2010

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

1 AC Drive pada Kompressor

AC Drive pada Kompressor

I. TYPE KOMPRESSOR 1. POSITIVE DISPLACEMENT (INTERMITTENT FLOW)

1. RECIPROCATING

- Piston

2. ROTARY

- Screw / Helical – Iobe

- Sliding Vane

- Scrool

2. DINAMIC (CONTINOUS FLOW)

1. CENTRIFUGAL

2. AXIAL

2 AC Drive pada Kompressor

Screw / Helical – Iobe

Kompressor dengan type screw / helical – Iobe adalah type kompressor yang

paling sering dipakai, hal ini dikarenakan hal-hal berikut :

1. Tidak membutuhkan valve untuk sistemnya.

2. Tingkat vibrasi tergolong rendah

3. Dapat dipilih antara oil injected dan oil free

Technical specification yang dapat dipenuhi antara lain :

- Pressure range 5 – 13 bar

- Power range 1 – 1000 KW

3 AC Drive pada Kompressor

Piston

Kompressor dengan type piston memiliki spesifikasi teknik sebagai berikut :

1. Mempunyai pressure range 1.5 – 100 Bar

2. Untuk range power sendiri sampai dengan 500 KW

3. Memungkinkan untuk konfigurasi multistage

4 AC Drive pada Kompressor

SLIDING – VANE

Spesifikasi teknik :

5 AC Drive pada Kompressor

1. Pressure range 7 – 10 Bar.2. Range power 1 – 100 KW3. Pada umumnya runing pada speed rendah

SCROOL

Spesifikasi teknik :

Kompressor untuk jenis ini pada umumnya ada pada type gas ke cair (gas to liquid.Power range sampai dengan 100 KW.kompatibel untuk running pada speed tinggi.Memerlukan oli sebagai lubrikasi.

6 AC Drive pada Kompressor

II. FLOW DIAGRAMOIL FREE COMPRESSOR - AIR AND WATER COOLED VERSION

\

7 AC Drive pada Kompressor

AIR COOLED OIL – SCREW FREE COMPRESSOR

WATER COOLED OIL –

8 AC Drive pada Kompressor

SCREW FREE COMPRESSOR

OIL INJECTED – SCREW COMPRESSOR WITH DRYER

9 AC Drive pada Kompressor

III. Gas Ideal1. Hukum Boyle (1662)

Hubungan antara Volume dan Tekanan.

2. Hukum Charles (1787) Hubungan antara Volume dan Temperature.

3. Hukum Gay-Lussac (1809)Hubungan antara Tekanan dan Temperature.

4. Hukum Avogadro

10 AC Drive pada Kompressor

Molekul-molekul gas didalam suatu ruangan yang dibatasi dinding bergerak ke segala arah dengan tidak beraturan (chaotic motion). Karena gerakan tidak beraturan tersebut kemungkinan sering terjadi tumbukan antar molekul, sebelum menabrak dinding pembatas ruangan. Tabrakan molekul terhadap dinding pembatas tersebut terjadi terus menerus yang menimbulkan efek tekanan gas didalam ruangan. Semakin tinggi temperatur gas semakin besar kecepatan geraknya sehingga menyebabkan momentum tumbukan terhadap dinding semakin besar. Akibatnya tekanan didalam ruangan akan semakin besar pula.

Dari keterangan diatas dapat diturunkan persamaan dari variabel property dalam ruangan, (Tekanan, Volume, dan Temperature). Namun secara analitis hal ini memiliki kesulitan disebabkan adanya kompleksitas gerakan molekul, gerakan tarik menarik antar molekul sendiri, serta volume molekul sendiri. Karena itu diasumsikan adanya suatu jenis gas yang memiliki sifat ideal. Sifat-sifat ideal yang diinginkan antara lain :

1. Gaya tarik-menarik antar molekul gas diabaikan.2. Total volume molekul gas dihilangkan dari volume ruangan.

- Asumsi pertama memungkinkan bahwa semua energi kinetik molekul menghasilkan energi tumbukan molekul ke dinding. - Asumsi kedua memungkinkan tidak ada pengurangan energi kinetik molekul karena tumbukan antar molekul diabaikan.

Dari kedua asumsi diatas dapat ditarik suatu analitis hubungan persamaan variabel Volume, Temperature dan Tekanan ideal yang sering disebut persamaan gas ideal atau persamaan Boyle – Gay Lussac sebagai berikut :

P v = R T

Dengan,

P = Tekanan gas idealV = Volume spesifik gas (V/m)R = Konstanta gas.T = Temperature absolut gas.

Besarnya konstanta antar gas berbeda dan dapat dihitung dengan :

R = Rµ / M

Rµ = Konstanta gas universal ( 8,314 KJ ).

11 AC Drive pada Kompressor

M = Massa (dalam mol) setiap molekul gas (berat molekul).

Sedangkan untuk massa gas :

m = M . N

dan, V = m vmaka

PV = m R TPV = MN R TPV = NRµ T

V = N v ---------- Pv = Rµ T

Dimana,N = Jumlah molekul.v = Volume spesifik molar

Hubungan antara variabel gas didalam ruangan pada keadaan yang berbeda, dengan massa gas (m) adalah sebagai berikut : P 1 V 1 = P 2 V 2 T1 T2

Dengan indeks 1 dan indeks 2 menunjukkan keadaan 1 dan keadaan 2.

