Dasar Sistem Kontrol Kompresor Industri

Pengantar

Kompresor adalah alat listrik tangguh yang vital bagi beberapa industri. Kompresor populer di industri minyak, pabrik pemrosesan kimia, industri farmasi, dan industri berat.

Artikel ini menjelaskan kegunaan, cara kerja, dan kebutuhan untuk kontrol kompresor dalam kompresor industri.

Tapi pertama-tama, penting untuk memahami kompresor sebelum masuk ke kontrolnya.

Memahami Kompresor

Kompresor menarik gas bertekanan rendah dari penyimpanan tambahan sebagai input mentah. Kemudian, Kompresor mengeluarkan gas bertekanan tinggi baik untuk penyimpanan atau untuk memberi suplai proses lainnya. 

Sistem kompresor pada dasarnya terdiri dari tiga komponen utama, antara lain unit kompresor, sistem kontrol, dan pengemudi.

Pengemudi memberikan tenaga mekanis ke kompresor. Pada kebanyakan kompresor modern, pengemudi biasanya merupakan motor listrik yang digerakkan oleh tegangan AC.

Beberapa kompresor mungkin memiliki driver mesin pembakaran internal. Beberapa bahkan digerakkan oleh turbin gas dan uap.

Pilihan pengemudi tergantung pada kebutuhan daya dan torsi. Penerapan dan toleransi unit kompresor juga dipertimbangkan.

Unit kompresor terdiri dari tiga bagian. Yang pertama adalah mekanisme kompresi tertutup dalam casing logam yang ketat. Lalu ada pipa saluran masuk dan keluar, serta sistem pendinginan dan pelumasan.

Sebagian besar kompresor menggunakan air sebagai pendingin, tetapi untuk suhu operasi yang sangat rendah, Kompresor menggunakan cairan pendingin yang lebih baik.

Sistem pelumasan menutupi permukaan kontak bagian yang bergerak dengan oli. Ini mengurangi keausan dan panas berlebih. Sistem kerjanya mirip dengan sistem oli mesin. Ini memompa, menyaring, mendinginkan, dan mensirkulasi oli di dalam mesin.

Jenis Kompresor

Pada dasarnya ada dua jenis kompresor. Ini adalah kompresor perpindahan positif dan kompresor rotodinamik. Gambar di bawah ini menunjukkan berbagai jenis kompresor yang terdiri dari dua kategori utama ini.

Kompresor rotodynamic mencapai kompresi dengan memberikan momentum pada partikel gas. Energi kinetik kemudian diubah menjadi tekanan. Kompresor jenis ini sangat populer di industri karena ukurannya yang kecil dan getarannya rendah. Kompresor ini dikategorikan ke dalam kompresor sentrifugal dan aksial.

Kompresor perpindahan positif adalah kompresor putar atau bolak-balik. Kompresor ini mengompres gas dengan secara mekanis mengurangi volumenya. Kompresor ini hanya beroperasi dengan jumlah aliran gas yang tetap tetapi mampu mencapai berbagai nilai tekanan.

Kedua jenis kompresor ini sering digunakan bersama di sebagian besar aplikasi industri. Satu jenis atau yang lain mungkin lebih disukai tergantung pada permintaan aplikasi.

Penggunaan Sistem Kontrol Kompresor

Sistem kontrol kompresor sangat penting dalam menjaga operasi stabil kompresor. Tujuannya adalah untuk menjamin keselamatan kerja bagi kompresor dan operatornya. Sistem kontrol meningkatkan efisiensi dan daya tahan alat berat.

Sistem kontrol terdiri dari kumpulan sensor dan komponen listrik. Semua kontrol dapat diperintahkan dari terminal pusat. Inovasi dalam teknologi sensor dan mikroprosesor telah meningkatkan fungsionalitas dan keserbagunaan pengendali.

Kompresor kritis besar biasanya memiliki sistem kontrol yang lebih terkomputerisasi. Pengontrol seperti ini mampu melakukan beberapa fungsi otomatis.

Terlepas dari teknologi yang digunakan dalam sistem kontrol kompresor, kami dapat memecah penggunaannya menjadi daftar tujuh operasi kritis.

