BAB IV. OPERASIONAL PLTU PANGKALAN SUSU
4.2 Analisa Data
Berikut ini perhitungan efisien PLTU Pangkalan Susu Unit 1 setiap terjadi perubahan beban setiap jamnya:
Jenis batubara LRC
Nilai kalor bahan bakar batubara = 4.911 kkal/kg Jam 18.00, tanggal 31 Juli 2016
Beban Generator (Pout) = 146,5 MW = 146.500.000 W
Konsumsi bahan bakar = 69,3 x Fx = 68,8 x 1.125389 = 77,98 ton/jam = 77.980 kg/jam
Jumlah energi masukan pada boiler (Pin) adalah:
Pin = konsumsi bahan bakar x nilai kalor bahan bakar = 77980 kg/jam x 4911 kkal/kg
= 382.959.780 kkal/jam = 1.603.069,64 x 106 J/jam = 445.297.122 J/s
= 445.297.122 Watt
Efisiensi (η) pembangkit listrik adalah: η = (Pout / Pin) x 100%
= (146.500.000 / 445.297.122) x 100% = 32,89 %
Jam 19.00, tanggal 31 Juli 2016 Beban Generator (Pout) = 155 MW
Konsumsi bahan bakar = 69,1 x Fx = 69,1 x 1.125389 = 77,76 ton/jam = 77.760 kg/jam
Jumlah energi masukan pada boiler (Pin) adalah:
Pin = konsumsi bahan bakar x nilai kalor bahan bakar = 77.760 kg/jam x 4911 kkal/kg
= 381.879.360 kkal/jam = 1.598.547 x 106 J/jam = 444.040.833,6 J/s = 444.040.833,6 Watt
Efisiensi (η) pembangkit listrik adalah: η = (Pout / Pin) x 100%
= (155.000.000 / 444.040.833,6) x 100% = 34,90 %
Jam 02.00, tanggal 1 Agustus 2016 Beban Generator (Pout) = 144,1 MW
= 144.100.000 W
Konsumsi bahan bakar = 68,8 x Fx = 68,8 x 1.125389 = 77,42 ton/jam = 77.420 kg/jam
Jumlah energi masukan pada boiler (Pin) adalah:
Pin = konsumsi bahan bakar x nilai kalor bahan bakar = 77420 kg/jam x 4911 kkal/kg
= 380.209.620 kkal/jam = 1.591.557,47 x 106 J/jam
= 442.099.297 J/s = 442.099.297 Watt
Efisiensi (η) pembangkit listrik adalah:
η = (Pout / Pin) x 100%
= (144.100.000 / 442.099.297) x 100% = 32,59 %
Jam 03.00, tanggal 1 Agustus 2016 Beban Generator (Pout) = 140,2 MW
= 140.200.000 W
Konsumsi bahan bakar = 68,3 x Fx = 68,3 x 1.125389 = 76,86 ton/jam = 76.860 kg/jam
Jumlah energi masukan pada boiler (Pin) adalah:
Pin = konsumsi bahan bakar x nilai kalor bahan bakar = 76.860 kg/jam x 4911 kkal/kg
= 377.459.460 kkal/jam = 1.580.045,3 x 106 J/jam = 438.901.472,1 J/s = 438.901.472,1 Watt
Efisiensi (η) pembangkit listrik adalah:
η = (Pout / Pin) x 100%
= (140.200.000 / 438.901.472,1) x 100% = 31,94 %
Dengan perhitungan yang sama maka akan diperoleh nilai efisiensi pada posisi beban yang lain sebagai berikut:
Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan (31 Juli 2016) Unit 1 Waktu (jam) Daya Aktif (Pout) (MW) Konsumsi Bahan Bakar (TON) Pin (W) Efisiensi (η) (%) 00:00 139,7 72,13 411.891.272,2 33,91 01:00 141 75,96 433.762.110,6 32,50 02:00 141,2 76,86 438.958.576,1 32,16 03:00 140,9 74,83 427.309.356,7 32,97 04:00 139,2 73,71 420.913.706,9 33,07 05:00 138,2 74,72 426.681.212,5 32,38 06:00 137,6 73,26 418.344.026,1 32,89 07:00 137,4 73,48 419.600.314,5 32,74 08:00 134,8 74,72 426.681.212,5 31,59 09:00 135,6 76,18 435.018.399 31,17 10:00 134,4 74,83 427.309.356,7 31,45 11:00 129,1 74,05 422.855.243,4 30,53 12:00 132,4 74,5 425.424.924,2 31,12 13:00 137,7 75,17 429.250.893,3 32,07 14:00 137,4 76,52 436.959.935,5 31,44 15:00 138,3 74,5 425.424.924,2 32,50 16:00 137 72,81 415.774.345,4 32,95 17:00 143,7 78,21 446.610.514,4 32,17 18:00 146,5 77,98 445.297.122 32,89 19:00 155 77,76 444.040.833,6 34,90 20:00 149,5 78,21 446.610.514,4 33,47 21:00 148,5 77,08 440.157.760,5 33,73 22:00 147,2 79,11 451.749.875,9 32,58 23:00 148,6 78,55 448.552.050,9 33,12
Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan (1 Agustus 2016) Unit 1 Waktu ( jam) Daya Aktif (Pout) (MW) Konsumsi Bahan Bakar (TON) Pin (W) Efisiensi (η) (%) 00:00 146 79,22 452.378.020 32,27 01:00 145 75,96 433.762.110,6 33,42 02:00 144,1 77,42 442.099.297 32,59 03:00 140,2 76,86 438.901.472,1 31,94 04:00 140,3 76,97 439.529.616,3 31,92 05:00 140,8 76,18 435.018.399 32,36 06:00 142,1 76,97 439.529.616,3 32,33 07:00 142,7 75,62 431.820.574 33,04 08:00 143,4 75,4 430.564.285,7 33,30 09:00 146,3 78,77 449.808.339,3 32,52 10:00 148,6 82,15 469.109.496,9 31,67 11:00 147,3 81,25 463.970.135,4 31,74 12:00 147,6 78,77 449.808.339,3 32,81 13:00 151,6 82,71 472.307.321,9 32,09 14:00 151,4 81,25 463.970.135,4 32,63 15:00 149,3 79,22 452.378.020 33,00 16:00 149,2 78,32 447.238.658,5 33,36 17:00 147,7 78,77 449.808.339,3 32,83 18:00 149,5 76,86 438.901.472,1 34,06 19:00 149 79,67 454.947.700,8 32,75 20:00 154,6 82,71 472.307.321,9 32,73 21:00 160,3 82,04 468.481.352,7 34,21 22:00 154,3 81,92 467.796.104,5 32,98 23:00 144,2 81,59 465.911.672 30,95
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah menyelesaikan analisis pengaruh perubahan beban listrik terhadap efisiensi kerja PLTU Pangkalan Susu, maka didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Adanya faktor kalibrasi batubara sebesar (Fx = 1.125389), yang menyebabkan jumlah pembakaran batubara semakin besar sehingga efisien PLTU makin kecil.
2. Efisiensi tertinggi terdapat pada saat beban 155 MW dan 160.3 MW, yaitu 34,90% dan 34,21%. Efisiensi terendah terdapat pada saat beban 129.1 MW dan 144.2 MW, yaitu 30,53 % dan 30,95 %.
5.2 Saran
Dari analisis yang telah dilakukan pada PLTU Pangkalan Susu unit 1, maka ada beberapa saran yang akan penulis sampaikan yaitu:
1. Untuk medapatkan nilai efisiensi yang lebih lengkap maka pengambilan data sebaiknya dilakukan pada lebih banyak posisi beban, yaitu mulai beban rendah, beban menengah, dan beban tinggi
2. Nilai efisiensi kerja PLTU Pangkalan Susu unit 1 masih tergolong baik, untuk mendapatkan nilai efisiensi yang lebih tinggi perlu dilakukan pengecekan dan modifikasi PLTU.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Uap
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:
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 batubara, HSD serta udara sehingga berubah menjadi uap untuk memutar turbin.
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.
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.
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. Gambar 2.1 dibawah ini akan menjelaskan garis besar prinsip kerja dari PLTU. [8]
Gambar 2.1 Siklus fluida kerja sederhana pada PLTU
2.2 Siklus Rankine
Siklus kerja PLTU yang merupakan siklus tertutup dapat digambarkan dengan diagram T - s (Temperatur – entropi). Siklus ini adalah penerapan siklus rankine ideal. Gamabar 2.2 menunjukkan urutan kerja dari diagram T – s Siklus PLTU.
