## ANALISIS PENGUJIAN DRY GAS SEAL TYPE 28AT TANDEM UNTUK

## MENINGKATKAN RELIABILITY DRY GAS SEAL DI KOMPRESOR SENTRIFUGAL
Nuradi 1,*
1 Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Tama Jagakarsa Jl. TB Simatupang No. 152 Tanjung Barat, Jakarta Selatan 12530
* E-mail: nuradi@jagakarsa.ac.id
Diterima: 20-07-2019 Direvisi: 10-11-2019 Disetujui: 01-12-2019

## ABSTRAK
Pengujian dry gas seal adalah salah satu tahapan dalam perbaikan dan pemeliharaan dry gas seal , karena tanpa adanya pengujian dry gas seal akan berakibat fatal, bisa menimbulkan kerusakan yang lebih parah di kompresor dan  membahayakan  manusia  dan  lingkungan. Dalam  pengoperasian  dan  pemeliharaan  kompresor  sertifugal khususnya  kompresor  gas  sering  sekali  terjadi  kerusakan dry  gas  seal atau  meskipun  tidak  rusak dry  gas  seal harus  tetap  di health  check agar  bisa  digunakan  dengan  optimal  dan  keandalannya  bisa  meningkat.  Dalam melakukan health check atau perbaikan dry gas seal salah satu penentu keberhasilannya adalah dengan melalui pengujian statis dan dinamis dengan menggunakan DGS test rig atau sejenisnya. Oleh karena sangat pentingnya dalam pengujian dry gas seal ini penulis mencoba meneliti bagaimana tahapan-tahapan yang harus diperhatikan dalam prosedur pengujian. Dalam penelitian ini dapat disimpulkan bahwa kecepatan maksimum yang digunakan mencapai  11.429  rpm,  jika  dibandingkan  dengan  prosedur  adalah  1  -  1.225  x  rpm  di  kompresor,  maka  rotasi yang  diperoleh  sesuai  prosedur  adalah  (1.225  x  10.000  =  maksimum  12250  rpm),  dengan  kondisi  11429  rpm sudah memenuhi standar dan masih dalam toleransi putaran pengujian.
Kata kunci: dry gas seal ; kompresor sentrifugal; pengujian statis dan dinamis.

## ABSTRACT
Dry gas seal testing is one of the stages in the repair and maintenance of dry gas seals because without testing dry gas seals will have fatal consequences, which can cause more severe damage to the compressor and repair of  humans  and  the  environment.  In  the  operation  and  maintenance  of  centrifugal  compressors,  especially  gas compressors, there is often damage to dry gas seals or even if they are not damaged dry gas seals must be kept in a health check so that they can be used optimally and their reliability can be improved. In conducting a health check or repairing dry gas seal, one of the determinants of success is through static and dynamic testing using the DGS test rig or the other. Therefore it is very important in testing this dry gas seal that the author tries to learn  how  to  complete  the  tests  that  must  be  considered  in  the  testing  procedure.  In  this  study  it  can  be concluded that the maximum speed used reaches 11429 rpm, when compared to the procedure is 1 - 1,225 x rpm in  the  compressor  then  the  rotation  obtained  according  to  the  procedure  is  (1,225  x  10000  =  12250  rpm maximum), with conditions 11429 rpm already fulfilling standard and is still within tolerance of testing rounds.
Keywords: dry gas seals; centrifugal compressors; static and dynamic testing.

## SINTEK JURNAL: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
ISSN: 2088-9038, e-ISSN: 2549-9645
Homepage: http://jurnal.umj.ac.id/index.php/sintek

