BAB III TEORI AIR SCREW COMPRESSOR 3.1 Kompresor Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi fluida (gas atau udara) dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm). Kenaikan tekanan gas atau udara yang dihasilkan kompresor disebabkan adanya proses pemampatan yang dapat berlangsung secara kontinu. Sebagai contoh, udara mampat yang digunakan untuk mengisi ban mobil atau sepeda motor, udara mampat untuk membersihkan bagian-bagian mesin yang kotor di bengkel-bengkel dan manfaat lain yang sering dijumpai sehari-hari. Pada industri, penggunaan kompresor sangat penting, baik sebagai penghasil udara mampat atau sebagai satu kesatuan dari mesin-mesin. Kompresor banyak dipakai untuk mesin pneumatik, sedangkan yang menjadi satu dengan mesin yaitu turbin gas, mesin pendingin dan lainnya. Gambar 3.1 Prinsip Kerja Kompresor Udara (Pompa Ban). (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) Tekanan menjadi naik terus sampai melebihi tekanan di dalam ban, sehingga udara mampat dapat masuk ban melalui katup (pentil). Karena di isi udara mampat terus menerus, tekanan di dalam ban menjadi naik. Jadi jelas dari contoh tersebut, proses pemampatan terjadi karena perubahan volume pada udara yaitu menjadi lebih. 13
3.2 Klasifikasi Kompresor Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Gambar 3.2 memperlihatkan klasifikasi kompresor yang digolongkan atas dasar tekanannya. Sebutan kompresor (pemampat) dipakai untuk jenis yang bertekanan tinggi, blower (peniup) untuk bertekanan agak rendah, sedangkan fan (kipas) untuk yang bertekanan sangat rendah. Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis turbo dan jenis perpindahan. Jenis turbo menaikan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeller, atau dengan gaya angkat (lift), yang ditimbulkan oleh sudu. Jenis perpindahan, seperti telah diterangkan, menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang dihisap ke dalam silinder atau stator oleh torak atau sudu. Gambar 3.2 Klasifikasi Kompresor. (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) 14
Gambar 3.3 Klasifikasi Kompresor. (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) 3.3 Konstruksi Kompresor Udara Sekrup (Srew) Kompresor sekrup termasuk jenis kompresor perpindahan positif yang tergolong dalam kompresor putar (rotary). Untuk tekanan antara 7 sampai 8 kgf/cm 2 (0,69 sampai 0,83 MPa). Kompresor sekrup memiliki sepasang rotor berbentuk sekrup. Kompresor ini memampatkan fluida dengan putaran serempak, Rotor jantan (male rotor) memiliki alur permukaan cembung dan rotor betina (female rotor) memiliki alur permukaan cekung. Pasangan rotor ini berputar dalam arah saling berlawanan, apabila rotor 15
berputar maka ruang yang terbentuk antara bagian cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak ke arah aksial sehingga udara akan dimampatkan. Rotor Betina Rotor Jantan Gambar 3.4 Rotor Jantan dan Betina. (Sumber: www.academia.edu, Pengoperasian dan Perawatan Kompresor) 3.3.1 Bagian-bagian Kompresor Sekrup (Screw) Gambar 3.5 Penampang Kompresor Sekrup. (Sumber: www.academia.edu, Pengoperasian dan Perawatan Kompresor) Gambar 3.6 Komponen Utama Kompresor Sekrup. (Sumber: www.academia.edu, Pengoperasian dan Perawatan Kompresor) Komponen utama kompresor sekrup: a. Rangka (Frame) Berfungsi untuk mendukung bagian kompresor diatas pondasi. Frame harus kuat menahan seluruh beban dan getaran yang ditimbulkan kompresor. 16
b. Rumah (Casing) Bagian paling luar kompresor berfungsi sebagai pelindung bagian-bagian didalamnya, juga sebagai kedudukan rotor. c. Rotor Merupakan elemen utama dari kompresor sekrup, berfungsi sebagai media pemampat udara. d. Bantalan Poros (Bearing) Berfungsi menahan gaya aksial karena perbedaan tekanan antara discharge dan suction kompresor, selain itu bantalan poros juga berfungsi sebagai peredam getaran karena putaran tinggi dan juga untuk mengurangi keausan poros akibat gesekan. e. Mechanical Seal Berfungsi mencegah kebocoran dimana celah-celah poros yang keluar dari casing. (poros yang dihubungkan dengan penggerak). f. Poros (Shaft) Merupakan tempat kedudukan dari rotor sehingga dapat berputar. g. Katup Geser Berfungsi mengatur kapasitas kompresor dari 0% - 100% atau sebaliknya, katup ini digerakkan oleh unloader valve. h. Unloader Valve Berfungsi menggerakkan katup kapasitas, unloader piston bergerak otomatis setelah tekanan discharge mencapai ± 5,9 bar, tekanan akan turun sampai 4,4 bar dan kemudian setelah ± 7 detik kompresor akan load secara otomatis. i. Piston Keseimbangan Berfungsi menahan gaya aksial dari rotor (mengurangi beban dari thrust bearing). j. Lubang Minyak Pelumas Berfungsi sebagai tempat masuknya minyak pelumas kompresor, minyak pelumas digunakan untuk melumasi rotor, bearing, balance piston dan unloader valve. k. Katup Hisap Berfungsi mengatur udara masuk ke kompresor. l. Sisi Keluar Berfungsi sebagai saluran udara keluar dari kompresor. 17
