Review Field Instrument - SMAR

SMAR
Site : http://www.smar.com/
Youtube Channel : -
Model : LD301, IF302
Aplikasi : PT, DPT, Current to Fieldbus Converter
Protocol : Foundation Fieldbus, HART

Ini juga termasuk Vendor yang cukup jarang kami temui. SMAR kalo diucapkan kayak SEMAR tokoh wayang haha. Untuk tampilan luarnya kelihatannya tidak ada yang istimewa.

Konfigurasi

Kita dapat melakukan konfigurasi pada Transmitternya secara langsung jika dilengkapi dengan LCD. Uniknya SMAR menggunakan tombol magnetik yang hanya dapat diakses menggunakan "Obeng" spesial bawaan dari pembeliannya. Dengan membuka Name Plate di atas Transmitter tersebut kita dapat mengakses tombol tersebut dan "mencet2 nya" memakai Obeng spesial tadi. Untuk Settingan Defaultnya kita hanya bisa mengatur Span dan Zero. Namun, jika kita mengganti Dip Switch pada PCB Transmitter tersebut kita bisa melakukan konfigurasi lebih mendalam (Cuma agak repot harus mbukak Cover depan dan nyopot LCD nya).

Alternatif lain adalah dengan menggunakan Field Communicator. Cara paling mudah dan praktis, menu - menu nya pun mudah dipahami (untuk HART) untuk Fieldbus seperti biasa anda harus memahami Function Block masing - masing untungnya Manualnya tergolong lengkap dan informatif sehingga memudahkan kita mempelajarinya. Pada Project yang pernah kami ikuti, hanya terpasang tipe LD300 berupa Diff Press Transmitter dan IF302 yaitu Converter Current 4-20 mA ke Foundation Fieldbus. Kesulitannya saat itu adalah mendapatkan DD File nya, pertama kami coba unduh di Fieldbus.org tetapi versi yang tersedia adalah versi lawas. Akhirnya kami coba email ke Vendor dan mendapatkan DD File yang kami butuhkan (Latest Version) alhasil kami berhasil mengkonfigurasinya pada DCS.

Dukungan Software & Manual

Manualnya tergolong ampuh dan komplit semua tersedia di websitenya. Namun, ada beberapa File/Document yang mewajibkan kita untuk melakukan Sign in pada situs tersebut. Cukup menyebalkan dimana kita harus membuat akun2 an untuk download file saja. DD File juga tidak dapat diunduh secara bebas seperti yang kami ceritakan sebelumnya dimana kami harus menghubungi Vendor tersebut sampai dengan 1 Minggu untuk mendapatkan DD File yang terbaru.

Produk yang cukup unik adalah Converter Current to Fieldbus. Cukup solutif untuk mengakomodir Transmitter - transmitter lawas yang hanya support signal keluaran 4-20 mA maupun signal keluaran dari Sistem (DCS/PLC) yang akan di Tie-in dengan sistem kita yang berbasis Fieldbus.

Review Field Instrument - Azbil

Azbil
Site : www.azbil.com
Youtube Channel : -
Model : SVP3000
Aplikasi : Positioner
Protocol : Foundation Fieldbus

Selama Proses instalasi dan Commisioning tidak pernah ditemui adanya masalah. Termasuk handal dan bagus dengan interface yang sedikit kuno. Kekurangannya hanya terletak pada dukungan Manual dan Website yang kurang interaktif. 

Konfigurasi
Proses Konfigurasi hanya dapat dilakukan di Lokal melalui Adjusment Screw dan menggunakan Field Communicator. Jika menggunakan protocol HART tentu proses diagnosa dan pengetesan lebih simple karena kita dapat "inject" arus untuk melakukan pengetesan tersebut. Lain halnya dengan Fieldbus, dimana lebih software based dan bagi yang tidak familiar dengan konfigurasi berbasis Function Block pasti akan membingungkan.

Dukungan Software & Manual
Termasuk kurang interaktif, Manual yang diberikan terasa sangat minimalis dan kurang memberikan gambaran konfigurasi dan diagnosa Positioner tersebut. Pada website nya juga susah untuk melakukan pencarian Model yang dimaksud. Alhasil tanya mbah Google dan didapatkan Link dibawah ini :
http://tw.azbil.com/pdf/8-Penuamtic/8-3AVP303304/AVP303AVP304.pdf
Sulitnya lagi adalah pada website tersebut tidak tercantum link untuk melakukan download DD File yang sangat penting untuk konfigurasi dengan menggunakan Fieldbus. Terpaksa kita melakukan download pada situs Fieldbus.org

