1. Data spesifikasi kompresor
Objek penelitian yang penulis lakukan pada komrpesor udara dengan data sebagai berikut :
Air compressor
Maker : Tanabe pneumatic machinery co . Ltd
Ship no : 403A (Emergency Air Comp)
Model : LHC-33
Type : vertical 2 stage air cooling
Delivery air pressure : 30 kg/cm2 Piston displacement : 34.74 m3/h
Free air : 45 kg/cm2
Revolution : 1200 Rpm
Cylinder bore
High pressure cylinder : 108 mm Low pressure cylinder : 124 mm
Power required : 15,3 kw Motor Maker : Rotor Output : 15,3 kW Revolution : 1200 Rpm Voltage : 440 Volt Cycles : 60 Hz Sumber : TB. MDM BORNEO 2. Data kompresor
Table 4.1 Data komponen kompresor LHC 33
No. name of parts Material Q-ty
1 Crank case Cast iron 1
2 Bearing cover Cast iron 1
3 oil seal NBR 1
4 Retaining ring-c type carbon tool steel 1
5 and cover Steel 1
6 breather foot carbon steel 1
7 oil cap assy Plastic 1
8 oil level gauge Plastic 1
9 crank shaft forged steel 1
10 main bearing bearing steel 2
11 Spacer carbon steel 1
12 thrust flange Steel 1
13 cap screw Mr,Mo steel 1
14 connecting rod forged steel 1
15 connecting rod bearing aluminium alloy 1
16 piston pin bush lead bronze 1
17 Piston aluminium alloy 1
18 piston pin Cr, Mo steel 1
19 piston ring (1st) special cast iron 3 20 piston ring (2nd) special cast iron 4
21 Cylinder Cast iron 1
22 valve (1st) assy 1
23 valve holder(1st) Cast iron 1
24 valve(2nd-suction) assy 1
25 valve(2nd-delivery) assy 1
26 valve holder(2nd-suction) carbon steel 1 27 valve holder(2nd-delivery) carbon steel 1
28 suction filter assy 1
29 cooler 1st assy 1
30 cooler 2nd assy 1
31 loocking device assy 1
32 cooling fan plastic & steel 1 33 fly wheel (for v belt drive) Cast iron 1 34 fly wheel ( for direct drive) Cast iron 1
Sumber : Kompresor udara type LHC 33
3. Data pengamatan
Data yang didapatkan dari hasil pengamatan selama pengoperasian kompresor udara yang mana pengamatan tersebut dilakukan mulai saat pengoperasian sampai dengan setelah Perbaikan, maka didapatkan data seperti di bawah ini :
Tabel : 4.2 Data Valve Lift
No Komponen Tipe Normal Abnormal
1 Low pressure suction valve VPZ-3110-D 1,0 0,6 2 Low pressure delivery valve VPZ-3110-D 0,9 0,6 3 High pressure suction valve VPZ-3110-D 0,9 0,7 4 High pressure delivery valve VPZ-3110-D 0,9 0.5
Sumber : Kompresor udara tipe LHC-33
Keterangan : Dari tabel dapat kita lihat bahwa tekanan udara yang di
hasilkan baik itu low pressure maupun high pressure dimana suction valve dan delivery valve adanya penurunan tekanan.
Tabel : 4.3 Data perbandingan udara yang dihasilkan sebelum rusak.
Sumber : TB. MDM BORNEO
No Kondisi pengoperasian Waktu Tekanan (P=kgf/cm2) 1 Kapal berlayar Sebelum overhaul (saat terjadi kerusakan) 3 menit 7 kgf/cm2 6 menit 13 kgf/cm2 9 menit 19 kgf/cm2 12 menit 23 kgf/cm2 15 menit 26 kgf/cm2 2 Kapal berlayar Setelah overhaul 3 menit 10 kgf/cm2 6 menit 15,5 kgf/cm2 9 menit 21 kgf/cm2 12 menit 25 kgf/cm2 15 menit 30 kgf/cm2
keterangan : Dari tabel dapat dilihat perbandingan udara yang dihasilkan oleh kompresor udara baik di saat normal maupun setelah dilakukan perbaikan dengan penggantian ring piston dari piston kompresor sehingga proses produksi udara baik, sehingga terjamin udara start di atas kapal.
