Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal
-
Upload
ruswandi-papahnya-anin -
Category
Documents
-
view
205 -
download
13
Transcript of Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
EVALUASI UNJUK KERJA KOMPRESOR SENTRIFUGAL
Menyambung pembahasan kita pada teori perhitungan unjuk kerja kompresor sentrifugal, kali ini saya akan memberikan contoh
perhitungan evaluasi unjuk kerja dimaksud.
Contoh ini diambil dari salah satu kertas kerja saya di salah satu perusahaan minyak di
Indonesia pada penghujung tahun 2002. Sebut saja misalnya kita akan mengevaluasi sebuah kompresor dengan tag number 86 K
201. Dalam hal ini Kompresor 86 K 201 adalah kompresor sentrifugal dengan penggerak turbin uap yang berfungsi sebagai
sarana untuk mensirkulasikan kembali (recycling) gas hidrogen yang diperlukan pada proses tatoray yang merupakan proses
transalkylasi aromatik secara katalis di sebuah industry minyak.
Gas dari separator 86 V 201 (recycle gas) dikompresikan bertemu dengan feed hidrokarbon masuk ke reaktor R201 melalui
combined feed exchanger E201 dan furnace F201. Kemurnian hidrogen di dalam recycle gas dijaga dengan make up hidrogen
dari unit plat forming. Kegagalan aliran recycle gas ini dapat menyebabkan terhentinya proses pada unit ini. Diagram alir dari
kompresor 86 K 201 dapat dilihat dalam gambar berikut.
Mengingat pentingnya fungsi kompresor 86 K 201, perlu dilakukan analisa dan monitoring yang terus menerus terhadap unjuk
kerja kompresor tersebut.
Untuk mengevaluasi unjuk kerja kompresor, perlu diketahui data spesifikasi yang menunjukan karakteristik kompresor dimaksud
serta data kondisi operasi yang menunjukan kemampuan kerja kompresor secara nyata.
1. Data Spesifikasi Kompresor 86 K 201
Manufacture / model : Hitachi-Pignone / BCL 353
Tipe kompresor : Centrifugal - multi stage double casing.
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
Kapasitas : 120883 Nm3/hr
Service gas : H2 ± HC
Berat molekul : 6,7
Tekanan masuk : 32,6 kg/cm
2
abs.
Tekanan keluar : 38,5 kg/cm2abs.
Temperatur masuk : 38 0C
Kecepatan : normal : 10.860 rpm rated : 11.400 rpm
Tekanan casing maks. : 42 kg/cm2abs
Manufacture no. : 88P7120501
Tahun : 1989
2. Data Spesifikasi Penggerak
Jenis Penggerak : Turbin uap
Nomor seri : 17947
Tipe : B4-R3
Rated Power/speed : 1100 KW / 11.400 rpm
Putaran kritis : 1st 5550 rpm - 2nd 31.700 rpm
Temperatur masuk : normal 3300
C maks. 3700
C
Tekanan keluar : 3 kg/cm2 g
Tekanan masuk : normal 19 kg/cm2 maks. 22 kg/cm2
Berat : 4000 kg
Tahun : 1989
3. Data Desain
Kapasitas : 120.883 Nm3/hr
Aliran massa : 602 kg/min
Kondisi masuk :
Tekanan : 32,6 kg/cm2
Temperatur : 38 0C
<!--[if !vml]--> <!--[endif]-->K=C p/Cv : 1,378
Faktor Kompresibilitas (Z1) : 1,015
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
Volume : 73,82 kg/cm2
Kondisi Keluar :
Tekanan : 38,5 kg/cm2
Temperatur : 54,6 0C
K=C p/Cv : 1,38
Faktor Kompresibilitas (Z2) : 1,019
Rasio tekanan : 1,181
Head politropik : 6844 m
Efisiensi politropik : 80,5 %
Daya : 875 KW
Putaran : 10860 rpm
4. Data Kondisi Operasi
Kapasitas : 131.600 Nm3/hr
Temperatur masuk (T1) : 37 oC = 558,6 oR
Tekanan masuk (P1) : 28 kg/cm2g = 412,3 psia
Temperatur keluar (T2) : 60 oC = 600 oR
Tekanan keluar (P2) : 34,12 kg/cm2
g = 499,2 psia
y Perhitungan Kompresor
y Kapasitas Kompresor
y Unjuk Kerja mekanis
y Simpulan dan Saran
5. Perhitungan Kompresor
5.1 Komposisi Gas :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
5.2 Komposisi Gas Propertis Partial
5.3 Perhitungan Gas Propertis Campuran.
Hasil perhitungan gas propertis campuran dapat dilihat dalam tabel 3.
