Makalah Teknik Tenaga Listrik [PDF]

Citation preview

MAKALAH TEKNIK TENAGA LISTRIK Pembangkit Listrk Tenaga Uap



DISUSUN OLEH : FERLI SUMIRAT (14.16.1.0011) ADE RIDWAN AMALI (14.16.1.0014) RICKI MAGFIRA R (14.16.1.0012) IPAN SOFYAN (14.16.1.0007) ISIS SILAHUDIN (14.16.1.0008) TEKNIK MESIN A



FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MAJALENGKA TAHUN 2014-2015 1



KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Swt, shalawat dan salam semoga tercurah kepada nabi Muhammad Saw utusan dan manusia pilihannya. Berkat rahmat dan hidayahnya penulis dapat menyelesaikan tugas dari dosen mata kuliah Teknik Tenaga Listrik “Pembangkit Listrik Tenaga Uap”. Penulis menyadari bahwa makalah yang saya buat ini jauh dari yang diharapkan, hal ini karena penulis masih ada dalam tahap pembelajaran. Jadi, tidak tertutup kemungkinan banyaknya kekurangan-kekurangan baik dari segi penyajian makalah, penggunaan bahasa maupun teknik penulisan makalah. Penulis membuat makalah ini dengan cara pribadi. Adapun suka dan duka penulis dalam membuat makalah ini yaitu pada saat mencari sumber informasi dan mengetik hasil makalah. Tak lupa penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu, terutama : 1. Bapak Prof. Dr. H.Sutarman ,Ir,M.sc selaku Rektor Universitas Majalengka 2. Bapak Dr. H. Riza M. Yunus, S.T,.S.E.,M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Majalengka 3. Bapak Anton Dwi Kusuma S.T,.M.T. selaku dosen mata kuliah Teknik Tenaga Listrik, dan 4. Semua pihak yang telah membantu saya. Mudah-mudahan makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan dapat dipergunakan sebagai salah satu rujukan dalam pembuatan suatu administrasi pendidikan dalam profesi keguruan serta bagi perkembangan ilmu Pendidikan Bahasa Indonesia Majalengka, Oktober 2015



2



Penyusun



Daftar isi BAB I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang



4



1.2 Rumusan masalah



5



1.3 Tujuan



5



BAB II Pembahasan 2.1 Pengertian PLTU



6



2.2 Peralatan Utama PLTU



6







Boiler



6







Turbin



8







Kondensor



10







Generator



11







Peralatan bantu



11



2.3 Prinsip Kinerja PLTU



16



2.4 Permasalahan yang sering terjadi pada pengoprasian PLTU



18



BAB III Penutup A. Kesimpulan



19



BAB I 3



PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Selama berabad-abad, manusia telah mengamati tentang proses terjadinya listrik. Merka telah beberpa kali melakukan percobaan guna mendapatkan pemecahan taka-teki tentang kelistrikan. Banyak tkoh-tokoh yang berhasil mengungkap dan membuat suatu penemuan yang erat kaitannya fengan dunia listrik diantaranya Michaek Faraday dengan salah satu hasil kegiatannya adalah tentang rotasi electromagnetic. Hasil penemuannya ini merupakan dasar terpentin dari perkembangan dunia listrik berikutnya. Penemuan tersebut terus dikembangkan dalam berbagai alat listrik seperti transformator dan generator. Generato yang pertamakali menggunakan system rotasi ditemukan oleh H.M. Pexii ari Paris pada tahun 1832. Generator pertama ini menggunakan sebuah magnet permanen berbentuk tapal kuda diputar menegelilingi sebuah inti besi yan berlilitan yang dihubungkan dengan sebuah komutator dan bila diptar mengasilkn bunga api. Sejarah tenteng listrik komersial pertamakali beroperasi pada tahun 1882 bulan januari di London inggris, kemudian di New York pada bulan September tahun yang sama. Listrik komersial ini menggunakan arus searah dengan tegangan rendah. Di Indonesia, sejarah penyediaan listrik pertama kali diawali oleh sebuah embangkit tenaga listrik di Gambir, Jakarta pada bulan Mei 1897, Surakart pada tahun 1908, Bandung pada tahun 1906, Surabaya pda tahun 1912 dan Banjarmasin pada tahun 1992. Pada awalnya pusat-pusat tenaga listrik ini menggunakan tenaga termis. Kelangsungan hidup manusia di muka bumi tidak bisa lepas dari kebutuhan akan enegi listrik. Saat sekarag ini kebutuhan akan listik semakin hari semakin meningkat seiring kemajuan teknologi yang ssemakin maju. Denga kemajuan teknolgi yang semakin maju akan sangat membutuhan kebutuhan akan energy listrik yang semakin banyak pula. Dapat dikatakan kemajuan teknologi akan berbanding lurus dengan konsumsi energi listrik. Oleh sebab itu dibutuhkan pembangkit listrik yang lebih banyak lagi untuk mmenuhi kebutuhan listrik tersebut. Dengan menggunakan segala sumber daya alam yang ada sebgai pembengkitnya. Salah satu pembangkit yang palingbanyak beropersai untuk memenuhi kebutuhan listrik dunia dan termasuk di Indonesia adalah Pembangkit listrik tenaga uap, Pembangkit listrik tenaga gas,