3.3.2 Cara Kerja Kompresor Sekrup (Screw) Fluida dipindahkan oleh sepasang rotor yang berbentuk sekrup, pasangan rotor ini berputar serempak dan arah putaranya berlawanan di dalam rumah (casing) yang tingginya tetap. Salah satu rotor tersebut sebagai driver (dihubungkan langsung dengan motor penggerak) yang dikenal dengan male rotor dan yang satunya sebagai driven (digerakkan oleh rotor male) yang dikenal dengan nama female rotor yang kedua ujungnya ditumpu oleh bantalan. Saat udara atau gas memasuki kompresor melalui sisi isap, udara atau gas isapan ini dengan segera akan ditutup/disekat oleh putaran sekrup. Setiap pemasukan udara atau gas ditangkap diantara celah rotor dan rumah (casing), kemudian udara atau gas dipindahkan sepanjang alur rotor dari sisi masuk ke sisi keluar. Dalam kompresor screw volume udara atau gas berkurang pada saat udara atau gas didorong atau dipindahkan kearah sisi keluar. Pengurangan volume ini menyebabkan tekanan udara atau gas naik. Gambar 3.7 Cara Kerja Kompresor Sekrup. (Sumber: www.academia.edu, Pengoperasian dan Perawatan Kompresor) Pada gambar 3.7 dijelaskan langkah pemampatan pada kompresor screw. 1. Pada posisi (a) udara diisap sepenuhnya melalui lubang isap masuk ke dalam ruang alur. Isapan akan selesai setelah ruang alur tertutup seluruhnya oleh dinding rumah (casing) langkah ini disebut langkah akhir hisapan. 2. Pada posisi (b) menunjukkan pertengahan proses kompresi dimana volume udara atau gas di dalam ruang alur sudah ada di tengah, langkah ini disebut langkah awal kompresi. 3. Pada posisi (c) memperlihatkan akhir kompresi dimana udara atau gas yang terkurung sudah mencapai lubang keluar, langkah ini disebut langkah akhir kompresi. 18
4. Pada posisi (d) udara atau gas yang terkurung dalam alur tadi telah dikeluarkan sebagian hingga tinggal sebagian yang akan diselesaikan, langkah ini disebut langkah pengeluaran. Karena proses pengisapan, kompresi, dan pengeluaran dilakukan secara kontinyu, dengan begitu aliranya lebih stabil dibanding kompresor torak. 3.3.3 Jenis Kompresor Sekrup (Screw) a. Kompresor Sekrup Jenis Injeksi Minyak Minyak dalam jumlah yang cukup besar diinjeksikan ke dalam pasangan alur rotor yang sedang saling berkaitan pada proses kompresi. Adapun maksudnya adalah Pertama untuk mendinginkan udara yang sedang mengalami kompresi agar proses kompresinya berjalan secara isotermal. Kedua, untuk mendapatkan celah antara alur-alur rotor yang berkait dengan dinding rumah sehingga kebocoran dapat dikurangi. Ketiga, untuk menggerakan rotor beralur cekung oleh rotor beralur cembung dengan memberikan pelumasan yang cukup. Kompresor sekrup jenis injeksi minyak mempunyai tiga keistimewaan seperti tersebut sebelumnya sedangkan konstruksinya sederhana. Kompresor ini digerakkan oleh motor listrik 2 kutub atau 4 kutub yang dihubungkan langsung dengan rotor yang beralur cembung. Konstruksi bantalan rotor yang dipakai adalah bantalan rol atau bantalan bola kontak sudut. Konstruksi dan sistem kompresor jenis ini diperlihatkan pada gambar 3.8 dan 3.9. Udara yang dihisap melalui saringan udara masuk ke dalam kompresor melalui katup trotel hisap. Setelah dimampatkan lalu dialirkan bersama minyak injeksi ke dalam pemisah minyak yang berfungsi pula sebagai penampung minyak. Udara yang dikompresikan setelah dipisahkan dari minyak lalu disalurkan melalui katup cegah pengatur tekanan. Minyak didalam penampung selanjutnya didinginkan oleh pendingin minyak lalu diinjeksikan kembali ke dalam kompresor oleh pompa roda gigi yang dihubungkan langsung dengan ujung poros rotor kompresor. 19
Gambar 3.8 Konstruksi Kompresor Sekrup Jenis Injeksi. (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) Gambar 3.9 Konstruksi Kompresor Sekrup Jenis Injeksi. (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) Temperatur minyak injeksi harus diatur dengan baik agar tidak terlalu rendah hingga terjadi pengembunan uap air di dalam penampung minyak, dan juga agar tidak terjadi oksidasi minyak karena temperatur yang terlalu tinggi. Gambar 3.10 Kompresor Sekrup Kecil Jenis Injeksi Minyak. (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) 20
Gambar 3.11 Diagram Sistem Kompresor Sekrup Injeksi Minyak. (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) b. Kompresor Sekrup Jenis Bebas Minyak Gambar 3.12 memperlihatkan diagram sistem dari kompresor jenis ini, kompresor 2 tingkat dimana rotor yang beralur cembung pada tingkat 1 dan tingkat 2 mempunyai empat gigi. Rotor digerakkan melalui roda gigi peningkat putaran. Rotor yang beralur cekung memiliki enam gigi dan yang beralur cembung memiliki empat gigi. Kedua rotor berputar dalam arah berlawanan dengan perbandingan putara 2 : 3 yang diperoleh melalui sepasang roda gigi. Rotor ditumpu kedua ujungnya oleh bantalan radial. Salah satu ujungnya diberi bantalan aksial untuk menahan gaya aksial yang timbul dari perbedaan tekanan udara yang bekerja pada kedua ujung rotor. Celah antara puncak gigi rotor dan dinding dalam rumah dibuat tetap, sedangkan celah antara kedua rotor dapat dijaga tetap baik dengan menyesuaikan kelonggaran pasangan roda gigi. Karena tidak ada sentuhan antara gigi dengan rotor maupun antara gigi rotor dengan rumah maka tidak diperlukan pelumasan. Untuk merapatkan poros pada rumah (agar kebocoran udara dapat dicegah) digunakan perapat labirin yang terbuat dari cincin karbon. Gambar 3.12 Diagram Sistem Kompresor Sekrup Jenis Bebas Minyak. (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) 21
