Laporan Kuliah Lapang 2 [PDF]

Citation preview

BAB II TINJAUAN PUSTAKA



Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) 2.1 SISTEM KELISTRIKAN Pembangkit Listrik Tebaga Uap (PLTU) adalah suatu pusat pembangkit tenaga listrik yang menggunakan turbin uap sebagai penggerak mulanya atau dengan kata lain menggunakan energi uap untuk memutar turbin. PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut: 1. Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh permukaan pemindah panas. Di dalam boiler, air ini mendapatkan panas dengan menyerap gas panas hasil pembakaran bahan bakar batu bara, HSD serta udara sehingga berubah menjadi uap untuk memutar turbin. 2. Kedua, uap hasil prduksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin HP (High Pressure), IP (intermediet Pressure) dan LP (Low Pressure) sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran. 3. Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan megnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator. 4. Keempat, Uap bekas keluaran turbin masuk kedalam kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air kondensat. Air kondensat hasil kondensiasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisian boiler. Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang. Adapun blok diagram kelistrikan yang terdapat di PLTU seperti gambar di bawah ini



Gambar 2.1 Blok Diagram Kelistrikan



2.2 Peralatan-Peralatan Pendukung PLTU Desalination Plant Fungsi desalination plant adalah mengolah air laut menjadi air murni. Proses desalination yang umum dilakukan adalah dengan cara menguapkan (evaporating) air laut. Bila air laut dipanaskan, maka airnya akan menjadi uap dan garam-garamnya akan tertinggal. Selanjutnya bila uap tersebut didinginkan akan diperoleh air kondensat yang disebut air desal atau fresh water. Demineralizer Plant Fungsi demineralized plant adalah untuk menghilangkan kadar mineral (ion) yang terkandung dalam air tawar. Air sebagai fluida kerja PLTU harus bebas dari mineral, karena jika air masih mengandung mineral berarti konduktivitasnya masih tinggi. Hal ini dapat menimbulkan korosi pada peralatan PLTU. Reverse Osmosis (RO) Fungsi reverse osmosis adalah sama seperti desalination plant namun metode yang digunakan berbeda. Pada peralatan ini digunakan membran semi permeable yang dapat menyaring garamgaram yang terkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar seperti pada desalination plant. Auxiliary Boiler (Boiler Bantu) Pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak (fuel oil), yang berfungsi untuk menghasilkan uap (steam) yang digunakan pada saat boiler utama start up maupun sebagai uap bantu (auxiliary steam). Penggunaan Auxiliary Boiler hanya bersifat sementara yaitu ketika unit (boiler) utama masih belum menghasilkan utama. Jika unit sudah beroperasi normal, pasokan dapat diambil dari ketel utama sehingga auxiliary boiler dapat dimatikan. Coal Handling System Coal handling system berfungsi menangani mulai dari pembongkaran batu bara dari kapal/tongkang (unloading area), penimbunan/penyimpanan di stock area atapun pengisian ke bunker (power plant) yang digunakan untuk pembakaran di Boiler. Alat transportasi yang digunakan dengan system conveyor. Ash Handling (Unit Pembuangan Abu) Ash handling Plant merupakan peralatan yang berfungsi sebagai penampung dan penyalur abu sisa pembakaran yang berasal dari ruang bakar.



2.3 Bagian-Bagian Utama PLTU Pada bagian utama PLTU tediri dari beberapa peralatan seperti boiler, turbin, generator, dan ruang control system berikut penjelasan dari masing – masing peralatan utama : Boiler Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan memanaskan air yang berada di dalam pipa-pipa dengan memanfaatkan panas dari hasil pembakaran bahan bakar. Pembakaran dilakukan secara kontinyu di dalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Jika dioperasikan dengan benar, boiler secara efisien dapat mengubah air dalam volume yang besar menjadi steam yang sangat panas dalam volume yang lebih besar lagi yang akan digunakan untuk memutar turbin. Adapun bentuk gambar boiler terdapat pada gambar 2.3.1 dibawah ini.



Gambar 2.3.1 Boiler Turbin Turbin uap berfungsi untuk mengkonversi energi panas yang dikandung oleh uap menjadi energi putar (energi mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros generator sehingga ketika turbin berputar generator juga ikut berputar. Uap yang telah melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur turun hingga kondisinya menjadi uap basah.Uap keluar turbin ini kemudian dialirkan kedalam condensor untuk didinginkan agar menjadi air kondensat, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator. Adapun bentuk gambar turbin terdapat pada gambar 2.3.2 dibawah ini.



