2013-12-09 Bab 1 - Bab 3 KKW Pandu SN Ref 1
-
Upload
pandu-setia-nugraha -
Category
Documents
-
view
74 -
download
11
Transcript of 2013-12-09 Bab 1 - Bab 3 KKW Pandu SN Ref 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu produk kilang PT. Pertamina (persero) RU IV Cilacap adalah minyak pelumas
dasar High Viscosity Index (HVI) yang diproduksi unit Lube Oil Complex (LOC) I, II dan
III. LOC II dibangun pada tahun 1983 dan dirancang untuk menghasilkan minyak pelumas
175 kiloton/tahun. Bahan dasar atau feed untuk minyak pelumas dari kilang-kilang tersebut
berasal dari bottom produksi kilang Fuel Oil Complex (FOC) II yang mengolah Arabian
Light Crude. Untuk membuat minyak pelumas HVI digunakan bahan dasar yang
mengandung relatif banyak parafin. Pada prosesnya beberapa fraksi parafin dengan titik didih
tinggi seperti iso/siklo parafin menghasilkan rafinat dengan titik tuang (pour point) yang
tinggi. Proses penghilangan minyak yang titik tuangnya tinggi ini disebut “de-waxing”.
Proses de-waxing diperlukan penambahan pelarut (solvent) guna menurunkan kekentalan
umpan (feed) kecepatan penyaringan dan juga menjaga minyak tetap dalam bentuk larutan,
sehingga mencegah dua fasa cairan terpisah pada temperatur dewaxing. Pelarut untuk proses
dewaxing biasanya menggunakan pelarut campuran (solvent mixture) yang mempunyai
komposisi 52/48 vol/vol Methyl Ethyl Keton (MEK)/Toluene.
Gambar 1. Alur proses pengolahan long residu menjadi base oil
1
Gambar 2. Alur proses pengolahan base oil menjadi dewaxed oil
MEK Dewaxing Unit (MDU) bertujuan memisahkan komponen wax pada bahan dasar
base oil, sehingga mempunyai pour point yang rendah. Feed untuk unit ini adalah waxy
raffinate atau hydrotreated raffinate, produk base oil dan slack wax. Proses yang terjadi pada
unit ini adalah kristalisasi wax, filtrasi wax dengan bantuan solvent MEK dan toluene dan
pendinginan dengan propane refrigerant. Untuk mengurangi bahaya campuran “explosif”
yang ada dalam proses, digunakan sistem penyelimutan dengan Inert Gas. Selain berfungsi
sebagai gas penyelimut untuk menghindari bahaya campuran “explosif” Inert Gas juga
berfungsi untuk memisahkan lapisan lilin pada rotary filter. Untuk memisahkan lapisan lilin
tersebut Inert Gas dibantu dengan cairan solvent. Setelah proses pemisahan lapisan lilin, Inert
Gas yang bercampur dengan solvent ditampung dan dipisahkan di Vessel 024V-102. Inert gas
hasil pemisahan akan ditarik oleh Kompresor 024K-101 yang sebelumnya terlebih dahulu
melewati Vessel 024V-103 yang berfungsi untuk mengurangi cairan solvent yang terikut
dengan Inert Gas dan kemudian akan didinginkan pada Exchanger 024E-109 dan 024E-110.
Gambar 3. Flow diagram Inert Gas Compressor
2
Propane Refrigerant
Inert GasCompression
Chilling and Dilution
Filtration
SolventRecovery
Circulating Solvent
Feed
Dewaxed OilSlack Wax
Tekanan suction pada kompresor 024K101 diatur dan dijaga agar tetap stabil oleh pressure control 024PIC-021 dan tidak jatuh karena kelebihan beban. Inert Gas yang masuk kedalam suction kompresor 024K-101 dalam betuk gas dengan tekanan rata-rata 0,4-0,7 kg/cm2 G. Dan dengan temperatur rata-rata 5oC - 15oC. Kompresor 024K-101 merupakan Kompresor sentrifugal multi stage (double section) dimana diantara first section dan second section terdapat Interstage Gas Cooler (024E-131) atau Intercooler yang berfungsi menurunkan temperatur fluida (inert gas) yang keluar dari first section sebelum masuk pada second section kompresor. Intercooler 024E-131 merupakan jenis finned tube heat exchanger dengan fluida pendingin air laut. Temperatur fluida pendingin pada tube side intercooler sebesar 32oC.
Pada bulan Oktober & November 2013 diketahui bahwa Kompresor 024K-101 mengalami penurunan performa. Penurunan performa tersebut ditunjukkan oleh: terjadinya fluktuasi beban motor driver (ampere hunting), kenaikan tekanan suction first Stage dan kenaikan temperatur discharge second Stage kompresor. Berdasarkan evaluasi sementara, terjadinya fluktuasi beban motor disebabkan karena aliran balik di dalam stage kompresor (discharge kompresor menuju ke suction kompresor), hal tersebut mempengaruhi kapasitas Kompresor 024K-101 yang cenderung menurun. Sedangkan kenaikan temperatur second stage kompresor dapat disebabkan karena penurunan performa Intercooler 024E-131. Berdasarkan condition monitoring, diketahui bahwa temperatur second stage Kompresor 024K-101 cenderung mengalami kenaikan dan kapasitas kompresi mengalami penurunan. Untuk menindak lanjuti masalah tersebut maka akan dilakukan inspeksi internal kompresor dengan cara melakukan pembongkaran terhadap kompresor. Dari uraian masalah tersebut, evaluasi terhadap kinerja kompresor pasca pembongkaran dan perbaikan menjadi latar belakang penulisan ini, terutama pengaruh performa Intercooler 024E-131 terhadap efisiensi dan unjuk kerja mekanis kompresor.
