i
OPTIMASI UNJUK KERJA
KOMPRESOR RECIPROCATING 12K-1A
DI UNIT HYDROTREATER FOC 1
PT. PERTAMINA (Persero) RU-IV CILACAP
KERTAS KERJA WAJIB
Oleh:
Nama Mahasiswa : Muhammad Zainal Abidin
NIM : 13431006
Program studi : Teknik Mesin Kilang Konsentrasi : Teknik Mesin Kilang
Diploma : IV (Empat)
Tingkat : III (Tiga)
KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL BADAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA ENERGI DAN
SUMBER DAYA MINERAL
SEKOLAH TINGGI ENERGI DAN MINERAL Akamigas
STEM Akamigas
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-Nya sehingga kegiatan Praktik Kerja Lapangan (PKL) yang dilanjutkan dengan penulisan Kertas Kerja Wajib (KKW) dengan judul Optimasi Unjuk Kerja Kompresor Reciprocating 12K-1A dapat dilaksanakan dengan baik tanpa suatu halangan yang berarti.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. RY Perry Burhan, M.Sc selaku Ketua STEM Akamigas yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan di STEM Akamigas Tahun Akademik 2015-2016.
2. Bapak Purwanto, ST.MT. Selaku Ketua Program Studi TMK STEM Akamigas yang selalu memberikan motivasi kepada penulis.
3. Bapak R.Bambang Soetrisno, Ir.M.M selaku pembimbing penulisan laporan Kertas Kerja Wajib yang telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis.
4. Bapak Amin Wisudiyantoro selaku Section Head yang telah mengizinkan penulis melakukan praktek kerja lapangan di PT.Pertamina (Persero) RU IV Cilacap.
5. Bapak Abdul Mutthalib Fadli selaku pembimbing praktek kerja lapangan yang telah membimbing penulis melakukan praktek kerja lapangan
6. Kedua orang tua yang selalu mendukung dan mendo’akan, memberikan semangat dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan Kertas Kerja Wajib ini.
7. Semua teman-teman dekat penulis yang selalu memberikan dukungan dan semangat serta banyak membantu penulis dalam menyusun Kertas Kerja Wajib ini.
Dalam penyusunan Kertas Kerja Wajib ini penulis menyadari masih banyak kekurangan, Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca sekalian demi perbaikan dimasa yang akan datang.
Cepu, April 2016 Penulis
Muhammad Zainal Abidin
ii
INTISARI
Refinery Unit IV Cilacap adalah kilang terbesar dia Asia Tenggara dengan kapsitas mencapai 350.000 Barel,bertujuan untuk memenuhi 60 % kebutuhan BBM di Indonesia khususnya Jawa, Bali dam sekitarnya. Salah satu unit yang terdapat di kilang RU IV Cilacap adalah Naphta Hydrotreater Unit (NHT) area 12. Fungsi dari unit ini adalah untuk memisahkan kandungan sulfur dalam naphta, dengan kapasitas di unit ini adalah 2805 ton/day. Agar unit pengolahan ini berjalan dengan baik, maka perlu didukung dengan beberapa peralatan yang sangat penting, diantaranya kompresor torak 12K-1A. Peralatan tersebut harus selalu dalam kondisi yang handal, dan siap untuk dioperasikan sesuai dengan kebutuhannya, mengingat peralatan tersebut menjadi sesuatu yang vital bagi proses produksi, maka peralatan tersebut harus memiliki kinerja (performance) yang baik untuk menjaga produk yang dihasilkan oleh perusahaan tetap pada range yang telah ditetapkan. Ditinjau dari waktu operasinya kinerja dari suatu peralatan akan menurun dari waktu ke waktu karena pemakaian secara terus-menerus dari peralatan tersebut, maka perlulah di adakannya optimasi mengenai kinerja dari peralatan tersebut. Optimasi yang akan dibahas penulis mengenai kompresor 12K-1A meliputi perhitungan-perhitungan secara teoritis yang didasarkan pada perhitungan politropik, diantaranya adalah perhitungan kapasaitas, perhitungan daya kompresor, efisiensi Mekanik dan perhitungan daya penggerak. Dengan diadakannya perhitungan unjuk kerja kompresor tersebut diharapkan akan adanya gambaran mengenai kinerja kompresor pada kondisi saat ini dengan membandingkan dengan data awal operasi dan adanya perbaikan dari segi proses atau mekanik demi meningkatkan performance kompresor. Optimasi yang dilakukan mendapatkan penghematan daya sebagai berikut:
Parameter Aktual Rating Ulang Keterangan
Kapasitas total 10325,02 Nm3/h 10325,02 Nm3/h GPH total 104,2459 KW 101,4445 KW -2,69%
DHP 128,08 KW 125,9406 KW -1,67%
CHP 124,21 KW 120,903 KW -2,66%
iii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
INTISARI ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... v DAFTAR TABEL ... vi NOMENCLATURE ... vii DAFTAR LAMPIRAN ... ix I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...2 1.2 Tujuan ...3 1.3 Batasan Masalah ...3 1.4 Sistematika Penulisan ...4
II. ORIENTASI UMUM 2.1 Sejarah Singkat ...5
2.2 Struktur Organisasi ...8
2.3 Tugas dan Fungsi ...9
2.4 Sarana dan Fasilitas ...9
III. TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Pengertian Kompresor...11
3.2 Klasifikasi Kompresor ...13
3.3 Kompresor Reciprocating ...15
3.4 Bagian Utama Kompresor Reciprocating ...21
3.5 Sistem Penunjang ...26
3.6 Teori Perhitungan Kompresor Reciprocating ...29
IV. PEMBAHASAN 4.1 Fungsi Kompresor Reciprocating ...35
4.2 Flow Diagram ...35
4.3 Data Spesifikasi Kompresor dan Penggerak ...36
4.4 Data Spesifikasi Gas ...37
4.5 Data Perhitungan ...38
4.6 Perhitungan Unjuk Kerja ...40
4.7 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Unjuk Kerja kompresor ...45
4.8 Rating Ulang kompresor 12K1-A ...46
iv
5.1 Simpulan ...51 5.2 Saran ...52
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 3.1 Diagram P-V Teori Kompresi ... 13
Gambar 3.2 Klasifikasi Kompresor... 14
Gambar 3.3 Pemilihan Kompresor ... 14
Gambar 3.4 Diagram P-V Kompresor Reciprocating Single Acting ... 17
Gambar 3.5 Diagram P-V Kompresor Reciprocating Double Acting... 17
Gambar 3.6 Diagram P-V Kompresor Reciprocating Multi Stage ... 18
Gambar 3.7 Single Acting Compressor ... 20
Gambar 3.8 Double Acting Compressor ... 20
Gambar 3.9 Bagian-bagian Kompresor Reciprocating ... 21
Gambar 3.10 Connecting Rod ... 22
Gambar 3.11 Crosshead ... 22
Gambar 3.12 Piston dengan Single Rider Ring ... 23
Gambar 3.13 Piston Ring ... 24
Gambar 3.14 Plate Disc & Channel Type Valve... 24
Gambar 3.15 Stuffing Box ... 25
Gambar 4.1 Diagram alir ... 35
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Data Spesifikasi Kompresor ... 35
Tabel 4.2 Data Spesifikasi Motor Penggerak ... 36
Tabel 4.3 Data Analisa Gas Inlet ... 36
Tabel 4.4 Data Teknis Kompresor ... 38
Tabel 4.5 Data Operasi Kompresor ... 38
Tabel 4.6 Konversi Satuan ... 38
Tabel 4.7 Rekapitulasi Perhitungan Unjuk Kerja ... 50
vii
Nomenclature
No Lambang/Notasi Keterangan Satuan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. C Cp Cp Mix Cv CHP D d DHP GHP k N n Nm P1 Ps P2 Q1 Qs r S T1 T2 Ts VC VE VL m trans Cylinder clearence Panas jenis pada tekanan tetap
Panas jenis campuran Panas jenis pada volume tetap
Daya kompresor Diameter Silinder Diameter piston rod Daya penggerak Daya gas Adiabatic reversible exponen Jumlah putaran Politropic exponen Jumlah mol aliran masuk Suction pressure
Tekanan masuk standar Discharge pressure Kapasitas masuk Kapasitas standar Compression ratio Panjang langkah torak Suhu masuk gas Suhu keluar gas Sugu masuk standar Clearence Volume Efisiensi Volumetric % Btu/lb°R Btu/lb°R Btu/lb°R HP Ft Ft HP HP - Rpm - Mol/Menit Psia 14.7 Psia Psia ICFM SCFM - Ft °R °R 520°R Ft3 % Ft3 % %
viii Volume langkah Efisiensi mekanik Efisiensi transmisi
ix
DAFTAR LAMPIRAN
1. Lampiran 1. Struktur Organisasi PERTAMINA RU IV Cilacap 2. Lampiran 2. Struktur Organisasi MA 1
3. Lampiran 3. Overview dan Bagian-bagian Utama Kompreosor 4. Lampiran 4. Process Flow Diagram
5. Lampiran 5. Data Sheet Kompresor 6. Lampiran 6. Log sheet Kondisi Operasi
1
I. PENDAHULUAN
Dalam rangka menunjang tercapainya tujuan pembangunan nasional dan turut serta dalam menjaga atau mewujudkan ketahanan nasional, maka PT. Pertamina (Persero) sebagai salah satu Badan Usaha Milik Negara yang di beri tanggung jawab tugas mengurus perminyakan dan gas bumi dituntut untuk dapat memenuhi kebutuhan bahan bakar dan gas dalam negeri.
