Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016 1
OPTIMALISASI UNJUK KERJA PRODUCTION PUMP CARGO 1
PADA FLOATING STORAGE REGASIFICATION UNIT DI PT XXX
Ferry Budi Sentosa[1], Damora Rhakasywi[2]
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila
Jl. Srengseng Sawah Jagakarsa, Jakarta Selatan 12640 - Indonesia
Telp: (021) 78880305, 7270086, Fax: (021) 7864721, 7271868
Email: [email protected], Website: www.univpancasila.ac.id
ABSTRACT
PT XXX operates Floating Storage Regasification Unit (FSRU)to distribute natural gas that is the
result of regasification of natural gas to the customer. Production pump is the one of important component in
the PT XXX’s FSRU. Production pump functions to distribute LNG from cargo to suction drum. For 3 years
of operation, the production pump has been damaged once and affected regasification process in FSRU shut
down. The pump damage occurred because the pump is not running in safe operating range. The LNG pump
that operates properly has efficiency value is greater than 55 %. The result of LNG pump performance
indicate that the LNG pump doesn’t run in the optimum operation range. The Analysis of LNG production
pump use the minimum and maximum condition of level and flow rate data. The performance of LNG pump
still good at maximum flow rate and also at minimum and maximum level. Nevertheless, the LNG pump show
a bad performance while it was running at minimum flow rate, it is indicated by the value of efficiency of
53.7 %. Therefore, it needs to make a optimalization of the LNG pump by finding minimum pump flow rate.
The value of minimum pump flow rate can be found from graphic of efficiency pump in the manual book, it
will use trendline method. The trendline method will find the optimum flow rate with the value of the
efficiency is greater than 55 %. The result of the optimalization is a change of flow rate lower limit, from 200
m3/hour to 215 m3/hour. The change of flow rate lower limit has no negative impact to the process after
production pump. The change of flow rate lower limit only change the value of pump head from 164.663 m to
163.286 m, the value of pump power from 78.869 kW to 81.406 kW and certainly the value of pump efficiency
pump is increased from 53.7 % to 55.2 %.
Keywords: graphic of efficiency pump, trendline method
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
LNG Production pump yang beroperasi di
FSRU PT XXX memiliki peran yang besar dalam
pendistribusian LNG menuju unit regasifikasi.
Apabila terjadi masalah pada pompa ini, maka
seluruh proses di FSRU terpaksa harus di
hentikan. Salah satu sejarah buruk yang pernah
terjadi adalah rusaknya production pump cargo 1
dan 2 yang mengakibatkan seluruh proses LNG di
FSRU harus dihentikan. Salah satu penyebab
timbulnya masalah pada sistem perpompaan
adalah penggunaan parameter pada sistem
perpompaan yang salah. Setelah dilakukan
pengkajian terhadap LNG production pump di
FSRU PT XXX, ditemukan pompa tersebut tidak
beroperasi pada parameter terbaiknya, untuk itu
akan dilakukan optimalisasi terhadap kinerja LNG
production pump. [1]; [2]; [3]
Bertitik tolak dari hal-hal di atas, penulis ingin
mengkaji salah satu metode untuk menjaga
performa pompa, yaitu menjalankan pompa pada
parameter – parameter terbaiknya. Parameter –
parameter tersebut meliputi laju alir pompa,
temperatur LNG, level LNG dalam tangki, opening
discharge valve, putaran motor penggerak pompa
dan sudut – sudut pada impeller pompa. [4]
Selanjutnya, untuk mengetahui apakah production
pump di PT XXX dapat beroperasi dengan optimal,
maka dilakukan kegiatan analisa unjuk kerja
production pump di PT XXX. Unjuk kerja yang
akan dianalisa adalah Head, daya dan efisiensi.
Apabila terdapat unjuk kerja yang kurang baik,
maka akan dilakukan optimalisasi terhadap
parameter pompa sehingga pompa dapat beroprasi
dalam performa terbaiknya.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Menganalisis unjuk kerja production pump
di FSRU PT XXX.