## 1. PENDAHULUAN
Penggunaan dry  gas  seal (seal  gas  kering) dalam  kompresor  sentrifugal  gas  proses  telah meningkat  secara  dramatis  selama  dua  puluh tahun terakhir, menggantikan seal film minyak tradisional  dalam  sebagian  besar  aplikasi. Lebih dari 80% kompresor gas sentrifugal yang diproduksi  saat  ini  dilengkapi  dengan dry  gas seal. Karena dry  gas  seal telah  diterima  oleh pengguna dan pabrikan peralatan asli kompresor  sentrifugal  (OEM),  dikarenakan pengoperasiannya  terus-menerus  diperbarui [1].
Permintaan  yang  semakin  besar    pada dry  gas seal dan sistem pendukungnya, yang membutuhkan  perbaikan  berkelanjutan  dalam desain  lingkungan dry  gas  seal ,  baik  internal maupun eksternal untuk kompresor yang tepat. Pengujian dry  gas  seal adalah  salah  satu tahapan dalam perbaikan dan pemeliharaan dry gas  seal ,  karena  tanpa  adanya  pengujian dry gas seal akan berakibat fatal, bisa menimbulkan  kerusakan  yang  lebih  parah  di kompresor  dan  membahayakan  manusia  dan lingkungan [2,3].
Dry  gas  seal dapat  menghilangkan  beberapa masalah  konvensional  yang  terkait  dengan sistem  seal  minyak.  Peningkatan  keselamatan, penurunan  pemeliharaan,  dan  peningkatan keandalan  adalah  pertimbangan  utama  untuk kekuatan  gas  seal.  Memahami  teknologi  seal gas kering dan mengoptimalkan pemilihan seal untuk  sekumpulan  parameter  operasi  tertentu sangat  penting  untuk  keberhasilan  aplikasi peralatan rotasi. Sistem kontrol yang menggabungkan filtrasi, kebocoran, dan pemantauan tekanan dapat memberikan diagnosis waktu kinerja seal yang nyata [4].
Kompresor  sentrifugal  dalam  layanan  gas proses  memerlukan  penyegelan  poros  untuk mencegah  gas  proses  keluar  dari casing kompresor  yang  tidak  terkendali,  ke  atmosfer. Multi stage kompresor tipe “ beam ” membutuhkan dua seal , satu di setiap dan dari poros.  Kompresor  tipe overhung satu  tahap membutuhkan seal poros  tunggal,  tepat  di belakang  impeller. Dry  Gas  Seal dapat diterapkan  untuk  mencapai  penyegelan  poros yang diperlukan [5].
Gambar 1. Lokasi dari Shaft Seals
Dry  gas  seal tersedia  dalam  berbagai konfigurasi,  tetapi  gaya  "tandem"  biasanya diterapkan  dalam  layanan  gas  proses  (gambar 2). Seal tandem  terdiri  dari  seal  primer  dan seall  sekunder,  yang  terkandung  dalam  satu catridge.  Selama  operasi  normal,  seal  primer menyerap  penurunan  tekanan  total  ke  sistem ventilasi,  dan  seal  sekunder  berfungsi  sebagai cadangan jika seal primer gagal.
Gambar 2. Type Tandem Gas Seal / Konfigurasi

## barrier seal
Desain  seal  gas  yang  dibahas  di  sini  adalah jenis  alur  spiral.  Berbagai  jenis  konfigurasi face telah  diusulkan  oleh  beberapa  produsen selama  lima  belas  tahun  terakhir.  Desain konfigurasi permukaan alur spiral adalah salah satu  yang  telah  berhasil  dikembangkan  dan diterapkan pada peralatan kompresor
sentrifugal.  Upaya  telah  dilakukan  untuk memberikan  beberapa  kriteria  desain  seal, berbagai  jenis  pengaturan  seal  dan  untuk menekankan  perlunya  pemilihan  seal  yang optimal dan pemilihan  sistem  kontrol.  Kondisi proses, yaitu tekanan, suhu, komposisi gas, dan kontaminan  dalam  aliran  gas  adalah  bagian integral dari proses desain seal. Dan yang tidak kalah  pentingnya  adalah  karakteristik  utama dari  peralatan  kompresi  yang  terlibat,  yaitu kenaikan  suhu  dari  hisap  ke  pelepasan, kecepatan  permukaan  yang  terlibat,  baik  itu overhung atau beam unit , dan rotor dynamic .
Tinjauan  lokasi  peralatan  kompresi  dalam keseluruhan  loop  proses  dapat  memberikan informasi  penting  tentang  kontaminan  dalam aliran  gas.  Ulasan  P&ID  dapat  memberikan alternatif pilihan pasokan gas buffer untuk seal. Di  atas  segalanya,  perubahan  dari  sistem wet seal yang  ada  ke seal kering  mungkin  dapat berdampak  efisiensi  pabrik  secara  positif dengan  menghilangkan  kontaminasi  minyak pada  peralatan downstream ,  katalis,  dan  lain- lain.

## 2. METODE PENELITIAN
2.1. Diagram Alir Penelitian
Gambar 3. Alur Penelitian
Metode ini menggunakan metode
eksperimental yaitu dengan melakukan serangkaian  pengujian  pada dry  gas  seal tipe
28  AT  Tandem  dengan  menggunakan test  cell yang  disesuaikan  dengan  housing  DGS  pada kompresor sentrifugal.

