Tuesday, December 18, 2012

Apa yang terjadi jika Diff Head Pump (Jauh) Lebih besar daripada Actual Diff Head Yang Dibutuhkan?


Jawabannya: Jika selisihnya sangat besar, pompa akan trip. How come?

Jika anda berpikir bahwa dengan menyediakan pompa dengan diff head yang lebih besar daripada req. diff head akan memberikan jaminan bahwa pompa anda akan running dalam segala kondisi, maka anda harus berpikir kembali.

Dalam suatu kasus, salah satu pembaca blog ini pernah bertanya dalam artian yang kira-kira begini.

“Pompa saya memiliki diff head 10 bar. Sedangkan tekanan di discharge pompa 3.5 bar. Kenapa pompa saya selalu trip?”

Jawabannya: tidak ada yang salah dengan pompa anda. Yang salah adalah system pressure anda. System pressure  yang dihadapi pompa anda saat ini jauh dibawah diff head pompa. Silakan lihat kurva pompa berikut.

                                                              Fig.1

Pompa akan selalu beroperasi di titik pertemuan antara system pressure dan kurva pompa. Seperti yang terlihat di kurva pompa diatas, diff head yang disediakan pada Best Efficiency Point (BEP) adalah 10 bar, dan minimum head pompa adalah 8 bar. Sedangkan system pressure adalah 3.5 bar. As you see, antara kurva pompa dan system pressure tidak saling berhubungan.

Kurva pompa memiliki batasan di sisi kanan, yang disebut dengan maximum continous flow. Jika pompa dioperasikan melewati titik ini, maka yang terjadi adalah:


1. Konsumsi power akan jauh meningkat (lihat hubungan antara flow dengan kurva power). Umumnya motor memiliki proteksi berupa motor untuk trip, jika power yang dikonsumsi melebihi batas high tertentu. Hal ini disediakan untuk mencegah motor terbakar karena overload. Dan karena system pressure adalah 3.5 bar, artinya pompa akan beroperasi melewati titik max cont flow-nya, out of curve! Sehingga motor akan trip, dan otomatis pompanya juga akan trip

2. Melihat ke kurva NPSHR , maka dengan system pressure yang rendah, NPSHR akan menjadi sangat tinggi. Jika NPSHA yang disediakan oleh engineer dilewati oleh NPSHR ini, maka kavitasi akan terjadi dan pompa anda akan rusak.

3. Vibrasi. Selain karena faktor kemungkinan kavitasi, hal ini juga dikarenakan pompa akan beroperasi jauh di atas BEP-nya. 

Ketiga faktor di atas cukup menjelaskan bahwa JIKA diff head pompa didesain jauh di atas system pressurenya, maka pompa tidak akan dapat run.

Pertanyaan selanjutnya:

Kalau sudah terlanjur terbeli pompanya, bagaimana cara membuat pompa dapat tetap run?


Well, Ada 3 hal yang dapat dilakukan:


  •        Prinsipnya adalah menaikkan  system pressure sehingga system curve berpotongan dengan kurva pompa. Menaikkan system pressure berarti menambah pressure drop di system perpipaan yang dihadapi pompa. Dapat dilakukan baik dengan penambahan Restriction oriffice (RO) atau menambah control valve.
          Dalam kasus di atas, jika ingin menambhakan RO atau control valve, maka  pressure drop yang harus diberikan oleh RO ataupun control valve adalah: 10 – 3.5 bar = 6.5 bar.


  •       Jika opsi pertama adalah menaikkan system curve, maka opsi kedua adalah menurunkan pump curve. Jika masih memungkinkan, mintalah ke vendor pompa untuk mendesign ulang pompanya berdasarkan system pressure yang baru. Namun, jika sudah terlanjur didesign dan sudah tidak dapat berubah lagi, anda dapat menurunkan curve pompa dengan cara menambahkan VSD (Variable Speed Drive). VSD akan membuat kurva pompa anda seperti ini
                                                                   Fig 2

Silakan mampir ke tulisan saya sebelumnya di sini untuk pembahasan tentang pengontrolan flow lewat VSD.

