Modulasi/Throttle
8.6.3. Pencegahan Surjing
Banyak metode digunakan untuk mencegah surjing akan tetapi pada prinsipnya sama yaitu mengontrol titik kerja kompresor sedemikian sehingga tidak sampai pada titik surjing. Jika mendekati titik surjing, maka tekanan keluaran diturunkan dengan membuang gas (blow off) atau dengan resirkulasi (mencatu gas keluaran kembali ke masukan). Keduanya melalui katup yang dikendalikan secara otomatis.
Penentuan kedekatan terhadap titik surjing berpengaruh pada performansi total. Jika terlalu dekat, bisa beresiko masuk surjing sebelum sempat ditangani pengendali atau memang karena respon sistem pengendali masih terlalu lamban. Tetapi sebaliknya jika terlalu jauh, sistem akan lebih sering mengalami blow off atau resirkulasi sehingga lebih banyak energi terbuang atau efisiensi jadi lebih rendah. Nilai kedekatan didefinisikan sebagai titik kendali yang biasanya dipilih antara 7 sampai 8 persen dari kapasitas aliran surjing pada kecepatan yang bersangkutan. Jika kapasitas pada titik surjing q m3/mnt, maka jika kapasitas 107% q, sistem melakukan blow off atau resirkulasi. Lokus titik-titik kendali untuk berbagai kecepatan ini membentuk garis kendali surjing (surge control line, SCL) dan daerah antara garis surjing dengan garis kendali surjing disebut daerah blow off (blow off zone) atau daerah resirkulasi (recirculation zone), seperti tampak pada gambar di bawah:
Gambar 8.15. Garis Kendali Surjing.
Dengan prinsip pengendalian surjing seperti di atas, maka pengendali surjing membutuhkan data tekanan (head tekanan) antara keluaran terhadap masukan. Jika masukan kompresor terbuka ke atmosfir, maka cukup dengan mendeteksi tekanan keluaran. Data kedua tentunya adalah kapasitas masukan yang diukur melalui pengukuran tekanan pada orifice atau cara lain. Sedangkan yang ketiga adalah kecepatan putar kompresor. Keluaran dari pengendali surjing
adalah data pengendalian untuk mengendalikan katup blow off atau katup resirkulasi (disebut juga sebagai katup anti surjing). Berikut ini contoh diagram pengendali anti surjing dengan resirkulasi:
Gambar 8.16. Pengendali (anti) Surjing.
Pada gambar di atas, sinyal Q merupakan data kapasitas aliran, N adalah data kecepatan putar, H merupakan data head keluaran terhadap masukan. Sedangkan sinyal act adalah sinyal untuk mengatur posisi katup anti surjing sedangkan sinyal pos digunakan untuk membaca data posisi katup. Lingkaran bertanda p adalah transduser (sensor pengukur dan pengubah) tekanan dan mengubah besaran tekanan ke sinyal listrik yang dikirim ke pengendali. Katup anti surjing harus dilengkapi dengan penggerak (aktuator) untuk mengatur pembukaan dan penutupan katup serta ada transduser posisi katup.
8.7. Pemilihan
Dalam suatu aplikasi, kita akan berhadapan pada pemilihan apakah akan menggunakan kompresor torak (resiprokal) atau sentrifugal (aksial). Di sini akan disajikan perbandingan keduanya yang diambil dari [20] untuk dapat memberikan gambaran agar dapat menjadi bahan pertimbangan dalam memilih kompresor. Untuk lebih mudah pembacaan disajikan dalam tabel seperti berikut:
Tabel 8.3. Perbandingan Kompresor Resiprokal dan Sentrifugal.
Faktor Resiprokal Sentrifugal
Tekanan Keluar Kompresor tertentu digunakan
untuk tekanan sampai 828 bar. Kompresor tekanan sangat tinggi (hiper kompresor) untuk gas ringan bertekanan sampai 3500 bar
Digunakan pada tekanan 100 sampai 1000 bar.
Tekanan masukan minimum
Dapat digunakan untuk tekanan sedikit vakum (sub atmosfir)
Dapat digunakan untuk tekanan vakum (sub atmosfir)
Temperatur keluaran
Temperatur keluaran tergantung pada penerapan. Untuk gas yang
Temperatur bisa mencapai 204 sampai 232 C. Pada temperatur
Faktor Resiprokal Sentrifugal
maksimum kaya hidrogen bisa sampai 135 C
dan untuk gas bisa sampai 175 C. Meskipun dalam banyak kasus sampai 149 C tetapi kompresor udara bisa mencapai 204 C
yang tinggi perlu disain khusus serta pemilihan bahan yang tepat.
