingan umur aktual dengan umur teoritis bantalan radial Angular Contact Ball Bearing Double Row SKF 3213.

1.3.

Manfaat Adapun manfaat laporan ini adalah sebagai berikut : •

Memperkaya wawasan dalam mempelajari rotating equipment berupa pompa sentrifugal multistage khususnya merk Pasific Hiro Pump,

•

Mengetahui elemen mesin berupa bantalan secara umum maupun secara khusus,

•

Dapat mengaplikasikan dan merancanakan bearing pada suatu mesin dengan efektif dan efisien,

•

Mampu menghitung umur bearing secara teoritis dan membandingkannya dengan kondisi aktual,

1.4.

Batasan masalah Adapun batasan masalah dalam laporan ini adalah membahas: •

Tinjauan pompa sentrifugal multistage,

•

Membahas tentang Definisi dan Tipe/Jenis-jenis bantalan (bearing) secara umum,

•

Membahas Bantalan tipe Angular Contact Ball Bearing Double Row SKF 3213 secara khusus

•

Metode atau cara menghitung Umur bantalan gaya radial (3213 A),

•

Memperbandingkan Umur aktual dan umur Teoritis pada bearing 3213 A.


2

II.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Definisi Bantalan (bearing) adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai tumpuan

pada poros yang berputar agar tidak mengalami gesekan yang besar. Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur (referensi: Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin, Sularso dan Kiyokatsu Suga).

Gambar 1 Bantalan (Bearing)

2.2.

Jenis dan Fungsi Bantalan Bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan gerakan yang diizinkan oleh desain

bantalan itu sendiri, berdasarkan prinsip kerjanya dan juga berdasarkan gaya atau jenis beban yang dapat ditahan oleh bantalan. Berikut macam–macam bantalan bila dilihat dari berbagai aspek: A. Berdasarkan gesekan yang terjadi pada bantalan, maka bantalan dapat dibagi menjadi 2 jenis : a.

Anti–Friction bearing (bantalan gelinding seperti silinder, bola dll).

Anti–Friction bearing adalah jenis bantalan yang tidak akan menimbulkan gesekan. Anti–Friction bearing dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu roller bearing dan ball bearing. Ball bearing (bantalan bola atau bantalan peluru) merupakan susunan bola–bola baja yang dikeraskan yang terpasang diantara dua buah cincin, dalam dan luar


3

untuk bantalan radial atau atas dan bawah untuk thrust bearing. Selain itu juga terdapat retainer atau separator yang menjaga jarak antara bola baja tetap disekitar cincin. Bantalan bola jenis deep groove dirancang untuk menahan beban radial dan beban aksial. Adapun jenis angular contact dirancang untuk menahan beban aksial yang lebih besar dan juga dapat menahan beban radial. Bantalan rol menggunakan roller

yang lurus, tirus atau berkontur yang

dipasang diantara dua buah cincin. Secara umum, bantalan rol dapat menahan beban statik dan dinamik yang lebih besar daripada bantalan bola hal ini disebabkan oleh kontaknya yang lebih besar. Selain itu bantalan rol ini juga lebih murah daripada bantalan bola untuk ukuran dan beban yang besar. Biasanya bantalan rol hanya dapat menahan beban dalam satu arah saja baik secara radial maupun aksial, kecuali bila roller -nya tirus atau berkontur. Secara garis besar, bantalan rol berupa bantalan rol silindris, bantalan rol spherical, bantalan rol tirus, dan bantalan rol jarum. Bantalan bola dan bantalan rol juga mempunyai jenis yang khusus dibuat untuk menahan beban aksial murni. Namun cilindrycal roller thrust bearing akan mengalami gesekan yang lebih besar daripada ball thrust bearing akibat sliding antara roller dengan cincin. Oleh karena itu biasanya roller thrust bearing ini tidak boleh digunakan untuk kecepatan tinggi.