Gambar 2.2 Diagram T–s Siklus PLTU (Siklus Rankine)
1 - 2 : Air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah langkah kompresi isentropis, dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.
2 - 3 : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik didih. Terjadi di LP heater, HP heater dan Economiser. Dan air berubah
wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising (penguapan) dengan proses isobar isothermis, terjadi di boiler yaitu di wall tube (riser) dan steam drum.
3 - 4 : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur kerjanya menjadi uap panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini terjadi di superheater boilerdengan proses isobar.
4 - 5 : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperaturnya turun. Langkah ini adalah langkah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.
5 - 1 : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat.Langkah ini adalah isobar isothermis, dan terjadi didalam kondensor. [8]
2.3 Blok Diagram PLTU
PLTU Pangkalan Susu UPK Kitsum 2 adalah PLTU terbesar di Pulau Sumatera (2 Unit) dengan kapasitas 2 X 220 MW. PLTU merupakan pusat pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan turbin uap sebagai penggerak mula dari generator. Gambar 2.3 merupakan blok diagram dari Pangkalan Susu. [8]
2.4 Peralatan-Peralatan Pendukung PLTU 2.4.1 Desalination Plant [8]
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.
Gambar 2.4 berikut ini menunjukkan skema dari desalination plant di PLTU Pangkalan Susu.
Gambar 2.4 Skema Desalination Plant Untuk lebih jelasnya berikut proses desalinasi air laut:
1. Air laut yang menjadi bahan baku utama dialirkan menuju sea water pit, dan untuk menghambat pertumbuhan biota-biota laut diinjeksikan Chlorin dengan kadar tertentu. Selanjutnya air laut difiltrasi untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang berukuran besar.
2. Dari sea water pit, air laut dialirkan menuju primary filter dengan menggunakan sebuah pompa. Diperjalanan, air tersebut diinjeksi senyawa koagulan FeSO4 yang berfungsi untuk mengumpulkan partikel-partikel
berukuran kecil menjadi partikel-partikel berukuran lebih besar sehingga lebih mudah dilakukan proses filtrasi.
3. Kemudian air laut selanjutnya dipanaskan dalam pemanas garam dan kemudian dialirkan ke dalam chamber
4. Air laut yang telah panas mengalir dari tahap bertemperatur tinggi ke tahap bertemperatur rendah melalui suatu bukaan kecil, sementara itu penguapan tiba-tiba (flash evaporates) terjadi dalam chamber
5. Uap air yang terjadi dalam chamber pada setiap tahap mengalir melalui pemisah, dan mengeluarkan panas laten ke dalam tabung penukar panas sementara air laut mengalir melalui bagian dalam dan kemudian uap berkondensasi. Air yang terkondensasi dikumpulkan dalam penampung dan kemudian dipompa keluar sebagai air tawar.
2.4.2 Demineralizer Plant [8]
Berfungsi 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. Gambar 2.5 di bawah ini menunjukkan skema dari Demineralizer Plant di PLTU Pangkalan Susu.
Berikut proses demineralisasi air laut:
1. Air laut dipompakan menuju filter (reverse osmosis) yang mengalirkan air asin yang berkonsentrasi tinggi menuju air tawar yang berkonsentrasi rendah melalui suatu membrane semipermeabel
2. Kemudian air tawar dipompa menuju tangki tempat pertukaran kation. Dimana HCL disuntikkan yang akan menukar ion-ion positif dalam air seperti Ca, Mg, Na dengan ion H+
3. Air dipompakan lagi menuju sebuah tangki dimana CO2 harus dihilangkan karena ia akan membentuk bikarbonat di dalam air dan dapat menurunkan pH. Proses ini dengan jalan menghembuskan udara ke dalam tangki air sisi bawah menggunakan fan, sehingga udara akan mengikat CO2 dalam air.
4. Air dipompakan lagi menuju tangki tempat pertukaran anion. Air yang keluar dari cation bersifat asam maka NaOH perlu disuntikkan, anion menukar ion-ion negatif dalam air seperti Cl, SO4, SiO2 dengan ion-ion OH- .
5. Kemudian air dipompakan lagi ketangki terakhir dimana HCl dan NaOH disuntikkan kembali untuk memastikan tidak ada lagi ion ion positif dan negative seperti Ca, Mg, Na, SO4, SiO2.
