Compressors

(Klik untuk besarkan)

Apa khabar semua?
Kali ini aku nak berkongsi satu pengalaman aku dengan alat ini. Satu hari terdapat laporan dari tenaga kerja syif malam yang StandBy Compressor terpaksa dihidupkan kerana Header bagi Instrument Air telah jatuh. Masalah timbul apabila suhu Discharge untuk 1st Stage Compressor naik dengan mendadak, Amp yang tinggi dan menyebabkannya Trip dan semasa Compressor ini berjalan tekanan Header tidak bertambah baik. Kerana keperluan yang kritikal, permit kerja dikeluarkan kepada jabatan Mechanical. Secara kebetulan 'Kepala' Mechanical sedang bercuti tugasan diberikan kepada Jurutera muda. Jurutera muda ini sebenarnya baru sahaja bertugas kat Loji aku, memang dia berpengalaman selama 7 tahun kat kilang dulu, macam aku kata kat pos aku yang sebelumnya "Lain padang lain belalangnya". Dia mengambil tindakan yang agak bijak dengan mengambil nasihat dari juruteknik senior dan seorang Penyelia Proses yang sememangnya malas nak fikir panjang (banyak kerja lain bos). Memang aku ada kat loji tapi aku sibuk menyediakan dokumen RBI untuk dihantar kepada DOSH, jadi mereka tidak sempat bertanyakan kepakaran aku (?). Atas faktor pengalaman yang terdahulu keadaan ini terjadi kerana InterCondenser tersumbat. Oleh kerana kejadian berlaku dipenghujung syif malam (faktor utama kenapa Penyelia Syif malas nak layan) atur gerak tenaga kerja Mechanical agak perlahan. Banyak masa terbazir dan mengundang rasa kecewa dan marah Production Manager, Loji kini berada dihujung tanduk. Bagi mengelakkan Loji tutup awal, suber2 penggunaan Instrument Air dihadkan dan ianya sedikit sebanyak membantu. Apa yang malang selepas Inter Condenser dicuci perkara sama berulang. Apa yang sebenarnya berlaku?

Mengikut buku 'Chemical Process Equipment; Selection and Design' karangan bersama Walas dan rakan2, Kipas sekadar menaikkan tekanan sebanyak 3%, Blower pulak mencipta tekanan bawah 3 bar manakala yang boleh menaikkan tekanan lebih dari itu digelar Compressor (Percaya atau tidak, antara soalan temuduga aku dulu adalah perbezaan ketiga mende ni). Compressor berfungsi sebagai peningkat tekanan bagi Gas pada nilai yang diperlukan didalam Loji. Ia juga boleh dibahagi kepada dua jenis berdasarkan cara ia mencipta tekanan (spt pump). Compressor biasanya mengambil udara dari persekitaran jadi bagi menjaga bahagian dalamannya dari cepat rosak udara yang disedut ditapis dahulu. Proses pemampatan udara menghasilkan tenaga haba dan haba ini akan menyebabkan Gas akan mengembang dan menyebabkan kerja Compressor menjadi tidak efisien. Selain itu haba ini juga akan menyebabkan minyak pelincir (biasalah bos... bayangkan proses sorong tarik tanpa pelincir) cepat rosak. Untuk mengatasi masalah ini biasanya Condenser diletakkan samada di Discharge Compressor (bagi single stage) atau diantara Compressor (Bagi yang banyak stage). Bagi Compressor jenis Reciprocating, pemampatan Gas biasanya berlaku tanpa had iaitu selagi ia berfungsi selagi itu gas dimampatkan dan selagi itu tekanan akan bertambah melebihi had yang diperlukan. Bagi mengelakkan dari Compressor dan Receiver dari rosak satu sistem unloading akan dibuat. Sistem ini(Piston valve) akan terbuka apabila tekanan melebihi had tekanan yang diperlukan (Daya spring yang menutup Piston valve tadi) apabila tekanan berada dibawah daya spring, piston valve akan tertutup.