Tabel 4.4 Tekanan aliran dan temperatur air pendingin No Kondisi
pengoperasian
Waktu Air pendingin Suhu (T=0C) Tekanan (P=kg/cm2) 1 Kapal berlayar Sebelum overhaul (saat terjadi kerusan) 3 menit 310C 1,3 kg/cm2 6 menit 360C 1,3 kg/cm2 9 menit 440C 1,3 kg/cm2 12 menit 500C 1,3 kg/cm2 15 menit 560C 1,3 kg/cm2 2 Kapal berlayar Setelah overhaul 3 menit 290C 2,0 kg/cm2 6 menit 330C 2,2 kg/cm2 9 menit 370C 2,3 kg/cm2 12 menit 410C 2,5 kg/cm2 15 menit 440C 2,5 kg/cm2 Sumber : TB. MDM BORNEO B. Analisa A. Analisa 1
Analisa perhitungan data disesuaik
an antara hipotesis yang telah ditetapkan untuk di analisa dengan data hasil pengamatan langsung. Adapun hipotesis yang telah ditetapkan dalam penelitian ini untuk dikaji yaitu :
1.Proses produksi udara yang sangat lama
Diketahui data hasil pengamatan langsung sebagai berikut :
Ts : 200C Td : 10 kgf/cm2 Ps : 1 atm = 1,033 kgf/cm2 m : 2 k : 1,4 ditanyakan :
berapa lama proses udara untuk diproduksi dengan tekanan 30 kg/bar sehingga tidak mengganggu untuk kebutuhan udara start motor induk pada saat olah gerak sandar masuk pelabuhan.
Penyelesaian :
Td = Ts
(
PdPs
)
(k-1)/mkTd = temperatur mutlak gas keluar kompresor (...?)
Penyelesaian : Td = Ts
(
Pd Ps)
(k-1)/mk = 20 x(
10 kgf /cm2 1,033 kgf /cm2)
(1,4 - 1) /2 x 1,4 = 20 x (9,68)1/28 = 20 x (9,68)o,357 = 20 x 2,248 Td = 44,980CJadi Td : temperatur gas mutlak yang keluar dari kompresor yaitu: 44,980C atau dapat dibulatkan menjadi 450C . dimana yang tertulis didalam manual book kompresor udara TANABE-LHC-33, bahwa temperatur harus tetap terjaga pada 450C atau kurang.
a. Perpindahan torak
Volume gas yang dimampatkan permenit disebut perpindahan torak, jadi untuk mengetahui perpindahan torak digunakan persamaan :
Perpindahan torak : Vs = D2 x S x N (m3/min) Vs x N= π4 x S x N (m3/min) Di mana : Dik : π = 3,14 D = 124 mm (LP) = 0,124 m D = 108 mm (LP) = 0,108 m S = 80 mm = 0,80 m N = 1200 rpm Dit : Qs =... m3/min
Penyelesaian : Qs = π4 D2 x S x N = 3,144 (0,124)2 x 0,08 x 1200 = 0,785 x 0,0153 x 0,08 x 1200 = 0,0120 x 0,08 x 1200 = 9,6 x 10-4 x 1200 Qs= 1,152 m3/min
Jadi volume gas yang dimampatkan oleh kompresor udara tiap menitnya pada silinder LP yaitu : 1,152 m3. Sedangkan pada silinder HP yaitu :
Qs= π4 D2 x S x N = 3,144 (0,108)2 x 0,08 x 1200 = 0,785 x 0,0116 x 0,08 x 1200 = 9,106x 10−3 x 0,08 x 1200 = 7,2848 x 10−4 x 1200 Qs = 0,874 m3/min
Jadi, volume gas yang dimampatkan oleh kompresor udara tiap menitnya pada silinder HP yaitu : 0,874 m3. Maka dari perhitungan diatas jumlah volume keseluruhan gas yang dimampatkan oleh kompresor udara yaitu : Qs tot = Qs LP + Qs HP
Qs tot = 0,152 m3/min + 0,874 m3/min Qs tot = 2,026 m3/min
Qs tot = 2,026m3/min.
