Banyak pompa sentrifugal didesain dengan cara memungkinkan pompa beropersai secara terus menerus untuk berbulan bulan bahkan tahunan. Pompa sentrifugal ini seringkali mengandalkan zat cair yang dipompa sebagai pendinginan dan pelumasan terhadap bearing pompa dan komponen pompa yang ada didalam lainnya. Jika aliran yang melalui pompa dihentikan ketika pompa sedang beroperasi, pompa tidak didinginkan sebagaimana mestinya sebentar dan pompa dapat lebih cepat rusak. Kerusakan pompa dapat juga diakibatkan dari zat cair yang dipompakan yangmana suhu mendekati kondisi jenuh.
Kavitasi
Luasan aliran pada mata impeller pompa biasanya lebih kecil dari daripada luasan aliran pipa hisap pompa atau luas aliran yang melalui baling baling impeller. Ketika cairan dipompakan memasuki mata pompa sentrifugal, pengurangan luas area aliran terjadi seiring penambahan kecepatan aliran seiring dengan pengurangan tekanan. Jumlah aliran pompa yang lebih besar, penurunan tekanan yang lebih besar antara lubang hisap pompa dengan mata impeller. Jika tekanan yang turun cukup besar, atau temperature cukup tinggi, tekanan yang turun mungkin cukup untuk menyebabkan zat cair. Banyak gelembung udara terbentuk akibat tekanan yang jatuh di ujung impeller di sapu oleh baling baling impeller melalui aliran fluidanya. Ketika gelembung udara memasuki daerah dimana tekanan local lebih besar dari tekanan jenuh yang menjauhi baling baling impeller, tiba tiba meletup. Proses pembentukan gelembung udara dan berikutnya meletup di dalam pompa disebut kavitasi.
Kavitasi dalam pompa sentrifugal mempunyai efek yang sangat signifikan pad performa pompa. Kavitasi menurunkan performa pompa, menyebabkan fluktuasi jumlah aliran dan tekanan buang. Kavitasi dapat juga menyebabkan kerusakan komponen pompa bagian dalam. Ketika pompa mengalami kavitasi, gelembung udara terbentuk didaerah tekanan rendah tepat sebelum putaran baling baling impeller. Gelembung uap kemudian bergerak pada baling baling impeller, dimana mereka meletup dan menyebabkan kejutan secara fisik, pada susdut depan baling baling impeller. Kejutan secara fisik membuat bintik bintik kecil pada bagian ujung baling baling impeller. Setiap bintik bintik kecil mempunyai ukuran mikron, tetapi akibat akumalasi dari jutaan bintik bintik ini dari waktu kewaktu benar benar merusak impeler pompa. Kavitasi juga bisa menyebabkan kelebihan getaran pada pompa, yang mana bisa menyebabkan kerusakan bearing pompa, ring penahan aus dan seal – seal.
Sebagian kecil pompa sentrifugal didesain untuk dioperasikan dibawah kondisi dimana kavitasi tidak terhindarkan. Pompa ini harus dirancang secara khusus dan dirawat untuk sejumlah kecil kavitasi yang terjadi selama beroperasi. Banyak pompa sentrifugal dirancang tidak untuk kavitasi yang terus menerus. Suara berisik adalah salah satu indikasi bahwa pompa sentrifugal dalam keadaan kavitasi. Sebuah pompa yang mengalami kavitasi dapat bersuara seperti suara kaleng isi kelereng yang dikocok. Indikasi lain yang dapat diobservasi dari pusat kontrol operasi adalah tekanan buang yang fluktuatif, jumlah aliran, arus pompa motor. Metode untuk menghentikan atau mencegah kavitasi dijelaskan dalam paragraf berikut.
Tinggi Tekan Hisap (NPSH)
Untuk menghindari kavitasi pada pompa sentrifugal, tekanan fluida pada semua titik dalam pompa harus dipertahankan diatas tekanan jenuh. Jumlah yang digunakan untuk menentukan supaya tekanan zat cair yang dipompa mampu mengindari kavitasi adalah tinggi tekan hisap dikenal dengan NPSH (Net Positive Suction Head).
NPSH yang tersedia (NPSHa) adalah perbedaan antara tekanan hisap pompa dengan tekanan jenuh ketika zat cair dipompa.
