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.

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

 K=C p/Cv : 1,378

Faktor Kompresibilitas (Z1) : 1,015



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 :



5.2 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 :



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 :



5.5 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.



Gambar 1 Faktor Kompresibilitas Chart

c. Kondisi rata-rata.

d. Mencari harga Cp.

Dapat digunakan persamaan :



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 :



5.8 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 :



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 :



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 :



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



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 :



6.3 Konsumsi Seal Oil



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.



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.

evaluasi unjuk kerja kompresor sen tri fugal

Documents