MENGENALI MASALAH PELUMAS PADA COMPRESSOR
Kompressor muncul karena adanya kebutuhan udara terkompresi sebagai mechanical power (tenaga mekanik) yang mudah dioperasikan dan dikendalikan. Terutama sejak munculnya aplikasi pneumatic dan robotic pada industry modern. Pada screw compressor, udara terkompresi dihasilkan dari celah tekan (pressure gap) yang serta merta muncul akibat perputaran screw. Udara yang masuk dari lubang masuk (air inlet) akan masuk ke pressure gap dan mengalami kompresi sepanjang screw sampai akhirnya keluar di lubang keluaran (outlet). Pada proses kompresi, udara menerima energi mekanik sehingga keluar sebagai piranti energi.
Untuk lebih jelasnya, mari kita perhatikan gambar dibawah ini :
Untuk menghasilkan udara terkompresi yang bersih dan kering, maka diperlukan beberapa komponen tambahan dalam operasi compressor. Mari kita lihat skema dibawah ini:
Komponen pada unit Screw Compressor diatas adalah :
1. Motor Penggerak
2. Air Intake Fan/Port
3. Screw / Airend unit
4. Pressure Vessel
5. TXV (Thermo Expansion Valve)
6. Oil Filter
7. Oil Separator
8. Oil Cooler & After Cooler
9. Oil Injector
10. Differential Pressure Indicator
11. Pressure Switch
ALIRAN UDARA TERKOMPRESI
Dengan mengacu pada skema diatas, dapat dilihat alur perjalanan dari udara dan pelumas:
Udara : Inlet/Intake Port Pressure gap Oil Separator Air Cooler/Dryer
Udara masuk lewat air intake port setelah melalui filter udara (air filter), langsung dihisap oleh pergerakan screw. Udara akan mulai dikompresi setelah masuk celah tekan (pressure gap) sampai pada ujung celah tekan. Rasio kompresi akan tergantung dari jumlah sudu (blade) pada male screw dan setting dari unloader valve. Artinya, komposisi blade pada screw menunjukkan rasio maksimal kompresi tetapi tekanan kompresi akhir ditentukan oleh setting unloader valve/switch.
Pada proses kompresi, udara akan tercampur dengan pelumas yang disemprotkan oleh injector ke permukaan screw secara terus menerus. Setelah udara menerima energi mekanik dan melewati outlet port, diteruskan melewati oil separator. Ini dimaksudkan udara yang nanti keluar dari compressor tidak mengandung pelumas lagi.
Oil separator pada compressor bekerja berdasarkan membrane dengan celah udara yang sangat kecil (sekitar 2µ) sehingga pelumas akan tertahan dan hanya udara saja yang bisa melewatinya. Oil separator akan dihubungkan dengan sebuah valve yang bekerja berdasarkan prinsip differential pressure. Pergerakan pegas di dalam valve lalu dibaca oleh transducer sebagai perbedaan tekanan. Oleh sebab itu, bila terjadi perbedaan antara tekanan masuk dan keluar dari oil separator melewati setting, maka transducer akan member sinyal ke control board untuk menghentikan operasi compressor.
Setelah melewai oil separator, udara terkompresi akan melalui proses drying lewat unit pendingin. Pendinginan ini untuk merubah uap air menjadi air sehingga terjebak dan tidak terikut bersama udara. Peralatan pada proses ini adalah Drain Valve dan Moisture Trap. Udara yang sudah kering dikirim ke Air Receiver / Air Tank untuk bisa diaplikasikan.
ALIRAN / SIRKULASI PELUMAS
Oil : Oil Injector Oil Separator TXV Oil Filter Oil Cooler/After Cooler
Setelah disemprotkan oleh injector ke permukaan screw, pelumas tercampur dengan udara dan ikut terkompresi. Pada proses ini, udara menerima panas dari dua proses :
1. Pelumas yang melapisi blade/screw dan membentuk oil film akan menerima panas dari gesekan yang dihasilkan oleh kontak male dan female screw.
2. Pelumas yang tercampur udara ikut terkompresi sehingga menerima panas dari proses kompresi.
Maka pelumas yang keluar dari outlet port menjadi sangat panas. Setelah itu, pelumas terpisah dari udara terkompresi di oil separator. Karena di pressure vessel terjadi tekanan, pelumas yang terpisah terdorong untuk masuk ke oil-line (pipa aliran pelumas). Pelumas pertama akan melewati oil Filter (saringan oli).
Filter ini berfungsi menangkap partikel yang ukuran molekulnya lebih besar dari pelumas. Setelah itu pelumas akan melewati Thermo Expansion Valve (TXV). TXV bekerja berdasarkan prinsip pemuaian. Komponen utamanya adalah pegas yang pada temperature 70oC akan memuai. Pemuaian ini akan akan mendorong pegas ke satu sisi karena sisi sebelahnya di-fixmounted. Ada dua lubang masukan oli diantara pegas ini. Dalam keadaan normal, salah satu lubang tertutup dan lainnya terbuka. Dalam keadaan normal, lubang yang terbuka adalah yang langsung terhubung ke injector tank. Ini artinya, bila pegas dalam TXV belum memuai, pelumas akan langsung masuk ke injector tank.