Untuk dapat memenuhi tugas yang dibebankan tersebut PT. Pertamina (Persero) telah membangun beberapa unit pengolahan BBM di beberapa wilayah di Indonesia antara lain :
Refinery Unit II di Dumai dan Sungai Pakning, Riau
Refinery Unit III di Plaju dan Sungai Gerong, Sumatera Selatan Refinery Unit IV di Cilacap, Jawa Tengah
Refinery Unit V di Balik Papan, Kalimantan Timur Refinery Unit VI di Balongan, Jawa Barat
Refinery Unit VII di Kasim, Papua
Dan salah satu unit pengolahan yang dituntut untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar minyak dalam negeri adalah Refinery Unit IV Cilacap. Unit pengolahan ini sendiri merupakan unit pengolahan terbesar di Asia Tenggara dengan kapsitas mencapai 350.000 Barel.
2
1.1 Latar Belakang
Salah satu unit yang terdapat di kilang RU IV Cilacap adalah Naphta Hydrotreater Unit (NHT) area 12. Fungsi dari unit ini adalah untuk memisahkan
kandungan sulfur dalam naphta, dengan kapasitas di unit ini adalah 2805 ton/day. Di dalam industri migas khususnya kilang minyak untuk menunjang kelancaran proses pengolahan minyak mentah menjadi produk BBM sangat tergantung pada peralatannya. Peralatan tersebut harus selalu dalam kondisi yang handal, dan siap untuk dioperasikan sesuai dengan kebutuhannya, mengingat peralatan tersebut menjadi sesuatu yang vital bagi proses produksi, maka peralatan tersebut harus memiliki kinerja (performance) yang baik untuk menjaga produk yang dihasilkan oleh perusahaan tetap pada range yang telah ditetapkan. Ditinjau dari waktu operasinya kinerja dari suatu peralatan akan menurun dari waktu ke waktu karena pemakaian secara terus-menerus dari peralatan tersebut, maka perlulah di adakannya evaluasi mengenai kinerja dari peralatan tersebut. Mengenai besarnya pengaruh unjuk kerja dan fungsi dari peralatan tersebut maka penulis mengambil judul “Optimasi Kompresor Reciprocating 12K-1A yang berada di NHT Plant Unit 12 RU IV Cilacap”. Kompresor 12K-1A adalah jenis positive displacement, penggeraknya adalah motor listrik, mempunyai discharge presure = 30 kg/ Sedangkan suction presure = 20 kg/ Fungsi dari Kompresor ini adalah untuk mengirim H2 dengan tekanan tinggi dan mempertahankan tekanan system dari hydrotreater plant. Dengan melakukan optimasi kompresor ini diharapkan dapat
memberikan gambaran / acuan untuk menentukan kehandalan operasi dan langkah pemeliharaan yang terbaik dimasa yang akan datang.
3
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan Penulisan Kertas Kerja Wajib ini secara umum adalah merupakan kelengkapan kegiatan program kurikuler yang menjadi tugas dan tanggung jawab mahasiswa sebagai peserta program diploma juga bertujuan :
Dapat membandingkan unjuk kerja kompresor pada saat kondisi baru dengan kondisi operasi saat ini.
Sebagai optimasi untuk pengembangan dan pengoperasian di unit terkait dimasa yang akan datang, dan apakah kompresor ataupun peralatannya tersebut masih layak digunakan atau tidak.
Sebagai laporan praktek kerja lapangan yang dapat menambah khasanah pustaka bagi STEM dan informasi untuk meningkatkan kinerja di unit terkait. Untuk merealisasikan ilmu pengetahuan secara teori yang diperoleh selama
pendidikan dengan perhitungan kondisi operasi aktual di lapangan.
1.3 Batasan Masalah
Masalah yang dibahas dalam KKW ini adalah Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Reciprocating 32- K-102 A yang meliputi :
Kapasitas Kompresor Daya Kompresor Efisiensi Mekanik, dan Daya Penggerak
4
1.4 Sitematika Penulisan
Sistemaika penulisan KKW dapat diuraikan sebagai berikut: I. PENDAHULUAN
Meliputi: latar belakang, tujuan pemilihan, batasan masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.
II. ORIENTASI UMUM
Meliputi : Sejarah singkat RU-IV Cilacap, struktur organisasi RU-IV Cilacap struktur organisasi MA I, tugas dan fungsi NHT Plant, dan sarana dan fasilitas.
III. TINJAUAN PUSTAKA
Meliputi : Pengertian kompresor, klasifikasi kompresor, kompresor reciprocating, prinsip kerja kompresor reciprocating, diagram P-V
kompresor reciprocating, klasifikasi kompresor reciprocating, komponen utama kompresor reciprocating, sistem penunjang operasi kompresor reciprocating, dan dasar teori perhitungan kompresor reciprocating.
IV. PEMBAHASAN
Meliputi : Fungsi kompresor reciprocating, flow diagram process, data spesifikasi kompresor dan penggerak, data spesifikasi gas, data perhitungan, perhitungan kapasitas, perhitungan daya kompresor, daya penggerak, efisiensi adiabatik keseluruhan, rekapitulasi dan evaluasi. Serta optimasi sebagai acuan untuk peningkatan kehandalan operasi dan langkah pemeliharaa dimasa mendatang.
5 V. PENUTUP
Pada bab ini berisi hal-hal mengenai kesimpulan yang dapat di ambil dari perhitungan yang dilakukan oleh penulis dan saran-saran perbaikan agar dapat ditindak lanjuti.
