Cara Kerja dan Komponen-Komponen Mesin Pendingin

ABSTRAK

UJI KEMAMPUAN MESIN PENDINGIN YORK YCHA 175 PASCA REFUNGSIONALISASI PADA FASILITAS IPLR.

Dalam rangka meningkatkan kapasitas pendinginan gedung Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif, telah dilaksanakan refungsionalisasi satu unit mesin pendingin York YCHA 175. Untuk mengetahui unjuk kerja mesin pasca refungsionalisasi perlu dilakukan uji kemampuan operasi. Metode pengujian dengan membandingkan data-data operasi mesin dengan standar acuan. Hasil yang diperoleh nilai prosentase arus > 30% FLA, tekanan oli > 20 Psid, tekanan hisap > 44 psi dan tekanan discharge < 395 Psi. Dengan berfungsinya kembali salah satu mesin pendingin telah menurunkan suhu ruang IPLR sebesar 8 prosen.

PENDAHULUAN

Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif (IPLR) merupakan salah satu pusat pengolahan limbah radioaktif di Indonesia. Berdasarkan fungsinya instalasi dibedakan menjadi dua yakni instalasi proses dan instalasi sarana penunjang. Instalasi proses berfungsi melakukan pengolahan limbah radioaktif yang masuk ke IPLR, sedangkan sarana penunjang bertugas menghasilkan media dan energi yang digunakan untuk mendukung proses pengolahan. Instalasi proses meliputi unit evaporasi, sementasi, insenerasi, kompaksi dan laundry. Adapun sarana penunjang meliputi unit pendingin, udara tekan, uap panas, service water, dan demineralized water.

Mesin pendingin merupakan salah satu unit sarana penunjang yang berfungsi mensuplai air dingin ke IPLR. Peralatan yang disuplai mesin pendingin diantaranya adalah empat buah mesin AHU (Air handling unit) yaitu AHU untuk pendinginan ruang perkantoran, AHU untuk pendinginan ruang proses, AHU untuk pendinginan ruang tangki destilat, dan AHU untuk pendinginan ruang tangki limbah. Selain itu air dingin juga digunakan untuk pendinginan tangki soda sistem kolom netralisasi dan HE (heat exchanger) di sistem evaporasi.

Sebagian besar air dingin yang dihasilkan mesin pendingin IPLR digunakan untuk keperluan sistem VAC (ventilation air conditioning). Sistem VAC berfungsi menjaga agar ruangan IPLR berada pada keadaan hampa parsial terhadap tekanan udara luar (negative pressure), membatasi kemungkinan adanya kontaminasi di dalam ruang dengan cara menghembuskan udara segar, dan pengolahan serta evakuasi udara yang keluar dari IPLR. Empat persyaratan fasilitas nuklir yang berhubungan dengan pengoperasian VAC yaitu temperatur, kelembaban, tekanan negatif dan pressure drop hepa filter. Di IPLR temperatur dijaga untuk ruangan type A < 25 oC, ruangan type B < 28 oC dan untuk ruangan type C < 50 oC. Kelembaban untuk ruangan type A < 60%, ruangan type B < 60% dan untuk ruangan type C > 60%.

Untuk mensuplai air dingin, sistem sarana penunjang mempunyai empat unit mesin pendingin merk YORK type YCHA 175. Sedangkan untuk mendistribusikannya digunakan pompa dengan tekanan kerja 3 – 5 bar. Dari empat mesin pendingin tersebut hanya dua unit yang bisa beroperasi yaitu E 62302 dan E 62303. Oleh karena itu sistem suplai air dingin ke beban-beban pendingin menjadi tidak optimal, karena masing-masing peralatan mensyaratkan suhu masukan 7 oC dengan volume total aliran 115 ± 5 m3/jam. Refungsionalisasi salah satu mesin pendingin dilakukan untuk menambah kapasitas operasi. Mesin pendingin E 62304 direvitalisasi dengan pertimbangan bahwa tingkat kerusakan mesin belum terlalu berat dibandingkan dengan E 62301.

Refungsionalisasi dilakukan dengan cara memperbaiki atau mengganti komponen yang telah mengalami kerusakan. Perbaikan terhadap peralatan yang masih dapat diperbaiki sedangkan penggantian terhadap komponen yang benar-benar telah rusak. Dengan berfungsinya satu mesin pendingin tambahan diharapkan suplai air dingin menjadi lebih optimal dalam mendukung operasi pengolahan limbah radioaktif.

