kompresor 1
TRANSCRIPT
KOMPRESOR
I. Pendahuluan
1.1. Definisi
Kompresor adalah satu diantara mesin-mesin fluida yang berfungsi untuk
merubah energi kinetik menjadi energi tekan dengan prinsip kerjanya memindahkan
fluida kompresibel dari tekanan rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Untuk
menghasilkan udara bertekanan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :
Menurunkan volume ruang tertutup
Memberikan tambahan energi dengan sudu-sudu putar ke fluida.
Kompresor mempunyai bidang penggunaan yang luas mulai dari industri kecil
sampai ke industri perminyakan dan gas bumi serta petrokimia. Beberapa jenis
penggerak yang sering digunakan sebagai penggerak kompresor antara lain :
1. Elektromotor
2. Internal Combustion Engine (motor mesin, diesel, dan turbin gas)
3. Eksternal Combustion Engine (turbin uap)
Beberapa bentuk penggunaan kompresor yang ada sekarang ini, adalah
sebagai berikut:
1. Kompresor udara untuk berbagai keperluan.
2. Blower udara sederhana dalam pengolahan sulfur.
3. Blower udara kapasitas besar dalam unit katalis.
4. Kompresor refrigerant temperature rendah yang digunakan untuk unit pengolahan
ethylene dan P-ethylen.
5. Aliran gas tekanan tinggi, booster (penguat) dan kompresor gas aliran balik
hydrocarbon, Ammonia dan methanol sintesis plans.
1.2. Sejarah Perkembangan Kompresor
· Sampai akhir abad ke-19 orang hanya mengenal kompresor bolak balik.
· Kompresor sentrifugal baru dikenal tahun 1899 ketika Rateau untuk
pertama kali membuat kompresor sentrifugal, yang berupa suatu blower
(kompresor sentrifugal tekanan rendah) satu tingkat dengan kapasitas
aliran sekitar 2000 m3/h, penaikan tekanan sebesar 5,8 m kolom air pada
putaran 20.000 rpm.
· Rateau membuat kompresor betingkat pertama kali tahun 1905 yaitu satu
kompresor lima tingkat yang menghasilkan kapasitas aliran 2.500 m3/h
tekanan 4 m kolom air pada putaran 4.500 rpm.
· Kompresor aksial dikembangkan pertama kali oleh Persons pada awal
abad ke-20.
· Pada tahun 1909 sebuah pabrik di Frankfurt berhasil membuat kompresor
yang dapat menaikan tekanan dari 1 ata (atmosfir absolut) menjadi
tekanan 7 ata dengan kapasitas 7.000 m3/h.
· Kompresor tersebut berupa kompresor bertingkat duabelas dan
mempunyai dua rumah. Diantara kedua rumah tersebut dipasang
pengdingin antar tingkat (intercooler).
II. Klasifikasi Kompresor
2.1. Berdasarkan prinsip kerjanya, kompresor dapat dibagi menjadi:
a) Kompresor perpindahan positif (positive displacement compressor): adalah
kompresor dimana kenaikan tekanan diperoleh dengan cara penekanan
langsung yaitu dengan memperkecil volume ruang tertutup.
b) Kompresor dinamik (Dynamic comprssor): adalah kompresor dimana kenikan
tekanan diperoleh dengan pemberian energi kinetik (mempercepat).
2.2. Kompresor perpindahan positif
Pada jenis positive-displacement compressor, sejumlah udara atau gas di trap
dalam ruang kompresi dan volumenya secara mekanik menurun, menyebabkan
peningkatan tekanan tertentu kemudian dialirkan keluar. Pada kecepatan konstan,
aliran udara tetap konstan dengan variasi pada tekanan pengeluaran. Kompresor ini
terbagi dalam dua jenis, yaitu:
a. Kompresor Reciprocating
Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan
untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti
pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan
pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Juga, kapasitas kompresor
proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya, seperti denyutan.
Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi; terdapat empat
jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertical, horizontal balance-
opposed, dan tandem. Jenis kompresor reciprocating vertical digunakan untuk
kapasitas antara 50 – 150 cfm.
Gambar 1. Penampang melintang kompresor recriprocating
b. Kompresor Putar/ Rotary.