6
II. ORIENTASI UMUM
2.1 Sejarah Singkat
Minyak Bumi merupakan salah satu sumber daya alam penghasil energi. Di Indonesia minyak bumi merupakan sumber daya alam yang sangat penting untuk penyedia energi guna pembangunan di segala bidang. Sejalan dengan pembangunan yang meningkat dengan pesat maka kebutuhan minyak bumi akan terus bertambah. Untuk itu pemerintah membangun kilang-kilang pengolahan minyak bumi salah satunya adalah RU (Refinery Unit) IV yang berlokasi di kota Cilacap, Provinsi Jawa Tengah. Kilang minyak ini dibangun dan beroperasi sejak tahun 1976 yang dirancang untuk mengolah bahan baku minyak mentah dari Timur Tengah, untuk mendapatkan produk BBM (Bahan Bakar Minyak) dan juga bahan dasar minyak pelumas serta aspal. Kilang ini dirancang oleh Shell International Petrolium Maattschapij (SIPM). Kontraktor pelaksananya adalah
Fluor Daniel Eastern Inc. berkapasitas 100.000 barrel/hari (bph) dengan jenis
crude oil ALC (Arabian Light Crude), ILC (Iranian Light Crude), dan BLC
(Basrah Light Crude) yang kemudian dikenal dengan nama Kilang I terdiri dari : Fuel Oil Complex I (FOC I) yang menghasilkan BBM dan Long Residue
sebagai umpan di Lube Oil Complex.
Lube Oil Complex I (LOC I) yang menghasilkan bahan dasar minyak pelumas (Lube Base Stock) dan aspal.
Utilities I sebagai sarana pendukung operasi. Oil Movement (OM) sebagai penampung produksi.
7
Seiring bertambahnya kebutuhan akan BBM dan NBM (Non Bahan Bakar Minyak) serta untuk mengurangi ketergantungan impor BBM dari luar negeri maka pembangunan Kilang II dimulai pada tahun 1981 yang dirancang oleh Universal Oil Product (UOP) untuk FOC II dan Shell International Petrolium
Maattschapij (SIPM) untuk LOC II dengan kontraktor Fluor Daniel Eastern Inc.
berkapasitas 200.000 barrel/hari (bph) dan mengolah minyak mentah dari domestik yang berkadar belerang rendah dengan komposisi umpan 80% Arjuna Crude Oil dan 20% Attaka Crude Oil yang terdiri dari :
Fuel Oil Complex II (FOC II) yang menghasilkan BBM.
Lube Oil Complex II (LOC II) menghasilkan Lube Base dan aspal. Utilities II sebagai sarana pendukung operasi.
Perluasan Area Oil Movement.
Dengan perluasan ini maka kapasitas kilang RU IV Cilacap menjadi 300.000 bph. Pada tahun 1987 Kilang Paraxylene dibangun untuk tujuan mengurangi ketergantungan impor paraxylene yaitu bahan baku PTA (Purified Terepthalic Acid) Plaju. Umpan Kilang Paraxylene menggunakan naptha dari
Kilang FOC II dengan kapasitas produksi 270.000 ton/tahun. Kemudian dilanjutkan dengan proyek Debottlenecking pada tahun 1997 dimaksudkan untuk mengoptimalkan unit kilang yang ada dengan berbagai modifikasi sehingga kapasitas kilang FOC I dan FOC II meningkat.
Perubahan yang dilakukan Debottlenecking Project meliputi : Mengganti analog control system ke Distributed Control System. Menaikan kapasitas FOC I dari 100.000 bph ke 118.000 bph.
8
Menaikan kapasitas FOC II dari 200.000 bph ke 230.000 bph. Pembangunan kilang LOC III dan sarana penunjangnya.
Setelah proyek Debottlenecking kapasitas keseluruhan untuk minyak mentah menjadi 348.000 bph dan meningkatkan produksi Lube Base Stock menjadi 428.000/tahun. Tahun 2004 kilang SRU dirancang oleh Black & Veatch dan dibangun oleh kontraktor PT Siemen Daelim dengan tujuan emesi gas SOx yang terpapar ke lingkungan akibat hasil pembakaran off gas di flare, sekaligus meningkatkan nilai tambah (add value) dari off gas. Mengolah off gas buangan ke flare system dari kilang FOC I, FOC II, dan LOC III dengan cara H2S dalam off
gas diabsorbsi dan diolah menjadi sulphur, fraksi LPG, sweet fuel gas dan
kondensat dengan kapasitas pengolahan sebesar 25.000 kg/jam. Pada tahun 2012 dibangun Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) yang dikerjakan oleh PT. ELNUSA dan dioperasikan pada bulan Juni 2013 dengan design kapasitas pengolahan 1000 m3/hari. Karena berlimpahnya produk bottom terutama LSWR dan IFO yang nilai jualnya lebih rendah dari crude oil dan untuk meningkatkan margin serta kompleksitas pengolahan makan PT. Pertamina RU IV Cilacap sejak
2012 telah membangun kilang RFCC (Residual Fluid Catalytic Cracking) oleh PT. Gold Star (GS) Korea Selatan dengan design kapasitas 61.000 bph.
2.2 Struktur Organisasi Unit Pengolahan IV Cilacap
PT. Pertamina (Persero) RU-IV Cilacap dipimpin oleh manager-manager dan kepala bidang bagian dengan tugas dan tanggung jawab masing-masing. Struktur organisasi dirancang dan diarahkan mengefektifkan dan menyederhanakan proses pencapaian operasi kilang yang aman, efisien dan
9
handal. Organisasi PT. Pertamina (Persero) Unit Pengolahan IV Cilacap dapat dilihat pada lampiran I.
2.2.1 Struktur Organisasi Mintenance Area I RU-IV Cilacap
Struktur Organisasi Maintenance Execution Area I dapat dilihat pada lampiran II.
2.3 Tugas dan Fungsi Unit FOC Pertamina RU IV Cilacap
Seksi ini terdiri dari 3 unit yaitu:
- Unit Crude Distilling Unit / CDU 1 (1100) - Unit Naphta Hydrotreater / HDT (1200) - Unit Hydrodesulphurizer / HDS (1300) - Unit Platformer / PLTF 1 (1400) - Waste Heat Boiler / WHB
- Unit Propane Manufacturing Facilities / PMF (1500) - Unit Merchaptane Oxydation / Merox (1600)
- Unit Sour Water Stripper / SWS (1700) - Unit N2 Plant (1800)
- Unit Contaminant Removal Process-Hg / CRP (1900)
2.4 Sarana dan Fasilitas
Kelacaran dan keberhasilan kegiatan operasi di Fuel Oil Complex memerlukan sarana dan fasilitas untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Sarana dan fasilitas penunjangnya tersebut adalah utilities, laboratorium, instrumen, maintenance, logistik, keselamatan kesehatan kerja dan lindungan lingkungan (K3LL).
10
2.4.1 Utilities
Bahan pendukung kegiatan operasi kilang di RU IV Cilacap disediakan oleh seksi utilities fasilitas penunjang tersebut adalah tenaga listrik, water intake facility, steam, emergency generator, Instrumen air, dan N2 plant.
2.4.2 Laboratorium
Laboratorium berfungsi untuk memeriksa dan menganalisis kualitas umpan dan produk yang dihasilkan, sehingga umpan dan mutu produk dapat terkontrol.
2.4.3 Instrumen
Instrumen berperan dalam menjaga kehandalan kerja dari alat-alat instrumentasi yang ada di unit produksi seperti: alat-alat kontrol, transmitter, instrumen indikator, sistem pengaman, dan analyzer.
2.4.4 Maintenance
Maintenance sendiri meliputi beberapa bagian antara lain mekanik
stationery dan rotating, listrik, instrumen dan sipil yang berperan dalam
perawatan, perbaikan, pemasangan, dan pengecekan pada peralatan di kilang.
2.4.5 Logistik
Logistik berperan dalam penyediaan stok material, lube oil, dan katalis.