1.2 Ruang Lingkup
Ruang lingkup pembahasan dibatasi agar permasalahan yang dibahas terfokus dan lebih
detail sehingga dapat menghasilkan kesimpulan dan saran yang optimal. Ruang lingkup
pembahasan masalah hanya dibatasi pada perbandingan kerja kompresor 024K-101
sebelum stop atau dilakukan pembongkaran dan pembersihan (cleaning) akibat
kebocoran interstage gas cooler 024E-131 dan kinerja kompresor sesudah dilakukan
pembersihan. Untuk membatasi waktu pengamatan, data yang digunakan dalam optimasi
ini adalah data dari tanggal 30 Oktober 2013 sampai 26 Nopember 2013.
1.3 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan penulisan Kertas Kerja Wajib ini adalah untuk melakukan kajian dan
evaluasi kinerja kompresor pasca kebocoran Intercooler 024E-131 serta mencari solusi
3
untuk mengembalikan kinerja kompresor seperti sebelum terjadi kebocoran pada
Intercooler 024E-131.
1.4 Metode Pendekatan
Pengumpulan data kertas kerja wajib ini dilaksanakan dengan metode :
1. Studi Pustaka
Dengan mengumpulkan data serta memperdalam dasar teori yang erat hubungannya
dengan kompresor sentrifugal multi stage, membaca dan mencari buku referensi atau
literatur baik dari buku manual operasi, data sheet, dan historical record Kompresor
024K-101 atau dari sumber referensi lain yang erat kaitannya dengan masalah yang
sedang dikaji.
2. Studi Lapangan
a. Mengumpulkan data operasi kompresor 024K-101 dan buku-buku referensi
lainnya.
b. Meninjau serta melakukan pengamatan secara langsung ke lapangan, mencatat
kondisi operasi dan proses perbaikan kompresor, untuk mendapatkan gambaran
aktual selama mengikuti kerja lapangan.
3. Wawancara dan Diskusi
a. Melakukan wawancara dan diskusi dengan mentor-mentor dilapangan yang terkait
dengan tujuan penulisan kertas kerja wajib.
b. Melakukan diskusi bersama mentor atau pembimbing penulisan kertas kerja wajib
terkait tata cara penulisan kertas kerja wajib, prosedur pencarian data dan
pemecahan masalah yang dibahas dalam penulisan kertas kerja wajib.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Bab I Pendahuluan berisi latar belakang, ruang lingkup, maksud dan tujuan, metode
pendekatan dan sistematika penulisan.
2. Bab II Identifikasi Permasalahan berisi deskripsi keadaan dan gejala permasalahan,
dimensi permasalahan dan perumusan pokok permasalahan pada Inert Gas Kompresor
024K-101.
3. Bab III Pembahasan Masalah berisi Interpretasi data & informasi yang diperoleh dari
berbagai sumber beserta analisis untuk mengatasi permasalahan yang terjadi. Dari
4
analisis tersebut, dapat dibuat alternatif pemecahan masalah, dan perumusan sasaran
yang akan dicapai.
4. Bab IV Penutup berisi kesimpulan atas pembahasan masalah yang telah dilakukan dan
saran-saran atau rekomendasi penulis.
BAB II
IDENTIFIKASI MASALAH
2.1 Deskripsi Keadaan dan Gejala Permasalahan
Kompresor 024K-101 memiliki peranan penting pada MEK Dewaxing Unit, yaitu
sebagai alat bantu untuk sirkulasi Inert Gas. Inert Gas hasil penyaringan pada stripper yang
terdapat pada Vessel 024V-102 akan ditarik oleh Kompresor 024K-101 yang sebelumnya
melalui Vessel 024V-103 yang berfungsi untuk mengurangi cairan solvent yang terikut
dengan Inert Gas. Inert Gas keluar kompresor 024K-101 dengan tekanan rata-rata 0,48
kg/cm2. Tekanan suction Kompresor 024K-101 dijaga tetap oleh pressure control 024PIC-
021. Inert Gas masuk kedalam suction kompresor akan mengalami dua kali kompresi sebelum
keluar kompresor dan didinginkan di Exchanger 024E-109 dan 024E-110. Inert Gas akan
mengalami kompresi di fisrt stage Kompresor 024K-101 yang kemudian akan didinginkan di
Intercooler 024E-131 sebelum memasuki second stage Kompresor 024K-101. Kompresor
024K-101 juga memiliki anti surging yang berfungsi menyeimbangkan tekanan fluida dalam
ruang kompresi untuk menghindari gejala surging serta balance piston yang menjaga
keseimbangan gaya aksial pada rotor kibat perbedaan tekanan yang tinggi antara first stage
dan second stage kompresor. Berikut data desain dari Kompresor 024K-101.