BAGIAN-BAGIAN MESIN PENDINGIN

1. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Kerja kompresor adalah menghisap gas bertekanan rendah dan suhu rendah dari evaporator untuk ditekan/dimampatkan menjadi gas bertekanan tinggi dengan suhu tinggi yang akan dialirkan ke kondensor.

2. Kondensor

Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya keluar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh, kemudian mengembun berubah menjadi cair.

3. Evaporator

Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding-dindingnya, mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor.

5. Saringan

Saringan untuk AC dibuat dari pipa tembaga berguna untuk menyaring kotoran-kotoran di dalam sistem, seperti : potongan timah, lumpur, karat, dan kotoran lainnya agar tidak masuk ke dalam pipa kapiler atau keran ekspansi. Saringan harus menyaring semua kotoran di dalam sistem, tetapi tidak boleh menyebabkan penurunan tekanan atau membuat sistem menjadi buntu.

6. Pipa kapiler

Pipa kapiler berguna untuk menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa dan mengontrol atau mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir dari sisi tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah.

7. Keran ekspansi

Keran ekspansi (Thermostatic Expansion Valve) berfungsi untuk menurunkan tekanan cairan yang masuk ke evaporator dalam batas-batas yang telah di tentukan dengan cara mengalirkan cairan bahan pendingin dalam jumlah tertentu.

8. Bahan pendingin

Bahan pendingin adalah suatu zat yang mudah berubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, dipakai untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Bahan pendingin yang secara umum digunakan adalah Refrigerant-11 (R-11), R-12, R-13, R-22.

9. Minyak pelumas

Minyak kompresor untuk mesin-mesin pendingin harus mempunyai sifat-sifat yang khusus untuk keperluan ini. Minyak kompresor dipakai untuk melindungi dan melumasi bagian-bagian yang bergerak dari kompresor. Pada kenyataannya minyak kompresor selalu berhubungan, bahkan bercampur dengan bahan pendingin di dalam kompresor dan mengalir bersama-sama ke semua bagian dari sistem. Minyak harus tahan terhadap suhu dan tekanan yang tinggi dari kompresor dan tetap dapat memberikan pelumasan dan melindungi bagian-bagian kompresor yang bergerak agar tidak aus dan rusak.

10. Alat kendali

Peralatan kendali berfungsi untuk mengendalikan jalannya mesin pendingin. Peralatan ini terdiri dari transducer, kontaktor, pengaman dan rangkaian elektronik. Rangkaian elektronik pada panel kontrol dibagi menjadi papan micrologic, papan masukan analog, papan relai keluaran dan papan suplai daya.

PRINSIP KERJA MESIN PENDINGIN

SIGHT GLASS

FILTER

SOLENOID VALVE

Proses pendinginan dalam mesin pendingin karena adanya perpindahan panas. Setiap mesin pendingin mampu menghasilkan suhu dingin dengan cara menyerap panas dari fluida yang ada dalam ruang mesin pendingin itu sendiri. Bahan yang digunakan untuk menghasilkan penguapan yang begitu cepat sehingga mampu menghasilkan fluida dingin adalah freon. Gas ini dalam sistem pendingin mengalami perubahan dari bentuk cairan menjadi bentuk gas (uap) dan sebaliknya. Pada kompresor, tekanan gas yang telah berubah menjadi uap dinaikkan untuk selanjutnya diturunkan atau didinginkan di bagian kondensor sampai membentuk cairan kembali. Di evaporator cairan yang bertekanan rendah akan menguap dan menyerap panas yang ada di sekitarnya. Proses seperti ini berlangsung secara berulang dan terus menerus.

OPERASI MESIN PENDINGIN IPLR

Mesin pendingin IPLR beroperasi dengan normal apabila persyaratan-persyaratan operasi terpenuhi. Diantaranya persyaratan arus motor, tekanan oli, suhu lingkungan, tekanan rendah, tekanan tinggi, suhu air dan sebagainya.

Pengendalian arus motor kompresor menggunakan MCB(motor curret board) yang terhubung ke enam transformator arus. Besarnya arus motor dinyatakan dalam bentuk prosentase arus FLA (full load ampere). Untuk 100 % arus FLA sama dengan sinyal 4 VDC (Volt direct current). Sistem dapat beroperasi apabila prosentase arus berada diatas 30 % FLA (1,2 VDC) dan dibawah 115 % FLA (4,6 VDC). Sistem ini berguna untuk menjamin bahwa semua kontaktor bekerja dalam mensuplai daya motor kompresor.

