BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Sistem Aliran Uap Pabrik Ammonia

PT Pupuk Sriwidjaja Palembang adalah pabrik pupuk urea pertama yang

didirikan di Indonesia tepatnya pada tanggal 24 Desember 1959. Sekarang ini PT

Pupuk Sriwidjaja Palembang memiliki 4 pabrik urea yaitu, Pusri II, Pusri III,

Pusri IV dan Pusri IB. Setiap pabrik tersebut di samping mempunyai unit Urea

dan Utilitas juga mempunyai pabrik Ammonia.

Pabrik Ammonia Pusri II, Pusri III dan Pusri IV menggunakan proses

Kellogg dan pabrik Ammonia Pusri IB menggunakan proses Kellogg Low Energi.

Produksi pabrik Ammonia di PT Pupuk Sriwidjaja adalah sebagai berikut,

Tabel 4.1 Pabrik Ammonia PT Pupuk Sriwidjaja PalembangPusri II Pusri III Pusri IV Pusri IB

Mulai dibangun Des-1972 Mei-1975 Okt-1975 Mei-1990

Produksi pertama Agt-1974 Des-1976 Okt-1977 Sep-1994

Kapasitas Ammonia

terpasang per hari (ton)660 1000 1000 1350

Unit Ammonia memiliki unit pembangkit steam sendiri dibantu dengan

steam yang dikirim dari unit Utilitas. Steam system unit Ammonia menghasilkan

berbagai jenis steam untuk keperluan yang berbeda-beda, yang diklasifikasikan

dalam 3 jenis steam, yaitu High Pressure Steam (HS), Medium Pressure Steam

(MS) dan Low Pressure Steam (LS). Tekanan HS pada Pusri II, Pusri II dan Pusri

IV sebesar 105 kg/cm2, sedangkan pada Pusri IB sebesar 126 kg/cm2. Tekanan

MS disetiap pabrik sebesar 42 kg/cm2 dan tekanan LS disetiap pabrik sebesar 3,5

kg/cm2. Khusus di Pusri II ada steam S dengan tekanan 7,0 kg/cm2.

Air yang digunakan dalam proses pembuatan steam harus bebas dari O2

karena dapat menyebabkan korosi pada alat-alat proses dan sitem perpipaan.

17

18

Penghilangan O2 dari air dilakukan dengan proses mekanis dan kimiawi. Air

Demin masuk melalui bagian atas Daerator 101-U dan di stripping oleh Low

Pressure Steam untuk melepas O2 yang ada di dalam air, uapnya kemudian

dilepas ke atmosfir. Dengan proses mekanis tersebut sisa O2 dalam air tinggal di

bawah 0,007 ppm. Selanjutnya trace O2 yang tersisa dihilangkan melalui proses

kimiawi dengan injeksi Hidrazin (N2H4), yang akan bereaksi dengan O2 menurut

reaksi,

N2H4 + 2O2 → N2 + 2H2O

Gambar 4.1 Bagan aliran di Daerator 101-U

Air umpan boiler (BFW) dari daerator dipompa dengan pompa Boiler

Feed Water 104-J, selanjutnya air umpan boiler dipanaskan oleh Heat Exchanger

123-C, BFW Coil dan 114-C kemudian dikirim ke Steam Drum 101-F.

Pembangkitan steam dilakukan di Auxiliary Boiler maupun di unit Heat Recovery

seperti 101-C, 102-C, dan 103-C. Diharapkan keluar dari Auxiliary Boiler air

sebagian besar berubah menjadi uap dan dalam keadaan jenuh. Steam saturated

kemudian dipanasakan lebih lanjut di LT Coil dan HT Coil sehingga menjadi

steam superheated, sehingga siap digunakan sebagai penggerak turbin.

Pump Application

Liquid Pumped

: Boiler Feed

: 267oF Feed Water

Specific Gravity : 0,937

Driver : 1513-HP Coppus Turbine

Pump Rating : 1037 GPM @ 5250 RPM

Suction Pressure : 55,5 PSI

Discharge Pressure : 1879,3 PSI

Pump Efficiency : 73%

Pump Rotation : CCW

Hydrotest Pressure : 3570 PSI

19

Gambar 4.2 Bagan aliran pada steam system

Pompa Boiler Feed Water 104-J merupakan salah satu peralatan utama

dalam steam system. Pompa ini sangat penting dalam proses pembangkitan steam

yang digunakan untuk menggerak turbin. Jika pompa Boiler Feed Water 104-J

berhenti beroperasi maka pabrik akan shut down.