Cara Kalibrasi Positioner SVP3000 HART 

*Bahasanya ora mudengi tetapi cukup untuk referensi

Proses Instalasi Positioner ke Valve & Actuator - Part 1

Proses Instalasi Positioner ke Valve & Actuator - Part 2

Review Field Instrument - Yokogawa

Seringkali ketika kita membeli suatu produk kita mencari informasi terkait produk tersebut. Contohnya kita ingin mencari Smartphone dengan kisaran harga 1,5 jt dengan Fitur Segudang. Hal pertama yang akan kita lakukan adalah mengetik di Google dengan keyword kurang lebih seperti ini : "Smartphone terbaik Harga 1.5 jutaan". Voila... tampak di pencarian teratas Smartphone dengan model tertentu disertai dengan Spesifikasinya. Nah, kemudian muncul pertanyaan berikutnya, apakah benar ni Hape sebagus yang disebutkan di spek nya?, Handal g ni?, jangan2 baru pake bentar dah rusak. Pertanyaan - pertanyaan diatas dapat tejawab jika ada Review mengenai produk tersebut. Pada Review tersebut biasanya dibahas secara mendalam mengenai Produk tersebut, tidak jarang juga yang melakukan pengetesan - pengetesan tertentu, misalkan dicoba untuk main GTA kuat ngga.

Akhirnya anda sebagai konsumen akan yakin (paling ngga mantep) dengan pilihan anda. Nah, hal tersebut yang mendorong saya pribadi (meskipun bukan end-user) untuk memberikan opini mengenai produk - produk Field Instrument yang pernah saya ikuti pemasangannnya dan commisioningnya. Anda bisa bayangkan jika kita hendak berinvestasi 1,5 jt untuk smartphone kita dibutuhkan berminggu - minggu melakukan pencarian Review mengenai produk tersebut bagaimana dengan Field Instrument yang notabene menjadi ujung tombak keberlangsungan Plant.

Perlu digaris bawahi bahwa review ini merupakan murni opini pribadi dan berdasarkan pengalaman selama melakukan proses instalasi dan commisioning Instrument tersebut.

Troubleshooting Field Instrument,

Sebagai tambahan kami tambahkan sedikit Troubleshooting yang sering ditemui.
catatan lagi, artikel ini tidak dapat menjadi acuan untuk segala permasalahan di Field Instrument yang mungkin ditemui. Selalu Refer ke Manual yang diberikan oleh Vendor ketika menemui permasalahan pada Field Instrument anda. Jika tidak ada segera hubungi Vendor terkait untuk penanganan lebih lanjut (kaya dokter bae ya haha).

YOKOGAWA
Site : http://www.yokogawa.com/
Youtube Channel : https://www.youtube.com/user/AutomationYOKOGAWA
Model : EJA, EJX, YTA320, FVX110
Aplikasi : PT, DPT, FT, LT, TT, Segment Indicator, O2 Analyzer
Protocol : Foundation Fieldbus, HART

Merupakan Manufacture yang produknya banyak dipakai di Project yang saya ikuti, selain Field Instrument juga membuat DCS. Paling banyak dipakai untuk aplikasi Pressure Transmitter, Differential Pressure Transmitter, Temperature Transmitter, Level Transmitter D/P Type, Field Indicator dan Analyzer dengan protocol HART ataupun Fieldbus.

Secara garis besar, proses instalasi sangat mudah terdapat Indikator H & L agar masang DPT/FT ngga kebalik. Ketika memasang TT yang koneksinya sering kebalik tetapi lebih karena Human Error (terdapat Connnection Drawing pada tutup Housing nya). LCD nya jelas dan dapat terbaca dengan baik (Kontras bagus).

Konfigurasi yang Mudah

Kita dapat melakukan proses konfigurasi dengan menggunakan tombol dari Transmitter (Dengan membuka Housing terlebih dahulu) ataupun dengan menggunakan Field Communicator. Tampilan dan menu ketika menggunakan Field Communicator cukup mudah dipahami. Terdapat menu standar seperti mengubah Tag Number, URV, LRV, Engineering Unit, Menu Kalibrasi, Output Char (Linear, Sqrt),  Trim dsb.

Jika Device kita bermasalah atau terdapat suatu hal, maka akan muncul Pesan dengan Kode tertentu pada LCD Transmitter. Deskripsi lengkap dari Alarm Code tersebut dapat kita cari di Manual untuk memperoleh solusi ataupun penanganan lanjut jika Alarm Code tersebut muncul pada LCD transmitter. Seringkali kita perlu men-Disable Alarm tersebut karena cukup menyebalkan dan tidak perlu untuk dimunculkan contohnya adalah Alarm Open Connection pada Temperature Transmitter YTA320 yang support Dual Sensor. Misalkan kita hanya melakukan terminasi pada satu sensor maka Transmitter akan menganggap terjadi Kesalahan (Open Circuit pada sensor satunya) sehingga memunculkan Alarm Code pada LCD. Solusinya kita tinggal men-Disable Alarm Code dengan fungsi tersebut.

