ROTATING EQUIPMENT

KAMIS, 16 SEPTEMBER 2015

Dwinanto Instruktur Rotating Equipment

Education

S1 & S2 Konversi Energi

Activity

- Dosen Tetap S1 Jurusan Teknik

Mesin FT. Untirta

- Instruktur Udiklat PT.PLN Suralaya

Contact

- BBM : 7D05087C

- Hp/Sms/Whatsapp : 083812813654

PROFIL

2

ROAD MAP SESSION

• 08.00-08.30 Pre-test • 08.30-09.30 Klasifikasi, Filosofi dasar • 09.30-10.00 Coffee break • 10.00-11.00 Filosofi dasar • 11.00-12.00 Prosedur start dan shut down • 12.00-13.00 ISOMA • 13.00-14.00 Kavitasi dan perawatan • 14.00-15.00 Problem solving • 15.00-15.30 Coffe break • 15.30-16.00 Post test

Pre-test

• Sebutkan definisi dari rotating equipment.

• Sebutkan perbedaan utama dari pompa, kompressor, blower, dan fan.

• Sebutkan prosedur global dalam start-up rotating equipment.

• Sebutkan prosedur global dalam shut-down rotating equipment.

• Sebutkan pengertian dari kavitasi.

• Sebutkan salah satu strategi perawatan yang umum dilakukan pada rotating equipment.

ROTATING EQUIPMENT

• ROTATING = BERPUTAR, EQUIPMENT = ALAT, ROTATING EQUIPMENT = ALAT DENGAN MEKANISME UTAMA BERPUTAR

• ROTATING EQUIPMENT = PERALATAN MEKANIK UNTUK MENAMBAH ENERGI KINETIK DARI FLUIDA KERJA.

PERBEDAAN UTAMA ANTARA POMPA, KOMPRESOR, BLOWER DAN FAN

• Pompa adalah mesin untuk menaikkan cairan (fluida tidak termampatkan - incompressible) ke tingkat tekanan atau head yang lebih tinggi.

• Kompresor adalah mesin untuk menaikkan gas (fluida termampatkan - compressible) ke tingkat tekanan yang lebih tinggi.

• Blower adalah mesin untuk mengalirkan gas dengan menaikkan sedikit tekanan.

• Fan adalah mesin untuk mengalirkan gas dengan jumlah besar namun dengan tekanan rendah.

KOMPONEN UTAMA SISTEM PEMOMPAAN

KLASSIFIKASI POMPA

• POSITIF DISPLACEMENT

• DYNAMICS

POSITIF DISPLACEMENT • Pada pompa positive

displacement, perpindahan zat cair dari suatu tempat ke tempat lain disebabkan perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan oleh gerakan elemen pompa yaitu maju-mundur (bolak-balik) atau berputar (rotary). Dengan perubahan volume tersebut maka zat cair pada bagian keluar (discharge) mempunyai tekanan yang lebih besar dibanding pada bagian masuk (suction) dan konsekuensinya kapasitas yang dihasilkan sesuai volume yang dipindahkan.

POMPA DINAMIS

• Pompa dinamik juga dikarakteristikan oleh cara pompa tersebut beroperasi yaitu, impeler yang berputar akan mengubah energi kinetik menjadi tekanan ataupun kecepatan yang diperlukan untuk memompa fluida.

Klasifikasi Pompa Sentrifugal

• Radial Flow

• Mixed Flow

• Axial Flow

Proses Kerja Pompa Sentrifugal

• Aliran fluida yang radial akan menimbulkan efek sentrifugal dari impeler diberikan kepada fluida. Jenis pompa sentrifugal atau kompresor aliran radial akan mempunyai head yang tinggi tetapi kapasitas alirannya rendah. Pada mesin aliran radial ini, fluida masuk melalui bagian tengah impeler dalam arah yang pada dasarnya aksial. Fluida keluar melalui celah-celah antara sudut dan piringan dan meninggalkan bagian luar impeler pada tekanan yang tinggi dan kecepatan agak tinggi ketika memasuki casing atau volute.

• Volute akan mengubah head kinetik yang berupa kecepatan buang tinggi menjadi head tekanan sebelum fluida meninggalkan pipa keluaran pompa. Jika casing dilengkapi dengan sirip pemandu (guide vane), pompa tersebut disebut diffuser atau pompa turbin.

• Impeler: Bagian dari pompa yang berputar yang mengubah tenaga mesin ke tenaga kinetik

• Volute: Bagian dari pompa yang diam yang mengubah tenaga kinetik ke bentuk tekanan.