b. Unjuk kerja kompresor
Dimana untuk mengetahui takanan udara dan waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan udara bertekanan sebanyak 30 bar yaitu dengan menggunakan persamaan :
Wk ¿n−1 x P2 n 1 x V1 ( rps n−1n −1 ) x jumlah tingkat Di mana :
Dik :
N = politropi udara antara 1,25 – 1,35, diambil n=1,3 P1 = 1,01,325 x 101,3x 103 DLP = 124 mm =0,124 m DHP = 0,108 m π = 3,14 Jumlah tingkat = 2 Dit : Wk = kerja kompresor
Rps = tekanan intermediet kompresor
V1 = volume udara pada low pressure (LP) Penyelesaian :
Rps =
√
P 32 P1=
√
30 1 = 5,477 VLP = 2 x 3,14 x(
1 2x 0,124)
2 = 6,28 x (0,3844) 2 VLP = 2,414 m3Setelah mengetahui nilai daripada rps dan VLP maka :
Wk= 2 n n−1 x P1 x V1 ( rps n−1 n −1 ) x jumlah tingkat Wk=1 x 101,3x103 x 2,414( rps n−1n −1 ) x 2 ¿1 x 101,3x103 x 2,414( 5,477 1,3−11,3 −1 ) x = 101,3x103 x 2,414( 5,477 1,3−11,3 −1 ) x 2 = 244,53 x 103 x ( 5,4770,53 -1 ) x 2 = 244,53 x 103 x ( 2,462-1 ) x 2 = 244,53 x 103 x ( 1,462) x 2
= 357,502
Wk=¿ 715,004 x 103
Wk / s=Wk x t
= 715,004 x 20
Wk / s=14300,08 kj .
jadi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tekanan normal yaitu : P = Wkt t = WkP t = 14300,0815500 t = 0,9225 s t = 0,0153 x 103 t = 15,375 menit
jadi waktu yang dibutuhkan oleh kompresor udara untuk mencapai tekanan normal senilai 30 bar yaitu : 15,375 menit
Analisa perhitungan data disesuaikan antara hipotesis yang telah ditetapkan untuk di analisa dengan data hasil pengamatan langsung. Adapun hipotesis yang telah ditetapkan dalam penelitian ini untuk dikaji yaitu :
Adanya tekanan berlawanan pada piston ? Dik : π = 3,14 D = 124 mm (LP) = 0,124 m D = 108 mm (LP) = 0,108 m S = 80 mm = 0,80 m N = 1200 rpm Dit : Qs = m3/min Penyelesaian : Qs = π4 D2 x S x N = 3,144 (0,124)2 x 0,08 x 1200 = 0,785 x 0,0153 x 0,08 x 1200 = 0,0120 x 0,08 x 1200 = 9,6 x 10-4 x 1200 Qs = 1,152 m3/min
Jadi volume gas yang dimampatkan oleh kompresor udara tiap menitnya pada silinder LP yaitu : 1,152 m3. Sedangkan pada silinder HP yaitu :
= 3,144 (0,108)2 x 0,08 x 1200
= 0,785 x 0,0116 x 0,08 x 1200 = 9,106 x 10−3 x 0,08 x 1200
= 7,2848 x 10-4 x 1200 Qs = 0,874 m3/min
Jadi volume gas yang dimampatkan oleh kompresor udara tiap menitnya pada silinder HP yaitu : 0,874 m3.
Maka dari perhitungan diatas jumlah volume keseluruhan gas yang dimampatkan oleh kompresor udara yaitu :
Qs tot = Qs LP + Qs HP
Qs tot = 1,152 m3/min + 0,874 m3/min Qs tot = 2,026 m3/min
Jadi total volume gas yang dimampatkan yaitu : Qs tot = 0,672 m3/min.
C. Tabel rekap hasil analisa 1 dan 2.
Tabel 4.5 tabel hasil analisa data
No TekananIMB Suhu TekananNormalSuhu TekananAbnormalSuhu TekananSelisih
Suhu 1 30 kgf/cm2 450C 30 kgf/cm2 27-450C 40 kgf/cm2 560C 10 kgf/cm2 110C
Sumber : kompresor udara tipe LHC-33
Penjelasan tabel : sesuai konstruksi manual book kompresor menghasilkan udara dengan tekanan 30 kgf/cm2 dengan suhu 450C Begitupun dengan kondisi kompresor dalam keadaan normal, tetapi saat
terjadi trouble tekanan berkurang dan suhu cooling water meningkat. Setelah dilakukan pengecekan terjadi selisih tekanan dan suhu.