Dukungan Software & Manual yang mudah dipahami

Membuat anda betah membaca Manual dari Yokogawa ini. Informasi nya lengkap, semua ada, dijelaskan dengan rinci, Pokoknya ini bagaikan Google Map yang nggak bikin kesasar ketika anda menemui masalah pada Transmitternya hehe. DD File nya juga Update, DVD library kita hilang atau ketlingsut kita dapat mengunduh nya di Website nya Yokogawa.

Yokogawa ini tidak pernah rewel dan sangat handal jika beroperasi pada Spek nya. Masalah yang timbul adalah karena Transmitter ini bekerja di atas batasnya (Overpressure atau Overtemperature). Sangat Handal, sayangnya dari segi harga kami belum bisa memberikan kisarannya karena tidak memiliki informasinya.

Troubleshooting :

Device : PT/PDT/FT/LT

Manufacture/Type : Yokogawa Pressure Transmitter EJA NEXT, EJA, EJX

Protocol : Foundation Fieldbus

Permasalahan : Terdapat indikasi AL.01 pada LCD Transmitter, Capsule Error

Solusi : Ganti Capsule/ Transmitter dengan yang baru

Device : PT/PDT/FT/LT

Manufacture/Type : Yokogawa Pressure Transmitter EJA NEXT, EJA, EJX

Protocol : Foundation Fieldbus

Permasalahan : Terdapat indikasi AL.10 pada LCD Transmitter, Pressure terindikasi melebihi range dari Capsule sensor tersebut

Solusi : Cek Dengan Equalize apakah indikasi AL.10 tetap muncul?, jika AL.10 hilang maka Cek Kondisi Proses dan Tapping High & Low. Pastikan tidak ada udara terjebak. Cek Manifold, pastikan Valve Isolation terbuka & Valve Vent tertutup. *Ganti Capsule dengan Range yang lebih tinggi jika Pressure melebihi Range sensor tersebut

Device : PT/PDT/FT/LT

Manufacture/Type : Yokogawa Pressure Transmitter EJA NEXT, EJA, EJX

Protocol : Foundation Fieldbus

Permasalahan : Terdapat indikasi AL.30 pada LCD Transmitter, Pressure terindikasi melebihi range dari Transmitter tersebut

Solusi : Cek Dengan Equalize apakah indikasi AL.30 tetap muncul?, jika AL.30 hilang maka Cek Kondisi Proses dan Tapping High & Low. Pastikan tidak ada udara terjebak. Cek Manifold, pastikan Valve Isolation terbuka & Valve Vent tertutup. *Ganti Range Transmitter tersebut jika memang diperlukan

Device : TT

Manufacture/Type : Yokogawa Temperature Transmitter YTA320/ YTA310

Protocol : Foundation Fieldbus/HART

Permasalahan : Indikasi Temperature tidak Ambient/tidak sesuai dengan kondisi actual

Solusi : Cek Terminasi Sensor tersebut pastikan terminasi terpasang sesuai dengan Connection Diagram

Review Field Instrument - ABB

ABB
Site : http://www.abb.com/
Youtube Channel : https://www.youtube.com/user/ABBMeasurementExpert
Model : 266, TTF300, TZIDC, TZID,
Aplikasi : PT, DPT, FT, TT, Positioner
Protocol : Foundation Fieldbus, HART

Jujur Penulis baru pertama ketemu ini produk untuk transmitter dan positioner dan selama proses commisioning merupakan yang paling bermasalah. Mulai dari Enclosure yang kemasukan air (Kurang rapat atau gimana) sehingga ditambahkan lapisan silikon di luar nya sampai beberapa Transmitter berguguran/Fail (Mungkin juga karena kondisi proses yang cukup ekstrim).

Konfigurasi

Untuk Transmitter Konfigurasi dapat dilakukan melalui fasilitas Tombol pada LCD ataupun menggunakan Field Communicator. Jika Transmitter dilengkapi dengan LCD, akan sangat mudah melakukan pengaturan standard karena kita akan langsung familiar dengan tampilannya. Tampilannya mengingatkan saya pada Hape NOKIA jadul tetapi sangat lengkap. Mulai dari merubah Tag Number, Addressing (untuk Fieldbus), URV, LRV, Kalibrasi, Engineering Unit dsb. LCD nya pun cukup jelas dan kontras dilengkapi dengan Backlight yang memudahkan orang operasi untuk membaca saat malam2 (Ngapain lewat Console DCS juga bisa hehe). Namun, untuk melakukan pengaturan dengan menggunakan Field Communicator sedikit membingungkan pada menu - menu nya tidak seperti merek tetangga.