2.4.6 Keselamatan Kesehatan Kerja dan Lindungan Lingkungan (K3LL)
Keselamatan kerja merupakan suatu usaha atau kegiatan yang bertujuan untuk mencegah terjadinya kecelakaan yang dapat terjadi sewaktu-waktu dan dapat menimbulkan korban jiwa maupun kerusakan harta, benda dan lingkungan.
11
III. TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Pengertian Kompresor 8:167)
Kompresor merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menaikkan tekanan fluida compressible (bisa dimampatkan) seperti udara dan gas. Kenaikkan tekanan udara/gas yang dihasilkan oleh kompresor disebabkan adanya proses pemampatan yang dapat berlangsung secara intermitten (berselang) ataupun kontinyu. Penambahan energi ini bisa terjadi disebabkan adanya gerakan mekanik yang dirubah kedalam energi kinetik dan sisanya merupakan energi panas.
Secara teoritis dalam hukum termodinamika proses kompresi dapat berlangsung pada tiga keadaan yang berbeda, yaitu:
a) Proses kompresi isothermal 8:183)
Bila suatu gas dikompresikan, maka ini berarti ada energi mekanik yang diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas sehingga temperatur gas akan naik jka tekanan semakin tinggi. Temperatur dapat dijaga tetap jika proses kompresi ini dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi. Isothermal artinya temperatur tetap Persamaan ini dapat ditulis sebagai:
……….. (3.1) Pada keadaan yang sesungguhnya, meskipun silinder didinginkan sepenuhnya, tidak mungkin untuk menjaga temperatur udara yang tetap dalam silinder, oleh karena itu teori ini tidak banyak digunakan dalam evaluasi ataupun rancang bangun.
12
b) Proses komprsi adiabatic reversible (isentropik) 8:184)
Teori ini menyatakan bahwa “Jika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan belangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk kedalam gas. Persamaan ini dapat ditulis sebagai:
………... (3.2) Dimana
………... (3.3) Jika dibandingkan dengan rumus kompresi isothermal dapat dilihat bahwa untuk pengecilan volume yang sama, kompresi adiabatik akan menghasilkan tekanan yang lebih tinggi daripada kompresi isothermal. Teori ini biasa digunakan untuk perhitungan rancang bangun kompresor
c) Proses kompresi politropik, untuk evaluasi unjuk kerja 8:184)
Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses isothermal karena ada kenaikan temperatur, namun juga bukan proses adiabatik
karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi kompresi yang sesungguhnya ada diantara keduanya yang disebut proses kompresi politropik. Hubungan antara p dan v dapat dirumuskan sebagai:
………... (3.4) n adalah indeks politropik dan harganya terletak antara 1 dan k. Jadi: 1<n<k, harga tekanan yang dihasilkan oleh proses ini lebih besar dari proses isothermal dan lebih kecil dari proses adiabatik untuk pengecilan volume yang
13
Gambar 3.1 Diagram P-V Teori Kompresi
3.2 Klasifikasi Kompresor
Berdasarkan cara pemampatan terhadap fluida kerja (udara/gas) kompresor dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu pemampatan intermittent (berselang) dan pemampatan kontinyu. Pemampatan intermittent adalah pemampatan terhadap gas/udara yang masuk sampai keluar kompresor dilakukan secara periodik, kompresor ini disebut dengan positive displacement compressor. Sedangkan pemampatan kontinyu adalah pemampatan terhadap
gas/udara yang masuk sampai keluar dilakukan secara terus menerus, kompresor yang menggunakan cara ini ada dua jenis yaitu dynamic compressor dan ejector. Pengklasifikasian kompresor dapat dilihat pada diagram dibawah ini:
14
Gambar 3.2 Klasifikasi Kompresor 6:2)
Dan dibawah ini merupakan diagram yang biasa digunakan oleh perusahaan untuk penentuan jenis kompresor yang sesuai dengan kebutuhan produksi:
Gambar 3.3 Pemilihan Kompresor berdasarkan flow rate dan pressure ratio Kompresor Continous Flow Ejector Dynamic Radial flow
(sentrifugal) Mixed flow Mixed flow
Intermittent Flow Possitive Displacement Recipro- cating Rotary Mech. Piston Sliding Vane Liquid Linier Helical Lobe Straight Lobe
15
3.3 Kompresor Reciprocating
Kompresor reciprocating termasuk dalam jenis positive displacement compressor dengan prinsip kerja memampatkan dan mengeluarkan gas/udara
secara intermittent (berselang) dari dalam silinder dengan cara mempersempit volume. Seperti dilihatkan dalam gambar 3.8, kompresor torak pada dasarnya dibuat sedemikian rupa hingga gerakkan putar dari penggerak mula diubah menjadi gerakkan bolak-balik. Gerakan ini diperoleh dengan menggunakan poros engkol dan batang penggerak yang menghasilkan gerakan bolak-balik pada torak. Gerakan torak ini akan menghisap udara kedalam silinder dan memampatkannya sehingga terjadilah kompresi.
3.3.1 Prinsip Kerja Kompresor Reciprocating
Jika gas/udara dalam ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas akan mengalami pemampatan/kompresi sehingga tekanannya makin besar. Prinsip kerja kompesor reciprocating dinyatakan sebagai diagram indikator yang menunjukkan perubahan pergerakan torak, posisi katup, dan menggambarkan perubahan tekanan serta volume dalam silinder.
Pada umumnya prinsip kerja kompresor terdiri dari 4 tahap yaitu: ekspansi, hisap, kompresi, dan discharge. Berikut adalah penjelasan mengenai prinsip kerja ke 4 langkah tersebut:
A) Langkah Ekspansi
Pada waktu torak mencapai titik mati atas, antara sisi atas torak dengan kepala silinder masih ada volume sisa yang besarnya V1. Karena adanya volume sisa ini ketika torak mengakhiri langkah kompresinya di atas torak masih ada
16
sejumlah gas dengan volume sebesar V1 (volume sisa) dan tekanan sebesar Pd (tekanan discharge). Jika kemudian torak memulai langkah hisapnya, katup isap tidak akan membuka sebelum sisa gas diatas torak berekspansi sampai tekanannya turun dari pd menjadi ps.
B) Langkah Hisap
Torak terus bergerak kebelakang, setelah gas/udara berekspansi, katup hisap terbuka dan gas/udara masuk kedalam silinder. Tekanan dalam silinder relative konstan. Diagram P-V menunjukkan torak bergerak pada satu arah sampai TMB. Diagram P-V menunjukkan bahwa volume gas/udara yang dihisap tidak sebesar V2 melainkan lebih kecil, yaitu hanya sebesar volume hisap, kalau digambarkan dengan diagram P-V yaitu antara titik 4 sampai titik 1.
C) Langkah Kompresi
Kemudian torak mulai bergerak kedepan (berlawanan arah). Udara/gas dikompresikan, dimana kedua valve suction dan discharge tertutup. Volume udara/gas mengecil dan tekanan bertambah sampai sedikit diatas tekanan discharge.
D) Langkah Discharge
Kemudian torak meneruskan langkah menekan udara/gas keluar melewati valve discharge, langkah tersebut dinamakan langkah discharge, selama langkah
17
3.3.2 Diagram P-V Kompresor Torak
Keempat langkah prinsip kerja tersebut dapat digambarkan dengan diagram P-V sebagai berikut:
Gambar 3.4 Diagram P-V Kompresor Reciprocating Single Acting 8:188)
18
Gambar 3.5 Diagram P-V dan T-S Kompresor Reciprocating Multi Stage 4:27)
3.3.3 Klasifikasi Kompresor Torak
Berdasrkan Unit Penggerak: Motor listrik
Motor bakar torak: motor gas, motor bensin, dan motro diesel Turbin uap
Berdasarkan Tekanan:
Tekanan rendah : 200-500 Psig Tekanan menengah : 500-2500 Psig Tekanan Tinggi : 2500-4800 Psig Berdasarkan Kecepatan Torak:
19 Kecepatan rendah : 360-450 Rpm Kecepatan menengah : 450-500 Rpm Kecepatan tinggi : 500-1000 Rpm Berdasarkan Konstruksi: 1. Posisi Silinder: Vertikal/Tegak Horizontal/Mendatar V-Type 2. Jumlah Silinder:
Satu silinder (Simplex) Dua silinder (Duplex) Banyak Silinder (Multiplex) 3. Berdasarkan Jumlah tingkat:
Satu tingkat (Single Stage) Dua tingkat (Double Stage) Banyak tingkat (Multi Stage) Berdasarkan Metode Kerja:
1. Single acting (kerja tunggal)
Kompresor yang bekerja untuk suction dan discharge pada satu sisi ujung silinder dengan dua kali gerakkan torak menghasilkan satu kali discharge.
