117-70-1-pb

JURNAL AUSTENIT VOLUME 3, NOMOR 1, APRIL 2011

dq

9

PERUBAHAN PERFORMANSI KOMPRESOR SUPERIOR W74 KARENAPENURUNAN TEKANAN GAS ALAM KE SUCTION KOMPRESOR

DI CONOCO PHILLIPS (RAMBA) LTD

Ferry IrawanJurusan Teknik Pendingin dan Tata Udara Politeknik Sekayu

Jl. Kol. Wahid Udin Lk. 1 Kel. Kayuara, Sekayu Kab. Musi Banyuasin 30711E-mail: [email protected]

RINGKASAN

Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi dewasa ini, khususnya di bidangindustri. Maka penggunaan kompresor hampir meliputi di setiap bidang kehidupan,mulai dari industri rumah tangga sampai industri-industri berat. Pada suatu lokasipenambangan minyak dan gas, banyak digunakan alat modern. Salah satunyaadalah kompresor. Dalam hal ini adalah Reciprocating Compressors yang jenisnyaadalah Superior W74. Kompresor ini digunakan untuk membantu mengangkat migasdan menstabilkan tekanan di dalam formasi/reservoir (perut bumi yang mengandungminyak dan gas). Pada eksperimen ini dibahas mengenai perubahan performansikompresor Superior W74. Perubahan ini disebabkan perubahan tekanan gas alamke suction kompresor. Dalam hal ini dibahas mengenai penurunan tekanan gas kesuction kompresor, dengan memasukkan data-data yang ada ke perhitungansehingga dari hasilnya terlihat perubahan performansinya dan dibandingkan denganperformansi aktual. Diharapkan adanya kajian yang lebih dalam terhadap alat iniuntuk pengembangan bahasan lainnya.

Kata kunci: Reciprocating compressors, dan reservoir

PENDAHULUANDewasa ini ilmu pengetahuan danteknologi berkembang dengan pesat diseluruh belahan dunia. Berbagai bentukdan macam penelitian banyakdilakukan oleh para ahli di bidangnyauntuk lebih mengembangkan ilmupengetahuan dan teknologi yang adaagar lebih menjadi modern dan lebihcanggih lagi. Ini semua dilakukandengan tujuan untuk dapat membantumanusia dalam semua aspekkehidupannya. Kegiatanpengembangan penelitian ini sendirisangat digalakkan dan dibudayakan dibidang pendidikan, seperti di kalanganuniversitas sebagai salah satu wadahdari berkembangnya ilmu pengetahuandan teknologi tersebut. Salah satubentuk penelitian dalam ilmu danteknologi yang ada diantaranya adalah

dibidang pemanfaatan kompresor.Sejalan dengan program lumbungenergi pemerintah Indonesia yangsalah satu wilayahnya adalah SumateraSelatan, maka ladang-ladang minyakdan gas yang kaya di Musi Banyuasinmendapat perhatian. Danpengelolaannya dilakukan olehPemerintah yang dalam hal ini PT.Pertamina ataupun oleh pihak swasta.Salah satu perusahaan minyak dan gasswasta yang mengelola migas di MusiBanyuasin adalah ConocoPhillips(Ramba) Ltd., yang sebelumnyadikelola perusahaan migas swastalainnya. Penambangan migas diwilayah ini sudah ± 25 tahun. Dengandipilihnya sistem penambangan secarakontinyu, maka diperlukan peralatanutama tambang yang modern. Salahsatu alat utama tambang yang dipakai

VOLUME 3, NOMOR 1, APRIL 2011 JURNAL AUSTENIT

10dq

adalah kompresor Superior W74, yaitusuatu alat yangmemompakan/menginjeksikan gasalam ke formasi/reservoir (perut bumiyang mengandung minyak dan gas).Karena masih minimnya penggunaanalat ini di Indonesia, maka penulismerasa tertarik untuk membahasnya.