4



dan Pembangkit listrik tenaga gas uap. Etiga pembangkit tersebut memiliki kesamaan yaitu panas. sumber daya yang paling banyak digunakan sebagai pembangkit pada Pembangit listrik tesebut adalah energy yang tidk dapat diperbaharui seperti batubara, gas alam, maupun bahan bakar minya lainnya. Pembangit tersebut merupakan pembangkit terbesar yang paling banyak menghasilkan energy listrik di Indonesia



1.2 Rumusan Masalah Hal-hal yang akan dibahas dalam makalah ini :     



Pengertian PLTU Peralatan utama PLTU Prinsip kerja PLTU Permasalahan yang ada pada PLTU Kesimpulan



1.3 Tujuan  Mengenal dan mengetahui PLTU  Pentingnya PLTU sebagai pemasok listrik di Indonesia



BAB II 5



PEMBAHASAN 2.1 Pengertian PLTU Suatu sistem pembangkit tenaga listrik yang mengkonversikan energi kimia listrik dengan menggunakan uap air sebagai fluida kerjanya, yaitu dengan memanfaatkan energi kinetik uap untuk menggerakkan poros sudu sudu turbin. Sudu -sudu turbin mengerakkan poros turbin, untuk selanjutnya poros turbin mengerakkan generator. Dari generator inilah kemudian dibangkitkan energi listrik.



2.2 Peralatan Utama PLTU 1. BOILER Boiler yang umumnya disebut ketel uap merupakan satu bagian utama dari PLTU yang fungsinya adalah untuk memproduksi uap yang selanjutnya uap tersebut dialirkan ke turbin. a. Boiler terdiri dari dua komponen utama yaitu: •



Ruang bakar sebagai alat untuk mengubah energi kimia menjadi energi panas.



•



Alat penguapan terdiri dari pipa-pipa penguap yang mengubah energi



pembakaran (energi kimia) menjadi energi potensial uap, (energi panas). b. ·



Konstruksi boiler dari beberapa bagian antara lain : Tube Wall



Tube Wall adalah merupakan pipa yang dirangkai membentuk dinding dan dipasang secara vertikal pada 4 (empat) sisi, sehingga membentuk ruangan persegi empat yang disebut ruang bakar. Fungsi tube wall adalah alat pemanas air dengan bidang yang luas sehingga mempercepat proses penguapan. ·



Burner (Alat Pembakaran)



6



Burner pada boiler dilengkapi dengan Nozzle dan Diffusor udara sehingga dengan kedua peralatan tersebut terjadi pengabutan bahan bakar dan udara bercampur untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna. ·



Boiler Drum



Boiler drum terbuat dari plat baja yang berbentuk silinder dan dipasang mendatar di atas rangkaian pipa-pipa pemanas. Fungsi Boiler Drum adalah untuk menampung air pengisi dan uap basah dari Tube Wall sekaligus untuk pemisah antara uap dan air. ·



Super heater (Pemanas Lanjut)



Super Heataer adalah suatu alat yang kontruksinya merupakan rangkaian pipa-pipa yang berbentuk spiral diletakkan di bagian atas ruang pembakaran. Fungsi dari Super Heater adalah untuk memanaskan uap basah menjadi uap kering. ·



Economizer



Economiser adalah suatu alat yang konstruksinya merupakan rangkaian pipa-pipa yang berbentuk spiral dan dipasang pada saluran gas bekas yang berfungsi untuk memanaskan air sebelum masuk ke Boiler Drum. ·



Air heater (Pemanas Udara)



Air Hetaer adalah suatu alat yang konstruksinya dapat dibuat dari pipa lurus yang disusun pada saluran gas bekas dan berfungsi untuk memanaskan udara pembakar.



2.



