Lubricating Oil System [PDF]

Citation preview

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM Nama



: Gatra Azishia Akbar



NIM



: 2016.022.0010



Dosen Pembimbing



: Urip Prayogi S.T., M.T.



Semester



: VII (Tujuh)



A. PENDAHULUAN 1. Pengertian Sistem Pelumasan (Lubrication System) Mesin terdiri dari bagian-bagian logam yang bergerak, beberapa diantaranya ada yang berhubungan langsung secara tetap satu dengan yang lainnya seperti poros engkol, piston, dan mekanisme katup. Pada saat mesin mulai berputar, gesekan yang terjadi antara komponen komponen mesin tersebut akan mengakibatkan hilangnya tenaga, dan bagian bagian mesin tersebut relatif menjadi lebih cepat aus atau bahkan mengalami kerusakan. Maka dari itu pada setiap mesin, komponen komponennya harus di lumasi agar hilangnya tenaga dan keausan serta kerusakan dapat diminimalisir.



2. Fungsi Sistem Pelumasan Sistem yang berfungsi untuk melumasi bagian bagian mesin adalah sistem pelumasan, berikut ini fungsi dari sistem pelumasan : 1) Melumasi secara kontiyu bagian-bagian mesin yang bergerak untuk mengurangi gesekan sehingga tidak kehilangan tenaga dan meminimalizir terjadinya keausan dan kerusakan. 2) Untuk membentuk lapisan oli (oil film) mencegah kontak langsung permukaan logam dengan logam. Mengurangi gesekan dan mencegah keausan serta panas. 3) Oli juga berfungsi untuk mendinginkan bagian-bagian mesin 4) Sebagai seal antara piston dengan lubang dinding silinder. 5) Mengeluarkan kotoran dari bagian-bagian mesin 6) Mencegah karat pada bagian-bagian mesin.



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM 3. Macam-macam Sistem Pelumasan Sistem pelumasan yang biasa dikenal dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu;  Sistem Pelumasan Kering (Dry Sump System) Sistem pelumasan kering adalah sistem pelumasan dimana tangki oli ditempatkan di luar mesin, sehingga ruangan bak engkol selalu kering. Sistem ini sudah sangat jarang sekali digunakan pada kendaraan bermotor. Kebanyakan saat ini menggunakan sistem pelumasan yang basah, seperti di bawah ini.  Sistem Pelumasan Basah (Wet Sump System) Sistem pelumasan basah yaitu sistem yang menggunakan tanki oli pada bak engkol. Sistem pelumasan basah dibedakan lagi atas tiga tipe, yaitu (a) sistem percikan, (b) sistem penyaluran dengan tekanan, (c) sistem kombinasi tekanan dan percikan. Umumya kendaraan menggunakan sistem penyaluran dengan tekanan. Dalam sistem ini, oli ditekan oleh gerakan mekanik dari pompa oli dan disalurkan ke bagian-bagian mesin yang bergerak. Dan saat ini kebanyakan mobil, khususnya toyota menggunakan sistem pelumasan basah tipe kombinasi tekanan dan percikan, atau yang biasa disebut dengan sistem pelumasan tekanan penuh.



4. Karakteristik Minyak pelumas memiliki ciri-ciri fisik yang penting, antara lain: 



Viscosity Viscosity atau kekentalan suatu minyak pelumas adalah pengukuran dari mengalirnya bahan cair dari minyak pelumas, dihitung dalam ukuran standard. Makin besar perlawanannya untuk mengalir, berarti makin tinggi viscosity-nya, begitu juga sebaliknya.







Viscosity Index Tinggi rendahnya indeks ini menunjukkan ketahanan kekentalan minyak pelumas terhadap perubahan suhu. Makin tinggi angka indeks minyak pelumas, makin kecil perubahan viscosity-nya pada penurunan atau kenaikan suhu.



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM 



Flash Point Flash point atau titik nyala merupakan suhu terendah pada waktu minyak pelumas menyala seketika. Pengukuran titik nyala ini menggunakan alat-alat yang standard, tetapi metodenya berlainan tergantung dari produk yang diukur titik nyalanya.







Pour Point Merupakan suhu terendah dimana suatu cairan mulai tidak bisa mengalir dan kemudian menjadi beku. Pour point perlu diketahui untuk minyak pelumas yang dalam pemakaiannya mencapai suhu yang dingin atau bekerja pada lingkungan udara yang dingin.