Hasilnya adalah kurva pompa akan bertemu dengan system pressure pada suatu titik. Yang operator nantinya harus lakukan hanyalah masukkan set point flow agar VSD mengkonversi flow yang diinginkan ke speed pompa.


  •          Cara terakhir,adalah dengan “mencekik” manual valve di discharge pompa. Mencekik (memperkecil bukaan valve) di discharge pompa akan menaikkan system pressure drop sehingga system pressurenya bertemu dengan kurva pompa. Murah meriah. Namun, metode ini memilki resiko:
a.   Siapapun dapat merubah bukaan valve di lapangan. Dan jika itu terjadi, pompa beresiko trip

b.    Jika ukuran valve sangat besar, akan sangat sulit melakukan throttling, kecuali jika disediakan MOV (Motorized Operated Valve) untuk memudahkan buka tutup valve.

Any other opinion? Why don’t you share with us.

Gandi
Process Engineer



15 comments:

  1. Mantap bro.. Nice Share. Tapi untuk 3 hal yang mungkin dilakukan, apakah opsi pertama dan ketiga malahan berpotensi merusak pompa? karena dengan menjepit discharge atau nambah RO malah nurunin flowrate, kalo pompa beroperasi dibawah minimum flow pompa bisa jadi vibrasi, kavitasi, bahkan rusak..? please CMIIW.

    ReplyDelete
  2. Tidak berpotensi merusak pompa, dengan catatan pressure drop yang didesain benar. Alasannya adalah sebagai berikut.

    Saya mengutip API 610 (2004) chapter 5.1.14:
    "Pumps shall have a preferred operating region of 70 % to 120 % of best efficiency flowrate of the pump as furnished".

    Teman saya-Rotating Engineer- pernah menjelaskan kepada saya, bahwa salah satu alasan mendesain pompa dengan range 70%-120% dari BEP-nya adalah juga terkait dengan vibrasi. Jika pompa beroperasi di luar range ini, pompa akan mengalami vibrasi.

    Dalam case ini, penambahan RO bertujuan membuat system curve berpotongan dengan pump curve di titik "desired point" yaitu 10 bar. As you see di Fig 1, head 10 bar itu berada di dekat Best Efficiency Point (BEP) pompa, sehingga pompa tidak akan vibrasi,dan malah running dengan performa terbaiknya.

    Jadi, jika desain pressure drop yang diberikan untuk RO-nya adalah pas 6.5 bar, seharusnya tidak akan terjadi masalah dengan pompa.

    Semoga terjawab ^^

    ReplyDelete
  3. Tambahan jawaban untuk pertanyaan:

    Quote:
    "karena dengan menjepit discharge atau nambah RO malah nurunin flowrate, kalo pompa beroperasi dibawah minimum flow pompa bisa jadi vibrasi, kavitasi, bahkan rusak..?"

    Sebenarnya, memang itu yang kita inginkan. Penjelasannya adalah sebagai berikut.

    Jika kita lihat Fig 1, kita dapat melihat bahwa system curve dan pump curve tidak saling berpotongan. This is bad.

    However, kalau kita ekstrapolasi pump curve dan system curve, mereka akan berpotongan somewhere di satu titik, namun diluar maximum continuous flow.

    Sebagaimana yang saya tuliskan di posting, bahwa running pompa di luar max cont flow akan berakibat motor trip atau terbakar dan pompa trip. Namun, mari kita kesampingkan hal ini dulu. Anggaplah motor masih sanggup melayani pompa dan garis max continuous flow itu tidak ada.

    Thus, maka akan kita temui pump curve dan dan system curve saling berpotongan, dan memberikan nilai flowrate tertentu, yang mana nilainya jauh melebihi rated flowrate yang diinginkan.

    Karena saya ingin membuat pompa beroperasi dititik rated flow yang saya inginkan, apa yang harus saya lakukan? Obviously adalah memperkecil bukaan didischarge pompa sehingga rated flowrate yang saya inginkan tercapai. Memperkecil bukaan berarti otomatis memberikan pressure drop tambahan ke system.

    Semoga menjawab. Jika ada yang belum jelas, jangan sungkan menyampaikan. Saya terbuka untuk diskusi :)

    ReplyDelete
    Replies
    1. hmmm I see mas bro,

      dalam arti kata, kondisi diatas bisa diterima selama perpotongan pump dan system curve masih dalam range acceptable flowrate dan BEP-nya, begitu..? Mohon pencerahannya.