Dimana dari perhitungan tersebut didapat harga gas propertis campuran sebagai berikut :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
BM mix = 6,74
Pc mix = 299,45 psia
Tc mix = 146,04 oR
Cp mix = 7,77 BTU/lbm.mol.
o
R
5.4 Panas Jenis Spesifik dan Spesifik Gravity
a. Panas jenis spesifik
Panas jenis spesifik (specifik heat ratio) dapat dicari dengan menggunakan persamaan :
dimana :
K : Panas jenis spesifik
Cp mix: Panas spesifik pada tekanan konstan, kondisi campuran.
b. Spesifik gravity
Sedangkan spesifik gravity dapat dicari dengan dua persamaan :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
5.5 Mencari Faktor Kompresibilitas (Z)
a. Kondisi masuk.
Dari hubungan Pr1 dan Tr1 pada gambar 1 didapat harga Z1 = 1,015.
b. Kondisi keluar.
Dari hubungan Pr2 dan Tr2 pada gambar 1 didapat harga Z2 = 1,02.
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
Gambar 1 Faktor Kompresibilitas Chart
c. Kondisi rata-rata.
d. Mencari harga Cp.
Dapat digunakan persamaan :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
5.6 Eksponen Politropik
Besarnya eksponen politropik (n) dapat dihitung dengan persamaan :
5.7 Menghitung Head
Karena head yang dihitung adalah head dalam kondisi aktual, maka persamaan yang digunakan menggunakan asumsi politropik,
dengan rumus :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
5.8 Efisiensi
Efisiensi adalah perbandingan antara kerja sesungguhnya dengan kerja desain (teoritis). Efisiensi politropik dapat diketahui
dengan persamaan :
Hubungan antara harga head dan efisiensi politropik menunjukan head aktual politropik, hal ini dapat dilihat dari persamaan
berikut :
5.9 Kapasitas Kompresor
a. Konversi kapasitas desain.
b. Kapasitas operasi :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
c. Dalam weight flow :
5.10 Daya Kompresor
a. Daya gas (aerodinamic)
b. Daya Kompresor
Daya kompresor merupakan perbandingan antara daya gas dengan efisiensi mekanis. Di mana untuk kompresor sentrifugal
kehilangan daya karena mekanis sekitar 3 %. Sehingga, daya kompresor menjadi :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
b. Daya penggerak
Sedangkan daya penggerak adalah daya kompresor dibanding efisiensi transmisi. Dimana efisiensi transmisi menggunakan
fleksibel kopling sekitar 98 %.Sehingga daya penggerak menjadi :
Dari hasil perhitungan di atas dapat diketahui parameter pokok yang paling berpengaruh yaitu :
Hasil tersebut dapat dianalisa sebagai berikut :
1. Kompresor beroperasi pada kapasitas aktual.
2. Hal ini disebabkan oleh turunnya tekanan masuk sebesar : dari tekanan masuk desain. Ini dapat
dibuktikan dengan rumus :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
Meskipun T1 naik, akan tetapi tidak terlalu signifikan (hanya 1 oC).
3. Naiknya kapasitas menyebabkan laju aliran massa ( ) naik, sehingga daya juga menjadi bertambah. Hal ini dapat dibuktikan
dengan rumus :
Dimana daya kompresor naik sebesar :
4. Turunnya tekanan masuk menyebabkan naiknya nilai eksponen politropik, sesuai dengan rumus :
Hal ini menyebabkan :
Naiknya head politropik sebesar :
Turunnya efisiensi politropik sebesar :
6. Unjuk Kerja mekanis
6.1 Data riwayat kerusakan (History record)
Berdasarkan data pada kartu riwayat menunjukan bahwa kompresor 86K201 dalam kondisi yang cukup bagus. Sejak
dioperasikan pada tahun 1991, tidak ada kerusakan yang cukup berarti. Perbaikan hanya berkaitan dengan masalah penunjang
kompresor dan turbin penggerak, seperti perbaikan pada kebocoran steam, pompa lube oil, oil filter dan pekerjaan kecil lainnya.
Overhaul biasanya dilakukan pada saat turn around yang dilakukan setiap 2 tahun. Pada saat itulah biasanya dilakukan
pengukuran-pengukuran clearance, penggantian suku cadang maupun rekondisi aparat.
6.2 Data vibrasi
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
Vibrasi merupakan salah satu parameter yang dapat digunakan sebagai analisa terhadap unjuk kerja sebuah peralatan. Trend
kenaikan vibrasi dapat dijadikan acuan untuk menentukan schedule perbaikan.
Kompresor 86K201 dilengkapi dengan detector vibrasi yang outputnya dapat dilihat di panel lokal maupun di ruang kontrol,
sehingga setiap gejala yang timbul dari perubahan vibrasi dapat dimonitor setiap saat.
Spesifikasi detector vibrasinya adalah :
Tipe : Non contact probe
U ntuk radial :
Range skala : 0 ~ 125 µm
Setting alarm : 60 µm
Setting alarm : 600 µm = 24 mils
Time delay : 3 sec.
