Memahami Pompa Benam ( Submersible Pump )

Seperti Nostalgia saja, hari ini saya menerima laporan dari bagian Maintenance satu Pompa Submersible yang dimiliki perusahaan bermasalah.  Saya teringat dengan kejadian yang samasetahun lalu saat bekerja di industri pengolahan makanan di Denpasar, pompa submersible yang mensuplai air untuk proses produksi debitnya turun drastis, dari beberapa pompa, titik inilah yang memiliki debit terbesar. akibatnya cadangan air yang kami miliki benar-benar minim.  Perlu anda ketahui industri pengolahan makanan memerlukan air dalam jumlah besar per hari, mengingat kejadian itu, benar-benar merepotkan. Endingnya kurang lebih mirip, diangkat, bagian maintenance melakukan cleaning, sialnya saat dipasang kembali, ternyata tetap tidak berfungsi bahkan mati total.

Instalasi Pompa Submersible

 Lupakan kesialan kami. Dua kali kejadian ini sudah lebih dari cukup bagi kami untuk belajar. Saya harap apa yang saya sampaikan bermanfaat bagi anda.

Pompa Submersible

Pompa Submersible (pompa benam) disebut juga dengan electric submersible pump (ESP ) adalah pompa yang dioperasikan di dalam air dan akan mengalami kerusakan jika dioperasikan dalam keadaan tidak terdapat air terus-menerus. Jenis pompa ini mempunyai tinggi minimal air yang dapat dipompa dan harus dipenuhi ketika bekerja agar life time pompa tersebut lama. Pompa jenis ini bertipe pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal sendiri prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalamcasing.

Komponen Pompa Submersible

Prinsip kerja pompa jenis ini berbeda dengan jenis Jet Pump. Jika pompa yang saya sebut erakhir bekerja dengan cara menyedot air, jenis pompa submersible bekrja dengan mendorong air ke permukaan. Berikut kelebihan dari jenis pompa submersible :1.  Biaya perwatan yang rendah2.  Tidak bising, karena berada dalam sumur3.  Pompa memiliki pendingin alami, karena posisinya terendam dalam air4. System pompa tidak menggunakan shaft penggerak yang panjang dan bearing, jadi  problem yang biasa terjadi pada pompa permukaan ( Jet Pump ) seperti keausan bearing dan shaft tidak terjadi.

Detail  Parts Drawing 

Metabo SUBMERSIBLE PRESSURE PUMP TDP1000/7/025010011610 Spare Parts

Electrical Submercibel PumpTeknik pengangkatan fluida reservoir kepermukaan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan metode sembur alam (Natural Flow) atau metode pengangkatan buatan (Artificial Lift) yang akan diterapkan apabila tekanan reservoir sudah tidak mampu lagi mengangkat fluida reservoir kepermukaan. Metode pengangkatan buatan menggunakan pompa (ESP). 

Natural FlowingNatural Flowing adalah sumur yang dapat mengangkat fluida ke permukaan dengan sendirinya tanpa dibantu oleh sebuah unit pompa karena tekanan reservoirnya masih besar. Pada sumur natural flowing biasanya memiliki water cut/ rata-rata kandungan airnya 0%. Pada sumur seperti ini memiliki tekanan reservoir yang besar sehinnga untuk mengatur fluida yang keluar dengan mengatur chock pada x-mast tree. Safety device pada sumur natural flowing ini adalah sssv (sub-surface safety valve). SSSV ini digunakan untuk keamanan dimana pressure pada sumur tidak akan melebihi set point yang telah ditentukan. Untuk peralatan di bawah permukaan pada sumur ini berbeda dengan sumur yang menggunakan ESP. Perbedaannya selain sumur ini tidak menggunakan pompa, yaitu sumur ini menggunakan packer sebagai alat penyekat antara tubing dan production casing. Fungsi packer ini adalah untuk mencegah adanya fluida yang masuk pada anulus. Sehingga fluida masuk pada tubing.  

Gambar. Sumur Natural Flowing

Artificial LiftESP(Electrical Submersible Pump) Adalah pompa electric yang digunakan untuk mengangkat fluida ke permukaan (Artificial Lift) karena tekanan reservoir tidak dapat mengangkat fluida ke permukaan. ESP adalah pompa centrifugal yang disususn dalam satu poros secara memanjang di ujung tubing. Dimana susunan pompa terhubung langsung dengan motor penggerak. Motor gerak ini menggunakan tenaga listrik yang disuplai dari permukaan dengan kabel dan sumbernya diambil dari power plant lapangan. Dalam pengoperasiannya pompa terendam dalam fluida sumur pada suatu kedalaman (Pump Setting Depth) yang telah ditentukan. Unit pompa ini merupakan pompa bertingkat banyak (Multistages) yang terdiri dari Impeller, Diffuser, serta Shaft atau poros. Setiap stage terdiri dari satu impeller yang bergerak (Dynamic) dan satu diffuser yang bersifat diam (static). Ukuran dari stage menentukan banyaknya fluida yang dapat dipompakan, sedangkan jumlahnya akan menentukan total head capacity (daya angkat/corong). Stage

umumnya terbuat dari metal m-resist atau ryton yang tahan terhadap karat, sedangkan shaft terbuat dari besi k-monel yang juga tahan karat dan sangat keras. Selain itu dalam rangkaian pompa dilengkapi dengan Pump, Gas Separator, Protector, Motor, Downhole Monitoring Tool (DMT) dan Power Cable.Untuk memproduksikan sumur ESP secara optimum perlu adanya analisa terhadap pompa ESP terpasang, dimana nantinya harus disesuaikan dengan inflow reservoir sehingga didapatkan optimum pompa.