D. Grafik dari tabel rekap hasil analisa 1 dan 2.
Gambar 4.1 Grafik hasil produksi udara kompresor saat keadaan
normal, abnormal dan IMB.
3 menit 6 menit 9 menit 12 menit 15 menit 0 5 10 15 20 25 30 35 NORMAL ABNORMAL IMB
Sumber : Kompresor udara Tipe LHC 33
Keterangan grafik : Dari grafik dapat kita lihat sesuai instruksi manual book ditunjukkan pada garis hijau, dan keadaan normal ditunjukkan pada garis warna biru, sedangkan warna merah ditunjukkan ketika terjadi trouble(masalah).
Gambar 4.2 Grafik air pendingin pada pengoperasian normal, abnormal
dan IMB
3 menit 6 menit 9 menit 12 menit 15 menit 0 10 20 30 40 50 60 NORMAL ABNORMAL IMB
Sumber : Kompresor udara Tipe LHC 33
Keterangan grafik : Dari grafik dapat kita lihat sesuai instruksi manual book ditunjukkan pada garis hijau, dan keadaan normal ditunjukkan pada garis warna kuning, sedangkan warna merah ditunjukkan ketika terjadi trouble(masalah).
Gambar 4.3 Grafik hasil produksi udara pada kompresor udara setelah
perbaikan.
3 menit 6 menit 9 menit 12 menit 15 menit 0 5 10 15 20 25 30 35 NORMAL IMB
Sumber : Kompresor udara Tipe LHC 33
Keterangan grafik : Dari grafik dapat kita lihat sesuai instruksi manual book ditunjukkan pada garis warna hijau, dan keadaan normal ditunjukkan pada garis warna biru grafik diatas menunjukkan keadaan kompresor setelah diperbaiki.
1. Analisa kerusakan
Kompresor dalam pengoperasian sering mengalami gangguan yang menyebabkan kompresor tidak bekerja secara optimal. Sehingga dalam memproduksi udara yang dihasilkan sering mengalami penurunan tekanan udara dan tidak sesuai dengan standar yang ditentukan. Salah satu gangguan tersebut adalah kerusakan pada ring piston, sehingga udara kompresi berkurang dan udara yang dihasilkan tidak mencapai standar yang dapat menghambat operasi dari semua peralatan yang ada diatas kapal, khususnya peralatan yang menggunakan udara bertekanan. Adapun faktor-faktor yang menyebabkan lamanya pengisian udara bertekanan pada kompresor udara menurut hipotesis yaitu :
1. Kerusakan pada katup tekanan tinggi dan tekanan rendah. Dimana hal-hal yang dapat menyebabkan katup isap dan katup tekan tekanan tinggi tidak berfungsi dengan baik antara lain :
a. Adanya kerak yang melekat pada katup tekanan tinggi dan katup tekanan rendah.
Katup tekanan tinggi dan katup tekanan rendah yang digunakan pada kompresor udara dapat membuka dan menutup kembali sebagai akibat dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar dilinder. Pada katup tekanan tinggi dan katup tekanan rendah tersebut banyak kerak yang melekat sehingga katup tidak bekerja dengaan baik. Ada beberapa faktor yang menyebabkan munculnya kerak pada katup hisap dan katup tekan antara lain
1) Adanya kotoran atau debu yang terhisap dari luar terbawa oleh udara.
2) Suhu didaerah pengisian terlalu lembab.
Katup tekanan rendah dan katup tekanan tinggi pada saat terjadinya langkah isap tidak bekerja dengan baik, karena adanya kerak yang menahan pegas tersebut. Adanya kerak yang mempengaruhi kerja katup tersebut karena banyaknya kotoran debu yang terbawa bersama dengan udara, dimana pada saringan hisap tidak dapat menahan kotoran debu yang ikut dengan aliran udara karena pada saringan tersebut sudah rusak atau bocor sehingga tidak dapat menyaring udara dengan bersih yang akan dimanfaatkan torak masuk kedalam bejana.
b. Adanya goresan pada permukaan katup tekanan tinggi dan katup tekanan rendah.