Gambar 2.3.2 Turbin



Generator Tujuan utama dari kegiatan di PLTU adalah menghasilkan energi listrik. Produksi energi listrik merupakan target dari proses konversi energi di PLTU. Generator yang dikopel langsung dengan turbin akan menghasilkan tegangan listrik ketika turbin berputar . Proses konversi energi didalam generator adalah dengan memutar medan magnet didalam kumparan. Rotor generator sebagai medan magnet menginduksi kumparan yang dipasang pada stator sehingga timbul tegangan diantara kedua ujung kumparan generator. Untuk membuat rotor agar menjadi medan magnet, maka dialirkan arus DC ke kumparan rotor. Adapun bentuk gambar generator terdapat pada gambar 2.3.3 dibawah ini.



Gambar 2.3.3 Generator



System Control Dalam system control, ada empat aspek utama system control, antara lain : a.Penilaian harga atau kualitas (Value or quality assessment) pemanfaatan system pengukur meteran air atau listrik (kwh meter). Di lingkungan pembangkitan, banyak pengukuran untuk menjamin kualitas keandalan produksi listrik sesuai yang dibutuhkan. b. Keselamatan dan Proteksi (Safety and Protection) Bertujuan memantau dan mendeteksisituasi berbahaya tertentu untuk menentukan aksi adaptif, protektif dan preventif; misalnyatujuan pemantauan suhu untuk menentukan tindakan adaptif atau protektif. Dalam beberapa hal, system pengukuran dibuat untuk menyulut suara atau lampu peringatan alarm, misalnya alarm kebakaran; atau untuk mengambil tindakan lain seperti membuka katup pelepas tekanan (relief valve) untuk mencegah tekanan lebih yang menyebabkan pecah. c. Kendali otomatis (Automatic Control) Seperti disebutkan sebelumnya, bahwa istilah control berarti metoda-metoda memaksa parameter-parameter lingkungan untuk mengikuti harga-harga tertentu. Misalnya menjaga ketersediaan air dalam tangki; mempertahankan tinggi/level air dalam tangki ketel uap, atau proses start/stop dan pengoperasian unit pembangkit. Secara umum, semua elemenelemen yang diperlukan untuk melaksanakan tujuan kendali (control) termasuk system instrumentasi, biasanya dijelaskan dengan istilah system kendali (control system). d. Pengumpulan data (Data collection) Dalam banyak hal, data dikumpulkan dan diarsipkan sebagai informasi untuk menganalisis penyebab gangguan dan pengembangan model proses yang lebih baik Adapun bentuk gambar ruang system control terdapat pada gambar 2.3.4 dibawah ini.



Gambar 2.3.4 Ruang System Control



2.4 SISTEM KENDALI Pengertian DCS DCS (distributed control system) adalah sebuah system yang terintegrasi menggunakan controller, protokol komunikasi, dan komputer yang dapat memudahkan user untuk mengontrol peralatan-peralatan yang menggunakan sinyal analog maupun digital dari control room. jadi, ketika kita ingin mengontrol sebuah valve, tidak hanya control on-off, tetapi juga berapa besar bukaannya semisal dari 0%-100% bisa kita lakukan dengan mudah. Sedikit berbeda pada Oil dan Gas DCS system, pada power plant, hanya dibagi tiga group besar yaitu bagian Boiler, Turbine, dan Auxiliary system (fuelandwater). Topologi DCS adalah seperti dibawah ini :



Gambar 2.6 Topologi DCS



Perhatikan bahwa PLC dan controller lainya terletak dibawah DCS, karena PLC merupakan salah satu controller yang ada di dalam DCS. Adapun panel-panel control (kabinet) biasanya kita sebut FCS (Field control station). Posisi MCC adalah pada control panel/distribution panel. sedangkan yang dimaksud instrument adalah jenis transmitter, analyzer, aktuator. Terdapat kegunaan system control yang digunakan pada PLTU untuk mengontrol peralatan utama pada PLTU sebagai berikut : A. Raw Material Transportationand Processing Proses ini disiapkan bahan bakar dan air untuk bahan produksi steam. Biasanya disebut Auxiliary system. Mulai dari pengaturan rail pengangkut kereta, belts caleconveyor, coaldrying, hingga siap masuk ke feeder. B. Boiler Combustion (Pulverizationof Coal / CFB) Boiler terjadi pembakaran yang merupakan proses utama pada Thermal Powerplant. Karena proses pembakaran akan mempengaruhi effisiensi pembangkitan, jumlah bahan bakar yang digunakan, jumlah udara pembakaran yang sesuai untuk menghasilkan pembakaran yang cukup (kekurangan udara pembakaran dapat menyebabkan ledakan karena timbunan fuel, kelebihan udara pembakaran menyebabkan pembakaran tidak efisien). Juga akan diatur seberapa besar pembakaran yang diperlukan menurut beban operasionalnya.



