POMPA SENTRIFUGAL DAN TURBIN AIR(MASALAH PENGGUNAANNYA PADA SUATU INDUSTRI)

A. POMPA SENTRIFUGAL

Pompaadalahmesinuntuk menggerakanfluida. Pompa menggerakan fluida dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). Pompa untuk udara biasa disebutkompresor, kecuali untuk beberapa aplikasi bertekanan rendah, seperti di ventilasi, pemanas, dan pendingin ruangan maka sebutanya menjadikipasataupenghembus(blower).

Pompa sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari seperti contoh pompa rumahan untuk menaikkan air dari dalam tanah ke kamar mandi kita. Bukan hanya penggunaan skala kecil saja, pompa juga digunakan di industri-industri seperti PLTU,PLTA,PLTP, pabrik semen, dan masih banyak yang lainnya.

Prinsip kerja pompa adalah dengan cara membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dan bagian keluar (discharge). Pompa mengubah energi mekanis dari satu penggerak menjadi energi kinetika (kecepatan) sehingga dapat mengalirkan cairan ke tempat yang diinginkan.

Ada beberapa jenis pompa yang sering digunakan, salah satunya adalah pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa pemindahan nun positif yang prinsip kerjanya adalah dengan cara mengubah energi kinetika (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melaluli satu impeler yang berputar dalam casing.

Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan berdasarkan pada beberapa hal berikut :1. Kapasitas : Kapasitas rendah < 20 m3 / jam Kapasitas menengah 20 -:- 60 m3 / jam Kapasitas tinggi > 60 m3 / jam2. Tekanan Discharge : Tekanan Rendah < 5 Kg / cm2 Tekanan menengah 5 -:- 50 Kg / cm2 Tekanan tinggi > 50 Kg / cm2

3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat : Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing. Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing. Multi Impeller Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.

4. Posisi Poros : Poros tegak Poros mendatar5. Jumlah Suction : Single Suction Double Suction6. Arah aliran keluar impeller : Radial flow Axial flow Mixed fllow

Secara umum, bagian-bagian pompa sentrifugal adalah sebagai berikut :

A. Stuffing BoxStuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.B. PackingDigunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.C. Shaft (poros)Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.D. Shaft sleeveShaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.E. VaneSudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.F. CasingMerupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).G. Eye of ImpellerBagian sisi masuk pada arah isap impeller.

H. ImpellerImpeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.I. Wearing RingWearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.J. BearingBeraing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.K. CasingMerupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).Kerusakan Pompa Sentrifugal 945-P-78 FADA PT.PERTAMINA (Persero) RU II DUMAI (Studi Kasus)Dengan timbulnya permasalahan yang menyebabkan kinerja pompa menurun maka kita dituntut untuk dapat mengatasi serta mendeteksi penyebab kerusakan, diantaranya kebocoran mechanical seal, vibrasi tinggi dan bearing panas. Masalah yang terjadi ini dapat menurunkan performa dari pompa, sehingga kinerja yang dihasilkan tidak sesuai dengan yang diinginkan. Oleh karena itu, dilakukan beberapa kegiatan perbaikan pada komponen pompa seperti mengganti shaft agar kebengkokan tidak melewati batas toleransi. Adapun langkah yang ditempuh untuk mengetahui masalah tersebut adalah dengan metode sebagai berikut:

a) Observasi kelapanganMelakukan pengamatan langsung terhadap komponen yang mangalami kerusakan.b) Melalui diskusi dengan teknisi yang berhubunganMelakukan diskusi dengan teknisi yang ahli dalam bidang tersebut.c) Dengan buku petunjuk yang berkaitanMempelajari topik berdasarkan literasi dari buku-buku panduan dan buku lainnya yang berkaitan dengan permasalahan.

Hasil deteksi yang dilakukan terhadap komponen pompa, maka ditemukannya kerusakan komponen yakni ketidakrataan serta terdapatnya pecahan pada bagian contact face mechanical seal kebengkokkan shaft melebihi toleransi dan bearing pompa mengalami panas yang berlebih.

B. TURBIN AIRTurbin airadalah sebuahmesinberputar yang mengambil energi kinetik dari arus air. Turbin air dikembangkan pada awal abad ke-19 dan digunakan secara luas untuk tenaga industri sebelum adanya jaringan listrik. Sekarang mereka digunakan untuk pembangkittenaga listrik. Mereka mengambil sumber energi yang bersih danterbaharui.Macam- Macam Gangguan Generator Pada Turbin Air dan Akibatnya

Gangguan mekanis/panas (mechanical/thermal fault)

Jenis-jenis gangguan mekanik/panas antara lain :1. Generator berfungsi sebagai motor (motoring)Motoring adalah peristiwa berubah fungsi generator menjadi motor akibat daya balik (reverse power).

Daya balik terjadi disebabkan oleh turunnya daya masukkan dari penggerak utama (prime mover). Dampak kerusakan akibat peristiwa motoring adalah lebih kepada penggerak utama itu sendiri. Pada turbin uap, peristiwa motoring akan mengakibatkan pemanasan lebih pada sudu-sudunya, kavitasi pada sudu-sudu turbin air, dan ketidakstabilan pada sudu turbin gas.