2. Mengetahui apakah spesifikasi pompa yang
dipilih sesuai dengan kebutuhan sistem di
FSRU.
2 Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016
3. Memperoleh parameter operasi yang baru
untuk peningkatan performa production
pump di FSRU.
1.3 Batasan Masalah
Pada penelitian ini penulis memberikan
batasan masalah pada materi yang akan
disampaikan, antara lain :
1. Unjuk kerja production pump yang akan
dianalisa adalah head pompa, daya pompa
dan efisiensi pompa. Analisa ini akan
dilakukan berdasarkan pada range operasi
pompa, mulai dari level minimum dan
maksimum tangki, laju alir minimum dan
maksimum pompa.
2. Spesifikasi pompa yang akan diperhatikan
adalah jenis dan jumlah sudu pada impeller
pompa.
3. Optimalisasi dilakukan untuk menemukan
range kondisi operasi LNG production
pump yang terbaik dan jenis impeller yang
cocok untuk range kondisi operasi tersebut.
Range kondisi operasi LNG production
pump yang terbaik mengacu pada nilai
efisiensi pompa lebih besar dari 55 %.
II. LANDASAN TEORI
2.1 Spesifikasi Production Pump LNG
Liquefied Natural Gas (LNG) adalah gas alam
yang dimampatkan sampai 1/600 kali dari
volume gasnya pada tekanan standar dimana
komponen yang paling dominan adalah
methane. [5] ; [6]
Pompa sentrifugal adalah satu jenis pompa
dari non positive displacement pump yang prinsip
kerjanya merubah energi mekanik dari unit
penggerak, menjadi energi kecepatan cairan
melalui suatu impeller yang berputar dalam
casing kemudian kecepatan cairan dirubah
menjadi energi tekanan didalam difusor dengan
cara memperlambat laju kecepatan cairan.
Production pump LNG yang digunakan di PT
XXX adalah jenis pompa sentrifugal single stage.
Pompa sentrifugal ini juga memiliki karakteristik
sebagai pompa celup atau submersible pump dan
cryogenic pump atau pompa yang didesain khusus
secara material untuk beroperasi pada suhu yang
sangat rendah. PT XXX mempercayakan kepada
Ebara International Corporation untuk production
pump LNG. Selanjutnya adalah tabel spesifikasi
production pump :
1Tabel 1 Spesifikasi Production pump [9]
Manufaktur Ebara International Corp
Pump model 8EC-12
No of stage ; blade 1 ; 9
Rated Rotational Speed 3600 rpm
Liquid LNG
Operating Temp -165 °C
SG 0.5
Capacity
Rated flow 500 m3/h
BEP* flow 480 m3/h
Mincontinuous flow 168 m3/h
Head
Rated 130 m
BEP* 134 m
Shutoff 177.1 m
Efficiency
Efficiency Rated 70.60%
BEP* 70.40%
Power Source 440 V, 60 Hz, 3 Ph
Power
Rated 106.7 kW
BEP* 105.8 kW
Shutoff 57.9 kW
Maximum1** 115.6 kW
Full Load Current 250 A
Starting Current 2394 A
Pump Design Pressure 10 bar
Max DP 8.2 Bar
2.2 Perhitungan Unjuk Kerja Pompa
Secara umum instalasi suatu sistim
perpompaan ditampilkan pada gambar di bawah ini.
1Gambar 1 Instalasi Sistim Perpompaan [10]
Terdiri dari :
1. Unit pompa dan penggerak.
2. Instalasi sistim hisap (suction system).
3. Instalasi sistim pipa tekan (discharge
line).
Keterangan :
Zsd = Tinggi hisap dinamis (m).
Zd = Tinggi tekan statis (m).
Pa = Tekanan atmosfer (kg/m²).
Pd = Tekanan manometer discharge (kg/m²).
Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016 3
Ps = Tekanan manometer suction (kg/m²).
Y = Beda tinggi antara Pd dan Ps (m).
Po = Tekanan diatas permukaan cairan
(kg/m²).
