SETTING RPM PADA INSTALASI INDIKASI SPEED ROTATING UNIT (POMPA DAN KOMPRESOR)

Setiap rotating unit seperti pompa atau kompresor memiliki turbin yang kemudian menggerakkan rotor untuk melakukan kompresi fluida atau gas. Putaran turbin ini bervariasi nilainya, mulai dari ratusan hingga puluhan ribu putaran per menitnya. Putaran turbin yang melampaui batas (overspeed) dapat menyebabkan kerusakan pada rotating unit dan bahkan menyebabkan kondisi yang tidak aman. Oleh karenanya, indikasi speed dari putaran turbin rotating unit tersebut mutlak diperlukan sebagai tindakan pengendalian dari unit itu sendiri.

ALAT UKUR INDIKASI SPEED

Beberapa alat yang biasanya digunakan untuk mengukur kecepatan putaran turbin antara lain displacement transducer yang menggunakan prinsip Eddy Current sebagai sensing elemennya. Prinsip kerja alat tersebut adalah,

• Koil probe digetarkan (excited) pada frekuensi 1.5 KHz.
• Probe kemudian dihubungkan dengan proximitor sebagai pembangkit voltase DC menuju indicator (Tachometer).
• Getaran koil ini akan menghasilkan impedansi nantinya mempengaruhi besar tegangan output VDC yang dihasilkan proximitor. 
• Besar voltase yang dihasilkan sebanding dengan jarak ujung probe dengan material. Semakin dekat jarak ujung probe ke target ukur, semakin kecil VDC yang dihasilkan. Semakin jauh jarak ujung probe dengan target ukur, semakin besar VDC yang dihasilkan. Ilustrasinya ada pada gambar berikut:

Gambar 1: ilustrasi output ketika probe Sensor mendekati target

Gambar 2: Ilustrasi output ketika probe sensor menjauhi target

Gambar 3: Eddy Current Proximity Sensor dengan Proximitornya. Sumber: www.indiamart.com

 

 

 

 

 

Selain itu ada juga speed sensor yang disebut magenetic pickup coil. Instalasinya lebih mudah seperti gambar berikut:

 

Gambar 4: Ilustrasi instalasi dengan jenis magnetic pickup coil

PRINSIP KERJA PENGUKURAN SPEED

Eddy Current Probe tadi kemudian di pasang pada Shaft atau Gear turbin. Dari putaran tersebut akan dihasilkan pulse-pulse sebagai hasil dari pengukuran jarak ujung probe ke target ukur. Ingat, prinsip kerja Eddy Current Probe adalah ia akan menghasilkan tegangan yang kecil bila ujung probe berada jauh dengan target ukur maka tegangan yang dihasilkan lebih besar. Sedangkan Shaft yang dipotong sedikit atau gear, ketika berputar ia akan membuat jarak antara ujung probe dengan target ukur menjauh dan mendekati probe sehingga proximitor akan menghasilkan pulse-pulse yang selanjutnya akan diterima oleh receiver. 

Selanjutnya pulse-pulse tadi dihitung frekuensinya. Frekuensi adalah jumlah pulse per detiknya. Atau dengan kata lain, berapa pulse yang dihasilkan dalam waktu satu detik. Nilai frekuensi sangat dipengaruhi oleh jumlah pulse yang dapat dihasilkan per satu putaran turbin. Semakin banyak pulse yang dihasilkan per satu putaran, frekuensinya akan semakin tinggi. Ilustrasinya seperti berikut

gambar 5: ilustrasi perputaran shaft untuk 1 revolution 1 pulse

Gambar 6: Ilustrasi untuk n revolution n pulse

 

Dari ilustrasi di atas, dapat ditentukan frekuensi dari putaran turbin dengan rumus

frekuensi  =  putaran per detik x jumlah pulse per putaran

atau

frekuensi =  putaran per detik x jumlah gerigi

 

Artinya jika suatu gear turbin memiliki gerigi sebanyak 24 buah, kemudian dalam satu detik ia berputar 200 kali. Maka frekuensi dari putaran turbin tersebut adalah

Frekuensi = 200 x 24

                = 4800 Hz = 4.8 KHz

Lantas darimana kita mendapatkan nilai Putaran Per-detiknya?

Putaran per-detik didapat dari membagi RPM dengan 60 (1 menit = 60 detik). Misal diketahui nilai RPM pada suatu pompa adalah 3600 RPM. Maka jumlah putaran per detiknya adalah 3600/60 = 60 putaran per detik.