Gambar 2 Bantalan Luncur


4

Gambar 3 Bantalan Gelinding

b.

Friction bearing (Journal bearing, trust bearing).

Friction bearing adalah jenis bantalan yang dapat menimbulkan gesekan. Gesekan terjadi antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas. Bantalan jenis ini mampu menumpu poros yang berputar dengan kecepatan tinggi dan beban besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah. Karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan, bantalan memerlukan momen awal yang lebih besar. Contoh dari friction bearing adalah bush bearing dan plain bearing. B. Berdasarkan beban yang ditahan oleh bearing, maka bantalan dapat dibagi menjadi 3 jenis : a.

Journal bearing (menahan gaya radial),

Journal bearing adalah bantalan yang didesain untuk menahan beban yang tegak lurus terhadap sumbu shaft horisontal. Journal bearing ini sering disebut bantalan luncur radial. c. Trust bearing (Menahan gaya Aksial), Thrust bearing adalah bantalan yang didesain untuk menahan beban horisontal yang paralel dengan sumbu poros horisontal. Thrust bearing ini juga disebut bantalan luncur aksial. b. Foot step atau pivot bearing (Menahan Beban kombinasi aksial dan radial).\


5

Gambar 4 arah beban pada bantalan

2.3.

Penomoran Bantalan Kode yang berada pada bagian badan ataupun di lingkaran luar bearing, hal

tersebut memiliki arti yang telah disesuaikan berdasarkan ISO (International Standard Organization). Contohnya pada bearing merk SKF tertera kode 6301 RSI/C3 MT47.

Gambar 5 Penomoran bantalan

•

Angka 6 menyatakan bearing tersebut merupakan jenis ball bearing.

•

Angka 3 menyatakan seri dimensi, yaitu: diameter, tebal dan tinggi. Pada contoh diatas berarti bearing tersebut berdiameter luar 37 mm dan tebal punggung 12 mm

•

Dua angka berikutnya menyatakan ukuran lingkar dalam bearing. Tabel 1 Angka

Angka

Diameter lingkar dalam

00

10 mm

01

12 mm

02

12 mm

03

15 mm


6

04

20 mm

05 dst...

25 mm dst... setiap angka kelipatan 1 naik diametr lingkar dalam sebesar kelipatan 5

• Huruf RS adalah singkatan dari rubber seal, yang artinya penutup bearing yang digunakan adalah terbuat dari karet. Dan jika hurufnya Z, berarti penutup bearing terbuat dari bahan metal. “Diambil dari symbol Zn yang artinya Zinc alias seng” • Jika bearing dilindungi penutup kiri-kanan, didepan huruf tersebut dicantumkan angka 2. Misalnya 2RS atau RR dan 2Z atau ZZ. • Berikut kode C3. Simbol ini menandakan kerenggangan antar pelor dan dinding punggung bagian dalam. “C3 cocok untuk motor harian”. Makin besar angkanya berarti toleransi kerenggangan antar komponen bearing makin besar pula. Tak heran C3, jika digoyangkan lebih ngoklok dibanding C2. Angka kerenggangan tersebut tercantum dari C2 – C5 tanpa tanda (kosong). Motor dengan putaran mesin tinggi sebaiknya menggunakan bearing dengan kerenggangan C5. Salah satu alasannya yaitu di temperatur motor balap jauh lebih tinggi dibanding motor harian, dan ketika suhu memuncak maka bola-bola memuai. Posisi menggelinding jadi pas. Tidak akan macet. Satuan kerenggangan atau Clearance adalah mikron. 1 mikron sama dengan 1/1000 mm. • Huruf dan angka terakhir menunjukan jenis pelumas yang pantas dipakai. Misalnya, kode MT47 seperti pada bearing roda. MT singkatan dari Medium Temperatur. Kemampuan pelumas bisa bertahan pada suhu -30°C sampai 110°C. 2.4.