2.2.1 Menghitung Head Total System (H)
Head total system adalah selisih head sisi
tekan dengan head sisi hisap.Rumus menghitung
head total sistim [10]
𝐻 = (𝐻𝑑 − 𝐻𝑠) + 𝑌 + (𝑣𝑑
2−𝑣𝑠2
2𝑔) ,
Keterangan :
H = Head total (m).
Hd = Head sisi tekan (discharge) (m).
Hs = Head sisi hisap (suction) (m).
vd = Kecepatan cairan pada pipa discharge (m/s).
vs = Kecepatan cairan pada pipa suction (m/s).
Y = Beda tinggi antara Pd dan Ps (m).
2.2.2 Menghitung Kerugian Head
Menghitung kerugian head pada jaringan pipa
perlu dihitung karena sepanjang pipa terdapat rugi-
rugi tekanan.
a. Kerugian Head pada Pipa (hlp).
1) Rumus menghitung kerugian head pada pipa [11]
ℎ𝑙𝑝 = 𝑓.𝐿
𝐷.
𝑉2
2𝑔 (II.1)
Keterangan:
hlp = Kerugian head pada pipa (m).
f = Faktor gesekan pipa
L = Panjang pipa (m).
d = Diameter dalam pipa (m).
v = Kecepatan cairan (m/s).
g = Percepatan gravitasi (m/s2).
2) Menentukan kekasaran relatip (ε)
Faktor gesekan pipa sebagai fungsi dari
angka Reynold (Rn) dan kekasaran relatip
bagian dalam pipa. Kekasaran relatip dapat
ditentukan berdasarkan :
Diameter nominal pipa (D)
Bahan pipa
Berdasarkan angka Reynold (Rn > 2000) dan
kekasaran relatif (ε) maka faktor gesekan (f)
dapat ditentukan dengan grafik relative
rougness, sehingga kerugian head pada pipa
(hlp) dapat dihitung menggunakan persamaan
(2.9).
Bila angka Reynold (Rn) ≤ 2000,
maka faktor gesekan (f) dihitung
dengan rumus [11] :
𝑓 =64
𝑅𝑛 (II.2)
Bila angka Reynold (Rn) 2000,
maka (f) ditemukan dengan grafik
relative rougness.
3) Reynold Number (Rn) [11]
𝑅𝑛 =𝛾×𝑣×𝐷
𝜇
Keterangan:
Rn = Bilangan Reynold
γ = Berat jenis cairan (kg/m3).
D = Diameter dalam pipa (m).
v = Kecepatan rata-rata cairan dalam pipa
(m/s).
μ = Viskositas absolut cairan (kg/m s).
b. Kerugian Head pada Fitting dan Valve (hlf).
1) Kerugian head pada fitting dan valve [11]
Kerugian head pada fitting dan valve
dihitung dengan rumus:
ℎ𝑙𝑓 =𝑛.𝑘.𝑣2
2.𝑔
Keterangan :
hlf = Kerugian head pada fitting dan valve
(m).
n = Jumlah fitting, valve dan sejenisnya
(buah).
k = Faktor gesekan pada fitting dan
valve.
v = Kecepatan cairan di fitting dan valve
(m/s).
g = Percepatan gravitasi (9.81 m/s2).
2) Kerugian head pada jepitan valve [11]
Kerugian head pada jepitan valve dihitung
dengan rumus :
ℎ𝑙𝑓 =∆𝑃
𝛾
Keterangan :
γ = Berat jenis cairan (kg/m3).
P = Selisih tekanan pada valve (kg/m2).
2.2.3 Menghitung Daya Pompa Sentrifugal
Daya adalah kerja setiap satuan waktu. Pada
sistem perpompaan terdapat tiga jenis daya yaitu
[10]:
c. Daya cairan (Nh) atau HHP.
d. Daya pompa (Np) atau BHP.
e. Daya penggerak (Nd) atau DHP.
a. Daya Cairan (Nh)
Daya cairan atau fluida adalah daya yang
4 Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016
dibutuhkan untuk mengalirkan fluida.
