Kompresor sentrifugal

Kompresor adalah peralatan mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. Alat ini digunakan untuk memberikan energi kepada fluida gas/udara, sehingga gas/udara dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain secara kontinyu. Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu dinamik dan perpindahan positif (positive displacement).

Salah satu jenis dari kompresor dinamik adalah kompresor sentrifugal. Kompresor sentrifugal adalah kompresor dengan prinsip kerja mengkonversikan energi kecepatan gas/udara yang dibangkitkan oleh aksi/gerakan impeller yang berputar dari energi mekanik unit penggerak menjadi energi potensial (tekanan) di dalam diffuser. Kompresor sentrifugal digunakan secara luas dalam proses kimia disebabkan alat-alat tersebut menghasilkan aliran yang kontinu, ukurannya relatif kecil, dan bebas getaran.

Kompresor sentrifugal memiliki elemen berputar yang sederhana, terpasang pada poros yang dihubungkan ke motor penggerak. Ukuran kompresor sentrifugal dapat lebih kecil dibandingkan dengan kompresor torak karena putarannya yang jauh lebih tinggi. Prinsip kerja kompresor sentrifugal sama dengan pompa sentrifugal. Mula-mula impeler menaikkan kecepatan gas, kemudian gas dengan kecepatan tinggi akan masuk ke diffuser dimana terjadi perubahan energi kinetik menjadi energi tekanan.

Karena gas bersifat kompesibel, perbedaan temperatur antara gas terkompresi dan gas umpan menjadi sangat signifikan bahkan dengan rasio kompresi yang tidak terlalu besar dan dapat membatasi rasio kompresi di dalam satu stage. Pada kompresor sentrifugal satu tingkat kenaikan tekanan yang dihasilkan kecil, agar lebih besar kemudian digunakan kompresor sentrifugal bertingkat dengan pendinginan bertingkat. Proses kompresi untuk kompresor tingkat banyak sama seperti kompresor torak.

Tujuan dibuat bertingkat :

1. Agar rasio kompresi antara discharge and suction tinggi.2. Penghematan energi untuk proses kompresi3. Memperkecil ukurannya.

Namun demikian, kebutuhan stage rangkap di dalam sebuah kompresor sentrifugal biasanya bukan ditentukan oleh pembatasan kecepatan putaran impeller yang dapat membatasi rasio kompresi yang mungkin dicapai.

Bagian bagian Kompresor sentrifugal

Bagian Statis1. Casing

Casing merupakan bagian paling luar kompresor yang berfungsi : Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar. Sebagai pelindung dan penumpu/pendukung dari bagian-bagian yang

bergerak. Sebagai tempat kedudukan nozel suction dan discharge serta bagian diam

lainnya. Berikut contoh gambar dari tipe radial split barrel dengan bentuk selongsong

dan ditutup bagian depan-belakang (rear-front cover).

2. Inlet wallInlet wall adalah diafram (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi suction sebagai inlet channel dan berhubungan dengan inlet nozle. Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk pada stage pertama, maka meterialnya harus tahan terhadap abrasive dan erosi.

3. Guide VaneGuide vane di tempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada bagian suction (inlet channel). Fungsi utama guide vane adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk impeller dengan distribusi yang merata.Konstruksi vane ada yang fixed dan ada yang dapat di atur (movable) posisi sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat bervariasi dan dicapai effisiensi dan stabilitas yang tinggi.

4. Eye SealEye seal ditempatkan di sekeliling bagian luar eye impeller dan di tumpu oleh inlet wall. Eye seal selalu berbentuk satu set ring logam yang mengelilingi wearing ring impeller. Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke sisi suction (tekanan rendah).

5. Diffuser Diffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan yang keluar dari discharge impeller menjadi energi potensial (dinamis). Untuk multi stage dipasang diantara inter stage impeller.

6. Labirinth SealLabirinth seal digunakan untuk menyekat pada daerah : Shaft dan diafragma sebagai shaft seal. Casing dan shaft sebagai casing seal.

7. Return BendReturn bend sering juga disebut crossover yang berfungsi membelokan arah aliran gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada stage/impeller berikutnya. Return bend di bentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam casing.Bentuk dan posisi dari return bend ditunjukan pada gambar.

8. Return ChannelReturn channel adalah saluran yang berfungsi memberi arah aliran gas dari return bend masuk ke dalam impeller berikutnya. Return channel ada yang dilengkapi dengan fixed vane dengan tujuan memperkecil swirl (olakan aliran gas) pada saat masuk stage berikutnya sehingga dapat memperkecil vibrasi, lihat gambar.

9. DiafragmaDiafram adalah komponen bagian dalam kompresor yang berfungsi sebagai penyekat antar stage dan tempat kedudukan eye seal maupun inter stage seal. Dengan pemasangan diafragma secara seri, akan terbentuk tiga bagian penting, yaitu diffuser, return bend, dan return channel. Diafragma ditempatkan didalam casing dengan hubungan tongue-groove sehingga mudah dibongkar pasang.

Bagian Dinamis1. Shaft and Shaft Sleeve

Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan meneruskan daya dari pengerak ke impeller. Untuk penempatan impeller pada shaft di gunakan

pasak (key) dan pada multi stage, posisi pasak di buat selang-seling agar seimbang. Sedangkan jarak antar stage dari impeller di gunakan shaft sleeve, yang berfungsi sebagai pelindung shaft terhadap pengaruh korosi, erosi dan abrasi dari aliran dan sifat gas dan untuk penempatan shaft seal diantara stage impeller.