4.2 Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J yang digunakan di pabrik Ammonia

Pusri IB tergolong dalam jenis pompa sentrifugal bertekanan tinggi, multi stage

dengan posisi poros mendatar. Spesifikasi dari pompa Boiler Feed Water 5A-104-

J adalah sebagai berikut,

20

Gambar 4.3 Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J juga dilengkapi dengan strainer yang

terletak pada sisi suction dari pompa tersebut. Strainer tersebut berfungsi untuk

menyaring kotoran padat yang mungkin masuk ke dalam sitem perpipaan dan

dapat menurunkan atau merusak kinerja dari pompa. Strainer yang digunakan

pada pompa Boiler Feed Water 5A-104-J berbentuk conical dengan perforasi

sebesar 1/8”.

Gambar 4.4 Cone Type Strainer

21

4.3 Proses Pelepasan Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

Dilakukan start up pompa Boiler Feed Water 5A-104-J pasca Turn

Around Pusri IB. Start up yang dilakukan gagal karena pompa berhenti

berputar (jammed). Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J kemudian di

overhaul untuk melihat kerusakan yang terjadi. Proses breakdown pompa dilakukan

dengan melepas rotor bundle di lapangan terlebih dahulu, untuk melepas rotor

bundle perlu dilepas bagian-bagian berikut,

a. Auxiliary Piping/Monitors

b. Lubrication System

c. Coupling

Gambar 4.5 Coupling pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

d. Thrust Bearing

Gambar 4.6 Active Thrust Pad

e. Stuffing Box Area

f. Balancing Drum

Untuk melepas balancing drum digunakan puller plate dan studs.

22

Gambar 4.7 Puller plate dan studs

g. Discharge Head

Gambar 4.8 Discharge head

h. Bundle

Pada pelepasan bundle digunakan sling cradle agar rotor bundle

tetap berada pada posisi horizontal.

Gambar 4.9 Cradle digunakan untuk melepas rotor bundle

23

Gambar 4.10 Rotor bundle pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

Setelah rotor bundle terlepas, maka dilakukan pelepasan channel ring dan

impeller dari pompa tersebut. Suction head dilepas terlebih dahulu agar rotor

bundle dapat di disassembly.

Gambar 4.11 Suction head

Rotor bundle tersebut digantung di overhead crane menggunakan tackle.

Channel ring dilepas dengan menggantungkan tackle pada eyebolt yang dipasang

pada chaneel ring tersebut, kemudian diturunkan perlahan agar tidak merusak

shaft pompa.

24

Gambar 4.12 Rotor bundle digantung pada overhead crane menggunakan tackle

Sedangkan untuk pelepasan impeller dilakukan dengan cara memanasi

impeller tersebut hingga memuai agar inner diameter impeller tersebut lebih besar

daripada diameter shaft.

25

Gambar 4.13 Pemanasan impeller

Setelah channel ring dan impeller terlepas dari shaft, terlihat bahwa ada

kerusakan pada bagian wear ring impeller tingkat 5 dan wear ring channel ring.

Diketahui bahwa penyebab kerusakan pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

disebabkan oleh gesekan antara wear ring impeller dan wear ring channel ring

(casing).

26

Gambar 4.14 Bekas gesekan pada wear ring impeller

Gambar 4.15 Bekas gesekan pada wear ring channel ring

4.4 Analisis Kerusakan Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

Setelah rotor bundle dilepas, channel ring dan impeller telah lepas dari

shaft pompa, dilakukan pengujian run-out pada shaft pompa tersebut. Run-out test

bertujuan untuk mengetahui nilai elips (oval) dari shaft.

Run-out test dilakukan dengan cara meletakkan dial pada titik-titik

pengukuran dari shaft pompa tersebut. Titik acuan yang menjadi nilai 0 pada dial

indicator adalah pada 0o, sedangkan titik yang diukur adalah 90o, 180o dan 270o.

27

Gambar 4.16 Run-out shaft menggunakan dial indicator

Titik-titik pengukuran run-out pada shaft ditunjukkan pada gambar

berikut,

Gambar 4.17 Titik-titik pengukuran run-out shaft

Tabel 4.2 Hasil pengukuran run-out shaftTitik 0o(mm) 90o(mm) 180o(mm) 270o(mm)

1 0 0 +0.02 +0.07

2 0 -0.01 +0.03 +0.03

3 0 +0.05 +0.01 0

4 0 +0.01 +0.03 +0.04

5 0 0 -0.01 +0.01

6 0 -0.01 -0.02 -0.01

7 0 +0.01 0 -0.01

8 0 +0.01 -0.015 -0.03

9 0 +0.04 +0.03 0

10 0 +0.03 +0.01 -0.02

11 0 -0.01 0 +0.01

28

12 0 +0.02 0 -0.01

13 0 -0.02 -0.01 +0.01

14 0 -0.01 0 0

15 0 0 0 +0.01

16 0 -0.03 -0.02 0

17 0 -0.01 0 +0.01

18 0 0 -0.01 0

Dari hasil pengukuran run-out pada tabel di atas dapat dikatakan bahwa

shaft masih bagus dan layak digunakan. Terutama pada titik 5 dan titik 15 dimana

radial bearing terletak pada titik tersebut, nilai pada titik tersebut harus mendekati

0 dengan toleransi ±0.02 karena jika nilai run-out terlalu tinggi pada radial

bearing akan terjadi gesekan yang tidak merata mengakibatkan kenaikan suhu

pada bearing tersebut menjadi tinggi. Dapat dilihat pada tabel di atas nilai pada

titik 5 pada 0o, 90o, 180o dan 270o secara berurutan adalah 0, 0, -0.01 dan +0.01,

sedangkan nilai pada titik 15 adalah 0, 0, 0 dan +0.01.

Selanjutnya dilakukan pengukuran pada bagian wear ring impeller suction

side, wear ring impeller discharge side, wear ring channel ring suction side, dan

wear ring channel ring discharge side, hal ini dilakukan untuk melihat nilai

clearance antara wear ring impeller dan wear ring channel ring.

Gambar 4.18 Wear ring impeller dan wear ring channel ring

29

Nilai yang didapat dari hasil run-out wear ring impeller adalah,

Tabel 4.3 Hasil pengukuran run-out wear ring impeller

StageSuction Discharge

0o 180o 0o 180o

1 0 0.12 0 0

2 0 0.08 0 0.05

3 0 0.08 0 0.06

4 0 0.11 0 0.07

5 0 0.15 0 0.04

Hasil pengukuran run-out pada wear ring impeller yang didapat pada

impeller stage 2 dan stage 3 tergolong bagus dan dapat digunakan, sedangkan

pada impeller stage 1, 4 dan 5 nilai run-out tinggi. Hal ini berarti wear ring

impeller stage 1, 4 dan 5 berbentuk elips (oval).

Pompa Boiler Feed Water beroperasi pada fluida bersuhu 267oF atau

130oC, hal ini berarti suhu pada ruang clearance antara wear ring impeller dan

wear ring channel lebih tinggi. Karena suhu yang tinggi ini, wear ring impeller

akan mengalami pemuaian, pemuaian yang terjadi akan mengisi ruang pada

clearance.

Pada kondisi benda bulat sempurna pemuaian yang terjadi akan merata ke

segala arah, sedangkan pada kondisi benda elips pemuaian yang terjadi tidak

merata akibat luas permukaan yang berbeda. Suatu benda akan mengalami muai

panjang apabila benda itu hanya memiliki (dominan dengan) ukuran panjangnya

saja (ht t p://id.wikip e dia . or g ). Pemuaian terjadi akibat gaya tarik menarik yang

terjadi pada permukaan (surface tension). Pada benda elips besarnya perubahan

panjang yang terjadi pada sisi yang mempunyai diameter lebih besar akan lebih

tinggi dibandingkan sisi yang mempunyai nilai diameter lebih rendah.

