Apa Ini ?

Ini adalah yang Saya kerjakan selama 1,5 tahun terakhir. Sekarang judul di atas menjadi topik tugas akhir Saya .

Mesin Diesel Apa yang Kita Bicarakan di Sini ?

Mesin diesel besar seperti yang banyak kita temukan di unit pembangkit listrik atau di lambung kapal laut. Mesin-mesin ini umumnya dituntut untuk beroperasi 24/7. Kerusakan mesin-mesin ini umumnya menimbulkan kerugian ekonomis yang besar, baik kerugian karena perbaikan maupun kerugian karena produksi yang terhenti. Sebagai ilustrasi lihat gambar di bawah.

Apa Itu Sistem Monitoring dan Diagnosis Mesin Diesel ?

Sistem yang melakukan hal-hal berikut secara otomatis :

1. Mengukur besaran-besaran fisis dari engine, seperti tekanan silinder, vibrasi, exhaust temperature, oil pressure, oil temperature, cooling-water temperature, intake pressure, dan masih banyak lagi.
2. Menyimpan / mengorganisasi serta menampilkan histori data-data hasil pengukuran.
3. Melakukan analisis terhadap data-data historis dan menyimpulkan bagaimana kondisi engine pada saat ini, atau bahkan memprediksi kondisi engine dalam beberapa waktu ke depan. Proses ini kita sebut diagnosis.

Sistem ini dapat dianalogikan sebagai seorang dokter yang mengobservasi pasien dari gejala-gejala tampak dan besaran-besaran terukur (suhu tubuh, kandungan Hb dan trombosit dalam darah, dll) kemudian menyimpulkan jenis penyakit yang diderita pasien.
Gambar berikut mengilustrasikan sistem yang saya bangun :

Bagaimana Cara Mengukur Besaran-Besaran Fisis dari Engine ?

Tentu saja dengan memasang sensor di tempat yang diinginkan. Sensor-sensor mengeluarkan sinyal listrik analog(0-5V atau 4-20mA) proporsional dengan besaran yang diukur. Sinyal listrik ini diterima oleh perangkat akuisisi data berbasis mikroprosesor, yang berfungsi mengkonversi sinyal listrik analog menjadi data digital. Data digital kemudian disimpan untuk diproses lebih lanjut.

Tekanan Silinder

Tekanan silinder diukur dengan memasang sensor tekanan di ruang bakar, di atas kepala silinder. Menghasilkan sinyal seperti pada gambar di bawah. Dari sinyal ini dapat dianalisis mengenai proses konversi energi (pembakaran yang) terjadi di setiap silinder (combustion analysis dan heat transfer analysis)

Vibrasi Kepala Silinder

Vibrasi Kepala Silinder diukur dengan accelerometer di atas cover kepala setiap silinder. Menghasilkan sinyal seperti pada gambar di bawah. Dari sinyal ini dapat dianalisis event-event mekanikal yang terjadi di setiap silinder, di dalam sinyal ini tercetak kontribusi komponen-komponen dalam silinder, seperti intake dan exhaust valve, bearing, liner, compression rings, injector, dll. Analisis mengenai pembakaran (combustion) juga dapat dilakukan dengan mengamati sinyal vibrasi pada sudut terjadinya pembakaran

Cylinder Signature

Gambar di bawah sebelah kiri menunjukkan signature dari sebuah silinder, berisi sinyal-sinyal tekanan, perubahan tekanan, vibrasi, dan emisi akustik. Gambar di bawah sebelah kanan menunjukkan diagram PV, yaitu sinyal tekanan dalam domain volume.

Bagaimana Cara Melakukan Diagnosis ?

Beberapa pendekatan dapat dilakukan :

1. Heat Transfer/Thermodynamic Analysis
2. Vibration Analysis
3. Oil Analysis
4. Process Variables Analysis
5. Performance Analysis

Setiap pendekatan yang dipilih dapat menggunakan ‘tools’ yang bermacam-macam, mulai dari teknik-teknik statistik/stokastik yang beraneka ragam hingga aplikasi expert system dan artificial intelligence.

Artificial Intelligence (kecerdasan buatan) telah mencapai level yang praktikal (reliable dan ekonomis) untuk diterapkan dalam diagnosis mesin diesel. Implementasi artificial intelligence yang mungkin paling populer adalah algoritma komputer yang disebut ‘Artificial Neural Network (ANN)’. Konstruksi ANN diilhami dari otak manusia yang terdiri dari interkoneksi milyaran neuron (sel-sel otak). ANN mempunyai kemampuan ‘belajar’, yaitu mengenali dan mengklasifikasi pola-pola yang di-input-kan kepadanya. Gambar berikut mengilustrasi kan ANN yang dipakai untuk analisis Process Variable, dapat dilihat bahwa ANN mengklasifikasikan kombinasi variabel-variabel operasi menjadi kondisi engine.