• Proses Mulai dan Berhenti yang Aman

Memulai dan mematikan kompresor industri mengikuti serangkaian langkah hati-hati. Ini memastikan bahwa kompresor mulai dan berhenti dengan aman.

 

Selama startup, operator melakukan pemeriksaan dan persiapan awal. Itu termasuk pemeriksaan katup, pemeriksaan tambahan, dan pembersihan jika perlu. Operator harus memastikan bahwa penstabil kompresor seperti sistem pelumas dan cairan pendingin semuanya berwarna hijau.

Sensor melaporkan status kompresor dan semua alat bantu.

 

Kompresor mulai pada kecepatan rendah untuk pemanasan sambil dipantau dengan cermat. Secara bertahap, kecepatan meningkat ke kecepatan ramp yang merupakan ambang batas kecepatan terendah untuk kompresi minimum. Akhirnya, kompresor mencapai kecepatan penuh dan kinerja puncaknya.

 

Mematikan adalah proses yang sama-sama melibatkan. Kompresor secara bertahap melambat sementara pasokan saluran masuknya secara perlahan mengerut. Setelah perlambatan berkelanjutan, pasokan saluran masuk benar-benar terputus. Kompresor akhirnya berhenti total.

 

Selama dua proses ini, kontrol kompresor memvariasikan kecepatan kompresor. Ini untuk memastikan startup dan shutdown yang aman dan sukses. Sistem kontrol cerdas dapat melakukan tugas-tugas ini secara otomatis atau memerlukan sedikit intervensi manusia.

• Berikan Informasi Sistem

Informasi real-time dari sensor berguna dalam menentukan status kompresor. Misalnya, level oli yang rendah dapat mengindikasikan kebocoran oli. Temperatur yang tinggi mungkin mengindikasikan bagian yang aus atau pelumasan yang tidak memadai.

 

Sensor yang fital meliputi:

1. Sensor tekanan
2. Sensor suhu
3. Sensor level
4. Sensor aliran
5. Sensor yang berlebihan

Informasi real-time dari sensor-sensor ini berguna dalam menentukan status kompresor. Misalnya, level oli yang rendah dapat mengindikasikan kebocoran oli. Temperatur yang tinggi mungkin mengindikasikan bagian yang aus atau pelumasan yang tidak memadai.

 

Sistem sensor pada komponen tambahan adalah bagian dari sistem kontrol kompresor. Mereka memonitor variabel lingkungan di luar kompresor. Informasi ini masih penting untuk operasi kompresor.

 

Setiap kompresor dinilai untuk kondisi kerja tertentu. Penyimpangan variabel-variabel tertentu yang jauh dari level optimal dapat mengurangi efisiensi kompresor. Mesin yang tidak efisien aus lebih cepat dan mengkonsumsi lebih banyak energi.

 

Inilah mengapa pemantauan dan pelaporan penting.

Data yang dikumpulkan dapat membantu mengamati tingkat keausan bagian kompresor. Dari sana, prosedur dan jadwal perawatan dapat disiapkan.

 

Sistem kontrol lanjutan menyimpan volume data log yang besar. Seiring waktu, data disajikan sebagai grafik dan angka yang ditabulasi.

• Kontrol Driver (Motor)

Sebagian besar kompresor menggunakan motor listrik sebagai drivernya. Mereka efisien, bersih, dan menghasilkan torsi dalam jumlah besar.

 

Motor listrik, bagaimanapun, memerlukan kontrol motor. Mereka membantu melindungi motor dan memanipulasi variabel operasionalnya secara efektif.

 

Kontrol motor biasanya dioperasikan oleh perangkat pilot. Ini adalah kelompok komponen seperti sakelar dan indikator. Intinya, mereka memberikan kontrol motor kepada operator.

 

Berbagai perangkat kontrol motor meliputi:

Perangkat Pilot

Perangkat pilot terutama digunakan dalam aplikasi komersial atau industri di mana antarmuka manusia-ke-mesin diperlukan. Ini terdiri dari berbagai jenis sakelar pemilih, tombol tekan, lampu pilot, suar sinyal, serta sakelar sakelar.