6. Air yang keluar dari hasil pertukaran ion ini disebut sebagai air demin dengan konduktivitas rendah yang akan digunakan dalam proses siklus air-uap di PLTU Pangkalan Susu
Gambar 2.5 Skema Demineralizer Plant 2.4.3 Reverse Osmosis (RO) [8]
Mempunyai fungsi yang sama seperti desalination plant namun metode yang digunakan berbeda. Pada peralatan ini digunakan membran semi permeable yang dapat menyaring garam-garam yang terkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar seperti pada desalination plant. Gambar 2.6 berikut ini menunjukkan skema prinsip reverse osmosisdi PLTU Pangkalan Susu dimana air laut yang berkonsentrasi tinggi mengalir menuju air tawar yang berkonsentrasi rendah dengan memberikan tekanan tertentu
Gambar 2.6 Prinsip Osmosis dan Reverse Osmosis
2.4.4 Auxiliary Boiler (Boiler Bantu) [2][8]
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.
2.4.5 Coal Handling System [8]
Coal handling system berfungsi menangani mulai dari pembongkaran batubara 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.
2.4.6 Ash Handling (Unit Pembuangan Abu) [2] [8]
Ash handling Plant merupakan peralatan yang berfungsi sebagai penampung dan penyalur abu sisa pembakaran yang berasal dari ruang bakar (furnace).Ash handling Plant mempunyai 2 buah bagian / system, yaitu :
a. Fly Ash System
Fly Ash system adalah peralatan Ash Handling yang berfungsi menyalurkan abu terbang (fly ash) yang merupakan sisa pembakaran dari ruang bakar boiler. Sisa pembakaran yang mengandung partikel-partikel abu dialirkan ke Atmosfir
melalui ruang yang telah dipasang EP (Electrostatic Precipitator). Partikel abu yang terdapat dalam sisa pembakaran akan ditangkap oleh EP dan disalurkan ke pembuangan melalui Transporter atau Conveyor.
b. Bottom Ash
Bottom Ash System adalah sistem Ash Handling Plant yang khusus menangani atau menyalurkan abu sisa pembakaran dari bagian bawah ruang bakar. Selain menangani dan menyalurkan abu dari dalam furnace, Bottom Ash System juga menyalurkan abu yang berasal dari Ruang Economizer dan coal rejhect dari Pulverizer.
2.5 Bagian-Bagian Utama PLTU 2.5.1 Boiler [2] [8]
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.
Spesifikasi utama dari boiler yang digunakan di PLTU Pangkalan Susu akan dijelaskan pada tabel 2.1 berikut ini:
Tabel 2.1 Spesifikasi Boiler
Bagian-Bagian Boiler
Economizer
Economizer adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum masuk ke drum. Di dalam economizer air menyerap panas gas buang yang keluar dari superheater sebelum dibuang ke atmosfir melalui cerobong. Sumber panas yang diperlukan oleh alat tersebut berasal dari gas buang dalam boiler dengan suhu ±460,1 oC.
Steam Drum.
Steam drum berfungsi sebagai pemisah uap dan air pada boiler, uap yang dihasilkan akan menuju ke turbin, sebelum ke turbin uap yang dihasilkan masih berupa uap basah dimana uap ini belum effektif untuk memutar turbin karena masih mengandung air yang dapat merusak turbin uap, maka dari itu uap yang basah akan melalui superheater untuk mendapatkan uap kering, lalu menuju ke turbin uap. Tekanan pada steam drum mencapai 127 bar.
Superheater
Superheater merupakan kumpulan pipa Boiler yang terletak dijalan aliran gas panas hasil pembakaran. Superheater berfungsi untuk memanaskan uap agar kandungan energi panas dan kekeringannya bertambah sehingga menjadi uap superheat (uap panas lanjut). Pemasanan dilakukan dalam dua atau tiga tahap, sebagai pemanasnya adalah gas hasil pembakaran bahan bakar. Panas dari gas ini dipindahkan ke Saturated Steam yang ada dalam pipa Superheater, sehingga berubah menjadi Super Heated Steam sebelum disalurkan ke Turbin. Suhu pada Superheater 540 oC dan tekanan 13.43 MPa.g.