Katup tekanan tinggi dan katup tekanan rendah berfungsi untuk membuka dan menutup untuk setiap langkah torak. Permukaan katup hisap harus dijaga sebaik mungkin agar tidak ada goresan. Apabila pada katup terdapat goresan, akan menyebabkan udara akan lolos pada tekanan tinggi. Goresan pada katup kompresor udara disebabkan oleh debu atau pasir yang terhisap oleh kompresor udara. Dari permasalahan ini akan membuat produksi udara pada kompresor udara akan minim.
c. Faktor jam kerja ( running hours )
Kerusakan pada katup di pengaruhi oleh jam kerja dimana katup sudah mencapai jam kerjanya sehingga katup tersebut sudah harus
diganti. 3000 jam, dimana secara otomatis sifat-sifat mekanis yang ditimbulkan oleh katup tidak lagi berfungsi dengan baik, terkadang usia belum melewati batas maksimum sudah mengalami kerusakan atau keretakan yang membuat katup itu tidak lagi bekerja dengan baik sehingga harus diganti lagi dengan yang baru.
Adapun faktor-faktor lain yang dapat menyebabkan menurunnya produksi udara bertekanan pada kompresor udara yaitu :
1. Kerusakan pada ring piston
Ring piston merupakan salah satu komponen yang dipasang dalam alur
ring pada piston atau torak. Diameter luar ring piston sedikit lebih besar
dibanding dengan piston itu sendiri. Ketika ring piston terpasang, ring piston yang sifatnya elastis akan mengambang, sehingga menutup dengan rapat pada dinding silinder. Ring piston terbuat dari baja tuang spesiasl yang tidak akan merusak dinding silinder. Kerusakan ring piston disebabkan keausan dimana udara yang dihisappada kompresor umumnya bukan udara bersih melainkan udara yang masih mengandung debu dan kotoran-kotoran padat disekitar daerah kompresor tersebut. Adapun penyebab keausan yang dapat mengakibatkan kerusakan pada
ring piston yaitu :
a. Pelumasan yang kurang optimal
Pelumasan merupakan salah satu faktor yang sangat berfungsi untuk mengurangi gesekan, mengurangi keausan, mencegah korosi dan memindahkan panas serta masih banyak fungsi lainnya. Bagian-bagian kompresor yang memerlukan pelumasan adalah bagian-bagian yang bergerak saling meluncur seperti ring piston, silinder, torak, metal-metal, bantalan batang penggerak dan bantalan utama. Jika komponen yang memerlukan pelumasan tidak terpenuhi maka terjadi keuasan yang lama kelamaan terjadi kerusakan bahkan terjadi kepatahan pada ring piston, goresan pada silinder serta komponen lain seperti yang memerlukan pelumasan. Pelumasan pada komponen kompresor harus selalu diperhatikan untuk menghindari hal-hal yang mengakibatkan produksi udara bertekanan menurun.
1) Kurangnya minyak lumas dalam karter, disebabkan tidak memperhatikan level minyak lumasnya yang sudah melewati batas minimum saat mengoperasikan kompresor.
2) Macetnya saringan minyak lumas.
Tabel 4.6 level minyak lumas kompresor udara
Model Batas maksimum Batas minimum
1 1,7 liter 0,6 liter
Sumber : instruction manual book compressor TB.MDM BORNEO Tabel 4.7 Jenis minyak lumas
Model Viscosit y
Operation Oil capacity Brand name
Dacnis 100
ISO : 100 250-300 Hours - Mineral oil Neurex
DF 100
S.A.E 30 250-300 Hours (H) 11.5 - (L) 8
Mineral oil Meditran S.A.E 40 300+ Hours - Mineral oil
Super MDL
MX 30 300+ Hours - Mineral oil
Sumber : Instruction manual book compressor TB.MDM BORNEO
Dari tabel diatas adalah minyak lumas yang disarankan oleh instruction manual book compressor dan minyak lumas yang digunakan diatas kapal. b. Beban
Beban berlebihan pada pengoperasian kompresor yang tidak pernah berhenti atau istirahat dimana disarankan pada instruction manual book compressor yang dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan pada ring
piston. Hal ini menyebabkan minyak lumas terlalu panas dan tidak
berfungsi sebagai minyak lumas yang baik. 1) Jam kerja (running hours)
Kerusakan pada ring piston dapat dipengaruhi oleh sehingga lama-kelamaan akan aus dan bila sudah melewati batas kerja maksimum secara otomatis sifat-sifat mekanis yang ditimbulkan oleh ring piston Akan berkurang dan mengakibatkan ring piston tidak lagi berfungsi dengan bai k, dimana komponen ini mempunyai batas maksimum 2000 jam. Jika jam kerja pada ring piston telah mencapai batas kerja atau ring piston belum mencapai batas kerja tetapi mengalami kerusakan maka segera lakukan penggantian komponen.