## 2.2. Skema Alat Pengujian
a. Desain Alat Uji Dry Gas Seal (DGS)
Gambar 4. Desain Alat Uji Dry Gas Seal (control panel connection ).
Bagian-bagian alat uji (Test Rig DGS):
- Panel control DGS
- Tubing pipe
- Tubing connection
- High Pressure Hose
- Connection tube to DGS control module - Regulator valve pressure - Vent - Test cell
1 2 3 4 5 6 7 8

## b. Produk yang diuji
Gambar 6. Produk DGS type 28AT Tandem
c. Tes Assembly Drawing
Gambar 7. Skema DGS yang sudah di Assembly
DGS  yang  sudah  dirakit  kemudian  dimasukan ke  dalam test  cell dan  akan  di  pasang  di test rig/test bed.

## d. Monitoring Pengujian DGS
Pengujian dry  gas  seal ini  dikontrol  melalui monitor yang sudah terkoneksi dengan internet sehingga  proses  data  yang  terjadi up  to  date.
Baik  itu  untuk  melakukan  pengaturan  maupun input  data  yang  terbaru  melalui  kontrol dimonitor.
Gambar 8. Control Monitor DGS

## 2.3. Waktu dan Tempat Penelitian
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  pada tangal  16  Januari  sampai  17  Januari  2019  di PT.  Fluid  Science  Dynamics  Indonesia. Pelaksanaan  penelitian  ini  dilakukan  dengan cara  pengujian  langsung  terhadap  apa  yang akan dijadikan suatu penelitian serta wawancara  langsung  kepada Service engineer dari  PT.  Fluid  Science  Dynamics  Indonesia demi  mendapatkan  hasil  ataupun  data  yang akurat dari perusahaan.

## 2.4. Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  bisa  langsung  dari pengamatan  maupun  data  yang  sudah  tersedia di  dalam  perusahaan.  Data  yang  ada  akan dijadikan  suatu  acuan  dalam  pembahasan penelitian ini yang berguna untuk mendapatkan solusi  ataupun  alternatif  lain  yang  lebih  baik guna untuk meningkatkan kualitas dan efisiensi kerja.