3.4 Peralatan Pembantu Kompresor Udara Sekrup (Screw) 1. Peredam Bunyi Peredam bunyi dipasang pada sisi isap dan sisi keluar untuk mengurangi kebisingan yang timbul ditempat-tempat tertentu. Berbagai peredam bunyi yang dikenal saat ini dapat digolongkan atas jenis rongga, jenis resonansi, dan jenis penyerap bunyi. Dalam peredam bunyi yang sesungguhnya ketiga jenis ini sering digabungkan menjadi satu. Karena bentuk dan ukuran peredam sangat tergantung pada laju volume udara, tekanan keluar, temperatur, dan intensitas denyutan dalam kompresor, pada waktu memesan alat ini data tersebut harus diberikan kepada pembuatnya. Disamping itu perlu juga diberikan keterangan mengenai lingkungan di sekitar kompresor, pemakaian dan tingkat kebisingannya. Jika kapasitas satuan kompresor cukup besar atau beberapa kompresor dipergunakan disatu tempat, maka tempat pengisapan dapat disatukan pada sebuah ruang peredam bunyi. Ruang ini berupa sebuah kamar yang dilapisi bahan penyerap bunyi. 2. Pendingin Akhir Udara yang dihisap dan dimampatkan di dalam kompresor akan mengandung air dalam jumlah cukup besar. Jika uap ini didinginkan didalam udara yang keluar dari kompresor maka uap akan mengembun menjadi air. Air ini akan terbawa ke mesinmesin atau peralatan yang menggunakan udara tekan tersebut seperti. Akibatnya mesin-mesin tersebut mengalami gangguan pada pelumasannya atau mengalami korosi pada beberapa bagian-bagiannya. Selain itu, pipa-pipa dan katup-katup dapat mengalami korosi, sedangkan adanya air dalam pemipaan dapat menimbulkan benturan air (water hammer) serta memperbesar tahanan gesek pipa. Pendingin akhir digunakan untuk menghilangkan kelembaban dan kandungan minyak yang terdapat dalam udara tekan. Jika pendingin ini dipasang didekat kompresor, maka sebagian pipa keluar akan mengalirkan udara yang sudah dingin dan bersih dari minyak. Dengan demikian pembentukan lapisan karbon pada pipa (yang biasanya terjadi pada pipa yang panas) dapat dikurangi. Pendingin akhir terdiri dari bagian pendingin dan bagian pemisah untuk menampung zat cair yang mengembun. Dipandang dari segi konstruksinya, 22
pendingin akhir terdapat dalam dua jenis, yaitu jenis sangkar tabung (tube nest) atau jenis selubung dan tabung (shell and tube), dan jenis kumparan tabung. Konstruksi pendingin akhir jenis selubung dan tabung diperlihatkan pada gambar 3.13. Gambar 3.13 Konstruksi Pendingin Akhir Dengan Pendinginan Air (Jenis Selubung dan Tabung) (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) Jenis sangkar tabung banyak dipakai untuk tekanan sampai 30 kgf/cm 2 (2,9 MPa) dimana ada dua versi, yaitu yang dipasang mendatar, dan dipasang tegak. Jika untuk ini digunakan pipa-pipa panjang yang berdiameter kecil, maka luas pendinginan yang besar dapat diperoleh denga luas lantai yang kecil. Jenis kumparan atau lilitan tabung dipakai untu tekanan tinggi lebih dari 30 kgf/cm 2, kapasitas pendinginan agak kurang berhubung dengan konstruksinya, yaitu terdiri dari kumparan pipa-pipa yang ditempatkan didalam tangki air. Jenis yang dipasang tegak hanya memerlukan luas lantai yang kecil saja. Namun untuk membongkarnya agak sulit sebab harus ditarik ke atas. Selain itu pembuangan air juga memerlukan peralatan yang agak rumit. Jenis yang dipasang mendatar dapat dilayani dengan lebih mudah, namun memerlukan lusa lantai yang lebih besar. Meskipun demikian, karena pendingin ini biasanya ditempatkan sejajar dinding atau jendela, ruangan tidak banyak menimbulkan masalah. 23
3. Pengering Udara Jika udara yang keluar dari pendingin akhir perlu dikeringkan secara lebih sempurna, maka diperlukan sebuah pengering udara. Alat ini terdapat dalam beberapa jenis, namun yang paling umum adalah pengering jenis pendinginan. (refrigerasi) dan jeni penyerapan (adsorpsi). Pengering jenis pendinginan dipergunakan jika titik embun akhir yang diperlukan adalah lebih tinggi dari 2 ºC pada tekanan di pipa keluar. Gambar 3.14 memperlihatkan pengeringan dengan pendinginan. Udara tekan didinginkan awal pada penukar panas udara ke udara, lalu dialirkan ke penukar panas utama. Disini udara didiniginkan sepenuhnya dan sebagian uap air diembunkan menjadi air lalu dipisahkan di pemisah kuras. Udara tekan di dinginkan awal pada penukar panas udara ke udara, lalu dialirkan ke penukar panas utama. Udara di dinginkan sepenuhnya dan sebagian uap air diembunkan menjadi air lalu dipisahkan di pemisah kuras. Gambar 3.14 Diagram Sistem Pengering Udara (Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso dan Haruo Tahara, 2006) Udara tekan yang keluar dari penukar panas utama dialirkan melalui sirkit sekunder dari pendingin utama untuk menurunkan temperatur udara yang baru saja masuk sirkit primer. Selanjutnya udara disalurkan kepada pemakai setelah mengalami kenaikan temperatur di pendingin awal. Pengering jenis adsorpsi menggunakan desikan untuk menyerap uap air dari udara. Pengering ini terutama dipakai untuk instrument atau proses-proses yang memerlukan titik embun lebih rendah dari - 40 ºC pada tekanan udara yang bersangkutan. Desikan adalah bahan kimia yang dapat menyerap uap air pada permukaannya. Zat ini dapat dipergunakan berulang-ulang dengan setiap kali 24
