This question may sound very basic, but I need your opinion on this. There is a reciprocating pump, 150 gpm with 25 psig discharge pressure (head: 60 ft) BHP: 3.7 hp and motor selected is 5 hp. The pump maximum pressure it self is 350 psig. I use PSV to protect the class 150 line and select 150 psig as the setting pressure. So the sizing of PSV is for 150 gpm relief rate and 150 psig pressure upstream of PSV.

Tanya – devaxrayz

Mau numpang nanya sama begawan2 process safety disini dan rekan2 yang lain untuk suatu kasus… Sorry kalo ditulis pake bahasa english, soalnya ini copy paste dari thread saya yang saya posting di suatu forum engineering… (jawabnya nggak usah pake bahasa inggris nggak apa2, malah lebih bagus :p).

Hi all,

This question may sound very basic, but I need your opinion on this:

There is a reciprocating pump, 150 gpm with 25 psig discharge pressure (head: 60 ft) BHP: 3.7 hp and motor selected is 5 hp. The pump maximum pressure it self is 350 psig

I use PSV to protect the class 150 line and select 150 psig as the setting pressure. So the sizing of PSV is for 150 gpm relief rate and 150 psig pressure upstream of PSV.

If there is discharge blockage, the pump discharge will rise to 150 psig. I calculate the pump power requirement for 150 gpm and 150 psig is 22.32 hp (pump motor only 5 hp).

Here comes the question:

What happen to the motor and pump:

1. motor overload (possible to be broke)? Or

2. the pump capacity will reduce to match the motor power capability (the rate down to about 35 gpm).

If poin no 2 is happen, wont my PSV size is too big (PSV sized for 150 gpm and the pump rate down to 35 gpm) and I will expect that the PSV will in frequent open and close at blocked discharge case.

thank you all

Tanggapan 2 – Crootth Crootth

Dewa, adik kelas saya yang ganteng,

Meski saya tidak mengkritisi pemilihan pompa, karena mungkin sudah ada dan dibeli, ijinkan saya menanyakan dua hal di bawah ini:

1. Mengapa beli pompa reciprocating kalau hanya untuk memompa sampai discharge pressure yang cuma 25 psig?

2. Apakah dipasang SIS (safety instrumented system) untuk menshutdownkan motor / driver ?

3. Kenapa dewa mengandaikan kecepatan pengaliran fluida = 150 gpm, untuk kasus pipa terblocked? bukankah jika terblocked kecepatan pengaliran fluida = 0 gpm, dan dan bisa dilihat pada kurva performance pompa dead head nya berapa (tekanan maksimum nya berapa)?

4. Apakah tekanan maksimum pompa 350 psig itu pada 150 gpm? atau pada laju alir berapa? apa pada 0 gpm? (lihat pertanyaan no 3)

Segera setelah dewa menjawab pertanyaan ini, mungkin saya bisa bantu menjawab persoalan dewa.

Tanggapan 3 – devaxrayz

Mpu gharonk… untuk pertanyaan-nya berikut jawabannya:

1. untuk yang ini saya kurang tau persis, ada beberapa kemungkinan salah satunya adalah karena pompa mengambil suction dari pit yang levelnya lebih rendah dari centerline sehingga dipilih pompa reciprocating yang memiliki kemampuan self-priming, fluida abrasive… dan mungkin ada hal2 lain..

2. Tidak ada SIS terpasang

3. Pada saat pertama kali ter-blok memang flow sama dengan 0 gpm. Tapi karena ini reciprocating pump, piston pompa akan tetap bekerja mengirimkan fluida sehingga tekanan discharge akan naik terus. Begitu tekanan discharge mencapai setting PSV, PSV akan terbuka dan fluida mengalir lagi namun dengan tekanan discharge yang lebih tinggi, karena pada sistem ada hambatan yang sangat besar (PSV orifice).

4. Reciprocating pump tidak punya dead head (shut-off) pressure seperti centrifugal pump. Capacity-nya relatif konstan (berubah dikit) pada discharge pressure berapapun. Jadi 350 psig pada flow sekitar 150 gpm-an juga…

Soal-soal quiznya udah dijawab semua tuh (mudah2an bener semua)… sekarang tinggal telaah dari Mpu Gharonk… tapi jawab dulu 1. motor overload –> rusak atau 2. pump reduced capacity –> PSV kebesaran :D.

Thanks

Tanggapan 4 – roeddy setiawan

To deva,

Its can be pd 350 150 gpm juga ,

cek your simulation.by the time hp requirement more than 5 hp your motor stahl mogok.