Lain halnya dengan Positioner nya. Jika anda pertama kali menggunakan Positioner ini, untuk melakukan proses konfigurasi dan atau kalibrasi anda akan menemui interface yang cukup aneh dan membingungkan. Memang pada Positioner nya dilengkapi dengan LCD dan 4 Tombol. Namun, Pengoperasiannya yang cukup membingungkan karena terdapat beberapa kombinasi tombol dan ada yang perlu di Hold dsb (Seperti memasukkan Cheat pada Game). intinya interface nya sangat buruk dan anda harus benar2 memahami manual yang ada jika tidak ingin ada kesalahan. Buruknya, menggunakan Field Communicator tidak akan banyak membantu karena anda akan menemui masalah serupa berupa menu - menu yang membingungkan. Saya pribadi merekomendasikan untuk melakukan konfigurasi menggunakan Tombol dan tampilan lokal (masih lebih mending).

Anda harus membuka Enclosure Positioner untuk mengakses tombol konfigurasi

Dukungan Software & Manual

Manual ini menjadi sangat wajib ketika anda melakukan konfigurasi khususnya pada Positioner. Anda dapat mengunduh semua itu pada website resmi ABB. DD File juga disediakan untuk di unduh pada website ABB.

475 Field Communicator

475 Field Communicator merupakan alat yang digunakan untuk mendiagnosa dan atau mengkonfigurasi Field Instrument. Dengan seri 475 merupakan seri terbaru, pendahulunya adalah seri 375 dan 275. Banyak orang lapangan menyebut Communicator ini dengan singkatan/sebutan Hartcom. Namun, sebenarnya semenjak seri 375 sudah support Fieldbus Device, terlihat dari Logo Foundation Fieldbus yang ada di Field Communicator tersebut. Sedangkan untuk seri 275 hanya support HART Protocol saja.

Model Field Communicator 275, 375 dan 475

Kebetulan baru pernah megang yang seri 475 tetapi dari segi fungsionalitas kurang lebih sama untuk Model yang sebelumnya. Pada Seri 475 ini beberapa fitur yang ditawarkan antara lain :

- Tampilan berwarna, sedikit seger liat interface nya, beberapa juga terdapat grafis dan gambar2

- Batre tahan seharian, 

- Support protokol HART, Wireless HART dan Foundation Fieldbus

- Terdapat Aplikasi FIELDVUE untuk Positioner brand Fisher (memberikan diagnosa lebih dalam)

- Easy Upgrade, memberikan kemudahan update software via web

- Support Bluetooth

- Touch screen (Ada stylus nya kekinian kek hape2 jaman sekarang, tapi suka ribet kalo jempol nya kebesaren, hehe)

Kemudian bagaimana caranya HART bisa berkomunikasi dengan Transmitter/Device? sedangkan signal dari Transmitter/device tersebut mengeluarkan sinyal analog 4-20 mA.

Jawabannya adalah karena HART menggunakan teknologi FSK alias frequency shift keying. Namun tidak serta merta dari 4-20 mA tersebut diganti ke frekuensi. Sebelum dirubah ke bentuk frekuensi, sinyal 4-20 mA terlebih dahulu dirubah ke sinyal 1-5 VDC. caranya dengan menambahkan resistance 250 Ohm pada rangkaiannya secara serial. Jika ingin membuktikannya, coba agan koneksikan suatu device (misal trasnmitter) yang support HART protocol ke power supply 24 VDC di workshop atau lab. lalu pasang HART communicator secara paralel. dapat dipastikan HART communicator anda tidak akan bisa membaca apa2. lalu sekarang tambahkanlah resistor secara serial di rangkaian tersebut, baru HART communicator anda bisa berkomunikasi dengan transmitter dan membaca parameter2nya.

mengapa bisa begitu?

pada saat agan menambahkan resistor 250 ohm pada sebuah loop dengan power 24 VDC dan arus antara 4-20 mA. maka akan terbentuk signal yang bisa numpang (superimposed) dengan range 1-5 VDC

misal 4 mA --> maka tegangannya: V=I.R = 4mA x 250 = 1 VDC

misal 20 mA --> maka tegangannya: V=I.R = 20mA x 250 = 5 VDC

perubahan tegangan dari 1-5 VDC inilah yang diconvert ke bentuk digital dengan modulasi frequency shift keying.