C. Turbine (Steam Turbineand Heat Recovery) Monitoring and Control Turbine juga tidak kalah pentingnya, sebuah system DEH digunakan sebagai system untuk keselamatan turbine ketika terjadi fault condition yaitu DEH (Digital Electro Hydraulic) System. Dan pada kondisi tertentu, control turbine juga digunakan untuk mengatur frekuensi tegangan agar mengikuti tegangan jaringan. D. Generator and Plant Electrical System Monitoring and Control Pada proses ini, kita juga harus mengontrol Eksitasi Generator, serta pengamanpengaman elektrical, relay dsb. E. Wasteand Exhaust Treatment Pada proses ini, dilakukan treatment pada hasil pembakaran seperti gas desul phurization andslag transmission. Pengurangan emisi NOx sangat penting bagi kelangsungan alam yang sehat . 2.5 SISTEM KUALITAS AIR PLTU Kualitas air boiler sangat penting untuk diperhatikan, dengan tujuan agar boiler memiliki usia kerja optimal. Hal ini dikarenakan air boiler menjadi faktor yang paling utama sebagai penyebab terjadinya korosi pada pipa-pipa boiler. Dan korosi, menjadi momok perusak yang paling utama terhadap boiler. Kualitas air boiler ditunjukkan oleh berbagai parameter terukur yang harus berada pada nilai tertentu untuk dapat merepresentasikan kualitas air boiler berada dalam kondisi baik. Beberapa parameter penting tersebut antara lain yaitu: 1. 2. 3. 4.



Oksigen terlarut di dalam air sebesar 0,007-0,04 mg/l. Kapur (CaCO3) terlarut di dalam air sebesar 0,03-0,5 mg/l. pH air sebesar 7,5-11. Konduktivitas spesifik air sebesar 100-3500 mS/cm.



Proses Destilasi Proses destilasi dibagi dalam tiga system utama yakni : Multi stage flash destilation, Multiple effect destilation dan Vapor compression destilation. Penjelasan singkat setiap proses tersebut akan diuraikan dibawah ini. Pada proses destilasi air laut digunakan sebagai bahan baku air tawar dan sebagai air pendingin dalam hal ini jumlah air laut yang diperlukan sebesar 8 - 10 kali dari air tawar yang di hasilkan. Steam dari boiler atau sumber lainnya dapat digunakan sebagai media pemanas dan suatu rancangan akan memerlukan jumlah steam pemanas 1/6 – 1/8 dari air yang dihasilkan perbandingan jumlah produksi air tawar terhadap jumlah air panas steam yang diperlukan disebut performance ratio (GOR) gainet output ratio. Rancangan biasanya memakai performance ratio



BAB III PEMBAHASAN 3.1 PT. Bukit Energi Servis Terpadu (BEST) PT.BEST merupakan cucu usaha PT.Bukit Asam (Persero), Tbk. yang didirikan melealui entitas anak perusahaan PT. Bukit Energi Investama. Perusahaan ini mempunyai fokus usaha saat ini bergerak di bidang Operation dan Maintenance (O & M) untuk Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), perusahaan ini didirikan pada 30 Juli 2015. PT. BEST memiliki tujuan untuk mengantisipasi kebutuhan daya listrik yang terus meningkat karena rencana pengembangan pelabuhan batu bara Tarahan di masa mendatang untuk itu PT. BEST membuat PLTU yang berdaya 2 x 8 MW dengan menggunakan alat – alat utama seperti : 3.1.1. BOILER Pada PLTU di PT. BEST perusahaan tersebut menggunakan boiler sebanyak 2 dengan type Circulating fluidized bed (CFB) dengan kapasitas masing-masing sebesar 50t/h, nilai tekanan uap sebesar 5-3 Mpa, suhu steam sebesar 485℃, suhu air umpan sebesar 150℃, kapasitas suhu udara panas 130℃, dan efisiensi 85 – 100%. Boiler ini berfungsi sebagai memanaskan air dengan menggunakan panas hasil pembakaran batu bara dan boiler tersebut dirasa cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik di PT. BUKIT ASAM yang berkapsitas daya 2 x 8 MW.



Gambar 3.1.1 Boiler type UG-50/5-3-M



3.1.2 TURBIN Pada PLTU di PT. BEST perusahaan tersebut menggunakan 2 turbin dengan type N9-4-90 dengan kapasitas daya yang dihasilkan sebesar 9000 KW , kekuatan putaran turbin sebesar 3000 rpm/min ,steam masuk sebesar 4-9Mpa, suhu sebesar 470℃, dan suhu pendingin air sebesar 30℃. Turbin ini mempunyai fungsi utama sebagai alat memproduksi tenaga listrik dan turbin tersebut dirasa cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik di PT. BUKIT ASAM yang berkapsitas daya 2 x 8 MW.