Total Base Number (TBN) Menunjukkan tinggi rendahnya ketahanan minyak pelumas terhadap pengaruh pengasaman, biasanya pada minyak pelumas baru (fresh oil). Setelah minyak pelumas tersebut dipakai dalam jangka waktu tertentu, maka nilai TBN ini akan menurun. Untuk mesin bensin atau diesel, penurunan TBN ini tidak boleh sedemikian rupa hingga kurang dari 1, lebih baik diganti dengan minyak pelumas baru, karena ketahanan dari minyak pelumas tersebut sudah tidak ada.







Carbon Residue Merupakan jenis persentasi karbon yang mengendap apabila oli diuapkan pada suatu tes khusus.







Density Menyatakan berat jenis oli pelumas pada kondisi dan temperatur tertentu.







Emulsification dan Demulsibility Sifat pemisahan oli dengan air. Sifat ini perlu diperhatikan terhadap oli yang kemungkinan bersentuhan dengan air.



Selain ciri-ciri fisik yang penting seperti telah dijelaskan sebelumnya, minyak pelumas juga memiliki sifat-sifat penting, yaitu: 



Sifat kebasaan (alkalinity) Untuk menetralisir asam-asam yang terbentuk karena pengaruh dari luar (gas buang) dan asam-asam yang terbentuk karena terjadinya oksidasi.







Sifat detergency dan dispersancy Sifat detergency untuk membersihkan saluran-saluran maupun bagian-bagian dari mesin yang dilalui minyak pelumas, sehingga tidak terjadi penyumbatan.



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM Sifat dispersancy Untuk menjadikan kotoran-kotoran yang dibawa oleh minyak pelumas tidak menjadi mengendap, yang lama-kelamaan dapat menjadi semacam lumpur (sludge). Dengan sifat dispersancy ini, kotoran-kotoran tadi dipecah menjadi partikel-partikel yang cukup halus serta diikat sedemikian rupa sehingga partikel-partikel tadi tetap mengembang di dalam minyak pelumas dan dapat dibawa di dalam peredarannya melalui sistem penyaringan. Partikel yang bisa tersaring oleh filter, akan tertahan dan dapat dibuang sewaktu diadakan pembersihan atau penggantian filter elemennya. 



Sifat tahan terhadap oksidasi Untuk mencegah minyak pelumas cepat beroksidasi dengan uap air yang pasti ada di dalam karter oli, yang pada waktu suhu mesin menjadi dingin akan berubah menjadi embun dan bercampur dengan minyak pelumas. Oksidasi ini akan mengakibatkan minyak pelumas menjadi lebih kental dari yang diharapkan, serta dengan adanya air dan belerang sisa pembakaran maka akan bereaksi menjadi H2SO4 yang sifatnya sangat korosif.



5.



Lube Oil Consumption Konsumsi pelumas oli adalah 0,5-0,8 g/kWh (tergantung MCR) dan berdasarkan project



guide sudah diatur seperti berikut:



Engine Type



Lub Oil Consumption (Litres/hour)



6L21/31



6.



0,7 – 1,2



Komponen-komponen yang di perlukan Untuk mencapai suatu rangkaian sistem pendingin yang baik dan bisa berjalan sempurna



maka Mesin Man B&W L21/31 VBS telah menetapkan komponen-komponen yang harus ada, diantaranya adalah :



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM  Oil Pump Pompa yang berfungsi mensuplai oli ke bagian-bagian engine yang memerlukan Pelumasan. Biasanya digunakan jenis helical gear type lube oil pump, yang diletakkan pada Bagian bawah engine ( di dalam karter oli ) dan pada bagian hisapnya dipasang saringan kasar (strainer) untuk menghindari benda-benda kasar masuk ke dalam sistem. Pada beberapa engine, Oil Pumpnya mempunyai 2 pasang (double pump), dimana sepasang pompa untuk main pump dan yang satunya sebagai scavenging pump yang berfungsi untuk selalu mensuplai oli agar tetap stand-by di saluran hisap main pump. Sesuai pada project guide MAN B&W L21/31 halaman 1690729-9.3 page 1(4).  Reliefe Valve Relief valve adalah sebuah alat yang membatasi nilai tekanan maximum yang diperlukan pada sistim pelumasan, dimana kelebihan pressure sistim akan diteruskan ke tangki dalam bentuk flow.  Oil Filter Salah satu tugas dari sistem pelumasan adalah untuk menyapu semua kotoran dari titik-titik pelumasan engine dan permukaan bearing. Oli kemudian