Berikut Penjelasan di Video :

Rangkaian Koneksi Field Communicator dengan Transmitter

Kalibrasi & Simulasi Transmitter Yokogawa dengan Field Communicator 475

Konfigurasi Positioner DCV6200f dengan ValveLink

Referensi :

- http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20Asset%20Optimization%20Documents/ProductReferenceAndGuides/475_ru_usermanual.pdf

- Kaskus

Minimum Straight Run untuk Orifice

Minimum straight run merupakan jarak minimum yang dibutuhkan oleh orifice plate untuk dapat bekerja dengan baik. Bekerja dengan baik disini adalah memberikan beda tekanan yang stabil sehingga pembacaan beda tekanan antara inlet & outlet dapat dibaca dengan baik oleh Flow Transmitter (D/P Type). Salah satu faktornya adalah dengan memastikan bahwa aliran yang dibaca adalah aliran yang fully developed yang mana pada aliran tersebut vektor kecepatannya tidak akan berubah terhadap koordinat.

Untuk memudahkan kita dalam menentukan lokasi pemasangan Orifice pada pipa terdapat beberapa standard yang dapat dipakai. Kita dapat mengacu kepada standard API MPMS 14.3 atau ISO 5167-2. Bisa juga dengan mengacu kepada standard manual vendor. seperti dibawah ini :

Contoh menentukan minimum straight run :

• Yang pertama kita tentukan adalah Diameter ratio atau biasa disebut Beta ratio dari orifice plate tersebut. Beta ratio disini adalah nilai perbandingan antara diameter lubang orifice dengan diameter pipa tersebut. Misalkan kita sudah menghitung diameter orifice dan didapatkan angka 500 mm, orifice plate ini akan kita pasang di pipa dengan ukuran 6 inch atau 152,4 mm. Maka Beta ratio nya adalah 500mm/152,4mm atau sekitar ~ 0,32 
• Yang kedua adalah kita perlu mengetahui sebelum orifice jalur pipa nya bagaimana. Misal terdapat elbow, terdapat tee dsb. dalam contoh kali ini misalkan terdapat dua elbow 90 derajat dengan jarak 3000 mm antara masing2 elbow (seperti ditunjukkan pada gambar). Jarak antar elbow ini kemudian kita sebut dengan Separation distance atau S. Langkah selanjutnya adalah membagi Jarak tersebut dengan diameter pipa yang ada, maka S/D = 3000 mm / 152.4 mm ~ 19.
• Kita lihat kembali pada tabel diatas mana diantara perhitungan tadi yang masuk kedalam tabel. Dapat kita simpulkan bahwa dengan nilai beta ratio 0,32 ~ 0,4 dan S sebesar 19 maka didapatkan angka 10 sebagai minimum straight run dari orifice ini. Angka 10 ini merupakan faktor pengali dari diameter pipa. Dengan mengalikan faktor 10 dengan diameter pipa didapatkan nila UL (minimum Upstream straight run) sebesar 10 . 152,4 mm = 1524 mm.
• Kemudian apa itu nilai DL? Derita loe.... hehehe... Bukan lah, DL disini maksudnya nilai Downstream Line. Dalam tabel diatas tidak disebutkan tetapi di standard API 14.3 disebutkan jarak minimum untuk Downstream line tersebut yang tentunya akan mempengaruhi performa Orifice plate.

Nah, kira2 seperti itu cara menghitung minimum straight run untuk aplikasi Orifice Plate. Pertanyaanya bagaimana jika pipa tersebut bundet and njlimet atau banyak belokan?, seperti halnya pada Plant yang Compact/ pada Aplikasi Platform di Offshore?. Jawabannya adalah dengan menggunakan flowmeter lain yang tidak membutuhkan minimum straight run seperti Orifice Plate tadi, antara lain :
- Positive Displacement Meter yang tidak membutuhkan straight run samasekali
- Corriolis Flowmeter
- Magnetic Flowmeter dengan straight run yang minimal

Lalu bagaimana jika anda tetep ngotot pake Orifice plate?, yaelah, ya memang kenyataannya Orifice Plate masih favorit karena maintenance dan instalasi nya yang lebih mudah dan simpel dibandingkan dengan jenis flowmeter lainnya. Ternyata sudah ada Conditioning Orifice Plate yang mampu meminimalisir straight run tadi menjadi hanya 2D (2 kali diameter pipa saja).

Untuk lebih jelasnya anda dapat menyimak video dibawah ini :

Sumber :

http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/pm%20rosemount%20documents/00809-0100-4792.pdf
http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/pm%20rosemount%20documents/00809-0100-4828.pdf

DASAR PENGUKURAN VIBRASI (4/4)

Sensor Vibrasi

Jenis sensor Vibrasi yang umum digunakan adalah : Displacement Sensor, Velocity Sensor, dan Acceleration Sensor. Seperti namanya, Displacement Sensor mengukur perubahan jarak antara Elemen Mesin yang berputar dengan Housing nya (Frame) yang diam. Displacement Sensor ini berupa Probe yang memiliki Thred (ulir) yang dipasang di Frame dari mesin.