Tabel 1. Data manufaktur kompresor
Manufactur Dresser ClarkModel 2M10 – 6 for Nitrogen ServiceTipe Sentrifugal – Multi StageSerial Number 2 – 6 – 4796Tahun 24 – 05 – 1982Service Inert Gas CompressorDriver Motor Listrik
Tabel 2. Data Desain kompresor
No Parameter Simbol Satuan
Inert Gas Udara
First Stage
Second
Stage
First Stage
Second Stage
5
1 Weight Flow Q kg/hr 5015 5015 2993 2993
2 Tekanan Masuk P1 kg/cm2A 0,214 0,61 0,214 0,5
3 Tekanan Keluar P2 kg/cm2A 0,72 1,509 0,58 1,18
4Temperatur Masuk
T1oC -18 38 33 38
5Temperatur Keluar
T2oC 105 143 167 160
6 Cp/Cv Suction K1 1,342 1,333 1,396 1,396
7 Cp/Cv Discharge K2 1,324 1,316 1,391 1,392
8 Kompresibilitas 1 Z1 1 1 1 1
9 Kompresibilitas 2 Z2 1 1 1 1
10 Politropik Head Hpol M 10314 8875 10990 9468
11Politropik Efficiency
ηpol % 76,8 77 77,7 76,5
Pada bulan Oktober dan November 2013 Kompresor 024K-101 mengalami penurunan
performa. Penurunan performa tersebut ditunjukan dengan peningkatan tekanan suction dan
temperatur pada discharge second stage kompresor beserta fluktuasi beban motor driver
(amper hunting).
29
/10
/13
31
/10
/13
02
/11
/13
04
/11
/13
06
/11
/13
08
/11
/13
10
/11
/13
12
/11
/130
0.10.20.30.40.50.60.70.8
Tekanan Suction Kompresor 024K-101
Tekanan AktualTekanan Disain
Tanggal
Tek
an
an
(k
g/c
m2
A)
Gambar 4. Grafik perbandingan tekanan aktual suction dengan tekanan desain
Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa tekanan suction aktual lebih besar dibandingkan
dengan tekanan desain dan cenderung mengalami kenaikan. Tekanan suction desain
kompresor adalah sebesar 0,214 kg/cm2A. Dan tekanan suction kompresor rata-rata sebelum
dilakukan periksaan internal kompresor adalah sebesar 0,612 kg/cm2A.
6
29
/10
/13
31
/10
/13
02
/11
/13
04
/11
/13
06
/11
/13
08
/11
/13
10
/11
/13
12
/11
/13145
150
155
160
165
170
175
180
Temperatur Discharge 024K-101
Temperatur AktualTemperatur Disain
Tanggal
Tem
per
atu
r (o
C)
Gambar 5. Grafik perbandingan temperatur aktual discharge dengan temperatur desain kompresor
Pada grafik diatas (gambar 5) dapat dilihat bahwa temperatur discharge aktual lebih besar
dibandingkan temperatur discharge dan trend kurva temperatur discharge aktual cenderung
mengalami kenaikan, temperatur desain kompresor sebesar 160oC dan rata-rata temperatur
aktual sebelum dilakukan pemeriksaan internal kompresor adalah sebesar 164,24oC. Data
fluktuasi ampere motor terlampir (dapat dilihat pada lampiran 1), dari data yang didapat dari
log sheet operasi dan condition monitoring dari tanggal 30 Oktober sampai 26 November
2013 diketahui pula bahwa flow rate suction first stage kompresor menurun (dapat dilihat
pada gambar 6), penurunan flow rate suction first stage kompresor sebanding dengan
meningkatnya tekanan suction kompresor dan hal ini dapat menggangu operasi Inert Gas
System. Sehingga untuk menanggulangi masalah tersebut dilakukan pemeriksaan Internal
Kompresor 024K-101 dengan cara membongkar Kompresor 024K-101.
29
/10
/13
31
/10
/13
02
/11
/13
04
/11
/13
06
/11
/13
08
/11
/13
10
/11
/13
12
/11
/130
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Suction 1st Stage Flow Rate (kg/hr)
Flow Rate AktualFlow Rate Disain
Tanggal
Flo
w R
ate
(k
g/h
r)
Gambar 6. Grafik perbandingan flow rate aktual dengan flow rate desain kompresor
7
2.2 Dimensi Permasalahan
Pembahasan masalah difokuskan pada kinerja aktual kompresor 024K-101 sebelum dan
sesudah dilakukannya pemeriksaan internal kompresor, sehingga dapat dievaluasi kinerja
kompresor sebelum dan sesudah dilakukan pemeriksaan internal. Serta pencarian solusi yang
tepat untuk mengembalikan kinerja kompresor agar dapat kembali seperti semula sebelum
terjadi kebocoran.
2.3 Perumusan Pokok Permasalahan
Ruang lingkup pembahasan masalah dibatasi hanya pada analisa kinerja kompresor
024K-101 serta efisiensi kerja Intercooler 024E-131. Data desain dan data aktual operasi
digunakan sebagai perbandingan kinerja Kompresor 024K-101, serta pemberian rekomendasi
terhadap material dan jenis heat exchanger yang akan digunakan sebagai Intercooler untuk
mempertahankan dan mengefisiensikan kinerja kompresor.