Perhitungan Umur Ball Bearing Teoritis A. Perhitungan Beban Ekivalen. Untuk bantalan radial, beban radial: Untuk bantalan aksial, beban aksial: Dimana:

P = X.V .Fr + Y .Fa P = X.Fr + Y .Fa

P = beban dinamik bantalan (KN),

€radial bantalan aktual (KN), Fr = Beban Fa = Beban aksial bantalan aktual (KN),

€

X = Radial load faktor, Y= aksial load fakktor.


7

B. Perhitungan umur Bantalan pada Tingkat Kehandalan 90 % Kehandalan 90%: L10h

" C %p =$ ' #P&

Berdasarkan waktu operasi: €

" 10 6 % L10h = $ '.L10 # P.n &

1. Dalam memperhitungakan umur bantalan bola tipe angular (double row) menurut MF., € Spoot: !Pmf _ spoot = C1 (X.V .Fr + Y .Fa)

Dimana

C1 adalah shock and impact factor (lihat lampiran) V adalah race rotation factor (1 untuk shaft yang berputar)

€

X dapat dilihat dari tabel lampiran Y didapat dari nilai interpolasi perbandingan (Fa/i.Z.D^2), yang mana D adalah diameter Bola, i adalah jumlah row dan Z adalah jumlah bola. Untuk bantalan radial Fr = Fa. "100 * C % 3 Nc = $ ' # P &

Dimana:

Nc= Umur bantalan (rrevolution atau putaram) C = Beban Dinamik bantalan (KN).

€

Untuk mencari ratio umur bearing yang di harapkan adalah: " Nc % L10h = $ ' # rpm.60 &

Rpm atau n adalah rotasi per menit pada poros secara aktual. €

Untuk mencari rata-rata umur bantalan dikali 5 (lima). Contoh:

Expectasi _ A var age _ Life = L10h * 5 2. Dalam memperhitungakan umur bantalan bola tipe angular double row menurut SKF:

€

Untuk mencari Fr adalah dengan menimbang berat dan dikalikan dengan grafitasi, dan dibagi banyaknya bantalan yang mendukung beban tersebut: Fr =

m.g n _ bearing

Dimana:

m = massa (kg)

€


8

g = Grafitasi (mm/s2). N = Jumlah bearing (Drive End /DE atau Non drive End /NDE) Cari diameter rata-rata bearing (dm):

1 dm = (d + D) 2 Dimana:

d = diameter dalam bearing, D = Diameter luar bearing.

€

Selanjutnya dicari beban radial minimal (Frm):

" v * n % 2 / 3 " dm % 2 Frm = k r $ ' $ ' #1000 & # 100 & Dimana:

kr = Minimun load factor (lihat tabel lampiran SKF), v = kinemaatik viskositas (lihat grafik v vs temperatur),

€

n = putaran per menit aktual mesin (rpm), Sehingga Fr aktual adalah pengalian Frm dengan Fr:

Fr _ actual = Frm * Fr

Maka untuk mencari tekan pada ball bearing tipe angular double row menggunakan persamaan: P = Fr + Y1Fa when Fa / Fr ≤ e

€

P = X.Fr + Y2 .Fa when Fa / Fr > e Y1, Y2 = faktor beban aksial e

= faktor kalkulasi.

Sehingga berlaku rumus diatas: Untuk kehandalan 90%, mencari umur bearing dalam satuan revolusi (putaran):

L10h

" C %p =$ ' #P&

Umur bearing dalam satuan waktu:

€ L10h

" 10 6 % =$ '.L10 # P.n &

€


9

Gambar 6 faktor umur keandalan pada SKF bearing

Gambar 7 faktor umur SKF

2.5.