20
Gambar 3.7 Single Acting Compressor 6:4) 2. Double acting (kerja ganda)
Kompresor yang bekerja untuk suction dan discharge terjadi pada kedua sisi ujung silinder, dengan dua kali gerakkan torak menghasilkan dua kali discharge.
21
3.4 Bagian Utama Kompresor Reciprocating
Kompresor reciprocating merupakan kompresor yang bergerak translasi untuk memampatkan gas/udara, sementara itu penggerak mula kompresor berupa gerakan putar yang diperoleh dari putaran poros engkol. Untuk merubah gerak rotasi dari penggerak mula ke dalam gerak translasi dan bekerja memampatkan gas dengan baik, konstruksi kompresor reciprocating dirancang dengan beberapa komponen yang saling mendukung pada bagian yang bergerak maupun komponen yang tidak bergerak. Overview & bagian-bagian utama Kompresor 12K-1A bisa dilihat pada lampiran 3.
Gambar 3.9 Bagian-bagian Kompresor Reciprocating 2:0)
3.4.1 Bagian yang Bergerak
1. Crank Shaft
Crank shaft berfungi untuk merubah gerak berputar dari tenaga penggerak
22
2. Connecting Rod
Connecting rod adalah batang yang menghubungkan antara crank shaft dan
cross hed, berfungsi untuk meneruskan gerakan (gaya) dari crank shaft ke
piston rod melalui cross head.
Gambar 3.10 Connecting Rod 5:47)
3. Cross Head
Cross head merupakan bagian yang menghubungkan antara connecting rod
dan piston rod.
23
4. Piston dan Piston Ring
a. Piston
Sebagai elemen yang menghandle udara/gas pada proses expansi, suction, compression, dan discharge berlangsung.
Gambar 3.12 Piston 5:59)
b. Piston Ring
- Oil ring berfungsi untuk mendistribusikan pelumas secara merata pada
permukaan silinder liner, selain itu untuk mencegah minyak pelumas masuk keatas permukaan piston sehingga bercampur dengan gas proses. - Compression ring berfungsi untuk menahan kebocoran udara/gas selama
24
Gambar 3.13 Piston Ring 5:179)
5. Piston Rod
Piston rod adalah batang piston yang menghubungkan antara piston dengan
cross head. Berfungsi untuk meneruskan gaya dari connecting rod kepada
piston.
6. Compressor Valve
Compressor Valve berfungsi untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran
udara/gas, kedalam/keluar silinder.
25
7. Fly Wheel
Fly wheel (roda gila) berfungsi untuk menyimpan sementara energi dan
memberikan energi pada saat proses suction dan discharge.
3.4.2 Bagian yang tidak Bergerak
1. Base Plate (frame)
Base plate (frame) berfungsi untuk mendukung bagian kompresor diatas
pondasi.
2. Cross Head Guide
Cros head guide berfungsi sebagai tempat dudukan dan pengarah gerakan
Cross head.
3. Cylinder
Cylinder berfungsi sebagai tempat kedudukan cylinder liner dan water jacket.
4. Stuffing Box
Stuffing box adalah tempat kedudukan carbon ring (sebagai penyekat
kebocoran) dimana piston rod menembus silinder.
26
5. Suction Line
Suction line berfungsi sebagai saluran masuk silinder.
6. Discharge Line
Discharge line berfungsi sebagai saluran keluar silinder.
7. Cylinder Liner
Cylinder liner berfungsi sebagai lintasan gerakan piston selama ekspansi,
suction, kompresi, dan discharge.
8. Clearence Gas
Clearence gas adalah ruangan celah pada bagian head end dan crank end yang
berfungsi untuk ruang kompresi udara/gas.
9. Water Jacket
Water jacket adalah ruangan dalam silinder untuk sirkulasi air sebagai
pendingin kompresor.
10. Front and Rear Cylinder Cover
Adalah tutup silinder bagian head end (front cover) dan bagian crank end (rear cover) yang berfungsi untuk menahan udara/gas tidak keluar silinder.
3.5 Sistem Penunjang
Sistem yang dimaksud adalah peralatan tambahan selain komponen utama yang dalam operasinya terpasang pada kompresor itu sendiri sehingga menjadi satu kesatuan yang tidak dapat dipisahkan fungsinya. Dengan kelengkapan sistem penunjang yang dimiliki kompresor maka dapat memonitor kondisi operasi kompresor tersebut sehingga kompresor beroperasi dengan aman sesuai unjuk
27
kerja yang diharapkan. Kelengkapan sistem penunjang yang dimiliki oleh kompresor antara lain:
3.5.1 Sistem Pelumasan
Fungsi dari sistem pelumasan sendiri adalah untuk melumasi bagian-bagian yang bergerak maupun tidak bergerak seperti: ring piston, main bearing, crank shaft, crank pin bearing, cross head bushing, stuffing box, cross head. Pelumasan
bagian tersebut dilakukan menggunakan pompa yang digerakkan oleh motor listrik dengan sistem otomatis. Ada bagian tertentu yang sengaja tidak dilumasi apabila dalam suatu keadaaan udara tekan yang dihasilkan harus benar-benar besih dan tidak terkontaminasi oleh gas atau cairan lainnya, seperti silinder dan stuffing box. Kompresor 12K-1A menggunakan pelumasan eksternal dengan
menggunakan dua buah pompa, yaitu pompa 12K-1A-P1 dan 12K-1A-P2 sebagai pompa cadangan untuk melumasi piston rod, connecting rod, crankshaft dll. Dan
3.5.2 Sistem Pendinginan
Fungsi dari sistem pendinginan pada kompresor adalah untuk mengurangi temperatur pada bagian-bagian kompresor agar tidak terlalu tinggi sehingga dapat merusak komponen-komponen kompresor dan megurangi temperatur gas/udara yang keluar dari kompresor akibat proses kompresi agar gas/udara tersebut tidak terkondensasi serta mengurangi naiknya daya yang dibutuhkan kompresor dan penggerak untuk kapasitas yang sama akibat naiknya temperatur gas/udara discharge.
28
3.5.3 Sistem Kontrol dan Pengamanan
Sistem kontrol dimaksudkan untuk mempertahankan kompresor supaya selalu beroperasi pada kondisi normal operasi, sedangkan sistem pengaman berfungsi untuk menjaga kompresor agar tetap aman, dan mendeteksi sedini mungkin bila terdapat kelainan / penyimpangan yang terjadi pada saat pengoperasian kompresor. Penyimpangan kondisi operasi tersebut antara lain:
Tekanan gas suction dan discharge Tekanan pelumasan
Temperatur gas suction dan discharge Temperatur pelumasan
Temperatur pendinginan
3.5.4 Sistem Pengaturan Kapasitas
Latar belang penggunaan sistem pengaturan kapasitas adalah bahwa kapasitas yang dihasilkan oleh kompresor harus dapat disesuaikan dengan jumlah gas yang diperlukan dalam proses. Jika kompresor dibiarkan running sedangkan gas yang dihasilkan tidak dipakai maka tekanan akan naik melebihi batas yang diinginkan, oleh sebab itu kompresor dilengkapi dengan unloader valve dan juga clearence pocket. Unloader valve dipasang pada saluran masuk dan berfungsi
mengatur laju volume udara/gas yang dihisap sesuai dengan kapasitas yang diperlukan dalam proses. Unloader valve pada kompresor diatur dengan sistem instrumentasi pada box panel yang digerakkan secara pneumatic.