Bila pegas dalam TXV memuai, maka lubang yang terbuka akan mengalirkan pelumas ke oil cooler dan after cooler. Baik Oil Cooler maupun After Cooler keduanya adalah heat exchanger, mirip seperti radiator pada mobil. Disinilah panas berlebih pada pelumas dibuang sebelum dimasukkan kembali ke injector tank.
COMPRESSOR OVERHEATING
Kelebihan beban panas (overheating) pada compressor adalah masalah yang paling sensitive dank arena itu menjadi perhatian dari para produsen compressor. Overheating bisa terjadi karena :
1. Panas yang muncul dari gesekan antar blade / screw pada saat operasi. Ini terjadi akibat lapisan pelumas (oil-film) gagal mengurangi efek gesekan metal ke metal saat screw berputar. Suaian (clearance) antar screw hanya 5µ dan memang dirancang sedemikian rupa agar terjadi kompresi yang optimal. Pelumas harus dapat menciptakan oil-film yang tipis namun memberikan proteksi sehingga gesekan dapat dikurangi se-minimal mungkin.
2. Panas juga muncul dalam ruang tekanan (pressure chamber) akibat akumulasi panas yang kurang mampu dibawa oleh pelumas keluar dari ruang tersebut.
3. Panas juga muncul secara akumulatif akibat kegagalan heat-exchanger (oil cooler dan aftercooler) membuang panas. Ini biasanya terjadi akibat menempelnya endapan yang muncul dari pelumas yang sudah terdegradasi akibat oksidasi yang muncul di pressure chamber (screw housing). Oksidasi memang tidak dapat dihindari karena 2 faktor; pertama akumulasi panas, dan kedua adanya uap air dalam udara. Pelumas tidak memiliki ketahanan terhadap oksidasi sehingga dalam jangka waktu yang singkat mulai terdegradasi. Endapan dari pelumas ini pada gilirannya nanti juga akan menimbulkan banyak masalah, contonya penyumbatan pada nozzle oil injector sehingga terjadi gagal pelumasan dan keausan pada screw dapat terjadi.
4. Panas dapat muncul akibat kesalahan setting operasi. Sebuah compressor dirancang oleh produsen untuk bekerja pada range pressure tertentu. Contohnya, Atlas Copco GA-45 atau GA-55 dirancang bekerja pada 8.2bar (130psi). Bila operator bijaksana, mereka set compressor pada 7.8bar untuk unloading proses. Ini supaya compressor bisa beristirahat dan tidak teru-terusan bekerja. Tetapi ada operator men-set sampai 8.9bar, sehingga compressor terus bekerja tanpa henti. Ini akan memunculkan overheat juga pada compressor.
LIFETIME (USIA PAKAI) DARI OIL FILTER DAN OIL SEPARATOR
Bagi para pemakai compressor, pelumas, oil filter, dan oil separator adalah part yang sering diganti baik itu secara berkala maupun bila terjadi masalah pada compressor. Bagi yang menjalankan perawatan berkala, penggantian mengacu pada rekomendasi buku manual dari pembuat compressor. Ada juga mereka yang mengacu pada setting alarm.
Baik oil filter maupun oil separator, setting alarm dari control unit berdasarkan pembacaan differential pressure transducer. Bila terjadi perbedaan antara tekanan masuk dengan tekanan keluar mencapai 0.8 bar (10psi), maka akan muncul alarm pada panel operasi.
Pada prinsipnya, oil filter maupun separator berfungsi sepanjang kotoran yang menumpuk pada filter elemen masih mentolerir lewatnya fluida. Semakin menumpuk bahan ikutan dalam elemen, akan semakin sulit fluida melewati passing hole.
Maka, kualitas pelumas sangatlah menentukan usia pakai dari oil filter dan separator. Bila menggunakan pelumas yang berbahan dasar parafinik, dengan sedikit sekali endapan maka tentunya akan memperpanjang lifetime dari alat-alat tersebut.
Usia pakai filter dan separator juga sangat tergantung dari kualitas udara yang dikompresi. Bila operator rajin membersihkan saringan udara (air filter), maka usia pakai dari filter dan separator juga akan lebih lama. Pada beberapa kasus kita temui, kontaminan masuk dan mempengaruhi kinerja pelumas lewat udara yang dihisap. Contohnya; masuknya silica (SiO2) lewat debu di pabrik semen mempercepat degradasi pelumas karena biasanya membentuk asam (HSiO2) sehingga TAN dari pelumas akan cepat naik. Endapan yang terbentuk pun merupakan ikatan kimia yang didominasi Silica. Ini diakibatkan gagalnya Air Filter melakukan penyaringan udara.