2. Pemanasan lebih setempat Pemanasan lebih setempat pada sebagian stator dapat dimungkinkan oleh : Kerusakan laminasi Kendornya bagian-bagian tertentu di dalam generator seperti : pasak-pasak stator (stator wedges).

3. Kesalahan paralelKesalahan dalam memparalel generator karena syarat-syarat sinkron tidak terpenuhi dapat mengakibatkan kerusakan pada bagian poros dan kopling generator, dan penggerak utamanya karena terjadinya momen puntir. Kemungkinan kerusakan lain yang timbul, kerusakan PMT dan kerusakan pada kumparan stator akibat adanya kenaikan tegangan sesaat.

4. Gangguan pendingin statorGangguan pada media sistem pendingin stator (pendingin dengan media udara, hidrogen, atau air) akan menyebabkan kenaikan suhu belitan stator. Apabila suhu belitan melampaui batas ratingnya akan berakibat kerusakan belitan.

Gangguan sistem (system fault)

Generator dapat terganggu akibat adanya gangguan yang datang/terjadi pada sistem. Gangguan-gangguan sistem yang terjadi umumnya adalah :

1. Frekuensi operasi yang tidak normal (abnormal frequency operation)Perubahan frekuensi keluar dari batas-batas normal di sistem dapat berakibat ketidakstabilan pada turbin generator. Perubahan frekuensi sistem dapat dimungkinkan oleh tripnya unit-unit pembangkit atau penghantar (transmisi).

2. Lepas sinkron (Loss of synhcron)Adanya gangguan di sistem akibat perubahan beban mendadak, switching, hubung singkat dan peristiwa yang cukup besar akan menimbulkan ketidakstabilan sistem. Apabila peristiwa ini cukup lama dan melampaui batas-batas ketidakstabilan generator, generator akan kehilangan kondisi paralel. Keadaan ini akan menghasilkan arus puncak yang tinggi dan penyimpangan frekuensi operasi yang keluar dari seharusnya sehingga akan menyebabkan terjadinya stress pada belitan generator, gaya puntir yang berfluktuasi serta resonansi yang akan merusak turbin generator. Pada kondisi ini generator harus dilepas dari sistem.

3. Arus beban kumparan yang tidak seimbang (unbalance armature current)Pembebanan yang tidak seimbang pada sistem/adanya gangguan 1 phasa dan 2 phasa pada sistem yang menyebabkan beban generator tidak seimbang yang akan menimbulkan arus urutan negatif. Arus urutan negatif yang melebihi batas, akan mengiduksikan arus medan yang berfrekuensi rangkap yang arahnya berlawanan dengan putaran rotor akan menyebabkan adanya pemanasan lebih dan kerusakan pada bagian-bagian konstruksi rotor.

Macam-Macam Relai Proteksi Generator Dan Fungsinya

NoNama RelaiFungsi Relai

1Relai jarak (distance relay)Untuk mendeteksi gangguan 2 phasa/ 3 phasa di muka generator sampai batas jangkauannya

2Relai periksa sinkron (synchron check relay)Pengaman bantu generator untuk mendeteksi persyaratan sinkronisasi atau paralel

3Relai tegangan kurang (undervoltage relay)Untuk mendeteksi turunnya tegangan sampai di bawah harga yang diijinkan

4Relai daya balik (reverse power relay)Untuk mendeteksi daya balik sehingga mencegah generator bekerja sebagai motor

5Relai kehilangan medan penguat (loss of excita-tion relay)Untuk mendeteksi kehilangan arus penguat pada rotor

6Relai phasa urutan negatif (negative phase sequence relay)Untuk mendeteksi arus urutan negatif yang disebabkan oleh beban tidak seimbang dari batas-batas yang diijinkan

7Relai arus lebih seketika (instantaneous over cur-rent relay)Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas yang ditentukan dalam waktu seketika

8Relai arus lebih dengan waktu tunda (time over current relay)Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas dalam waktu yang ditentukan

9Relai penguat lebih (over excitation relay)Untuk mendeteksi penguat lebih pada generator

10Relai tegangan lebih (over voltage relay)1.Bila terpasang di titik netral generator atau trafo tegangan yang dihubungkan segitiga, untuk mendeteksi gangguan stator hubung tanah2.Bila terpasang pada terminal generator : untuk mendeteksi tegangan lebih

11Relai keseimbangan te-gangan (voltage balance relay)Untuk mendeteksi hilangnya tegangan dari trafo tegangan ke pengatur tegangan otomatis (AVR) dan ke relay

12Relai waktuUntuk memperlambat/mempercepat waktu

13Relai stator gangguan tanah(stator ground fault relay)Untuk mendeteksi gangguan hubung tanah pada stator

14Relai kehilangan sinkroni-sasi (out of step relay)Untuk mendeteksi kondisi asinkron pada generator yang sudah paralel dengan sistem

15Relai pengunci (lock out relay)Untuk menerima signal trip dari relai-relai proteksi dan kemudian meneruskan signal trip ke PMT, alarm, dan peralatan lain serta penguncinya

16Relai frekuensi (frequen-cy relay)Untuk mendeteksi besaran frekuensi rendah/lebih di luar harga yang ditentukan

17Relai differensial (diffe- rential relay)Untuk mendeteksi gangguan hubung singkat pada daerah yang diamankan