Caterpillar G3500 Series beroperasi menggunakan bahan bakar gas, siklus Otto. Dimana untuk terjadi proses pembakaran memerlukan pemicu berupa spark plug. Gas engine Caterpillar tersebut merupakan mesin dengan tipe empat tak/langkah. Untuk menyelesaikan satu kali kerja memerlukan empat kali langkah (hisap – kompresi – kerja – buang). Proses pencampuran bahan bakar dengan udara pada Caterpillar G3500 terjadi di karburator. Mesin gas Caterpillar G3500 Series memiliki konfigurasi sebagai berikut:
• Jumlah silinder / FO : 8, 12, 16 silinder
• Diameter piston : 170 mm
• Panjang langkah : 190 mm
• Panjang Con. Rod : 300 mm
• Katup buang tutup : 50 derajat (50 ATDC)
• Katup isap tutup : 200 derajat (20 ABDC)
• Katup buang buka : 500 derajat (40 BBDC)
• Katup isap buka : 700 derajat (20 BTDC)
Umumnya mesin gas dari Caterpillar tidak disediakan indicator cock atau kiene valve/port untuk memonitor tekanan pembakaran dalam ruang bakar. Sehingga pemantauan kondisi mekanikal dan proses pembakaran menggunakan sensor vibrasi yang diletakkan di cylinder head.
Kompresi Bocor
Kebocoran kompresi pada mesin pembakaran dalam (internal combustion engine), baik mesin diesel maupun mesin bensin, terjadi pada saat langkah kompresi. Dimana pada langkah tersebut udara pembakaran terjebak dalam ruang bakar saat piston bergerak mendekati TMA/Titik Mati Atas (TDC/Top Dead Centre). Dengan teknologi analisis vibrasi dan tekanan, dapat diketahui kejadian dari kebocoran kompresi tersebut. Data tekanan akan memberikan nilai yang tidak sesuai jika terjadi kebocoran kompresi. Data vibrasi akan memberikan informasi tentang desis atau hembusan udara keluar melalui celah sempit (celah tersebut umumnya terjadi pada valve yang berlubang atau seat valve tidak berfungsi dengan baik serta kerusakan pada kepala piston atau ring kompresi).
Analisis Kebocoran Kompresi
Pada mesin bensin atau gas, terkadang tidak terdapat indicator cock atau kiene valve/port untuk membaca tekanan ruang bakar. Sehingga proses pembakaran dalam ruang bakar hanya memanfaatkan teknologi vibrasi. Teknologi vibrasi tersebut dihubungkan dengan pergerakan shaft (crank angle position). Sehingga setiap pergerakan naik turun piston dapat diketahui. Sumbu X merupakan “Sudut Crankshaft”, pada mesin 4 tak/langkah maka lebar sudutnya adalah 720 derajat. Sedangkan jika unit yang dimonitor merupakan mesin 2 tak/langkah maka lebar sudut hanya 360 derajat. Sumbu Y merupakan plot data tekanan dalam satuan bar, atau berisikan data vibrasi dalam satuan G’s.
Data Vibrasi
Berikut adalah analisis kebocoran kompresi yang dapat diketahui dari data vibrasi cylinder head. Data tersebut diambil dari mesin diesel Caterpillar G3516 diambil pada 24 Mei 2013. Unit tersebut merupakan pembangkit listrik (power plant) sebuah oil gathering station di salah satu perusahaan ekplorasi minyak dan gas bumi. Pada saat dilakukan pengambilan data, Unit beroperasi dengan putaran kerja 1200 RPM, dengan beban yang dibangkitkan sebesar 540 kW. Dari data parade vibrasi tersebut, terlihat silinder #4 pada saat langkah kompresi (bagian tengah) terdapat profil vibrasi kebocoran.
Profil tersebut terjadi pada saat awal langkah kompresi sampai mendekati akhir langkah kerja. Udara pembakaran keluar dari ruang bakar, yang seharusnya terjebak saat piston bergerak naik di langkah kompresi.
Kebocoran kompresi pada engine dapat terjadi karena kerusakan katup (valve) atau kerusakan di ring kompresi. Ketika terjadi kebocoran kompresi pada proses pembakaran, dalam ruang bakar terjadi proses pembakaran tidak sempurna akibat kekurangan udara dan bahan bakar. Salah satu indikasinya adalah temperatur gas buang pada silinder tersebut menurun. Dan jika kebocoran kompresi diakibatkan oleh ring kompresi atau kepala piston yang rusak (berlubang), maka tekanan ruang mesin atau crankcase akan meningkat.
Salah satu penyebab terjadinya kerusakan valve adalah ketukan berlebih valve terhadap seat serta hot spot akibat deposit pada valve yang akan mengikis valve secara perlahan.
Tindakan Perbaikan
Untuk memastikan mengenai kebocoran tersebut, perlu segera diinformasikan ke pihak terkait (misalnya tim Pemeliharaan atau Maintenance) dan dilakukan tes kompresi saat unit dihentikan. Saat dilaksanakan PM (pemeliharaan rutin), tim Maintenance melakukan tes kompresi pada silinder #4 dan didapatkan nilai tekanan kompresi dibawah normal (190 psi < compression < 240 psi). Ketika dilakukan pemeriksaan cylinder head, dibongkar, ditemukan salah satu valve buang dalam kondisi berlubang.
