Compressor : Basic Theory Part 01

Teori Dasar Kompresor (Bagian 01).

Compressor seperti pompa membutuhkan energi untuk memindahkan fluida ke system perpipaan. Seperti halnya pompa, kompresor secara umum dapat diklasifikasikan menjadi reciprocating dan sentrifugal unit. Kompresor jenis reciprocating unit bekerja pada kecepatan rendah dan centrifugal unit digunakan pada tekanan yang relatif tinggi. Pada kasus ini pompa positive displacement, reciprocating compressor juga memproduksi pulsating flow (aliran berdenyut). Instalasi reciprocating harus didesain untuk menghindari peralatan dan perpipaan dari kerusakan yang diakibatkan oleh pulsating dan vibration

Kompresor bekerja memampatkan fluida compressible (udara dan gas). Kompresor udara biasanya menghisap udara dari udara atmosfer (p = 1 atm), namun adapula kompresor yang menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer (p > 1 atm), dalam hal ini bekerja sebagai penguat (booster). Sebaliknya jika kompresor menghisap gas yang bertekanan lebih kecil dari tekanan atmosfer (p <>

Klasifikasi Kompresor

Kompresor Sentrifugal

Kompresor sentrifugal terdiri dari casing, inner casing (inner barrel) yang merupakan rumah dari rotating component (rotor) dan stationary component.

Secara sederhana operasi kompresor sentrifugal bisa diterangkan sebagai berikut, kompresor sentrifugal mencapai tekanan tertentu adalah dengan memberikan tenaga inersia (acceleration, deceleration, dan turning) pada gas, dalam artian dengan memutar impeller secara cepat. Guide vane mengarahkan aliran gas masuk ke inlet impeller. Gas dipercepat dengan putaran impeller dan keluar melalui diffuser, dimana aliran gas diperlambat, akibatnya energi kecepatan dari gas dirubah menjadi energi tekanan, jadi di daerah diffuser tekanan gas naik. Energi yang keluar dari tingkat terakhir merupakan tekanan discharge dari kompresor tersebut.

Kira-kira 2/3 kenaikan tekanan terjadi diimpeler itu sendiri, sedangkan 1/3 nya terjadi didifuser. Putaran impeller adalah yang paling berpengaruh pada pemberian energi kinetic pada gas, dan semua bentuk kerja dari gas adalah gerak dan impleller. Stationary komponen (diffuser) merubah energi kinetic ke energi tekanan. Kombinasi dari inlet guide vane, impeller, dan diffuser disebut compressor stage. Guide vane dan diaphragm dibaut bersama dan disebut stator. Compressor stage bisa dipasang seri dan dalam casing compressor bisa terdiri dari beberapa stage, tergantung dari keterbatasan casing, dan juga jumlah kenaikan tekanan yang diinginkan.

Kompresor Anjakan Positif

Kompresor anjakan positif jenis putar dapat digunakan untuk tekanan buang samapai 6 atm. Kebanyakan kompresor yang bersperasi pada tekanan buang di atas 3 atm adalah mesin anjakan positif bolak-balik. Mesin demikian beroperasi secara mekanik dengan cara yang sama dengan pompa bolak-balik, dengan satu perbedaan pokok, yaitu bahwa pencegahan kebocoran disini jauh lebih sulit, dan kenaikan suhu cukup penting. Dinding-dinding silinder dan kepala silinder dilubangi untuk membuat mantel pendingin yang menggunakan air atau refrigerant.kompresor bolak-balik biasanya digerakkan dengan motor dan hampir selalu beraksi ganda.

Bila diperlukan rasio kompresi yang lebih besar daripada yang dapat dicapai dalam satu silinder saja, maka digunakan kompresor bertahap banyak (multistage). Antara tahap-tahapnya disediakan pendingin yang berupa penukar kalor jenis tabung yang menggunakan air atau refrigerant sebagai pendingin. Pendingin antara harus mempunyai kapasitas perpindahan kalor yang cukup besar untuk menurunkan suhu arus gas antar tahap ke suhu isap semula. Kadang-kadang disediakan pula pendinginan belakang (aftercooler) untuk mendinginkan gas tekanan tinggi yang keluar dari tahap akhir kompresor.

Reciprocating Compressor

Reciprocating compressor menjadi salah satu jenis yang telah digunakan untuk aplikasi yang lebih luas. Kecepatan alirnya dapat mencapai 125 – 514 putaran per menit. Kecepatan kerja pistonnya dapat mencapai 500 – 950 ft per menit, namun sebagian besar dapat mencapai 700 – 50 ft per menit. Kecepatan nominal gas yang mampu melalui valve biasanya pada range 4500 – 8000 ft per menit. Tekanan dischargenya mulai dari range tekanan vakum sampai 3000 lb per in².