Daya fluida pompa dihitung dengan rumus
[10] :
Nh = 100
HxQx
Keterangan :
Nh = Daya fluida (kW).
H = Head total pompa (m).
Q = Laju alir pemompaan (m3/s).
b. Daya Penggerak (Nd)
Daya penggerak (Nd) adalah daya yang
diberikan pada poros pompa atau daya
yang keluar dari proses penggerak, dapat
dihitung dengan rumus [10] :
Nd =1000
nPVI f (II.7)
Keterangan :
Nd = Daya penggerak (kW).
I = Arus listrik (ampere).
V = Tegangan listrik (volt).
Pf = Power faktor.
n = Jumlah fasa (1 atau 3).
c. Daya Pompa (Np)
Daya pompa adalah daya poros pompa
atau daya yang diberikan pada impeller,
dapat dihitung dengan rumus [10] :
Np = mx trans x Nd (II.8)
Keterangan :
Np = Daya pompa (kW).
ηtrans = Efisiensi transmisi (%).
ηm = Efisiensi motor (%).
Tabel 2 Nilai ηtrans
Sesuai Jenis Transmisi [10]
Jenis Transmisi ηtrans
Sabuk rata 0,9 – 0,93
Sabuk – V 0,95
Roda gigi lurus satu tingkat 0,92 – 0,95
Roda gigi miring satu
tingkat 0,92 – 0,98
Roda gigi kerucut satu
tingkat 0,92 – 0,96
Roda gigi planiter satu
tingkat 0,95 – 0,98
Poros kopling 0,99 – 1,00
Sedangkan nilai (ηm) didapatkan dari proses
plotting pada kurva performa motor listrik pompa
LNG. nilai (ηm) besarnya bervariasi tergantung
pada daya penggerak.
2.2.4 Efisiensi Overall Pompa
Efisiensi pompa dapat dihitung setelah
diperoleh daya hidrolik dan daya pompa. Efisiensi
pompa yang dirumuskan sebagai berikut [10] :
Pompa = 100%
)(N Pompa Daya
)(N Hydraulic Daya
p
h
Keterangan :
Nh = Daya fluida (kW).
Np = Daya pompa (kW).
2.2.5 Net Positive Suction Head (NPSH)
Net Positive Suction Head (NPSH) adalah
merupakan head netto pada flange sisi masuk
suatu pompa sentrifugal, setelah head positip
yang menyebabkan cairan masuk kedalam pompa
dikurangi semua head negative termasuk tekanan
penguapan cairan yang menghalangi masuknya
cairan tersebut. NPSH ada dua macam yaitu NPSHa
dan NPSHr.
NPSHa adalah head yang dimiliki oleh zat cair
pada sisi hisap pompa (ekivalen dengan tekanan
mutlak pada sisi hisap pompa), dikurangi dengan
tekanan uap jenuh zat cair ditempat tersebut.
Rumus Menghitung NPSHa [10]
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑎 = [𝑃𝑎−𝑃𝑣
γ− 𝑍𝑠𝑙 − ℎ𝑙𝑠 −
𝑣𝑠2
2g]
Keterangan:
NPSHa = Net Positive Suction Head
available (m).
Pa = Tekanan pada sisi hisap (kg/m2).
Pv = Tekanan uap cairan (kg/m2).
γ = Berat jenis cairan (kg/m3).
Zsl = Tinggi hisap statis (m).
hls = Kerugian pada suction (m).
v = Kecepatan cairan (m/s).
g = Percepatan gravitasi (9,81 m/s2).