TINJAUAN PUSTAKA Pengertian UmumKompresor adalah mesin untukmemampatkan udara atau gas yangbertujuan untuk manaikkan tekananfluida kerja. Ada kompresor yangmengisap gas yang bertekanan lebihrendah dari pada tekanan atmosfir.Dalam hal ini kompresor disebut pompavakum. Pada umumnya kompresordigunakan sebagai :

- ProcessingDi dalam processing, kompresorberfungsi sebagai :o Ikut langsung dalam prose itu

sendiri, misalnya reaksipembuatan NH3 yang berasal dariH2 dan N2. Untuk terjadinya reaksiitu diperlukan suatu tekanan yangtertentu, dan untuk memperolehtekanan dari kedua gas inidigunakan kompresor.

o Hanya diperlukan pada prosesfisik saja, misalnya pada prosespengeringan dan pada prosesfluidisasi (menyalurkan zat padatseperti mengalirkan zat cair).

- Tenaga penggerakDalam hal ini udara yang bertekanandari kompresor digunakan sebagaisumber tenaga penggerak, misalnyauntuk menggerakkan alat pemecahbatu, untuk sensing element(element perasa) dari automaticcontrol dan sebagainya.

Klasifikasi KompresorKompresor dapat diklasifikasikan dalamdua jenis utama, yaitu :

- Positive displacement compressorKompresor jenis ini bekerja denganmenghisap sejumlah gas ke dalam

ruangan yang berupa silinder ataustator yang kemudian dimampatkandengan memperkecil volume ruangan.

o Reciprocating compressorKompresor Superior W74 (ditunjukkanpada gambar 1), termasuk ke dalamjenis ini.

Gambar 1. Kompresor Superior

Cara kerja kompresor ini adalah : (lihatgambar 2). Pada saat langkah hisap,katup hisap(suction valve) mulaiterbuka dan gas masuk kedalamsilinder, setelah silinder terisi penuholeh gas maka dimulailah langkahkompresi yaitu katup hisap tertutup dankatup buang(discharge valve) terbukaserta gas keluar dengan tekanan yanglebih tinggi.

Gambar 2. Cara Kerja Kompresor Superior

Rotary CompressorPada rotary compressor, gas ditekanatau digerakkan dengan adanya aksipositif dari elemen yang berputar. Adabeberapa rancangan dari kompresorjenis ini, diantaranya : sliding vanecompressor, dan two impeller blower.


dq

11

Centrifugal CompressorSeperti halnya pada pompa sentrifugal,maka kompresi pada sentrifugal danaksial kompresor atau blower terjadikarena adanya aksi rotasi dari vane(baling-baling) atauimpeller(pendorong). Kecepatan yangdiberikan kepada gas oleh impellertersebut akan diubah menjadi tekananpada bagian volute atau diffusernya.Impeller dari kompresor didesainmengecil dari bagian bertekananrendah hingga ke bagian tekanantinggi, hal ini dilakukan karena volumegas akan mengecil karena penekanan.

Kompresor SentrifugalKlasifikasi dari sentrifugal kompresor : Ditinjau dari bentuk impeller

- Forward

- Backward

- Radial (tersusun secara radialpada aksis)

Ditinjau jumlah stage

- Single stage, untuk kapasitasdiatas 8.000 cfm dengan tekanan2-9 psi

- Multi stage, untuk kapasitas dantekanan yang tinggi . Kapasitas2.000 cfm-120.000 cfm dantekanan 14,7-350 psi (lihat contohgambar 3). Antara setiap stagedilengkapi dengan intercooler

Gambar 3. Kompresor Sentrifugal Multistage

Kompresor AksialKompresor jenis ini merupakan bentuklain dari sentrifugal kompresor, di managas mengalir dalam arah aksial. Baling-balingnya (vanes) melekat pada drumyang berputar. Bentuk dari baling-baling dibentuk sedemikian rupasehingga dapat menggerakkan gassecara aksial.