## 2.5. Prosedur Pengujian DGS
Dalam  melaksanakan  pengujian dry  gas seal harus  mengikuti  tahapan-tahapan  yang sudah  dibakukan  dalam  prosedur,  hal  ini dimaksudkan  agar  hasil  yang  didapatkan  lebih akurat, konstan dan lebih memperhatikan aspek keselamatan kerjanya.
a. Tahap Persiapan
Sebelum pengujian dilakukan harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
 Spesifikasi test ini  harus  disepakati antara  Pembeli  &  Penjual.  Setelah disetujui,  tidak  ada  revisi  yang  dapat dilakukan tanpa persetujuan formal lebih lanjut.
 Sebelum  pengujian  yang  ditentukan dalam  dokumen  ini,  prosedur  kontrol kualitas berikut harus memuaskan pelanggan, diantaranya: - Jaminan  Kualitas  Pemasok  untuk komponen dan bahan yang disediakan - Inspeksi  komponen,  dimensi  dan visual optic DE NDE
- Penyeimbangan ( balancing) komponen berputar dengan menggunakan standar ISO 1940 G2.5 - Pengujian spin  test untuk rotating
seats ke 1.225xMax kecepatan kontinyu  sampai  180  detik,  sesuai dengan file Prosedur FSD.
 Semua seal yang  disuplai  dengan technical  passport yang  menyatakan kepatuhan dengan tindakan di atas.
 Pelanggan  akan  diberi  tahu  tanggal  dan waktu menyaksikan pengujian, memberikan pemberitahuan sepuluh hari sebelumnya jika memungkinkan. Perkiraan total waktu tes harus diberitahukan. Pelanggan harus mengkonfirmasi  identitas  saksi  sebelum kedatangan.
b. Tahap Saat Pengujian
Adapun  kondisi  saat  pengujian  harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
 Rig uji harus dihubungkan secara umum sesuai  dengan  gambar  rakitan  uji.  Gas uji akan mengalir ke test cell kecuali ada ketentuan lain.
 Pengujian akan dilakukan sesuai dengan Prosedur Uji.
 Operasi gas seal membutuhkan
kebocoran  kecil  yang  terkendali  untuk memungkinkan pengeringan, semua pengukuran  kebocoran  akan  dilakukan dalam kondisi kebocoran yang stabil.
 Jika  suhu  yang  ditentukan,  sulit  untuk dicapai
karena karakteristik pembangkitan  panas rig/seal ,  kecepatan dan tekanan rig dapat disesuaikan untuk memberikan kondisi pengoperasian yang stabil.
 Pembacaan kebocoran outboard seal DE dapat terdistorsi oleh efek windage yang disebabkan oleh bantalan bola dan poros test cell . Jika kejadian ini tidak mungkin terjadi,  kebocoran  aktual outboard  seal DE disimpulkan melalui korelasi terhadap seal NDE  dengan  dan  tanpa tutup ujung.
 Data berikut akan diperoleh selama tes:
- Temperatur cell, inboard dan
outboard
- Tekanan sel dan antar ruang
- Uji kecepatan
- Aliran  kebocoran  dari seal  inboard (sisi  proses)  dan outboard (sisi atmosfer).
 Kondisi Operasi Lapangan Kompresor Tes  akan  dianggap  berhasil  jika  kriteria kebocoran berikut dipenuhi:
- Max  Continuous  Speed (100%) 12713    RPM
- Overspeed (110%)   13984      RPM
- Static Pressure (100%)    24,5 Bar (a) - Dynamic Pressure (100%) 15,75 Bar (a) - Max Seal Gas Temp (MST)
200 ℃
 Pengujian  akan  berhasil  jika  mengikuti kriteria kebocoran sebagai berikut :
Tabel 1. Parameter Pengaturan Pengujian Parameter Nilai Test Points 68.1 27.54 Inboard Seal (%) 100 100 Pressure (Bar(g)) 24,5 15,75 Speed (%) 0 100 RPM 0 12713 Maximum Leakage Inboard 1,08 1,86 Outboard <0,2 <0,2  Pemeriksaan  visual  harus  dilakukan setelah pengujian.
Satu seal dari  pasangan  pertama  yang diuji  harus  dibuka  dan  diperiksa  secara visual.  Setiap  bukti  tekanan  mekanis atau  termal  (misalnya  mencungkil, mematri  panas)  akan  menghasilkan penolakan.  Pemeriksaan  lebih  lanjut kemudian  akan  dilakukan,  sekarang menggunakan perbesaran, sampai penerimaan teknis ditentukan, dan catatan dibuat dari log uji.
Goresan  minor  permukaan  karbon  pada permukaan  dapat  diterima  jika seal pertama reject, sisa batch harus  dibuka dan diperiksa.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengujian  dan  analisis dry  gas seal per sequence didapatkan hasil seperti pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil Analisis Pengujian Dry Gas Seal Item SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 RPM 0 11429 10480 10441 10388 0 Cell Press (barg) 10 6.67 9.1 9.09 9.09 10.39 IB Press DE (barg) 7.38 0 6.05 6.07 6.05 7.38 IB Press NDE (barg) 7.38 0 6.05 6.07 6.05 7.38 Temp Cell (°C) Ambient 21.89 21.64 22.66 22.24 Ambient IB Temp DE (°C) Ambient 21.71 21.59 22.16 22.26 Ambient IB Temp NDE (°C) Ambient 21.71 21.71 21.16 22.26 Ambient OB Temp DE (°C) Ambient 23.26 23.26 22.89 22.97 Ambient OB Temp NDE (°C) Ambient 23.26 23.26 22.89 22.97 Ambient Leak DE IB (Nm3/h) 0.21 0.28 0.27 0.57 0.27 0.2 Leak DE OB (Nm3/h) 0 0 0 0 0 0 Leak NDE IB (Nm3/h) 0 0.28 0.24 0.44 0.26 0.2 Leak NDE OB (Nm3/h) 0 0 0 0 0 0
Gambar 9. Putaran maksimum Pengujian pada
tiap Sequence
Gambar 10. Tingkat Pressure (tekanan) disisi Inboard DE & NDE
Gambar 11. Tingkat Kebocoran ( Leakage )

