pembangkit listrik tenaga uap PLTU (4)

(1)

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP ( PLTU )

(2)

PLTU

merupakan pembangkit listrik

yang memanfaatkan uap air untuk

menghasilkan energi listrik. Pembangkit

ini termasuk dalam pembangkit listrik

termis, yaitu pembangkit listrik yang

memanfaatkan panas sebagai penggerak

mulanya.

(3)

Komponen – komponen utama pltu terbagi 4

yaitu :

Komponen - Komponen Utama PLTU

(4)

Boiler

berfungsi untuk mengubah air(

feedwater

)

menjadi uap panas lanjut (

superheated steam

)

yang akan digunakan untuk memutar turbin.

1. BOILER

(5)

• Economizer

• Ruang bakar (furnace)

• _{Pipa air (}_{tube water wall)} • Burner

• _{Drum uap (}_{steam drum)} • _{Pemanas lanjut}

(superheater)

• Desuperheater

• _{Pemanas ulang (reheater)}

Steam drum

Boiler tubes

Sight glass furnace

Burner

Pompa bahan bakar furnace

Bagian Bagian Pada Boiler

(6)

Sirkulasi Air Pada Boiler

(7)

Turbin Uap

berfungsi untuk mengkonversi energi

panas yang dikandung oleh uap menjadi energiputar

(

energi mekanik

). Poros turbin dikopel dengan poros

generator sehingga ketika turbinberputar generator

juga ikut berputar.

2.TURBIN

(8)

1. Turbin Impuls.

Turbin impuls adalah turbin dimana proses ekspansi

(penurunan tekanan) dan fluida kerja.uap hanya terjadi didalam nosel atau baris sudu tetapnya saja. Penurunan tekanan uap inilah yang akan menimbulkan terjadinya perubahan kecepatan, dan hal ini terjadi karena sudu gerak berputar maka ada kecepatan relative antara uap dengan sudu gerak

2. Turbin Reaksi.

Turbin rekasi adalah turbin dimana proses ekspansi (penurunan tekanan) terjadi baik didalam baris sudu tetap maupun sudu

geraknya. Dalam hal ini baris sudu tetap maupun sudu geraknya berfungsi sebagai nosel (nozzle), sehingga kecepatan relative uap keluar setiap sudu lebih besar dan kecepatan relative uap masuk sudu yang bersangkutan.

Jenis - Jenis Turbin

(9)

Jenis - Jenis Turbin

4. Turbin condensing

Secara normal membuang uap pada kondenser vakum

dan ini meningkatkan efisiensi panas dari siklus. Tidak

memerlukan

make-up water

.

5. Turbin non condesing

(10)

Jenis - Jenis Turbin Berdasarkan Silinder

1. Single Cylinder Turbine

Turbin dengan Silinder tunggal beroperasi pada suhu dan

tekanan yang rendah. Turbin jenis ini hanya mempunyai satu

silinder.

2. Multi Cylinder Turbine

Ketika daya yang dibutuhkan semakin besar maka turbin

dengan silinder tunggal tidak lagi mampu mengatasinya.

(11)

Turbin Multi silinder dibedakan dua jenis

yaitu :

Turbin Multi silinder dibedakan dua jenis

yaitu :

a. Tandem Compound

Tandem Compound Multi silinder turbin adalah turbin

multi silinder yang menggunakan satu poros untuk

keseluruhan silinder.

b. Cross Compound

Cross Compound Multi silinder turbin adalah turbin

multi silinder yang menggunakan dua poros untuk

(12)

Bagian-bagian penting dari turbin uap:

a. Shaft Seals

Shaft seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan casing yang berfungsi untuk mencegah uap air keluar dari dalam turbin

melewati sela-sela antara poros dengan casing akibat perbedaan tekanan dan juga untuk mencegah udara masuk ke dalam turbin

(terutama turbin LP karena tekanan uap air yang lebih vakum) selama turbin uap beroperasi.

b. Turbine Bearings

(13)