Kompresor rotary mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston
dan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi
pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih
tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya investasinya rendah,
bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini
sangat popular di industri. Biasanya digunakan dengan ukuran 30 sampai 200 hp
atau 22 KW sampai 150 KW. Jenis dari kompresor putar adalah:
Kompresor lobe (root blower)
Kompresor ulir
Jenis baling-baling putar/ baling-baling luncur
2.3. Kompresor Dinamik
Kompresor dinamik memberikan energi kecepatan untuk aliran udara atau gas
yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat
tinggi. Energi kecepatan berubah menjadi energi tekanan karena pengaruh impeller
dan volute pengeluaran atau diffusers.
Kompresor kerja dinamik terbagi dalam beberapa jenis, yaitu:
a. Radial flow (centrifugal) compressor
Kompresor radial adalah kompresor yang menggunakan sistem sentrifugal
dengan putaran tinggi (300-400 rpm). Biasanya digerakkan oleh turbin uap atau
turbin gas yang mempunyai karakteristik yang hampir sama. Kompresor ini
biasanya digunakan untuk supercharger motor berdaya besar, terutama diesel. Di
dalam kompresor radial, sifat-sifat gas yang dipindahkan terutama volume jenis
dan temperatur harus diperhitungkan.
Gambar 2. Kompresor Sentrifugal
b. Axial flow compressor
Pada kompresor aksial, umumnya fluida gas bergerak secara paralel
dengan shaft dinamik. Energi diberikan oleh blade rotor dan kemudian dirubah
menjadi energi kinetik oleh blade stator dengan pengaruh penambahan pada
densitas gas dan tekanan statis.
Gambar 3. Kompresor Aksial
Tabel 1. Tabel Perbandingan beberapa jenis kompresor
Item putar Reciprocating Baling-baling Ulir Putar Sentrifugal
Efisiensi pada bebanpenuh
Tinggi Medium - tinggi
Tinggi Tinggi
Efisiensi pada bebansebagian
Tinggi karenaBertahap-tahap/staging
Buruk: dibawah60% bebanpenuh
Buruk: dibawah60% beban penuh
Buruk:dibawah 60%beban penuh
Efisiensi tanpa beban(daya sama denganpersen beban penuh)
Tinggi(10% -25%)
Medium(30% -40%)
Tinggi– Buruk(25%- 60%)
Tinggi –Medium (20%- 30%)
Tingkat kebisingan Bising Tenang Tenang jikatertutup
Tenang
Ukuran Besar Kompak Kompak Kompak
Penggantian minyakpelumas
Sedang Rendah -
medium Rendah Rendah
Getaran Tinggi Hampir tidak ada
Hampir tidak ada
Hampir tidakada
Perawatan Banyak bagianperalatan yangdipakai
Sedikit bagianperalatan yangdipakai
Sangat sedikitbagian peralatanyang dipakai
Sensitifterhadap debudan udara
Kapasitas Rendah– tinggi Rendah –medium
Rendah-tinggi
Medium –Tinggi
Tekanan Medium– sangattinggi
Rendah –medium
Medium– tinggi
Medium –tinggi
2.3. Prinsip Kerja Kompresor Sentrifugal
Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa energi tidak dapat diciptakan dan
dimusnahkan, tetapi energi hanya dapat dikonversikan dari satu bentuk energi ke
energi lainnya. Demikian juga halnya dengan kompresor sentrifugal yang juga
menggunakan prinsip konversi energi untuk menaikkan tekanan. Dengan prinsip
sebagai berikut: “ Energi mekanik dari unit penggerak (energi putaran) yang
diteruskan pada impeler akan memberikan gaya sentrifugal kepada udara atau gas
sehingga memperbesar energi kinetiknya. Energi kinetik yang dimiliki gas atau udara
kemudian dirubah menjadi energi potensial (tekanan) didalam diffuser dengan cara
memperlambat laju kecepatan udara dan gas. Energi potensial akhir keluar
merupakan tekanan discharge dari kompresor sentrifugal tersebut”.