2. Impeller Impeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga menimbulkan gaya. Hal ini menyebabkan gas masuk/mengalir dari inlet tip (eye impeller) ke discharge tip. Karena adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.

 

3. Bantalan (Bearing)Bearing adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial dan aksial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan pada komponen lainnya.Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing, yaitu :

Journal bearingDigunakan untuk mendukung beban dengan arah radial (tegak lurus poros).

Thrust bearingDigunakan untuk mendukung beban kearah aksial (sejajar poros).

4. Oil Film SealOil film seal merupakan salah satu jenis seal yang digunakan dalam kompresor. Oil film seal terdiri dari satu atau dua seal ring. Pada seal jenis ini diinjeksikan minyak

(oil) sebagai penyekat/perapat (seal oil) antara kedua seal ring yang memiliki clearence sangat kecil terhadap shaft. Tekanan masuk seal oil dikontrol secara proporsional berdasarkan perbedaan tekanan sekitar 5 psi diatas tekanan internal gas dan perbedaan tekanan oil-gas selalu dipertahankan.

Sehubungan dengan kondisi operasi tidak selalu konstan, maka untuk mempertahankan perbedaan tekanan antar seal oil dan gas dapat sesuai dengan kondisi operasi, digunakan overhead tank.

Sistem overhead tank adalah memasang tanki penampung seal oil dengan ketinggian tertentu diatas kompresor dan level seal oil dalam tanki dikontrol melalui level control operated valve, kemudian tekanan gas stream dimasukan kedalam tanki melalui bagian atas (top) sehingga memberikan tekanan pada permukaan seal oil.

Dengan sistem overhead tank, maka head static seal oil secara otomatis dapat menyesuaikan dengan kondisi operasi kompresor, sehingga perbedaan tekanan oil-gas proses dapat dipertahankan konstan.

PARAMETER YANG MEMPENGARUHI UNJUK KERJA

Unjuk kerja kompresor centrifugal dipengaruhi oleh beberapa parameter, antara lain sebagai berikut :

1. Pengaruh Suhu Gas Masuk (T1)Bila suhu gas masuk naik menyebabkan :

a. Kerapatan massa gas menurun pada kapasitas yang sama.b. Laju aliran massa yang dihasilkan menurun.c. Daya yang dibutuhkan oleh kompresor naik.d. Pressure ratio menurun.e. Begitu pula sebaliknya.

2. Pengaruh Tekanan Gas Masuk (P1)Pada kompresor yang beroperasi pada putaran konstan dan laju aliran volume yang sama, maka penurunan tekanan gas masuk menyebabkan :

a. Laju aliran gas keluar kompresor turun.b. Tekanan gas keluar kompresor turun.c. Kebutuhan daya kompresor turun.d. Untuk menjaga tekanan gas keluar kompresor yang konstan, maka kompresor diharuskan

beroperasi dengan putaran tinggi, akibatnya daya yang dibutuhkan oleh kompresor bertambah.

3. Pengaruh Jenis Gas (S.G)Bila jenis gas berubah komposisinya dan spesific gravity (S.G) gas turun menyebabkan :

a. Laju aliran massa menurun.b. Daya yang dibutuhkan kompresor menurun.

4. Pengaruh Faktor Kompresibelitas (Z)Faktor kompresibelitas gas sangat dipengaruhi oleh jenis/komposisi gas dan tekanan dan temperatur. Bila Z naik dan kapasitas konstan menyebabkan :

a. Daya yang diperlukan kompresor naik.b. Pressure ratio menurun.c. Dan begitu pula sebaliknya.

5. Pengaruh Putaran Kompresor (n)Perubahan putaran kompresor akan berpengaruh banyak terhadap karakteristik kompresor. Dengan kenaikan putaran kompresor mengakibatkan :

a. Naiknya kapasitas/laju aliran massa sebanding dengan kenaikan putarannya.b. Naiknya head yang sesuai dengan perbandingan putaran pangkat 2.c. Naiknya kebutuhan daya yang diperlukan sesuai dengan perbandingan putaran pangkat 3.d. Dan begitu pula sebaliknya.

6. Pengaruh Perubahan Diameter Luar Impeler (D2)Perubahan ukuran diameter luar impeler mempunyai pengaruh yang sama dengan perubahan putaran. Bila ukuran diameter luar impeler diperbesar dimana kompresor beroperasi pada putaran tetap, maka menyebabkan :

a. Kenaikan kapasitas sebanding dengan perbandingan kenaikan diameter.b. Kenaikan head sebanding dengan perbandingan kenaikan diameter impeler pangkat 2.c. Kenaikan daya yang diperlukan kompresor sesuai dengan perbandingan kenaikan diameter

impeller pangkat 3.d. Dan begitu pula sebaliknya.

7. Pengaruh Laju Aliran Massa (m)Pada kondisi awal yang sama, maka kenaikan laju aliran massa mengakibatkan :

a. Kenaikan tenaga yang diperlukan kompresor. Dan begitu pula sebaliknya.

DAFTAR PUSTAKAhttp://ilmukukubagikan.blogspot.com/

http://rifkyanindika-fkm10.web.unair.ac.id/artikel_detail-50314-Catatan%20Kuliah-Kompresor%20Sentrifugal.html