Keunggulan Pompa Sentrifugal

• Prinsip kerjanya sederhana

• Mempunyai banyak jenis

• Konstruksinya kuat dan perawatannya mudah

• Tersedia berbagai jenis pilihan kapasitas output debit air

• Poros motor penggerak dapat langsung disambung ke pompa

ENERGY DAN HEAD PADA PUMP SYSTEMS

• ENERGI MENGGAMBARKAN PERPINDAHAN FLUIDA PADA SISTEM PEMOMPAAN. ENERGI PADA SISTEM POMPA BERBENTUK ; PRESSURE, ELEVASI, GESEKAN DAN KECEPATAN.

PRESSURE

• Tekanan dihasilkan pada dasar reservoir, hal ini dikarenakan fluida mengisi penuh wadah dan berat dari fluida tersebut menghasilkan gaya yang terdistribusi pada seluruh permukaan wadah. Hal ini disebut dengan static pressure.

ELEVASI

• Elevasi adalah energi yang tersedia pada cairan pada ketinggian tertentu. Jika fluida dibiarkan mengalir maka fluida tersebut dapat menggerakan sesuatu seperti turbin yang memproduksi listrik.

GESEKAN

• Energi gesek merupakan energi yang hilang yang diserap lingkungan ketika fluida bergerak didalam pipa dan fittings pada sistem.

Problem akibat gesekan fluida

• Kavitasi!

Kavitasi • Dalam pembahasan mesin-mesin hidrolik termasuk pompa ada suatu gejala pada proses aliran zat cair yang cenderung mengurangi unjuk kerja atau efesiensi dari pompa, gejala tersebut adalah kavitasi. Gejala kavitasi terjadi karena menguapnya zat cair yang sedang mengalir didalam pompa atau diluar pompa, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Air pada kondisi biasa akan mendidih dan menguap pada tekanan 1 atm pada temperatur 100 C, apabila tekanan berkurang sampai cukup rendah, air pada suhu udara lingkungan yaitu sekitar 20C- 33C akan mendidih dan menguap.

Vapor Pressure dapat dilihat dimana?

Anonimus., http://en.wikipedia.org/wiki/Vapor_pressure., diakses 25 september 2013

pukul 11.57

KECEPATAN

• Energi kecepatan adalah energi yang dimiliki oleh objek yang bergerak.

HEAD

• Now what about head?

• Head merupakan kebutuhan dalam penggunaan energi. Untuk menggunakan energi, hal yang utama mengetahui beban yang harus dipindahkan.

PERSAMAAN ENERGI UMUM

Persamaan Bernoulli :

tinggi]m[hg2

Vz

p

g2

Vz

p

:m

Njenisberatgdibagi

tekanan]Pa[V2

1gzpV

2

1gzp

Total

2

11

1

2

11

1

3

2

222

2

111

headvelocityg2

V

headelevationz

headpressurep

tinggi [Energi/berat]

tekanan [Energi/Volume]

Persamaan Bernoulli hanya berlaku bila :

• Fluida inkompresibel (tidak dapat dimampatkan)

• Tidak ada energi hilang akibat gesekan pada pipa

• Tidak ada energi hilang akibat sambungan pipa dan katup

• Tidak ada penambahan energi yang diberikan oleh pompa

• Tidak ada pengurangan energi yang diambil oleh motor fluida

• Tidak ada panas yang keluar dari atau masuk ke fluida

g2

Vz

phhh

g2

Vz

p 2

22

2LRA

2

11

1

Persaman Energi Umum

Persamaan Bernoulli yang diperluas

hA = Energi yang berikan ke fluida oleh pompa

hR = Energi yang diambil dari fluida oleh motor fluida

(turbin, aktuator dll)

hL = Energi-energi yang hilang akibat gesekan pada pipa

atau akibat turbulensi pada katup (valves) dan

sambungan pipa (fittings)

Ilustrasi persamaan energi umum pada sistem aliran fluida

Contoh Soal No. 1

Air mengalir dari sebuah reservoir ke sistem fluida seperti terlihat pada gambar

di bawah ini. Bila air keluar dari sistem pipa dengan debit keluaran sebesar

1,20 ft3 /s hitung energi total (head loss) yang hilang akibat katup (valve),

belokan (elbow), pipa masuk (pipe entrance) dan gesekan pada pipa.

p1 = po

p2 = po

z1 = 12 +13 = 25 ft

Contoh Soal No. 2

Cairan dengan berat jenis (specific gravity) 0,86 masuk ke pompa dengan debit

sebesar 0,014 m3 /s.