U ntuk aksial :
Range skala : 1000 ~ 0 ~ 1000 µm
Setting alarm : 600 µm = 24 mils
Time delay : 3 sec.
Dari monitoring yang dilakukan setiap bulan (diluar daily monitoring) didapat data vibrasi seperti pada tabel 5.
Sedangkan trend vibrasi dinyatakan dalam grafik berikut :
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
6.3 Konsumsi Seal Oil
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
Kompresor 86K201 menggunakan seal oil film menggunakan overhead tank. Dalam prosesnya terjadi losses dalam bentuk sour
seal oil yang merupakan pencampuran antara seal oil dengan gas. Untuk mengevaluasi unjuk kerja seal oil dapat dikaji dari
kapasitas seal oil yang di drain. Hal ini dapat dihitung dengan persamaan :
Basic Data for centrifugal Compressor by Dresser
Dimana :
Q : Sour seal oil drain consumption (lt/day/seal)
D : OD shaft = 10,5 cm
S : Seal clearance = 0,03 cm
g : grafitasi = 980 cm/sec2
P : Differential pressure S/O and gas = 0,5 kg/cm2
: Viskositas oil = 0,16 cm2/sec
: Berat jenis oil =0,87 gr/cm2
L : Axial length of floating ring = 1,9 cm
Maka :
Dimana data make up seal oil rata-rata perbulan 600 liter atau rata-rata per hari 20 liter / 2 seal (sebanding dengan hasil
perhitungan). Dan untuk perhitungan desain sebesar 25 lt/day/seal. Sehingga kondisi seal oil assembly masih bagus.
6.4 Analisa Unjuk Kerja Mekanis
Berdasarkan analisa di atas dapat dinyatakan bahwa :
1. Kondisi mekanik kompresor masih cukup bagus, di mana tidak ada indikasi kerusakan yang cukup berarti setelah
dioperasikan selama 11 tahun.
2. Data vibrasi menunjukan trend yang cukup baik, dimana baik posisi radial maupun aksial masih jauh dari range
maksimum.
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393
3. Kondisi sealing system masih cukup baik. Hal ini dapat dibuktikan dari perhitungan seal oil consumption yang juga
merupakan indikator kebocoran seal oil, yaitu sebesar 8,6 lt/day/seal lebih kecil dari 25 lt/day/seal (maksimum estimate
desain).
7. Simpulan
Berdasarkan hasil perhitungan (data rekapitulasi) dan kondisi mekanik terhadap evaluasi unjuk kerja kompresor sentrifugal 86 K
201 dapat di simpulkan sebagai berikut :
y Kompresor beroperasi dengan tekanan lebih rendah dari desain sehingga kapasitas operasi lebih besar dari desain,
menyebabkan efisiensi turun sebesar 6,5 % dan daya naik 6,8 %.
y Kondisi kompresor secara mekanik dalam kondisi baik, dimana selama 11 tahun operasi tidak mengalami gangguan
yang berarti.
y Pelaksanaan pemeliharaan selama ini tidak terjadi penyimpangan dari schedule yang ditetapkan.
8. Saran
Untuk menjaga unjuk kerja kompresor dapat dipertahankan sehingga target operasi terpenuhi, disarankan agar :
1. Parameter yang berpengaruh terhadap unjuk kerja dikembalikan sesuai kondisi desain sehingga kompresor bekerja pada
efisiensi terbaik. Hal yang dapat dilakukan antara lain menaikan tekanan gas masuk kompresor dengan mengatur
tekanan make up fresh hidrogen dari Unit Platforming.
2. Meningkatkan preventive maintenance yang lebih baik dan terintegrasi serta penyediaan suku cadang pada bagian-
bagian kompresor yang kritis.
3. Dilakukan pemeriksaan dan perawatan peralatan indikator seperti pressure gauge, temperature gauge, flow indicator,
dan yang lainnya agar parameter-parameter yang ditunjukan oleh indikator tersebut benar-benar mempresentasikan
kondisi kompresor yang sebenarnya, sehingga dapat menghindari kekeliruan dalam setiap tindakan operasi yang
dilakukan.
4. Pemeriksaan berkala (over haul) yang telah dilakukan hingga saat ini agar tetap dilaksanakan secara konsisten pada
masa-masa yang akan dating. Karena hasil pemeriksaan berkala yang telah dilakukan terbukti dapat mencegah
kerusakan besar yang mungkin akan terjadi.
DAFTAR PUSTAKA
Frank L. Evans,Jr. Equipment Design Hand book for Refineries and Chemical Plants, Gulf Publisthing Company, Texas,1979.
Lapina,Ronald P. E stimating Centrifugal Compresor Performance, Gulf Publisthing Company, Houston,Texas,1982.
Lyman F.Scheel, Gas Machinary, Gulf Publisthing Company, Houston, Texas, 1972.
5/13/2018 Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sen Tri Fugal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/evaluasi-unjuk-kerja-kompresor-sen-tri-fugal-55a752e881393