Fauzi, Katanda Fajar (2023) Analisa Getaran Impeller Pompa CO2 Dengan Variasi Material Menggunakan Simulasi Komputer. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Enhanced Oil Recovery (EOR) merupakan metode pemulihan minya tersier yang menggunakan pompa injeksi CO2 untuk memompa CO2 agar mengalir menuju reservoir untuk mendorong minyak ke riser yang berada di bawah tanah dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi daripada metode tradisional yang menggunakan air. Meskipun impeller sudah menggunakan material Duplex Stainless Steel yang bersifat tahan karat, tekanan CO2 dapat menyebabkan korosi terjadi. Adanya korosi dapat menyebabkan perubahan geometri impeller yang mengakibatkan ketidakstabilan dan berujung pada getaran bahkan resonansi. Pada penelitian ini dilakukan simulasi getaran pada rangkaian shaft-impeller menggunakan aplikasi Finite Element Method. Simulasi dilakukan dengan memberikan beban berupa putaran sebesar 7600 rpm pada shaft-impeller yang diberikan tumpuan bearing pada kedua sisinya. Terdapat tiga variasi material yang digunakan pada material impeller yaitu Duplex Stainless steel, SS 316, dan SS 410 untuk mengetahui pengaruhnya terhadap frekuensi natural dan mode shape serta nilai kecepatan kritis shaft-impeller. Shaft-impeller dengan material SS 410 memiliki nilai frekuensi natural yang paling tinggi pada seluruh mode shape. Hal tersebut dikarenakan modulus elastisitas material SS 410 paling tinggi diantara material lain yang digunakan. Semakin tinggi modulus elastisitas, maka material semakin kaku. Sehingga dibutuhkan frekuensi yang lebih tinggi agar model shaft-impeller dengan material SS 410 untuk bergetar secara alami. Namun terjadi ketidaksesuaian pada material SS Duplex dimana nilai frekuensi naturalnya yang lebih tinggi dibandingkan material SS 316 yang memiliki modulus elastisitas lebih besar. Hal tersebut dikarenakan massa jenis material SS Duplex yang lebih kecil dibanding material SS 316. Shaft-impeller dengan material SS 410 baru mengalami resonansi pada kecepatan kritis yang paling tinggi dibanding dengan material lain. Dengan modulus elastisitas yang tinggi, material SS 410 menjadi lebih kaku dibanding sehingga perlu putaran yang lebih tinggi untuk fenomena resonansi bisa terjadi. Shaft-impeller dengan material SS 316 dikatakan paling aman terhadap fenomena resonansi memiliki persentase nilai kecepatan putaran operasi terhadap nilai kecepatan kritis paling besar yaitu senilai 142,756% untuk mode satu dan 141,377% untuk mode dua. Hal ini menandakan bahwa Shaft-impeller dengan impeller menggunakan material SS 316 beroperasi pada kecepatan putaran yang paling jauh dari kecepatan kritisnya dibanding dengan material lainnya.
English Abstract
Enhanced Oil Recovery (EOR) is a tertiary oil recovery method that uses CO2 injection pumps to pump CO2 into the reservoir to push oil to the underground riser with much higher efficiency than the traditional water-based method. Although the impeller already uses Duplex Stainless Steel material which is rust resistant, high CO2 pressure can cause corrosion to occur. The presence of corrosion can cause changes in the geometry of the impeller resulting in instability and leading to vibration and even resonance. In this study, vibration simulations were performed on the shaft-impeller circuit using the Finite Element Method software. The simulation was done by giving a load in the form of a rotation of 7600 rpm on the shaft-impeller which was given bearing support on both sides. There are three material variations used in the impeller material which are Duplex Stainless steel, SS 316, and SS 410 to determine the effect on the natural frequency and mode shape as well as the critical speed value of the shaft-impeller. Shaft-impeller with SS 410 material has the highest natural frequency value in all mode shapes. This is because the elastic modulus of SS 410 material is the highest among the other materials that are used. The higher the elastic modulus, the stiffer the material. So it takes a higher frequency for the shaft-impeller model with SS 410 material to vibrate naturally. However, there is a mismatch in the SS Duplex material where the natural frequency value is higher than the SS 316 material which has a greater elastic modulus. This is because the density of SS Duplex material is smaller than SS 316 material. Shaft-impeller with SS 410 material just resonated at the highest critical speed compared to other materials. With a high modulus of elasticity, the SS 410 material becomes stiffer than the other materials so that it needs a higher rotation for the resonance phenomenon to occur. Shaft-impeller with SS 316 material is said to be the safest against resonance phenomena having the highest percentage of operating rotation speed value to critical speed value which is worth 142.756% for mode one and 141.377% for mode two. This indicates that the Shaft-impeller with an impeller using SS 316 material operates at a rotation speed that is furthest from its critical speed compared to other materials.
| Item Type: | Thesis (Sarjana) |
|---|---|
| Identification Number: | 0523070033 |
| Uncontrolled Keywords: | pompa injeksi CO2, SS Duplex, SS 316, SS 410, frekuensi natural, mode shape, kecepatan kritis |
| Divisions: | Fakultas Teknik > Teknik Mesin |
| Depositing User: | agung |
| Date Deposited: | 10 Jan 2024 06:52 |
| Last Modified: | 10 Jan 2024 06:52 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/207441 |
Actions (login required)
 |
View Item |