8
BAB III
PEMBAHASAN MASALAH
3.1 Interpretasi Data dan Informasi
Gambar 7. Inert Gas Compressor 024K-101
Data aktual operasi peralatan pertanggal 30 Oktober 2013 s/d 26 Nopember 2013 :
Tabel 3. Data operasi Kompresor 024K-101
No Parameter Unit Besaran
1Speed Rata - Rata
Motor RPM 1486,206Kompresor RPM 9047,088
2 Load Motor AMPFluktuasi (0-
120)
3Tekanan Rata - Rata
Suction kg/cm2 A 0,677Discharge kg/cm2 0,528
4Temperatur Rata - Rata
Suction oC 15,029
Discharge oC 168,516
5 FlowSuction kg/hr 1976,471
Discharge 1st Section kg/hr 3716,471
9
3.2 Analisa Koreksi
Perhitungan kinerja kompresor 024K-101 dapat dilakukan dengan melakukan langkah-
langkah perhitungan dengan membandingkan keadaan sebelum dan sesudah Inspeksi Internal
kompresor dengan data desain kompresor.
3.2.1 Unjuk Kerja Kompresor
Unjuk kerja kompresor sentrifugal berkaitan dengan beberapa parameter utama,
yaitu : Head, Efisiensi, Kapasitas dan Daya. Untuk dapat mengetahui harga masing –
masing parameter berdasarkan kondisi operasi maka digunakan berbagai rumus
perhitungan dan proses pendekatan. Kompresor sentrifugal di dalam proses kerjanya
dapat ditinjau dengan menggunakan dua pendekatan, yaitu :
1. Proses adiabatik (isentropi) yaitu proses dengan menggunakan asumsi ideal,
dimana proses berlangsung pada entropi konstan (tidak ada panas yang masuk
dan keluar) meskipun pada kenyataannya energi panas tidak bisa dirubah secara
keseluruhan menjadi kerja, karena ada kerugian.
2. Proses politropik adalah proses kerja aktual yang dihasilkan oleh kompresor itu
sendiri.
Beberapa pendekatan untuk mengetahui unjuk kerja kompresor adalah sebagai berikut.
Aliran gas yang masuk pada kompresor
Gas yang masuk kedalam kompresor 024K-101 adalah Inert Gas, oksigen dan
vapor solvent (toluene dan MEK). Aliran masa dan volume gas yang masuk kedalam
kompresor sebelum dan sesudah dilakukan pemeriksaan internal dapat dilihat pada
tabel empat dibawah.
Tabel 4. Perbandingan flow rate sebelum dan sesudah pemeriksaan internal kompresor
Sebelum Pemeriksaan Internal Kompresor
Sesudah Pemeriksaan Internal Kompresor
Aliran Massa (kg/hr)
1976,471 1978,235
Aliran Massa (Lbs/min) pada kondisi standar
72,601 72,656
Aliran Volume (MMSCFD)
1,325 1,326
Aliran Volume (SCFD)
1325000 1326000
Aliran Volume (SCFM)
920,139 920,833
10
Dari tabel diatas diketahui bahwa aliran gas pada kompresor setelah dilakukan
pemeriksaan internal kompresor mengalami kenaikan.
menghitung kompresibilitas gas dan volume spesifik gas pada kondisi standar
dan aktual pada suction kompresor
Untuk mendapatkan nilai kompresibilitas ( Z ), maka harus didapat terlebih
dahulu nilai reduce pressur (Pr) dan nilai reduce temperature (Tr).
Kondisi standar
Pada kondisi standar tekanan dan temperatur sebesar 14,7 psi dan 60oF (520oR).
Besarnya tekanan dan temperatur kritis gas campuran sebelum dan sesudah
dilakukannya pemeriksaan internal kompresor bernilai sama, yaitu sebesar 508,032
psia dan 240,192oR. Maka besarnya reduce temperature dan reduce pressure pada
kondisi standar dapat dicari dengan menggunakan persamaan dibawah.
Pr=P standard
Pcmix T r=
T Standard
Tc mix .............................1)
Dimana :
Pstandar ; Tstandar = Tekanan dan temperatur pada kondisi standard (steady)
Pr ; Tr = Reduce pressure dan temperatur pada kondisi standard
Pcmix ; Tcmix = Tekanan dan temperatur kritis gas campuran (standard)
Setelah mendapatkan nilai Pr dan Tr maka faktor kompresibilitas dapat dicari dengan
menggunakan diagram Nelson – Obert Compressibilty Charts.
Volume spesifik dan aliran massa
Untuk mencari besarnya aliran massa dan volume spesifik gas dapat
menggunakan persamaan dibawah ini.
V g=R x (T std+460 ) x Z
144 x P std
Weight flow=SCFMV g
.......................2)
Dimana :
Vg = Volume spesifik
R = Gas constant
Tstd = Temperatur standar
Pstd = Tekanan standar
11
Kondisi Aktual pada suction dan discharge kompresor
Dengan asumsi besarnya pressure drop yang terjadi pada suction dan discharge
kompresor sebesar 0,5 psi dan 4,0 psi. Maka besarnya tekanan aktual suction dan
discharge sebesar 9,126 psi dan 17,728 psi. Dengan nilai tekanan dan temperatur
kritis gas campuran yang diketahui serta nilai Pr dan Tr yang diperoleh dari
persamaan satu maka besarnya kompresibilitas pada suction dan discharge
kompresor dapat diketahui dari diagram Nelson – Obert. Untuk mendapatkan nilai
volume spesifik dan laju aliran masa pada suction kompresor dapat menggunakan
persamaan dua.