TURBIN



7



Turbin adalah suatu perangkat yang mengkonversikan energi uap yang bertemperatur tinggi dan tekanan tinggi menjadi energi mekanik (putaran). Ekspansi uap yang dihasilkan tergantung dari sudu-sudu (nozzle) pengarah dan sudu-sudu putar. Ukuran nozzle pengarah dan nozzle putar adalah sebagai pengatur distribusi tekanan dan kecepatan uap yang masuk ke Turbin. Turbin uap berkapasitas besar memiliki lebih dari satu silinder cashing. Hal ini dapat kita lihat dari macam silinder casing pada Turbin: 1. Cross Compound Dimana HP (High Pressure) dan LP (Low Pressure) turbinnya terpisah dan masingmasing dikopel dengan satu generator. 2. Tandem Compound Dimana HP dan IP (Intermediet Pressure) turbinnya terpisah dengan LP Turbin tetapi masih dalam satu poros. Prinsip Kerja Steam Turbine Steam Turbine adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi panas dalam uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Konstruksinya terdiri dari rumah turbin dan rotor. Pada rotor turbin ditempatkan rangkaian sudusudu jalan secara berjajar. Dalam pemasangannya, rangkaian sudu tetap dan rangkaian sudu jalan dipasang berselang-seling. Energi panas dalam uap mula-mula diubah menjadi energi kinetik oleh nozzle, selanjutnya uap dengan kecepatan tinggi ini akan mengenai sudu-sudu jalan pada rotor turbin yang akhirnya mengakibatkan putaran rotor. Pada PLTU, Turbine dibagi menjadi tiga tingkatan, yaitu : 1. High Pressure (HP) Turbine HP Turbine mengekspansikan uap utama yang dihasilkan dari superheater dengan tekanan 169 kg/cm2 dan temperatur 538oC, kemudian uap keluar HP Turbin (41 kg/cm2) dengan temperatur 336oC dipanaskan kembali pada bagian reheater diboiler untuk menaikkan entalpi uap. Uap reheat lalu diekspansikan di dalam Intermediate Pressure (IP) turbine. Data HP Turbin: 8



a. Jumlah sudu : 1 pasang sudu impuls (tingkat 1) 14 pasang sudu reaksi b. Arah uap ke Pedestal c. Jumlah 1 buah 2. Intermediate Pressure (IP) Turbine IP Turbine mengekspansikan uap reheat dengan tekanan 39 kg/cm2 dan temperatur 538oC, sedang uap keluarnya bertekanan 8 kg/cm2 dan suhunya sekitar 330oC. Data IP Turbine: a. Jumlah sudu : 12 pasang sudu reaksi b. Arah ekspansi berkebalikan dengan HP Turbin c. Jumlah 1 buah 3. Low Pressure (LP) Turbine LP Turbine mengekspansikan uap bertekanan 8 kg/cm2 dan temperatur 330oC, dan tekanan uap keluar dari LP Turbin pada tekanan 56 mmHg (Vaccum), kondisi vakum ini diciptakan di dalam condenser dengan temperatur 40oC. Data LP Turbine: a. Jumlah sudu : 8 pasang per turbin b. Arah ekspansi uap saling berlawanan c. Jumlah : 1 buah



3.



KONDENSOR 9



Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin menjadi air. Kondensor terbuat dari plat baja berbentuk silinder yang diletakkan secara mendatar dan didalamnya dipasang pipa-pipa pendingin yang terbuat dari kuningan paduan. a. ·



Peralatan pada Kondensor Ejector Fungsinya adalah untuk membuat ruangan kondensasi di dalam kondensor



menjadi vaccum (Hampa) sehingga uap bekas dari turbin mengalir ke ruang kondensor tersebut dengan cepat dan bersinggungan terhadap pipa-pipa pendingin kondensor yang akhirnya uap tersebut menjadi air kondensat. ·



Pompa Air Kondensat (Condensat Pump) Pompa tersebut untuk memompakan air kondensat dari dalam bak penampungan



(Hotwell) ke tanki air pengisi. ·



Pompa Air Pendingin (Cooling Water Pump) Pompa tersebut untuk memompakan air kedalam kondensor dan lat pendingin



lainnya yang dipompakan dari sungai, laut atau bak penampungan bagi unit yang menggukan pendingin tertutup.



4.



GENERATOR 10



Generator adalah suatu alat untuk merubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. a. ·



Generator terdiri dari dua bagian utama yaitu : Stator Stator adalah bagian yang diam terdiri dari kumparan-kumparan tembaga dan inti



besi. ·



Rotor Rotor pada generator adalah bagian yang berputar terdiri dari lilitan dan kutub-



kutub magnet. Untuk menunjang operasional, generator dilengkapi dengan Exciter yang terdiri dari pilot exciter dan main exciter.