      Delete
    2. Betul sekali!

      Btw, saya merasa diskusi ini bagus. Boleh tau nama ki sanak? Rasanya sayang kalau kita berdiskusi tapi tidak saling kenal :D

      Delete
    3. Perkenalkan Pak Gandi Iswara, nama saya Farhan Surury dari Surabaya..

      Btw, blog anda sangat bagus sekali. Saya tunggu next postnya, kebetulan saya baru baca artikel yang ini, nanti coba saya tilik artikel lainnya.

      Salam,
      Farhan Surury

      Delete
    4. hehehe.. mantap bro!

      Delete
  4. Ternyata elo Han :D :D..

    Thanks udah mampir. Jangan bosen bosen mampir ya

    ReplyDelete
  5. Bagus sekali penjelasannya Mas Gandi..
    Mau nanya mas
    saya punya permasalahan sebaliknya,,
    saya ingin menggantikan pompa LPG yang flownya terlalu besar (normal flow 125 m3/hr, diff head = 81 m) padahal flow yang dibutuhkan hanya 4 m3/hr, kebetulan yang ada hanya pompa air dan rencana akan saya gunakan untuk mengganti pompa LPG tersebut ( spec pompa air: normal flow 4 m3/hr, diff head = 14,3m).
    menurut mas, apakah pompa air tersebut bisa menggantikan pompa LPG??
    Apakah diff head pompa bisa ditingkatkan??

    ReplyDelete
  6. Pak Khairuddin,

    Salam kenal.

    Sayang sekali, menurut saya tidak bisa menggunakan pompa air yang Bapak propose untuk pompa LPG. Alasannya sebagai berikut.

    1. Pompa LPG seharusnya adalah API Pump. Yang mana memiliki requirement yang lebih strict. Sementara pompa water Bapak, kemungkinan besar adalah ANSI pump, yang memiliki design yang lebih "longgar" ketimbang API Pump.

    2. Pompa LPG biasanya didesain dengan double mechanical seal. Biasanya kombinasi plan 11+52, yang mana, jika terjadi kebocoran di mech seal, hazardous fluid LPG dapat terelease ke flare. Saya yakin desain mech seal pompa water Bapak tidak seperti ini.

    3. Diff head nya terlalu jomplang. Pak Khairuddin membutuhkan diff head 81 m, sedangkan diff head available dari pompa water-nya hanya 14.3 m. Menaikkan diff head tanpa mengganti casing dapat dilakukan dengan menaikkan diameter impeller pompa. Tapi, melihat diff head nya cukup jauh, saya nggak yakin max diameter impeller yang bisa terpasang di pompa water Bapak dapat memberikan diff head 81 m. Pak Khairuddin bisa cek ke kurva pompa Bapak. Coba lihat di kurvanya, berapa maksimum diameter impeller yang bisa dipasang, dan berapa diff headnya.Kalau tidak ada, silakan hubungi vendor pompa water-nya.

    ReplyDelete
  7. Pak kok saya jadi bingung yah? kalo pompanya punya diff head 10 bar (sepertinya TDH- total diff head mungkin yah?) dan tekanan discharge 3.5 bar, secara matematis bisa aja suction pressurenya -6.5 bar dong? mungkin gk yah?

    mgk maksudnya bener tapi menerangkannya salah jadi membingungkan. yg lebih mendekati kebenaran mungkin istilahnya pompanya kebesaran, jadi perlu disuruh kerja lebih sebesar max 6.5 bar ke system curve (disini asumsi suction 0 bar bisa and boleh buat liquidnya, tidk ada vapor, gk kena bubble point etc). nah ngasih tambahan kerja 6.5 bar ini yah bisa dengan orifis, control valve, dinaekin pipanya setinggi H or apalah mungkin yg bisa dia bekerja lebih.
    pompa yg kebesaran pada suction yg sama sesuai desain biasanya flownya yg dihasilkan lebih besar, secara kurva makin ke kanan, overflow, mengalami uptrhust, mekanikal mulai bervibrasi dan usaha yg dibutuhkan nambah, ampere naek dan trip?
    kemungkinan lainnya bila suctionnya open ditch ada terjadi vacuum di suction akibatnya fluida jatoh hingga bubble point, kavitasi dan pompa kembali getar2 ada 2 phase, usaha yg diperlukan makin naik karena ada bagian yg compressible mengacaukan dan membutuhkan suaha lebih dan trip lagi deh.