## Maksimum Hasil Pengujian
Jadi  dari  tabel  2  dan  gambar  9,  10  dan  11 terlihat  bahwa  kecepatan  maksimum  yang dipakai  dalam  pengujian  ini  mencapai  11429 rpm, jika dibandingkan dengan prosedur adalah 1 - 1,225 x putaran rpm di kompresor maka di dapatkan  putaran  menurut  prosedur  adalah (1,225  x  10000  =  12250  rpm  maksimum) dengan  kondisi  11429  rpm  masih  dalam toleransi putaran pengujian.
Untuk  pengujian  kebocoran  menghasilkan maksimum leakage 0,44  Nm 3 /h  sementara kebocoran  maksimum  yang  diijinkan  adalah  3 Nm 3 /h. Hasil ini masih di bawah toleransi yang diijinkan.
Dry  gas  seal beroperasi  di  bawah  toleransi yang  sangat  ketat  yang  menuntut  agar perhatian  khusus  diberikan  dalam  desain lingkungan seal gas , dan dalam pengoperasian kompresor  dan  sistem seal  gas .  Sementara ancaman degradasi seal dan pengurangan umur seal karena  pengaruh  luar  adalah  nyata,  efek merugikan dari faktor-faktor ini dapat diminimalkan.  Dengan  komunikasi  yang  tepat antara  OEM  kompresor  dan  pengguna  selama fase  desain,  dan  dengan  pelatihan  yang  tepat dari  operator  dan  personel  pemeliharaan, keandalan dry gas seal dapat dioptimalkan.
Dalam pengoperasian dan pemeliharaan kompresor sertifugal khususnya kompresor gas sering  sekali  terjadi  kerusakan dry  gas  seal atau  meskipun  tidak  rusak dry  gas  seal harus tetap  di health  check agar  bisa  digunakan dengan  optimal  dan  keandalannya  bisa meningkat. Dalam melakukan helth check atau perbaikan dry  gas  seal salah  satu  penentu 0 10000 20000 SQ 1 SQ 2 SQ 3 SQ 4 SQ 5 SQ 6 Rpm Rpm 0 5 10 1 2 3 4 5 6 IB Press DE (barg)
0 0,2 0,4 0,6 1 2 3 4 5 6
Leak DE IB (Nm3/h)
Leak DE OB
(Nm3/h)
keberhasilannya adalah dengan melalui
pengujian statik dan dinamis dengan menggunakan DGS test rig atau sejenisnya.

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan  di  PT. Fluid  Science  Dynamics  pada  tanggal  17 Januari  2019  dapat  disimpulkan  bahwa kecepatan  maksimum  yang  dipakai  dalam pengujian  ini  mencapai  11429  rpm,  jika dibandingkan dengan prosedur adalah 1 - 1,225 x putaran rpm di  kompresor maka di  dapatkan putaran  menurut  prosedur  adalah  (1,225  x 10000  =  12250  rpm  maksimum)    dengan kondisi  11429  rpm,  kondisi  masih  dalam toleransi  putaran  pengujian  (sudah  memenuhi standar).  Pengujian  kebocoran  menghasilkan maksimum leakage 0,44  Nm 3 /h  sementara kebocoran  maksimum  yang  diijinkan  adalah  3 Nm 3 /h,  dan  hasilnya  masih  di  bawah  toleransi yang  diijinkan.  Dalam  melakukan  pengujian perlu  diperhatikan  tiap  parameternya,  mulai dari  tahap  persiapan  hingga  akhir  pengujian. Tidak  boleh  ada  salah  satu  parameter  yang ketinggalan,  karena  akan  mempengaruhi  hasil dari pengujian.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Fluid  Science  Dynamics,  2016,  Bahan Training: Compressor Shaft Sealing. PT. Fluid Science Dynamics Indonesia, Tangerang.
[2] Fluid  Science  Dynamics,  2016.  Bahan Training:  Gas  Seal  Technology.  PT.  Fluid Science Dynamics Indonesia, Tangerang.
[3] Fluid  Science  Dynamics,  2019,  Seal  Repair Center:  Adding  Value  to  Dry  Gas  Seal Overhauls, Kaydon ring & Seal, Inc. USA
[4] John S. Stahley, 2003, Design, Operation, and
Maintenance  for  Improved  Dry  Gas  Seal Reliability in Centrifugal Compressor, Dresser-Rand; Olean, NY, USA
[5] Shah,  P.,  1988,  Dry  Gas  Compressor  Seals,
Proceedings of the
Seventeenth
Turbomachinery Symposium,
Turbomachinery  Laboratory,  Texas  A&M
University,  College  Station,  Texas,  pp.  133-
139.
[6] Sedy, J., A New Self Aligning Mechanism for Spiral  Groove  Gas  Seal  Stability,  A  SLE-79-
LC-3B-3, 1979.