Gambar 3.1.2 Turbin type N9-4-90



3.1.3 GENERATOR Pada PLTU di PT. BEST perusahaan tersebut menggunakan 2 Generator dengan type QF-9-2 dengan kapasitas tegangan yang dihasilkan sebesar 6300 V, sedangkan besar daya dan kecepatan putaran harus mengikuti besarnya boiler dan trubin. Arus masukan sebesar 1031 A sedangakan keluarannya sebesar 11,25 MVA, kekuatan factor 0,8 lagging, kelas isolasi sebesar 155/130. Generator ini mempunyai fungsi pengubah energy gerak turbin menjadi listrik dan Generator tersebut dirasa cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik di PT. BUKIT ASAM yang berkapsitas daya 2 x 8 MW.



Gambar 3.1.3 Generator type QF-9-2



3.1.4 RUANG CONTROL SYSTEM Pada PLTU di PT. BEST perusahaan tersebut menggunakan ruang control system dengan type manufacture, perusahaan tersebut menggunakan system DCS system yang terintegrasi menggunakan



controller, protokol komunikasi, dan komputer yang dapat memudahkan user untuk mengontrol peralatan-peralatan yang menggunakan sinyal analog maupun digital dari control room ini dapat memudahkan dalam hal monitoring alat – alat yang mengalami kerusakan ataupun pengawasan alat – alat tersebut. Dari pembahasan diatas tentang alat-alat utama yang tedapat pada PLTU PT. BEST terdapat masalah yang didapat oleh perusahaan tersebut hal yang paling utama yaitu batu bara yang



menjadi sumber energi PLTU yang suatu saat pasti akan habis, dan masalah yang sering terjadi pada alat boiler yaitu sisa debu pembakaran alat tersebut pertanyaan yaitu bagaimana cara mengatasi masalah tersebut. PT.BEST mengatasi masalah pertama yaitu dengan cara menegfisiensikan pemakaian batu bara sedangkan masalah kedua yaitu dengan perbaikan valve discharge dengan keramik.



Gambar 3.1.4 System Control type Expression HS



BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN



Kesimpulan Adapun dari tinjauan pustaka dan pembahasan dapat kita simpulkan : 1. Kondisi lapangan yang terdapat di PT. BEST sama seperti pembahasan perusahaan. PT. BEST menggunakan 2 boiler sebagai pembakaran air laut, 2 turbin yang digunakan sebagai energi penggerak, 2 generator sebagai pengubah energy gerak menjadi listrik, dan 1 room control system. 2. Permasalahan batu bara dapat di atasi dengan PLTS, dan efisiensi pemakaian batu bara. 3. Permasalahan yang sering terjadi pada alat boiler yaitu sisa debu pembakaran masalah ini dapat diatassi dengan perbaikan valve discharge dengan keramik. 4. Kuliah lapangan ini dapat membuat mahasiswa mengerti secara langsung bagaimana kelistrikan yang ada di PLTU PT. BEST Saran Mengenai kegiatan kuliah lapngan agar kedepannya lebih baik adapun beberapa saran : 1. Saat kuliah lapangan sebaiknya diberikan waktu yang lebih banyak untuk kuliah lapangan di PT. BUKIT ASAM 2. Waktu yang terbatas sehingga hanya beberapa mahasiswa yang dapat masuk melihat langsung peralatan – peralatan yang digunakan di PT.BEST 3. Waktu yang terbatas membuat mahasiswa merasa kurang puas



BAB V PENUTUP



DAFTAR PUSTAKA 1. Universitas Sumatera Utara.“Dasar Teori Bagian Utama Pembangkit Listrik Tenaga Uap”.[Online]. Tersedia: http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/62593/Chapter%20II. Diakses 24 April 2019 pukul 1.55 WIB. 2. Ramdha Dien Azka.”System Control Pada System Tenaga Uap”.[Online].Tersedia: https://www.scribd.com/doc/200795197/System-Control-Pada-System-Tenaga-Uap. Diakses 24 April 2019 pukul 01.00 WIB.



3. Nusa Idaman Said.“Dasar Teori System Kualitas air”.[Online]. Tersedia: http://www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/BukuAirMinum/BAB10RO.pdf . Diakses 24 April 2019 pukul 1.55 WIB.



4. “System Monitoring Kualitas Air”.[Online]. Tersedia: https://artikelteknologi.com/system-monitoring-kualitas-air-boiler/2/. Diakses 24 April 2019 pukul 1.55 WIB.



LAMPIRAN



Gambar 1 kuliah umum di gsg PT.BUKIT ASAM



Gambar 3 BOILER



Gambar 2 TURBIN



Gambar 4 system control