Unit pompa ESP sendiri meliputi beberapa bagian sebagai berikut: a. Pump    Pompa yang dipasang harus multistage centrifugal pump. Ukuran atau seri pompa tergantung besarnya diameter casing ESP, sedangkan rate atau kapasitas pompa tergantung besarnya produksi yang diinginkan. Pump, tersusun dari beberapa stages yang masing-masing stages terdapat satu impeller dan satu diffuser yang statis. Makin banyak stages maka makin besar tekanan dan rate yang didapat  pompa.Impeller dan diffuser dipasang pada pompa yang dibuat dari monel. Jumlah stage (tingkat) akan tergantung besarnya head yang harus diatasi pompa.

Gambar. Pump

b. Gas SeparatorGas separator dipasang di antara protector dan pompa, berfungsi sebagai pump intake dan pemisah antara gas dan cairan. Gas separator dipakai pada sumur yang mempunyai Gas Oil Ratio tinggi atau di atas 1000 cuft/bbl. Prinsip kerja alat ini ialah membawa aliran produksi dari lubang sumur kearah bawah, sehingga ada kesempatan gas untuk membebaskan diri.

Komponen utama : • Coupling • Shaft • Fluid tube, sebagai sarana mengalirkan cairan yang sudah bebas dari gas. • Pick up impeller, sebagai pendorong fluida yang masuk melalui intake ke pompa.

Gambar. Gas Separator

c. ProtectorProtector merupakan suatu bagian yang menghubungkan motor dengan pompa. Fungsi dari protector adalah mengqualiser tekanan di dalam motor yang timbul sewaktu motor bekerja, dengan tekanan di luar motor.Protector dipasang di atas motor yang berfungsi sebagai penyekat untuk mencegah fluida sumur masuk ke dalam motor.Fungsi lain dari protector adalah : 1.Menyimpan minyak motor dan minyak pompa  2.Mengijinkan terhadap pengembangan - pengerutan minyak motor dan minyak pelumas motor 3.Mencegah fluida sumur ke dalam motor atau ke rumah motor 4.Untuk keseimbangan tekanan dalam motor dengan tekanan luar yaitu tekanan fluida sumur pada kedalaman penenggelaman Jika akan menyambung protector dengan motor dan pompa yang berbeda serinya maka digunakan housing adaptor.Komponen utama :  • Coupling  • Shaft • Elastomeric bag/Labyrinth chamber • Shaft seal

 • Dielectric oil • Thrust bearing

d. MotorMotor adalah alat untuk menggerakan pompa dengan cara mengubah electrical energy menjadi mechanical energy. Energi ini menggerakkan protector dan pompa melalui shaft yang terdapat pada setiap unit yang dihubungkan dengan coupling. 

Gambar. Motor

e. Power CablePower cable gunanya untuk mengalirkan arus  listrik dari switchboard ke motor. Power Cable terdiri atas round cable, flat cable dan cable clamp. Round Cable ialah kabel berpenampang bulat, yang terpasang pada sepanjang rangkaian tubing sampai ke transformer. Flat Cable ialah kabel berpenampang pipih yang terpasang sepanjang ujung pompa sampai motor, kabel terbungkus oleh suatu pelindung yang terbuat dari baja (armor). Kabel terbuat dari tembaga dengan rancangan yang disesuaikan dengan kondisi sumur serta besar/kecil horse power(HP) dari motor.    Komponen power cable :  • Armor, terbuat dari lapisan baja dan galvanize. • Filler, terbuat dari pelat tipis dari kuningan(brass shim). • Lead jacket, terbuat dari timah. • Insulation, terbuat dari karet. • Conductor, terbuat dari tembaga sebagai penghantar arus.

Gambar. Power Cable

f. Check ValveDi atas pompa pada tubing dipasang check valve yang berguna untuk mencegah agar fluida dalam tubing tidak turun ke bawah saat ESP mati. Turunnya fluida akan memutar balik pompa dan merusak motor pompa. Check valve dipasang satu joint tubing diatas pompa dengan tujuan :• Menjaga tubing selalu penuh oleh cairan.• Mencegah turunnya cairan di tubing pada waktu pompa berhenti bekerja dan menahan partikel-partikel padat agar tidak mengendap dalam pompa(waktu pompa mati/shut down).• Mengurangi lost time saat terjadi back spin motor

Gambar. Susunan ESP