Operasional Pompa

Sudah dijelaskan mengenai kurva karakteristik pompa, mulai dari head hingga efisiensi pompa untuk menjaga agar pompa tetap berada pada kondisi yang optimal sehingga tidak terjadi kavitasi.

Kali ini, kita akan membahas dari sudut praktis, dimana beberapa hal bisa membuat pompa berjalan tidak optimal meskipun kita sudah mencoba untuk mengaplikasikan kurva karakteristik pompa.

Air Pocket

Udara terjebak dalam suction pompa bisa membuat pompa berjalan dengan tidak optimal. Hal ini dikarenakan adanya udara terjebak tersebut akan menghalangi laju alir fluida. Akibatnya, meskipun NPSHr sudah terpenuhi, namun saat pompa distart masih menunjukkan gejala mirip kavitasi, misalkan adanya noise dan getaran pada pompa. Maka dari itu, sebelum pompa distart, pastikan tidak ada udara yang terjebak dengan membuka high venting point dan low drain point pada piping suction dan juga pompa.

High differential pressure (DP) pada strainer suction pompa

Adanya DP yang besar pada strainer, akan membuat aliran terhambat dan juga membuat berkurangnya tekanan suction pompa. Hal ini juga akan membuat gejala kavitasi pompa jika tekanan suction tersebut kurang dari NPSHr. Untuk kasus pada air pocket, kita tidak perlu men-stop pompa, cukup buka vent/drain point untuk membuang udara terjebak. Namun, pada kasus high DP pada suction, mau tidak mau kita harus menggunakan pompa stand-by, dan men-stop pompa on-duty.

Bagaimana jika pompa on-duty masih harus digunakan karena pompa stand-by masih ada masalah?

Kita bisa men-throttle bagian discharge pompa untuk mengurangi NPSHr, sehingga pompa masih bisa berjalan dengan lancar, namun hal ini akan mengurangi kapasitas pompa. Dan, pompa juga berpotensi menderita kavitasi discharge jika throttle yang kita lakukan terlalu besar. Maka dari itu, cara ini adalah cara sementara dan pompa yang berjalan perlu di-awasi.

Kurangnya tekanan pada tangki sehingga menurunkan tekanan suction

Ini adalah kejadian nyata yang saya alami ketika melakukan kegiatan commissioning pompa reboiler Acid Gas Enrichment Unit (AGE). Kondisi operasi reboiler AGE adalah 1 barg, sedangkan saya menjalankan pompa dengan tekanan atmosferik. Akibatnya, pompa berjalan dengan tidak optimal, sebab saya harus men-throttle bagian discharge pompa untuk menghindari peristiwa kavitasi.

Setelah saya melakukan injeksi nitrogen pada bagian reboiler untuk menjaga tekanan AGE reboiler sebesar 1 barg, akhirnya saya bisa membuka penuh bagian discharge pompa dan mendapatkan flowrate sesuai kondisi normal tanpa menderita kavitasi.

Akselerasi fluida pada pompa

Setelah kita mengantisipasi berbagai hal diatas, kita masih juga mendapatkan peristiwa kavitasi pada pompa. Mungkin ini, berhubungan dengan peristiwa akselerasi fluida pada pompa. Hal ini bisa terjadi ketika kita men-start pompa pada kondisi level yang rendah. Meskipun begitu, pompa bisa berjalan dengan optimal setelah kita men-throttle discharge pompa, selama beberapa detik, kemudian mengembalikan kembali katup yang kita throttle tersebut ke kondisi semula.

Mari kita lihat skematik gambar tersebut, untuk melihat bagaimana peristiwa ini bisa terjadi.

Perubahan level pada saat pompa mulai dijalankan

Kurva diatas menjelaskan mengenai perubahan level sebuah sump, dimana fluida dari sump tersebut akan dipompa menggunakan submersible pump. Fluida dari sump diambil dari danau dengan menggunakan pipa sepanjang 3 mil. Perubahan ketinggian sump relatif terhadap danau tersebut diamati ketika pompa pertama kali distart.

Pada point 0 ft, merupakan point dimana ketika pompa belum mulai dijalankan. Bisa kita lihat bahwa ketinggian fluida yang ada di sump sama dengan ketinggian fluida yang ada di danau. Sedangkan, pada posisi kesetimbangan, equilibrium level adalah posisi dimana pompa sudah berjalan dengan steady, sehingga tidak lagi ditemukan adanya perubahan dari ketinggian fluida di sump terhadap danau.

Ketinggian level sump lebih tinggi pada waktu pompa belum distart karena masih belum adanya aliran. Dimana, dengan adanya aliran karena disebabkan pompa berjalan akan menyebabkan adanya friksi yang menyebabkan turunnya tekanan suction. Hal ini yang menyebabkan level sump ketika pompa sudah berjalan lebih rendah ketika sebelum pompa dijalankan

Selain itu, kita juga melihat adanya kondisi transisi sebelum sump mencapai level kesetimbangan. Dimana, level pada masa transisi lebih rendah dari masa kesetimbangan, yakni -15 ft. Mengapa hal ini bisa terjadi?

Hal ini diakibatkan oleh adanya proses akselerasi fluida yang sebelumnya dalam kondisi diam,kemudian ketika pompa di-start, secara otomatis dia akan berakselerasi hingga mencapai kecepatan tertentu. Proses ini membutuhkan banyak energy, sehingga ia mengambil banyak dari tekanan suction fluida, sebelum akhirnya ia mendapatkan posisi kesetimbangan dan mendapatkan tambahan tekanan karena sistem telah bergerak dengan kecepatan yang tetap.

Adanya akselerasi inilah yang kadang menyebabkan adanya gejala kavitasi pada waktu pompa pertama kali di-start. Disebabkan, ia akan banyak memakan tekanan suction.  Jika NPSH tidak mencukupi untuk proses akselerasi ini, maka sistem tidak akan pernah mencapai proses kesetimbangan. Karena adanya kavitasi disebabkan proses akselerasi akan menyebabkan turunnya kinerja pompa, sehingga kesetimbangan tidak akan pernah tercapai.

Maka dari itulah, untuk mengurangi akselerasi tersebut, pada waktu sebelum pompa di-start, kita harus men-throttling bagian discharge pompa. Setelah pompa di-start, maka kita kemudian melakukan pembukaan bagian discharge sedikit demi sedikit, hingga mencapai kondisi full open. Hal ini bertujuan untuk mengurangi kehilangan tekanan suction akibat proses akselerasi.

Hal ini biasa diterapkan pada pompa yang memiliki kapasitas yang besar karena tentu saja akan menghasilkan akselerasi yang besar apabila pompa di-start. Selain itu, juga diterapkan ketika level tangki penyimpan yang rendah, namun belum mencapai kondisi interlock, sehingga pompa masih bisa dijalankan.