Saya ingin mengetahui lebih lanjut tentang ‘tip speed’ dan apa yang akan
terjadi jika max. tip speed-nya terlampaui?
Pertanyaan : Syamsul

Saya ingin mengetahui lebih lanjut tentang ‘tip speed’ dan apa yang akan terjadi
jika max. tip speed-nya terlampaui?

Tanggapan 1 : Anas Rosyadi

Pak Syamsul,
Yg dimaksud mungkin "trip speed"? Kalau yg dimaksudkan memang trip
speed, ini merupakan batas putaran maksimal mesin yg diperbolehkan. Biasanya
pada turbomachinery spt gas turbine atau lainnya. Jika trip speed terlampaui,
dikhawatirkan akan bertemu dengan "critical speed" rotor, sehingga
akan menimbukan vibrasi yang sangat besar (resonansi). Contoh paling ekstrem
jika over speed dan bertemu dgn critical speed mungkin mesin bisa "terbang"
karena bearing rusak berat, atau sudu yg terlepas dll. Dalam satu kesempatan
training vibrasi, peserta menceritakan kasus over speed di pabriknya, turbin
berputar melewati trip speed dan akhirnya bertemu dgn critical speed rotor.
Akibatnya mesin "terbang".

OEM turbomachinery biasanya memberikan critical speed yg berada di bawah operating
speed atau yg dekat dengan trip speed-nya.

Tanggapan 2 : Syamsul

Pak Anas,
Terima kasih atas masukannya. Setahu saya ‘tip speed’ adalah kecepatan fluida
di sisi terluar dari sudu. Dan ini sangat dipengaruhi oleh rpm rotor dan radius
sudu tersebut (maaf mungkin definisi saya salah). Nah dalam kasus ini, rencananya
saya mau meningkatkan rpm ID Fan di plant kami tetapi dalam spec. teknisnya
disebutkan tentang batasan max. tip speed ID
Fan tersebut. Setahu saya jika melebih batas max. tip speed yg telah ditentukan
akan terjadi excess noise yang berlebihan. So, mungkin rekan2 ada yang mengetahui
lebih lanjut efek-efek lainnya selain excess noise tadi. Terima kasih.

Tanggapan 3 : Sketska Naratama

Pak Syamsul dan pak Anas,
Actually saya jadi tidak dapat inti problemnya, dapat diperjelas lagi ?

Utk yang ditulis spt pak Syamsul dibawah ini, saya kurang sependapat (maaf
jika tidak berkenan). Karena buku manual atau standart equipment nya khan ada.
Jika memang sudah rusak atau hilang, khan dapat browsing di Internet atau melihat
dokument Purchase Order (PO), sehingga dapat diketahui siapa vendornya, bagaimana
maintenancenya, atau siapa techincal supportnya.

Saya mempunyai kekhawatiran, jika equipment ini ‘dipaksakan’ maka akan menimbulkan
problem di equipment itu sendiri dan menimbulkan permasalah safety yang serius.

Tolong diperjelas problemnya, mungkin saya dan kawan2 Migas yang lain dapat
membantu.

Tanggapan 4 : Eka Harmawanta

Pak Syamsul,
Saya ingin urun rembuk, kalau ada yang kurang tepat mohon rekan-rekan yang lebih
tahu bisa memperbaiki dan memberitahu saya. Sepengetahuan saya, setiap equipments
sudah didesain sesuai dengan segala batasan (rpm, load, vibartion dll) yang
biasanya sudah tertulis di manual book. Jadi kalau kita mau menambah kapasitas
dengan menaikan rpm dll. Berati kita merubah desain equipments tsb. Dan untuk
merubah desain kita tidak bisa cuman melihat dengan satu faktor saya (spt faktor
rpm), tapi harus menyeluruh, agar didapat hasil yang optimal. Dan dengan penambahan
rpm tentu saja akan timbul getaran yang bisa berlebih dari standart, salah satu
effect yang timbul adalah noise. Getaran pada equipments tidak selalu baik buat
equipments itu sendiri. Hal itu bisa menyebabkan kerusakan pada bearing, shaft
impeller bahkan mungkin structurenya.
Ini sekedar sharing berdasar pengalaman saya, bila ada yang kurang tepat, mohon
dibetulkan.

Tanggapan 5 : Anas Rosyadi

Pak Syamsul,
Definisi tip speed memang benar spt yg Bapak sampaikan, sedangkan trip speed
spt yg saya sampaikan di email saya terdahulu. BTW, ini variable speed atau
constant speed Pak? Kalau variable speed, mungkin bisa dilihat daerah operasinya
yg di aman di fan performance curve. Efek lainnya dr naiknya tip speed mungkin
ada rekan2 yg bisa bantu.

Tanggapan 6 : Dana Ardian

Pak Syamsul,
Kalau boleh tau konfigurasi ID fan Bapak itu gimana?Fan atau blower sih?Induced
atau forced draft? Rpmnya mau di increase dari brp ke brp? Ini sedikit ulasan
saya, sekedar gambaran and just CMIIW.