2.2.6 NPSH required (NPSHr)
NPSHr atau NPSH yang diperlukan adalah head
tekanan yang besarnya sama dengan penurunan
tekanan. Besarnya NPSH yang diperlukan berbeda
untuk setiap pompa. Harga NPSHr harus diperoleh
dari pabrik pompa yang bersangkutan dan pada
umumnya tertera di name plate atau data spesifikasi
pompa. Nilai NPSHa yang dihitung harus lebih
besar daripada nilai NPSHr yang terdapat pada
desain pompa agar tidak terjadi kavitasi pada
pompa. [12]
Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016 5
2
Gambar 2 Grafik Fungsi NPSHa vs NPSHr [10]
2.2.7 Jumlah sudu impeller
Untuk mengetahui jumlah sudu setiap impeller
dapat ditentukan dengan terlebih dahulu
menghitung besarnya kecepatan spesifik setiap
tingkat (impeller). Kecepatan spesifik
didefinisikan sebagai harga putaran dari suatu
impeller, suatu model pompa dimana model
tersebut mempunyai kesamaan geometris dengan
pompa yang dimaksud dan dapat menghasilkan
head (H) = 1 m, Laju alir (Q) = 75 liter/s dan
Daya (N) = 1 HP bekerja pada efisiensi paling
tinggi. Kecepatan sepesifik ada 2 (dua) yaitu :
a. Kecepatan Spesifik Kinematik (nq)
Kecepatan spesifik berdasarkan Q = 75
liter/s dan H = 1 m yang dihitung dengan
rumus [10] :
4/3.H
Qnnq (II.11)
Keterangan:
nq = Kecepatan spesifik kinematik.
H = Head total (m).
Q = Laju alir pompa (m3/s).
n = Putaran per menit (rpm).
b. Kecepatan Spesifik Dinamik (ns)
Kecepatan spesifik berdasarkan N = 1 HP
dan H = 1 m yang dihitung dengan rumus [10] :
4/5.H
Nnn
h
s (II.12)
Keterangan:
ns = Kecepatan spesifik dinamik.
Nh = Daya hidrolik (HP)
nsi setiap tingkat/impeller [10] :
4/3..65,3
i
siH
Qnn (II.13)
Keterangan:
H = Head total (m).
Q = Laju alir pompa (m3/s).
n = Putaran per menit (rpm).
Hi = Head setiap tingkat (m/tingkat).
nsi = Kecepatan spesifik setiap tingkat.
i = Jumlah tingkat (tingkat).
III. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi penelitian yang dilakukan adalah
sebagaimana Gambar berikut:
3Gambar 3 Diagram Alir Optimalisasi
6 Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016
IV. HASIL DAN ANALISA
A. Data Perpipaan Kargo 1 Menuju Suction
Drum
Berikut ini adalah gambar sistem perpompaan
dari kargo 1 menuju suction drum :
Gambar 4 Sistem Perpipaan Kargo 1
Menuju Suction Drum
1. Data LNG
Berikut ditampilkan tabel data LNG
berdasarkan hasil sampling pada tanggal 2
November dan 2 Desember 2015.
2Tabel 3 Data LNG di FSRU PT XXX
Jenis Data Satua
n
Data 1 Data 2 Rata-
rata 2-11-
2015
2-12-
2015
SG - 0.462 0.464 0.463
Berat Jenis
(γ) kg/m3 462 464 463
Viskositas
(μ)
kg/m
s 0.136 0.134 0.135
Temperatur °C
-
161.0
5
-
160.4
7
-
160.7
6
2. Kondisi Operasi
Data kondisi operasi selama 2 bulan yang
sudah dikelompokkan ditampilkan pada tabel
berikut:
3Tabel 4 Data Level Min dan Max pada Q
tetap
Parameter Level
min
Level
max
Qaktual
(m3/hour) 296.1 296.1
Pvapour
(kg/m2 abs) 12678.1 12721.2
Level LNG
(m) 13.30 28.5
Tekanan Suction Drum
(kg/m2 abs)
6103
0 62540
Putaran pompa
(rpm) 3599.8
3601.
1
Kebutuhan arus listrik motor
(ampere) 151.6 150.8
Kebutuhan tegangan listrik
motor
(volt)
440 440
Opening valve
(%) 51 46
4
Tabel 5 Data QMin dan QMax pada Level tetap
Parameter Qmin Qmax
Qaktual
(m3/hour) 200.0 485.0
Pvapour
(kg/m2 abs) 12612.1 12606.5
Level LNG
(m) 20.0 20.0
Tekanan Suction Drum
(kg/m2 abs)
5766
0 54130
Putaran pompa
(rpm) 3598.8
3602.
