32 Tonny

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006 ISSN 0854 - 5561

264

ANALISIS KERUSAKAN KOPLING KOMPRESOR UDARA SISTEM CATU UDARA TEKAN IEBE

Tonny Siahaan

ABSTRAK

ANALISIS KERUSAKAN KOPLING KOMPRESOR UDARA SISTEM CATU UDARA TEKAN IEBE. Sistem Catu Udara Tekan IEBE berfungsi untuk memproduksi udara tekan yang kering dan bebas minyak untuk kebutuhan proses dan instrumen kendali sistem VAC. Peralatan utama pada sistem catu udara tekan terdiri dari: kompresor udara, pengering udara, filter udara tekan, tangki timbun dan pipa distribusi. Peralatan utama dipasang pada gedung media energi suplay`(MES), kemudian udara tekan yang bebas minyak dan kering dialirkan melalui pipa distribusi ke gedung Instalasi Elemen Bakar Eksperimental (IEBE) yang dilengkapi dengan katup reduksi tekanan (PRV) sebelum memasuki ke peralatan pengguna. Dalam pengoperasian kompresor sering terjadi kerusakan kopling transmisi yang menyambungkan poros motor penggerak dengan poros kompresor. Kopling terbuat dari bahan karet yang dirancang tahan tumbukan atau beban kejut terutama pada saat kompresor start. Analisis kerusakan dilakukan untuk mengetahui penyebab kerusakan kopling sehingga kerusakan serupa tidak terjadi. Analisis dilakukan dengan cara mengidentifikasi kebocoran udara tekan pada unit kompresor, peralatan serta persambungan yang terdapat sepanjang pipa distribusi hingga peralatan pengguna udara tekan. Dalam penelitian ini pemeriksaan dilakukan secara pisik mulai dari unit kompresor udara, jalur pipa distribusi di gedung MES dan jalur pipa distribusi di gedung IEBE. Dari hasil penelitian diperoleh pada unit kompresor tidak terjadi kebocoran, tetapi pada jalur pipa di gedung MES kecocoran udara terjadi yaitu pada rumah filter udara tekan, tangki timbun sedangkan pada jalur pipa distribusi di gedung IEBE kebocoran udara terjadi pada PRV dan panel kendali sistem VAC. Kebocoran udara tekan seperti ini mengakibatkan frekuensi loading/unloading pada kompresor meningkat sehingga pembebanan terhadap kopling berlebih yang mengakibatkan kerusakan kopling sebelum waktunya (mempersingkat umur pakai kopling).

PENDAHULUAN

Sistem catu udara tekan Instalasi Elemen Bakar Eksperimental (IEBE) berfungsi untuk memproduksi udara tekan yang kering dan bebas minyak untuk kebutuhan proses dan instrumen kendali pneumatik pada sistem tata udara (VAC). Kompresor udara menggunakan motor listrik sebagai tenaga penggerak dengan sistem transmisi menggunakan kopling yang terbuat dari bahan karet. Dalam pengoperasiannya kopling kompresor sering mengalami kerusakan. Analisis kerusakan kopling kompresor udara tersebut dilakukan untuk mengetahui penyebab kerusakan sehingga kerusakan serupa tidak terjadi lagi. Ditinjau dari mekanisme penggerak dan sistem pengoperasian kompresor, kerusakan kopling dapat terjadi karena kebocoran udara tekan sehingga pengoperasian kompresor melebihi dari yang semestinya. Identifikasi kebocoran udara tekan dilakukan secara fisik yang dilakukan bertahap mulai dari unit kompresor, peralatan yang dilalui udara tekan sampai ujung

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006

265

jalur pipa distribusi. Selain untuk mengatasi kerusakan kopling kompresor diharapkan kondisi terkini dari instalasi udara tekan IEBE dapat diketahui.