29
3.6 Teori Perhitungan Kompresor Reciprocating
Ada 4 parameter utama dalam menentukan unjuk kerja kompresor, yaitu: Kapasitas Kompresor
Daya Kompresor Daya Penggerak Efisiensi Mekanik
3.6.1 Kapasitas Kompresor
Kapasitas kompresor adalah sejumah volume udara/gas yang masuk setiap satuan waktu dinyatakan dalam berbagai satuan seperti:
1. Inlet volume flow (ICFM)
2. Actual inlet voume flow (ACFM) 3. Standard volume flow (SCFM) 4. Mass flow rate (Lbm/Menit)
Perpindahan torak menyatakan kemampuan teoritis torak menghasilkan kapasitas kompresor, namun dalam kompresor yang sesungguhnya volume gas yang dikeluarkan lebih kecil daripada perpindahan torak tersebut. Pada waktu torak mencapai titik mati atas masih ada volume sisa yang disebut sebagai clearence volume, karena adanya volume sisa ini ketika torak mengakhiri langkah
kompresinya di atas torak masih ada sejumlah gas, dan adanya sisa gas ini akan mempengaruhi volume hisap kompresor seperti yang diuraikan pada bab sebelumnya. Oleh karena itu kapasitas kompresor torak bukanlah sebesar volume silinder melainkan volume torak dikalikan dengan efisiensi volumetris. 6:57)
30
Untuk Simplex, single acting pada sisi Head end 6:57)
( )………. ( ) Untuk Simplex, double acting pada sisi crank end
( ) ( ) ( )… ( ) Untuk Simplex, double acting pada sisi head end crank end 6:56)
( ) ( ) ( ) ( ) Untuk duplex, maka kapasitas total dihitung dengan persamaan 3.5, 3.6,
dan 3.7 masing-masing dikalikan dengan 2 (dua). Hubungan antara satuan
Untuk mengubah dari kondisi standar menjadi kondisi inlet/actual, dapat digunakan persamaan gas ideal sebagai berikut: 4:22)
( ) ( ) ( ) Ps = 14.7 Psia Ts = 520°R
Menghitung Efisiensi Volumetrik
Efisiensi volumetrik adaah perbandingan antara kapasitas yang masuk kedalam silinder dengan volume yang dihasilkan oleh langkah torak. Harga efisiensi volumetrik sangat dipengaruhi oleh:
Clearence silinder / volume langkah ruang kompresi Perbandingan tekanan
31
Secara matematik dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: 1. Untuk kondisi ideal: 4:57)
[ ] ( ) 2. Untuk kondisi actual dimana terjadi losses pada katup masuk dan
keluar kurang lebih jika dibuat presentase sebesar 4%, maka dapat dituliskan dengan rumus: 4:57)
* + ( ) ( )
3.6.2 Perhitungan Daya Penggerak (7:125)
√
( )
3.6.3 Perhitungan Efisiensi Mekanik
( )
3.6.4 Perhitungan Daya Kompresor 5:403)
Daya kompresor adalah daya poros yang digunakan untuk memampatkan gas dalam silinder, daya = Kerja tiap satuan waktu.
1. Perhitungan Daya Kompresor untuk Kompresor Single Stage
A. Perhitungan Daya Kompresor (Isothermal)
32
a. Gas Horse Power (GHP)
( )
b. Compressor Horse Power (CHP)
( )
B. Perhitungan Daya Kompresor (Adiabatic Reversible)
a. Gas Horse Power (GHP)
*( )
⁄ +
( )
b. Compressor Horse Power (CHP)
( )
C. Perhitungan Daya Kompresor (politropic)
a. Gas Horse Power (GHP)
*( )⁄
+
( )
b. Compressor Horse Power (CHP)
( )
n = Nilai exponen politropik, dirumuskan dengan:
( )⁄
( )⁄ ( )
2. Perhitungan Daya Kompresor untuk Kompresor Multi Stage
33
A. Perhitungan Daya Kompresor (Adiabatic Reversible) Compressor Horse Power (CHP)
*( )⁄ + ( ) B. Perhitungan Daya Kompresor (Politropic)
Compressor Horse Power (CHP)
*( )⁄ + ( ) x = Jumlah Stage
3. Perhitungan Daya Kompresor untuk Kompresor Multi Stage
Pendinginan pada intercooler berlangsung tidak sempurna. (T2’= T1)
A. Perhitungan Daya Kompresor (Adiabatic Reversible) Compressor Horse Power (CHP)
*( ) + ( ) *( ) + ( ) ( ) ( )
34
B. Perhitungan Daya Kompresor (politropik) Compressor Horse Power (CHP)
{( ) } ( ) {( ) } ( ) ( )
35
IV. PEMBAHASAN
4.1 Fungsi Kompresor 12K-1A
Kompresor 12K-1A adalah jenis kompresor reciprocating single stage memiliki dua buah silinder (duplex) dengan kerja ganda (double acting), penggeraknya adalah motor listrik, mempunyai discharge presure = 30 kg/ Sedangkan suction presure = 20 kg/ Fungsi dari Kompresor ini adalah untuk mengirim H2 dengan tekanan tinggi dan mempertahankan tekanan system dari hydrotreater plant
4.2 Flow Diagram
Dari vessel V-101 adalah campuran fresh H2 dan gas dari vessel V-102 yang naik ke atas, sebagian gas yang keluar juga dibuang ke flare dan menuju ke V-101. Fresh H2 sendiri berasal dari unit PLATFORMING area 14. Gas mix di vessel V-101 masuk ke kompresor 12K-1A yang kemudian menuju Exchanger
12E-1 sebelum menuju Furnace 12F-1, Reactor 12R-1 dan kembali lagi ke vessel V-102. Flow diagram proses dapat dilihat pada lampiran 4
Gambar 4.1 Diagram Alir
12P-1 12E-1 P-94 12F-1 12R-1 12E-2 12V-2 12V-3 11C-8 FGS 12V-1 12K-1 A/B/C Fresh H2 11S-1
36
Gambar 4.2 Silinder Kompresor
4.3 Data Spesifikasi Kompresor dan Penggerak
Berikut ini adalah data spesifikasi Kompresor dengan penggerak yang diambil pada kondisi awal Operasi:
Data Spesifikasi Kompresor:
Tabel 4.1 Data Spesifikasi Kompresor 12K-1ADataSheet)
Pabrik Pembuat INGERSOLL-RAND
Tag Number 12K-1A
Unit Naptha Hydrotreating
Type Single Stage (Duplex)
Gas Compressed H2+
Lubricated Yes
Services Recycle Gas
Molecular Weight 3.36
Cylinder Inner Diameter 7.5 inchi
Piston Rod diameter 2.001 inchi
Stroke 229 mm Speed 286 rpm Clearence Volume 15.30% Cp/Cv (k) 1.386 Inlet Nm3/h 10627 Total KW 193 Suction Condition: - Pressure (Kg/cm2)abs 25.44 Temperature (°C) 54 Discharge Condition - Pressure (Kg/cm2)abs 38.71 Temperature (°C) 90.6
37 Data Spesifikasi Motor Penggerak:
Tabel 4.2 Data Spesifikasi Motor PenggerakDataSheet)
Manufactured GENERAL ELECTRIC CO.