Tekanan oli kompresor disyaratkan lebih dari 10 Psid selama beroperasi antara 4 sampai 30 detik, diatas 25 Psid selama beroperasi antara 30 detik sampai dengan 4 menit dan 20 Psid setelah beroperasi selama 4 menit. Tekanan oli dinyatakan dalam bentuk diferensial artinya tekanan yang digunakan merupakan selisih antara tekanan oli terukur dengan tekanan hisap (P Deferensial = P oli - P hisap)

Pengendalian suhu luar dilakukan dengan pengaturan pada tahanan R 24 pada papan analog. Suhu luar minimal diatur sebesar 35 oF. Jika suhu dibawah seting, maka pada panel displai akan muncul kode “F10”. Hal ini mengindikasikan bahwa suhu luar terlalu rendah sehingga sistem dimatikan. Apabila suhu luar naik diatas 35oF, tanda “F10” hilang dan sistem siap untuk beroperasi kembali. Nilai batas atas udara luar adalah 130oC, artinya jika suhu udara luar di atas nilai tersebut maka sistem akan mati dan displai panel muncul tanda “F9”. Sistem beroperasi bila suhu turun di bawah seting yang ditandai dengan hilangnya tanda “F9”

Tekanan hisap kompresor diatur melalui tahanan R26 pada papan masukan analog. Untuk keperluan operasi tekanan hisap di seting 44 Psig. Apabila sistem dioperasikan dan telah mencapai waktu 30 detik tekanan hisap minimal harus 80% dari seting. Tekanan hisap harus diatas seting apabila telah beroperasi selama 4 menit. Jika persyaratan tidak tercapai maka sistem akan mati.

Tekanan keluar (discharge) kompresor maksimum sebesar 395 Psi. Sistem akan beroperasi jika tekanan di bawah nilai tersebut. Apabila saat proses berlangsung tekanan berada di atas nilai seting maka panel display muncul tanda “F4” untuk sistem 1 dan “F8” untuk sistem 2. Kejadian munculnya tanda bersamaan dengan matinya sistem secara otomatis.

Pengendalian suhu air keluar (leaving water temperature/LWT) dilakukan melalui tahanan R25 di papan masukan analog. Suhu dapat diatur antara 20 oF – 40 oF. Untuk operasional mesin pendingin suhu seting air keluar minimum 36 oF. Jika nilai suhu terukur di bawah nilai seting maka sistem akan mati diikuti dengan munculnya tanda “F11” di panel display.

METODE

Langkah Kerja Perbaikan

Untuk memfungsikan kembali sistem pendingin maka dilaksanakan perbaikan dan penggantian komponen. Perbaikan kompresor type JS 84 F dilakukan dengan me-rewinding motor kompresor, karena telah terjadi hubung pendek antar lilitan. Komponen kompresor yang diganti meliputi rod connection, piston, bearing, packing, valve section, valve discharge, spring suction, dan spring discharge.

Penggantian komponen sistem kendali dilakukan terhadap komponen elektronik, elektrik maupun sensor. Komponen elektronik yang berfungsi sebagai unit kendali utama yang diganti meliputi relay input board dan EPROM (eraseable programable read only memory). Untuk memfungsikan kembali suplai daya listrik ke kompresor dan fan condensor dilakukan penggantian kontaktor-kontaktor dan MCB (magnetic circuit breaker). Penggantian sensor suhu dan tekanan dilakukan untuk mengembalikan kemampuan sistem dalam mengukur parameter operasi.

Langkah Kerja Pengujian

Pemeriksaan persyaratan operasi dilakukan sebelum mesin pendingin dihidupkan. Pompa distribusi dihidupkan untuk mengalirkan air dingin melalui evaporator mesin pendingin. Sistem pendingin dihidupkan dengan mengubah saklar ke posisi ON. Setelah 4 detik beroperasi, arus motor dimonitor nilainya harus di atas 30 % FLA dan di bawah 115 % FLA dengan tekanan olie 10 Psid. Tiga puluh detik kemudian tekanan oli di atas 25 Psid dan tekanan hisap 80% dari seting. Enam puluh detik selanjutnya kompresor unload dan valve aliran refrigerant terbuka. Kompresor kemudian load setelah waktu operasi telah mencapai dua menit. Sistem stabil beroperasi setelah empat menit hidup dengan tekanan hisap diatas 44 Psid dan tekanan oli diatas 20 Psid. Pengukuran parameter operasi dilakukan dan dicatat sebagai bahan evaluasi.

