3. PRINSIP PENGOPERASIAN PLTG
3.2. Peralatan Bantu (Auxiliary Equipment)
Peralatan ini diperlukan untuk menjamin agar turbine dapat dioperasikan secara aman dan terkendali, mulai dari saat start sampai menghasilkan daya yang dikehendaki.
Peralatan Sistem Start (Starting Device).
Pada saat start kompresor belum berfungsi, sehingga belum ada aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar atau belum ada suplai udara yang diperlukan dalam proses pembakaran agar dihasilkan gas panas yang dapat memutar sudu turbine. Untuk starting device pada PLTG atau gas turbine berbagai macam peralatan digunakan diantaranya :
A. Diesel.
C. Motor Bensin.
D. Generatornya sendiri atau SFC (Starting Frquency Converter).
Untuk starting device yang menggunakan motor bensin hanya digunakan pada gas turbine dengan kapasitas kecil missal 250 kVA. Di PLTG Tambak Lorok digunakan sebuah motor diesel Detroit dengan daya 500 HP. Diesel tersebut mempunyai bagian-bagian dan perlengkapan sebagai berikut :
1. Mesin Diesel.
a. Sistem suplai udara. b. Sistem exhaust. c. Sistem bahan bakar. d. Sistem air pendingin.
e. Sistem pengaturan (throttle system). 2. Torque Conventer.
a. Sistem minyak pelumas converter. 3. Starter Diesel 88 DS.
4. Tachometer (pengukur putaran). 5. Solenoid 20 DT, 20 DV, dan 20 DA. 6. Pressure Switch 63 DM dan 63 QD. 7. Relief Valve VR – 13.
Selain itu, diesel ini merupakan mesin dua siklus (2 tak) dengan 12 buah silinder yang pemasangannya berbentuk V, dengan putaran maksimum 2300 rpm. Air pendingin diesel ini diambil dari system pendingin unit. Selain oleh beratnya sendiri, air pendingin ini pada diesel dipompa, mengalir melalui pendingin minyak pelumas dan water jacket menuju rumah thermostat. Dengan adanya thermostat, sebelum mesin mencapai temperature normal operasi, air bersirkulasi kembali kesisi masuk pompa. Akan tetapi, bila mesin telah berada pada temperature normal, thermostat akan membuka dan kemudian mengembalikan air kembali ke sistem air pendingin Unit. Temperature normal operasi tersebut berkisar antara 160o – 185oF. Mesin diesel inipun dilengkapi dengan sebuah governor pembatas putaran mekanik dan sebuah pengoperasi throttle dua posisi yang dikontrol oleh solenoid valve 20 DA. Bila solenoid valve 20 DA tidak bekerja maka mesin beroperasi pada putaran idle. Sebaliknya, bila solenoid valve tersebut bekerja, maka silinder throttle membuka penuh dan membuat mesin dalam full power (tenaga yang tinggi). Silinder throttle mendapat suplai minyak dari sebuah pompa kecil yang digerakkan oleh cam. Apabila throttle berada pada posisi membuka penuh dan berada pada akhir langkah silinder maka aliran minyak kembali ke oil carter melalui relief valave VR-13. Bilamana mesin start up, 33 CS (limit switch untuk starting cluth), solenoid 20 DV dan 20 DT harus bekerja agar diesel starter 88 DS dapat bekerja. Ketika start, pressure switch
63 DM bekerja oleh tekanan bahan bakar, kemudian mengakibatkan starter diesel pada posisi stop. Pada saat tekanan minyak pelumas mengerjakan pressure switch 63 QD, solenoid 20 DA bekerja mempercepat putaran diesel menuju putaran penuh. Ketika pada turbine telah terjadi proses pembakaran dan bahan bakar terus bertambah sehingga putaran turbine naik sampai turbine dapat memikul beban putarannya sendiri, maka pada putaran 65% starting cluth membuka secara automatic, mengembalikan kedudukan kontak limit switch 33 CS untuk membuka. Dengan membukanya limit switch 33 CS, 20 DA de-energized (tidak bekerja), sehingga mesin diesel kembali pada putaran idle untuk cool down selama 5 menit. Setelah cukup waktu pendinginannya, mesin berhenti dengan tidak bekerjanya solenoid 20 DV dan 20 DT yang dikontrol oleh timer 62 DE.
Peralatan System Bahan Bakar.