(Menceritakan perihal sistem Unloading ini teringat aku satu cerita, seorang Jurutera ditugaskan untuk melakukan Pneumatic Test bagi satu tangki dengan menggunakan Instrument Air (IA) yang berkekuatan 6 bar. Had maksimum yang boleh diterima oleh tangki itu adalah 12 bar. Apabila tiba waktu untuk pulang (0530 pm) Jurutera itu menutup injap kemasukan IA ke tangki tersebut padahal tekanan baru 0.5 bar dan ujian sepatutnya dilakukan pada tekanan 5.5 bar. Berdasarkan pengiraan, dengan isipadu yang mampu ditangani oleh tangki tersebut, pada pukul 1000 malam ia baru lah akan mencapai 6 bar. Tindakannya memberhentikan kemasukan IA itu mengundang rasa marah penyelianya kerana keesokannya tangki mesti diserahkan kepada pihak Mechanikal untuk proses penyambungan paip. Alasan yang diberikannya adalah, dia bimbang tekanan yang akan mencecah 13 bar iaitu mengatasi had maksima yang diberikan. Tidakkah dia tahu IA headernya stabil pada 6 bar sahaja? dari mana baki 6 bar akan datang kerana tekanan memenuhi ruang. Jika dia mengambil kira akan Compressornya yang dari jenis Rciprocating,. Tidakkah dia tahu akan sistem Unloading ini? Dia kini bertugas di sebuah Loji Kimia popular di kerteh.)

Jika udara yang keluar dari Compressor ingin digunakan sebagai sumber Pneumatic kegunaan Instrument, ianya mesti melalui satu sistem Drier yang membuang kandungan air didalamnya.

Baiklah, kembali pada persoalan diatas tadi. Simptom2 yang kita tahu:

1. Tekanan Header tidak bertambah
   
2. Suhu 1st Stage naik dengan mendadak
3. Amp tinggi

Jadi jika simptom2 ini berlaku kat Loji korang nanti, jawapannya mungkin sama macam kes aku (untuk jimat masa):

• Injap bagi discharge 1st Stage gagal dalam keadaan tertutup
• Kerana itulah suhu naik dengan mendadak - haba tidak dikeluarkan
  
• Kerja Compressor menjadi tinggi (Amp)
• Tiada udara dikeluarkan dari 2nd stage - kerana itu ia tidak mampu membantu menaikkan tekanan Header.
  

Aku dan Meter Aliran DP

Rajah 1 dan 2

Alatan instrumentasi yang paling kerap digunakan adalah dari jenis DP kerana sifatnya yang serba boleh. Ianya digunakan dalam pengukuran Aras (Level), Tekanan (Pressure) dan Aliran (Flowmeter). Pengukur dari jenis ini hanya dapat mengukur perubahan tekanan (Differential Pressure; DP) tanpa mengambil kira saiz paip ataupun jenis dan sifat bendalir yang ditanganinya.

Secara asasnya alat pengukuran jenis ini terdiri dari Plat Orifis (penghasil perubahan/Differential Producer), Impules Line (yang menyambungkan dari Process Interface Valve (PIV) kepada Manifold, dalam bulatan merah rajah 2) dan Tranmitter (menukarkan tekanan kepada arus). PIV berfungsi sebagai pemisah antara DP dan paip apabila pembaikan ingin dilakukan (Isolation). Manifold yang terdiri dari 3 Needle Valve berfungsi sebagai alat memastikan DP benar benar berfungsi (Zero Calibration).

Persamaan yang digunakan untuk mencari Aliran Jisim (Mass Flowrate):

C - Pekali

A2 - Saiz liang orifis (biasanya dinyatakan pada Tab (Rajah 1)

Rho -Ketumpatan

dan DP mewakili P1-P2, (Rujuk rajah 1) P1 mewakili bahagian tekanan tinggi (HP; High Pressure) mewakili sebelah kiri proses dan P2 tekanan rendah (LP; LowPressure) sebelah kanan proses.

OK, tajuk pos aku kali ini adalah aku dan Meter aliran DP iaitu antara pengalaman aku dengan bende ni.