NPSH yang dibutuhkan (NPSHr) adalah NPSH minimum untuk menghindari kavitasi
Kondisi yang harus ada untuk menghindari kavitasi adalah bahwa NPSH yang tersedia harus lebih besar atau sama dengan NPSH yang dibutuhkan, secara matematis dapat dititunjukan sebagai berikut:
NPSHa ≥ NPSHr
Rumus untuk NPSHa adalah sebagai berikut
NPSHa = P hisap – P jenuh
Ketika pompa sentrifugal menghisap dari tangki ataupaun penampungan yang lain, tekanan pada saat hisap dalah jumlah dari tekanan absolute pada permukaan zat cair yang ada ditanki ditambah tekanan sehubungan dengan perbedaan elevasi antara permukaan zat cair dengan hisapan pompa dikurangi kehilangan head yaitu gesekan pada saluran hisap dari tanki ke pompa.
NPSHA = Pa + Pst - hf - Psat
Dimana:
NPSHA = Tinggi tekan hisap yang tersedia
Pa = Tekanan absolute pada permukaan zat cair
Pst = Tekanan akibat perbedaan antara permukaan zat cair dengan hisapan pompa
hf = Kehilangan head pada pipa hisap
Psat = Tekanan jenuh ketika zat cair dipompakan
Mencegah Kavitasi
Jika pompa sentrifugal dalam kondisi kavitasi, beberapa perubahan dalam desain sistem atau pengoperasian mungkin diperlukan untuk menambah NPSHA diatas NPSHR dan menghentikan kavitasi. Salah satu metode untuk menambah NPSHA adalah menambah tekanan pada hisapan pompa. Sebagai contoh jika pompa menghisapa dari tanki tertutup, selain itu bisa meninggikan level zat cair didalam tanki atau menambah tekanan pada daerah diatas zat cair untuk menambah tekanan hisap. Cara lain yang mungkin untuk menambah NPSHA dengan mengurangi temperatur zat cair yang dipompakan.Pengurangan temperatur zat cair yang dipompakan mengurangi tekanan jenuh yang akibatnya menikan NPSHA. Mengulang modul sebelumnya pada perubah panas yang mana uap kondensor biasanya didinginkan lebih rendah dari temperatur jenuh, hal ini disebut penekanan kondensator, untuk mencegah kavitasi pada pompa kondensator.
Jika kehilangan head pada pipa hisap pompa dapat dikurangi, NPSHA akan ditingkatkan. Banyak cara untuk mengurangi kehilangan head termasuk menambah diameter piapa, mengurangi jumlah elbow, katup dan fiting pada pipa, mengurangi panjang pipa.
Hal yang mungkin untuk mengehilangkan kavitasi adalah dengan mengurangi NPSHR untuk pompa. NPSHR yang diberikan pompa tidak selalu sama pada semua kondisi, tetapi tergantung faktor yang pasti. NPSHR dari pompa meningkat signifikan ketika jumlah aliran meningkat. Oleh karena itu, pengurangan jumlah aliran yang melalui pompa dengan pengecilan katup buang akan mengurangi NPSHR. NPSHR juga tergantung pada kecepatan pompa. Semakin cepat impeler pompa berputar maka semakin besar NPSHR. Karena itu kecepatan sebagai sebuah variable dikurangi, NPSHR pompa akan berkurang. Bagaimanapun, selama jumlah aliran pompa adalah sering didikte oleh kebutuhan sistem dimana pompa dihubungkan, hanya penyetelen terbatas yang dapat dilakukan tanpa menambah paralel pompa, jika ada.
Tinggi tekan hisap yang dibutuhkan untuk mencegah kavitasi adalah ditentukan melelui uji coba oleh perusahaan pompa dan tergantung berepa faktor termasuk tipe masuk ke impeler, desain impeler, jumlah aliran pompa, kecepatan putar impeler, dan jenis zat cair yang dipompakan. Pabrikan biasanya memberikan kurva NPSHR ketika fungsi aliran pompa digunakan untuk zat cair yang khusus (biasanya air), di buku manual pompa.
Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal
Untuk mempertahankan pompa beroperasi pada kecepatan konstan, jumlah aliran yang melalui pompa tergantung pada perbedaan tekanan atau head yang dihasilkan oleh pompa. Head terendah, maka jumlah aliran tertinggi. Buku manual untuk spesifikasi pompa dinamakan kurva karakteristik pompa. Setelah pompa dipasang di sistem biasanya dicoba untuk memastikan bahwa jumlah aliran dan head pompa sesaui dengan spesifikasi yang dibutuhkan. Tipe kurva karakteristik sebuah pompa sentrifugal ditunjukan pada gambar 11. Ada beberapa hal yang terkait dengan kurva karakteristik pompa yang harus ditentukan.