mengeluarkan kembali air yang diserap dengan jalan memanaskan. Desikan yang banyak dipakai adalah silica gel dan alumina yang diaktifkan. Pengering adsorpsi mempunyai dua buah silinder. Satu silinder dipakai untuk mengeringkan udara dan yang lain untuk regenerai desikan dengan pemanasan. Jika regenerasi telah berlangsung beberapa saat dan sifat desikan sudah pulih kembali, udara dialirkan ke silinder ini, dan pada silinder ini digunakan dan diregenerasikan secara bergantian menurut jangka waktu tertentu. Pengering adsorpsi dapat memberikan efek pengeringan yang lebih tinggi dari pada pengering jenis pendinginan, namun biaya operasinya lebih tinggi. 4. Menara Pendingin Kompresor dengan pendinginan air memerlukan aliran air bertemperatur rendah secara terus menerus. Jika air tidak dapat diperoleh secara alamiah, maka air perlu disirkulasikan melalui menara pendingin untuk membuang panasnya. Untuk menentuan kapasitas menara pendingin, diperlukan data sebaga berikut: 1) Temperatur air yang masuk ke menara pendingin (ºC), yaitu temperatur air yang keluar dari kompresor atau pendingin. 2) Temperatur air pada waktu keluar dari menara pendingin (ºC), yaitu temperatur air yang akan masuk ke kompresor atau pendingin. 3) Perbedaan temperatur. 4) Jumlah aliran air pendingin (m 3 /jam). 5) Temperatur bola basah di udara luar (ºC). 6) Beban pendinginan (kcal/jam) atau (kj/jam), yaitu: (Perbedaan temperatur) (Jumlah aliran air) (Panas jenis air). Perhitungan harus dilakukan atas dasar data tersebut diatas untuk menentukan kapasitas dan jenis menara pendingin yang akan dipakai. 5. Batt Intake Berfungsi menangkap debu atau partikel-partikel kecil kecil yang ikut bersama udara bebas sebelum masuk ke inlet air filter kemudian ke kompresor. 6. Inlet Air Filter Berfungsi sebagai penyaring udara sebelum masuk ke kompresor. 25
7. Tangki Pemisah Minyak Berfungsi memisahkan minyak dengan udara hasil kompresi dan sebagai penampung minyak pelumas hasil pemisahan, kemudian minyak ini diinjeksikan kembali ke kompresor untuk melumasi rotor-rotor nya. 8. Oil Temperatur Bypass Berfungsi untuk mengatur jumlah aliran pelumas yang dibutuhkan oleh kompresor untuk menyediakan temperatur injeksi yang sesuai. Setelah dari tangki pemisah minyak kemudian minyak akan mengalir melewati bypass terlebih dahulu, ketika suhu minyak dingin bypass valve akan tertutup dan minyak langsung diteruskan ke oil filter, jika temperatur minyak naik di atas pengaturan valve maka bypass valve akan terbuka dan minyak dialirkan ke pendingin dahulu sebelum diteruskan ke oil filter. 9. Aftercooler Untuk mendinginkan udara dan minyank yang telah mengalami kompresi dan terpisah didalam separator supaya temperaturnya turun. Sistem aftercooler terdiri dari heat exchanger, pemisah kondensat, dan automatic drain trap. 10. Oil Filter Berfungsi untuk memisahkan kotoran-kotoran dari minyak setelah melewati pendinginan ataupun setelah dari tangki pemisah minyak. 11. Moisture Separator (Drain Trap) Untuk memisahkan udara dengan air dari hasil pengembunan karena perbedaan tekanan. 12. Tangki Penyimpanan (Vessel) Untuk menyimpan udara bertekanan dari kompresor sebelum diteruskan ke unit pemanfaatan baik instrumentasi ataupun bckwash, udara bertekanan dari kompresor akan turun suhunya ketika ditampung di vessel, karena memungkinkan ada uap air maka vessel dilengkapi dengan drain. 13. Selang (Hoses) Berfungsi sebagai penyalur udara bertekanan dan minyak pelumas agar dapat bersirkulasi. 14. Oil Cathcer Berfungsi untuk menangkap oli atau partikel-partikel halus dari udara sebelum masuk ke air dryer. 26
15. System Intellist Control Berfungsi untuk mengatur kompresor dan juga peralatan pembantu agar bekerja secara otomatis. 16. Pengukur Suhu (Thermometer) Berfungsi untuk mengukur suhu (temperature) udara yang masuk maupun yang keluar dari keluar kompresor. Selain itu, juga mengukur suhu minyak pelumas yang masuk ke kompresor. 17. Pengukur Tekanan (Presure Gauge) Berfungsi untuk mengukur tekanan udara yang masuk maupun yang telah mengalami proses kompresi di dalam kompresor. Alat ini juga berfungsi mengukur tekanan minyak pelumas yang masuk ke kompresor. 18. Regulator Berfungsi untuk menurunkan tekanan sebelum masuk ke alat instrumentasi agar tekanan tidak terlalu tinggi. 3.5 Penggunaan Udara Mampat Dalam kehidupan sehari-hari banyak ditemui penggunaan kompresor, misalnya: 1) Pengisi udara pada ban sepeda atau mobil. 2) Sebagai penyemprot kotoran pada bagian-bagian mesin. 3) Rem pada bis dan kereta api. 4) Pintu pneumatik pada bis dan kereta api. 5) Pemberi udara pada aquarium. 6) Kipas untuk penyejuk udara. 7) Blower untuk peniup tungku. 8) Fan ventilator. 9) Udara tekan pada pengecatan. 10) Pengangkat mobil pneumatik. 11) Transportasi gas solid dengan pneumatik pada industri kimia. 12) Kendali otomatis pada pembakar dalam ketel uap. Dari contoh pemakaian kompresor seperti di atas, terlihat bahwa kompresor digunakan secara luas mulai dari rumah tangga sampai industri besar. Penggunaan udara bertekanan mempunyai kelebihan dibandingkan dengan listrik atau hidrolik dalam halhal berikut ini: 27
1) Konstruksi dan operasi mesin sangat sederhana. 2) Pemeliharaan dan pemeriksaan mesin dapat dilakukan dengan mudah. 3) Energi dapat disimpan. 4) Kerja dapat dilakukan dengan cepat. 5) Harga mesin dan peralatan relatif murah. 6) Kebocoran udara yang sering terjadi tidak membahayakan. 3.6 Penempatan dan Pemasangan Kompresor Udara 3.6.1 Penempatan Dalam memilih tempat yang sesuai untuk instalasi kompresor yang akan dipasang perlu diperhatikan hal- hal sebagai berikut: 1) Instalasi kompresor harus dipasang sedekat mungkin dengan tempat yang memerlukan udara. Jika tempat-tempat ini terpencar letaknya maka kompresor sedapat mungkin dipasang di tengah-tengah. Dengan maksud agar mengurangi tahanan gesek dan kebocoran pada pipa penyalur disamping untuk menghemat ongkos-ongkos. 2) Di daerah sekitar kompresor tidak boleh ada gas yang mudah terbakar/ meledak. Pengamanan harus dilakukan sebab gas-gas yang berbahaya yang terisap oleh kompresor dapat menimbulkan reaksi kimia akan meledak dan kebakaran. Selain itu bahan yang mudah terbakar harus diajuhkan dari kompresor. 3) Pemeliharaan dan pemeriksaan harus dapat dilakukan dengan mudah. Meskipun kompresor merupakan salah satu dari sumber tenaga yang besar tetapi sering ditempatkan di sudut ruangan/tempat yang menyulitkan untuk pemeriksaan. Karena itu pelumasan harian/pengurasan air sering terlupakan sehingga kompresor rusak. Berhubungan dengan hal tersebut harus disediakan ruangan yang cukup untuk memudahkan pengawasan pemeliharaan dan perbaikan. 4) Ruangan kompresor harus terang, cukup luas dan berventilasi baik. Bila sebuah kompresor besar dipasang disebuah ruang kompresor, maka kondisi lingkungan yang menyangkut cahaya, luar dan ventilasi harus memenuhi persyaratan. Dengan cahaya yang cukup apabila terjadi kelainan (kebocoran) akan segera diketahui. Luas ruangan yang cukup akan memudahkan pemeriksaan, pemeliharaan dan mempertinggi keamanan kerja. Ventilasi yang baik berguna untuk menghindari akibat buruk dari kebocoran gas apabila kompresor bekerja dengan jenis gas khusus. Untuk kompresor udarapun ventilasi sangat penting untuk mencegah kenaikan temperatur yang tinggi di dalam ruangan. 28
5) Temperatur ruangan harus lebih rendah 40 ºC. Kompresor mengeluarkan panas pada waktu bekerja. Jika temperature ruangan naik. Hal ini mengakibatkan kompresor bekerja pada temperature diatas normal yang dapat memperpendek umur kompresor. Sebaliknya jika temperature ruangan sangat rendah sampai dibawah 40 ºC, seperti keadaan pada musim dingin, maka sebelum dijalankan kompresor perlu dipanaskan dahulu. Hal ini perlu supaya kompresor tidak mengalami kerusakan pada saat start atau jalan karena pembekuan air pendingin atau air kurasan. 6) Kompresor harus ditempatkan didalam kerangka yang sesuai. Dan hindari dari panas matahari dan air hujan, supaya badan kompresor atau motor dapat cepat rusak atau kecelakaan. 3.6.2 Pemasangan Sebelum kompresor dipasang pondasi beton harus dipastikan sudah mengerah seluruhnya dan letak dan ukuran lubang baut diperiksa apakah sesuai dengan gambar kerja. Baut jangkar pondasi dapat ditanam pada posisi yang tepat jika penetapannya dilakukan pada waktu pemasangan kompresor. Namun jika baut-baut ini harus ditanam mendahului pemasangan kompresor, penempatan baut harus dilakukan sesuai gambar kerja pondasi dengan menggunakan plat pola bila perlu. Setiap baut harus muncul dengan panjang tertentu diatas permukaan pondasi. Dalam hal ini sepertiga bagian atas baut dibiarkan tidak dicor dengan beton untuk memungkinkan sedikit penyesuaian pada waktu pemasangan kompresor. Kompresor dan motor yang akan dihubungkan dengan sabuk V harus sejajar dan rata, dengan tegangan sabuk tepat. Kompresor dan motor yang akan dihubungkan dengan kopling secara langsung memerlukan pelurusan. Pemasangan kabel-kabel listrik harus menggunakan bahan kabel yang memenuhi standart yang berlaku, yaitu ukuran dan kapasitas kabel, sekering dan tombol-tombol harus ditentukan dengan hati-hati, jika kabel terlalu panjang atau ukuran yang terlalu kecil dapat terjadi penurunan tegangan yang terlalu besar. Hal ini dapat menimbulkan kesulitan atau kerusakan pada waktu start dimana motor dapat terbakar. Tegangan listrik pada terminal motor tidak boleh kurang dari 90% harga normalnya. 3.7 Pengertian Perawatan Perawatan adalah suatu konsepsi dari semua aktifitas yang diperlukan untuk menjaga atau mempertahankan kualitas mesin atau peralatan agar tetap berfungsi 29