Pompa (Secara umum) Pompa adalah sebuah mesin yang mana dapat memindahkan fluida cair dari

suatu tempat ketempat yang lain, pompa bekerja dengan menambahkan energi ke fluida cair yang di pompakan, Energi flida di discharge dari pada pompa lebih besar dibandingkan dengan energi ketika fluida tersebut memasuki pompa (via suction). Energi yang ditambahkan oleh pompa dalam bentuk tekanan, sehingga ada peningkatan tekanan ketika fluida tersebut menyeberangi pompa (fluida cair dari suction ke discharge).


10

Sebuah pompa harus mempu memberikan cukup energi tekanan ke liquid untuk menjaga agar debit fluida bisa terpenuhi dalam suatu proses, Lihat gambar dibawah:

Gambar 8 Konfigurasi pompa dan head suction serta head discharge

Dalam menentukan pompa seperti gambar diatas, maka perlu diperhatikan: a. Tekanan dalam sebuah proses, (outlet pressure). b. Tentukan discharge head (perbedaan level antara lokasi suction head pompa dengan discharge head pompa), dan c. Rugi-rugi gesekan di dalam pipa. 2.6.

Jenis Jenis dan Klasifikasi Pompa Klasisifikasi pompa dapat digambarkan atas dua bagian, pertama konstruksi

pompa dan kedua bagaimana pompa tersebut memindahkan liqud dalam sebuah proses. Sehingga pompa dapat dibagi dalam 2 (dua) klasifikasi besar (grup) pompa: 1.

Pompa Positive displacement (PD), Paling bagus untuk tekanan kerja yang tinggi.

2.

Pompa Dinamik / Sentrifugal, paling bagus untuk kebutuhan volume kerja yang tinggi.

Pompa positive displacement bekerja dengan menjebak volume liquid di dalam sebuh silinder , dan kemudian liquid tersebut didorong keluar melalui discharge pompa pada tekanan yang tinggi yang diberikan oleh pergerakan piston dalam silinder. Dan atau yang ekuivalen dengan cara kerja tersebut termasuk pompa roda gigi dan diafragma.


11

Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan gaya sentrifugaluntuk meningkatkan kecepatan liquid. Dan kemudian rancangan casing pompa yang dapat merubah energi kecepatan ke energi tekanan. Fluida cair (liquid) di discharge yang berada pada sebuah tekanan yang tinggi. Untuk lebih memahami klasifikasi pompa dapat melihat diagram dibawah:

Gambar 9 Diagram klasifikasi (group) pompa

Pompa dinamik / sentrifugal terbagi dalam dua bagian; yaitu pompa sentrifugal dan pompa spesial effek. Pompa sentrifugal ada tiga macam menurut aliran fluida cair yang bekerja, yaitu radial flow, aksial flow dan mixed flow. Sedangkan pompa dinamik


12

spesial effek terdiri dari vortex pump, rotating casing, drag pump, jet pump, air lift pump dan shear force pump. Untuk pompa displacement terbagi 2 macam; pompa resiprocating dan pompa rotary. Pompa resiprocating terdiri dari pompa piston (SD), pompa plunger (SD) dan pompa diafragma (SD). Sedangkan pompa ratary terdiri dari singel rotor (piston, sliding scew dan vane) dan double rotor yang terdiri dari gear pump, lobe pump dan scew pump.

!

Gambar 10 Pompa resiprocating tipe Piston (SD)

Gambar 11 Pompa Sentrifugal tipe volute

2.7.

!

Pompa Sentrifugal (General) Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan gaya sentrifugal yang dipompakan ke

liquid. Impeler dari pompa berputar pada kecepatan tinggi rata-rata antara 1200 sampai dengan 3600 revolusi per menit (rpm). Menurut konstruksi nya pompa sentrifugal terbagi atas 4 (empat) yang berdasarkan atas kerja impelernya yaitu Volut, difuser, turbin dan pompa propeler .


13

!