Reheater
Setelah tekanan dan temperatur SH Steam turun maka SH Steam tersebut akan dikembalikan ke Boiler untuk pemanasan ulang. Pemanasan ulang ini berlangsung di bagian Boiler yang disebut Re-Heater yang merupakan kumpulan pipa Boiler yang diberi panas dari gas pembakaran seperti Superheater dengan suhu inlet/outlet 322oC/540oC dan tekanan inlet/outlet 2,7/2,505 MPa.g. Di bagian Re-Heater, SH Steam akan dikembalikan untuk memutar Intermediate Presure Turbine (IP) dan Low Presure Turbine (LP).
Air Preheater
Air Pre-Heater adalah instrument yang sistem kerjanya berputar dengan putaran rendah dan berfungsi untuk memanasi udara pembakaran dengan suhu 350oC dan tekanan 500 Pa sebelum dikirim ke Furnace dan mendinginkan udara keluar dengan suhu 140oC dan tekanan 1 kPa menuju stack (cerobong). Furnace adalah ruang dalam boiler yang dirancang terjadinya proses pembakaran (bahan bakar+udara+api/panas). Pemanas Udara pembakaran tersebut diambil dari gas buang hasil pembakaran dari Furnace yang dialirkan melalui Air Pre-Heater sebelum dibuang ke Chimney. Tipe Air pre-heater yang digunakan di PLTU Pangkalan Susu adalah tipe Rotary.
Peralatan Bantu Pada Boiler
Mill Pulverizer
Pulverizer adalah alat untuk menggiling batubara sehingga menjadi halus dan kemudian bersama dengan udara primer akan dialirkan ke Furnace dan untuk mengeringkan batubara sehingga mudah dihaluskan dan dibakar.
Dalam penggunaan Pulverizer yang perlu diperhatikan adalah temperatur dari udara primer, temperatur yang terlalu tinggi dapat menyalakan batubara dari dalam Pulverizer dan menyebabkan ledakan. Jika temperatur terlalu rendah, batubara tidak bisa kering dan sulit dihaluskan. Temperatur idealnya kira-kira 650C.
Coal Feeder
Peralatan yang berfungsi untuk mengatur laju aliran (Flow) ± 21 t/h (untuk membangkitkan 220 MW) batu bara dari Coal Banker menuju Mill Pulverizer.
ID Fan, FD Fan dan PA Fan.
Udara pembakaran ada dua macam, yaitu udara primer dan udara sekunder. Udara primer dipasok oleh Primary Air Fan (PA Fan) yang dihembuskan menuju ke alat penggiling batubara (Pulverizer) dengan suhu ±50oC dan tekanan ±15 kPa kemudian bersama-sama dengan serbuk batubara dialirkan ke Furnace.
Udara primer tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan untuk menghasilkan pembakaran sempurna. Untuk itulah diperlukan pasokan dari udara sekunder yang dihasilkan oleh FD Fan dengan suhu ±30oC dan tekanan ±2 kPa bersama ID Fan dengan suhu ±150 oC dan tekanan 300 Pa.
Gambar 2.7 di bawah ini akan menunnjukkan siklus air dan uap pada boiler Pangkalan Susu.
Gambar 2.7 Siklus Air dan Uap pada Boiler PLTU Pangkalan Susu 2.5.2 Turbin Uap [4] [8]
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 kondensor untuk didinginkan agar menjadi air kondensat, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator.
Jenis Turbin Uap
Jenis turbin menurut prinsip kerjanya terdiri dari : 1. Turbin Impuls (aksi)
Turbin impuls atau turbin tekanan tetap, adalah turbin yang ekspansi uapnya hanya terjadi pada sudu-sudu tetap atau nosel. Ketika uap melewati sudu tetap, maka tekanan turun dan uap mengalami peningkatan energi kinetik. Sudu-sudu tetap berfungsi sebagai nosel (saluran pancar) dan mengarahkan aliran uap ke sudu-sudu gerak. PLTU Pangkalan Susu menggunakan turbin jenis ini
2. Turbin Reaksi
Pada turbin reaksi penurunan tekanan terjadi pada sudu tetap dan sudu gerak. Kedua jenis turbin ini mempunyai karakteristik yang berbeda seperti ditunjukkan dalamgambar dibawah. Gambar 2.8 berikut ini menunjukkan jenis turbin uap dan karakeristiknya.