Tabel 4.8 Jam kerja komponen kompresor
Item Operating time
Basic size replacement Piston ring 1 2000 h 124 mm 0,5 mm Piston ring 2 2000 h 108 mm 0,4 mm
Low pressure 2000 h 2000 h
High pressure 2000 h 2000 h
Lubricating oil 250-300 h 300 h
Sumber : Engine room TB.MDM BORNEO C. Pembahasan hasil analisa data
Sesuai hasil perhitungan di atas dan di bandingkan dengan data statistik terdapat perbedaan nilai, ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 4.9 perbedaan data statistik data hasil analisa
No. Data statistik spesifik Hasil analisa Ket 1. 30 kgf/cm2 40 kgf/c m2 -2. 1,152 m3 /min 2,026 m3 /min
Sumber : Instruction manual book compressor TB.MDM BORNEO
Sesuai tabel 4.9 terdapat perbedaan yang sangat signifikan yang menyebabkan patahnya ring torak karna
1. Proses produksi udara sangat lama hingga masuk dalam botol angin. 2. Lamanya tekanan udara dalam proses sehingga terjadi tekanan udara berlawanan pada piston yang menimbulkan piston sulit
bergerak bergerak naik turun dan ring torak mengalah dah mengalami patah.
D. Penanganan pembahasan hasil analisa data
1. Perawatan dan pemeliharaan secara rutin.
Untuk menghindari patahnya ring piston Kompresor udara dari hasil analisa tersebut diatas maka di perlukan suatu langkah-langkah pencegahan sebagai berikut :
a. Harus dijaga kandungan udara agar PH nya tetap stabil tidak terlalu basa sehingga menimbulkan tekanan lebih karna terjadi penguapan akibat dari temperatur yang berlebihan.
b. Kadar kelembaban udara luar yang dihisap oleh kompresor karna perbedaan rute pelayaran yang menyebabkan jumlah udara yang di hisap oleh kompresor memakan waktu yang lama sehingga di daerah tempat kejadian termasuk kadar kelembaban udaranya kurang dari volume yang sebenarnya dan setiap berada di daerah tersebut kompresor selalu ada kelainan tentang udara tersebut yang lama di produksi menyebabkan kompresor memproduksi udara sesuai kententuan IMO.
2. Pengaturan pengelolaan penggunaan kompresor udara
Kompresor tersebut selalu di atur pemakaiannya agar kebutuhan udara di start untuk motor induk selalu terpenuhi dengan menerapkan manajemen pengelolaan penggunaan permesinan di atas kapal.
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan
Dari beberapa uraian di atas yang mana terdapat pada bab analisa permasalahan, maka dapat disimpulkan bahwa penyebab terjadinya gangguan pada kompresor udara sehingga mengakibatkan patahnya ring piston kompresor dan sehingga proses produksi udara membutuhkan waktu yang relatif lama yang disebabkan oleh beberapa faktor yaitu:
1. Kurangnya minyak lumas pada penampung oli sehingga terjadinya pelumasan kurang sempurna.
2. Kotornya udara yang di supply oleh kompresor udara.
Adapun saran-saran yang penulis berikan pada skripsi hasil penelitian ini, antara lain :
1. Perhatikan level minyak lumas pada penampung oli kompresor. 2. Bersihkan daerah sekitar kompresor setiap hari.
3. Lakukan perawatan pada kompresor udara agar dapat mencegah kerusakan lanjutan pada kompresor.