ANALISA PENGARUH VARIASI CONVEYING RATE DAN LUFFING …

ANALISA PENGARUH VARIASI CONVEYING RATE DAN LUFFING

ANGLE TERHADAP RESPON GETARAN MEKANISME PENGGERAK KONVEYOR

BOOM PADA STACKER RECLAIMER PLTU PAITON BARU

Yanuar Krisnahadi2112204813

Surabaya, 30 Desember 2014

Pembimbing:Pembimbing: Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST. M.Eng

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER TEKNIK MESIN - REKAYASA ENERGI

PENDAHULUANFUNGSI STACKER RECLAIMER

STACKING(Peletakkan batu bara)

1

RECLAIMING(Pengambilan batu bara)

2

TEKNIK MESIN REKAYASA ENERGI

PENDAHULUANSi P k K BSistem Penggerak Konveyor Boom

Tampak atas

Tampak atas-samping Tampak depan Tampak belakang


p p g

LATAR BELAKANG

Stacker R kl iRecklaimer merupakan peralatan utama dalam coaldalam coal handling system


LATAR BELAKANG

Tren hasilTren hasil pengukuran vibrasi fluktuatif

Base line


RUMUSAN MASALAH

Bagaimana pengaruh variasi conveying rate terhadap respon

1Bagaimana pengaruh variasi conveying rate terhadap respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer.

Bagaimana pengaruh variasi luffing angle terhadap respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker

2

reclaimer.


TUJUAN

Mengetahui respon getaran sistem penggerak konveyor1

boom pada stacker reclaimer dengan variasi conveying rate.

M t h i t d i t k 2Mengetahui respon getaran pada sistem penggerakkonveyor boom stacker reclaimer dengan variasi luffing angle.

2


KONTRIBUSI

Memberikan informasi karakteristik respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer dengan

1p gg y p gbeberapa variasi conveying rate

M b ik i f i t i t k2

Memberikan informasi respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer dengan beberapa variasi luffing angle.

Memberikan referensi bagi bagian predictive maintenancePT PJB UBJOM Paiton Baru dalam pemilihan baseline

3

PT. PJB UBJOM Paiton Baru dalam pemilihan baselinevibrasi dan memprediksi respon mekanisme konveyor boom terhadap kondisi operasi yang akan dilakukan


BATASAN MASALAH

1. Mesin yang digunakan adalah stacker reclaimer (SR) pada PT. PJB UBJOM Paiton Baru.PJB UBJOM Paiton Baru.

2. Pemodelan hanya dilakukan pada sistem konveyor boom saja.3. Titik yang menjadi pengamatan adalah outboard bearing

drive pulley (DPOB), dan inboard bearing drive pulley (DPIB).

4. Tidak memodelkan dan menganalisa respon getaran pada sumbu z.

5. Respon getaran yang dimati adalah velocity.6. Tidak membahas kerangka struktur konveyor boom.

7 Si t d l k di i id l7. Sistem dalam kondisi ideal.8. Eksitasi hanya disebabkan oleh tegangan belt conveyor akibat

material handling.9 Pengamatan hanya pada mode operasi reclaiming9. Pengamatan hanya pada mode operasi reclaiming.


PENELITIAN TERDAHULU

• Pemodelan dinamis gearbox penggerak belt konveyor dengan b b i i t ti l d

Walter Bartelmus, dkk (2010)

beberapa variasi non stationary load

• original transmission errormerupakan fungsi dari perubahan technical condition dan variasi beban

• Hasil simulasi menunjukkan bahwa ada hubungan erat antara load values, perubahan kondisi operasi dan diagnostic features yang dih ilkdihasilkan



• Penelitian tension monitoring in a belt-driven automated material h dli t

M. Musselman, dkk (2011)

handling system

• vibrasi transversal pada belt sangat sensitif terhadap perubahan belt length, belt tension, belt misalignment, d it ti l tidan excitation location.