Desain dari Displacement Sensor adalah berbasis eddy current untuk mengukur jarak antara permukaan Probe dengan Shaft Mesin yang berputar. Sensor nya sendiri diselubungi oleh kumparan yang di energize oleh arus AC. Medan magnet yang dihasilkan kumparan tersebut menginduksi eddy current yang terdapat pada Shaft tersebut. Semakin dekat Shaft tersebut dengan permukaan Probe, semakin kuat Eddy Current tersebut.

Terdapat Modul Proximitor sebagai Rangkaian Osilator yang memberikan eksitasi pada kumparan sensor tersebut. Modul ini mendapatkan suplai power 24 VDC dan "menggerakkan" kumparan sensor melalui kabel Coaxial. Jarak dari Sensor dan Shaft direpresentasikan dalam tegangan DC melalui Modul Proximitor. Dengan 200 mV per mil (1 mil = 1/1000 inch)

Modul Proximitor dari Bentyl Nevada

Pemasangan Probe. Dua Probe X & Y untuk radial dan satu Probe Z untuk Axial.

Modul Bently Nevada

Video Tambahan

Introduction to Proximity Probes for Vibration Monitoring

Video indiahe :D sepertinya sedang melakukan tes Interlock pada sistem Bently Nevada 3500.

Proses Kalibrasi Proximity Probe

Sumber :

Tony R. Kuphaldt Lesson in Industrial Instrumentation
Bently Nevada 3500 Manual

DASAR PENGUKURAN VIBRASI (3/4)

Getaran Non-sinusoidal

Vibrasi pada mesin kenyataannya tidak berupa gelombang sinusoidal sempurna.

Untuk itulah dibutuhkan pendekatan Fourier. dimana gelombang periodik diekspresikan dalam f (ωt)

Dimana ω berarto frekuensi dasar dari gelombang dan kelipatan dari ω ( 2ω, 3ω, 4ω, dst) merupakan frekuensi haromonik. koefisien A dan B menjelaskan Amplitudo dari setiap sinusoidal.  

Fourier untuk gelombang kotak adalah sebagai berikut :

Dengan memplotkan hasil jumlahan tiap harmonik. Dimana plot merah merupakan gambar masing2 harmonik dan biru untuk penjumlahannya.

Dengan terus menjumlahkannya sampai dengan harmonik ke 13 kita mendapatkan hasil yang mendekati gelombang kotak

Sampai dengan harmonik ke 35, terdapat sedikit ripple 

Teori Fourier menyatakan bahwa kita dapat merepresentasikan gelombang periodik apapun tidak peduli bagaimana bentuknya dengan menjumlahkan gelombang sinusoidal pada frekuensi dan amplitudo yang benar. Teknik komputasi moderen seperti FFT (Fast Fourier Transmform) membuat perhitungan menjadi sangat mudah dengan melakukan sampling pada gelombang periodik manapun. Hasil dari perhitungan analisis FFT adalah jumlahan amplitudo, frekuensi dan (dalam kasus tertentu) sudut fase dari setiap harmonik.

Untuk menggambarkan relasi dari gelombang dengan analisis Fourier dengan menunjukkan komponen frekuensi, saya akan menunjukkan sepasang spektrum Fourier untuk dua gelombang - satu adalah gelombang sinusoidal sempura dan satu lagi merpakan gelombang non sinusoidal.

Dalam gambar pertama kita dapat amati bahwa Gelombang sinusoidal sempurna tereduksi menjadi satu puncak pada Spektrum Fourier. Hal ini merepresentasikan satu sinyal dengan satu frekuensi (frekuensi dasar ataupun harmonik pertama). Dengan persamaan Fourier nya sebagai berikut :

Hanya koefisien B1 yang tidak nol karena hanya dibutuhkan satu gelombang sinusoidal untuk merepresentasikan gelombang tersebut.

Selanjutnya kita perhatikan hasil Fourier untuk gelombang non-sinusoidal

Dapat kita perhatikan bahwa gelombang tersebut mirip dengan gelombang sinusoidal biasa, tetapi seperti "dipotong" pada puncak nya. Gelombang ini tidak dapat di tuliskan dalam satu persamaan (sin ωt) saja. Dari hasil Fourier kita ketahui bahwa gelombang tersebut terbentuk dari beberapa harmonik tambahan, kita dapat menuliskan persamaannya sebagai berikut :

Biasanya orang RE akan menganalisa vibrasi tersebut dengan memberikan label pada tiap orde harmonik seperti 1X, 2X dan 3X. 