Menghitung konstanta, specific gravity dan panas jenis spesifik dari Gas
Konstanta gas dapat dicari dengan menggunakan persamaan dibawah ini.
R=1545MW
..............................3)
Specific gravity dari gas dapat dicari dengan menggunakan persamaan.
SG=MW mix53,351545
.............................4)
Panas jenis spesifik (specific heat ratio) dapat dicari dengan menggunakan
persamaan :
k=MWC p mix
MWC p mix−1,99..........................5)
Dimana :
k = panas jenis spesifik
MWC p mix = panas spesifik pada tekanan konstan, kondisi gas campuran
Menghitung besarnya head adiabatik atau isentropik
Untuk menghitung besarnya head adiabatik dapat menggunakan persamaan dibawah
ini.
H ad=R x (T 1+460 ) x Z xk
k−1 {(P4
P1)
k−1k −1} ..........................6)
Mencari eksponen politropik
Besarnya eksponen politropik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
dibawah :
12
n=[ log [ P2
P1 ]log [V 1
V 2 ] ] .........................7)
Menghitung head adiabatik
Untuk menghitung head adiabatik dapat menggunakan persamaan dibawah.
H ad=R x (T 1+460 ) x Z xk
k−1x {( P2
P1)
k−1k −1} ..........................8)
Menghitung head dan efisiensi politropik
Untuk menghitung head aktual, maka terlebih dahulu dihitung atau dicari nilai
head dan efisiensi sistem dalam kondisi politropik. Untuk mencari besarnya head
politropik dan efisiensi politropik dapat menggunakan persamaan dibawah ini.
H poly=53,35SG
x Zavg xn
n−1xT 1[( P2
P1)
nn−1−1] ..........................9)
ηpoly=[ nn−1
kk−1
] ..........................10)
Menghitung head aktual politropik
Setelah mengetahui nilai efisiensi politropik dan nilai head politropik maka
dapat diperoleh nilai head aktual politropik. Nilai head aktual politropik dapat dicari
dengan menggunakan persamaan dibawah.
H act , poly=H poly
ηpoly
.........................11)
3.2.2 Daya gas kompresor
Untuk mendapatkan daya gas kompresor dapat menggunakan persamaan
dibawah ini.
GHP=m xhact
550 dimana m=Q x ρ
60 .....................12)
13
ρ=144 x P1 x SG
53,35 x Zavg xT 1
........................13)
3.2.3 Daya yang dibutuhkan kompresor
Daya kompresor merupakan perbandingan antara daya gas dengan efisiensi
mekanis, efisiensi gear dan efisiensi politropik. Dimana untuk kompresor sentrifugal
kehilangan daya karena mekanis dan gear sekitar 3% (diperoleh dari data sheet
Kompresor 024K-101). Sehingga daya kompresor dapat dirumuskan kedalam persamaan
berikut.
CHP= GHPηmek x ηgear x ηpoly
...........................14)
3.2.4 Unjuk kerja mekanis
Berdasarkan data dari historical record Kompresor 024K-101 dalam kondisi
yang cukup baik untuk saat ini. Untuk tahun 2013 perbaikan pada Kompresor 024K-101
mencakup perbaikan pada rotor assembly (saat incoming inspection pada bulan Agustus
2013) dan cleaning internal part kompresor akibat adanya deposit (karena kebocoran
Intercooler 024E-131 pada bulan November 2013). Beberapa variabel monitoring dari
condition monitoring Kompresor 024K-101 adalah sebagai berikut.
Pelumasan
Untuk konsumsi minyak pelumas dan pelumasan pada kompresor di nilai baik,
dari tabel dibawah hasil condition monitoring untuk minyak pelumas dan pelumasan
pada Kompresor 024K-101 tertanggal 24 Juli 2013 menunjukan kriteria “Hijau”
yang berarti sistem pelumasan baik.
Vibrasi
Data spektrum vibrasi Automated Diagnostics for Rotating Equipment (ADRE)
menunjukan vibrasi pada Kompresor 024K-101 tanggal 8 November 2013 (sebelum
dilakukan pemeriksaan internal kompresor dan pembersihan) dan tanggal 16
November 2013 (sesudah dilakukan pemeriksaan internal kompresor dan
pembersihan) menunjukan spektrum yang normal atau peak spektrum dibawah garis
peringatan (alert alarm diset 3,5 mils dan shutdown diset 5 mils) yang berarti vibrasi
pada kompresor masih normal. Gambar dibawah ini merupakan salah satu contoh
14
spektrum vibrasi compressor outboard axial dari data ADRE yang diambil oleh
Asisten Rotating Equipment Inspection Engineer.
Gambar 8. Spektrum vibrasi outboard kompresor axial tanggal 8 November 2013
Gambar 9. Spektrum vibrasi outboard kompresor axial tanggal 16 November 2013
3.2.3 Kinerja intercooler
Baik tidaknya kinerja intercooler kompresor dapat dilihat dari seberapa besar
intercooler tersebut berkontribusi terhadap pengurangan kebutuhan daya kompresor.
