Studi Eksperimental Deteksi Fenomena Kavitasi pada Pompa Sentrifugal Menggunakan Sinyal Getaran untuk Condition Monitoring

Abstract

Cavitation is a phenomenon of the change to vapor phase from liquid in flowing fluid. The change is caused by low pressure or high fluid temperature, turbulance and pulsation of the suction pipe. In centrifugal pump, cavitations may occur in its pump suction, pump impeller and also in pipe. The indication of cavitation is the existence of steam bubbles, vibration, and noise. The effects of cavitation on the pump is the drop of pump’s performance and damage to pump components. In this study, the suction pressure is varied to obtain NPSHA (Net Positive Suction Head Available) value by regulating suction valve and capacity change to monitor flow patterns. To examine the phenomenon of cavitation, the parameters used are the measurement of pump vibration behavior, the temperature of fluid in pump casing, and the monitoring of flow pattern through its picture and exitation vibration. The measurement was conducted by vibrometer with axial, vertical, and horizontal directions at the frequency and time domains. The result of this study showed that the intensity of vibration signal in the pump become bigger at low NPSHA value with the increase of vibration signal amplitude at each displacement 1.80 × 10-6 m, 2.24 × 10-6 m and 2.46 × 10-6 m. The increase velocity of the amplitude at each 1.38 × 10-5 m/s,1.66 × 10-5 m/s and 1.97 × 10-5 m/s, and the increase acceleration of the amplitude at each 1.04 × 10-4 m/s2, 1.03 × 10-4 m/s2 and 1.61 × 10-4 m/s2, caused by the low suction pressure and the increasing fluid temperature change at each condition after 5 hours operation for 0.010 °C, 0.032 °C and 0.104 °C. Visually, the flow pattern occurs as a result of pump capacity change and cavitations phenomena can be detected by the increase of vibration signal amplitude with it’s the biggest deviation for 4.06 × 10-3 m/s at the Reynolds number of 17785.30 with flow velocity of 1.67 m/s.

Kavitasi merupakan fenomena perubahan phase uap dari zat cair pada fluida yang mengalir. Perubahan tersebut diakibatkan turunnya tekanan maupun naiknya temperatur fluida, turbulensi dan pulsasi pada pipa isap. Pada pompa sentrifugal kavitasi dapat terjadi pada suction pompa, sudu pompa maupun di pipa. Indikasi kavitasi adalah timbulnya gelembunggelembung uap, getaran dan suara bising. Dampak kavitasi pada pompa adalah turunnya unjuk kerja (performance) dan kerusakan komponen pompa. Pada penelitian ini divariasikan tekanan isap untuk mendapatkan nilai NPSHA dengan pengaturan katub isap dan perubahan kapasitas untuk mengamati pola aliran. Untuk mengetahui terjadinya kavitasi parameter yang digunakan dengan mengukur perilaku getaran pompa, temperatur fluida dalam rumah pompa dan mengamati pola aliran dengan gambar dan vibrasi eksitasinya. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan vibrometer dengan arah pengukuran aksial, vertikal dan horizontal pada frequency domain dan time domain. Hasil penelitian menunjukkan intensitas sinyal getaran pada pompa semakin besar pada NPSHA rendah dengan kenaikan amplitudo sinyal getaran pada masing-masing simpangan sebesar 1,80 × 10-6 m, 2,24 × 10-6 m dan 2,46 × 10-6 m, kecepatan sebesar 1,38 × 10-5m/s, 1,66 × 10-5 m/s dan 1,97 × 10-5 m/s dan percepatan sebesar 1,04 × 10-4 m/s2, 1,03 × 10-4 m/s2 dan 1,61 × 10-4 m/s2, yang disebabkan oleh tekanan isap yang rendah dan perubahan temperatur fluida meningkat pada masing-masing kondisi operasi selama 5 jam sebesar 0,010 oC,0,032 oC dan 0,104 oC. Secara visual pola aliran terjadi akibat perubahan kapasitas pompa dan kavitasi terdeteksi dengan naiknya amplitudo sinyal getaran simpangan terjauhnya sebesar 4,06 × 10-3 m/s pada bilangan Reynolds 17785,30 dengan kecepatan aliran 1,67 m/s.