Peralatan system bahan bakar terdiri dari filter bahan bakar tekanan rendah, katup penutup bahan bakar, seperangkat katup by pass bahan bakar, filter bahan bakar tekanan tinggi, pembagi aliran bahan bakar, seperangkat katup pemilih dan pressure gauge, katup drain start gagal (false start drain valve), dan macam-macam pressure gauge. Bahan bakar dari tangki terlebih dahulu dipompa oleh forwading pump, melelui filter bahan bakar tekanan rendah, kemudian melalui orifice (yang digunakan untuk pengetesan saja), menuju katup penutup bahan bakar yang akan membuka bila mendapat mendapat tekanan dari minyak pelumas control dan akan menutup bila terjadi kehilangan tekanan dari minyak pelumas control tersebut.
Setelah melalui katup penutup, bahan bakar dipompa oleh pompa utama dan terus mengalir melalui filter bahan bakar tekanan tinggi, menuju ke Flow Devider yang digerakkan oleh motor 88 FM, yang bekerja selama busi menyala, (pergerakkan flow devider selanjutnya diakibatkan oleh gerakkan bahan bakar sendiri) kemudian masuk ke dalam combustion chamber, seteleh terlebih dahulu melalui check valve. Untuk pengaturan jumlah bahan bakar yang sesuai dengan kondisi operasi dari turbine gas, maka digunakan katup by pass bahan bakar yang akan menutup atau membuka untuk mengembalikan bahan bakar kebagian sisi isap pompa. Menutup atau membukanya katup tersebut diatur oleh katup servo 65 FP. Katup servo 65 FP ini dalam bekerjanya ditentukan oleh system control speedtronik sehingga jumlah aliran yang mengalir ke ruang bakar turbine sesuai dengan kondisi operasinya. Untuk mengamankan pompa bahan bakar dari kemungkinan terjadinya kerusakan akibat tekanan lebih maka dipasang katup pengaman VR-4 yang akan mengembalikan bahan bakar ke sisi isap pompa, sehingga tekanan turun pada batas yang diperbolehkan.
Peralatan System minyak Pelumas.
Pada peralatan yang berputar diperlukan sekali system pelumasan. Sistem pelumasan tersebut harus mempunyai sifat-sifat : dingin, bersih, dan bertekanan. Minyak pelumas yang bertekanan diperlukan oleh gas turbine untuk system control hydraulic. Selain untuk keperluan tersebut, minyak pelumas digunakan untuk pelumasan turbine, generator, accessory gear, reduction gear, dan peralatan lain yang memerlukannya. Peralatan system minyak pelumas terdiri dari :
1. Tanki minyak pelumas dengan kapasitas 6.400 liters.
2. Pompa minyak pelumas utama yang digerakkan oleh poros utama yang digerakkan oleh poros utama melalui accessory gear.
3. Pompa pelumas untuk cooldown dan emergency yang digerakkan oleh motor listrik AC/ DC.
4. Pendingin minyak pelumas, alat penukar panas minyak-pelumas air. 5. Filter aliran penuh dengan cartridge yang dapat diganti.
6. Katup pelepas tekanan (VR-1) pada sisi tekan pompa minyak pelumas utama.
7. Katup pengatur tekanan pada bearing header (VPR-2).
8. Katup pengatur tekanan untuk suplai minyak pelumas control.
Viskositas minyak pelumas pada saat start maksimum tidak boleh melebihi 800 S.S.U.
Pada saat normal operasi, minyak pelumas dipompa oleh pompa minyak pelumas utama melalui alat penukar panas, filter 5 μ kemudian menuju bantalan-bantalan dan peralatan lain yang memerlukannya, kemudian kembali ke tangki. Untuk suplai hydraulic diambil dari OR-1 dan OR-2. Akan tetapi, pada saat start atau stop dan ratcheting dipergunakan pompa emergency AC atau DC. Pompa tersebut bekerja sampai putaran turbine mencapai 95% pada saat start, dan 75% pada saat stop. Setelah putaran turbine mencapai 0 rpm, selanjutnya Ratcheting Sequence dan pompa emergency ini tetap bekerja. Pompa dapat di-stop oleh operator setelah Ratcheting Sequence cukup waktu untuk mendinginkan poros turbine. Pada saat start/ stop black start tugas ini diambil oleh pompa emergency DC. Pompa ini bekerja hingga turbine mencapai 40% speed pada saat start, dan bekerja setelah terjadi drop pada Pressure Switch 63 QL pada periode stop (shut down). Pada saat-saat Ratcheting, pompa emergency DC hanya bekerja 3 menit 1 kali untuk menghemat baterai.
Peralatan Sistem Pendingin.