Prinsip kompresor sentrifugal adalah kompresor yang bekerja dengan
memberikan tambahan energi pada udara atau gas melalui gaya sentrifugal yang
diberikan oleh impelernya. Gas dihisap kedalam kompresor melalui saluran hisap
kemudian diteruskan ke diafragma yang berfungsi sebagai pengarah aliran dan
selanjutnya masuk impeler, yang kemudian impeler memberikan pusaran dengan
kecepatan yang sangat tinggi. Akibat dari putaran yang tinggi maka gas terlempar
keluar dari impeler karena adanya gaya sentrifugal yang terjadi, kemudian tekanan
dan kecepatan dari gas akan naik setelah gas lepas dari ujung impeler, gas
diperlambat dalam suatu saluran yang disebut diffuser. Yang ternyata lebih mudah
dan effisien untuk mempercepat aliran dibandingkan memperlambat karena dengan
diperlambat aliran cenderung tersebar dengan tidak terarah. Akibat dari aliran tidak
terarah akan menyebabkan adanya kecenderungan timbulnya aliran turbulen dan arus
steady, yaitu merubah energi kinetik menjadi energi panas dari pada energi-energi
tekanan. Oleh karena itu perlu di jaga aliran tersebut tetap searah dengan memasang
penyearah (Guide Vane).
Gambar 4. Kerja impeler dan difuser
Kompresor ini umumnya beroperasi pada putaran tinggi, diatas 3000 rpm
digerakkan oleh motor listrik atau turbin uap. Untuk tekanan discharge (keluaran)
yang tinggi, dipakai kompresor bertingkat banyak (impelernya lebih dari satu).
Ada juga kompresor yang mempunyai aliran hisap bertingkat lebih dari satu
dengan pendingin antara (intercooler).
Kompresor sentrifugal pada umumnya memiliki karateristik :
Kondisi discharge seragam.
Kapasitas kecil sampai degan kapasitas besar.
Mampu memberikan performance yang lebih baik pada efisiensi yang tinggi
dengan beroperasi pada range tekanan dan kapasitas besar.
Tekanan discharge dipengaruhi oleh density dari udara atau gas.
Kompresor sentrifugal pada dasarnya mempunyai beberapa keuntungan dan
kekurangan yaitu:
Sangat realible mampu beroperasi dalam jangka waktu yang lama.
Kapasitas dan tekanan mudah diatur (baik dengan discharge valve atau dengan
variable speed).
Aliran secara kontinyu dan seragam.
Vibrasi atau getaran relatif lebih rendah.
Konstruksinya lebih rumit (perlu ketelitian dalam pemasangannya agar
efisiensi dapat dipertahankan).
Sangat peka terhadap sifat udara atau gas.
Biaya investasi relatif lebih tinggi.
2.4. Pemilihan Kompresor
• Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan kompresor beserta
penggeraknya sehingga kompresor dapat beroperasi secara efisien dan
ekonomis adalah:
1. Keperluan dan jenis proses
2. Kondisi operasi
3. Sumber energi/tenaga penggerak yang ada
4. Modal/biaya yang tersedia
III. Instalasi Kompresor
Sebuah instalasi kompresor terdiri dari beberapa unit-unit peralatan yang masing-
masing memiliki fungsi khusus. Unit-unit peralatan tersebut antara lain:
a) Saringan masuk (intake filter),
b) Pengering (dryer),
c) Pendingin (cooler),
d) Penampung (reservoar), dll.
IV. Troubleshooting
1. Kapasitas rendah/turun
– Penyebab:
• Putaran turun/rendah
• Plate suction valve trganjal/putus
• Filter kotor
• Unloader valve terganggu
• Stuffing box bocor
– Tindakan yang dilakukan:
• Periksa putaran dan naikkan
• Bersihkan/ganti plate vave suction
• Bersihkan/ganti filter
• Periksa/seting ulang katup unloader
• Periksa/ganti carbon ring
2. Temperatur discharge tinggi/naik
– Penyebab:
• Temperatur suction naik
• Water jacket kotor
• Aliran media pendingin kurang
• Kompresi ratio naik
– Tindakan yang dilakukan:
• Turunkan temperatur gas masuk
• Bersihkan water jacket
• Besarkan aliran media pendingin
• Seting ulang rasio kompresi
3. Temperatur discharge rendah/turun
– Penyebab:
• Tekanan masuk rendah
• Plate suction valve terganjal/putus