menjadi



kotor dan harus dibersihkan sebelum kembali ke titik-titik pelumasan tersebut. Oli telah disaring saat melalui strainer



pada pompa oli. Untuk menangkap partikel



kotoran yang lebih halus, sistem pelumasan dilengkapi dengan



tiga filter,



tergantung pada tipe engine. Oil filter terdiri dari cartridge (wadah) filter yang dapat diganti (replaceable) yang berisi lipatan kertas.Semua oli dari pompa harus melewati filter-filter tersebut



untuk dibersihkan



sebelum memasuki engine kembali. Bila



terjadi penyumbatan pada oil filter, oli yang belum disaring dapat menuju ke engine melalui by-pass valve. By-pass valve ini terletak pada bracket dari filter.  Oil Filter By Pass Valve/Safety valve Adalah



Oil Filter



yang



dilengkapi valve yang dapat membuka



membypass flow oilke sistim tanpa melalui



untuk



penyaringan, apabila filter tersebut



memblock, terutama pada saatengine running. Oil CoolerAdalah pendingin oil yang didalamnya menggunakan air sebagai media pendingin, sehingga panas engine dan bagian-bagiannya yang dibawa oleh oil ke karter akan dinetralisir sebelum diteruskan ke sistim untuk pelumasan.



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM  Oil Cooler By pass Valve Adalah valve yang terdapat pada Oil Cooler, berfungsi membypass aliran oil apabila terjadi Block/terhambatnyaaliran oil karena kekentalannya disaat engine masih dingin.  Jet Spray Adalah jet yang berfungsi menyemprotkan aliran oil secara langsung ke masing-masing piston untuk pendingin/pelumasan piston, ring piston dan linernya pada putaran tertentuatausaat tekanan oli sangat tinggi, misalnya di atas putaran 1000 RPM. Untuk setiap silinder mempunyai satu unit Jet Spray.Piston sangat panas pendinginan terbuka.



akan menjadi



saat engine bekerja, dimana pada engine tertentu membutuhkan tambahan.



dimana



piston-cooling valve



pada engine block



Oli dipaksa keluar dari lubang di engine block melalui cooling jet, pada



tiap-tiap piston. Oli disemprotkan pada bagian bawah piston.  Oil Pressure Gauge Adalah untuk mendeteksi berapa nilai tekanan oil disaat sistim bekerja. Ada pula engine yang menggunakan Oil



Filter



Differential Pressure Gaugeuntuk



mendeteksi filter Blockdengan memanfaatkan nilai pressure aliran oil saat sebelum dan sesudah melewati Oil Filter.  Pelumasan Dengan Centrifugal Oil Separator Sistim pelumasan ini dilengkapi dengan oil seperator pada filter olinya, dengan tujuan dapat memisahkan/mengendapkan kotoran-kotoran yang terbawa bersama-sama oli.



Prinsip Kerja Minyak pelumas dihisap dari lub. oil sump tank oleh pompa bertipe helical gear melalui suction filter dan dialirkan menuju main diesel engine melalui second filter dan lub. oil cooler. Temperatur oil keluar dari cooler secara otomatis dikontrol pada level konstan yang ditentukan untuk memperoleh viskositas yang sesuai dengan yang diinginkan pada inlet main diesel engine. Kemudian lub. oil dialirkan ke main engine bearing dan juga dialirkan kembali ke lub. oil sump tank.



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM BAB I PERHITUNGAN Berdasarkan Project Guide MAN B&W , Minyak Pelumas yang digunakan adalah jenis SAE 40 (Society of Automotive Engineer) dengan TBN (Total Base Number) 30-55 untuk penggunaan bahan bakar HFO. Semakin rendah TBN maka interval pergantian oli pelumas akan semakin cepat, dikarenakan TBN adalah menunjukkan tinggi rendahnya ketahanan minyak pelumas terhadap pengaruh pengasaman. Setelah minyak pelumas tersebut dipakai dalam jangka waktu tertentu,maka nilai TBN ini akan menurun. Untuk mesin bensin atau diesel, penurunan TBN ini tidak boleh hingga kurang dari 1.