 

Berdasarkan desain mereka, perangkat pilot dapat dibedakan menjadi dua jenis: perangkat indikasi dan perangkat aktuasi. Dan beberapa perangkat menyediakan indikasi dan aktuasi (mis: tombol yang menyala).

 

Biasanya digunakan sebagai bagian dari sistem kontrol, proses otomatis, atau panel kontrol, perangkat ini memberikan informasi tentang kondisi dan pemantauan pemantauan berbagai jenis proses, mesin, dan peralatan.

 

Jenis Perangkat Percontohan

Tombol tekan - Ini adalah perangkat kontrol yang digunakan untuk menutup dan membuka satu set kontak secara manual. Tombol tekan tersedia dengan berbagai desain operator seperti flush, extended, atau head jamur, dengan atau tanpa penerangan.

 

Perangkat ini biasanya dilengkapi dengan blok kontak yang biasanya tertutup, biasanya terbuka, atau kombinasi.

 

Lampu Pilot - Seperti namanya, perangkat ini memberikan indikasi visual tentang status operasi suatu sirkuit. Mereka terutama digunakan untuk indikasi ON / OFF, perubahan kondisi, dan pensinyalan alarm.

Miniature Circuit Breakers

Pemutus sirkuit menawarkan perlindungan listrik kepada operator dan peralatan dari lonjakan yang tiba-tiba, kelebihan beban, dan korsleting.  Untuk Membaca artikel lebih lengkap mengenai MCB silahkan baca Apa Itu MCB Yang Perlu Anda Ketahui Tentang MCB

 

Miniature Circuit Breakers (MCB) digunakan untuk menangani arus di bawah 100 amp. Mereka adalah favorit untuk aplikasi yang tidak memiliki arus tinggi. 

 

Starter Motor

Kontrol motor manual memiliki starter tombol yang terhubung ke panel daya. Memulai dan mematikan motor adalah masalah mengoperasikan sakelar pada starter atau mengoperasikannya dari jarak jauh.

 

Motor besar membutuhkan pengendali start / stop yang lebih canggih. Kontroler ini sebagian besar mengatur pasokan daya listrik ke motor dari listrik atau catu daya.

 

Starter motor menggambarkan perakitan kontaktor dan relai yang kelebihan beban. Kontrol tambahan, seperti transformator, dapat memvariasikan karakteristik bentuk gelombang AC yang masuk ke motor dalam hal frekuensi, amplitudo dan tegangan untuk memastikan start dan mematikan yang aman.

 

Relai adalah sakelar yang dikendalikan yang bekerja dengan merespons sinyal eksternal. Ini terutama digunakan untuk mengontrol sirkuit bertenaga tinggi.

 

Relay dan kontaktor adalah komponen switching elektromagnetik. Kontaktor biasanya beroperasi pada tegangan kontrol yang lebih tinggi dan memiliki perlindungan yang berlebihan.

 

Di bawah ini adalah diagram kontrol kompresor dasar.

Diagram Kontrol Kompresor Dasar

 

Drive Variabel dan Pengontrol Kecepatan

Drive variabel dan pengontrol kecepatan memungkinkan operator untuk menyesuaikan arah drive dan kecepatannya. Pengontrol terdiri dari serangkaian pengontrol kecepatan, konverter daya, dan regulator.

 

Banyak motor industri menggunakan Variable Frequency Drive (VFD) untuk mengontrol kecepatan. VFD memvariasikan frekuensi tegangan input AC yang dipasok ke motor tiga fase. Karena kecepatan motor dikendalikan oleh frekuensi tegangan suplai, menambah atau mengurangi frekuensi akan mengubah kecepatan dan torsi motor.

 

VFD bekerja dengan mengubah AC tiga fase menjadi DC dan kemudian menjadi daya AC yang disimulasikan. PKS digunakan tidak hanya karena mereka dapat menghemat keausan pada motor, tetapi juga karena efisiensi energinya. Namun, mereka jauh lebih mahal daripada solusi starter motor sederhana yang ditunjukkan di atas.

 

 

Pengendali Cerdas

Perangkat cerdas digunakan untuk memantau dan menyesuaikan output daya motor. Mereka secara otomatis memvariasikan variabel torsi dan kecepatan agar sesuai dengan beban motor. Ini menghasilkan konsumsi daya yang efisien, kebisingan rendah, getaran rendah, dan lebih sedikit panas yang terpancar.