• Unloader valve terganggu
• Ring piston aus
– Tindakan yang dilakukan:
• Periksa/ganti filter yang kotor
• Periksa/bersihkan, seting ulang spring valve
• Periksa/koreksi unloader valve
• Periksa/ganti ring piston
4. Tekanan minyak pelumas rendah
– Penyebab:
• Level minyak pada tangki rendah
• Filter pelumas kotor
• Seting regulator tekanan pelumas rendah
• Kebocoran pada main bearing
• Temperatur pelumas tinggi
– Tindakan yang dilakukan:
• Tambahkan minyak pelumas
• Bersihkan/ganti filter
• Seting ulang regulator tekanan
• Set clearance bearing
• Periksa/koreksi temperatur
5. Kebocoran pada oil seal/scraper piston rod
– Penyebab:
• Scraper seal oil rusak
• Clearance tidak tepat
• Piston rod aus/cacat
– Tindakan yang dilakukan:
• Periksa/ganri oil seal/scaper piston rod
• Periksa/perbaiki/ganti piston rod
6. Banyak deposit/carbon pada valve
– Penyebab:
• Catu pelumas berlebihan
• Temperatur silinder tinggi
• Pelumas terbawa dari stage sebelumnya
• Pelumas off-spec
– Tindakan yang dilakukan:
• Periksa/koreksi catu pelumas
• Periksa rasio kompresi, temperatur masuk, dan pendingin
• Periksa oil eliminator, pasang oil sparator
• Periksa/ganti pelumas sesuai spec (on-spec)
7. Noise dalam cylinder
– Penyebab:
• Lock nut piston longgar
• Piston menyentuh silinder
• Terdapat benda asing dalam silinder
• Unloader valve out of position
– Tindakan yang dilakukan:
• Periksa/koreksi lock nut piston
• Seting ulang clearance
• Bersihkan silinder dari benda-benda asing
• Periksa/koreksi unloader valve
8. Noise dalam crank case
– Penyebab:
• Crank shaft bearing clearance tidak tepat/aus
• Cross head shoes aus
• Cross head bearing clearance tidak tepat/aus
• Tekanan pelumas rendah
• Pelumas tidak sesuai
– Tindakan yang dilakukan:
• Periksa/ganti bearing
• Periksa/ganti cross head
• Periksa/ganti cross head bearing
• Naikkan tekanan pelumas
• Ganti pelumas sesuai spec
V. Pemeliharaan
Ø Selalu mengacu pada maintenance instructions atau service manual yang
dikeluarkan oleh manufacture
Ø Pemeliharan kompresor bolak-balik secara umum:
– Selama 24 jam operasi
– Setalah 1 bulan atau 500 jam
– Setiap 2000 jam
– Setiap 4000 jam
– Setiap 8000 jam
– Setelah mencapai 10000 jam
Ø Selama 24 jam operasi, periksa/catat:
– Tekanan/temperatur air pendingin
– Tekanan/temperatur minyak pelumas
– Putaran
– Tekanan/temperatur gas masuk
– Perbedan tekanan pada filter
– Tekanan suction/discharge tiap stage
– Temperatur gas masuk/keluar tiap stage
– Tekanan/temperatur gas keluar
– Periksa oil scraper ring
Ø Setelah 1 bulan atau 500 jam operasi:
– Periksa seluruh instalasi, berkaitan dg poin a)
– Drain air pendingin
– Drain minyak pelumas dan ganti baru
– Periksa/bersihkan gas dan oil filter
– Periksa dan bersihkan suction dan discharge valve
– Periksa ring piston
Pemeriksaan ring piston:
1. Untuk kompresor dengan pelumasan:
– Ukur keausan ring setelah 500, 1000, dan 2000 jam operasi
– Bila keausan telah mencapai batas yang diijinkan segera diganti
2. Untuk kompresor tanpa pelumasan:
– Ukur keausan ring setelah 175, 500 dan 1000 jam operasi
– Bila keausan telah mencapai batas yang diijinkan segera diganti
3. Setelah 2000 jam operasi:
– Pemeriksaan sperti poin a) dan b)
– Periksa kebocoran pada stuffing box
– Periksa oil scraper ring
– Periksa cross head pin, bearing/ bushing, dan cross head guide
– Periksa piston rod
– Periksa unloader valve
4. Setiap 4000 jam:
– Pemeriksaan seperti poin a), b), dan c)
– Periksa/kalibrasi safety/protective device
– Lakukan modifikasi bila diperlukan
5. Setiap 8000 jam
– Pemeriksaan seperti poin a), b), c) dan d)
6. Setelah mencapai 10.000 jam:
– Lakukan overhaul sesuai petunjuk maintenance instruction/service manual
dari manufacture