METODE PENELITIANDalam mempresentasikan bagaimanamenghitung perubahan performansikompresor Superior W74, karenapenurunan tekanan gas alam kesuction kompresor, denganmemasukkan data-data yang ada danmembandingkannya denganperformansi aktual alat.

Data spesifik kompresor :

- Compressor mfr : superior

- Model : w74

- Rod diameter : 2,50 inch

- Cylinder diametero first stage : 17,5 incho second stage : 12 incho third stage : 7 inch

- Number of cylinders : 4

- Cylinder clearance : 24,87 %dari pd

- Cwts : yes

- Pin diameter : 8.00 inch

- Driver : engine

- Coupling mfr : thomas

- Model : 750cm

- Min. Idle speed : 600 rpm

- Operating speed range : 600 rpm to900 rpm

Performansi aktual :

- Efisiensi volumetrikv = 90 %

- Kapasitas inlet silindero Kapasitas per menit

qa = 946 ft3/mino Kapasitas per hari (MMSCFD)

Qg = 44 MMSCFD

- Brake Horsepower (BHP)BHP Total = 10600 HP


12dq

Data penurunan tekanan kesuction kompresor

No. Ps (Psig)

1 46

2 45

3 44

Data temperatur pada third stagedan faktor kompressibilitasnya

- Temperatur (oF)o Temperatur masuk (Ts)

No. Ps (Psig) Ts (oF)

1 46 100

2 45 98

3 44 96

o Temperatur keluar (Td)No. Ps (Psig) Td (oF)

1 46 110

2 45 108

3 44 106

- Faktor kompressibilitas (Z)o Faktor kompressibilitas untuk

suction (Zs)

No.Ps

(Psig)Zs

1 46Zs, pada 414,7 psiadan 100 oF = 0,91



o Faktor Kompressibilitas untukdischarge (Zd)

No.Ps

(Psig)Zd

1 46Zd, pada 1014,7 psiadan 110 oF = 0,93



HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Piston Displacement

- Untuk first stage

PD =

Cylinder

OfNumberSNdd rc

2200

222

= 4

2200

900.7.5.25,17.222

= 6944,318182 ft3/min

- Untuk second stage

PD =

Cylinder

OfNumberSNdd rc

2200

222

= 4

2200

900.7.5.212.222

= 3227,318182 ft3/min

- Untuk third stage

PD =

Cylinder

OfNumberSNdd rc

2200

222

= 4

2200

900.7.5.27.222

= 1050,954545 ft3/min

Perhitungan Performansi

- Untuk Suction Pressure (Ps) =46 psig = 60,7 psia

Rasio kompresi

- Untuk first stage

R =n

s

d

P

P1

R =1

1

7,1446

7,14150

R = 2,71


R =n

s

d

P

P1


dq

13

R =2

1

7,14150

7,14400

R = 1,59

R =n

s

d

P

P1

R =3

1

7,14400

7,141000

R = 1,35

o Gas third stage suction anddischarge temperatur (Temperaturmasuk dan keluar third stage)

Ts3= 100 oF= (100+460) oR= 560 oR

Td = 110 oF= (110+460) oR= 570 oR

o Efisiensi volumetrik

- (1). Suction pressure untuk firststagePs = (46+14,7) = 60,7 psia(2).Discharge pressure untuk firststagePd = (150+14,7) = 164,7 psia

- (1). Suction pressure untuk secondstagePs2 = (150+14,7) = 164,7 psia(2).Discharge pressure untuk secondstagePd2 = (400+14,7) = 414,7 psia

- (1). Suction pressure untuk thirdstagePs3 = (400+14,7) = 414,7 psia(2).Discharge pressure untuk thirdstagePd3 = (1000+14,7) = 1014,7 psia