dengan baik seperti dalam kondisi sebelumnya. Dari pengertian tersebut dapat ditarik beberapa kesimpulan, bahwa: Fungsi perawatan sangat berhubungan erat dengan proses produksi. Peralatan yang dapat digunakan terus untuk berproduksi adalah hasil adanya perawatan. Aktifitas perawatan banyak berhubungan erat dengan pemakaian peralatan, bahan pekerjaan, cara penanganan, dan lain-lain. Aktifitas perawatan harus dikontrol berdasarkan pada kondisi yang terjaga. Kegiatan perawatan dilakukan untuk perbaikan yang bersifat kualitas, meningkatkan suatu kondisi ke kondisi lain yang lebih baik. Banyaknya pekerjaan perawatan yang dilakukan tergantung pada: Batas kualitas terendah yang diizinkan dari suatu komponen, sedangkan batas kualitas yang lebih tinggi dapat dicapai dari hasil pekerjaan perawatan. Waktu pemakaian atau lamanya operasi yang menyebabkan berkurangnya kualitas peralatan. Dalam hal ini, komponen (peralatan) dapat menjadi sasaran untuk terkena tekanantekanan, beban pakai, korosi, dan pengaruh-pengaruh lain yang bisa mengakibatkan menurunnya atau kehilangan kualitas lain yang mengakibatkan menurunnya atau kehilangan kualitas, sehingga kemampuan komponen berkurang ketahanannya. Istilah perawatan dapat diartikan sebagai pekerjaan yang dilakukan untuk menjaga atau memperbaiki setiap fasilitas, seperti bagian dari pabrik, peralatan, gedung beserta isinya, sehingga mencapai standar yang dapat diterima. Dalam hal ini gabungan dari istilah perawatan dan perbaikan (maintenance and repair) sering digunakan karena sangat erat hubungannya. Maksud dari penggabungan tersebut adalah perawatan sebagai aktifitas untuk mencegah kerusakan sedangkan perbaikan sebagai aktifitas untuk memperbaiki kerusakan. Tujuan melakukan perawatan: Memungkinkan tercapainya mutu produk dan kepuasan pelanggan melalui penyesuaian, pelayanan (service), dan pengoperasian peralatan secara tepat. 30
Meminimalkan biaya total produksi yang secara langsung dapat dihubungkan dengan pelayanan dan perbaikan. Memperpanjang waktu pakai suatu mesin atau peralatan. Meminimumkan frekuensi dan kuatnya gangguan-gangguan terhadap proses operasi. Menjaga agar sistem aman dan mencegah berkembangnya gangguan keamanan. Meningkatkan kapasitas, produktivitas dan efisiensi sistem yang ada. Langkah-langkah mempertahankan kondisi mesin: Mempertahankan pemeriksaan yang teratur untuk mencegah terjadinya kerusakan. Mendesain mesin dan peralatan yang dapat menunjang kemudahan pemeriksaan dan perbaikan mesin-mesin tersebut. Menyediakan perlengkapan perawatan yang cukup bagi petugas teknis. Menggunakan kebijakan perawatan pencegahan dengan mengganti komponenkomponen yang kritis sebelum mengalami kerusakan total. Memelihara suku cadang sehingga selalu berada dalam kondisi baik dan siap pakai. Secara umum, ditinjau dari saat pelaksanaan pekerjaan perawatan dapat dibagi menjadi dua cara, yaitu: 1) Perawatan yang direncanakan (Planned maintenance). Pengorganisasian pekerjaan perawatan yang dilakukan dengan pertimbangan ke masa depan, terkontrol dan tercatat. 2) Perawatan yang tidak direncanakan (Unplanned Maintenance). Cara pekerjaan perawatan darurat yang tidak direncanakan (Unplanned Emergency Maintenance). Bentuk-bentuk perawatan dibagi kedalam beberapa kelompok, yaitu: a) Perawatan pencegahan (Preventive Maintenance). Pekerjaan perawatan yang bertujuan untuk mencegah terjadinya kerusakan, atau cara perawatan yang direncanakan sebagai upaya pencegahan (Preventive). Perawatan pencegahan dimaksudkan juga untuk mengefektifkan pekerjaan 31
inspeksi, perbaikan kecil, pelumasan dan set up sehingga peralatan atau mesinmesin selama beroperasi dapat terhindar dari kerusakan. Perawatan pencegahan dilaksanakan sejak awal sebelum terjadi kerusakan. Kegiatan perawatan pencegahan dibagi menjadi dua kelompok: 1. Subjecting Monitoring Monitoring yang dilakukan dengan menggunakan indera seperti mendengarkan, melihat, menyentuh, merasakan dan membaui, kemudian mengestimasi kondisi berdasarkan indera tersebut. Perawatan ini bersifat subjektif karena bergantung pada keahlian operator dalam memonitor kondisi mesin. 2. Objective Condition Monitoring Monitoring yang dilakukan berdasarkan hasil yang ditunjukkan oleh alat ukur. Pada metode ini perawatan dilakukan dengan cara memasangkan alat ukur pada peralatan atau mesin yang sedang tidak beroperasi, kemudian sensor dari alat ukur tersebut akan memberikan informasi bila terjadi penyimpangan. b) Perawatan korektif (Corrective Maintenance). Pekerjaan perawatan yang dilakukan untuk memperbaiki dan meningkatkan kondisi fasilitas sehingga mencapai standar yang dapat diterima. Perawatan korektif termasuk dalam cara perawatan yang direncanakan untuk perbaikan. Dalam perawatan ini dapat mengadakan peningkatan-peningkatan sedemikian rupa, seperti melakukan perubahan atau modifikasi rancangan peralatan agar lebih baik. Menghilangkan masalah yang merugikan untuk untuk mencapai kondisi operasi yang lebih ekonomis. c) Perawatan berjalan (Running Maintenance). Perawatan yang dilakukan pada saat fasilitas atau peralatan dalam keadaan bekerja. Perawatan berjalan ini termasuk cara perawatan yang direncanakan untuk diterapkan pada peralatan dalam keadaan operasi. Perawatan dalam kondisi berjalan diterapkan pada mesin-mesin yang harus beroperasi terus menerus dalam proses produksi. Kegiatan perawatan monitoring secara aktif diharapkan dari hasil perbaikan yang dilakukan secara cepat dan terencana ini dapat menjamin kondisi proses produksi tanpa adanya gangguan yang mengakibatkan kerusakan. 32
