Bagaimana cara menghitung kapasitas maksimum flow rate gas bahan bakar turbin gas generator untuk line yang menuju gas station di pabrik?

Bagaimana cara menghitung kapasitas maksimum flow rate
gas bahan bakar turbin gas generator untuk line yang menuju gas station di
pabrik? Sementara ini digunakan formula Panhandle dengan hasil perhitungan
P > 7 bar untuk pipa gas berdiameter 6 inch, dan sepertinya kurang memuaskan.
Bagaimana seharusnya cara menghitungnya dan menggunakan formula apakah yang
semestinya, sebab direncanakan akan menambah kapasitas dengan menambah line
berdiameter 8 inch.

Menentukan flow rate BBG untuk gas generator bukan dihitung, tetapi diukur.
Perhitungan dengan Panhandle atau yang lain hanya untuk sizing pipanya saja,
dengan asumsi P1 dan P2 yang konstan. Dasar sizingnya
tentu katalog / info dari pabrik turbine gas generator, begitu pun dengan
fuel consumption dan spesifikasinya. Untuk actual consumption diukur menggunakan
orifice, turbinemeter atau vortexmeter, tergantung karakteristik dari gas.

Mengutip dari GPSA di Chapter 17 (dan simulasi hysys), bahwa Panhandle A
equation lebih merefleksikan aliran gas pada smooth pipes. Dengan mengubah
faktor efisiensi E sekitar 0.90, bisa mendekati persamaan flow yang turbulen
secara parsial (biasanya dengan asumsi 0.92). Dalam buku Gas Production Engineering
karangan Sanjay Kumar, Panhandle A ini “applicable for large diameter pipeline
and high flowrates”.

Panhandle B yang merupakan revisi, lebih mendekati persamaan flow turbulen
secara penuh. Menurut Kumar, yang ini lebih luas dipakai pada long transmission
lines, large diameter line dan pada Reynolds number yang lebih besar.

Yang menarik pada GPSA adalah :

The successful application of these transmission line flow equations
in the past has largely involved compensation for discrepancies through the
use of adjustment factors, usually termed ‘efficiencies.’ These efficiencies
are frequently found in practice by determining the constant required to
cause predicted gas equation behavior to agree with flow data. As a result,
the values of these factors are specific to particular gas flow equations
and field conditions and, under many circumstances, vary with flow rate in
a fashion that obscures the real nature of flow behavior in the pipe.

Perhitungan diameter pipa didasarkan batasan laju alir yang diperbolehkan.
Untuk service gas dengan tekanan 16K, biasanya range laju alir gas yang diperbolehkan
adalah 20 – 30 m/sec. Hal ini di dasarkan pada pengalaman empiris untuk menghindari
terjadinya noise di pipa yang bisa mengakibatkan erosi.

Permasalahan di atas sebenarnya adalah mencari tahu apa yang menjadi bottleneck
dari sistem perpipaan fuel gas terpasang. Juga pipanya kekecilan atau ada
sesuatu yang membuatnya jadi bottle neck, seperti ada  control valve
atau regulator dan sebagainya.

Melihat adanya perubahan tekanan yang terjadi di perpipaan fuel gas, dari 
22 ke 16 kg/cm2 atau dari 230 ke 310 psig, maka harus hati-hati
karena jika menggunakan standard ANSI, kemungkinan ada spec break di perpipaan
gas tersebut. Jadi jika nantinya harus mengganti pipa, harus hati-hati.

Sebenarnya tidak ada masalah untuk mengganti regulator atau PCV atau big
joe dan sebagainya. Akan tetapi,  harus tahu betul sistem lain yang
terlibat, agar tidak ada yang  terlewat. Contoh misalnya criteria overpressure
yang di set di awal design,  PSV capacity vs PCV fail open, dan seterusnya.
Anggaplah itu tidak apa-apa, maka orang control  seharusnya mulai bertanya
tentang seberapa bagusnya cepat tanggap PCV ketika dibesarkan mengingat prosentasenya
mengambil beban pressure drop  relative akan berkurang. (Pernyataan
ini perlu dikoreksi jika ternyata laju  aliran fuel gas ‘yang baru’
akan menyebabkan dP across control valve  menjadi naik, dan sebagainya).

Lebih dari itu, sebenarnya perlu dicari tahu dulu apa yang diinginkan dan
apa yang membatasi masalah ini.