Gambar 12 Impeler pompa sentrifugal

Berikut penamaan dan Sealing arrangement pompa sentrifugal serta lokasi bantalan shaft pompa:

Gambar 13 Potongan pompa Sentrifugal therminologi bagian-bagiannya

Dalam industri perminyakan yang besar, yang memproduksi kapasitas diatas 50 ribu barel per hari, pompa sentri fugal yang digunakan adalah yang multi stage (bertingkat banyak):


14

Gambar 14 Potongan pompa Sentrifuga multi stage


15

III. 3.1.

STUDI KASUS

Pompa Sentrifugal Multi Stage Merk Pasifik Hiro Pump

Gambar 15 Lokasi pompa Multi Stage “Pasific Hiro Pump” Tabel 2 Data Lapangan (Spesifikasi Pompa)

SPESIFIKASI POMPA PACIFIC HIRO PUMP ITEM NO: CAPACITY:

G-1 350 M3/H

HEAD: 251.6 METER KW X RPM: 291 X 2950 WEIGHT: 3730 KG SPECIFIC GRAFITY: 0.85

TYPE: SERIAL NUMBER:

8X13RHC PH-22717

BEARING NO. RADIAL: 3213 BEARING NO. THRUST: 7311 DOUBLE DATE: 1983

SNM : SHIN NIPPON MACHINERY CO. LTD TOKYO OSAKA NISHNOMIYA

Sumber : PT. PERTAMINA RU II SPK


16

3.2.

Spesifikasi Bearing SKF 3213 A Bearing SKF 3213 merupakan bearing dengan tipe Angular contact ball

bearing yang memiliki dua baris lintasan gellinding bola (double row), Secara umum dapat menampung beban kombinasi (radial maupun aksial), namun lebih dominan menampung beban radial. Dengan konstruksi elemen bola bearing yang membentuk sudut sentuh angular antara inner ring dengan outer ring bearing, sehingga beban radial yang di terimanya hampir sama dengan beban aksial saat beropersi.

Gambar 16 Potongan Angular contact ball bearing double row

Pembacaan nomor bearing SKF 3213 A sangat sederhana, karena merupakan bearing standar SKF. Penomoran pada SKF meliputi (Basic destinasi_Spasi_Suffixes) sehingga pada bearing radial pompa ini tertera basic destination “3213” dan suffixes “A”. Lihat lampiran, 0 atau 32 merupakan kode bearing untuk jenis double row angular contact ball bearing. Untuk angka 32 merupakan radial bearing width (B,T) B= lebar bearing: 38,1mm. Angka 13, juga merupakan diameter dalam / inner ring =65mm dan diamter luar 120mm, sesuai table kelipatan penormoran bearing SKF. Dan huruf A pada akhir angka setelah spasi adalah suffixes, termasuk dalam grup 1: internal design yang arti huruf A itu adalah Double row bearing tanpa filling slots. Adapun spesifikasi dari angular contact Ball bearing double row (3213 A) adalah:


17

Gambar 17 Spesifikasi double angular contact ball bearing

3.3.

Jenis-jenis Kerusakan Yang Sering Terjadi Pada Bearing. Kegagalan fungsi pada bantalan saat mendukung suatu poros saat beroperasi

sangat jarang disebabkan oleh bantalan itu sendiri, kecuali bantalan yang tidak sesuai dengan standarnya. Biasanya kerusakan bantalan disebabkan oleh adanya gaya eksitasi dari luar, seperti misalignment, kesalahan lubrikasi, vibrasi dan fit and toleransi antara shaft dengan inner ring bearing atau antara housing dengan outer ring bearing. Berikut adalah yang menyebabkan kegagalan fungi dari bantalan: 1.

Tidak pasnya fit dan toleransi (suaian) antara shaft dengan inner ring bearing dan antara housing bearing mesin dengan outer ring bearing,


18

2.

Akibat rusaknya sealing bearing, sehingga lintasan bering terkontaminasi dan kemasukan pertikel-partikel kasar dan merusak,

3.