Besarnya daya kompresor yang menggunakan intercooler dapat digambarkan dengan
persamaan dibawah.
15
W com=k T 1[(P2
P1)
n−1n +(P4
P2)
n−1n −2] ..............................15)
3.2.4 Root cause problem solving
Data hasil analisa koreksi kompresor sebelum dan sesudah pemeriksaan internal
adalah sebagai berikut.
Tabel 5. Perbandingan data analisa koreksi sebelum dan sesudah pemeriksaan internal kompresor
Parameter UnitKondisi sebelum
pemeriksaan internal kompresor
Kondisi sesudah pemeriksaan internal
KompresorGas Flow kg/hr 1976,471 1978,235Inlet Pressure kg/cm2 0,677 0,445Inlet Temperature oC 15,029 8,088Outlet Pressure kg/cm2 1,528 1,435Outlet Temperature oC 168,824 161,176Gas Constant 51,592 51,592Kompresibilitas 1 1Panas Jenis Spesifik Btu/lb moloF 1,299 1,299Head Adiabatik foot 31350,080 30579,223Acoustic Velocity at Suction
foot/second 1058,174 1045,370
Polytropic Volume Exponent
2,096 1,589
Polytropic Head foot 27164,929 38325,823Efficiency Polytropic 0,441 0,622Head Aktual Politropik
foot 61664,919 61644,794
GHP kW 206,758 229,112Daya Kompresor kW 371,973 391,661Daya Kompresor dengan Intercooler
kW 348,460 325,384
Efficiency Intercooler
% 6,321 16,922
Pengertian Masalah
Berikut adalah fishbone untuk menjelaskan permasalahan – permasalahan pada
kompresor 024K-101.
16
Tekanan suction dan temperatur discharge tinggi
Gambar 10. Fish bone tekanan suction kompresor tinggi
Gambar 11. Fish bone temperatur discharge kompresor tinggi
17
Fluktuasi beban motor
Gambar 12. Fish bone fluktuasi beban motor Kompresor 024K-101
Struktur masalah
Dari grafik gambar 4 dan 5 diketahui bahwa tekanan suction dan temperatur
discharge lebih tinggi dibandingkan dengan data desain. Demikan juga flow suction
kompresor. grafik dibawah menunjukan perbandingan antara temperatur discharge
sebelum pemeriksaan internal kompresor (temperatur 1) dan temperatur discharge
sesudah pemeriksaan internal kompresor (temperatur 2).
18
30/10/1
3
31/10/1
3
01/11/1
3
02/11/1
3
03/11/1
3
04/11/1
3
05/11/1
3
06/11/1
3
07/11/1
3
08/11/1
3
09/11/1
3
10/11/1
30
20406080
100120140160180200
Temperatur Discharge
Temperatur Discharge 1
Temperatur Discharge 2
Tanggal
Tem
pera
tur
(oC
)
Gambar 13. Grafik perbandingan temperatur discharge kompresor sebelum dan sesudah pemeriksaan internal kompresor.
Dari data-data aktual untuk permasalahan tersebut, maka kita dapat menganalisa
penyebab permasalahan yang telah diuraikan pada fish bone diatas.
1. Process Integration
Terdapatnya vapor solvent dan oksigen (ekses oksigen di drain di 024AI-001)
pada inert gas akan meningkatkan berat molekul dari Inert Gas (berat molekul gas
campuran) yang akan berpengaruh pada besarnya densitas dan specific gravity gas.
Jika specific gravity gas menurun maka laju aliran gas pun akan menurun, hal ini
dibuktikan oleh grafik pada gambar 6 dan banyaknya uap liquid yang dibawa oleh
fluida yang akan dikompresi akan memperbesar daya kompresor.
Besarnya berat molekul gas akan bepengaruh juga pada specific heat gas,
semakin besar nilai molekul gas maka makin besar pula nilai specific heat dari gas.
Berdasarkan persamaan 9 maka besarnya efisiensi politropik berbanding terbalik
dengan besarnya specific heat gas, yang berar jika specific heat gas tinggi maka
efisiensi politropik gas yang dikompresi akan kecil dan akan meningkatkan daya
yang dibutuhkan oleh kompresor (persamaan 13).
Untuk permasalahan yang terjadi pada Kompresor 024K-101, Inert Gas yang
masuk kedalam kompresor membawa sedikit vapor solvent (sekitar 3,2% MEK dan
0,5% Toluene) dan oksigen (sekitar 5%). Kondisi ini dapat dianggap normal, karena
sesuai dengan normal rated dari kompresor. Setelah dilakukannya pemeriksaan
internal kompresor dengan cara membongkar kompresor, diketahui bahwa pada
second section kompresor terdapat deposit yang berbau solvent. Diperkirakan
19
terjadinya endapan pada second section kompresor dikarenakan vapor solvent
bereaksi dengan liquid pendingin yang bocor pada Intercooler 024E-131 sebelum
memasuki second section kompresor dan menghasilkan deposit pada ruang kompresi
second section kompresor.