Bila kehilangan energi (head loss) akibat gesekan dan katup adalah 1.86 m,

hitung daya yang harus diberikan oleh pompa.

Contoh Soal No. 4

Air mengalir dengan debit 114 L/min melalui motor fluida seperti terlihat pada

gambar di bawah ini. Tekanan pada titik A adalah 700 kPa dan tekanan pada

titik B adalah 125 Pa. Head loss akibat kehilangan energi yang terjadi

diperkirakan sebesar 4 m. Bila efisiensi motor fluida adalah 85 % hitung daya

outputnya.

PROSEDUR GLOBAL DALAM START-UP ROTATING EQUIPMENT

• TAHAP PREPARATION (PERSIAPAN)

• TAHAP PELAKSANAAN

TAHAP I: TAHAP PERSIAPAN (JAUH SEBELUM START-UP)

• MERANCANG RENCANA KERJA DENGAN TATA WAKTU YANG HARUS SINKRON DENGAN KEGIATAN KONSTRUKSI ATAU SHUTDOWN MAINTENANCE

• PENYUSUNAN BAHAN START-UP DAN SOW (SCOPE OF WORK) SAAT OPERASI UNTUK DISOSIALISASIKAN KEPADA PIHAK PELAKSANA START UP DAN TIM PENUNJANG (TIM OPERASI, MEKANIKAL, INSTRUMENTASI, LABORATORIUM, TERMINAL, PERENCANAAN OPERASI BAHAN BAKU S/D PRODUK, ASPEK POTENSI TERKAIT SAFETY DAN LINGKUNGAN SERTA SUPORTING PROSES TERMASUK SISI KEENJINIRINGAN PROJECT BARU TERSEBUT)

• PERSIAPAN MAN POWER YANG DIANTARANYA MELIPUTI

– PEMILIHAN ORANG, JUMLAH DENGAN KOMPETENSI DAN SKILL YANG SESUAI,

– PEMBUATAN MATERI KEGIATAN START-UP TIAP ALAT DAN UNIT UNTUK PELATIHAN DAN PELAKSANAAN START-UP,

– REFRESH TRAINING, BILA TERSEDIA MEMANFAATKAN SIMULATOR

TAHAP PELAKSANAAN

• SET –UP KELOMPOK KERJA DAN TUGAS / JOB DESCRIPTION START-UP S/D NORMAL OPERASI, PENYEBARAN PENEMPATAN DENGAN TASK KHUSUSNYA BILA SEDANG START-UP. UNTUK ITU KERJA SAMA, TEAM WORK YANG SOLID DIBANGUN DAN MENJADI TERBIASA.

• KOORDINASI HARU DIMULAI, ANTARA LAIN: TIM OPERASI, TIM PEMELIHARAN, TIM ENGINEERING, TIM HSE, TIM LABORATORIUM DAN DUKUNGAN TIM PROJECT LAINNYA, HARUS DIJALANKAN, SERTA EVALUASI SYSTEM BERJALAN EFEKTIF SEJAK AWAL

• SAAT MENJELANG START UP, SEMUA OUTSTANDING CONSTRACTION HARUS SUDAH DIPUTUSKAN HARUS DISIAPKAN, AGAR JELAS ASPEK LEGALITAS AWAL OPERASI. PERSIAPAN SCOPE OF WORK PEMERIKSAAN KESIAPAN SHUTDOWN MAINTENANCE UNTUK DIOPERASIKAN BY TEAM OPERASI (SOW MECHANICAL, INSTRUMENTASI, PROSES, LABORATORIUM PENUNJANG, SAFETY)

TAHAP PELAKSANAAN (CONT.)

• RECHECK DAN VALIDASI PERSIAPAN DOKUMEN START-UP GUIDANCE, CHECK LIST SESUAI DETAIL, PER PERALATAN SECARA PARSIAL DAN GLOBAL TOTAL EQUIPMENT TEST, MELIPUTI: UNTUK PEMERIKSAAN MASING ALAT, LINE UP, CHECK-LIST / PUNCH LIST READYNESS VS PERBAIKAN DAN PENGETESAN READINESS / CLEANING PROCEDURE SAMPAI ZERO PUNCH LIST ITEM.