Type Synchronous Motor
Frame No 8311S Rated Power 261.1 KW Voltage 3300 V Ampere(max) 40 A Cos Φ 79.6 Frequency 50 Hz
Full Load speed 490rpm
Synch,speed,rpm 500
Phase 3 Phase
Efisiensi motor 92.3%
Poles 12
HP 350
4.4 Data Spesifikasi GasExtra Sample, Process Engineer Unit RU-IV)
Data spesifikasi gas rata-rata pada kondisi operasi saat ini yang diambil selama melakukan praktek kerja lapangan:
Tabel 4.3 Data Spesifikasi gas inlet Data Spesifikasi Gas
Komposisi Yi Mw pc(psia) pc.yi tc °R tc.yi
Hydrogen 79.59% 2.016 183 145.6497 60 47.754 Methane 7.80% 16.042 673 52.494 344 26.832 Ethane 5.64% 30.068 708 39.9312 550 31.02 Propane 3.87% 44.096 617 23.8779 666 25.7742 n-butane 1.24% 58.12 551 6.8324 766 9.4984 n-pentane 1.86% 72.146 489 9.0954 347 6.4542 Jumlah 1 277.8806 147.3328
38 Komposisi Mcp mcp.yi 100°F 123.79°F 200°F Hydrogen 6.905 6.92 6.953 5.513865 Methane 8.551 8.89 9.277 0.69392 Ethane 12.95 13.74 14.63 0.77546 Propane 18.17 19.46 20.89 0.753261 n-butane 24.07 25.72 27.54 0.318939 n-pentane 29.7 31.74 33.99 0.590384 Jumlah 283.188 8.645829
4.5 Data PerhitunganDataSheet)
Tabel 4.4 Data Teknis Kompresor 12K-1A
Data teknik Cylinder
Diameter Silinder (D) 7.5 in = 0.6245 ft
Diameter Piston rod (d) 2.001 in =0.1667 ft
Cylinder Clearence (C) 15.3%
Putaran per menit (N) 490 rpm
Stroke (S) 229 mm =0.7513 ft
Efisiensi Transmisi (ηtrans) 96%
Ampere 30,5
Data sheet Kompresor 12K-1A bisa dilihat pada lampiran 5.
Data ini diambil rata-rata berdasarkan pengamatan selama menjalani praktek kerja lapangan
Tabel 4.5 Data Operasi Kompresor 12K-1A Data Operasi Tanggal Waktu Pencatatan P suction (kg/cm2) P discharge cylinder east (kg/cm2) P discharge cylinder west (kg/cm2) 1-Apr-16 2:00 16.1 23.5 23 6:00 16.1 23.5 23 10:00 16.5 22.5 22.5 14:00 16.5 22.5 22.5 18:00 16 22 23.5 22:00 16 22 23.5 2-Apr- 2:00 16.1 23 23.1
39 16 6:00 16.1 23 23.1 10:00 16.1 23 23 14:00 16.1 22.5 22.5 18:00 16.2 22.5 22.5 22:00 16.2 22 22 3-Apr-16 2:00 16.2 22.5 22.5 6:00 16.2 22.5 22.5 10:00 16.2 22 22.5 14:00 16.2 22 22.5 18:00 16.5 22 22.5 22:00 16.5 22 22.5 4-Apr-16 2:00 22.5 22.5 6:00 22.5 22.5 10:00 16.5 22 22.5 14:00 16.5 22 22.5 18:00 16.3 22.5 22.5 22:00 16.3 22.5 22.7 Rata-rata 16.24545455 22.45833333 22.68333333 22.57083333
T suction (°C) T discharge cylinder east (°C) T discharge cylinder west (°C) 51.29 80 77 51.48 80 78 51.97 82 84 52.13 82 84 51.65 80 82 51.63 80 82 50.84 81 84 50.97 81 84 51.25 83 86 51.48 80 82 51.29 80 82 50.74 78 81 50.28 78 81 50.26 76 80 50.8 80 82 50.71 82 84 50.7 80 84 50.66 80 84 74 76 76 78 50.42 78 80 50.58 80 82
40
50.41 81 85
50.32 80.5 83.5
50.99363636 79.6875 81.89583333
80.79166667 Tabel 4.6 Konversi Satuan
Cylinder East (A)
Ps 16,2454 kg/cm2 = 245,7103 psia
Pd 22,4583 kg/cm2 = 334,0575 psia
Ts 50,9936 °C = 583,7885 °R = 523,9936 °K
Td 79,6875 °C = 635,4375 °R = 552,6875 °K
Cylinder West (A)
Ps 16,2454 kg/cm2 = 245,7103 psia
Pd 22,6833 kg/cm2 = 337,2570 psia
Ts 50,9936 °C = 583,7885 °R = 523,9936 °K
Td 81,8958 °C = 639,4125 °R = 554,8958 °K
Data log sheet dapat dilihat pada lampiran 6.
4.6 Perhitungan Unjuk Kerja
Perhitungan unjuk kerja terdiri dari perhitungan kapasitas, perhitungan daya kompresor, dan perhitungan daya penggerak untuk lebih rincinya dapat dilihat dibawah ini.
4.6.1 Perhitungan Kapasitas
1) Kapasitas Stage Cylinder East
( ) ( ) ( ) Menghitung Efisiensi Volumetrik dapat dihitung menggunakan persamaan (3.10) ( ⁄ ) Menghitung Harga r
41
Menghitung Harga k dapat dihitung menggunakan persamaan (3.11) ( ) k = 1.2989 ( ⁄ ) VEA = 0,9192 ( ) ( ) ( ) ⁄ ⁄ ⁄
2) Kapasitas Stage Cylinder West
( ) ( ) ( ) Menghitung Efisiensi Volumetrik dapat dihitung menggunakan persamaan (3.10)
42 ( ⁄ ) Menghitung Harga r
Menghitung Harga k dapat dihitung menggunakan persamaan (3.11) ( ) k = 1.2989 ( ⁄ ) VEB = 0,9177 ( ) ( ) QB = 199,8164 ICFM ⁄ ⁄ ⁄
43
4.6.2 Perhitungan Daya Gas
Menghitung Daya Gas Kompresor
Perhitungan Daya gas dapat dihitung menggunakan persamaan (3.24) 1) Daya Kompresor Cylinder East
*( )⁄
+
Menghitung nilai exponent politropik (n) dihitung menggunakan persamaan (3.20) ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ *( ) + GHP A = 68,783 HP GHP A = 51,2846 KW
2) Daya Kompresor Cylinder West
⁄ *( )⁄ ⁄
+
44 ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ *( ) + GHPtotal = 139,8148 HP GHPtotal = 104,2459 KW
4.6.3. Perhitungan Daya Penggerak
Daya penggerak dapat dihitung menggunakan persamaan (3.12) √
√
45
4.6.4 Perhitungan Efisiensi Mekanik
Efisiensi mekanik dapat dihitung menggunakan persamaan (3.13)
4.6.5 Perhitungan Daya Kompresor
Daya Kompresor dapat dihitung menggunakan persamaan (3.30) CHPtotal = 166,6307 HP CHPtotal = 124,2396 KW
4.7 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Unjuk Kerja kompresor
Berdasarkan hasil perhitungan untuk proses politropik diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut:
Tabel 4.7 Rekapitulasi Perhitungan Unjuk Kerja
Parameter Kondisi
Rated Data Sheet Aktual
Volumetris Eff 92,9 91,85
Kapasitas total 10956 Nm3/h 10325,02 Nm3/h
DHP 261 KW 128,08 KW
CHP 202 KW 124,21 KW
46 Data awal operasi dapat dilihat pada lampiran 7.
4.8 Optimasi Unjuk Kerja kompresor
Optimasi merupakan tindakan yang dilakukan dengan berbagai metode yang memiliki sasaran untuk meningkatkan kinerja suatu peralatan dan dapat beroperasi secara optimum (handal dan availabel) dan terkendali (terkontrol). Upaya yang dilakukan pada kompresor 12K-1A adalah mempertahankan unjuk kerja kompresor tersebut.