Kisah 1;

Sebuah Pam empar telah mati dengan sendirinya kerana beban kerja yang tinggi (Over Current Trip: Amp tinggi). Setelah mendapat kebenaran pihak elektrikal, Pam dihidupkan kembali tiada sebarang masalah fizikal dikesan (secara pandangan mata) yang anehnya masalah sama berulang. Kemudian didapati Injap Kawalan pada bahagian Discharge Pam terbuka pada bukaan yang luar biasa besarnya kerana masalah aliran yang sedikit (injap berkedudukan Auto bagi kawalan aliran/Flow indication Controller). Oleh kerana masalah dikatakan berpunca dari Pam, Pam ganti (Standby?) telah dihidupkan. Pam berada dalam keadaan Amp yang agak tinggi (lebih baik berbanding Pam sebelumnya) dan Injap kawalan tertutup sedikit meskipun lebih besar dari keadaan normal, keadaan ini diterima dengan anggapan keadaan Pam yang kurang memuaskan. Keesokannya aliran Discharge menjadi bertambah buruk dan akhirnya kosong, kedaan berlaku selepas Pam diservis oleh pihak mekanikal. Setelah pemeriksaan menyeluruh didapati Meter aliran DP tersumbat pada bahagian HPnya (sila rujuk Formula). Ini menerangkan kenapa Pam mempunyai beban yang tinggi dan Aliran yang sedikit.

Kisah 2:

Suhu dan tindakbalas Reaktor tidak terkawal meskipun nisbah suapan (Feed) antara Hidrokarbon dan Udara berada pada nilai yang diingini. Selepas pemeriksaan menyeluruh didapati ketumpatan Hidrokarbon dinilai pada suhu yang salah (rujuk Formula).

Kisah 3:

Aliran bendalir penukar haba (Heat Transfer Fluid) yang mengalir kedalam sistem Thermal Oxidizer menurun selepas Zero Calibration dilakukan oleh pihak Instrument. Hasil pemeriksaan didapati injap pintasan (bypass) manifold (rujuk rajah 2) tidak tertutup dengan kemas menjadikan P1 - P2 terlalu kecil (lihat formula).

Telaga Masuk air

Mungkin tajuk diatas menyebabkan anda telah tersalah masuk kelaman blog ini kerana menyangkakan ianya tajuk cerita lucah. Maaf tajuk yang saudara cari adalah ‘Telaga Gersang Telah disirami Air’. Telaga yang aku maksudkan disini adalah telaga termo ataupun lebih dikenali sebagai Thermowell.

Didalam Loji pemprosesan Kimia suhu biasanya (yang paling popular) disukat dengan menggunakan ThermoCouple (Termo gandingan; terjemahan DBP m/s 387, Kamus Kejuruteraan Kimia 1997) ataupun RTD (Resistance Temperature Detector). Suhu disukat berdasarkan perinsip setiap logam akan mengalirkan arus apabila dikenakan suhu yang tertentu kemudian arus disukat dan ditukar kepada suhu.

Rajah 1 adalah rajah tipikal Thermowell dan Thermowell element didalam loji.

Pernah didalam syif aku seorang jurutera baru mempertahankan pendapatnya yang paip CW out dari sebuah condenser tidak terdapat Thermowell. Apa yang terdapat disitu adalah satu paip kecil yang telah dipasang end dummy ataupun blind flange (rujuk buku aku Pengenalan kepada kejuruteraan kimia 1 m/s 67) yang biasanya menjadi tempat pemeriksaan suhu secara manual. Benarkah jawapan jurutera lulusan UTP ini? Jika kita rujuk rajah 1 kita akan lihat yang aku telah bezakan paip proses dengan warna hitam, Thermowell dengan warna merah dan Thermowell Element dengan warna hijau. Jika kita buka Thermowell Element (warna hijau) kita akan lihat satu ruang kosong iaitu ruang dimana suhu mengalir secara induksi yang disukat dengan menggunakan Thermowell Element tadi seperti Thermocouple dan RTD . Faham? Kemudian aku rujuk P&ID (rajah 2) aku tak tahulah apa pemahaman jurutera muda ini dengan singkatan TW ini.