Temperatur masukan minimum
Untuk bahan silinder yang lazim digunakan, bisa diterapkan untuk temperatur -40 C yang biasa dijumpai pada sistem pendingin. Untuk pendinginan gas alam, bisa mencapai -162 C.
Kompresor standar bisa digunakan sampai pada -46 C. Untuk aplikasi gas alam, dengan bahan khusus, bisa mencapai -171 C.
Kapasitas maksimum
Kapasitas maksimum resiprokal
dibatasi ukuran silinder,
perpindahan dan kecepatan
penggerak.
Kapasitas masukan maksimum
kompresor sentrifugal bisa
mencapai 680.000 m3/jam. Kapasitas
minimum
Kompresor mini banyak dijumpai dengan kapasitas yang rendah
Kapasitas minimum kompresor sentrifugal dibatasi masalah surjing
Rentang kapasitas Bisa dioperasikan pada kapasitas 20
sampai 100 persen dengan
pengaturan kecepatan, atau lainnya.
Pengaturan kapasitas harus
memperhatikan surjing.
Berat Berbagai berat dengan berbagai
jenis. Akan tetapi perbandingan berat terhadap daya, kompresor sentrifugal lebih ringan
Lebih ringan untuk daya yang sama.
Ukuran Ukuran dan berat kompresor
resiprokal bergantung pada ukuran silinder dan perpindahan. Jika kecepatan tinggi, perpindahan kecil dan sebaliknya. Makin rendah kecepatan, makin besar stroke dan makin besar ukurannya
Ukuran bergantung pada kapasitas.
Kehandalan Karena kompresor resiprokal lebih
banyak komponen (spare part), kehandalannya lebih rendah. Lebih banyak komponen yang bergesekan dan lebih sering memerlukan penggantian. Katup isap dan katup buang, meskipun sederhana, perlu sering pemeliharaan. Gas harus lebih bersih.
Kehandalan kompresor ini bisa mencapai 98-99 persen.
Faktor Resiprokal Sentrifugal
pemeliharaan lebih sering dalam pemeliharaan kompresor ini bisa digunakan
setidaknya 5 tahun. Untuk gas bersih bisa 10 tahun.
Berat Molekul Gas Hampir tidak ada batasan dalam berat molekul gas yang dikompresi.
Perbandingan kompresi tergantung berat molekul
Perbandingan Kompresi
Berkisar antara 1,2 sampai 4,0. Perbandingan kompresi tergantung
berat molekul dan lainnya.
Bahan Lazim dijumpai dengan bahan besi,
baja karbon, alloy, stainless. Pemilihan bahan bergantung pada temperatur kerja, tekanan dan sifat gas (korosif, erosif).
Lazim dijumpai dengan bahan baja karbon, alloy, stainless. Pemilihan bahan bergantung pada temperatur kerja, tekanan dan sifat gas (korosif, erosif).
Efisiensi Efisiensi sangat bervariasi 60-90%.
Karakteristik efisiensi (adiabatik) bergantung perbandingan kompresi.
Jika perbandingan kompresi
rendah, efisiensi rendah.
Efisiensi politropik biasa
digunakan pada kompresor
sentrifugal. Efisiensi berkisar
antara 70-85 persen.
Biaya Biaya investasi (capital) rendah
tetapi biaya operasi tinggi. Biaya investasi rendah karena komponen sederhana, biaya pembuatan murah. Biaya operasional tinggi karena
membutuhkan lebih banyak
pemeliharaan.
Berkebalikan dengan kompresor
resiprokal karena pembuatan
impeler berbiaya tinggi.
Daya Berkisar antara 7,5 KW sampai 9,0
MW.
Berkisar antara 75 KW sampai 97 MW.
Waktu Instalasi
dan kerumitan
Beberapa hari sampai 2 pekan Bisa 2 sampai 3 pekan. Untuk yang
besar bisa sampai 6 pekan.
Faktor-faktor di atas dapat juga dijadikan sebagai bahan pertimbangan disain. Misalnya temperatur keluaran yang tinggi membutuhkan bahan yang khusus yang tahan pada temperatur kerja tersebut.