SISTEM UDARA TEKAN IEBE

Komponen dan Cara Kerja Peralatan

Sistem Udara Tekan IEBE[1] terdiri dari dua unit kompresor udara (CO.01 dan CO.02), dua unit pengering udara jenis refrigerasi (AD.01 dan AD.02), dua unit pengering udara jenis absorbsi (AD.03 dan AD.04), tangki timbun (storage tank) serta jaringan pipa distribusi yang dilengkapi dengan sejumlah filter udara tekan serta katup reduksi tekanan (PRV), seperti Gambar 1. Kompresor udara yang terpasang termasuk jenis kompresor sekrup (screw compressor) yang terdiri dari dua tingkat (elemen tekanan rendah dan elemen tekanan tinggi) dengan pendingin air[2] yang dihasilkan oleh menara pendingin. Udara atmosfer disaring terlebih dahulu didalam filter udara masuk, kemudian dimampatkan didalam elemen tekanan rendah. Udara tekan yang dihasilkan elemen tekanan rendah didinginkan didalam pendingin antara (intercooler) kemudian dimampatkan didalam elemen tekanan tinggi, setelah itu didinginkan didalam pendingin akhir (aftercooler) dan seterusnya diteruskan ke dalam pipa distribusi udara tekan. Elemen sekrup kompresor tidak diberi pelumas sehingga udara tekan yang dihasilkan kompresor ini tidak mengandung pelumas (oil free). Pipa udara tekan keluar kompressor (discharge pipe) dilengkapi dengan perangkap uap air (moisture trap) sehingga kondensat yang mungkin terjadi akibat proses pendinginan dalam peralatan pendingin udara dibuang melalui pembuangan pada alat ini. Selanjutnya udara tekan disaring dalam filter udara tekan dan kemudian dikeringkan di dalam pengering udara (air drier) sehingga udara tekan yang dialirkan ke pengguna terjamin kekeringan dan kebersihannya. Pipa distribusi udara tekan dibagi dua yaitu kelompok udara tekan proses (Process Air) dan kelompok udara tekan instrumen (Instrument Air). Udara proses (PA) dilewatkan melalui pengering udara jenis refrigerasi kemudian dikumpulkan dalam tangki yang dihubungkan dengan pipa distribusi udara proses, sedangkan udara instrumen (IA) dilewatkan melalui pengering udara jenis absorbsi kemudian dikumpulkan dalam tangki yang dihubungkan dengan pipa distribusi udara instrumen. Untuk menjamin kebersihan udara maka filter udara tekan dipasang pada pipa posisi sebelum filter (prefilter) dan sesudah filter (afterfilter) pengering udara. Rumah fiter udara ini dilengkapi dengan pembuangan air yang mungkin terperangkap pada saat mengalami proses penyaringan. Kapasitas kompresor sebesar 172 l/det (613.7 m3/jam) dengan tekanan udara maksimum adalah 10 kg/cm2.

Gambar 1. Instalasi Udara Tekan IEBE [1]

CO.01

CO.02

AD.01

AD.02

AD.03

AD.04

PF

PF

PF

PF

AF

AF

AF

AF

PV.01

PV.02

Udara Tekan Process Air (PA)

Udara Tekan Instrument Air (IA)

CT

CT

Pendingin

Pendingin

Keterangan: CO: Kompresor Udara AD: Air Drier PF, AF : Filter Udara Tekan CT: Cooling Tower PK : Pompa Pendingin PV : Tangki Tekan


266

Sistem Pengoperasian Kompresor

Kompresor udara menggunakan motor listrik sebagai motor penggerak dimana poros motor dan poros kompresor disambung dengan kopling yang terbuat dari bahan karet yang dirancang tahan terhadap tumbukan, seperti Gambar 2.

Pengoperasian kompresor dilengkapi dengan sistem kendali otomatis yang dapat mengatur kompresor beroperasi berbeban (loading) yaitu proses kompresi berlangsung dan kompresor tanpa beban (unloading) yaitu tidak terjadi kompresi tetapi motor penggerak tetap beroperasi. Pengendalian dilakukan oleh sakelar tekan (pressure switch) mengacu pada setting tekanan yang diukur pada pipa udara tekan setelah kompresor. Jika pemakain udara tekan sedikit maka tekanan udara akan naik sehingga mencapai batas atas setting pada sakelar tekanan (kondisi tanpa beban). Sebaliknya jika pemakaian udara tekan banyak sehingga tekanan turun mencapai batas bawah maka kompresor berbeban (loading). Jika keadaan tanpa beban berlangsung lama (melebihi setting waktu pada timer) maka aliran listrik ke motor penggerak diputus sehingga unit tidak beroperasi dan akan beroperasi kembali jika tekanan udara pada pipa turun kembali.