Bentuk upaya atau tindakan yang dilakukan adalah dengan meningkatkan sistim pemeliharaan, seperti :
1. Memonitor kondisi secara rutin : cek dan monitor kondisi pelumas, vibrasi, temperatur, tekanan dan lain-lain. Dilakukan setiap hari oleh pihak terkait seperti bagian operasi, rotating engineering dan maintenance area 1.
2. Dilakukan perawatan secara intensif terhadap peralatan sebagai faktor penentu performa kompresor diantaranya water jacket, dimana peranan water jacket sangat berarti terhadap penghematan daya.
3. Dilakukannya program Minor dan Mayor overhaul secara teratur.
4. Tersedianya suku cadang pada saat dibutuhkan dimana hal ini berkaitan dengan dana yang tersedia untuk kompresor 12K-1A, guna menunjang kelancaran jalannya operasi.
4.8 Rating Ulang Kompresor 12K1-A
Dengan memperhatikan water jacket sebagai pendinginan dalam silinder, maka dengan parameter yang sama kecuali Td yang akan diasumsikan 5% lebih
47
rendah dari Td awal untuk menentukan penghematan daya. Diperlukan data sebagai berikut:
QA= Td cylinder east=635,44°R, QB=199,8164 ICFM Td* cylinder east =603,67°R, Td cylinder west =639,41°R = 83,91%
Td*cylinder west=607,44°R
Perhitungan Daya Gas
Menghitung Daya Gas Kompresor
Perhitungan Daya gas dapat dihitung menggunakan persamaan (3.24) 1) Daya Kompresor Cylinder East
*( )⁄
+
Menghitung nilai exponent politropik (n) dihitung menggunakan persamaan (3.20) ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ *( ) + GHP A = 67,0244 HP
48
GHP A = 49,9734 KW
2) Daya Kompresor Cylinder West
⁄ *( )⁄ ⁄
+
Mencari nilai exponent politropik (n) dihitung menggunakan persamaan (3.20) ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ ( )⁄ *( ) + GHPtotal = 136,0576 HP GHPtotal = 101,4445 KW
49
Perhitungan Daya Penggerak
Setelah melakukan trial and error dengan yang sama pada kondisi actual dan Daya Gas pada rating ulang yang mengalami penurunan didapatkan Ampere yang turun juga yaitu:
I = 29.99A
Daya penggerak dapat dihitung menggunakan persamaan (3.12) √
√
Perhitungan Daya Kompresor
Daya Kompresor dapat dihitung menggunakan persamaan (3.30) CHPtotal = 162,1553 HP CHPtotal = 120,903KW
50
Tabel 4.8 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Rating Ulang
Parameter Aktual Rating Ulang Keterangan
Kapasitas total 10325,02 Nm3/h 10325,02 Nm3/h GPH total 104,2459 KW 101,4445 KW -2,69%
DHP 128,08 KW 125,9406 KW -1,67%
CHP 124,21 KW 120,903 KW -2,66%
51
V. PENUTUP
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan unjuk kerja kompresor 12K-1A yang dihitung berdasarkan data log sheet operasi yang telah dilakukan selama melaksanakan Praktek Kerja Lapangan, dapat diambil kesimpulan:
Kompresor 12K-1A masih beroperasi dalam keadaan baik, dengan diketahui beberapa parameter yang menjadi penentu, seperti: efisiensi volumetriknya >60% yakni pada masing – masing silinder 91,92% dan 91,77%.
Hasil daya yang dibangkitkan kopresor yaitu: GHP 104,2458 KW, DHP 128,08 KW, CHP 124,21 KW. Dan dilakukan Rating Ulang dengan menurunkan Td yaitu 5% dari suhu Td aktual sehingga mengalami penurunan daya.
Penurunan daya akan memberikan pengaruh pada biaya (cost) yang dikeluarkan, dengan tidak menggangu kelancaran proses karena kapasitas yang dihasilkan pada kondisi Rating Ulang sama dengan kondisi actual. Perbaikan yang dilaksanakan selama ini sesuai dengan jadwal yang telah
ditetapkan oleh rotating engineering dan dilakukan maintenance area 1 maupun yang dianjurkan oleh manufacture.
52
5.2 Saran
Alat instrumentasi seperti Temperature Indicator dan Pressure Indicator agar segera diperbaiki untuk mendapatkan keakuratan dalam melakukan monitoring kondisi operasi, karena dengan akuratnya data akan
dihasilkan juga perhitungan unjuk kerja yang akurat juga.
Kompresor masih didalam kondisi yang bagus, Preventive maintenance supaya tetap dilakukan sesuai schedule untuk menjaga performance kompresor agar tetap pada performance terbaiknya.
Pelaksanaan monitoring sebaiknya dilakukan sesuai schedule agar dapat diketahui sewaktu-waktu jika ada perubahan yang mencolok pada tekanan maupun temperatur dan dapat diambil kesimpulan secara langsung penyebabnya.
Melakukan pemeliharaan water jacket dan strainer secara rutin dengan baik agar pendinginan berlangsung baik sehingga daya kompresor lebih hemat.
DAFTAR PUSTAKA
1. Bloch, Heinz P. dan John J. Hoefner. 1996. “Reciprocating Compressors Operation & Maintenance”. Gulf Publishing Company. Houston, Texas, USA.
2. Brown, Royce N. 1986. “Compressor Selection & Sizing”. Second Edition. Gulf Publishing Company. Husoton, Texas, USA.
3. Petruzella, Frank D. 1996. “Industrial Electronics”. McGraw-Hill. New York, USA.
4. Sularso dan Haruo Tahara,. 1991. “ Pompa dan Kompresor, Pemilihan, Pemakaian, dan Pemeliharaan ”. PT.Pradya Pramita . Jakarta.
5. ………….., Tanpa tahun. “Compressor valve types HD” (Online). (http://www.cookcompression.com/images/mop_200x205.gif). diakses pada tanggal 17 April 2016, pukul 18.50WIB).
6. ………….., Tanpa tahun. “Reciprocating compressor elements” (Online). (http://gasturbinespower.asmedigitalcollection.asme.org/data/Journals/JETPE Z/929456/gtp_136_04_041601_f002.png).diakses pada tanggal 22 April 2016, pukul 19.30WIB).
7. …………., Tanpa tahun. “Stuffing Box Reciprocating Compressor” (Online). (http://i79.photobucket.com/albums/j147/P1ddy/assembly.jpg). diakses pada tanggal 24 April 2016, pukul 19.40WIB).
8. …………., 1998. “300 Reciprocating Compressors”. Chevron Corporation.USA.
MANAGER
MAINTENANCE
EXECUTION I
SECTION HEAD
MAINTENANCE
AREA I
Sr. SUPERVISOR
STATIONARY
Sr. SUPERVISOR
ROTATING
Sr. SUPERVISOR
INSTRUMENT
Sr. SUPERVISOR
ELECTRICAL
La
m
pi
ra
n
2
.
Struk
tur Org
a
n
is
a
si
M
a
int
ena
nc
e Are
a
I
2
Lampiran 3. Lanjutan
3
Lampiran 4. Proses Flow Diagram
4
5
Lampiran 5. Lanjutan
6
Lampiran 5. Lanjutan
7
Lampiran 6. Log Sheet
8
Lampiran 6. Lanjutan
9
Lampiran 6. Log Sheet
10
Lampiran 6. Log Sheet
11
