DOSEN PEMBIMBING : Prof.Dr.Ir. I Made Arya Djoni,M.Sc.

Transkripsi

1 DOSEN PEMBIMBING : ProfDrIr I Made Arya Djoni,MSc Tugas Akhir Teknik Mesin FTI-ITS SUABAYA 200

2 BAB I PENDAHULUAN LATA BELAKANG PEUMUSAN MASALAH TUJUAN BATASAN MASALAH MANFAAT SISTEMATIKA PENULISAN

3 LATA BELAKANG SUGING KOMPESO PUPUK PT PETOKIMIA GESIK GAS SINTESA (H 2, N 2, Ar, CH 4 ) AMONIAK

4 PEUMUSAN MASALAH FLOW MENGALAMI PENUUNAN MELEWATI BATAS STABIL KOMPESO KOMPESO SUGING Bagaimana surging bisa terjadi? Apa sebab dan akibatnya? kemungkinannya: - fouling - Pressure, temperature, gas composition berubah - Putaran penggerak turun (loss of speed) - Pembatasan aliran di suction/discharge sistem - malfunction pada control valve - malfunction hardware IGV s - maldistribution dalam operasi paralel kompresor - operator error - perakitan kompresor tidak layak, seperti mispositioned rotor (Gas turbine Engineering Handbook,2006) 2 Bagaimana Karakteristik Kompresor dan Unjuk kerja kompresor Sentrifugal?

5 Kompresor Bagan Klasifikasi kompresor (Brown,997)

6 HEAD 2 efisiensi H H p is Z Z politropis aktual aktual T T in in n r n k r k n n x 00% k k n n total k k total ft lbf lb ft lbf lb Politropis head Isentropis head 3 Daya GHP m CHP GHP mekanik H act Gas HorsePower Compressor HorsePower DHP DHP transmisi Driven HorsePower 4 Kapasitas ICFM SCFM 4,7 P 520 T Cubit feet per minute

7 komposisi gas fraksi mol(y) % mol Ar 0,33 N 2 24,8 CH 4 0,7 H 2 74,5 total 00 komposisi gas sintesa

8 Low Pressure Casing SUCTION DISCHAGE (masuk st kompresor LP) (keluar st kompresor LP) T s(temperatur Masuk) = 43,6 0 C T d(temperatur keluar) = 20,9 0 C P s(tekanan masuk) = 29,6 kg/cm 2 P d(tekanan keluar) = 55 kg/cm 2 F s(flow masuk LP case) = 66,4 Ton /jam (masuk 2nd kompresor LP) (keluar 2nd kompresor LP) T s2(temperatur Masuk) = 40 0 C T d2(temperatur keluar) = 2,4 0 C P s2(tekanan masuk) = 55 kg/cm 2 P d2(tekanan keluar) = 97,5 kg/cm 2 F d2(flow keluar LP case) = 58,7 Ton /jam High Pressure Casing SUCTION DISCHAGE (masuk 3rd compresor HP) (keluar 3rd kompresor HP) T s3(temperatur Masuk) = 36 0 C T d3(temperatur keluar) = 5,48 0 C P s3(tekanan masuk) = 97,5 kg/cm 2 P d3(tekanan keluar) = 83,9 kg/cm 2 F s3(flow masuk HP case) = 62,56 Ton /jam (masuk 4 th kompresor HP) (keluar 4th kompresor HP) T s4(temperatur Masuk) = 32,02 0 C T d4(temperatur keluar) = 5,48 0 C P s4(tekanan masuk) = 77,3 kg/cm 2 P d4(tekanan keluar) = 83,9 kg/cm 2 F S4 (Flow keluar HP case) = Fd4 F d4 (Flow keluar HP case) = 238,9 Ton /jam Data Analisa Kompresor Gas Sintesa

9 4 Properties gas kompresor komposisi gas fraksi mol(y) % mol MW ideal (kg/kmol) Mcp (Btu/lbmol) 50 o F 300 o F T s (interpolasi pada 0,5 F) Tekanan Kritis Pc (Psia) Temperatur Kritis Tc () Ar 0,33 39,94 4,97 4,97 4, N 2 24,8 28,0 6,96 7,03 6, CH 4 0,7 6,04 8,38 0,25 8, H 2 74,5 2,06 6,86 6,98 6, Gas Processor Supplier Asociation,

10 Konstanta Umum Campuran Gas aktual MW ideal total aktual KJ 8,34 Kmol K 8,69 J 956,73 Kg K atau aktual ft lbf 546 lbmol 8,69 77,79 ft lbf lb asio Panas Spesifik M M cv totalinlet cv totaloutlet Btu Btu 6,92,986 4,93 lbmol lbmol Btu Btu 6,986,986 5 lbmol lbmol k inlet k outlet 6,92 4,93,4 6,986 5,4 k avg k inlet k 2 outlet,4