Dasar Pengukuran Vibrasi (2/4)

Sedikit Matematika

Bayangkan kita memiliki Roda yang berputar secara tidak seimbang karena adanya titik massa (Off-center mass) yang terletak di pinggir roda tersebut. Getaran Roda tersebut kita deteksi dengan memasang Displacement Sensor pada satu titik. Kita ketahui bahwa sensor tersebut mengukur Jarak/Gap antara roda dengan sensor tersebut. Jika kita plot kan pada grafik, maka didapatkan Grafik gelombang Cosinus seperti di bawah ini :

"Jarak/Gap antara roda dengan sensor tersebut berada pada titik terdekat (Near) pada sudut 0 derajat. Dan maksimum (Far) pada sudut 180 derajat"

Kita dapat menuliskan fenomena tersebut ke persamaan matematis di bawah ini :

x = D cos ωt + b

Dimana,

x = Perpindahan sebagaimana diukur oleh sensor dalam waktu tertentu (t) 

D = Amplitudo getaran 

ω = kecepatan sudut (rad/s)

b = Bias pengukuran

t = Waktu (s)

Misalkan Roda tersebut berputar pada 1720 rpm (konversi ke radian/s = 1720 rotasi/1 minute . 1 minute/60 s . 2π/1 rotasi atau sama dengan 180.1 rad/s) kita dapatkan sudut antara sensor dengan roda sebagai berikut :

"Terbukti bahwa pada sudut 0 derajat, Gap antara roda dan sensor merupakan yang terdekat karena hasil dari cos ωt adalah +1. Begitu juga saat sudut 180 derajat, Gap tersebut merupakan yang terjauh karena hasil dari cos ωt adalah -1"

Kita ketahui juga bahwa Kecepatan merupakan turunan perpindahan terhadap waktu. Secara matematis kita tuliskan :

Dimana,

v = Kecepatan  

x = Perpindahan

t = waktu 

Kita turunkan persamaan perpindahan (x) diatas untuk mendapatkan kecepatan

Terus,

Kita ketahui bahwa 

 

dan 

 dimana akan menghapus konstanta b

hasil dari penurunan tersebut adalah :

v = −ωD sin ωt

Dari persamaan diatas dapat kita simpulkan bahwa kecepatan "goyangan" roda tersebut akan meningkat sebanding dengan kecepatan sudut nya (ω). Atau dengan kata lain peningkatan kecepatan sudut mengakibatkan Roda tersebut berpindah karena vibrasi dalam waktu yang lebih singkat, yang mana akan mengakibatkan vibrasi pada kecepatan yang lebih tinggi.

Kita lanjutkan dengan menurunkan persamaan tersebut untuk mengetahui percepatan vibrasi.

Karena sudah pernah sinau kalkulus kita tahu bahwa hasilnya adalah 

Dari persamaan tersebut kita ketahui bahwa akselerasi "goyangan" roda tersebut meningkat seiring dengan kuadrat kecepatan sudut (ω). Kita ketahui bahwa Gaya lateral yang diberikan ke Roda dan Shaft sebanding dengan percepatan lateral dan massa dari Roda tersebut berdasarkan Hukum kedua Newton :

F = ma

Dengan menggabungkan persamaan diatas kita ketahui bahwa Gaya yang diakibatkan vibrasi meningkat secara drastis dengan peningkatan kecepatan sudut nya (ω kuadrat). 

Inilah mengapa Vibrasi menjadi sangat berbahaya pada mesin dengan rpm yang tinggi. 

Seperti dibahas pada Laman sebelumnya, perpindahan (D) dinyatakan dalam mils, dengan satu "mil" sebanding dengan 1/1000 inch. Kecepatan Vibrasi dalam inch per second dan percepatan vibrasi dalam G. 

Untuk mendapatkan pemahaman mengenai penggunaan satuan ini kita berikan contoh kasus dimana terdapat Mesin yang bergetar Sinusoidal dengan Amplitudo/ Perpindahan Max (D) sebesar 2 mils (0,002 inch) pada kecepatan putaran 1720 rpm (revolutions per minute). Frekuensi dari putaran ini adalah 28,677 Hz (1720 rotation / 1 minute . 1 minute/60 s, atau 180,1 rad/s (28,667 . 2π)

Jika D merupakan simpangan maksimum, maka ωD merupakan laju maksimum (maksimum laju perubahan tiap waktu). Dengan nilai 0,360 inch/s 

Jika kita menurunkan persamaan tadi sekali lagi maka didapatkan bahwa  merupakan percepatan maksimum. setelah kita hitung didapatkan nilai 64,9 inch/s^2.

Kita ketahui bahwa percepatan gravitasi bumi rata - rata (g) adalah 32,17 feet per second squared. atau sama dengan 386 inch per second squared. Dengan inilah kita mendapatkan nilai "G" yang merupakan rasio terhadap gravitasi bumi :

Dengan mengetahui nilai "G" akan memudahkan kita untuk menghitung nilai Gaya yang diberikan kepada Mesin yang berputar. Jika suatu mesin yang berputar memiliki Berat 1200 pounds (dalam 1 "G" Gravitasi Bumi) maka gaya yang diberikan oleh percepatan vibrasi sebesar 0,168 G adalah 16,8% dari beratnya atau sebesar 201,7 pounds.