Dari keterangan di atas di dapatkan rumus untuk mengetahui frekuensi putaran rotating unit sebagai berikut:

dimana:

f              = frekuensi putaran pompa (Hz)

RPM      = Kecepatan putar (Revolution Per Minute)

n             = jumlah gerigi target ukur

PENERAPAN PADA SOAL:

1. Suatu pompa hendak dipasangi speed sensor pada gerigi governor dengan jumlah gerigi sebanyak 30 buah. Tentukan frekuensi pada RPM 4000.
2. Suatu pompa diketahui memiliki frekuensi 3600 Hz. Jumlah gerigi pada target ukur sensor adalah 20. Tentukan RPMnya.
3. Suatu kompresor berputar pada kecepatan 10000 RPM, frekuensi yang diukur pada tachometer menunjukan angka 10KHz. Tentukan banyaknya gerigi pada target ukur sensor!

FULL SCALE FREQUENCY DAN NORMALIZATION

Apakah Full Scale Frekuensi dan Normalization itu? Sebelum membahas lebih jauh lagi, kita bahas terlebih dahulu tentang Tachometer. Tachometer adalah alat yang akan membaca speed menurut frekuensi yang dia terima dari sensor. Kebanyakan tachometer hanya mampu membaca speed untuk frekuensi yang dihasilkan dari 1 putaran hanya 1 pulse saja. Namun karena instalasi speed ada yang dipasang di gear governor, maka setiap putaran rotor dapat menghasilkan  beberapa pulse tergantung dari banyaknya gerigi target ukur. Untuk itulah beberapa produsen tachometer memproduksi tachometer yang dapat diseting frekuensinya. Setting frekuensi itu di beberapa produk disebut dengan Frekuensi Equivalen dan di Produk yang lain disebut dengan Normalisasi. Ke dua istilah ini memiliki perbedaan yang akan dijelaskan berikut ini.

FULL SCALE FREQUENCY

AiTek TachPak 3 adalah contoh Tachometer yang menggunakan Full Scale Frequency sebagai pengaturan nilai frekuensi untuk speed sensor. Full Scale Frequency adalah Frekuensi maksimum yang akan diterima oleh tachometer sebagai referensi dari RPM Maksimum yang disetting ke dalamnya. Rumus menghitungFull Scale Frequencysama dengan rumus di atas. yakni

 

dimana:

f              = frekuensi putaran pompa (Hz)

RPM      = Kecepatan putar (Revolution Per Minute)

n             = jumlah gerigi target ukur

Misalkan untuk range speed 0 – 5000 RPM, Jumlah geriginya adalah 30, maka Frekuensi Ekuivalennya adalah 2500 Hz. 

NORMALIZATION

Gambar AiTek TachTrol 30, sumber https://www.nexinstrument.com

Normalization dipakai pada Tachometer Merk AiTek  TachTrol 30. Normalisasi adalah faktor pengali dari frekuensi agar menjadi RPM. Dengan kata lain, normalisasi adalah nilai yang dihasilkan oleh pembagian antara RPM dengan frekuensi. Notasi matematikanya

f x N = RPM

N = RPM/f

Dimana :

RPM      = Kecepatan putar (Revolution per minute)

N             = Nilai Normalisasi

f              = frekuensi pada putaran RPM

Normalisasi dapat pula dicari dengan membagi 60 dengan jumlah gerigi target ukur

Notasi matematikanya:

N = 60/n

dimana

N             = Nilai Normalisasi

n             = jumlah gerigi target ukur

Darimana rumus tersebut didapatkan? Tentu dari hubungan antara RPM dengan Frekuensi yang dihasilkan. Jika ditentukan range speed kompresor adalah 0 – 10000  dengan jumlah gerigi sebanyak 28 buah. Maka dengan rumus yang sudah kita bahas sebelumnya didapatkan frekuensi pada RPM 10000 sebesar 4666,67 Hz. Nilai normalisasinya adalah

N = RPM/f

N = 10000/4666,67

N = 2,143

Atau dengan rumus

N = 60/n

N = 60/28

N = 2,143

Nilai Normalisasi pada TachTrol 30 ditulis dengan notasi X,XXX eY. X menggantikan angka sedang Y adalah pangkat dari bilangan 10. Jika Normalisasinya 2,143 maka cukup input bilangan 2,143 e0. Jika nilai normalisasinya 0,2143 maka tulis dengan 2,143 e -1. Jika nilai Normalisasinya adalah 21,43 maka tulis dengan 2,143 e1. Dan seterusnya.

Sekian semoga bermanfaat.