    kasus pompa LPG terlepas dari type pompa dan mekanikal, kalo semua sempurna coba diliat lagi pengaruh SG dan head....
    salam


    ReplyDelete
    Replies
    1. Pak, Saya jawab satu-satu dulu ya.. (currently so busy ^^)

      Quote:
      "kalo pompanya punya diff head 10 bar (sepertinya TDH- total diff head mungkin yah?) dan tekanan discharge 3.5 bar, secara matematis bisa aja suction pressurenya -6.5 bar dong? mungkin gk yah?"

      Saya jawab:
      Sangat mungkin Pak.

      As you know, tekanan di discharge pompa dipengaruhi oleh system di downstreamnya. So, jika sebenarnya system yg dihadapi di downstream pompa memberikan discharge head yang rendah (katakanlah 3.5 bar), dan suction head = 0 bar, maka diff head total akan menjadi 3.5 bar.

      Meskipun pompanya sebenarnya di desain di head 10 bar. Artinya, pompa ini beroperasi diluar pump curve-nya.



      Delete
    2. Quote:
      "kasus pompa LPG terlepas dari type pompa dan mekanikal, kalo semua sempurna coba diliat lagi pengaruh SG dan head...."

      Saya jawab:
      Kalau bapak baca baik-baik, saya sudah menulis soal head. Saya kutip lagi tulisan saya tentang head di atas:

      "3. Diff head nya terlalu jomplang. Pak Khairuddin membutuhkan diff head 81 m, sedangkan diff head available dari pompa water-nya hanya 14.3 m. Menaikkan diff head tanpa mengganti casing dapat dilakukan dengan menaikkan diameter impeller pompa. Tapi, melihat diff head nya cukup jauh, saya nggak yakin max diameter impeller yang bisa terpasang di pompa water Bapak dapat memberikan diff head 81 m. Pak Khairuddin bisa cek ke kurva pompa Bapak. Coba lihat di kurvanya, berapa maksimum diameter impeller yang bisa dipasang, dan berapa diff headnya.Kalau tidak ada, silakan hubungi vendor pompa water-nya."

      Soal SG...
      SG dibutuhkan untuk menghitung pressure drop. Dan nilai pressure drop akan mempengaruhi nilai kebutuhan head.
      Artinya,final result dari kita mengethaui SG adalah mengetahui nilai head.
      Sehingga, kalau kita sudah tau head nya berapa, tidak perlu toh repot repot mengetahui SGnya lagi?

      Bukan begitu, Pak Anonim?

      Delete
    3. Pak Anonim,

      Saya baru ingat, kalau SG merupakan salah satu variable untuk menghitung hydraulic power.

      Ok. Anda benar. Terimakasih sudah mengingatkan. SG harus dilihat kembali.

      Anyway, seharusnya jika faktor Head dan Flow bisa memenuhi, faktor SG tidak masalah, karena SG water lebih besar daripada HC.

      However, dalam kasus Pak Khairuddin ini, hal tersebut tidak perlu dilihat lagi, karena faktor faktor yang sulit dipenuhi di komen saya sebelumnya.

      Delete
  8. Assalamualaikum

    Pak saya ingin tanyakan tentanga 2 hal Preffered operating region dan rated flow seperti yang tertera di API 610 "Pumps shall have a preferred operating region of 70 % to 120 % of best efficiency flowrate of the pump as furnished. Rated flow shal be within the region of 80-110% of bes efficiency flowrate of the pump as furnished'. Misal saya memiliki pompa kapasitas 100 m3/h dan pompa memiliki flow at BEP 89 m3/h. setelah saya hitung seperti ini

    %BEP = (100 m3/h)/(89 m3/h)x100% = 115 %

    Apakah pompa saya aman? karena pompa bekerja diluar rated flow of BEP (80-110% BEP)

    ReplyDelete