Gambar 14. Deposit pada second section kompresor
2. Mechanical Integration
Permasalahan yang terjadi pada Kompresor 024K-101 berdasarkan data
condition monitoring salah satunya adalah fluktuasi ampere motor. Putaran motor
konstan, begitu pula dengan putaran kompresor. Tetapi ampere motor naik turun
yang menyebabkan daya motor naik turun juga. Dugaan awal naik turunnya beban
motor dikarenakan adanya indikasi gejala surjing pada kompresor, tetapi ketika
dilakukan pemeriksaan internal kompresor dengan cara membongkar kompresor
ditemukan banyaknya deposit pada second section kompresor. Dengan adanya
deposit pada ruang kompresi yang menyebabkan penyempitan ruang kompresi maka
daya yang dibutuhkan kompresor untuk mengkompresikan Inert gas pun akan
meningkat. Dengan adanya deposit yang dimungkinkan belum mengeras (diketahui
dari hasil pemeriksaan), volume ruang kompresi pada second section kompresor
berubah – ubah (deposit bertambah dan berkurang karena tersapu oleh Inert Gas
yang keluar kompresor) sehingga beban kompresi naik turun dan mempengaruhi
beban atau ampere motor penggerak kompresor menjadi fluktuatif (naik turun).
Tingginya temperatur pada discharge kompresor dipengaruhi juga oleh
tingginya tekanan suction kompresor. Pada permasalahan Kompresor 024K-101
tingginya tekanan gas yang masuk kedalam kompresor dibarengi dengan tingginya
20
temperatur gas yang masuk kedalam kompresor. Hal ini menyebabkan laju aliran
massa gas menurun dan daya yang dibutuhkan oleh kompresor naik.
Tingginya temperatur gas yang keluar kompresor dipengaruhi juga oleh efisiensi
Intercooler 024E-131. Makin tinggi efisiensi Intercooler (dalam mengurangi beban
atau daya kompresor) maka temperatur gas yang keluar dari kompresor akan
semakin rendah. Berdasarkan analisa perhitungan didapat bahwa efisiensi Intercooler
sebelum dilakukan pemeriksaan internal dan pembersihan deposit pada second
section yaitu sebesar 6,321% dan setelah dilakukan pembersihan deposit sebesar
16,922%. Persentase Intercooler ini memberikan gambaran berapa persen kinerja
Intercooler dapat menurunkan daya yang dibutuhkan oleh kompresor yang bekerja
jika tidak terdapat Intercooler.
3. Material
Untuk membuktikan dugaan terjadinya kebocoran pada Intercooler 024E-131
maka dilakukan pembongkaran terhadap Intercooler 024E-131. Setelah dilakukan
pembongkaran diketahui adanya kebocoran pada tube Intercooler 024E-131. Untuk
data Intercooler berdasarkan data sheet dapat dilihat pada lampiran 3. Tube
Intercooler 024E-131 berbahan dasar tembaga - nikel (70% - 30%) ASME SA516
grade 70 dengan ketahanan temperatur kerja maksimal 150oF (65,56oC) dan tekanan
kerja maksimal 150 psi. Media pendingin pada Intercooler 024E-131 adalah air laut.
Gambar 15. Intercooler 024-131
3.3 Alternatif – Alternatif Pemecahan Masalah
Berdasarkan interpretasi data dan analisa koreksi maka alternatif pecahan masalah
mengacu pada standar dan aturan yang dipakai untuk kompresor sentrifugal yaitu API
21
167 dan API 670 serta recomended practice Det Norske Veritas (DNV) 2010 dalam
mempertimbangkan pemilihan material untuk tube Intercooler 024E-131.
Berdasarkan uraian masalah pada sub-bab analisa koreksi, maka tindakan yang akan
dilakukan untuk menghilangkan deposit pada ruang internal kompresor adalah dengan
membongkar kompresor dan melakukan cleaning internal part kompresor. Tata cara
pembongkaran kompresor mengacu pada buku instruksi manual Kompresor 024K-101.
Untuk permasalahan penurunan performa Intercooler 024E-131 akibat kebocoran tube,
dengan mengacu pada recomended practice DNV 2010 poin A.10 mengenai korosi
internal Copper – Nickel Alloys, diketahui bahwa paduan tembaga – nikel memiliki
ketahanan yang bagus terhadap korosi untuk air laut yang diam atau tidak mengalir,
tetapi memiliki resiko tinggi terhadap korosi (korosi – erosi) terhadap air laut yang
mengalir atau memiliki kecepatan tertentu. Hal ini mungkin terjadi karena gaya geser
(shear stress) yang dihasilkan oleh permukaan fluida yang kontak dengan permukaan
paduan tembaga – nikel, peningkatan konsentrasi oksigen atau partikel garam dan
partikel pengotor pada fluida pendingin (air laut).
Jika dibandingkan dengan paduan tembaga – nikel, titanium memiliki sifat yang lebih
baik untuk ketahanan terhadap degradasi (korosi – erosi) karena fluida (air laut) yang
mengalir. Tube tembaga – nikel juga memiliki harga yang relatif lebih mahal
dibandingkan dengan tube titanium. Berdasarkan sifat tersebut maka titanium dapat
dipertimbangkan untuk menjadi alternatif tube material yang menggantikan paduan
tembaga – nikel.