Tidak cocok pelumas yang di atur untuk melumasi bearing, sehingga tidak maksimalnya oil film dalam mengurangi gesekan-gesekan yang terjadi dalam internal bearing,

4.

Sa’at pemasangan bearing tidak mengikuti best practise, sehingga terjadi kecacatan yang dapat mengurangi umur bearing.

5.

Adanya arus listrik yang mengalir melalui clearance bearing, sehingga membentuk sisa percikan bunga api (mesin dekat dengan pekerjaan pengelasan),

6.

Antara shaft pompa dengan shaft motor tidak segaris yang sesuai dengan standar ketentuan alignment (misalignment),

7.

Vibration/ getaran yang tinggi akan menyebabkan tidak meratanya beban dan terjadi sentakan beban pada sisi yang sama pada bearing, sehingga kelelahan pada lintasan dan bearing terjadi perpendekan umur.

3.4.

Perhitungan Umur Pemakaian Radial Bearing 3213 . 3.4.1. Umur Aktual Data dibawah adalah merupakan running log pompa yang beroperasi maksimal dan performance mencapai 95% dilapangan, mengaliri pada fluida liquid Crude oil (dengan massa Jenis 0,85 kg/m3), jenis beban adalah constan dan steady flow. Tabel 3 Data Operasi pompa di lapangan dan Pengolahan umur (Putaran) WAKTU SELISIH PENGGANTIAN WAKTU (MENIT) BEARING 4/1/12

0m 0s

2950.00

11/3/12

311,040.00

2950.00

PUTARAN (CYCLE)

NOTES -

917,568,000.00

SAAT KEBOCORAN PADA MECHSEAL SAAT PENGGANTIAN BEARING POMPA

2/10/13

142,560.00

2950.00

420,552,000.00

10/12/13

351,360.00

2950.00

1,036,512,000.00

5/1/14

289,440.00

2950.00

853,848,000.00

SAAT KELAINAN BUNYI PADA BEARING

11/16/14

286,560.00

2950.00

845,352,000.00

SAAT PENGGANTIAN MECHSEAL

RATA-RATA WAKTU KERUSAKAN (menit) 4,603.20

REVOLUTION (RPM)

SAAT VIBRATION SAAT OVERHAUL POMPA

RATA-RATA PUTARAN 814,766,400.00


19

3.4.2. Umur Teoritis Perhitungan umur teoritis didapatkan dari landasan teory dan referensi dari buku MF_Spoot dan catalog SKF. Dengan mecari terlebih dahulu beban equivalen yang di terima oleh bearing, sehingga perhitunganya: Tabel 4 Data Operasi pompa di lapangan dan Pengolahan umur (Putaran) Size Bearing

DATA BEARING SKF 3213 A Diameter Dalam

Diameter Luar

Symbol d D Satuan mm mm Nilai 65 120 Konversi to Satuan Meter Meter Meter Nilai 0.65 0.12

Parameter

Lebar

Beban Statis

Beban Dinamik

Fatique Load Limit

Mass

B mm

Co KN

C KN

Pu KN

m Kg

38.1

73.5

80.6

3.1

1.75

0.0381

DATA-DATA DILAPANGAN YANG TERTERA PADA SPESIFIKASI POMPA 946-P-1A DAN SERVICE BEARING (3213 A) Beban Radial (min)

Beban Aksial

Symbol Fr=Frm Fa Satuan Kg Kg Nilai 932.5 932.5 Konversi to Berat 3730/4 Pcs Support KN KN Satuan Nilai 9.14783 9.147825