d) Perawatan prediktif (Predictive Maintenance). Perawatan prediktif dilakukan untuk mengetahui terjadinya perubahan atau kelainan dalam kondisi fisik maupun fungsi dari sistem peralatan dengan menggunakan panca indera atau dengan alat-alat monitor canggih. Teknikteknik dan alat bantu yang dipakai dalam memonitor kondisi ini adalah untuk efisiensi kerja agar kelainan yang terjadi dapat diketahui dengan cepat dan tepat. Perawatan dengan sistem monitoring sangat penting dilakukan untuk mendapatkan hasil yang realistis tanpa melakukan pembongkaran total untuk menganalisanya. e) Perawatan setelah terjadi kerusakan (Breakdown Maintenance). Perawatan ini dilakukan setelah terjadi kerusakan dan untuk memperbaikinya harus disiapkan suku cadang, material, alat-alat dan tenaga kerjanya. Beberapa peralatan pabrik yang beroperasi pada unit tersendiri atau terpisah dari proses yang lainnya, tidak akan langsung mempengaruhi seluruh proses produksi apabila terjadi kerusakan. Untuk peralatan tersebut tidak perlu diadakan perawatan karena biaya perawatan lebih besar daripada biaya kerusakannya. Dalam kondisi khusus ini peralatan dibiarkan beroperasi sampai terjadi kerusakan, sehingga waktu untuk produksi tidak berkurang. Penerapan sistem perawatan ini dilakukan pada mesin-mesin industri yang ringan, apabila terjadi kerusakan dapat diperbaiki dengan cepat. f) Perawatan darurat (Emergency Maintenance). Perbaikan yang segera dilakukan karena terjadi kemacetan atau kerusakan yang tak terduga. Perawatan darurat ini termasuk cara perawatan yang tidak direncanakan (unplanned maintenance). 33
Gambar 3.15 Hubungan Antara Berbagai Bentuk Perawatan. (Sumber: Supandi, 1990) Pelaksanaan kegiatan perawatan tidak terlepas dari penjadwalan perawatan. Penjadwalan perawatan untuk tiap komponen pada setiap mesin dapat berbeda, bergantung pada lamanya selang waktu kerusakan dan kapasitas kerja yang dimiliki mesin atau komponen yang bersangkutan. 3.8 Pengoperasian Kompresor Udara Sekrup Pengoperasian kompresor sekrup terdiri dari beberapa tahap yang harus dilakukan, diantaranya: persiapan sebelum start up, mengoperasikan, dan pemeriksaan selama kompresor beroperasi, sampai dengan kompresor shut down. a. Persiapan pengoperasian: 1. Periksa level minyak pelumas pada subtank separator. 2. Periksa level cairan pedingin, tambahkan jika diperlukan. 3. Periksa bahwa kondisi pengukur tekanan dan pengukur suhu, pastikan dalam kondisi baik. 4. Periksa katup drain, pastikan dalam kondisi tertutup. 5. Pastikan tidak ada peralatan mekanik atau lainnya didaerah tempat kompresor beroperasi. 6. Periksa penyedia sumber lsitrik. 7. Pastikan semua kondisi peralatan kompresor dalam kondisi baik dan siap untuk dioperasikan. 8. Pastikan tidak ada baut yang longgar dan kendur. 34
b. Prosedur start up: 1. Pastikan kompresor pada kondisi bebas dari udara tekan, buang udara tekan terlebih dahulu. 2. Pastikan lampu indikator menyala pada LCD monitor kompresor. 3. Tekan tombol START. Kemudian Motor Penggerak akan berputar menggerakkan kompresor. Kemudian kompresor akan berputar dan akan load secara otomatis dan tekanan udara akan naik jika ada desakan udara yang cukup. c. Pemeriksaan selama beroperasi: 1. Temperatur udara discharge boleh lebih dari 30 ºC. 2. Pastikan kompresor beroperasi pada tekanan yang ditentukan, dan bukan beroperasi dibawah kerja kompresor. 3. Pastikan tidak ada suara abnormal pada kompresor saat beroperasi. 4. Pastikan tidak ada kebocoran minyak pelumas. 5. Pastikan tekanan minyak pelumas dan cairan pendingin antara 0,12-0,16 MPa. d. Prosedur shutdown: 1. Tekan tombol stop pada kompresor, kompresor akan shutdown. 3.9 Gangguan Umum Air Screw Compressor Pada Sistem Udara Tekan dan Cara Mengatasinya Kompresor tidak akan banyak mengalami gangguan jika pemeriksaan harian dan periodik dilaksanakan secara teratur. Namun gangguan juga dapat timbul dari perubahan kondisi kerja atau pemeliharaan yang salah. Pedoman Umum: a. Jika gangguan terjadi, gejalanya harus ditentukan dengan tepat dengan menggunakan keterangan yang lengkap dari pemakai. Dari keterangan ini, yang diantaranya menyebutkan saat dan kondisi gangguan, dapat ditentukan sebabsebabnya. b. Jika kompresor masih mungkin dijalankan, maka dapat dioperasikan untuk diamati gejala-gejala gangguannya dalam keadaan bekerja. 35
c. Seluruh sistem hendaknya diperiksa secara cermat sebelum membuat kesimpulan. d. Penanganan gangguan hendaknya didasarkan atas analisa dan dilaksanakan secara sistematis. Tabel 3.1 Gangguan Kerja Air Screw Compressor Pada Sistem Udara Tekan dan Cara Mengatasinya. No Permasalahan Penyebab Perbaikan 1. Motor penggerak tidak dapat dijalankan. Kabel atau relay putus. Ganti kabel, usahakan agar temperatur disekitar kompresor tidak terlalu tinggi. Tombol magnet rusak. Ganti dengan yang baru. Terdapat kelainan pada motor. Perbaiki atau ganti. Tegangan turun. Periksa kapasitas tegangan listrik terlalu kecil atau tidak. Ukuran kabel penyalur terlalu kecil. Ganti dengan kabel yang sesuai ukurannya. Ada kelainan pada motor. Peiksa, perbaiki atau ganti. Kompresor tidak dapat Periksa dan buka kompresor. berputar. 2. Tekanan udara Pembebas beban, katup Bongkar, periksa, setel atau keluar rendah. kumparan atau tombol tekan ganti dengan yang baru. rusak. Penunjukan manometer tidak Ganti manometer. benar. Sistem pemipaan bocor. Kecangkan baut atau ulir pada sambungan-sambungan pipa dan ganti paking dengan yang baru. Saringan udara kotor atau Bersihkan atau ganti dengan tersumbat. yang baru. Udara bocor disaringan Kencangkan atau ganti. pengering otomatis. 36
