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