Faktor Bebab Aksial Bearing

Faktor Bebabn Rotation Raidal Per Menute

X Y Lihat Lampiran Lihat Lampiran 0.56 Interpolasi Tabel

Race Rotation Factor

Jumlah Jumlah Bola Dalam Baris Bola 1 Baris Bantalan

n V Z Rpm Lihat Lampiran Pcs 2950 1 11 %2 / 3 " dm %2 *1.2 U/ race Out Bearing ' $ ' *1 U/ race inner bearing

i Pcs 2

" v.n Frm = kr$ #1000 & #100 &

€

Prmf _ spoot = C1 (X.V .Fr + Y .Fa) P = X.Fr + Y .Fa

€ €

9,14 = 37,98 21 2 2.11.( * 0,0254) 32

Fa i.Z.D2

€

# 25 − 37,98 & int erpolasi : 2,30 − Y = % (.(2,30 −1,99) $ 25 − 50 '

€

−Y = 0,03 − 2,30 = −2,14 Y = 2,14

PrMFSpoot = 1((0,56 *1* € 9,14) + (2,14 * 9,14))

Prmfspoot = 24,7

€ €

€

€


20

P=

24,70 = 12,35 2

Untuk&double&row&

€

"100 * C % 3 "100 * 80,6 % 3 Nc = $ ' =$ ' = 278 juta _ revolusi # P & # 12,35 & " 278 juta % Expectasi _ Ratio _ Life : L10h = $ ' = 1571jam # 2950rpm * 60 &

€

Expectasi _ A var age _ Life = 13698 * 5 = 7852 jam

€

€ juta _ revolusi * 5 = 1,4miliar _ revolusi N c a var age = 243.3

€ €

dm = (0,5 * (d + D) = 0.5 * (65 +120) = 92,5mm

" v * n % 2 / 3 " dm % 2 "11,5 * 2950 % 2 / 3 " 92,5 % 2 Frm = k r $ ' $ ' = 0,06 * $ ' $ ' = 0,54 _ KN #1000 & # 100 & # 1000 & # 100 &

€

€


21

Fr = 3730kg * 9.81m /s2 Fr = 36,591_ KN € € SHAFT$POMPA$DISUPPORT$BEARING$1$pcs$ DE$DAN$2$pcs$NDE$

36,591_ KN = 12,3_ KN 3 Fr = Fa = 12,3_ KN Fr _ a var age = Fa a var eage

Fr =

2950$rpm$ 11,5$

74$

€ € €

Fr = Frm *12,3_ KN Fr = 0,54 *12,3_ KN

€

Fr = 6,6 _ KN

€

€

Fr = Fa = 6,6 _ KN F Jika : r = 1,maka _1 > e,dimana _ e = 0,8 Fa €

P = X.Fr + Y2 .Fa P = 0,63* 6,6 +1,24 * 6,6 = 12,34 _ KN

€ € €

L10h

" 10 6 % " % 10 6 L10h = $ .L = ' 10 $ ' * 279 = 7650 _ jam _ operasi # P.n & # 12,34 * 2950 &

€

€

" C % p " 80,6 % 3 =$ ' =$ ' = 279 _ juta _ revolusi # P & # 12,34 &


22

IV.

ANALISA DAN PEMBAHASAN

umur _ bearing _ mf .Spoot

actual 815 _ juta _ cycle = = 0.58 teoritis 1400 _ juta _ cycle

€

umur _ bearing _ SKF

actual 4,6 _ Ribu _ jam = = 0.60 teoritis 7,65 _ Ribu _ jam

€

Data umur aktual: 1.

Umur terpakai rata-rata bearing SKF 3213 A adalah sekitar 815 juta revolusi (putaran),

2.

Umur terpakai terendah adalah berkisar 420 juta putaran,

3.

Umur terpakai terkecil adalah berkisar 1,03 miliar putaran.

4.

Umur kehandalan aktual 4600 jam. Data umur teori:

1.

Umur rata-rata perhitungan teori adalah sekitar 1,4 Miliar putaran,

2.

Rasio umur jam operasi adalah sekitar 1400 jam,

3.

Jam operasi kehandalan 90% adalah sekitar 7650 jam.