3. Tekanan udara keluar melebihi batas yang ditentukan. 4. Katup pengaman terbuka. 5. Temperatur udara keluar terlalu tinggi. 6. Aliran minyak pelumas berkurang. 7. Kondisi minyak pelumas cepat memburuk. Pembebas beban, katup kumparan, atau tombol tekanan rusak. Baut pembebas beban kendor, atau paking rusak. Perapat mekanis rusak. Tekanan melebihi batas yang ditentukan. Katup pengaman salah setel atau rusak. Pembebas beban tidak bekerja dengan baik. Saringan minyak tersumbat. Katup pengatur temperatur tidak bekerja dengan baik. Pendingin tersumbat. Temperatur udara masuk terlalu tinggi atau saringan udara kotor. Pipa-pipa alat pembersih minyak tersumbat. Elemen pemisah minyak tersumbat kotoran. Minyak pelumas yang dipakai tidak benar. Temperatur lingkungan terlalu tinggi. Minyak pelumas mengandung air. Minyak bekas tertinggal didalam kompresor. Bongkar, periksa, setel atau ganti. Kencangkan atau ganti paking. Ganti baru. Lihat keterangan diatas sebelumnya. Setel kembali, perbaiki atau ganti baru. Setel kembali. Bersihkan atau ganti baru. Ganti baru. Bersihkan. Bersihkan ventilasi udara. Bersihkan saringan udara. Bersihkan atau ganti pipa-pipa kapiler. Ganti baru. Ganti sesuai dengan rekomendasi pabrik pembuat kompresor. Bersihkan ventilasi udara pada ruangan atau ambil tindakan lain yang sesuai. Periksa lubang hisap, dan buang airnya. Lakukan pembilasan pada waktu mengganti minyak. 37
8. Kelainan bunyi dari dalam kompresor. 9. Kelainan bunyi yang lain. 10. Kelainan bunyi dari sabuk V. 11. Kompresor Over Heat. 12 Kelebihan konsumsi pelumas / pelumas di sistem udara. 13 Air didalam sistem udara tekan. Benda asing masuk kompresor. Bongkar, bersihkan dan perbaiki. Bantalan aus atau rusak. Bongkar dan ganti bantalan baru. Baut, mur atau sekrup lepas. Pasang dan kencangkan. Pemasangan tidak benar. Periksa, ambil tindakan yang sesuai. Sabuk V selip. Periksa kondisi sabuk, setel tegangan, atau ganti baru. Sirip pendingin radiator Periksa kondisi sirip pendingin tersumbat. radiator. Bersihkan dari kotoran dan debu yang menempel. Minyak pelumas dan cairan pendingin kompresor melewati jam kerja normal. Periksa minyak pelumas dan cairan jika sudah melewati jam kerja normal maka minyak pelumas dan cairan pendingin ganti dengan yang baru. Level minyak pelumas Cek level, kurangi level berlebihan. pelumas sampai batas yang ditentukan. Ada elemen separator yang Cek penurunan tekanan di tersumbat. separator. Ada elemen separator yang Cek penurunan tekanan. Jika bocor. rendah ganti elemen. Kompresor beroperasi pada Operasikan kompresor pada tekanan rendah. tekanan yang sesuai dengan ketentuan. Kebocoran pada sistem Periksa dan perbaiki jika ada pelumasan. kebocoran. Moisture separator / drain trap Periksa dan bersihkan jika rusak. dibutuhkan. Ganti jika aus atau rusak. 38
14 Tingkat kebisingan meningkat. 15 Getaran berlebihan. 16 Pressure relief valve terbuka. 17 Kompresor gagal start up. 18 Kompresor shutdown sendiri. Trap drain / sambungan penguras tersumbat. Inti aftercooler kotor. Kesalahan dalam pemasangan drain line / drain leg. Tidak ada sistem pengeringan udara refrigerasi maupun desikan. Kerusakan komponen yang berputar (Bearing atau kontak rotor aus). Kelonggaran dalam pemasangan komponen. Terdapat benda asing atau peralatan mekanik yang berada di kompresor. Komponen longgar. Motor atau bearing kompresor aus. Sumber dari luar / sekitar tempat kompresor. Kompresor beroperasi pada tekanan berlebih. Kerusakan valve. Tegangan listrik tidak tersedia. Penggerak mula kelebihan beban dan Fan motor kelebihan beban. Sensor tekanan dan temperatur rusak. Temperatur udara masuk terlalu tinggi. Periksa dan bersihkan. Periksa dan bersihkan. Pasang ulang dengan benar. Hubungin pabrik pembuat kompresor. Hubungi distributor terdekat, jangan operasikan unit terlebih dahulu. Periksa, kemudian kencangkan. Periksa dan bersihkan, atau pindahkan. Periksa, kencangkan. Hubungi distributor, jangan operasikan unit. Periksa daerha sekitar. Atur besar tekanan. Ganti valve. Cek sikring, cek trafo, cek kabel-kabel sambungan. Atur ulang penggerak mula atau penggerak fan overload relay. Cek sensor, kabel-kabel dan sambungannya. Pastikan berada pada ventilasi yang cukup baik dan cooling 39
Tekanan udara terlalu tinggi. Tekanan di separator terlalu rendah. Sensor tekanan atau sensor suhu rusak. Motor utama kelebihan beban. Motor fan kelebihan muatan. fan beroperasi. Cek level pelumas, tambah jika diperlukan. Bersihkan inti cooler. Cek tekanan maksimal dan minimal. Cek kebocoran pada tangki atau pipa blowdown. Cek kerusakan, hubungan sensor yang jelek atau kabel sensor rusak. Ganti sensor atau kabel. Cek kabel yang longgar atau telepas. Cek penyedia tegangan. Cek kabel yang longgar atau telepas. Cek penyedia tegangan. 40