Distribusi Udara Tekan

Peralatan utama sistem udara tekan yang terpasang didalam gedung MES (Media Energy Supply) yaitu: kompresor udara, pengering udara, filter udara tekan, tangki timbun baik untuk kelompok udara proses maupun udara instrumen. Pipa distribusi keluar dari gedung MES dilewatkan melalui jembatan pipa (pipe bridge) kemudian memasuki gedung IEBE (Gedung 65) pada lorong pipa bersebelahan dengan ruang HR.38. Pipa distribusi didalam gedung 65 dilengkapi dengan katup reduksi tekanan (PRV) baik untuk kebutuhan proses maupun instrumen VAC. Tekanan udara yang dibutuhkan peralatan pengguna berkisar antara 3 – 7 kg/cm2. Setiap PRV dilengkapi dengan peralatan perangkap uap air (water trap) sehingga kekeringan udara tekan tetap terjaga. Untuk menjaga kontinuitas aliran udara tekan setiap PRV selalu dipasang paralel (satu operasi dan satu cadangan). Udara tekan instrumen kebutuhan peralatan kendali sistem VAC dilengkapi dengan panel yang berisikan katup solenoid, transducer, transmitter dan perangkat catu daya. Penyambungan saluran udara tekan dari pipa tembaga kedalam transducer, transmitter, aktuator dan damper VAC menggunakan selang plastik.

Tata Kerja Pemeriksaan Kebocoran Udara Tekan

Pemeriksaan kebocoran udara tekan dilakukan dengan memperhatikan kemungkinan terjadinya kebocoran udara tekan dalam saluran dan peralatan yang dilalui mulai dari unit kompresor sampai ke peralatan pemakai. Identifikasi kebocoran dilakukan secara fisik, dimana kebocoran udara tekan ditandai dengan bunyi desis udara yang bocor. Pemeriksaan dilakukan secara bertahap yaitu

Gambar 2. Kompresor Sekrup Injeksi Minyak [3]

Motor Listrik Elemen Sekrup


267

mulai dari unit kompresor, jalur pipa distribusi didalam gedung MES dan kemudian jalur pipa distribusi di dalam gedung-65.

Untuk dapat mendeteksi kebocoran udara tekan pada unit kompresor maka setiap langkah proses mulai dari sisi udara masuk, kompresi awal dalam elemen low presure (LP), pendinginan awal, kompresi akhir dalam elemen high presure (HP), pendinginan akhir serta katup cegah aliran balik (check valve). Pemeriksaan kebocoran udara tekan pada unit kompresor dilakukan dengan menutup katup utama pada pipa tekan sewaktu kompresor beroperasi dalam keadaan kompresi. Kemudian kompresor ditunggu beberapa saat dalam keadaan unloading, jika terjadi kebocoran pada unit kompresor maka sistem kendali loading/unloading akan segera bekerja untuk mengaktifkan kompresor menjadi keadaan loading (kompresi). Pemeriksaan kebocoran pada filter udara tekan difokuskan pada rumah filter yaitu pada bagian pembuangan air dan gelas indikator permukaan air.

Konstruksi tangki timbun sebagai tangki tekan (pressure vessel) dilengkapi man hole yang ditutup dengan sambungan flens serta flens persambungan dengan pipa distribusi. Flens diikat dengan sejumlah baut dengan konstruksi disekat dengan gasket yang terbuat dari bahan karet. Kebocoran pada flens dapat terjadi jika penguncian baut flens tidak merata, tetapi kerapatan penguncian sangat tergantung dari elastisitas gasket.

Identifikasi kebocoran udara tekan didalam gedung 65 difokuskan pada PRV dan panel kendali sistem VAC. Kebocoran dapat terjadi pada PRV yaitu karena konstruksi katup dikencangkan dengan sistem sambungan baut dan perangkap air yang dilengkap dengan pembuangan otomatis. Pada panel kendali VAC kebocoran dapat terjadi pada komponen peralatan kendali dalam panel dan konektor selang antara pipa tembaga dengan peralatan maupun pada aktuator.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah mempelajari buku manual kompresor[3] maka diagram alir udara tekan dalam unit kompresor (Gambar 3) dapat dibuat sehingga mempermudah identifikasi kebocoran dalam unit kompresor. Dari hasil identifikasi yang dilakukan tidak ditemukan kebocoran udara tekan pada unit kompresor udara, hal ini menunjukkan bahwa check valve berfungsi dengan baik. Demikian juga pada perangkap uap air juga tidak ditemukan kebocoran udara tekan menunjukkan masih berfungsi dengan baik.


