Memahami Lonjakan pada Kompresor
Definisi: Apa itu Surging?
Bergelombang (juga disebut lonjakan kompresor) adalah ketidakstabilan aerodinamis yang hebat pada kompresor sentrifugal dan aksial di mana seluruh aliran melalui kompresor secara berkala berbalik arah, menciptakan tekanan dan aliran yang berosilasi dengan frekuensi biasanya berkisar antara 0,5-10 Hz. Selama siklus lonjakan, aliran berhenti sejenak atau berbalik arah, tekanan turun, kemudian aliran kembali maju, tekanan naik, dan siklus berulang. Hal ini menciptakan gaya fluktuasi yang sangat besar pada rotor, menghasilkan... getaran, suara ledakan keras, dan dapat merusak kompresor dalam hitungan menit jika tidak segera dihentikan.
Lonjakan pada dasarnya adalah ketidakstabilan sistem yang melibatkan kompresor dan perpipaan/volumenya, bukan hanya kompresor itu sendiri. Lonjakan terjadi ketika kompresor mencoba beroperasi melebihi batas kenaikan tekanan pada laju aliran rendah, dan pencegahannya memerlukan sistem kontrol anti-lonjakan yang menjaga aliran tetap di atas garis lonjakan.
Mekanisme Lonjakan
Deskripsi Siklus Lonjakan
Siklus lonjakan yang umum berlangsung sebagai berikut:
- Pengurangan Aliran: Permintaan sistem menurun, aliran melalui kompresor berkurang
- Awal Macet: Pada aliran yang sangat rendah, bilah kompresor macet (aliran terpisah)
- Keruntuhan Tekanan: Kompresor yang macet tidak dapat mempertahankan tekanan pembuangan
- Pembalikan Aliran: Gas bertekanan tinggi dalam pipa pembuangan/plenum mengalir mundur melalui kompresor
- Penyetaraan Tekanan: Tekanan pembuangan turun saat gas mengalir mundur
- Aliran Maju Kembali: Setelah tekanan turun, kompresor dapat mengalir maju lagi
- Tekanan Meningkat: Aliran maju meningkatkan tekanan pembuangan
- Siklus Berulang: Tekanan tinggi kembali menyebabkan kemacetan, mengulang siklus tersebut
Frekuensi Lonjakan
- Ditentukan oleh volume sistem (perpipaan, plenum, bejana) dan karakteristik kompresor
- Volume yang lebih besar → frekuensi lonjakan yang lebih rendah
- Rentang tipikal: 0,5-10 Hz
- Sistem kecil: 5-10 Hz
- Sistem besar: 0,5-2 Hz
- Frekuensi relatif konstan untuk sistem tertentu
Kondisi yang Menyebabkan Lonjakan Kasus
Beroperasi di Luar Garis Lonjakan
Garis lonjakan pada peta kinerja kompresor:
- Garis Gelombang: Batas operasi stabil paling kiri pada peta kompresor
- Operasi Aman: Di sebelah kanan garis gelombang (aliran lebih tinggi)
- Zona Lonjakan: Di sebelah kiri garis gelombang (tidak stabil, dilarang)
- Batas: Biasanya mengoperasikan margin aliran 10-20% di sebelah kanan garis lonjakan
Peristiwa Pemicu
- Pengurangan Permintaan: Permintaan proses menurun, aliran berkurang
- Pembatasan Pembuangan: Penutupan atau penyumbatan katup
- Pengurangan Kecepatan: Perlambatan kompresor tanpa pengurangan aliran proporsional
- Perubahan Kepadatan: Perubahan berat molekul atau suhu mempengaruhi karakteristik kompresor
- Pengotoran: Endapan pada bilah mengurangi kapasitas kompresor
Efek dan Konsekuensi
Getaran
- Amplitudo: Dapat mencapai 25-50 mm/s (1-2 in/s) atau lebih
- Komponen Aksial: Terutama parah pada arah aksial
- Frekuensi Rendah: Pulsasi 0,5-10 Hz
- Seluruh Mesin: Seluruh rakitan kompresor bergoyang dan bergetar
Kerusakan Mekanis
- Kegagalan Bantalan: Beban kejut merusak bantalan dalam hitungan jam
- Kerusakan Segel: Gerakan aksial dan pembalikan tekanan merusak segel
- Kerusakan Poros: Tegangan lentur dan torsional akibat pembalikan aliran
- Kerusakan Bilah: Beban aerodinamis bergantian menyebabkan kelelahan, kemungkinan pelepasan bilah