Jika kita ada beli buku Working Guide to Process Equipment; Norman P. Lieberman dan Elizabeth t. Lieberman m/s 72 Chapter 6, ada tertulis:

Safety note

I talk in preceding section about unscrewing a thermocouple. This is perfectly safe. The same comment applies to extracting a screwed-in dial thermometer from thermowell. However, sometimes less experienced people have made a deadly error in screwing a thermowell instead of a thermocouple.

Secara ringkasnya apa yang ingin disampaikan adalah jangan sesekali sewaktu kilang sedang beroperasi kita asingkan bahagian merah dari bahagian hitam.

Pernah juga terjadi dimana (rujuk rajah 3) satu sistem Electric Heater yang baru pulih dari serangan CUI (Corrosion Under Insulation) telah memeningkan kepala segerombolan tenaga pakar kerana suhu outletnya yang rendah (99 degree C). RTD telah disahkan berfungsi dengan baik oleh juruteknik Instrumentasi apabila RTD baru yang dimasukan kedalan Thermowell yang sama memberikan bacaan yang sama. Suhu yang rendah ini menunjukkan samada aliran N2 yang sedikit didalam sistem ataupun Electric Heater yang gagal. Terdapat injap kawalan aliran dan pengesan aliran dari jenis Vortex menyebabkan andaian pertama diabaikan dan Electric Heater dipersalahkan 100%. Bagi Meter jenis Vortex kelemahannya adalah pada getaran, jika ia tersumbat atau lekat ia tidak akan memberikan variasi bacaan apabila injap kawalan dimainkan. Kesimpulan yang dibuat adalah Electric Heater Element yang rosak. Apabila sekumpulan juruteknik yang diketuai oleh seorang Jurutera Elektrik melakukan pemeriksaan didapati ianya tidak rosak. Disini ketiga2 jabatan telah mengesahkan yang perkara ini bukan salah mereka.

1. Proses – Paip tidak tersumbat (Vortex Flowmeter)

2. Instrument – RTD elok

3. Elektrikal – Heater elok

Jadi salah siapa?

Keadaan ini telah memaksa Head Of Department dari jabatan Instrument dan Elektrikal turun padang. Dengan membawa spanar dia membuka Thermowell Element, ada air terperangkap kat dalam dia beb! Padanlah suhunya suhu wap air.

Jadi amat penting bagi kita faham dan kenal setiap alatan didalam Loji supaya senang untuk melakukan Trouble Shooting. Sebarang kelewatan biasanya dibayar dengan wang yang banyak (tak termasuk sumpah seranah bos).

Instrument

Gambarajah A

Graf A

Bagi orang proses, memahami alatan instrument merupakan satu kelebihan dalam pengoperasian seharian. Berikut merupakan beberapa contoh berkaitan permasalahan berkenaan alatan ini:

1. Perhatikan graf A kat atas: Ada satu tangki digunakan untuk membekalkan cecair bersuhu tinggi kesebuah Heat Exchanger. Aras tangki dikawal dengan menggunakan injap kawalan (Control Valve) diantara 25 – 60% (aras 25% injap terbuka dan aras 60% injap tertutup). Pump dihidupkan secara manual apabila kerja pembekalan cecair bersuhu tinggi diperlukan dan pump akan berhenti secara automatik apabila aras berkurang kepada 30%.

Suatu hari terdapat kejanggalan kepada graf aras tangki ini (perhatikan graf kat atas) kerana vent tangki yang tersumbat. Pada mulanya staff yang bertugas mengesyaki injap kawalan telah mengalami kegagalan (passing). Setelah diperiksa oleh pihak intrument didapati ianya berada dalam keadaan sihat (healthy). Kemudian alatan penunjuk aras (dari jenis purged impulse line diaphragms) pula disyaki tersumbat, tetapi pihak intrument berkeras mengatakan alatannya tidak bermasalah.

Jika kita teliti cara alat penunjuk aras ini berfungsi, persoalan kemugkinan ianya tersumbat atau separa tersumbat dapat diketepikan dan masa tidak terbuang untuk mencari punca sebenar. Jika alat pengukur aras jenis ini tersumbat ianya akan memberikan bacaan tetap yang maksimun manakala yang separa tersumbat akan memberikan graf yang sama seperti yang normal tetapi dengan nilai yang tinggi dari aras sebenar.

2. Perhatikan gambarajah A: Tangki didalam ini mengandungi cecair perencat aktiviti mangkin didalam reaktor yang dibekalkan kedalam suapan reaktor dengan menggunakan Pump Rociprocating pada kadar tertentu.

Suatu hari didapati aliran jisim bendalir ini masuk ke Reaktor menurun dengan ketaranya. Pemeriksaan secara visual terhadap pump telah dijalankan dan didapati ianya berfungsi dengan baik. Peneraju syif pada malam itu mengambil keputusan yang aliran ke reaktor adalah baik dan meter aliran jisim dari jenis Coriolis telah mengalami kegagalan.

Sebenarnya jika peneraju syif tersebut memahami fungsi meter aliran jisim dari jenis Cariolis ini beliau tidak akan membuat keputusan yang silap dan mengambil resiko jangka hayat mangkinnya.

3. Satu Thermowell element telah terbakar kerana suhu yang ditanganinya melebihi had yang mampu ditanganinya. Kerana thermowell element yang terdapat didalam inventori adalah pada jenis yang sama maka termowell element sementara dari jenis berlainan tetapi lebih pendek digunakan. Bacaannya berkurangan sebanyak 100 C.

Fail to closed dan Air to Open

Dua hari lepas loji tempat aku kerja mengalami gangguan sistem instrumentasi yang mengakibatkan loji teraktif sistem interlock sekaligus terhenti dengan sendirinya. Kemudian terdapat beberapa perkara berlaku apabila usaha pemulihan berlaku tangki menjadi penuh, sistem BFW terganggu dan beberapa injap berada dalam keadaan yang bukannya sepatutnya semasa operasi.
Sebenarnya sebelum Loji-Loji moden wujud seperti hari ini, pelbagai kemalangan dan kerosakan telah dialami. Belajar dari pengalaman, beberapa perkara diambil kira untuk memastikan keselamatan dan kelangsungan operasi. Antara perkara yang sering dititik beratkan sebelum sesuatu proses atau alatan dioperasikan adalah kajian keselamatan seperti HAZOP.

Bagi sesebuah Control Valve, Actuator (rujuk buku aku m/s42) adalah mekanisma penggerak sesebuah injap yang menggunakan udara (Instrument Air) untuk menolak Spring didalamnya bagi membolehkan injap terbuka atau tertutup.
Oleh kerana fungsi injap adalah mengawal kadar aliran, arah aliran dan tekanan, adalah amat perlu bagi sesuatu injap kawalan mempunyai mekanisma yang tersendiri yang mampu menangani keadaan kegagalan sumber Instrument Air (Compressor). Bagi kuasa mampatan udara untuk membuka injap ianya dikenali sebakai Air to Open atau kegagalan udara akan menjadikan injap tertutup iaitu Air fail to Close. Jika Udara digunakan untuk menutup injap ianya dikenali sebagai Air to Close dan kegagalan udara pula menjadikan Air Fail to Open.
Sebagai contoh, lihat gambar yang aku lukis diatas:
Katakan tangki diatas pada suatu masa mesti mempunyai aras bendalir melebihi 50% sebagai bekalan untuk Suction Head pam. Apabila berlaku kegagalan Kompresor, injap Inlet akan bertukar kepada kawalan manual dan terbuka 100% manakala injap Outlet akan menjadi Manual dan tertutup sepenuhnya. Ini bagi memastikan aras cecair berada dalam keadaan selamat iaitu melebihi 50% bagi menjamin keselamatan pam.
Dalam P&ID biasanya FC atau FO akan dicatatkan dibawah sesebuah injap kawalan untuk memudahkan proses Trouble shooting.