1
Kebutuhan arus listrik motor
(ampere) 136.8 193.1
Kebutuhan tegangan listrik
motor
(volt)
440 440
Opening valve
(%) 38 100
B. Perhitungan Hambatan Sistem Perpipaan
Hambatan perpipaan yang dihitung adalah
hambatan sistem perpipaan sisi discharge (hld)
saja, dikarenakan tidak ada sistem perpipaan pada
sisi suction pompa.
5 Tabel 6 Data LNG di FSRU PT XXX
Parameter level
min
level
max Qmin Qmax
hlp (m) 5.814 5.814 2.689 15.492
hlf (m) 22.316 34.726 50.531 15.099
hld (m) 28.130 40.540 53.220 22.124
C. Perhitungan Head Pompa
Head sistem pompa didapatkan setelah
dilakukan perhitungan terhadap head discharge
dan head suction.6
Tabel 7 Nilai Head Pompa
Parameter level
min
level
max Qmin Qmax
Hs (m) 40.683 55.976 47.240 47.228
Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016 7
Hd (m) 192.5
21
208.19
5
210.01
1
172.57
3
H (m) 153.9
78
154.35
9
164.63
3
128.34
4
D. Perhitungan Daya Pompa
Daya pada sistem perpompaan dibagi menjadi
3 yaitu daya hidrolik, daya penggerak dan daya
pompa. Hasil perhitungan daya hidrolik
ditampilkan pada tabel berikut :
7Tabel 8 Nilai Daya Hidrolik
Parameter level
min
level
max Qmin Qmax
Nh (kW) 58.638 58.783 42.347 80.056
Nilai power factor = 0.85, n = 3 fasa dan
1000 adalah angka konversi, (1 kW = 1000 watt).
Hasil perhitungan daya penggerak ditampilkan
pada tabel berikut ini:
8Tabel 9 Nilai Daya Penggerak
Parameter level
min
level
max Qmin Qmax
I (ampere) 151.6 150.8 136.8 198.1
V (volt) 440 440 440 440
Nd (kW) 98.205 97.686 88.617 128.326
Nilai ηtrans = 1.00 (berdasarkan tabel 2.2)
dan ηm didapatkan melalui proses plotting pada
gambar berikut, berdasarkan nilai daya
penggerak.
Gambar 5 Ploting Efisiensi Mekanik
Nilai ηm dan hasil perhitungan daya pompa
terdapat pada tabel berikut:
9Tabel 10 Nilai Daya Pompa
Parameter level min level max Qmin Qmax
ηm (%) 87.2 88.5 88.7 89.0
Np (kW) 93.167 92.498 78.869 114.211
E. Perhitungan Efisiensi Pompa
Efisiensi pompa dapat dihitung setelah
diperoleh daya hidrolik dan daya pompa. Hasil
perhitungan efisiensi pompa ditampilkan pada
tabel berikut :
10Tabel 11 Nilai Efisiensi Pompa
Parameter level min level max Qmin Qmax
ηpompa (%) 62.9 63.6 53.7 70.1
F. Perhitungan Net Positive Suction Head
Available (NPSHa)
Nilai NPSHr dapat dilihat pada kurva
performa pompa. Sebagaimana gambar berikut:
4Gambar 6 Kurva Performa
Production pump LNG [9]
Hasil perbandingan antara nilai NPSHa dan
NPSHr ditampilkan pada tabel berikut.
11Tabel 12 Nilai NPSHa vs NPSHr
Parameter level
min
level
max Qmin Qmax
NPSHa (m) 13.3 28.5 20 20
NPSHr (m) 9.82 9.82 9.86 10.32
Hasil perbandingan nilai NPSHa dan NPSHr
menunjukkan bahwa range kondisi operasi pada
production pump LNG aman untuk pompa,
ditunjukkan dengan nilai NPSHa > NPSHr.
G. Perhitungan Jumlah Sudu Impeller
Berdasarkan nsi dapat ditentukan jenis
impeller, dimensi ratio dan jumlah sudu setiap
impeller sesuai dengan gambar (II.3).
8 Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016
12Tabel 13 Jenis Impeller, Dimensi Ratio
dan Jumlah Sudu
Parameter level
min
level
max Qmin Qmax
nsi 103.310 103.122 80.902 148.439
Jumlah sudu min 8
Jenis impeller Moderate Speed Impeller
Dimensi ratio
H. Hasil Analisa Unjuk Kerja Pompa LNG
Analisa unjuk kerja pompa yang sudah
dilakukan, dirangkum dalam bentuk tabel unjuk
kerja pompa berikut ini.
13Tabel 14
Nilai Unjuk Kerja LNG Production pump 1
Parameter Level
min
Level
max Qmin Qmax
Qaktual
(m3/hour) 296.1 296.1 200.0 485
Level
LNG
(m)
13.30 28.5 20.0 20.0
Head
(m)
153.97
8
154.35
9
164.63
3
128.34
4
Daya
(kW) 93.167 92.498 78.869 114.211
ηpompa
(%) 62.9 63.6 53.7 70.1
NPSHa
(m) 13.3 28.5 20 20
NPSHr
(m) 9.82 9.82 9.86 10.32
Perhitungan unjuk kerja pompa LNG juga
dilakukan dengan software Pipe Flow Expert
yang dimiliki oleh PT XXX.
I. Optimalisasi Unjuk Kerja Pompa LNG
Optimalisasi yang bisa dilakukan adalah :
Mencari range operasi terbaik agar nilai efisiensi
pompa tidak terlalu jatuh (> 55 %).
Tabel nilai unjuk kerja pompa menunjukkan
bahwa variabel level tidak terlalu berpengaruh
terhadap nilai efisiensi pompa. Selisih antara level
operasi minimum dan maksimum cairan LNG
mencapai 15.2 m, namun selisih nilai efisiensinya
hanya 1 %. Lain halnya dengan variabel laju alir,
pada tabel tersebut dapat dilihat bahwa selisih
antara nilai laju alir minimum dan maksimum
adalah 285 m3/hour dan selisih nilai efisiensinya
mencapai 31 %.
Nilai efisiensi pompa pada setiap laju alir
pompa dapat diketahui secara detail dengan
menggunakan metode trendline pada Microsoft
Excel. Metode trendline ini berfungsi untuk
mengetahui persamaan suatu garis atau kurva.
Berikut akan dijelaskan langkah-langkah
penggunaan metode trendline untuk menemukan
laju alir optimum :
1. Ploting grafik nilai efisiensi pada grafik
performa pompa, dilanjutkan dengan
memasukkan titik koordinat hasil plotting (x,
y) ke dalam microsoft excel.
2. Pembuatan grafik berdasarkan titik koordinat
yang diperoleh menggunakan menu line chart.
Proses trendline dapat dilakukan setelah grafik
efisiensi sudah terbentuk. Sehingga
didapatkan nilai kurva efisiensi terhadap laju
alir pompa yang diterjemahkan dalam
persamaan berikut :
y = -0.00034x2 + 0.3034x + 5.5414
keterangan :
y = nilai efisiensi pompa (%)
x = laju alir pompa (m3/hour)
Nilai minimal efisiensi pompa yang
diinginkan adalah sebesar 55 % , maka nilai 55 %
disubstitusikan pada variabel (y), sehingga
didapatkan nilai (x) atau laju alir pompa sebesar
214.64 m3/hour. Nilai 214.64 m3/hour akan
dijadikan sebagai nilai Qmin atau nilai batas bawah
range operasi pompa yang baru. Nilai laju alir
pompa yang dihitung dibulatkan menjadi 215
m3/hour karena input nilai set point laju alir
pompa pada sistem SCADA di FSRU PT XXX
tanpa desimal.
Berikut ini akan ditampilkan data kondisi
parameter operasi pompa pada saat pompa
mengalirkan laju alir sebesar 215 m3/hour.