• Pemodelan linear belt-drive system dan mendesain position control

Aleksandra Selezneva (2007)

Skematik diagram

Instalasi penelitian Model matematis

P kPersamaan gerak

Si lif k


Simplify persamaan gerak Perbandingan hasil simulasi dan eksperimen

DASAR TEORISi KSistem Konveyor

Stacker reclaimer

Konveyor & carry idler


Bagian-bagian konveyorTake up & bend pulley, return idler

DASAR TEORIBELT TENSIONBELT TENSION

TTe

Te = Effective TensionT1 = Max. TensionThp = Belt tension pada head pulleyhp p p y

Te = T1 – T2*


*) CEMA Belt Book

DASAR TEORIEFFECTIVE TENSIONEFFECTIVE TENSION

Effective Tension

Te = Tx + Tyc + Tyr + Tym + Tm +Tp + Tam + Tac (lbs)

*) CEMA Belt Book


DASAR TEORIS d P k iStandar Pengukuran non‐rotating parts

ISO 10816-7


FLOW CHART


EKSPERIMENAl UkAlat Ukur

• Mechinary healthanalyzer CSI 2130

• Single chanel


30, 300 t/h

30, 500 t/h

Drive Pulley Inboard Bearing - Horizontal

40, 300 t/h

EKSPERIMENHasil Pengukuran


30, 300 t/h

30, 500 t/h

Drive Pulley Inboard Bearing - Vertikal

40, 300 t/h



30, 300 t/h

30, 500 t/h

Drive Pulley Outboard Bearing - Horizontal

40, 300 t/h



30, 300 t/h

30, 500 t/h

Drive Pulley Outboard Bearing - Vertikal

40, 300 t/h



EKSPERIMENTrending conveying rate

500 t/h

300 t/h


EKSPERIMENRMS velocity pada 1 237 HzRMS velocity pada 1,237 Hz

NoLuffing

angle

Conveying

rate (t/h)

DPIB (mm/s) DPOB (mm/s)

Horizontal Vertikal Horizontal Vertikal

01 30 300 1,122 0,104 0,613 0,046

2 30 500 0,986 0,059 0,614 0,09

3 40 300 0 52 0 072 0 927 0 1273 40 300 0,52 0,072 0,927 0,127


PEMODELANM d l M iModel Matematis

a) Gerak Horizontal b) Gerak Vertikal


PEMODELANF B d Di (H i l)Free Body Diagram (Horizontal)

FBD 1

FBD 2FBD 3FBD 3


PEMODELANF B d Di (V ik l)Free Body Diagram (Vertikal)

FBD 6

FBD 4

FBD 7

FBD 5

FBD 7


PEMODELANP G k (H i l)Persamaan Gerak (Horizontal)

Pers. 1

Pers. 2

Pers. 3


PEMODELANP G k (V ik l)Persamaan Gerak (Vertikal)

Pers. 4

Pers. 5

Pers. 6

Pers. 7


PEMODELANBlok Diagram

Blok Diagram VertikalBlok Diagram Vertikal

Blok Diagram Horizontal


PEMODELANParameter Pemodelan

Model Parameter Symbol Nilai Parameter

Massa drive pulley + poros Ma 1130 3 Kg

Model Parameter Symbol Nilai Parameter

Massa drive pulley + poros Ma 1130,3 Kg

Massa transmisi Mb 1298,4 Kg

Inersia drive pulley + poros Ja 781450000

Inersia transmisi Jb 1802146810

K k k b i 1 (DPOB) K1 10000000 (N/ )

Jarak beban (Te) terhadap titik berat L0 0.5057 (m)

Jarak bearing 1 terhadap titik berat Ma L1 1.5307 (m)



Kekakuan bearing 1 (DPOB) K1 10000000 (N/m)

Kekakuan bearing 2 (DPIB) K2 10000000 (N/m)

Kekakuan bearing 3 (gearbox) K3 10000000 (N/m)