Engine yang digunakan



merupakan sistem pelumasan Basah (wet sump).  Lube oil pump, item 1 daan 2. Pompa pelumas oli adalah pompa yang digunakan pada sistem pelumasan untuk mengalirkan minyak pelumasan ke engine. Penempatan posisi suction pump yang baik diletakkan yang serendah mungkin. Pipa suction seharusnya pendek dan dengan beberapa lengkungan yang bertujujan untuk mencegah kavitasi. Pompa ini terbagi menjadi main pump dan stand-by pump. Ketentuan pompa seperti berikut: Kapasitas : 0,7-1,2 litres/hour (sesuai planning data) Pressure : 5 bar Temp : max 85 celcius Viskositas normal : 40 cSt (pada 70 celcius) Viskositas maks : 1000 cSt (pada 12 celcius untuk oli SAE 40) 



Perhitungan kapsitas pompa pelumas : Berdasarkan BKI 2006 Sec 11 C.3.1 tentang perhitungan kapasitas pompa : Q



= 5,75 x 10-3 x dh2



Dimana dh yaitu diamter pipa pelumas (pada project guide telah ditentukan dimater pipa pelumas untuk 6L21 yaitu 100 mm). Sehingga = 5,75 x 10-3 x 1002 = 57,5 m3 / h Sehingga dilakukan pemilihan pompa seperti berikut Q



Kapasitas Merk Jenis Spek Sumber Jumlah



72 m3 / h Hi-Sea Marine Gear Oil Pump HS-KCB-960 740 rpm ; 37 kW ; 6 bar http://www.hiseamarine.com/kcb-marinegear-oil-pump-465.html 1 main pump dan 1 stand-by pump



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM  Lube oil cooler Pendingin pelumas dilengkapi dengan stainless steel plat yang terpasang front-end box engine. Spesifikasi seperti berikut: Merk Bowman Jenis Marine oil cooler with hose fitting Spek Suitable for all engines up to 1200 kW Sumber https://www.ejbowman.co.uk/products/MarineOilCoolers.html



Gambar 1. Lube oil cooler  Automatic backflush filter Pada filter ini mempunyai 2 bagian yaitu yang pertama adalah  Filter utama Mempunyai filter mesh sebesar 25 µm yang sesuai dengan tingkat filtrasi nominal yaitu 20 µm. Fasilitas back-flushing beroperasi terus menerus melalui tekanan. Oli backflushing mengarah ke tempat pembuangan oli. Penurunan tekanan pada candles filter adalah sekitar 0,2 bar dengan filter bersih. Jika penurunan tekanan melebihi 2 bar, maka katup bypass filter akan terbuka  Filter kedua Mempunyai filter mesh sebesar 50 µm. Filter kedua ini juga berfungsi sebagai filter pengaman jika bypass filter terbuka. Pemilihan automatic backflush filter utama seperti berikut : Merk



Flange Connection Grade Filtration



BOLLFILTER Automatic Type 6.64 Automatic Self-Cleaning filter for large engines DN 100 25 µm



Pemilihan automatic backflush filter kedua seperti berikut : Merk Flange Connection Grade Filtration Sumber



BOLLFILTER Automatic Type 6.64 Automatic Self-Cleaning filter for large engines DN 100 50 µm https://www.bollfilter.com/en/filters/detail/bollfilterautomatic-type-664-automatic-self-cleaning-filterfor-large-engines.html



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM



Gambar 2. Automatic backflush filter  Lube oil Pressure Control Valve Katup pengatur tekanan ini berhubungan dengan pompa pelumas oli dan spesifikasi sesuai dengan pompa pelumas oli. Penentuan katup pengatur tekanan : Merk Jenis Tekanan Sumber



Hi-sea Marine Pneumatic Flue Control Ball Valve 1 MPa http://www.hiseamarine.com/pneumatic-fluecontrol-ball-valve-1525.html



Gambar 3. Pressure control valve



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM  Strainer (magnetic insert) (Item 7) Aksesori yang menarik untuk keranjang saringan adalah sisipan magnet. Dalam sistem di mana ada keausan besi atau baja terhadap satu sama lain sering kali ada partikel besi atau baja mikroskopis hadir dalam cairan. Ini terjadi pada pendinginan atau garis pelumas pada bantalan, pada oli yang melewati kotak roda gigi, dan pada tinta yang diproses pada pabrik rol misalnya. Partikel-partikel kecil ini kadang-kadang dapat melewati layar mesh terbaik. Cara untuk menangkapnya adalah dengan memasang magnet sebagai sisipan di keranjang saringan. Sisipan semacam itu harus dirancang sehingga semua cairan melewatinya dan dengan demikian bersentuhan dengan magnet.