 

Kontrol ini menggunakan pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC) untuk mengotomatiskan proses mereka. Menghubungkan motor dan perangkat kontrol ke operator adalah Human-Machine Interface (HMI).

 

HMI adalah antarmuka komputer industri. Ini memungkinkan interaksi antara operator dan motor melalui kontrol motor cerdas.

 

Pengemudi menentukan berapa banyak daya yang masuk ke kompresor dan seberapa cepat komponen kompresor berputar. Sebagian besar kompresor memiliki kisaran kecepatan variabel. Dalam kisaran itu, kompresor dapat mencapai kompresi optimal.

 

Dalam kasus seperti itu, kecepatan pengemudi dapat digunakan untuk memvariasikan tekanan atau output gas. Dalam kompresor rotary perpindahan positif, kecepatan rotasi poros input berbanding lurus dengan perpindahan kompresor.

 

Apakah ini berarti bahwa memvariasikan kecepatan pengemudi memvariasikan output kompresor. Ini berguna dalam aplikasi di mana output kompresor perlu sering berubah.

Namun, efisiensi kompresor turun dengan penurunan kecepatan penggerak. Memvariasikan kecepatan drive perlu ditambah dengan mengubah variabel lain. Ini menjaga operasi dalam efisiensi yang wajar.

 

Kontrol kompresor mampu menyesuaikan output pengemudi. Mereka juga menyesuaikan variabel lain untuk memastikan bahwa motor tidak kelebihan beban atau kelebihan panas. Kontrol motor menyeimbangkan torsi, daya, dan output kecepatan motor untuk mempertahankan operasi yang efisien.

 

• Pertahankan Operasi Kompresor Stabil

Dengan kompresor, stabilitas berarti berjalan pada RPM optimal, input gas optimal, dan output stabil. Kontrol kompresor harus berurusan dengan dua kondisi umum yang tidak diinginkan - choke dan surge. Kondisi ini menyebabkan kompresor menjadi tidak stabil.

Lonjakan

Lonjakan terjadi ketika pasokan gas input turun di bawah kapasitas optimal. Ketika ini terjadi, motor drive kelebihan beban. Ini karena kompresor mencoba menarik lebih banyak gas dan mendorong output pada saat yang bersamaan.

 

Hasilnya adalah fluktuasi output, penggunaan daya yang tidak teratur oleh motor, dan peningkatan getaran dan kebisingan. Sebagian besar kompresor dikonfigurasikan untuk secara otomatis mengeluarkan muatan jika kapasitas saluran masuk turun di bawah 40%.

Kadang-kadang, menyesuaikan kecepatan pengemudi agar sesuai dengan asupan gas berkurang tidak mungkin. Kontrol lonjakan harus menstabilkan kompresor. Sebagian besar kompresor memiliki sistem kontrol lonjakan. Ini adalah jalur gas yang dikendalikan oleh katup otomatis yang menghubungkan sistem saluran masuk ke sistem keluaran.

 

Untuk mencegah lonjakan, setelah penurunan pasokan gas dicatat, katup yang menghubungkan pipa keluar ke pipa saluran masuk dibuka. Beberapa gas keluaran dimasukkan ke dalam inlet untuk meningkatkan volume gas pada input. Setelah sumber gas asli mengembalikan pasokan gas reguler, katup menutup. Operasi normal dilanjutkan.

Pembalikan aliran yang terkontrol ini memecahkan masalah lonjakan. Tapi itu juga mengurangi throughput keseluruhan kompresor.

Choke 
Choke adalah kebalikan dari gelombang. Hal ini disebabkan oleh laju aliran yang sangat tinggi pada input kompresor yang beroperasi pada tekanan pelepasan rendah.

Tersedak mengurangi kinerja kompresor secara drastis. Kompresor tidak mampu menghasilkan tekanan dan aliran optimal pada keluaran.