Bagian-bagian penting dari turbin uap:

a. Shaft Seals

Shaft seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan casing yang berfungsi untuk mencegah uap air keluar dari dalam turbin

melewati sela-sela antara poros dengan casing akibat perbedaan tekanan dan juga untuk mencegah udara masuk ke dalam turbin

(terutama turbin LP karena tekanan uap air yang lebih vakum) selama turbin uap beroperasi.

b. Turbine Bearings

(14)

Bearing / bantalan pada turbin uap memiliki fungsi sebagai

berikut:

1. Menahan diam komponen rotor secara aksial

2. Menahan berat dari rotor

3. Menahan berbagai macam gaya tidak stabil dari uap air

terhadap sudu turbin

4. Menahan gaya kinetik akibat dari sisa-sisa

ketidakseimbangan atau ketidakseimbangan karena

kerusakan sudu (antisipas

5. Menahan gaya aksial pada beban listrik yang bervariasi

c. Balance Piston

(15)

d. Turbine Stop Valves

Atau disebut juga Emergency Stop Valve karena

berfungsi untuk mengisolasi turbin dari supply uap air pada

keadaan darurat untuk menghindari kerusakan atau juga

overspeed.

e. Turbine Control Valve

Berfungsi untuk mengontrol supply dari uap air yang

masuk ke dalam turbin sesuai dengan sistem kontrol yang

bergantung pada besar beban listrik.

f. Turning Device

Adalah suatu mekanisme untuk memutar rotor dari

turbin pada saat start awal atau pada saat setelah shut down

untuk mencegah terjadinya distorsi/bending akibat dari

(16)

Adapun beberapa alat bantu

(auxiliary

equipments)

untuk membantu proses siklus

turbin uap berjalan dengan baik, seperti :

1). Sistem pendingin

(cooler system).

2). Sistem air dan uap

3). Sistem bahan bakar

4).Sistem udara pembakaran

(17)

1. High Pressure (HP) Turbine mengekspansikan uap utama yang dihasilkan dari superheater dengan tekanan 169kg/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. Uapreheat lalu diekspansikan di dalam Intermediate Pressure (IP) turbine

2. Intermediate Pressure (IP) TurbineIP Turbine mengekspansikan uap reheat dengan tekanan 39 kg/cm2 dan temperatur 538oC,sedang uap keluarnya bertekanan 8 kg/cm2 dan suhunya sekitar 330oC.

3. Low Pressure (LP) TurbineLP Turbine mengekspansikan uap

bertekanan 8 kg/cm2 dan temperatur 330oC, dan tekanan uapkeluar dari LP Turbin pada tekanan 56 mmHg (Vaccum), kondisi vakum ini diciptakan di dalamcondenser dengan temperatur 40oC.

Turbine dibagi menjadi tiga tingkatan,

yaitu :

(18)

Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve yang akan dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga sama halnya dikopel dengan sebuah generator singkron untuk menghasilkan energi listrik.

Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap bertekanan rendah. Panas yang sudah diserap oleh kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika suatu turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan temperatur kondensor 200C sampai 300C.

Prinsip kerja turbin uap adalah sebagai

berikut:

Prinsip kerja turbin uap adalah sebagai

berikut:

(19)

1. kekurangan/kebocoran lubricating oil

Oli digunakan untuk mendinginkan bearing dan melumasi bearing pada turbin dan generator. Tidak adanya lubrikasi akan menyebabkan keausan pada bearing.

Skema pelumasan pada Turbin

Gangguan Pada Turbin

(20)

2. Tekanan yang tinggi pada exhaust Turbin (Low condenser

vacuum) ,akan menyebabkan terjadinya overheating dan dapat terjadi kerusakan.

3. Temperatur steam exhaust LP tinggi

Jika vacuum rendah dan spray water system akan digunakan untuk menjaga blade turbin agar tetap dingin. Temperatur exhaust steam menjadi indikasi spray water system. Spray water bertindak sebagai sarana proteksi.