Reciprocating compressor pada dasarnya merupakan suatu mesin yang memiliki variabel kapasitas yang diperoleh dengan mengubah kecepatan dari penggerak utama. Kapasitasnya dapat bervariasi pada mesin multisilinder (multiple cylinder machine) dengan mengubah head atau outers ends dan crank atau inner ends tidak berlaku oleh kegunaan alat yang mengangkat suction valve terbuka secara manual ataupun otomatis. Penambahan volume pmeriksaan dapat ditingkatkan yang dapat di cut in ataupun cut out untuk bermacam kapasitas kompresor yang diperlukan.

Untuk beberapa aplikasi, kompresor ini lebih sering digunakan untuk pemeriksaan volume yang lebih besar untuk menjaga kekonstanan kelebihan horsepower untuk cakupan kondisi tekanan yang lebih luas. Kemudian operasi ekonomi mencakup operasi penggerak utama pada muatan rata-rata untuk range yang lebih luas dari tekanan operasinya.

Dalam perancangan, seluruh bagian diberikan analisis tekanan dengan seksama untuk menentukan bahwa tekanan operasi berada dalam daya tahan kekuatan material yang digunakan. Faktor yang cukup dari segi keselamatan disatukan untuk menutupi variasi yang diharapkan dalam pembuatan, material dan penggunaan

Konstruksi kompresor dengan silinder yang berdiameter besar dan bertekanan rendah dapat dilihat pada gambar 4.1. Pistonnya memiliki spesifikasi kekuatan besi atau campuran alumunium dan logam. Head silinder dan silindernya dari dari besi cor. Head silinder dapat dipasang dengan berbagai jenis valve agar volumenya tetap minimum.

Ring piston biasanya terbuat dari besi cor, atau dapat juga dibuat dari perunggu, potongan besi cor, atau potongan thermosetting plastic. Material dasar ring ini dipilih berdasarkan gas yang akan dialirkan ke dalam kompresor dan kegunaan kompresor itu sendiri. Sedangkan packing tangkai piston merupakan jenis multi stage metalik yang menggunakan material sama dengan material ring piston. Pada kenyataannya semua jenis kompresor silinder yang dibuat selalu dilengkapi dengan tangkai piston dan diproduksi pada pabrik-pabrik tertentu.

Banyak unit reciprocating compressor menggunakan untuk saluran gas alam, antara lain pengaruh kompresor driver dan kompresor adalah terdapat diunit tunggal. Di dalam kompresor multi silinder yang besar, beberapa silinder kompresor dan silinder mesin/motor adalah kedua-duanya dihubungkan kepada crankshaft yang sama. Gas alam digunakan untuk bahan bakar mesin/motor. Ketika mesin/motor memutar crankshaft, tangkai yang menghubungkan crankshaft ke piston kompresor saling memberi piston dalam silinder kompresor. Dalam mesin yang khas, silinder mesin/motor adalah salah satu vertical atau di dalam sauatu vertical V bentuk wujud dan silinder kompresor horizontal.

Jika silinder kompresor dari suatu unit kompresor reciprocating integral tunggal dioperasikan secara parallel, masing-masing silinder memampatkan sebagian dari total volume gas dan masing-masing silinder beroperasi dengan kira-kira tekanan suction dan discharge yang sama. Bagaimanapun juga satu unit kompresor untuk terdiri dari lebih dari satu langkah tekanan yang menghubungkan silinder kompresor secara urut. Di dalam bentuk ini, masing-masing silinder menangani total volume, tetapi tekanan discharge dari langkah silinder yang pertama sama dengan tekanan suction, lebih sedikit kerugian pemasangan pipa dari silinder yang berikutnya. Jika besar total kompresi ratio yang ada, pengaturan rangkaian ini dapat digunakan.

Silinder reciprocating compressor berisi suction dan discharge valve untuk mengalirkan arus gas ke dalam dan keluar silinder. Gas yang mengalir ke dalam silinder melalui katup isap pada tekanan dan temperatur suction dimampatkan dalam silinder dan yang dikeluarkan pada tekanan yang lebih tinggi melalui discharge valve.

Volume unit yang dapat dimampatkan di bawah kondisi tekanan tergantung pada ukuran silinder, panjang langkah piston, ukuran silinder dan panjangnya langkah yang menentukan jarak piston, dan volume pemeriksaan di dalam silinde itu. Volume pemeriksaan adalah volume yang sisanya dalam silinder kompresor pada ujung discharge piston langkah piston. Adalah volume antara akhir langkah piston dan alhir silinder yang volumenya lebih terdapat di bagian klep dan area yang lain. Volume pemeriksaan pada umumnya dinyatakan sebagai persen dari jarak piston.

Silinder kompresor yang beroperasi pada tekanan yang rendah biasanya adalah lebih besar dari suatu volume gas yang sama ditekanan yang lebih tinggi. Seperti memasang gas yang dimampatkan, jumlah gas sama pada suatu volume yang lebih kecil. Pada suatu integral reciprocating compressor silinde yang diatur secara urut, ukuran silinder kompresor berkurang seiring dengan peningkatan tekanan