Maka ditentukan strainer sebagai berikut : Merk



: Viking Lid-Ease



Type



: T Stariner with Magnetic_F1007



Material



: Cast Iron



Capacity



: 5 m3/h



 Prefilter for lub. oil purifier (Item 20) Fungsi dari filter adalah untuk melindungi pompa pemurni, maka filter harus dimasukkan sebelum pompa. Berikut Design data dari Main Engine Man MAN B&W L21/31 VBS



Ref. Project Guide Man MAN B&W L21/31 VBS Lubricating hal 3(4)



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM Sesuai dengan petunjuk Engine Guide maka menggunakan : Merk



ULTRAFILTER P-SMP MESH FILTER



Max Temp.



60 Celcius



Jumlah Unit



2 unit prefilter pada items 2 dan 2A



Mesh Size



840 mikron atau 0,84 mm



Ref. Catalog ULTRAFILTER P-SMP MESH FILTER



(Gambar 3. Prefilter )  Lub oil pump to purifier Pompa ini berfungsi menghisap pelumas dari tempat penyimpanan minyak pelumas untuk disirkulasikan. Berikut design data dari MAN B&W L21/31 VBS Design data: Capacity:



V=FxP



V



: Pump capacity in litres/hour



F



: 0,38



P



: Power of the engine in kW at MCR :1290 Kw (Project Guide Man B&W L21/31 VBS)



Pressure



: Max 2.5 bar



Temperature : Max 95°C V



= 0,38 x 1290 = 490.2 l/h = 0,4902 m3/h



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM Didapatkan data seperti berikut:



(Gambar 4. pump)  Lub oil purifier Minyak yang bersirkulasi secara bertahap akan terkontaminasi oleh produk pembakaran, air dan / atau asam. Dalam beberapa instance cat_fi nes mungkin juga ada. Untuk memperpanjang interval antara pertukaran minyak perlu menginstal self_cleaning otomatis pembersih minyak lub berdimensi untuk menangani aliran sekitar 0,32-0,38 l / kWh. Sebagai pedoman pemilihan pemurnian, berikut ini rumus dapat digunakan: V=



F x P x (24 / T)



V:



Kapasitas nominal purifier dalam liter /jam



F:



0,38



P:



Daya mesin di kW di MCR 1290 kW



T:



Waktu pemisahan harian, tergantung pada pemurnian (22_24 jam) V= =



0,38 x 1290C x (24 / 24) 490,2 l/h atau 0,49 m3/hour



Merk



TAIKO GEAR PUMP



Type



NHG - 0,5



Max Pressure



6 bar



Capacity



0,5 m3/hour



Dimension



500 x 340 mm



Jumlah Unit



1 Unit



FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN PRODI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN



LUBRICATING OIL SYSTEM  Preheater for lub. oil purifier Preheater harus dapat menaikkan suhu minyak dari sekitar 65°C hingga sekitar 95° C, yaitu suhu minyak untuk pemurnian. Kapasitas: C = V x T / 1800 C



: Kapasitas preheater dalam kW



V



: Alirkan melalui preheater dalam liter / jam - didapat dari kapasitas Purifier.



T



: Perbedaan suhu 35 ° C (mesin Pengoperasian)



Tekanan maksimum



4 bar



Kehilangan tekanan maks



0,5 bar



Beban spesifik pada permukaan pemanas untuk preheater listrik tidak boleh lebih dari 0,8 W / cm2. C = V x T / 1800 = 490,2 x 35 / 1800 = 9,531 Kw = 9531 Watt Maka dipilih preheater dengan daya seperti berikut: Merk



VESTA™ EH ELECTRICAL HEATER



Type



300-HDF-48-230-54*3+4



Daya



12 Kw



Jumlah Unit



1 unit pada preheater



(Gambar 5. Preheater for purifier) (Ref. Catalog Vesta™ Eh Electrical Heater)