4. kehilangan listrik pada Governor 5. Overspeed trip

(21)

Kondensor adalah peralatan untuk merubah uap menjadi air. Proses perubahan nya dilakukan dengan cara mengalirkan uap

kedalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir diluar pipa-pipa sedangkan air sebagai pendingin mengalir didalam pipa-pipa. Kondensor seperti ini disebut surface (tubes) condenser. Sebagai pendingin digunakan air sungai atau air laut. Laju

perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin, kebersihan pipa-pipa dan perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin.

Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada tekanan dan temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum. Karena temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka temperatur air kondensat nya maksimum mendekati temperatur udara luar. Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan

berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur.

3. KONDESOR

(22)

Fungsi kondensor

(23)

Jenis – jenis kondenser

1. Surface Condenser

Pemakaian kondenser jenis ini adalah untuk

merendahkan atau menurunkan tekanan pada turbin dan

pemakaian kondenser sebagai pengisi ketel.

2. Direct Contact Condenser

Kondenser ini hanya digunakan untuk menurunkan

tekanan exhaust turbin saja. Air pendingin tidak akan

bercampur langsung dengan kondense sehingga tidak

dapat dipergunakan untuk mengisi boiler. Jenis

kondenser ini sangat jarang depergunakan di PLTU

karena kontak langsung dengan air pendingin yang

(24)

Masalah pada maintenance kondensor dapat diklasifikasikan menjadi 3 item sbb :

1. Fall of vacuum .

fall in vacuum, akan meningkatkan head loss pada tube dan meningkatkan perbedaan temperatur antara uap air dan outlet dari air pendingin yang diakibatkan oleh kontaminasi.

2. Kontaminasi dengan air pendinginan (air laut).

kontaminasi dengan air akan menimbulkan korosi, masuknya benda asing (misal kulit kerang, lumpur, dll) yang bisa

menyebabkan penyumbatan tube.

3. Penurunan kemurnian air kondensat .

Bisa disebabkan oleh kebocoran pada tube, pada sambungan (joint).

Pemeliharaan Pada Kondesor

(25)

Untuk memperpanjang umur dari tube kondensor,ada

beberapa metode sbb :



Tapproge ball cleaning (seminggu sekali)

,

Menggunakan bola bola tapproge berdiameter suaian sesak

dengan tube



_{Backwashing of cooling water (setiap hari),}

_Dilakukan

dengan cara mengatur valve pada inlet dan outlet



_{Chlorination treatment of cooling water (kontinyu)}

Untuk mencegah masuknya benda hidup/organisme



_{Prevention of flowing in of foreign matter,}

_Dilakukan

dengan memasang filter Debris pada sisi inlet .



_{Ferrous sulfate injection (setiap hari),}

_{Untuk melapisi}

sisi dalam tube dengan Ferrous

(26)

4. GENERATOR

Generator adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik. Dalam sebuah

pembangkitan tenaga listrik generator sendiri merupakan sebuah alat yang memegang peran vital untuk menghasilkan listrik yang nantinya digunakan oleh konsumen.

(27)

Jenis generator yang digunakan dalam sebuah PLTU adalah generator sinkron revolving field, ciri - ciri generator Sinkron Revolving Field:

1. Memiliki stationary armature yang disebut stator. 2. Lilitanstator 3 phase langsungdihubungkan kebeban. 3. Medan dibangkitkanolehgenerator DC.

4. Sering disebut juga alternator.

Pada generator jenis ini, bagian rotornya diberi arus ekstasi, sedangkan bagian statornya menghasilkan energi listrik. Rotor adalah bagian yang berputar pada turbin. Pada rotor terdapat moving blading yang menempel pada sumbu rotor. Saat turbin berhenti dari operasi maka rotor tidak boleh langsung berhenti

(28)

Tegangan yang dihasilkan generator ini

biasanya 6,11 atau 22 kV. Karena sistem

transmisi di Indonesia bertegangan 150

kV(SUTET) atau 500 kV(SUTET), maka

digunakan

transformator

step-up

untuk

menaikkan tegangannya.