Shut off head adalah maksimum head yang dapat dihasilkan oleh pengoperasian pompa sentrifugal pada kecepatan tertentu.
Pompa run out adalah aliran maksimum yang dapat dihasilkan oleh pompa sentrifugal tanpa merusak pompa. Pompa sentrifugal dirancang dan dioperasikan terhindar dari kondisi pompa runout atau pengoperasian shut off head. Tambahan informasi mungkin ditemukan didalam handbook pada bab thermodinamika, transfer panas, dan aliran fluida.
Perlindungan Terhadap Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal kehilangan head ketika pompa itu dioperasikan tanpa ada aliran yang melewatinya, sebagai contoh dengan katup buang yang tertutup, atau dilawan dengan check valve.Jika katup buang tertutup dan tidak ada saluran kecil aliranpun yang disediakan pada pompa, impeler akan mengaduk volme air yang sama ketika berputar didalam rumah pompa. Ini akan meningkatkan temperatur zat cair (akibat gesekan) didalam rumah pompa pada titik dimana akan timbul uap air. Uap air dapat menimbulkan terhentinya aliran pendingin paking pompa, bearing, penyebab keausan dan panas. Jika pompa beroperasi pada jumlah yang kurang dengan waktu yang lama, pompa akan rusak. Ketika pompa dipasang dalam sebuah sistem seperti yang mungkin mengalami shut off head secara berkala, pompa ini memerlukan beberapa hal untuk perlindungan pompa. Salah satu cara untuk melindungi pompa beroperasi tanpa ada head adalah menyediakan jalur ulang dari saluran buang pompa yang mengalir dari katup buang, yang kembali untuk mensuplai pompa. Saluran sirkulasi ulang ini harus diukur untuk memberikan jumlah aliran yang cukup pada pompa untuk mencegah kelebihan panas dan kerusakan pompa. Proteksi mungkin juga dilakukan dengan menggunakan sebuah kontrol aliran otomatis. Pompa sentrifugal harus juga diproteksi dari aliran maksimal. Aliran maksimal dapat menyebabkan kavitasi dan juga kelebihan panas pada motor pompa akibat kelebihan arus. Salah satu cara untuk memastikannya adalah selalu ada hambatan aliran pada saluran buang pompa untuk mencegah kelebihan aliran yang melalui pompa, dengan memasang katup throttle atau orifice pada setelah saluran buang. Rancangan sistem pemipaan yang baik sangat penting untuk mencegah pompa mengalir secara maksimal.
Gas Terjebak
Gas terjebak dari pompa sentrifugal adalah kondisi dimana rumah pompa terisi dengan gas atau uap air pada titik dimana impeller tidak cukup lama bertemu dengan fluida yang cukup terhadap fungsinya secara benar. Impeler memutar gelembung gas, tetapi tidak dapat mendorong fluida melalui pompa. Ini dapat membuat masalah pendinginan untuk paking pompa dan bearing. Pompa sentrifugal didesain sehingga rumah pompanya penuh terisi dengan zat cairselama pompa beroperasi. Banyak pompa sentrifugal tetap dapat beroperasi ketika sejumlah kecil gas yang terus bertambah didalam rumah pompa, tetapi sistem pompa mengandung larutan gas yang tidak dirancang bisa melakukan ventilasi dengan sendirinya, harus dilakukan pengeluaran secara manual untuk memastikan gas tidak mengembang dalam rumah pompa.
Priming Pompa Sentrifugal
Banyak pompa sentrifugal yang tidak dapat melakukan priming sendiri. Dengan kata lain, rumah pompa harus diisi denganzat cair sebelum pompa dihidupkan, atau pompa tidak akan menjalankan fungsinya. Jika rumah pompa kemasukan dengan uap atau gas, impeller menjadi mengikat gas dan tidak mampu memompakan. Untuk memastikan pompa tetap terpriming dan tidak ada gas terjebak, banyak pompa sentrifugal diletakan dibawah level sumber dimana pompa menghisap dengan sendirinya. Efek yang sama dapat didapatkan dengan memberikan zat cair dibawah tekanan yang disuplaikan dengan pompa lain yang diletakan pada saluran hisap.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar