Sistem Starter Kapal 2

(1)

Compressed Air System Page 1

Compressed Air System

A. Pendahuluan

Setiap kapal membutuhkan udara tekan untuk menyalakan mesin diesel atau gas turbinnya, sebagai pengontrol udara untuk kontrol otomasi semua mesin seperti pada balas system, peluncur torpedo pada kapal perang ,hydropore, separator dan banyak lagi. kemudian sebagai pengoprasian alat yang digunakan untuk pemeliharaan. Udara bersih & kering pada kapal disimpan di reservoir udara pada tekanan tertentu. Udara tekan pula dapat direpresentasikan sebagai energi yang dapat digunakan pada suatu saat/keadaan di kemudian (storage energi) dan digunakan secara ekstensif baik dalam tekanan tinggi atau pengaplikasian tekanan rendah.

Sistem udara tekan terdiri dari kompresor udara, reservoir udara, dan pipa dengan katup-katupnya. Sistem pipa dibedakan menjadi 2 yaitu yang bertekanan tinggi untuk start, torpedo, hydrolic dan keadaan darurat dan yang bertekanan rendah untuk aplikasi lainnya. Udara bersih dan kering yang terbebas dari minyak dibutuhkan untuk otomasi kontrol (tekanan tinggi), hal ini di lakukan dengan menggunakan filter pengering untuk mendapatkan kualitas udara baik.

Compresor menekan udara sehingga memenuhi tekanan tinggi yang diinginkan dan menggunakan katup untuk memperoleh udara tekanan rendah untuk aplikasi lainnya. Cara lainnya udara tekan rendah bisa diperoleh dengan Kompresor Udara bebas minyak yang terpisah dan khusus dilengkapi dengan pengering filter.

Umumnya, kompresor type reciprocat digunakan untuk udara tekanan tingi dan, untuk menghasilkan udara tekanan rendah bebas minyak untuk control otomasi, digunakan kompresor type screw atau tipe sentrifugal. Semua compresor udara biasanya dipasang berdampingan yang mana satu digunakan yang satunya lagi pada keadaan stand by. Kelebihan lainnya perawatannya akan lebih mudah karena seperpartnya sama.

Kelembapan pada kompresor tidak dianjurkan untuk pengaplikasian sebab untuk mencegah korosi pada sistem. Itu sebabnya, penyerapan dibutuhkan pada titk tertentu di system distribusinya untuk mencegah kelembapan itu. filter pengering khusus di perlukan untuk kompresor udara yang digukanan pada otomasi kontrol.

Udara tekan disimpan di reservoir udara yang mana didesain kedap dengan tekanan. Paling tidak setiap kapal memerlukan 2 sampai 3 reservoir udara, kapsitas ini tergantung dari type propulsi mesinnya. Pada umumnya kompresor dan reservoir udara terpisah untuk mendapatkan udara yang kering, bersih dan bebas minyak.

Untuk proteksi kompresor dari tekanan berlebih, peralatan keselamatan di butuhkan pada beberapa titik rawan. Over presure yang mengakibatkan ledakan diberi alat pendingin. Katup pengaman diberikan pada sistem multistage compresor dan lain sebagainya.

Pada mesin utama sendiri yang digunakan untuk start dilakukan dengan udara bertekanan dari udara tekan, lalu dialirkan melalui pipa ke mana dibutuhkan udara tekan ini.

(2)

Cara kerja dari sistem ini adalah dengan memampatkan udara yang disuplai oleh kompressor ke tabung udara tekan. Udara bertekanan lalu disuplai oleh pipa menuju automatic valve dan kemudian ke katup udara start silinder. Pembukaan katup start akan memberikan udara bertekanan ke dalam silinder. Pembukaan katup silinder dan automatic valve dikontrol oleh pilot air sistem. Pilot air ini diberi dari pipa besar dan menerus ke katup pengontrol yang dioperasikan dengan lengan udara start pada engine. Jika lengan ini dioperasikan, suplai pilot air mampu membuka automatic valve. Pilot air untuk arah operasi yang sesuai juga disuplai ke distributor udara. Alat ini pada mesin ini digerakkan dengan camshaft dan memberi pilot air ke silinder kontrol dari katup start. Pilot air lalu disuplai dalam urutan yang sesuai dengan operasi engine. Katup udara start dipertahankan tertutup oleh pegas jika tidak digunakan dan dibuka oleh pilot air yang langsung memberi udara bertekanan ke dalam silinder. Sebuah interlock didalam automatic valve yang menghentikan pembukaan katup jika turning gear engine menempel. Katup ini mencegah udara balik yang telah dikompresikan oleh engine ke dalam sistem.

First Start Arrangement

First Start adalah kondisi pertama kali Main Engine dinyalakan dari kondisi seluruh sistem tenaga generator di kapal mati. Peran air pressure system dalam first start arrangement cukup penting dimana air pressure system bertindak sebagai pemberi gaya awal agar mesin dapat bergerak.

Pada kondisi seluruh sistem power generator di kapal mati, maka peran emergency

air pressure system sangatlah penting. Hal ini disebabkan main compressor tidak dapat

bekerja mengisi udara bertekanan pada main air receiver karena tidak adanya suplay daya listrik untuk motor penggerak main compressor. Tidak adanya supply daya listrik disebabkan generator (auxiliary Engine) dalam kondisi mati. Emergency air pressure system memiliki kompresor tersendiri (emergency kompressor) yang bersifat independen (Tidak tergabung dengan main air compressor) yang memiliki penggerak berupa motor diesel yang dapat dinyalakan dengan tangan, atau air compressor berpenggerak manual dengan tangan.

Emergency air compressor mengisi emergency air receiver yang kapasitasnya lebih kecil dari main air receiver. Udara bertekanan yang tersimpan pada emergency air receiver ini digunakan untuk menyalakan auxiliary engine yang menggerakkan generator.

Setelah generator bekerja, maka suplai daya listrik sudah dapat diperoleh untuk menggerakkan kompressor utama. Kompressor utama selanjutnya mengisi udara bertekanan pada tabung udara tekan hingga mencapai tekanan 30 bar. Udara bertekanan inilah yang kemudian digunakan untuk menyalakan Main Engine. Untuk perencanaan starting pada kapal ini, diesel generator distart menggunakan udara tekan untuk memutar fly wheel, sehingga diesel generator menyala.

(3)

B. Komponen

Adapun komponen beserta fungsinya dari sistem kompresi udara ini ialah : 1. Kompresor adalah alat yang digunakan untuk memampatkan udara.

2. Oil water separator adalah alat untuk memisahkan minyak/oli dan air yang terbawa dari kompresor

3. Air reservoir yang terhubung paralel adalah tempat menampung udara yang telah dimampatkan kompresor. Kapasitas air receiver ini harus mampu menyalakan engine 12 x jika reversible dan 6 x jika irreversible.

4. Katup (butterfly valve) berfungsi menahan dan mengatur laju udara mampat yang akan dialirkan

5. Katup non return berfungsi memastikan tidak ada aliran balik

6. Pipa sebagai media penyalur udara ketiap komponen yang memerlukannya.

C. Gambar dan Cara Kerja Sistem

Figure 1. Compressed Air System (Project Guide MAN B&W)

Starting air dengan tekanan 30 bar disuplai oleh starting air compressor menuju ke starting air receiver (4 50 615) dan dari starting air receiver menuju ke air inlet “A” pada engine. Melalui reduction station (4 50 665) udara ditekan atau dimampatkan pada tekanan 7 bar yang disuplai ke engine sebagai :

(4)

1. Mengontrol udara untuk sistem manaeuver, dan untuk exhaust valve air spring,

melalui kontrol air inlet “B”.

2. Safety air untuk berhenti tiba-tiba (Emergency stop) melalui safety air inlet “C”. 3. Melalui reducing valve disuplai udara yang dimampatkan pada tekanan 10 bar ke air

inlet “AP” untuk turbocharge cleaning, dan volume yang sedikit digunakan untuk fuel valve testing unit.

Konsumsi udara untuk mengontrol udara, safety air, turbocharger cleaning, sealing air untuk exhaust valve dan untuk fuel valve testing unit dan starting aux. Engine dicover oleh bagian kapasitas untuk air receiver dan kompressor pada list capacity. Starting air pipe terdiri dari sebuah katup starting utama, sebuah katup non-return, starting air distributor dan katup starting.

Dengan melihat skematik gambar diatas, sehingga bisa dikatakan bahwa compressed air system ini memiliki 3 sub system, yakni :

1. Menuju inlet “A”

2. Menuju inlet “B” dan inlet “C” 3. Menuju inlet “AP”

Dua kompresor diatas merupakan kompresor yang dipasang secara parallel (standby). Satu kompresor akan melayani 2 air receiver, sehingga ketika salah satu kompresor tidak berfungsi / rusak, maka akan di switch menggunakan kompresor yang lainnya. Switch tidak secara otomatis, melainkan dioperasikan oleh sebuah operator.

D. Analisis Blok Diagram

Sebelum melakukan analisa blok diagram, perhitungan compressed air system hanya dibatasi untuk menjalankan fungsi menuju inlet “A”. Berikut ini line system yang akan di analisa :

(5)

Dan blok diagram didapatkan sebagai berikut :

Figure 2. RBD of Compressed Air System

C : compresor AR : air recevoir

V : butterfly valve NRV : non return valve

OWS : oil water separator M/E : main engine

Karena switch kompresor yang akan digunakan tidak dilakukan secara otomatis, melainkan dioperasikan oleh operator, maka R switch akan diasumsikan bernilai 1.

Berdasarkan OREDA 2002 akan didapatkan nilai λ untuk setiap komponen yang ada di

dalam system. Dengan nilai λ yang diketahui, bisa dihitung R tiap komponen dengan asumsi bahwa system terdistribusi eksponensial dengan menggunakan rumus R= . Kemudian verifikasi perhitungan RBD secara manual dengan perhitungan menggunakan software relex (opsim).

Berikut ini data yang didapatkan :

Compressor

λ = = 1,28 x 10-6 sehingga MTTF = = 781250 jam R sukses pada t = 1 tahun ( 1 th = 8760 jam ) adalah R=

R = R = 0,988

Oil Water Separator

_sehingga

R sukses pada t = 1 tahun (1 th = 8760 jam) adalah

(6)

Air Receiver

_sehingga

R sukses pada t = 1 tahun (1 th = 8760 jam) adalah Butterfly Valve _sehingga

R suksespada t = 1 tahun (1 th = 8760 jam) adalah

Non return Valve

_sehingga

R suksespada t = 1 tahun (1 th = 8760 jam) adalah

Dengan R tiap komponen yang telah diketahui, maka blok diagram dapat digambarkan seperti di bawah ini :

(7)

Maka perhitungan dilakukan dengan menyederhanakan system dengan mengitung R seri terlebih dahulu :

R seri 1 = R seri 1A R seri 2 = R seri 2A

= 0,98 x 0,97 = 0,97 x0,97x 0,97

= 0,9506 = 0,912673

Kemudian system menjadi seperti gambar di bawah ini :

Figure 4. Penyederhanaan RBD Kemudian perhitungan system paralelnya ialah :

Q = Qrs1 x R switch x Qrs2 + Qrs1 x Qswitch = (1-0,9506) x 1 x (1-0,9506) + (1-0,9506) x 0 = 0,00244 R1 = 1 – 0,00244 = 0,99756 R2 = Rs + Rs4 – Rs x Rs4 = 0,912673 + 0,912673 -0,912673 x 0,912673 = 0,992374

Sistem menjadi sederhana seperti berikut ini :

Figure 5. Penyerdahanaan Akhir

R(8760) = R1 x Rows x R2 x Rs5

= 0,99756 x 0,98 x 0,992374 x 0,99 = 0,960452

(8)

Maka peluang sukses dari compressed air system diatas ialah 96 %

E. Analisis dengan Relex

Dengan menggunakan Realibility Vs Time

1. Compressor

Dengan lambda 1,28 x 10-6 dengan men-generate random data points (nilai acak TTF) distribusi yang paling tepat ialah weibull 3 parameter

(9)

Grafik weibull 3 parameter