• COMMISSIONING KAN PERALATAN. SEMUA ALAT HARUS DIBERSIHKAN SESUAI PROSEDUR YANG BERLAKU. ADA PERALATAN YANG PERLU DIIKUTI PROSEDUR KHUSUS VENDOR, ADA YANG MENGGUNAKAN ACUAN BEST PRAKTIS OPERASI, NAMUN PELAKSANAAN HARUS DIRENCANAKAN “KRITERIA MEDIA PEMBERSIHNYA, TEKANAN DAN KANDUNGAN MATERIALNYA, TINGKAT KEBERSIHAN DAN DAMPAKNYA, SERTA MEMPERTIMBANGKAN KESESUAIAN DENGAN ALAT LAIN. INTRUMENTASI DITEST, TRIPSYSTEM, SAFETY DEVICE PERLU PENGUJIAN. ROTATING EQUIPMENT DITEST RUN DI WORKSHOP. TEST ULANG BISA DILAKUKAN DI PLANT UNTUK PENGUJIAN KESEMPURNAAN PEMASANGAN SYSTEM TERKAIT.

PROSEDUR GLOBAL DALAM SHUT-DOWN ROTATING EQUIPMENT

• Planning

• Coordination

• Procurement

• Execution

• Return to service

Planning

• In the planning phase, the facility’s internal team, the prime contractor hired for the project, and the various engineering disciplines, both internal and external, determine the scope of work to be accomplished, the pre-shutdown activities that are required, and general logistics.

Coordination

• In this second stage, the team determines the order in which things will be done, who is responsible for what, and the detailed workflow logistics. This involves the entire shutdown team: internal staff (maintenance, engineering, facility management, and procurement), external engineers, contractors, and vendors.

Procurement

• In addition to the procurement of equipment and materials, this phase includes the bidding or negotiation of contracts with all necessary consultants, contractors, and vendors.

Execution

• All tasks are completed and new and old equipment is in place. The duration is dependent upon the scope of work and the timeline that was negotiated with the facility’s management.

Return to Service

• Actual facility performance is tested and qualified in order to prove that systems are installed, operating, and functioning as designed. Additionally, if environmental monitoring is required, these samples are collected and tested.

MAINTENANCE CONDITION

• MECHANICAL CONDITION MONITORING

– VIBRATION

– BEARING TEMPERATURE

– OIL ANALYSIS

– SEAL CHECK

PRACTICAL METHOD FOR DETERMINE THE NEEDS FOR MAINTENANCE

• Centrifiigal pumps unlike positive displacement pumps can experience flow rate reduction for reasons other than mechanical deterioration. As we have learned, positive displacement pumps for a given speed are constant flow pumps. If the flow rate decreases, a positive displacement pump requires maintenance.

Reasons for centrifugal pump flow change

• Process head required increases

• Pump head produced decreases

• In order to determine if pump head produced is decreasing, the pump suction and discharge pressures must be measured at a specific pump speed and flow rate. The problems in the field are that a calibrated flow meter is rarely if ever available, pressure gauges are not usually calibrated and the location of pressure gauges are not correct.

Field performance condition monitoring requirements

• The field is not a laboratory!

• Field performance condition monitoring requires:

– Determination of pump flow

– Calibration of pressure gauges

– Proper location of pressure gauges

Field test pressure gauge location requirements

• Pressure gauges must be located approximately one (1) pipe diameter from the pump flanges

• There must not be any restriction (orifice, strainer, etc.) between the pump flange and pressure gauge

BEARING APPLICATION GUIDLINES

• The L-10 rating life for anti-friction bearings is defined as the number of hours at rated bearing load that 90% of a group of identical bearings will complete or exceed (25,000 hours of operation) before the evidence of failure. Failure evidence is generally defined as a 100% increase in measured vibration.

Recommended installation of reducers at pump suction

Daily Observation of Pump Operation

• When operators are on constant duty, hourly and daily inspections should be made and any irregularities in the operation of a pump should be recorded and reported immediately. This applies particularly to changes in sound of a running pump, abrupt changes in bearing temperatures, and seal chamber leakage. A check of pressure gages and of flowmeters, if installed, and vibration should be made routinely during the day. If recording instruments are provided, a daily check should be made to determine whether the current capacity, pressure, power consumption or vibration level indicates that further inspection is required. If these readings are taken electronically, trending charts should be produced to allow observation of changes as a function of time. Certain trends may allow for scheduled outages to address deterioration of specific performance values.

FURTHER MORE ABOUT ROTATING EQUIPMENT MAINTENANCE WILL

CONDUCT AT OTHER REFRESH TRAINING

REFERENCES

• Forsthoffer, William. E., 2005., Forsthoffer's Rotating Equipment Handbooks Vol 2: Pumps., ISBN. 856174689., Publisher: Elsevier Science & Technology Books

• Anonimus., http://www.areadevelopment.com/siteSelection/Q2-2013/managing-temporary-manufacturing-plant-shutdowns-6666774.shtml?Page=1;, diakses 4 Agustus 2015 pukul 05.45