268

Perangkap Air

Kebocoran udara pada jalur distribusi di gedung MES ditemukan pada rumah filter udara tekan dan flens tangki timbun. Kebocoran pada rumah filter ditemukan pada sistem pembuangan (drain) dan gelas indikator karena terjadi kerusakan. Kebocoran udara tekan pada tangki timbun ditemukan pada flens persambungan pipa dengan tangki serta pada flens tutup man hole. Kebocoran pada flens tutup man hole dikarenakan gasket yang terbuat dari bahan karet telah mengalami pengrusakan akibat usia, sehingga elastisitasnya tidak cukup meskipun baut baut pengikat sudah dikencangkan.

Sedangkan kebocoran udara pada jalur ditribusi di gedung 65 ditemukan pada katup PRV dan konektor selang pada panel kendali VAC. Kebocoran udara pada PRV (Gambar 4) pada umumnya ditemukan pada bagian gasket dan lubang pembuangan pada perangkap uap air.

Kebocoran pada panel VAC ditemukan pada konektor selang penyambung (plastik) antara pipa udara tekan (pipa tembaga) dengan komponen peralatan kendali (katup solenoid, transducer, dan aktuator).

Udara Tekan

Katup Utama

Elemen LP

Elemen HP

Filter udara

Udara masuk

Air Pendingin

Air Pendingin

Intercooler

Aftercooler

Check Valve

Condensate Trap

Pembuangan Air

Gambar 4. Skematik Komponen PRV

Regulator Perangkap Air

Gambar-3 Diagram Alir Udara Tekan dalam Unit Kompresor


269

Kebocoran udara tekan yang terjadi pada filter udara tekan, tangki timbun, PRV dan panel kendali VAC mengakibatkan kompresor bekerja melebihi dari keadaan yang semestinya, sehingga jumlah frekuensi loading/unloading melebihi keadaan normal. Kondisi seperti ini mengakibatkan pembebanan pada kopling melebihi yang semestinya sehingga mempersingkat umur pakai (life time) kopling. Untuk mengatasi hal tersebut perlu tindakan untuk mengatasi terjadinya kebocoran udara tekan sehingga frekuensi kondisi loading/unloading menjadi berkurang. Filter udara tekan yang terpasang sebelum dan sesudah alat pengering udara (masing-masing berjumlah empat buah) sebaiknya diganti dengan yang baru. Kebocoran udara tekan pada katup PRV pada jalur distribusi udara instrumen (IA) lebih banyak dibandingkan dengan pada jalur distribusi udara proses (PA) karena komponen peralatan kendali yang banyak terpasang pada panel kendali VAC. Komponen-komponen seperti transduser, transmitter dan katup solenoid serta selang konektor yang rusak perlu diganti mengingat panel kendali VAC terkait dengan pengaturan kipas udara sistem udara masuk, sistem udara buang serta damper dan variable air volume (VAV) pada distribusi udara di dalam ruangan.

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan hal-hal seperti berikut:

1. Pemeriksaan kebocoran terhadap unit kompresor menunjukkan tidak terjadi kebocoran udara tekan, artinya check valve pada pipa tekan kompresor berfungsi dengan baik.

2. Ditemukan kebocoran udara tekan di beberapa lokasi yaitu: rumah filter udara tekan, tangki timbun, PRV dan panel kendali sistem VAC.

3. Kebocoran udara tekan mengakibatkan frekuensi loading/unloading pada kompresor melebihi kondisi normal sehingga pembebanan kopling berlebih mengakibatkan kerusakan kopling sebelum waktunya.

Untuk mengatasi kebocoran udara tekan disarankan hal-hal seperti berikut:

1. Pada jalur pipa distribusi di gedung MES perlu tindakan perbaikan rumah filter udara tekan atau diganti dengan rumah yang baru dan penggantian gasket pada flens man hole tangki timbun.

2. Pada jalur pipa distribusi di gedung 65 perlu tindakan perbaikan pada PRV, perangkap uap air serta penggantian selang konektor dengan yang baru.

3. Sehubungan dengan kebocoran pada komponen peralatan kendali sistem VAC maka sebaiknya dilakuakn uji fungsi yang menyeluruh pada sistem kendali VAC.

DAFTAR PUSTAKA

[ 1 ] Anonim, ”Dokumen Sistem Catu Udara Tekan IEBE”, PT Djasa Ubersakti

[ 2 ] Atlascopco, ”Instruction Book for Stationary Compressor ZR 275”, 1987

[ 3 ] Ingersoll-Rand, ”Rotary Screw Air Compressor”.

[ 4 ] Sularso & Tahara Haruo, “Pompa & Kompresor Udara”, Pradnya Paramita, Jakarta 1985

32 Tonny

Documents

Transcript of 32 Tonny