- Compressibility factors pada suctiondan discharge pressure

Zs, pada 414,7 psia dan 100 oF = 0,91Zd, pada 1014,7 psia dan 110 oF = 0,93

- v = 96 – R – C LRZ

Zk

d

s

1

1

v = 96 – (1,35) – (24,87)

1135,193,0

91,025,1

1

= 87,58 %

o Kapasitas

- Kapasitas per menitqa = (PD) v

= (1050,954545)(0,8758)= 920,4259905 ft3/min

- Kapasitas per hari (MMSCFD)

Qg =

ss

sa

ZT

Pq051,0

=

91,0560

7,4144259905,920051,0

= 38,20 MMSCFD

o Brake Horsepower (BHP)

- Untuk first stageBHP1 = 22.R.n.F.Qg

= 22(2,71)(1)(1,10)(38,20002663)

= 2505,234147 HP

- Untuk second stageBHP2 = 22.R.n.F.Qg

= 22(1,59)(2)(1,10)(38,20002663)= 2939,721249 HP

- Untuk third stageBHP3 = 22.R.n.F.Qg

= 22(1,35)(3)(1,10)(38,20002663)= 3743,98461 HP

- BHP Total = BHP1 + BHP2 + BHP3

= 2505,234147 + 2939,721249 + 3743,98461

= 9188,940006 HP

- Untuk Suction Pressure (Ps) = 45psig = 59,7 psia

o Rasio kompresi

- Untuk first stage

R =n

s

d

P

P1


14dq

R =1

1

7,1445

7,14149

R =

1

7,59

7,163

R = 2,74


R =n

s

d

P

P1

R =2

1

7,14149

7,14399

R =2

1

7,163

7,413

R = 2

1

527183873,2

R = 1,59

- R =n

s

d

P

P1

R =3

1

7,14399

7,14999

R =3

1

7,413

7,1013

R = 3

1

450326323,2

R = 1,35

o Gas third stage suction anddischarge temperatur (Temperaturmasuk dan keluar third stage)

Ts3= 98 oF= (98+460) oR= 558 oR

Td = 108 oF= (108+460) oR= 568 oR


- (1).Suction pressure untuk first stagePs = (45+14,7) = 59,7 psia

(2).Discharge pressure untuk firststage

Pd = (149+14,7) = 163,7 psia

- (1).Suction pressure untuk secondstage

Ps2 = (149+14,7) = 163,7 psia(2).Discharge pressure untuk second

stagePd2 = (399+14,7) = 413,7 psia

- (1).Suction pressure untuk thirdstage

Ps3 = (399+14,7) = 413,7 psia(2).Discharge pressure untuk third

stagePd3 = (999+14,7) = 1013,7 psia


Zs, pada 413,7 psia dan 98 oF = 0,89Zd, pada 1013,7 psia dan 108 oF = 0,90

- v = 96 – R – C LRZ

Zk

d

s

1

1

v = 96 – (1,35) – (24,87)

1135,190,0

89,025,1

1

= 87,25 %

o Kapasitas


= (1050,954545)(0,8725)= 916,9578405 ft3/min


Qg =

ss

sa

ZT

Pq051,0

=

89,0558

7,4139578405,916051,0

= 38,96 MMSCFD



= 22(2,74)(1)(1,10)(38,95658328)

= 2583,133124 HP



dq

15

= 22(1,59)(2)(1,10)(38,95658328)

= 2997,942823 HP


= 22(1,35)(3)(1,10)(38,95658328)

= 3818,134727 HP


= 2583,133124 + 2997,942823 +3818,134727

= 9399,210674 HP

- Untuk Suction Pressure (Ps) = 44psig = 58,7 psia

o Rasio kompresi

- Untuk first stage

R =n

s

d

P

P1

R =1

1

7,1444

7,14148

R = 2,77


R =n

s

d

P

P1

R =2

1

7,14148

7,14398

R = 1,59

- R =n

s

d

P

P1

R =3

1

7,14398

7,14998

R = 1,35

o Gas third stage suction anddischarge temperatur (Temperaturmasuk dan keluar third stage)Ts3 = 96 oF