Persamaan keadaan gas

1. Persamaan Van der Walls2. Persamaan Beatie – Bridgeman.

Pada tahun 1873 Van der Walls mengajukan suatu persamaan dengan tambahan konstanta a dan b sebagai berikut :

Dimana,

12 AC Drive pada Kompressor

Persamaan Van der Walls mempunyai ketelitian yang kurang baik, tetapi apabila konstanta a dan b dihitung menurut perilaku gas yang sebenarnya pada lingkup yang luas maka ketelitiannya menjadi lebih naik.

Pada tahun 1928 Beatie – Bridgeman mengajukan persamaan dengan lima konstanta sebagai berikut :

Dimana,

Aplikasi persamaan ini adalah sampai dengan 0.8 pcr, dimana pcr adalah titik kritis dari densitas gas yang bersangkutan.

13 AC Drive pada Kompressor

IV. AC Drive pada kompressorSalah satu kasus yang dapat dijadikan contoh adalah pada Genencor fermentation plant, Hanko Finlandia. Pada plant ini memproduksi enzym yang diperlukan pada industri makanan dan deterjen. Untuk memproduksi enzim-enzim ini bakteri bakteri yang menghasilkan enzim memperlukan supply oksigen yang cukup. Untuk menjaga supply oksigen ini dengan cara menjaga tekanan pada keadaan konstan. Tekanan yang konstan didapatkan dari kompressor yang dikontrol speed-nya oleh drive.

Pada aplikasi ini terdiri dari :

2 unit kompressor dengan spesifikasi :

air volume: 8270 m3/jam untuk tiap kompressor tekanan: 3.5 bar motor power: 800 kW untuk tiap compressor.

2 unit kompressor dengan spesifikasi :

air volume: 3600 m3/hour tekanan: 3.5 bar motor power: 300 kW

14 AC Drive pada Kompressor

Permasalahan sebelum dilakukan revamp

Volume udara yang diperlukan dalam proses, berubah-ubah sesuai demand secara signifikan. Pada system yang lama tekanan udara berlebih tersebut dibuang melalui relieved valve. Saat volume udara yang diperlukan oleh proses turun dibawah 3600 m3/jam, compressor dengan kapasitas yang lebih besar akan stop running dan kemudian compressor yang kapasitasnya lebih kecil akan mulai running.Permasalahan utama pada system diatas adalah sebagai berikut :

1. daya yang dikonsumsi selalu tinggi akibat dari motor compressor running pada kondisi maksimum. Banyak tekanan udara yang terbuang percuma melalui relieved valve,

2. menghasilkan noise yang tinggi dikarenakan udara yang tak terpakai dibuang melalui relieved valve.

3. Biaya perawatan (coast maintenance) untuk compressor dengan kapasitas yang lebih kecil sangat tinggi.

Inlet choke control with feedback

Pada awalnya untuk mengatasi permasalahan diatas dicoba dengan memasang inlet choke control. Dengan inlet choke control ini tekanan udara tak terpakai yang sebelumnya dibuang ke luar, dikembalikan ke bagian suction dimana pada saat yang bersamaan inlet choke control juga membatasi volume udara yang masuk. Selama uji coba didapatkan hasil bahwa inlet choke control tidak dapat bekerja dengan baik pada saat tekanan udara yang diperlukan turun, kemudian tekanan udara tak terpakai dibuang kembali ke suction. Hal ini mengakibatkan naiknya temperature kompressor akibat dari perbedaaan tekanan yang begitu besar antara suction dan discharge.

AC Drive Control

Spesifikasi untuk AC Drive :

800 kW, 3000 RPM, 6000V motor digantikan oleh 700 kW, 3000 RPM, 660 V

1000 kVA, 6000 V / 660 V supply transformer 1000 kVA AC drive dilengkapi dengan analogue input card, motor

potentiometer card dan PI-controller

15 AC Drive pada Kompressor

minimum speed compressor dibatasi oleh AC drive sebesar 1600 RPM, dimana sebanding dengan volume udara of 4000 m3/hour.

pressure yang dijaga oleh AC drive pada compressor sebesar 2.8 bar

V. kesimpulanKeuntungan yang didapat setelah penggunaan sistem dengan AC Drive :

Produksi lebih stabil Mengurangi biaya maintenace Total plant energy saving sebesar 20 % Waktu yang dibutuhkan untuk kembali investasi hanya 1 tahun. Kompressor kini memiliki efisiensi yang lebih tinggi

Udara yang disuply lebih smooth sehingga proses dapat running lebih stabil.

Rotasi kerja antar compressor lebih minimal. energy saving dibandingkan daya konsumsi sebelumnya didapatkan

angka sebesar 20%. Biaya investasi kembali selama 1 tahun. additional savings karena mengurangi beban puncak biaya maintenance turun secara signifikan karena temperature

compressor lebih stabil. Compressor lebih efektif dikarenakan tidak ada cold starting.

16 AC Drive pada Kompressor

VI. Daftar Pustaka

1. VSD in Compressor Application ver C 20070514, ABB2. Screw compressor Genencor, ABB3. 20129104 AIB elektronikon, ATLAS COPPO Compressor4. P-651-3-ED-tcm8-6768, KAESER Compressor5. P-790-ED-tcm8-6778, KAESER Compressor

17 AC Drive pada Kompressor