Dasar Pengukuran Vibrasi (1/4)

Pendahuluan

Mesin yang ideal adalah mesin yang tidak menghasilkan Vibrasi sama sekali. Namun, hal tersebut tidak mungkin karena dalam proses Fabrikasinya pasti ditemukan ketidakseimbangan (unbalance residu). Terlebih lagi, seiring dengan waktu, getaran mesin tersebut dapat mengakibatkan kondisi - kondisi abnormal seperti kendornya baut - baut, bagian mesin menjadi aus, Shaft menjadi misaligned, Rotor menjadi Unbalance, dll yang berujung pada kerusakan mesin tersebut.

Oleh karena itu, pengukuran getaran menjadi sangat penting. Dengan data getaran, kita dapat menganalisa kondisi suatu mesin dan menentukan titik - titik kerusakan pada mesin tersebut. Data getaran tersebut diakusisi oleh sistem yang biasa disebut dengan Machine Monitoring System. Sistem berbasis Microprossor tersebut selain untuk melakukan akusisi data Vibrasi juga terdapat fasilitas untuk memberikan signal Trip melalui Module Relay sistem tersebut jika Vibrasi terdeteksi melebihi ambang batas (Threshold). Signal trip tersebut kemudian dihubungkan dengan Controller dari Mesin tersebut sebagai inputan Shutdown System sehingga Mesin akan Trip.

Analisa Vibrasi ini merupakan Scope dari orang Rotating. Scope dari orang Instrument adalah memastikan seluruh Sensor, Konfigurasi dan Sistem bekerja dengan baik.

Apa itu Vibrasi?

Vibrasi adalah gerakan bolak - balik dalam interval waktu tertentu.

Menurut Vibration Institute :

"Vibration is a continuous, random   or periodic motion of an object or  transient “impact” event of short time duration. Caused by either a man-made, natural excitation  of a structure, and mechanical faults"

Karaketristik dari Vibrasi dipengaruhi oleh Amplitudo, Frekuensi dan Fase

Dari Grafik diatas kita ketahui sebagai berikut :
- Amplitudo merupakan simpangan terjauh dari suatu getaran dari titik kesetimbangannya. dibutuhkan untuk mengukur kecepatan dan percepatan (US)
- Perpindahan atau 2.A (peak to peak) ditunjukkan grafik dari B ke D. digunakan untuk mengukur perpindahan total dari Shaft dengan Clearance Bearing
- Kecepatan menyatakan seberapa cepat objek berpindah posisi. Maximum ada pada titik A, C & E 
- Percepatan menyatakan seberapa cepat perubahan kecepatan pada suatu waktu Maximum ada pada titik B & D.
- RMS = 0,707.A untuk mengukur besarnya energi mengukur kecepatan dan perepatan (eropa)

Frekuensi merupakan banyaknya gerakan bolak - balik (satu siklus) pada satu satuan waktu. Frekuensi tersebut dinyatakan dalam :
- CPM = Cycles per minute
- Hz = Cycles per second
- Order = Once per revolution

Contoh kasus Vibrasi

Contoh Vibrasi pada Shaft

Kita berikan titik netral pada Reference Position dan perpindahan max pada Limit of movement

Pada titik Reference Position kita nyatakan bahwa Perpindahan = 0

Pada Limit of movement kita nyatakan bahwa Perpindahan = maximum

Pada titik Reference Position kecepatan = maximum

Pada titik Limit of Movement juga kecepatan = 0

Pada titik Reference Position percepatan = 0

Pada titik Limit of Movement juga percepatan = maksimum

Dengan melakukan pencuplikan posisi dari benda bergetar tadi kita mendapatkan kurva perpindahan (displacement waveform) dari kurva inilah kita mendapatkan Amplitudo, frekuensi dan fase dari getaran tersebut.

Besaran yang digunakan

- Perpindahan

> SI > Micron = 1/1000 mm

> British > Mil = 1/1000 inch

- Kecepatan

> SI > mm/s

> British > inch/s

- Percepatan

> SI > m/s^2

> British > G = 9,81 m/s2

- Frekuensi

> Hz atau rpm

- Fase

> Sudut, 1 cycle = 360 derajat

Konversi

- Perpindahan

> 1 mil = 25,4 micron

- Kecepatan

> 1 inch/s = 25,4 mm/s

- Percepatan

> Lebih sering digunakan dalam g karena berhubungan langsung dengan gaya