Dari analisa pengolahan data diatas yang didapat hasil perbandingan umur aktual putaran (revolusi) bearing dengan umur teori putaran bearing, didapatkan angka 0,58. Yang artinya effisiensi bearing yang tepakai dilapangan hanya berkisar 58%. Sementara dari hasil perbandingan umur menurut SKF, yang di tentukan dari jam operasi aktual di bandingkan dengan jam operasi menurut SKF adalah sebesar 0,60, yang artinya effisiensi bearing terpakai dilapangan hanya berkisar 60%.


23

Maka didapatkan hasil bahwa umur aktual kecil dari umur perhitungan teori, dimana dalam optimal pemakaian dilapangan hanya berkisar 58% (0,58 revolusi Operasi) sampai dengan 60% (0,60 Jam Operasi). Ini terjadi disebabkan oleh setiap kerusakan dan kelainan yang menimbulkan perbaikan overhaul / pembongkaran bearing. Maka bearing harus diganti untuk menghindari kerusakan yang cepat dan tak terduga. Sementara dalam perhitungan teorinya hanya mengandalkan kehandalan 90%.


24

V. 5.1.

PENUTUP

Kesimpulan Pasifik Hiro Pump TAG NO 946-P-1A Adalah pompa sentrifugal multistage

service fluida crude untuk feed ke tower destilasi di PT. PERTAMINA RU-II SPK. Shaft Pompa tersebut di support oleh bearing aksial 7311 double dan bearing radial SKF 3213 A. Angular contact ball bearing double row SKF 3213 A dimana untuk angka “32” merupakan radial bearing width (B,T) B= lebar bearing: 38,1mm. Angka “13”, juga merupakan diameter dalam inner =65mm dan diamter luar 120mm. Dan arti huruf A itu adalah Double row bearing tanpa filling slots. Bearing SKF 3213 A berfungsi untuk mendukung beban dinamis dan beban statis, baik gaya itu ditimbulkan secara radial maupun aksial dan atau kombinasi kedua beban tersebut. Berdasarkan kajian umur bearing dilapangan yang di sebutkan adalah aktual, dengan kajian umur bearing berdasarkan perhitungan melalui referensi MF_Spoot dan SKF adalah: 1.

Perbandingan umur aktual 815 juta putaran dengan umur perhitungan 1,4 miliar putaran adalah 0,58. Perbandingan itu menghasilkan rasio effissiensi dengan harga mutlak 58%. Jadi pemakain optimal bearing dilapangan berkisar 58% dan 42%nya adalah umur terbuang percuma.

2.

Perbandingan umur aktual 4600 jam operasi dengan umur perhitungan 7650 jam operasi adalah 0,60. Perbandingan itu menghasilkan rasio effissiensi dengan harga mutlak 60%. Jadi pemakain optimal bearing dilapangan berkisar 60% dan 40% adalah umur terbuang percuma.

Maka disimpulkan umur bearing aktual beropeasi lebih kecil dari umur bearing dalam perhitungan teoritis, dimana pemakaian optimal bearing berkisar antara 58% sampai dengan 60%. 5.2.

Saran Agar dapat menaikkan rasio pemakaian bearing yang optimal, agar dapat

diminimalisir terjadinya penyebab-penyebab terjadinya kegagalan pada bearing.


25

DAFTAR PUSTAKA Badr, Hasan M dan Wael H. Ahmad. 2015. Pumping Machinery Theory and Practice. John Willey and Sons Ltd, United Kingdom. Shigley, J.E.1993. Mechanical Engineering Design. McGrawHill, New York. SKF Bearing General Catalogue. 2003. Media_print. Germany Spotts M. F.1985. Design of machine elements sixth_edition. Prentice Hall of India Private Limited. New Delhi. Sularso dan Kiyokatsu Suga. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemlihan Elemen Mesin. PT Pradyna Paramita, Jakarta.


26

LAMPIRAN


27

Perancangan Elemen Mesin

Recommend Documents