5.



PERALATAN BANTU



a.



BFP dan feed water pump



Fungsi utama feed water system pada PLTU adalah untuk melayani kebutuhan air pada boiler agar tetap tersedia dengan cukup. Komponen Utama Feed Water Sistem pada PLTU terdiri dari : ·



Tangki Air Pengisi (FWT)



·



Pompa Air Pengisi (FWP)



·



Pemanas Tekanan Tinggi (HPH)



·



Ekonomizer



·



Boiler Drum



Sirkulasi feed water pump 11



·



Mula-mula air dalam tanki (FWT) dialirkan ke pompa air pengisi (FWP)



·



Kemudian air dipompakan ke boiler melalui HPH, di dalam alat tersebut air



dipanasi dengan uap yang dialirkan dari turbin ·



Dari HPH air dialirkan ke economizer air masuk ke boiler drum dan selanjutya



masuk ke tube wall melalui pipa down comer.



b.



FD.FAN DAN SYTEM UDARA



Fungsi utama system udara adalah system yang dilengkapi dengan peralatan hingga mendapat udara panas yang dibutuhkan untuk proses pembakaran dengan sempurna di dalam boiler. Komponen Utama pada sistem udara antara lain : ·



FD. Fan (Kipas Tekan Paksa)



FD. Fan adalah suatu alat Bantu boiler yang berfungsi untuk menghisap udara luar dan ditekan ke burner. ·



Steam Air Heater



Steam Air Heater adalah suatu alat untuk memanaskan udara dengan menggunakan uap sebagai pemanas. ·



Air Heater (Pemanas Udara)



Air Heater adalah suatu alat yang dipasang pada saluran gas bekas dan berfungsi untuk memanaskan udara dengan menggunakan gas bekas sebagai pemanas. ·



Burner (Pembakar)



Burner adalah suatau alat yang dipasang pada pendingin Boiler yang berfungsi untuk mencampur udara dengan bahan bakar dan tempat berlangsungnya pembakaran.



c.



FAN DAN SISTEM GAS BEKAS 12



Fungsi utama ID Fan adalah untuk menghisap gas bekas hasil pembakaran di dalam ruang bakar boiler sambil mengatur tekanan agar tetap konstan sebelum dikeluarkan ke cerobong terlebih dahulu digunakan memanasi air pengisi dan udara pembakar. Komponen utam pada system gas bekas dapat kita lihat pada lembar peraga yang terdiri dari : ·



Super Heater 1a, 1b -1b, 2



·



Air Heater 2



·



Economizer



·



Air Heater 1



·



ID. Fan



·



Cerobong



Sirkulasi gas bekas ·



Mula-mula gas panas dari hasil pembakaran di dalam ruang baker boiler



mengalir ke atas dan memanasi pipa-pipa super heater 2. ·



Dari Super Heater 1a gas terus mengalir dan memanasi air heater 2 kemudian



mengalir ke arah bawah dan memanasi air heater 1 dan selanjutnya ke ID. Fan. ·



Dari ID. Fan gas bekas dikeluarkan melalui cerobong ke udara bekas.



·



Pengeluaran gas bekas diatur dengan pembukaan klap yang dipasang pada



saluran seblum gas buang.



d.



SISTEM BAHAN BAKAR 13



Fungsi bahan bakar pada PLTU adalah untuk memanasi air di boiler hingga menjadi uap. Jenis bahan bakar yang digunakan ada tiga macam yaitu : minyak residu, minyak solar, dan gas alam. Sistem pembakaran Sistem pembakaran pada PLTU keramasan dilakukan di dalam boiler yang letaknya terpisah dari turbin atau dapat disebut mesin pembakar luar.Sistem pembakaran pada PLTU keramasan dapat menggunakan bahan bakar residu dan gas.Untuk bahan bakar residu dan solar dipompakan ke dalam burner melalui heater dan filter. Untuk bahan bakar gas dialirkan ke burner melalui scrubber dan reducing station.



e.