- Kerusakan Kopling: Kopling yang merusak akibat guncangan torsional
- Bantalan Dorong: Dorongan yang bergantian dengan cepat dapat merusak bantalan dorong
Konsekuensi Proses
- Osilasi tekanan dan aliran yang mempengaruhi proses hilir
- Penyimpangan suhu akibat siklus kompresi/ekspansi
- Kemungkinan gangguan proses atau trip sistem keselamatan
- Masalah kualitas produk akibat kondisi yang tidak stabil
Deteksi
Tanda Getaran
- Timbulnya denyutan frekuensi rendah dengan amplitudo besar secara tiba-tiba
- Frekuensi dalam rentang 0,5-10 Hz
- Berat getaran aksial
- Amplitudo yang tidak stabil dan bervariasi
Tanda Tangan Akustik
- Suara ledakan atau desisan yang keras
- Denyut ritmis terdengar pada frekuensi lonjakan
- Khas dan tak salah lagi
Indikator Proses
- Tekanan pelepasan berosilasi
- Aliran berosilasi (dapat berbalik arah)
- Fluktuasi suhu
- Fluktuasi arus motor
Pencegahan: Kontrol Anti-Lonjakan Arus
Komponen Sistem Anti-Lonjakan Arus
Katup Daur Ulang
- Katup kerja cepat yang melewati pembuangan kompresor ke hisap
- Terbuka untuk meningkatkan aliran saat mendekati garis lonjakan
- Berukuran untuk aliran kompresor penuh jika diperlukan
Pengukuran Aliran dan Tekanan
- Pemantauan laju aliran dan kenaikan tekanan secara terus menerus
- Plot titik operasi pada peta kompresor
- Mendeteksi pendekatan ke garis lonjakan
Pengendali
- Menghitung jarak ke garis lonjakan
- Membuka katup daur ulang saat mendekati lonjakan (dengan margin keamanan)
- Sistem modern menggunakan algoritma adaptif
- Waktu respons kritis (< 1 detik (persyaratan umum)
Prosedur Operasional
- Jangan pernah beroperasi di sebelah kiri garis lonjakan
- Pertahankan margin aliran 10-20% dari lonjakan
- Perubahan beban bertahap (hindari penurunan permintaan yang cepat)
- Verifikasi apakah sistem anti-lonjakan berfungsi sebelum memulai
- Uji anti-lonjakan secara berkala
Tanggap darurat
Jika Terjadi Lonjakan
- Tindakan Segera: Buka katup daur ulang secara manual jika sistem otomatis gagal
- Meningkatkan Aliran: Buka pelepasan, kurangi resistansi, mulai unit paralel
- Mengurangi Kenaikan Tekanan: Kompresor lambat jika kecepatan variabel
- Penutupan Darurat: Jika lonjakan tidak dapat dihentikan dalam 10-30 detik
- Jangan Mulai Ulang: Sampai penyebabnya teridentifikasi dan diperbaiki
Inspeksi Pasca Lonjakan Arus
- Periksa kerusakan bilah
- Periksa kondisi bantalan
- Verifikasi integritas segel
- Periksa bantalan dorong
- Lakukan analisis getaran sebelum kembali beroperasi
Lonjakan vs. Ketidakstabilan Lainnya
Lonjakan vs. Stall Berputar
- Lonjakan: Osilasi aliran di seluruh sistem, frekuensi sangat rendah (0,5-10 Hz)
- Rotating Stall: Sel stall terlokalisasi yang berputar di sekitar anulus, frekuensi lebih tinggi (kecepatan rotor 0,2-0,8×)
- Kerasnya: Lonjakan yang lebih merusak, kemacetan mungkin merupakan pertanda lonjakan
Lonjakan vs. Resirkulasi
- Lonjakan: Khusus kompresor, pembalikan aliran, ketidakstabilan sistem
- Resirkulasi: Dapat terjadi pada pompa atau kompresor, pembalikan aliran lokal, kurang parah
- Hubungan: Resirkulasi dapat menyebabkan lonjakan kompresor
Lonjakan (surging) merupakan kondisi operasi paling berbahaya bagi kompresor sentrifugal dan aksial, yang dapat merusak peralatan dalam hitungan menit. Memahami mekanisme lonjakan, mengenali batas garis lonjakan, menerapkan kontrol anti-lonjakan yang efektif, dan mempertahankan batas operasi yang tepat sangat penting untuk pengoperasian kompresor yang aman dalam aplikasi kompresi gas industri.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 