Gambar 2.8 Jenis Turbin Uap dan Karakteristiknya
Bagian Turbin Uap
Casing
Casing adalah bagian yang diam merupakan rumah atau wadah dari rotor.Pada casing terdapat sudu-sudu diam (disebut stator) yang dipasang melingkar dan berjajar terdiri dari beberapa baris yang merupakan pasangan dari sudu gerak pada rotor.Sudu diam berfungsi untuk mengarahkan aliran uap agar tepat dalam mendorong sudu gerak pada rotor.
Rotor
Rotor adalah bagian yang berutar terdiri dari poros dan sudu-sudu gerak yang terpasang mengelilingi rotor. Jumlah baris sudu gerak pada rotor sama dengan jumlah baris sudu diam pada casing. Pasangan antara sudu diam dan sudu
gerak disebut tingkat (stage).Sudu gerak (rotor) berfungsi untuk mengubah energi kinetik uap menjadi energi mekanik.
Bantalan
Fungsi bantalan adalah untuk menopang dan menjaga rotor turbin agar tetap pada posisi normalnya. Ada dua macam bantalan pada turbin, yaitu:
- Bantalan journal yang berfungsi untuk menopang dan mencegah poros turbin daripergeseran arah radial
- Bantalan aksial (thrust bearing) yang berfungsi untuk mencegah turbin bergeserkearah aksial.
Katup Utama
Katup utama turbin terdiri dari :
Main Stop Valve (MSV)
Katup ini berfungsi sebagai katup penutup cepat jika turbin trip atau sebagai katup pengisolasi turbin terhadap uap masuk. MSV bekerja dalam dua posisi yaitu menutup penuh atau membuka penuh. Pada saat turbin beroperasi maka MSV membuka penuh. Sebagai penggerak untuk membuka MSV digunakan tekanan minyak hidrolik. Sedangkan untuk menutupnya dengan kekuatan pegas.
Governor Valve (GV)
Turbin harus dapat beroperasi dengan putaran yang konstan pada beban yang berubah ubah. Untuk membuat agar putaran turbin selalu tetap digunakan governor valve yang bertugas mengatur aliran uap masuk turbin sesuai dengan bebannya. Sistem governor valve yang digunakan umumnya adalah mechanic hydraulic (MH) atau electro hydraulic (EH).
Pada turbin dengan kapasitas > 100 MW dilengkapi dengan katup uap reheat, yaitu Reheat Stop Valve (RSV) dan Interceptor Valve (ICV).
Spesifikasi utama dari turbin uap yang digunakan di PLTU Pangkalan Susu akan dijelaskan pada tabel 2.2 berikut ini:
Tabel 2.2 Spesifikasi Turbin Uap
2.5.3 Kondensor [8]
Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin (uap yang telah digunakan untuk memutar turbin).Proses perubahannya dilakukan dengan cara mengalirkan uap ke dalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir di luar pipa-pipa (shell side) sedangkan air sebagai pendingin mengalir di dalam pipa-pipa (tube side). Kebutuhan air untuk pendingin di kondensor sangat besar sehingga dalam perencanaan biasanya sudah diperhitungkan. Air pendingin diambil dari sumber yang cukup persediannya, yaitu dari danau, sungai atau laut. Posisi kondensor umumnya terletak dibawah turbin sehingga memudahkan aliran uap keluar turbin untuk masuk kondensor karena gravitasi.
Konstruksi Kondensor
Aliran air pendingin ada dua macam, yaitu satu lintasan (single pass) atau dua lintasan (double pass). Untuk mengeluarkan udara yang terjebak pada water box (sisi air pendingin), dipasang venting pump atau priming pump.Udara dan non condensable gas pada sisi uap dikeluarkan dari kondensor dengan ejector atau pompa vakum.
Gambar 2.9 berikut ini menunnjukkan konstruksi dari kondensor yang digunakan di PLTU Pangkalan Susu.
Gambar 2.9 Konstruksi Kondensor
2.5.4Generator Sinkron [3] [8]
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. Gambar 2.10 berikut ini merupakan Generator PLTU dengan main exciter dan pilot exciter.
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. Spesifikasi utama dari generator yang digunakan di PLTU Pangkalan Susu akan dijelaskan pada tabel 2.3 berikut ini.
Tabel 2.3 Spesifikasi Generator
Konstruksi Generator Sinkron
Generator sinkron pada prinsipnya terdiri atas 2 bagian utama, yaitu: 1. Rotor
Rotor adalah bagian generator yang berputar. Pada rotor terdapat kumparan konduktor sebagai pembangkit medan magnet utama. Medan