Kalau yang model forced draft ( tube bundle nya di atas sedangkan fan nya di
bawah) maka peningkatan RPM tsb jelas akan menambah tip speed dan secara signifikan
merubah karakteristik/ flow design dari udara yang melewati finned tubes tersebut
. Turbulensi yang berlebihan akan mengakibatkan "back flow" , mirip
dengan gejala awal surge pada kompressor, apalagi jika tahanan pengotorannya
(fouling resistance) tinggi dan back flow inilah yang mengakibatkan "humming
noise " dan dpt menurunkan effisiensi laju heat transfer.

Selain itu, yang perlu dicermati adalah kekuatan blade fastener-nya, harus
dikalkulasi seberapa besar tambahan centrifugal force yang dibebankan kpd

U bolts/clevis atau clamp nya. Faktor korosi dan umur dari fastener tsb harus
pula diperhitungkan.

Tanggapan 7 : Syamsul

Sebelumnya maaf bila pertanyaan saya bikin bingung rekan2.

ID (induced draft) fan yang ada di plant kami adalah tipe variabel speed fan
dengan penggerak steam turbine. Fungsi dari ID fan ini adalah menarik gas buang
dari primary reformer. Rencananya kami akan meningkatkan rpm ID fan kami dari
900 rpm menjadi 1100 rpm dengan mengganti steam turbine-nya(karena secara konstruksi
dan waktu, penggantian steam turbine lebih mudah dan cepat). Dari spesifikasi
teknis ID fan yang kami punyai ada 2 batasan pengopaerasian rpm ID Fan yakni
critical speed dan max. allowable tip speed. Dalam spec. ditulis kalo critical
speednya 1215 rpm sedangkan berdasarkan max. allowable tip speednya didapat
angka 1055 rpm. Jadi pertanyaan saya apa yang akan terjadi kalo ID fan tersebut
saya operasikan pada rpm 1100?

Tanggapan 8 : Anas Rosyadi (file:Vibration_Analysis)

Saya mencoba memberi masukan dari batasan critical speed-nya.

Idealnya, critical speed fan / mesin lainnya didesain berada 25 % (rule of
thumb) menjauh dari running speed-nya. Mari kita lihat pada kasus ini :

Kondisi sekarang :
——————
Critical speed = 1215 rpm
Running speed = 900 rpm
Critical speed berada 35% di atas running speeed, –> respon getaran (diharapkan)
kecil.

Kondisi setelah modifikasi :
—————————-
critical speed = 1215 rpm
Running speed = 1100 rpm
Critical speed berada 10.5% di atas running speeed, –> respon getaran cenderung
tinggi karena running speed dekat dgn critical speed.

Yg perlu diverifikasi seandainya dilakukan modifikasi dgn menaikkan putaran
operasi menjadi 1100 RPM:
– actual critical speed-nya, usahakan 25 % menjauh dari putaran operasi

Tanggapan 9 : Dana Ardian

CMIIW,
Saya kira nilai max. allowable tip speed yang telah Bpk konversikan ke putaran
shaft yakni 1055 rpm, cuma bersifat prescriptive atau rekomendasi saja. Artinya
kalau kita lewati batas maksimum tersebut, yang hanya terjadi adalah penurunan
laju aliran tanpa mengakibatkan kerusakan peralatan. By design, ideal flow yang
melalui leading dan trailing edge adalah laminar dan pada nilai maksimum tip
speed, aliran pada salah satu edge tersebut akan berubah menjadi turbulen, jika
beda dari batas maksimum tersebut hanya 45 rpm, saya yakin , this wont upset
you. Kecenderungan "stall" atau "aliran fluida tersebut tidak
melintasi keseluruhan bidang/profil blade atau sudu dikarenakan terjadi arus
turbulen pada profil2 lengkungnya sehingga mengakibatkan tidak adanya perbedaan
tekanan antara kedua sisi blade atau sudu tsb atau blade tersebut secara kontinyu
hanya membelah fluida dan tidak memindahkannya " sangat kecil kemungkinannya
terjadi cuma gara2 45 rpm. Kalau inipun terjadi, yang dapat dilakukan adalah
mengubah blade angle atau memasang vortex breaker di titik tertentu pada bladenya
namun untuk langkah yang satu ini mungkin Bapak harus konsultasi ke manufaktur
dulu karena semua perhitungan yang mereka buat telah diuji dan dibuktikan dalam
"wind tunnel". Excess noise sudah tentu ada, hanya pada kasus induced
draft tidaklah sebesar yang
terjadi pada kasus forced draft. Seperti pada email saya sebelumnya, kekuatan
seluruh fastener harus secara cermat diperhitungkan kalau gak mau end up dengan
"Identified Flying Objects", hehehe.
Semoga penjelasan saya ini dapat membantu.