SISTEM PELUMASAN



Fungsi pelumasan pada alat bantu adalah untuk mencegah kerusakan pada bagianbagian yang bergerak. Fungsi pelumasan pada turbin adalah untuk pendinginan dan pelumasan pada bantalan dan rotor turbin minyak pelumas pada turbin juga digunakan untuk system pengaturan. Jenis pelumas yang dipakai pada peralatan PLTU terdiri dari dua macam yaitu pelumas cair dan padat. ·



Pelumas Cair adalah Oli SAE 30 dan 40



·



Pelumas Padat adalah Grease



Oli SAE 30 digunakan pada turbin dan bearing-bearing alat Bantu diantaranya pompa-pompa dan mesin compressor, sedangkan Oli SAE 40 digunakan pada mesin diesel PBK (Pemadam Bahaya Kebakaran) ·



Pemakaian Grease di PLTU dibedakan menjadi beberapa macam diantaranya



: - Alfania Grease Pelumas tersebur digunakan pada motor – motor listrik putaran tinggi 14



- Darina Grease Pelumas tersebut digunakan pada motor-motor listrik putaran rendah - Alfania Grease Ep 2 Pelumas tersebut digunakan untuk melumasi bearing di dalam air, diantaranya bearing Cooling Water Pump.



f.



SISTEM UDARA KONTROL DAN UDARA SERVICE



·



Sebagai Media Alat Ukur



Satuan yang digunakan bar dan psi berasal dari udara compressor Satuan yang digunakan mmWC dan Nm 3/h berasal dari udara FD. Fan. ·



Sebagai Penggerak



Sumbernya berasal dari compressor udara, digunakan pada katup/valve gas dan ignitor burner ·



Sebagai Pendingin



Sumbernya berasal dari FD. Fan digunakan pada flame detector burner. ·



Udara control dan pelayanannya didapat dari dua sumber udara



- Kompressor - FD. Fan (Force Draught Fan)



15



2.3 Prinsip Kerja PLTU Di sini saya akan membahas dan mendeskripsikan PLTU secara sederhana saja. Jadi, PLTU itu adalah unit pembangkitan listrik menggunakan generator yang digerakkan oleh turbin uap. Putaran Turbin Uap pada PLTU tentu saja didapatkan dari energi kinetik uap kering. Prinsip Kerja PLTU



PLTU bekerja berdasarkan prinsip Siklus Rankine PLTU adalah suatu pembangkit tenaga listrik dengan memanfaatkan energi pembakaran bahan bakar: -gas (LNG, PLG maupun gas lainnya) -minyak (minyak ringan hingga minyak berat) -batu bara (berkualitas tinggi hingga rendah -Biomass lainnya (bahan lain yang bisa dibakar



16



(1 – 2) - Air dari kondenser dipompakan/ditekan ke dalam boiler (2 – 3) - Air menerima energi panas di dalam boiler, berubah menjadi uap panas (3 – 4) - Uap memutar turbin yang seporos dengan generator, merubah energi panas menjadi energi mekanik yang menggerakkan turbin dan energi listrik dibangkitkan oleh generator (4 – 1 ) - Uap melepaskan energi panas di kondenser, kembali menjadi air. Dibanding jenis pembangkit lainnya PLTU memiliki beberapa keunggulan. Keunggulan tersebut antara lain : - Dapat dioperasikan menggunakan berbagai jenis bahan bakar. - Dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi - Dapat dioperasikan dengan berbagai mode pembebanan - Kontinuitas operasinya tinggi - Usia pakai (life time) relatif lama



17



Namun PLTU mempunyai beberapa kelemahan yang harus dipertimbangkan dalam memilih jenis pembangkit termal. Kelemahan itu adalah : - Sangat tergantung pada tersedianya pasokan bahan bakar - Tidak dapat dioperasikan (start) tanpa pasokan listrik dari luar - Memerlukan tersedianya air pendingin yang sangat banyak dan kontinyu - Investasi awalnya mahal



2.4 Permasalahan sering yang terjadi pada pengoperasian PLTU Apabila turbin sedang berbeban penuh kemudian terjadi gangguan yang menyebabkan pemutus tenaga (PMT) generator yang digerakan turbin trip, maka turbin kehilangan beban secara mendadak.Hal ini menyebabkan putaran turbin akan naik secara mendadak dan apabila hal ini tidak dihentikan maka akan merusak bagian-bagian yang berputar pada turbin maupun pada generator seperti bantalan, sudu jalan turbin, dan kumparan arus searah yang ada pada rotor generator.



18



BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah Suatu sistem pembangkit tenaga listrik yang mengkonversikan energi kimia listrik dengan menggunakan uap air sebagai fluida kerjanya, yaitu denganmemanfaatkan energi kinetik uap untuk menggerakkan poros sudu - suduturbin. Sudu -sudu turbin mengerakkan poros turbin, untuk selanjutnya poros turbin mengerakkan generator. Dari generator inilah kemudian dibangkitkan energi listrik. Sehingga cara kerja Pembangkit Listrik tenaga Uap (PLTU) adalah sebagai berikut: 1. Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). 2. Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. 3. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. 4. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. 5. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. 6. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. 7. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. 8. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).



19