= (96+460) oR = 556 oRTd = 106 oF

= (106+460) oR= 566 oR


- (1).Suction pressure untuk first stage

Ps = (44+14,7) = 58,7 psia(2).Discharge pressure untuk firststage

Pd = (148+14,7) = 162,7 psia

- (1).Suction pressure untuk secondstage

Ps2 = (148+14,7) = 162,7 psia(2).Discharge pressure untuk secondstage

Pd2 = (398+14,7) = 412,7 psia

- (1).Suction pressure untuk thirdstage

Ps3 = (398+14,7) = 412,7 psia(2).Discharge pressure untuk thirdstage

Pd3 = (998+14,7) = 1012,7 psia


Zs, pada 412,7 psia dan 96oF = 0,87

Zd, pada 1012,7 psia dan 106oF = 0,875

- v = 96 – R – C LRZ

Zk

d

s

1

1

v = 96 – (1,35) – (24,87)

1135,1875,0

87,025,1

1

= 87,08 %

o Kapasitas


= (1050,954545)(0,8708)= 915,1712178 ft3/min


Qg =

ss

sa

ZT

Pq051,0

=

87,0556

7,4121712178,915051,0

= 39,82 MMSCFD



= 22(2,77)(1)(1,10)(39,82107261)

= 2669,365781 HP


16dq


= 22(1,59)(2)(1,10)(39,82107261)= 3064,470464 HP


= 22(1,35)(3)(1,10)(39,82107261)= 3902,863327 HP


= 2669,365781 + 3064,470464 +3902,863327

= 9636,699572 HP

Setelah melakukan eksperimen denganmemasukkan data yang ada kedalamperhitungan dan membandingkannyadengan performansi aktual alat, didapatbahwa:

- Pada perhitungan pistondisplacement, didapat bahwa firststage > second stage > third stage,ini disebabkan perbedaan diametersilinder.

- Untuk setiap tekanan gas ke suction Didapat bahwa rasio kompresi first

stage > second stage > thirdstage, ini dipengaruhi dischargepressure, suction pressure, danjumlah stage.

Didapat bahwa Brake Horsepowerfirst stage < second stage < thirdstage, ini dipengaruhi perbedaanrasio kompresi, number of stage,dan kapasitas.

- Efisiensi VolumetrikDidapat bahwa efisiensi volumetrikteoritis berdasarkan perhitungan

lebih kecil dibandingkan secaraaktual, ini dipengaruhi faktor umuralat. Semakin lama operasinya,maka efisiensi volumetriknya akansemakin turun.

- KapasitasDidapat bahwa kapasitas teoritisberdasarkan perhitungan lebih kecildibandingkan secara aktual.Kapasitas ini dipengaruhi oleh besar-kecilnya efisiensi volumetrik.

- Brake Horsepower totalDidapat bahwa BHP teoritisberdasarkan perhitungan lebih kecildibandingkan BHP aktual. BHP inidipengaruhi besar-kecilnyakapasitas.

DAFTAR PUSTAKA1. Cooper, “Operation Maintenance

Parts Instruction Manual”,Engine-Compressor, Ajax-Superior.

2. Ismail, Syarifuddin, Prof. DR. Ir.,1999. “Alat Industri Kimia”,Universitas Sriwijaya,Palembang, Vol. II.

3. Stewart I., Maurice, P.E., CSP, DR.,“Pumps, Compressors AndPrime Movers”, WorldwidePetroleum Training, Vol. II.

4. Sularso, Ir. MSME., Haruo Tahara,Prof. DR., 2004. “Pompa DanKompresor”, Pradnya Paramita,Jakarta, Vol. VIII.

117-70-1-pb

Documents