11 Faktor Kompresibilitas Campuran Gas P r P P 435,7psia P r, 62 in 268,572 psia ctotal P r out 796,98psia 268,572 psia 2,97 T r T T o 526,6 Tr 5, 04 in o 04,3968 ctotal T r out 0 709,29 o 04,3968 6,79

12 42 Perhitungan Unjuk Kerja Kompresor Gas Sintesa 42 Perhitungan Head n n total in aktual avg p r n n T Z H 2 2 ln ln P P T T n n Nm kgm K kg K Nm H o p 0,02,86 0,35 36,6 956,73,03,54,54 kg kgm H p ,653 Head Politropis k k total in aktual avg is r k k T Z H Nm kgm K kg K Nm H o is 0,02,86,4,4 36,6 956,73,03,4,4 kg kgm H is 262,284 Head isentropis

13 422 Perhitungan Kapasitas m V A Inlet Cubic Feet per Minute Q ICFM m 2,9x0 2 in 9,57 3 T Nm act s m P 956,73 x36,6 K kg K 6 N m kg Q ICFM ton 000kg 66,4 hour ton kg 9,57 3 m 408,24 ft 3 menit Standard Cubic Feet per Minute Q SCFM Q ICFM Pin 520 x x 4,7 T lbf 60625, Q ft ft ,24 x x SCFM menit lbf 570, 5 26,8 2 ft 6887,5 ft 3 menit

14 423 Perhitungan Efisiensi Kompresor politropis n,54 n,54 politropis x 00% x00% 0,848 8,48% k,4,4 k isentropis Head isentropis isentropis Head politropis x00% kgm 262, kg kgm 22053,2 kg x00% 0,782 78,2%

15 424 Daya Kompresor Gas Horse Power (GHP) : H act H poly poly H ,2 kgm , act 0,848 kg ton hour 000kg kgm GHP 66, , hour 3600sec ton kg Compressor Horse Power (CHP) : Nm 0,02kgm 6565,24 HP GHP CHP mekanik 6565,24 0,98 HP 6699,22 HP Driven Horse Power (DHP): CHP DHP transmisi 6699,22 0, ,9 HP

16 3rd stage compressors

17 Penyebab terjadinya surging Perubahan Tekanan,Temperatur Komposisi Gas Maldistribution of load in parallel operation compressors Malfunction of hardware Fouling (pengotoran) Control valve Malfunction educe Flow to SUGE Pembatasan aliran Loss of speed Improper assembly of a compressors Error operator BOYCE, 2002

18 Perubahan Tekanan P ideal T Q m Grafik perbandingan nilai tekanan suction kompresor tiap stage kompresorpada data DCS dan data sheet

19 Perubahan Temperatur P aktual T m Q Grafik temperatur suction tiap stage kompresor dengan perbandingan data antara DCS dan Data Sheet kompresor

20 Perubahan Molecular Weight (MW) aktual MW ideal total P aktual T perbandingan nilai Molecular Weight pada tiap stage kompresor berdasarkan Data Sheet kompresor m Q

21 Terkikisnya sudu kompresor m Cr A

22 Inadvertent Loss of speed Turunnya putaran penggerak 2 n 60 Kecepatan Tangensial menurun (U) Kecepatan radial gas menurun (Cr2) Flow kompresor menurun Q 2 r b Cr2

23 Improper assembly of compressors Kesalahan perakitan Pemampatan tidak sempurna Vibrasi yang tinggi

24 Control Valve malfunction Valve tidak berfungsi dengan baik Aliran tidak bisa dikontrol dengan baik Surging / Flow tidak bisa dikontrol

25 Malfunction hardware and error operator Tidak berfungsinya hardware kompresor dan error operator Aliran pada kompresor tidak bisa dikontrol dengan baik

26 High Vibration Surging Getaran yang sangat tinggi Merusak komponen dari kompresor

27 Flow Produksi yang menurun Surging Flow produksi terganggu

28 KESIMPULAN Karakteristik kompresor Pengaruh terhadap Unjuk Kerja KESIMPULAN Evaluasi Unjuk Kerja Akibat Surging Penyebab Surging

29 Penyebab surging Perubahan Tekanan,Temperatur Komposisi Gas Maldistribution of load in parallel operation compressors Malfunction of hardware Fouling (pengotoran) Control valve Malfunction educe Flow to SUGE Pembatasan aliran Loss of speed Improper assembly of a compressors Error operator

30 Nilai unjuk kerja tiap stage kompresor stage kompresor st 2 nd 3 rd 4 th Head politropis 22053, , ,82 285,26 (kgm/kg) efisiensi 70, , politropis(%) 8,4848 6,83639 Daya (CHP) 6699, , , ,449 Debit masukan (m 3 /hour) 6939,4 3682,8 702,8 4006,7