Tanggapan 5 – arnold antonius

Dear Deva,

Untuk kasus sperti ini, karena kejadiannya terjadi hanya saat blocking pada jalur discharge (hanya kasus extraordinary), maka coba pasang proteksi sbb :

Alternatif1 : pasang PIS (setting PSH dibahawah rate PSV) di sambungkan secara logika OR dengan timer (besar rate timer disesuaikan dengan waktu trip motor biasanya arus transient sekitar 10xArusNominalMotor dan bisa dicari waktunya dari tabel) dan selanjutnya kombinasi logika tersebut disambungkan secara logika AND dengan permissive pompa (biasanya wiring dari permissive ini tersambung ke MCC control atau langsung dari command run / stop dari dan ke PLC/DCS ).

Alternatif2 : ubah rating setting TOL (thermal over load) dari motor dibawah sedikit rating overloand motor dari hasil kalkulasi / konversi kenaikan daya motor saat blocking tersebut … tapi dengan catatan TOL nya harus sudah terpasang dulu … dimana tipe proteksi jenis TOL bisanya responsnya tidak linier terhadap kenaikan transient arus sesaat tapi bisa parabolik atau fungsi asimtotik lainnya terhadap fungsi pemanasan bimetal saat terjadi kenaikan beban / arus … sehingga secara tidak langsung respon ini sama dengan fungsi dari logika alternatif1 diatas.

Alternatif3: jika MCC-nya sdh pakai yang programable, maka otomatis bisa di custom sesuai kebutuhan Anda.

Demikian semoga membantu.

Tanggapan 6 – roeddy setiawan

Dear Deva,

Saya kira assumsi yg dipakai keliru,

Pump requirement tidak bisa meningkat ke 22.32 hp, kenapa ???? karena pd saat block rate nya zero jadi tidak 22.32 hp.

Kalau fanbelt tidak putus, thermal or current overload protector will shut the motor as well so it okay,

kasus ini untuk motor yg ratusan hp akan serious misalnya pompa buat mud, mk nya untuk applikasi ini biasanya dipakai variable speed drive say diesel or dc motor dg speed drive.

analisa yg komplete anda harus pake transient state, gabungkan hysys dg etaps is the best tool, pak deva bisa mengikuti every millisecond process and power demand progress.

Tanggapan 7 – Crootth Crootth

Saya setuju dengan jawaban Mpu Roeddy yang juga jagoan process, adalah ga mungkin pompa 5 HP, pas ke blok ketemunya 22.32 HP.

1. Dalam pandangan saya, alih alih mengandalkan PSV, mendingan memasang SIS untuk men-shutdown pompa saat peristiwa blocked discharge terjadi.

2. Jika Dewa memasang PSV dengan tekanan 150 psig, dan laju alir 150 gpm, saya memperkirakan terjadi chattering di PSV nya dan malah bisa failure itu piping di dekat PSV nya. Dewa bisa membayangkan tekanan pompa yang meninggi dan tiba tiba melampaui set PSV, seketika PSV membuka, namun karena pada saat membuka aliran fluidanya jauh di bawah 150 gpm, maka PSV akan cepat cepat menutup kembali, tekanan naik kembali karena pompa masih memutar (tidak ada SIS), PSV membuka kembali dst.

3. Cara menghitung laju alir adalah dengan trial and error, dengan mengibaratkan keluarnya fluida dari bejana bertekanan (150 psig) yang tiba tiba pecah dengan ukuran lobang orifice nya. Trial and error nya adalah di ukuran orifice nya si PSV (dengan mengkombinasikan bacaan performance curve si pompa dan kecepatan fluida untuk menaikkan tekanan hingga 150 psig) … dan saya yakin hasilnya akan jauh di bawah 150 gpm.

Semoga membantu.

Tanggapan 8 – devaxrayz

Thanks buat Mas Rudi, Om Gharonk dan Mas Anton atas responsenya… response dari ahli-ahli proses dan proses safety ini sudah meyakinkan saya.

Kesimpulannya:

1. Dalam kasus ini motor akan overload

2. pemilihan setting PSV tidak tepat. Dalam Pemilihan setting sebaiknya tidak hanya memperhatikan kekuatan pipa dan design pressure pompa. Tapi juga harus melihat kapasitas motor terpasang. Dan juga mungkin sebaliknya, pemilihan motor pompa harus memberikan margin yang cukup untuk desain safety sistem. Info dari rekan saya vendor pump, kenaikan harga karena memilih motor yang lebih besar 5 – 10 hp tidak terlalu significant 😀

3. Untuk reciproc pump safety system tidak harus selalu mengandalkan hanya pada PSV. tapi SIS lainnya dapat digunakan.

Mungkin ada rekan yang memiliki penangkapan/bahasa/pendapat yang lebih baik, silahkan diluruskan.