Pengaruh Frekuensi Listrik Terhadap Parameter Energi Pompa Pada Sistem Distribusi Air Minum

Salah satu permasalahan operasional BUMD Air Minum (Dulu PDAM) adalah tingginya konsumsi energi listrik pompa distribusi yang mencapai 80% dari total konsumsi energi perusahaan. Tingginya tingkat konsumsi energi listrik ini berdampak kepada meningkatnya Harga Pokok Produksi (HPP) air minum yang mengakibatkan rendahnya pendapatan perusahaan. Rata-rata Nasional beban produksi seluruh BUMD Air Minum diketahui bahwa beban energi listrik menempati urutan ketiga tertinggi dari sepuluh beban produksi.

Permasalahan ini selalu melanda BUMD Air Minum yang secara topografi mengharuskan penggunaan pompa untuk mendistribusikan air ke pelanggan. Meski demikian perlu dilakukan upaya peningkatan efisiensi energi guna menurunkan beban produksi. Upaya dalam meningkatkan efsiensi energi harus melalui tahapan audit energi terlebih dahulu yang bertujuan untuk mengetahui letak permasalahan sehingga rencana tindak lanjutnya tepat sasaran.

Hipotesa

Pompa distribusi pada umumnya memiliki kapasitas yang besar yang bekerja pada tegangan kerja 380-400 volt dengan sistem kelistrikan 3 phase dan frekuensi 50 Hz. Konsumsi energi listrik akan maksimal saat pompa bekerja dengan output sesuai spesifikasi yang dimiliki, namun debit dan head yang dihasilkan tidak selalu sesuai dengan kebutuhan pelanggan karena terdapat fluktuasi pemakaian air di sisi pelanggan, sehingga energi yang dikonsumsi oleh pompa tidak efisien.

Debit pompa dapat disesuaikan dengan mengatur kecepatan putaran pompa dan untuk mengatur kecepatan putaran pompa dapat dilakukan salah satunya dengan mengatur frekuensi listrik yang masuk ke motor. Salah satu upaya untuk mengatur putaran pompa adalah dengan pemanfaatan variable speed drive (VSD). Selain dapat mengatur debit pompa sistem ini juga dapat menurunkan konsumsi energi pompa.

Metode

VSD pompa akan diatur mulai dari 25 Hz, 30 Hz, 35 Hz, 40 Hz, dan 47 Hz. Masing-masing pengaturan frekuensi akan diukur parameter pompa yaitu Q, H, Volt, Ampere, Putaran (RPM). Dari hasil pengukuran masing-masing maka selanjutnya dilakukan perhitungan efisiensi pompa. Nilai efisiensi dibandingkan untuk mengetahui pengaruh putaran pompa terhadap tingkat efisiensi pompa.

Hasil dan Pembahasan

Penelitian ini dilakukan di pompa distribusi salah satu BUMD Air Minum di Indonesia. Dengan Spesifikasi pompa sebagai berikut:

Debit (Q) = 600 m3/jam
Head (H) = 40 meter
Daya Motor (P) = 90 kW
Daya PLN (P) = 110 kVA
Volt/ Ampere = 380/415V / 168/155A

Tahapan Pengukuran dan Pengambilan Data

Tahapan pengukuran dan pengambilan data di lapangan dapat dibaca pada artikel di bawah ini

Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Arus

Pengaruh besar frekuensi terhadap arus yaitu semakin besar frekuensi maka nilai arus juga semakin besar. Hal ini disebabkan karena inverter juga memerlukan daya saat bekerja, sehingga dengan daya yang semakin besar diperlukan juga arus yang besar.

Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Daya Aktif

Pengaruh besar frekuensi terhadap daya aktif yaitu semakin besar frekuensi maka daya yang diperlukan juga semakin besar. Hal ini berkaitan dengan grafik kenaikan arus terhadap frekuensi sebelumnya. Pada penelitian ini diketahui jika arus semakin besar maka daya yang diperlukan juga semakin besar sesuai dengan persamaan berikut:

Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Faktor Daya

Pengaruh besar frekuensi terhadap faktor daya, yaitu semakin besar frekuensi maka faktor daya juga semakin besar. Hal ini disebabkan karena daya aktif yang dibutuhkan oleh pompa lebih besar dari daya reaktif.

Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Efisiensi Pompa

Pengaruh besar frekuensi terhadap efisiensi pompa, yaitu semakin besar frekuensi maka efisiensi pompa mengalami penurunan, dimulai saat frekuensi berada pada 40 Hz namun meningkat kembali pada frekuensi 45 Hz. Hal ini disebabkan peningkatan daya input pada pembahasan sebelumnya tidak diimbangi dengan peningkatan daya air yang tinggi.

Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Debit Pompa

Pengaruh besar frekuensi terhadap Debit, yaitu semakin besar nilai frekuensi pompa maka debit yang dihasilkan semakin besar. Kenaikan debit pada frekuensi 47 tidak terlalu signifikan terhadap debit pada frekuensi 45.

Pengaruh Besar Frekuensi Terhadap Efisiensi 2 Unit Pompa Beroperasi

Pengaruh besar frekuensi terhadap efisiensi pompa saat pompa yang beroperasi dua unit dengan spesifikasi pompa yang sama. Nilai efisiensi tertinggi berada pada frekuensi 45 Hz pada masing-masing pompa yaitu dengan nilai 86%. Meningkatnya efisiensi tersebut karena besarnya debit yang mampu di alirkan.

Kesimpulan

Dari hasil peneliitian yang sudah dilakukan maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

Penggunaan inverter dapat mengatur kecepatan putaran pompa dengan rentang pengaturan yang lebar.
Penggunaan inverter dapat meningkatkan Faktor daya sehingga terhindar dari Denda PLN
Efisiensi pompa jika dioperasikan satu unit pompa maka efisiensi terbaikknya berada pada frekuensi 35 Hz yaitu sebesar 87%, dengan debit yang dihasilkan sebesar 604,8 m3/jam dan Head Total yang dihasilkan sebesar 20 meter. Sedangkan saat pompa beroperasi dua unit maka efisiensi tertinggi berada pada frekuensi 45Hz, dengan debit 1420,9 m3/jam dan Head 31 meter.

Saran

Dari hasil pelaksanaan penelitian yang sudah dilakukan maka terdapat saran-saran, antara lain:

Perlu diberikan panjang pipa yang cukup pada sisi discharge pompa untuk dapat melakukan pengukuran debit menggunakan alat Ultrasonic Flow Meter (UFM)
Pressure gauge pada sisi discharge dan suction pompa harus dipastikan kondisinya supaya tetap beroperasi dengan baik
Metode pengukuran level air pada reservoir perlu diberi satuan atau sistem pembacaan yang mudah dipahami

madewhidi.com