30

A B

Gambar 4.19 Surface tension pada benda bulat (A) dan pada benda elips (B)

Hasil dari run-out wear ring impeller mengindikasi bahwa wear ring

impeller tersebut tidak lagi bulat sempurna, sehingga terjadi pemuaian berlebihan

pada titik 0o dan 180o. Hal ini yang menyebabkan ternjadinya gesekan antara wear

ring impeller dan wear ring channel ring sehingga pompa Boiler Feed Water 5A-

104-J berhenti berputar (jammed).

4.5 Perbaikan Pompa Boiler Feed Water 5A-104-J

Hasil dari pengukuran run-out pada wear ring impeller mengindikasikan

bahwa wear ring impeller tersebut tidak bulat lagi, sehingga perlu dilakukan

perbaikan (repair). Proses perbaikan dilakukan untuk mengurangi tingkat elips

dari wear ring impeller tersebut agar mendekati bulat.

Perbaikan dilakukan menggunakan mesin bubut (turning machine) yang

berada di bengkel mesin (machine shop). Bagian wear ring impeller yang dibubut

adalah bagian suction (front) karena dari hasil run-out test tingkat elips pada

bagian ini tergolong tinggi.

Proses bubut yang dilakukan mengurangi outer diameter pada wear ring

impeller suction side sebesar,

Stage 1 : 0.05 mm

Stage 2 : 0.03 mm

Stage 3 : 0.03 mm

Stage 4 : 0.03 mm

Stage 5 : 0.15 mm

31

Setelah melakukan proses pembubutan pada wear ring impeller, kembali

diukur nilai run-out dari wear ring impeller tersebut,

Tabel 4.6 Hasil run-out test pada wear ring impeller setelah proses perbaikan

StageSuction Discharge

0o 180o 0o 180o

1 0 0.07 0 0

2 0 0.05 0 0.05

3 0 0.05 0 0.06

4 0 0.08 0 0.07

5 0 0.05 0 0.04

Hasil pengukuran run-out test yang dilakukan pada wear ring impeller

tergolong baik dan dapat digunakan, khususnya pada stage 5 hasil run-out wear ring

impeller setelah dilakukan perbaikan menjadi 0.05 jika dibandingkan dengan nilai

run-out sebelum perbaikan yaitu 0.12.

Sedangkan untuk wear ring channel ring dilakukan pembersihan untuk

mengurangi bekas gesekan yang masih kasar di permukaan wear ring channel

ring tersebut. Pembersihan dilakukan dengan menggunakan amplas (kertas pasir).

Axial float shaft pompa di set agar sesuai dengan design yang dianjurkan

OEM. Axial float yang dianjurkan adalah antara 0.45 mm – 0.63 mm, sedangkan

hasil axial float yang didapat adalah 0.55 mm yang berarti masuk dalam nilai

yang dianjurkan OEM.

32

Gambar 4.20 Dial indicator digunakan untuk mengukur axial floating

Setelah pengukuran axial float, dilakukan alignment antara shaft pompa

dan shaft turbin. Alignment penting dilakukan agar tidak terjadi excessive wear,

premature failure meski tidak ada indikasi vibrasi, atau vibrasi meski tidak terjadi

keausan.

Alignment yang dilakukan adalah angular alignment (face) dan offset

alignment (rim). Untuk angular alignment dial indicator diletakkan pada

permukaan coupling hub yang sejajar sengan permukaan shaft pompa, sedangkan

untuk offset alignment dial indicator diletakkan pada permukaan OD shaft pompa.

Gambar 4.21 Tipe misalignment

Gambar 4.22 Alignment menggunakan dial indicator

33

Shim ditambahkan pada kaki pompa maupun turbin untuk mengatur

ketinggian dari pompa maupun turbin, shim yang digunakan berbentuk seperti

gambar beritkut,

Gambar 4.23 Shim digunakan untuk mengatur ketinggian

Hasil alignment yang didapat adalah,

Gambar 4.24 Hasil angular dan offset alignment

Hasil dari alignment pompa berhasil didapat dengan nilai relatif kecil, ini

berarti antara sumbu shaft pompa dan sumbu shaft turbin sebagai driver

mendekati lurus dan sejajar. Pompa diuji dengan menjalankan pompa secara slow

roll, pompa Boiler Feed Water 5A-104-J dapat berjalan dengan normal.