14Tabel 15 Data Operasi Pompa saat Qmin
Optimum
Parameter Satuan Nilai
Qaktual m3/hour 215.0
Pvapour kg/m2 abs 12684.3
Level LNG m 20
Psd kg/m2 abs 57540
npompa rpm 3600.8
I motor ampere 141.2
Vmotor volt 440
Opening valve % 41
Optimalisasi unjuk kerja pompa yang sudah
dilakukan, dirangkum dalam bentuk tabel unjuk
kerja pompa berikut ini.
Jurnal Mekanika Mesin S-1 FTUP Vo. 15 No. 1 Januari 2016 9
15
Tabel 16 Optimalisasi Range Operasi LNG
Production pump 1
Parameter Level
min
Level
max
Qmin
optimu
m
Qmax
Qaktual
(m3/hour) 296.1 296.1 215.0 485
Level (m) 13.30 28.5 20.0 20.0
Head (m) 153.978 154.359 163.286 128.344
Daya
(kW) 93.167 92.498 81.406 114.211
ηpompa (%) 62.9 63.6 55.2 70.1
NPSHa
(m) 13.3 28.5 20 20
NPSHr
(m)
9.82 9.82 9.79 10.32
Perhitungan optimalisasi unjuk kerja pompa
LNG juga dilakukan dengan software Pipe Flow
Expert yang dimiliki oleh PT XXX.
Hasil perhitungan dapat dilihat pada gambar
berikut.
5Gambar 7 Tampilan software Pipe Flow
Expert
V. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil setelah
proses analisa dan optimalisasi terhadap unjuk
kerja
pompa LNG adalah sebagai berikut :
1. Range operasi production pump 1 yang
dijalankan selama ini digambarkan pada
skema berikut ini.
2. Spesifikasi pompa yang terpasang sudah
sesuai dengan kebutuhan proses di FSRU. Hal
ini dapat dibuktikan dengan perhitungan jenis
dan jumlah impeller. Hasil perhitungan jenis
impeller didapatkan jenis moderate speed
impeller dan jumlah impeller minimal yang
dibutuhkan adalah 8 buah.
3. Optimalisasi yang dilakukan adalah mencari
range operasi pompa yang baru agar
efisiensinya > 55 % dalam setiap kondisi
operasi pompa. Analisa menunjukkan bahwa
hanya nilai batas bawah laju alir pompa (Qmin)
yang perlu dicari karena nilai efisiensinya <
55 %.
DAFTAR PUSTAKA
1. Haryono, "LPG and LNG Character,"
PTK Akamigas-STEM, Cepu, 2012.
2. D. o. E. USA, "Liquiefied Natural Gas
Understanding the Basic Facts,"
Understanding the Basic Fact, vol. I, pp.
1 - 24, 2005.
3. J. Jani, "International Journal of Advance
Engineering and Research,"
SELECTION OF CRYOGENIC
INSULATION FOR LNG TRANSFER
LINE, vol. 2, no. 2, pp. 11-19, 2015.
4. McGuire and White, Liquefied Gas
Handling Principles on Ships and in
Terminals Third Edition, London:
Witherby & Co Ltd, 2000.
5. J. Jani, "International Journal of Advance
Engineering and Research," Safety and
Security of Liquefied Natural Gas, vol. 2,
no. 5, pp. 1291-1298, 2015.
6. Suparno, "LNG Plant," in Produk Gas,
Cepu, Akamigas-STEM, 2010, pp. 56-
69.
7. R. Juliaty, "Repository.Widyatama," PT
Indosinga Lestari, 12 Februari 2012.
[Online]. Available:
http://repository.widyatama.ac.id/xmlui/
bitstream/handle/10364/508/bab1.pdf?se
quence=7. [Accessed 28 September
2015].
8. I. J. Karassik, J. P. Messsina, C. Paul and
H. C. C, Pump Handbook Third Edition,
London: Mc Graw-Hill Education; 4th
edition, 2007.
9. GOLAR LNG LIMITED, Pedoman
Operasi Terminal Nusantara Regas Satu
Revisi 4, Jakarta: PT Nusantara Regas,
2012.