(29)

1. MAT (Main Auxiliary Transformer)

MAT adalah trafo utama untuk pemakaian sendiri yang dipasang paralel dengan trafo generator, berfungsi untuk menurunkan tegangan pembangkitan 18 KV menjadi 4.16 KV. Pada saat sistem keadaan normal seluruh kebutuhan tenaga listrik untuk peralatan listrik maupun penerangan disuplai oleh trafo ini.

2. RAT (Reserve Auxiliary Transformer)

PLTU mempunyai 2 set trafo cadangan yang diparalelkan. Bila generator mengalami gangguan atau over houl sehiungga trafo utama tidak berfungsi maka daya listrik untuk start-up pembangkit disuplai dari bus 150 KV melalui trafo cadangan ini. Jadi trafo ini menurunkan tegangan dari 150 KV menjadi 4160 V.

Jenis – Jenis Transformator

3. Trafo generator (Generator Transformer)

Trafo generator berfungsi menaikkan tegangan pembangkitan 18 KV

(30)

1. Desalination Plant (Unit Desal)

Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi air tawar (fresh water) denganmetode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Hal ini dikarenakan sifat air laut yangkorosif,

sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung masuk ke dalam unit utama, makadapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU.

2. Reverse Osmosis (RO)

Mempunyai fungsi yang sama seperti desalination plant namun metode yang digunakan berbeda.Pada peralatan ini digunakan

membran semi permeable yang dapat menyaring garam-garam yangterkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar seperti pada desalination plant.

Komponen Penunjang PLTU

(31)

3. Demineralizer plant (unit demin)

Berfungsi untuk menghilangkan kadar mineral (ion) yang

terkadung dalam air tawar. Air sebagaifluida kerja PLTU harus bebas dari mineral, karena jika air masih mengandung mineral

berartikonduktivitasnya masih tinggi sehingga dapat menyebabkan terjadinya GGL induksi pada saat air tersebut melewati jalur

perpipaan di dalam PLTU. Hal ini dapat menimbulkan korosi pada peralatan PLTU.

4. Chlorination plant (unit chlorin)

berfungsi untuk menghasilkan senyawa natrium hipoclorit

(naocl) yang digunakan untuk memabukkan/melemahkan/mematikan sementara mikro organisme laut pada area water intake.Hal ini

dimaksudkan untuk menghindari terjadinya pengerakkan (scaling) pada pipa-pipa kondensor maupun unit desal akibat

perkembangbiakan mikro organisme laut tersebut.

Komponen Penunjang PLTU

(32)

5. Auxiliary boiler (boiler bantu)

pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak (fuel

oil), yang berfungsi untukmenghasilkan uap (steam) yang digunakan pada saat boiler utama start up maupun sebagai uapbantu (auxiliary steam).

6. Coal handling (unit pelayanan batubara)

merupakan unityang melayani pengolahan batubara yaitu dari proses bongkar muat kapal (ship unloading) di dermaga, penyaluran ke coalyard sampai penyaluran ke coal bunker.

7. Hidrogen plant (unit hidrogen)

pada PLTU digunakan hydrogen (H2) sebagai pendingin generator.

Komponen Penunjang PLTU

(33)

8. Ash handling (unit pelayanan abu)

merupakan unit yang melayani pengolahan abu baik itu abu jatuh (bottom ash) maupun abu terbang (fly ash) dari electrostatic

precipitator hopper dan SDCC (submerged drag chain conveyor)

pada unit utama sampai ke tempat penampungan abu (ash valley/ash yard)

Tiap-tiap komponen utama dan peralatan penunjang dilengkapi dengan sistem-sistem dan alat bantu yang mendukung kerja

komponen tersebut. Gangguan atau malfunction dari salah satu bagian komponen utama akan dapat menyebabkan terganggunya seluruh sistem PLTU.