PEMBAHASAN

Pengukuran tahanan isolasi dan tahanan lilitan motor kompresor dilakukan sebelum uji fungsi operasi mesin pendingin. Pengukuran tahanan isolasi untuk menentukan kualitas isolasi antara ketiga lilitan maupun antara lilitan dengan body. Sedangkan pengukuran tahanan lilitan bertujuan untuk menentukan kualitas masing-masing lilitan. Data pengukuran tahanan isolasi dan lilitan motor kompresor diperlihatkan pada

Data tabel menunjukkan bahwa isolasi lilitan kedua motor kompresor berkualitas baik karena mempunyai nilai diatas 1000 x tegangan kerja. Kualitas lilitan ditunjukkan pada nilai tahanan lilitan yaitu rata-rata 0,6 ohm untuk sistem 1 dan 0,5 untuk sistem 2.

Indikator-indikator sensor operasi diamati saat start-up mesin pendingin. Hal ini untuk mengetahui perkembangan tiap detik pengukuran masing-masing sensor sebelum tercapai operasi normal. Jika salah satu syarat operasi tidak terpenuhi maka sistem akan shutdown secara otomatis. Data operasi mesin pendingin saat start-up diperlihatkan pada Tabel-2. Data tabel terlihat nilai prosentase arus masih diantara range 30 % sampai dengan 115 % dari FLA. Nilai tekanan oli yang terukur lebih besar dari 10 Psid saat operasi 4 detik dan lebih besar dari 25 Psid setelah 30 detik. Kondisi ini menunjukkan bahwa operasi start-up berjalan dengan baik. 

Data operasi mesin pendingin setelah beroperasi 4 menit (normal) diperlihatkan pada Tabel-3 dan Tabel-4. Pada Tabel-4 terlihat tekanan oli kompresor sistem 1 dan 2 memenuhi ketentuan diatas 20 Psid. Data mengindikasikan bahwa oil pressure transducer telah bekerja, kuantitas oli pelumas kompresor cukup, LLSV (liquid line selenoide valve) terbuka, serta tidak banyak refrigeran yang tercampur ke dalam oli. 

Suhu lingkungan yang diukur melalui sensor ambient terukur 96,8oF. Nilai berada dalam range acuan antara 35oF sampai dengan 130oF. Indikasi menunjukkan fan condensor bekerja dengan baik sehingga terjadi sirkulasi udara yang cukup di sekitar kondensor.

Prosentase arus motor berada dalam range 30 % - 115 % dari FLA berarti kontaktor arus listrik bekerja sempurna dalam mensuplai energi ke motor kompresor. Prosentase arus tinggi jika salah satu koneksi fase terlepas atau kualitas lilitan motor kompresor buruk.

Tekanan hisap berada dalam range 44 – 105 Psi artinya kuantitas refrigeran dalam sistem cukup, filter drien, TEV (thermal expansion valve), LLSV dan suction pressure transducer bekerja baik.

Tekanan discharge kompresor kurang dari 395 Psi. hal ini menunjukkan bahwa fan condensor beroperasi, jumlah refrigeran cukup, tidak ada udara dalam refrigeran dan discharge pressure transducer bekerja baik.

Dengan beroperasinya kembali mesin pendingin telah menambah kapasitas pendinginan IPLR. Sebelum mesin ini beroperasi suhu ruang rata-rata hanya mencapai 26 oC, sedangkan saat ini bisa mencapai 24 oC. Rata-rata penurunan suhu ruang tipe A, tipe B dan tipe C sebesar 2 oC atau 8 %.

KESIMPULAN

Dari pembahasan diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa;

1. Refungsionalisasi mesin pendingin E 62304 telah meningkatkan kapasitas pendinginan Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif.
2. Hasil Uji fungsi kemampuan mesin pendingin menunjukkan bahwa sistem telah beroperasi secara optimal.
3. Penurunan suhu ruang IPLR tipe A, tipe B dan tipe C sebesar 2 oC atau 8 %

DAFTAR PUSTAKA;

1. YORK INTERNATIONAL CORPORATION, air cooled package liquid chillers, york, USA 1987
2. SOFILTRA-CAMFIL, “Air Filters Absolute Nuclear Type” La Garrene-Colombes Cedex, France.
3. P2PLR, “ Sistem Ventilasi dan Penyegaran Udara (VAC) dan Gas Buang”, P2PLR-BATAN, Serpong, 1990.
4. SUWARNA, “Pengoperasian Unit VAC & Off Gas”, PTPLR-BATAN, Serpong, 2000.

Cara Kerja dan Komponen-Komponen Mesin Pendingin 2017-01-29T01:23:00-08:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf