Mengatasi Overheating Pada Screw Air Compressor

Bulan November lalu, seorang teman dari perusahaan plastic menghubungi saya. Satu Screw Compressor unit  daya 50 HP bermasalah yaitu Over Heating ! hampir 2 minggu, Engineering perusahaan teman saya ini coba cari solusinya dan sialnya  gagal. Setelah saya pelajari masalahnya dan sempatkan mampir untuk melihat kondisi compressor. Dari penampakan visual saya yakin problem kompresor sudah  merambat ke arah blok screw. Saya sugest kompresor  harus diopname  oleh Technical Service dari Suplier karena perbaikannya masuk kategori major (berat). Dua minggu kemudian, kompresor kembali running. 
Sebenarnya pengaruh shut off  terhadap operasi perusahaan hanya 17% karena mereka sudah memiliki cadangan 1 unit compressor piston 15 HP, akan tetapi teman saya mengeluhkan opportunity cost yang timbul , selama 2 minggu teknisi senior  terfokus  pada case ini, padahal mereka sudah memiliki schedule  kerja yang harus diselesaikan. 

Belajar dari kejadian ini, gangguan pada unit-unit utility bisa memberikan dampak sangat besar, dalam artikel ini saya akan sharing mengenai masalah, yang sebenarnya bisa kita cegah. Saya akan berbagi dengan anda untuk pencegahan maupun perbaikannya. Kali ini saya akan menulis topik yang sangat teknis. Mengatasi Overheating pada Screw air Compressor. Beberapa teknisi  menyebut problem ini dengan istilah ‘Over Temperature’.

Compressor terbagi kedalam beberapa Type, anda bisa lihat gambar dibawah.

Type Compressor

Jenis Screw termasuk dalam golongan Rotary Compressor. Beberapa Manufacture menyediakan Compressor dengan tekanan angin 8, 10, 13 bar dengan daya motor 3 – 500 HP.  

Prinsip kerja Screw Air Compressor

Screw Air Compressor Flow Diagram

A) Kompresor udara jenis ini menggunakan 2 Screw yang berputar dalam ruang screw yang disebut Air End (3) . Putaran 2 komponen screw ini akan menyebabkan hisapan pada Intake Valve (2) dan menghasilkan udara bertekanan pada lubang keluaran (discharge).

Ruang Screw

B) Udara bertekanan memasuki Separator Tank, yang berfungsi memisahkan oli dan udara, sehingga udara bertekanan yang dihasilkan tidak mengandung oli. Jika anda melihat dalam Gambar diatas, prinsip kerja separator sederhana. Dibagian tengah tabung terdapat  separator foam, sejenis busa yang akan melewatkan partikel udara, dan menangkap partikel oil dan menjatuhkannya ke dasar Tabung (Blue Color). Udara bebas oil tadi memiliki temperature cukup tinggi ( 80 – 90 ⁰C), sehingga harus dilewatkan pada pendingin / air coller (9), sebelum dikeluarkan melalui Air Discharge line (10) untuk memasuki system eksternal.

separator tank

C) Oil dengan temperature tinggi yang tertampung dalam dasar tabung separator bergeraka menuju air filter housing unit. Unit ini terdiri dari Oil Filter (19) yang berfungsi memisahkan kotoran dan unit manifold, yang berfungsi mengatur distribusi  oil menuju dan dari Air Coller (9). Ada beberapa type  coller, yaitu Liquid coller dan air coller. Gambar Flow proses diatas menggunakan model Air Coller, yaitu udara dibagian bawah radiator dihembus paksa dengan menggunakan Fan (13), melalui sirip-sirip coller unit, dan membawa panas oil ke udara bebas melalui prinsip heat transfer. Mekanisme ini mirip dengan prinsip kerja Condesor Udara pada system pendingin dan Radiator  mobil.

Oli yang sudah melewati Coller dan suhunya telah turun, masuk kembali ke Oil Filter Housing Unit, untuk didistribusikan kembali ke Air End atau Ruang Screw.

Oil Filter Housing Unit

D) System yang tidak kalah vital yaitu pelumasan pada bearing screw. Kebetulan dalam flow diagram tidak terlihat, Air Filter Housing Unit juga mensuplay oil untuk melumasi bearing screw. System ini memiliki pengaruh sangat besar terhadap kasus Over Heating atau Over Themperature pada Screw Air Compressor.

E) Temperature System Compressor dideteksi dari Temperature Oil. Dalam Separator Tank, dipasang sensor temperature / Thermostat (20)  yang akan membaca aktual temperature oil, dan langsung mengirim data ini ke Electronic Processing Unit. Temperature kerja normal berada di kisaran 85 – 95 ⁰C. Jika lebih dari 100 ⁰C, system tetap berjalan dengan disertai peringatan. Biasanya system disetting automatic off di temperature 110 ⁰C.

Panel Indicator

Efek  Over Heating

Yang dimaksud dengan over Heating yaitu, Temperature Kerja System kompressor melebihi 100 ⁰C. Ini sudah tanda-tanda bahaya. Engineering harus melakukan pengecekan. Jika terlambat, temperature oil yang tinggi dapat menurunkan kualitas oil sebagai pelumas.

Masalah yang timbul berikutnya :

1. System pelumasan pada Bearing Screw tidak maksimal, ini akan menyebabkan kerusakan pada bearing.

2. Kerusakan Bearing akan berdampak pada putaran screw yang tidak stabil dan tidak center. Benturan antar Screw akan menyebabkan cacat screw. Ini menyebabkan efisiensi tekanan angin yang dihasilkan menurun.

3. Putaran screw yang tidak center berpotensi menimbulkan gesekan pada dinding ruang screw, meskipun masalah over heating sudah teratasi, masalah ini menyebabkan efisiensi tekanan udara akan berkurang.

4. Gesekan material komponen dalam ruang screw menghasilkan serbuk besi yang akan terbawa oleh oil. Ini akan menyumbat Filter Oil, jika tidak terdeteksi, volume oil yang kembali masuk kedalam ruang screw dan system pelumasan bearing akan berkurang. Bisa anda bayangkan jika komponen-komponen ini berputar dengan level oil dibawah standard. Kerusakan akan terjadi pada semua komponen dalam unit ruang screw (Air End).

Kondisi ini bisa jauh lebih parah, jika Thermo Control Unit tidak berfungsi dengan benar. System tidak bisa mendeteksi temperature aktual dengan akurat, harusnya mesin automatis stop tapi tetap running. Meskipun anda melakukan penggantian oil secara rutin dan mengikuti atuan Jam kerja mesin, kondisi ini tetap sangat berbahaya. Untuk mencegah ini, saya akan berbagi teknik pengecekan dengan anda :

1. Jangan hanya percaya dengan temperature display. Anda wajib memiliki Thermo Couple sendiri. Ada beberapa jenis, tapi saya lebih suka menggunakan type Laser Gun Thermo Couple.

Non Contact Infra Red Laser Gun

2. Jika anda tidak memiliki alat yang saya maksud dalam poin 1. Perhatikan tanda-tanda di area bearing di Screw Unit. Jika cat terlihat mengelupas akibat panas, ini tanda-tanda bahwa compresor bekerja pada suhu yang  melebihi standard. Asal diketahui pemilihan coating atau cat pada compressor atau motor sudah disesuaikan pada suhu normal atau ambang atas system. Jika melebihi, panas akan merusak cat.

Cat terkelupas di area Blok Bearing akibat over heating

Penyebab Terjadinya Over Heating

Berikut  beberapa hal, yang saya pikir bisa menyebabkan Over Heating

1. Sirkulasi udara dalam ruang kompresor tidak baik, sehingga suhu dalam ruang tinggi. Ruang  kompresor harus di desain sedemikian rupa sehingga udara panas dari fan coller memiliki jalur khusus keluar (ducting) dan udara luar bisa leluasa masuk. Akan jauh lebih baik, jika pendinginan ruang kompresor  menggunakan  unit Air Conditioner ( AC ). Keuntungan penggunaan AC yaitu pendinginan ruang berlangsung dalam ruang tertutup, sehingga meminimalkan debu atau kotoran dari luar ruang untuk masuk kedalam. Partikel debu ini dapat terhisap oleh coller fan dan menyumbat sirip – sirip cooler unit. Kondisi ini menyebabkan pendinginan oil tidak optimal.

2. Oil sudah melewati Jam Kerja Normal.

Kondisi ini yang biasa terjadi, oil yang seharusnya diganti tapi tidak dilakukan. Oil yang melebihi Life time nya akan menyebabkan penurunan kualitas oil yang diikuti penurunan fungsi oil itu sendiri sebagai media pendingin dan pelumas. Ada 2 jenis oil yang ada di pasaran, yaitu Jenis Syntetic dan Jenis Mineral.

Jenis Syntetic : Harga Relatif lebih mahal, Life timenya ± 5000 – 6000 hours. Lebih tahan bekerja dalam suhu ekstrem dengan volume yang lebih rendah dibanding oil mineral.

Jenis Mineral : Harga  lebih murah, Life timenya ± 2000 hours. Tidak  diperuntukkan bekerja pada suhu ekstrem ( > 100 ⁰C ) secara terus menerus, karena akan menyebabkan kerusakan pada komponen. Dari pengalaman dilapangan, membuktikan oil jenis ini  dapat menembus separator foam, dan ikut terbawa sirkulasi udara. Sehingga harus rutin dilakukan pengecekan level oil dan segera lakukan penambahan oil jika diperlukan. Dalam pemakaian jangka panjang, oil ini akan lebih tinggi biayanya dibanding pemakaian oil syntetic.

3. Separator Oil tersumbat. Ini akan menyebabkan terhambatnya aliran udara keluar, sehingga tekanan dan temperature dalam separtor tank naik. Penggantian rutin antara 4000 – 6000 hours.

4. Pembuangan panas pada Coller Unit terhambat. Ada 2 Jenis coller yang biasa dipakai, yaitu menggunakan cooler fan ( air coller ), dan menggunakan pendingin air ( water cooler ). 

Pada jenis air coller, hambatan transfer panas ini biasanya disebabkan kotoran atau debu yang melekat pada sirip radiator. Cleaning rutin disarankan dilakukan pada 10.000 – 15.000 hours.

Pada jenis Liquid coller, hambatan pendinginan biasanya disebabkan oleh adanya lapisan kerak. Sistem ini biasa digunakan dalam Generator Set ( Genset ). Liquid yang digunakan merupakan cairan khusus yaitu radiator coolant, jika tidak ada disarankan menggunakan air mineral yang bebas dari kandungan kapur/calsium. Cleaning rutin disarankan dilakukan pada 10.000 hours.

5. Filter oil tersumbat kotoran. Idealnya, setiap penggantian oil  juga diikuti oleh penggantian Filter. Cleaning Filter oil tidak disarankan, karena spare parts ini tidak didesain untuk di cleaning atau di re-kondisi.

Filter Oil

6. Mekanisme Distribusi dalam Oil Filter Housing Unit tidak berfungsi.

Jika dibongkar, blok ini terdiri dari beberapa katup yang gerakannya menggunakan mekanisme pegas. Jika mekanisme ini tidak berfungsi, distribusi oil menuju radiator akan terhambat. Efeknya oil tidak melewati proses pendinginan dan langsung masuk ke ruang screw. Untuk mengetahui masalah ini cukup mudah. Mesin dalam kondisi off, Buka selang Fleksible in dan out radiator, jika oil yang keluar dari radiator sangat sedikit, bisa dipastikan mekanisme dalam unit ini bermasalah. Atau anda juga melakukan pengecekan dalam kondisi mesin running. Gunakan Thermo couple. Bandingkan temperature  di body luar ruang screw, pipa antara separator tank dan Filter oil, dan pipa oil masuk ke radiator. Jika pipa masuk radiator temperaturnya jauh lebih rendah, berarti  distribusi oil menuju radiator terhambat. Bisa dipastikan Oil Filter Housing Unit bermasalah. ( tapi terlebih dahulu pastikan Filter Oil telah diganti )

Blok Manifold pada Oil Filter Housing

Penutup

Jika akar masalah Overheating sudah diketahui, segera lakukan perbaikan. Harap berhati-hati saat melakukan perbaikan di mesin. Problem overheating pada umumnya menyebabkan efek berantai terhadap komponen lainnya. Misal Bearing Screw dan Screw. Teknisi perusahaan biasanya melakukan penggantian ringan ( minor ) seperti  Ganti oil, Ganti Separator Foam, Ganti Oil Filter, dan Cleaning Cooler Unit.Namun untuk penggantian besar ( mayor ), yaitu pengecekan  di ruang Screw Unit (Air End), saya sarankan untuk menghubungi Technical Service dari Suplier Kompressor.

Akhir kata, selamat menganalisa dan semoga sukses !