Kekakuan bearing 4 (gearbox) K4 10000000 (N/m)

/


Jarak bearing 3 dan 4 terhadap titik berat Mb L5 1,01 (m)

Jarak torque arm terhadap titik berat Mb L6 0.924 (m)

Kekauan torque arm K5 669907673.1 (N/m)

Koefisien redaman bearing 1 C1 5000 (N/ms)





PEMODELANGaya Eksitasi

F kt Nil i K tIt Nil i S t

Spesifikasi teknis konveyor. faktor‐faktor koreksi dalam perhitungan

Faktor Nilai Keterangan

Faktor koreksi ambient temperatur (Kt) 1 Gambar 2.23

Ai 2,8 Halaman 33

Si 2 9529

Item Nilai Satuan

Temperatur 30 0C

Panjang konveyor 49 m

Belt ply EP 200‐1400x5 (6+3) Si 2,9529

Berat belt (Wb) 18 lbs/ft Tabel 6.1 CEMA

Berat material (Wm) 16,12 lbs/ft Rumus 2.31

Faktor gesekan idler (Kx) 0,97 lbs/ft Rumus 2.32

Belt ply EP 200 1400x5 (6+3)

Idler diameter 8 in

Belt width 1400 mm

Conveying rate 300 t/h

Faktor untuk menghitung gaya belt dan

beban flexure pada idler (Ky)

0,016 lbs/ft Tabel 2.1

Jarak vertikal material lift (H) 11,161 ft

Faktor skirtboard friction (Cs) 0,0754 Tabel 2.4

Luffing angle ‐ 40 (lift)

( ) ,

Kedalaman material mengenai skirtboard

(Hs)

5,5118 ft 0,1 x lebar belt

Wrap factor (Cw) 0,72 Tabel 2.5



Komponen tegangan Nilai Keterangan

Hasil perhitungan komponen tegangan efektif konveyor

Komponen tegangan Nilai Keterangan

Tahanan akibat gesekan idler (Tx) 468,53 (lbs) Rumus 2.21

Tahanan belt flexure pada carrying idller (Tyc) 138,90 (lbs) Rumus 2.22

Tahanan belt flexure pada return idller (Tyr) 130,22 (lbs) Rumus 2.23

Tahanan material flexure (Tym) 41,48 (lbs) Rumus 2.24

Tahanan material lift atau lower (Tm) 179,97 (lbs) Rumus 2.25

Tahanan akibat nondriving pulley friction (Tp) 700,00 (lbs)

T h kib t Ski tb d i t (T ) 9 90 (lb ) C Lb H 2Tahanan akibat Skirtboard resistance (Tac) 9,90 (lbs) Cs x Lb x Hs2



Perhitungan tegangan efektif

No Luffing angle Conveying

rate

Tegangan efektif

(Newton)

Perhitungan tegangan efektif

1 30 300 t/h 7278,9

2 30 500 t/h 7823,95

3 40 300 t/h 7477,09


PEMODELANHasil Simulasi

0.04

Horizontal Beban Impuls0,024 m/s

0 02

0

0.02

mpl

itude

(m/s

)

kondisi operasi luffing 0

1,05 s

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-0.04

-0.02Am

time (s)

angle 40 dengan conveying rate 300 t/h

Tex = 7477,09cos(4)V ik l

2

3 x 10-3

/s)

Tex 7477,09cos(4)

Tey = 7477,09sin(4)

Vertikal

0,0034 m/s

0 98 s

-2

-1

0

1

Am

plitu

de (m

/ 0,98 s


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-3

time (s)


Horizontal

Beban Harmonik

2x 10-4

4 x 10-6

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6-2

-1

0

1

2x 10

Am

plitu

de (m

)

ti ( )0 10 20 30 40 50 60

-4

-2

0

2

4 x 10

Am

plitu

de (r

ad)

ti ( )

• Respon getaran pada CGtime (s) time (s)

a) displacement d) angular displacement

-0 5

0

0.5

1

1.5 x 10-3

plitu

de (m

/s)

0

0.5

1 x 10-6

mpl

itude

(m/s

)• kondisi operasi luffing

angle 40 dengan conveying rate 300 t/h

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6-1.5

-1

-0.5

Am

time (s)0 10 20 30 40 50 60

-1

-0.5Am

time (s) b) velocity e) angular velocity

0.01

2) 2

4 x 10-6

2)

rate 300 t/h

• Tex = 7477,09cos(4)sin(ωt) = 7458,88sin(ωt)

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

-0.01

-0.005

0

0.005

Am

plitu

de (m

/s2

time (s) 0 10 20 30 40 50 60-4

-2

0

2

Am

plitu

de (r

ad/s

2

time (s) c) acceleration f) Angular acceleration

• RMS velocity 0,8561 mm/s


c) acceleration f) Angular acceleration


Vertikal

Beban Harmonik

x 10-5

3 x 10-7

• Respon getaran pada CG2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

-1

0

1

Ampl

itude

(m)

time (s)0 10 20 30 40 50 60

-3

-2

-1

0

1

2

3

Am

plitu

de (r

ad)

time (s)

• kondisi operasi luffing angle 40 dengan conveying rate 300 t/h

time (s) time (s) a) displacement d) angular displacement

0

1x 10-4

plitu

de (m

/s)

0

5

x 10-8

plitu

de (m

/s)

conveying rate 300 t/h

• Tey = 7477,09sin(4) sin(ωt) = 521,58sin(ωt)

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

-1

Am

p

time (s)0 10 20 30 40 50 60

-5

Am

p

time (s) b) velocity e) angular velocity

2 x 10-3

) 2

3 x 10-7

2)

• RMS velocity 0,07647 mm/s

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6-2

-1

0

1

Am

plitu

de (m

/s2)

time (s)0 10 20 30 40 50 60

-3

-2

-1

0

1

2

Ampl

itude

(rad

/s2

time (s) ) l ti f) l ti


c) acceleration f) acceleration


Beban Harmonik

Luffing l

Conveying t

CGDPIB

h i t lDPOB

h i t lCG

DPIB tik l

DPOB tik l

RMS velocity hasil simulasi

angle rate horizontal horizontal vertikal vertikal

‐3 300 0,8342 0,8341 0,8344 0,0559 0,0559 0,0559

‐3 500 0,8967 0,8966 0,897 0,0601 0,0601 0,0601

‐4 300 0,8561 0,8556 0,8563 0,07647 0,07646 0,07647


PERBANDINGANPerbandingan Grafik Respon Getaran

DPIB Horizontal DPIB Vertikal

0 5

1

1.5 x 10-3

m/s

)

1x 10-4

m/s

)

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6-1.5

-1

-0.5

0

0.5

Amplitu

de (m

time (s)2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

-1

0

Am

plitu

de (m

time (s)


*) Luffing angle 40, Conveying rate 300 t/h*) Luffing angle 40, Conveying rate 300 t/h

PERBANDINGANPerbandingan Grafik Respon Getaran

DPOB Horizontal DPOB Vertikal

1x 10-4

m/s

)

0 5

1

1.5 x 10-3

m/s

)

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

-1

0

Am

plitu

de (m

time (s)2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

Am

plitu

de (m

time (s)


*) Luffing angle 40, Conveying rate 300 t/h*) Luffing angle 40, Conveying rate 300 t/h