3.4 Perumusan Sasaran Yang Akan Dicapai
Berdasarkan alternatif – alternatif pemecahan masalah yang telah diterangkan pada sub-
bab sebelumnya, perumusan sasaran yang akan dicapai harus ditentukan sehingga dapat
dipilih solusi yang terbaik untuk mengatasi permasalahan pada Kompresor 024K-101 yaitu
tekanan suction dan temperatur discharge yang cenderung mengalami kenaikan juga beban
motor (Ampere motor) yang fluktuatif. Perumusan sasaran yang dicapai antara lain :
1. Mencari akar permasalahan yang menyebabkan fluktuasi pada beban motor (Ampere
motor) dan kenaikan pada tekanan suction serta temperatur discharge kompresor.
Akar permasalahan ini perlu diketahui untuk mengembalikan parameter – parameter
operasi yang menyebabkan permasalahan pada saat ini sehingga nantinya akan dapat
dikembalikan ke kondisi yang diharapkan dan mengurangi kegagalan operasi pada
Kompresor 024K-101.
22
2. Pemilihan
Pemilihan/Pendekatan Untuk Pemecahan Masalah
Berdasarkan pada perumusan sasaran yang akan dicapai, maka pemilihan atau
pendekatan untuk pemecahan masalah adalah :
4 Membandingkan kinerja kompresor sebelum dan sesudah dilakukan
pemeriksaan internal kompresor (pembongkaran Kompresor 024K-101).
5 Kajian informasi dari bagian/fungsi terkait untuk mendapatkan informasi seputar
permasalahan yang terjadi dilapangan.
6 Kajian dan perbandingan dari sumber literatur atau media informasi yang terkait
dengan permasalahan yang sedang dikaji.
7 Kajian alternatif solusi pemecahan masalah berdasarkan peraturan dan standar
yang berlaku.
8 Kajian ekonomi dan reliability guna mempertahankan peralatan sampai waktu
perbaikan (mid time to repair) atau overhaul.
3.5 Pemilihan/Pendekatan untuk Pemecahan Masalah
Dari perumusan masalah yang telah diuraikan diatas, maka pendekatan dan tindakan
untuk pemecahan masalah yang diambil adalah sebagai berikut :
Tidakan yang dilakukan untuk perbaikan Kompresor 024K-101 adalah sebagai berikut :
1. Mengangkat casing dan rotor untuk melakukan cleaning deposit.
2. Membersihkan strainer, pengecekan valve dan piping.
3. Pengetesan dan pengecekan Intercooler 024E-131.
4. Motor tidak perlu diangkat, namun dilakukan pengecekan sebelum distop dan akan
dilakukan solo run pada saat unit stop.
Pemilihan/pendekatan untuk pemecahan masalah Kompresor 024K-101 adalah sebagai
berikut :
1. Jika memungkinkan, kembalikan parameter proses dalam range desain seperti
temperatur dan tekanan.
2. Lakukan pembersihan deposit pada internal part kompresor yang terdapat deposit.
3. Kurangi dan kembalikan kadar vapor solvent dan oksigen maksimal seperti rated
design yang terbawa Inert Gas yang masuk kedalam suction kompresor.
4. Lakukan penggantian tube yang bocor pada Intercooler 024E-131 dan bila perlu
dilakukan upgrading material tube dengan material yang memiliki ketahanan
23
terhadap korosi dan erosi yang lebih tinggi dibandingkan dengan paduan tembaga –
nikel (70,30).
5. Jika perlu dan memungkinkan lakukan pergantian media pendingin Intercooler dari
air payau (air laut) ke air tawar sehingga mengurangi korosivitas dan erosi terhadap
material tube dan material tube tidak perlu diupgrading ke material yang lebih tahan
terhadap korosi dan erosi.
6. Jika perlu dan memungkin, lakukan pergantian heat exchanger (finned tube) kedalam
plate fin heat exchanger atau plate and frame heat exchanger yang memiliki sistem
kerja transfer panas dengan tidak mengontakan fluida kerja dan fluida pendingin
pada satu permukaan atau media transfer panas yang sama.
24
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan dari bab sebelumnya, penulis memberikan kesimpulan sebagai
berikut :
1. Besarnya tekanan suction kompresor dan fluktuasi ampere motor (driver Kompresor
024K-101) sebelum dilakukan pemeriksaan internal dan cleaning terjadi karena
perubahan ruang kompresi pada kompresor yang disebabkan oleh deposit.
2. Besarnya temperatur discharge kompresor sebelum dilakukan pemeriksaan internal
dan cleaning dikarenakan penurunan performa Intercooler 024E-131.
3. Penurunan performa Intercooler 024E-131 dikarenakan adanya kebocoran pada tube
Intercooler.
4. Kebocoran tube Intercooler 024E-131 dikarenakan sifat material tube (paduan
tembaga – nikel) yang rentan terdegradasi (erosi dan korosi) karena aliran fluida yang
memiliki garam atau partikel pengotor.
4.2 Saran
Saran atau rekomendasi dari penulis untuk perbaikan performa Kompresor 024K-101
sampai pada waktu perbaikan (mid time to repair) atau overhaul adalah sebagai berikut :
1. Lakukan pembongkaran kompresor untuk pembersihan terhadap deposit pada bagian
internal second section kompresor.
2. Lakukan penggantian material tube Intercooler 024E-131 (paduan tembaga – nikel)
ke titanium.
25