Sistem pendingin di PLTG Unit IV PLTG Tambak Lorok ini merupakan system tertutup yang direncanakan untuk menyesuaikan disipasi panas yang diinginkan dari system minyak pelumas, system udara pengabut, dan mesin diesel start. Air pendingin dipompa oleh pompa utama dari tangki melalui VTR-1 (katup yang mengatur masuknya air pendingin) masuk ke dalam Heat Exchanger. Katup tersebut dikontrol oleh sensor temperature yang dipasang pada bearing header. Setelah keluar dari Heat Exchanger, aliran dibagi dua. Salah satu cabang alirannya menuju mesin diesel kemudian kembali ke tangki, sedangkan cabang aliran yang lain digunakan untuk pendinginan Atomizing Air Pre-cooler. Air panas yang keluar dari Atomizing didinginkan oleh pendingin Fan Radiator I yang berada diluar Turbine, kemudian didinginkan kembali oleh Fan Radiator II (didalam Turbine) dan kembali ke tanki. Air pendingin keluar dari Atomizing air pre-cooler diatur oleh VTR-2 yang dikontrol oleh sensor temperature yang dipasang pada Atomizing air. Sistem Udara Pengabut.
Udara pengabut diperlukan untuk pengabutan bahan bakar pada sisi keluar nozzle bahan bakar, agar pembakaran sempurna. Lebih banyak jenis bahan bakar dengan viscositas yang sukar untuk dikabutkan. Akan tetapi, bahan bakar jenis light distillate tidak banyak masalah, bahkan pengabutanya dapat dibentuk oleh nozzle bahan bakarnya sendiri (nozzle bahan bakar dengan pengabutan mekanik). Untuk Gas Turbine dengan bahan bakar gas tidak perlu adanya atomizing air atau pengabutan.
Udara pengabutan diambil dari sisi tekan kompresor (Compressor Discharge) yang kemudian tekanannya dinaikkan 1.5 kali tekanan udara pada ruang bakar, oleh sebuah kompresor yang digerakkan accessories gear. Sebelum kompresor tersebut berfungsi, pada periode start-up pengabutan pertama-tama dilakukan oleh pompa pengabut (booster pump) yang digerakkan oleh sabuk yang dihubungkan dengan starting diesel atau digerakkan oleh motor listrik. Akan tetapi setelah kompresor utama mencapai tekanan yang cukup tinggi maka check valve akan dengan sendirinya menutup aliran udara dari booster, dan booster akan berhenti setelah diesel berhenti. Untuk mengamankan booster dari tekanan lebih, dipakai relief valve VR-12. Peralatan system udara pengabut :
a. Air cleaner PDSI.
b. Atomizing air pre-cooler Hx-1. c. Temperature Switch 26 AA. d. Kompresor udara pengabut.
e. Differential pressure-switch 63 AD-1. f. Pulsation Snuber PPD-1.
g. Atomizing air manifold. h. Booster compressor C.A-2. i. Relief valve VR-12.
j. Check Valve.
k. Unloading Valve VH 15.
Udara dari kompresor utama turbine, melalui separator (untuk mengeluarkan partikel-partikel asing) didinginkan terlebih dahulu dengan atomizing air pre-cooler, kemudian sebagian ke injector dipakai untuk mengeluarkan uap minyak dari accessories gear, dan sebagian lagi dimampatkan oleh kompresor atomizing utama, masuk ke snubber. Dari snubber menuju atomizing air manifold kemudian keruang bakar. Bila udara atomizing terlalu panas maka sensor temperature 26 AA akan memberikan alrm ke panel turbine.
Suplai Hydraulic.
Suplai minyak hydraulic diambil dari system minyak pelumas. Suplai OR-1 digunakan untuk minyak tekanan tinggi servo valve dalam system bahan bakar, dan untuk inlet guide vane. Suplai dari OR-2 digunakan untuk minyak tekanan tinggi starting cluth, dan hydraulic ratchet. Ratcheting digunakan untuk pendinginan poros pada saat stop, sebagai pemutar awal pada saat start, dan juga untuk keperluan pemeliharaan.
Minyak Pelumas Kontrol.
Minyak pelumas control digunakan untuk system trip turbine. Suplai minyak control diambil dari OLT yang berasal dari sisi tekan pompa minyak pelumas pompa utama. Sistem trip mekanik dan system trip elektrik. Sistem trip mekanik dikerjakan oleh over speed bolt trip, over speed trip valve, dan manual trip. Pada system trip elektrik dilakukan oleh solenoid valve 20 FL. Pada saat unit beroperasi 20 FL harus bekerja. Baik pada system elektrik maupun mekanik kedua-duanya mempunyai prinsif kerja yang sama yaitu untuk menutup bahan bakar agar unitnya berhenti. Prinsif kerja tersebut adalah hanya menghilangkan suplai tekanan minyak pelumas yang digunakan untuk membuka katup penutup bahan bakar tersebut, sehingga katup tersebut menutup aliran bahan bakar.