PERBANDINGANPerbandingan RMS velocity

L ffi C i DPIB DPOB DPIB DPOBLuffingangle

Conveyingrate

CGDPIB

horizontalDPOB

horizontalCG

DPIB vertikal

DPOB vertikal

‐3 300 ‐ 1 122 0 613 ‐ 0 104 0 0463 300 1,122 0,613 0,104 0,046

0,8342 0,8341 0,8344 0,0559 0,0559 0,0559

‐3 500 ‐ 0,986 0,614 ‐ 0,059 0,09

0 8967 0 8966 0 897 0 0601 0 0601 0 06010,8967 0,8966 0,897 0,0601 0,0601 0,0601

‐4 300 ‐ 0,52 0,927 ‐ 0,072 0,127

0,8561 0,8556 0,8563 0,07647 0,07646 0,07647


PENUTUPKesimpulan

1) Pemodelan respon getaran sistem penggerak konveyor boom pada stacker reclaimer dengan variasi luffing angle dan conveying rate dapat dilakukan dengan menggunakan eksitasi berupa effective tension dari belt conveyor.g gg p y

2) Luffing angle dan conveying rate berpengaruh terhadap respon getaran yang dihasilkan oleh sistem mekanisme penggerak konveyor boom.

3) Semakin besar luffing angle yang digunakan akan menyebabkan respon getaran yang terjadi semakin besar, baik pada arah horizontal maupun vertikal.

4) Semakin besar conveying rate yang digunakan akan menyebabkan respon getaran yang terjadi semakin besar, baik pada arah horizontal maupun vertikalvertikal.

5) Respon getaran pada arah horizontal memiliki RMS velocity yang lebih besar dibandingkan respon getaran pada arah vertikal akibat dari proyeksi


tegangan efektif yang bekerja terhadap sumbu geraknya.

PENUTUPSaran

1) Perlu adanya penelitian lanjutan untuk memodelkan mekanisme penggerak k b d k k it i kt l d ikonveyor boom dengan menggunakan eksitasi aktual yang dominan.

2) Perlu adanya pemodelan terhadap mekanisme penggerak konveyor boom dengan menggunakan eksitasi random.g gg


DAFTAR PUSTAKA

[1] Abrate, Serge. 1991, Vibrations Of Belts And Belt Drives. Mech. Mach. Theory,Vol. 27, hal. 645-659.

[2] Bartelmus, Walter. 2010, Modelling Of Gearbox Dynamics Under Time-VaryingNonstationary Load For Distributed Fault Detection And DiagnosisNonstationary Load For Distributed Fault Detection And Diagnosis.European Journal of Mechanics A/Solids, Vol.29, hal.637-646.

[3] Budio, Sugeng. 2010. Dinamika. Lecture handout: Civil Engineering, FakultasTeknik Universitas Brawijaya: Malang.

[4] Conveyor Equipment Manufacturers Association, 2002. Belt Conveyors forBulk Materials Engineering Conference: United States of AmericaBulk Materials. Engineering Conference: United States of America

[5] European Association Of Pump Manufacturers. 2013. Pump VibrationStandards Guidelines. Europump.

[6] M. Musselman dan D. Djurdjanovic. 2012. Tension monitoring in a belt-drivenautomated material handling system.CIRP Journal of ManufacturingScience and Technology Vol 5 hal67 76Science and Technology, Vol. 5, hal67–76.

[7] Frederick, Close. 1995. Modeling and Analysis of Dynamic System. JohnWiley & Sons: USA.

[8] Kelly, S Graham. 2000. Fundamental of Mechanical Vibrations. McGraw-HillInternational Editions.: Ohio, USA

[9] R Si i S 2004 M h i l Vib ti P ti H ll PTR Si[9] Rao, Singiresu S. 2004. Mechanical Vibration. Prentice Hall PTR: Singapore.[10] Selezneva, Aleksandra. 2007. Modeling and Synthesis of Tracking Control for

the Belt Drive System, Mechanical Engineering Project, LappeenrantaUniversity of Technology: Finland.

[11] Ghalamchi, Behnam, dkk. 2013, Simple and Versatile Dynamic Model ofS h i l ll i l l f h


Spherical Roller Bearing. International Journal of Rotating Machinery,vol. 2013, hal. 13.

Terima Kasih

Documents

ANALISA PENGARUH VARIASI CONVEYING RATE DAN LUFFING …