 

Kontrol choke secara otomatis menyempitkan sistem saluran masuk dengan menutup sebagian katup saluran masuk. Gas yang masuk ke saluran masuk sudah bisa di bawah tekanan atau dipercepat. Dalam kasus seperti itu, kontrol choke dapat memilih untuk membuang gas berlebih ke dalam penyimpanan buffer bertekanan rendah untuk mengalihkan gas dari inlet.

•  Kontrol Nilai yang Diinginkan dari Berbagai Variabel Proses

Sistem kontrol kompresor bertanggung jawab untuk menjaga persyaratan kompresor. Bagi operator, itu hanya masalah membalik sakelar atau berinteraksi dengan HMI pada panel kontrol, tetapi lebih banyak lagi yang digunakan untuk mengeksekusi dan mematuhi perintah-perintah itu.

Sangat penting bahwa kompresor menghasilkan output yang diharapkan. Merupakan tugas pengontrol untuk memastikan hal ini selalu terjadi.

 

Selain menyesuaikan kecepatan penggerak untuk mengontrol laju aliran dan perpindahan kompresor, sistem kontrol juga dapat memodulasi katup saluran masuk untuk mencapai hasil yang sama. Modulasi katup masuk menekan gas masuk untuk menjaga tekanan dalam tingkat yang ditentukan.

 

Mengurangi kapasitas gas yang masuk mengurangi tekanan dan jumlah gas pada output. Namun, memutus pasokan saluran masuk dengan kecepatan penuh menyebabkan kompresor menarik vakum di saluran masuk. Ini dapat menyebabkan motor kelebihan dan panas berlebih.

Kontrol modulasi mencegah hal ini terjadi dengan menyesuaikan kontrol motor. Ini cocok dengan pengurangan saluran masuk.

 

Kebanyakan kompresor beroperasi dengan beban parsial. Ini berarti perpindahan dapat disesuaikan tanpa menggunakan kontrol pengemudi.

• Peringatan dan Alarm

Kontrol kompresor dilengkapi dengan sistem alarm untuk memperingatkan dan memperingatkan operator ketika ada masalah.

 

Alarm umum termasuk peringatan kebocoran, panas berlebih, tekanan oli, dan kegagalan komponen vital. Alarm ini dapat berupa lampu visual pada panel kontrol atau disertai dengan bunyi bip. Mereka memperingatkan operator atau kru teknis tentang bahaya yang membutuhkan tindakan segera.

 

Lansiran ini sangat membantu ketika gas yang dikompresi memiliki sifat fisik atau kimia yang berbahaya seperti bersifat korosif, mudah terbakar, atau beracun.

 

• Shutdown Otomatis dalam Kondisi Tidak Aman

Sebagian besar komponen di dalam kompresor memiliki toleransi kesalahan yang sangat rendah. Sensor memonitor status komponen kritis. Mereka dapat mengambil tindakan pencegahan drastis untuk mencegah kerusakan jika terjadi kesalahan.

 

Sistem kontrol kompresor dapat memulai shutdown otomatis. Ini terjadi setelah kegagalan besar-besaran komponen vital atau dalam kondisi kerja yang tidak aman. Kondisi berbahaya termasuk lonjakan dan choke yang tidak terkendali, atau kelebihan sistem listrik.

 

Kontrol Kompresor Berganda

Dalam industri yang membutuhkan lebih dari satu kompresor, kontrol terhubung bersama untuk membentuk kontrol jaringan. Satu kompresor mengasumsikan peran utama sementara yang lain menjadi bawahan. Semua kompresor dikendalikan dari sistem kontrol utama.

Kontrol jaringan yang canggih berbagi data dan perintah yang sedang tren. Semua perangkat dikendalikan melalui unit pemrosesan pusat. Ini mempertahankan variabel kinerja dan output yang diinginkan.

Menggunakan Kontrol Kompresor

Sistem kontrol kompresor sangat penting dalam memanipulasi variabel kompresor. Mereka adalah kunci untuk menjaga kompresor dalam kondisi kerja optimal. Tujuan mereka terutama berpusat pada keamanan dan efisiensi kinerja.

Ada beberapa jenis kompresor. Kompresor semua datang dalam berbagai model, ukuran, dan peringkat kinerja. Namun, tidak ada yang lengkap tanpa sistem kontrol yang andal.

 

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Share this post