BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
PLTGU ( Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap) terdiri dari PLTG, Boiler (HRSG) dan Steam Turbin generator. Operasional PLTGU dengan cara memanfaatkan gas buang dari PLTG untuk memanaskan boiler (HRSG) yang menghasilkan uap panas untuk menggerakan turbin dan genarator. Dalam operasi PLTGU pengoperasian HRSG terpisah dengan pengoperasian PLTG sehingga waktu pengoperasian PLTG dan HRSG tidak dilakukan bersamaan atau pengoperasian HRSG dapat dilakukan apabila PLTG telah lebih dulu beroperasi normal.
Konfigurasi 1 blok PLTGU dapat disusun sebagai berikut : 1PLTG + 1HRSG + 1Turbin Genarator
2PLTG + 2HRSG + 1Turbin Genarator 3PLTG + 3HRSG + 1Turbin Genarator
2.1 Diverter
Sumber : Literatur teori HRSG Pusdiklat Suralaya,2013
Gambar 2.1. Instalasi Damper HRSG
Di dalam diverter damper terdapat flap damper yang berfungsi untuk mengubah arah buangan gas turbin. Cara kerja flap damper dengan membuka dan menutup pada arah yang menuju HRSG atau menuju bypass stack. Untuk PLTGU operasi dalam kondisi open cycle atau hanya PLTG yang beroperasi sedangkan HRSG tidak beroperasi, posisi flap damper menutup arah ke HRSG dan membuka ke bypass stack. Namun bila PLTGU operasi dalam kondisi combine cycle PLTG
Gas Turbin HRSG
exaust silincer
Inlet air casing Intake Struckture
Diverter Damperr
Exhaust diffuser
Expansion Joint
Bypass Stack HRSG
dan HRSG keduanya beroperasi dengan posisi flap damper membuka ke arah HRSG dan menutup ke bypass stack. Untuk lebih jelas mengenai posisi dari flap damper pada saat sebelum dan sesudah beroperasi HRSG seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.2 Posisi pembukaan flap damper pada operasi open cycle
BYPASS STACK
OUT GAS
Flap Da per
Gas bua ga
turbi
Posisi flap
e utup ke
HRSG
Gambar 2.3 Posisi pembukaan flap damper pada operasi combine cycle
Sumber : Literatur teori HRSG Pusdiklat Suralaya,2013
BYPASS STACK
Flap Da per
Gas bua ga
turbi
Gambar. 2.2 Flap Damper
Flap damper yang berfungsi sebagai komponen dari diverter damper untuk mengubah arah aliran gas buang turbin, flap damper digerakan dengan menggunakan poros yang diputar oleh piston hidrolik. Mekanisme kerja piston hidrolik ini diatur oleh sistem oli hidrolik yang menggunakan tekanan kerja 200 bar.
2.2 Hidraulik Damper
Hidraulik damper adalah sistem hidrolik yang menggunakan tekanan tinggi untuk menggerakan piston yang akan memutar shaft/poros flap damper. Sistem hidrolik damper ini memiliki 3 unit komponen utama, yaitu unit tenaga, unit penggerak/ actuator dan unit pengatur.
Gambar 2.5 Instalasi hidrolik damper
Berfungsi sebagai sumber tenaga dengan menggunakan fluida kerja oli hidrolik. Pada sistem ini terdiri dari beberapa komponen :
a. Pompa Hidrolik berfungsi untuk memompa fluida hidrolik pada
tekanan tertentu yang dibutuhkan sistem.Pompa ini digerakkan dengan motor listrik dan akan menghasilkan tekanan tinggi dengan debit aliran yang rendah.
b. Reservoir berfungsi sebagai tempat tangki penyimpanan oli/minyak
hidrolik untuk mengakumulasi perubahan volume fluida pada saat sistem bekerja.
c. Akumulator berfungsi sebagai penyimpan energi tekanan pada fluida
hidrolik dengan menggunakan gas. Fungsi penyimpanan energi tekanan tersebut adalah untuk menstabilkan tekanan fluida apabila terjadi penurunan tekanan tiba-tiba yang sesaat, agar tidak mengganggu aktuator yang sedang bekerja.
d. Fluida hidrolik yaitu minyak oli yang khusus hidrolik sebagai fluida
kerja dan juga berfungsi sebagai pelumas pada komponen-komponen sistem hidrolik.
e. Filter berfungsi sebagai penyaring kotoran (biasanya berupa metal)
pada fluida hidrolik yang muncul setiap sistem bekerja, agar tidak ikut bersikulasi yang menyebabkan kavitasi akibat sumbatan kotoran dan merusak komponen lainnya.
f. Pipa berfungsi sebagai tempat aliran fluida bersikulasi pada saat
sistem bekerja dan material pipa memiliki ketahanan terhadap panas dan tekanan tertentu.
2.2.2 Unit Penggerak
Berfungsi untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik. Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi dua macam :
a. Penggerak lurus ( linier actuator )
b. Penggerak putar : motor hidrolik ( rotary actuator )
Gambar 2.7. Silinder Hidrolik
gerakan stroke yang searah. Silinder hidrolik mendapatkan gaya dari fluida hidrolik bertekanan.
2.2.3 Unit Pengatur ( Control Unit )
Berfungsi sebagai pengatur gerak sistem hidrolik. Unit ini biasanya Diwujudkan dalam bentuk katup atau valve. Valve kontrol pada sebuah sistem hidrolik, selain berfungsi untuk mengatur besar tekanan yang digunakan, juga berfungsi sebagai pengatur arah aliran fluida hidrolik.
2.2.4 Cara kerja sistem hidrolik diverter damper
Sumber: Hidrolik-Scribd.www.scribd.com
Gambar 2.8. Diagram line komponen sistem hidrolik
Cara kerja :
1. Tekanan hidrolik menggunakan sebuah pompa ( gear piston No. 4) didalam tangki hidrolik atau reservoir yang digerakkan oleh sebuah motor yang terpasang vertikal diatas tangki hidrolik.
2. Minyak hidrolik didorong oleh radial piston pump (No.4) melalui sebuah check valve (No.9) yang berfungsi agar minyak hidrolik tidak kembali ke pompa penghisap menuju pressure control valve/ relief valve (No.7) melalui four way 2 ball valve-manifold block (No.5).
3. Minyak hidrolik yang berada di dalam pressure control valve dapat diatur secara manual oleh sebuah hand control valve (No.6) ini berfungsi mengatur dengan tangan terdapa posisi hidrolik silinder maju dan mundur apabila sistem otomatis tidak bisa bekera lagi atau rusak.
4. Tekanan minyak dalam pressure control valve (No.7) digabung dengan sebuah solenoid Unloading valve (No.8) yang dipasang diatas manifold block (No.5) mendapat perintah dari Amplifier Card ( Relay Control) untuk membuka katupnya pada saat beban screw press turun, sehingga sumbu silinder dapat maju mundur sesuai dengan yang disetting di relay control yang dapat mendeteksi ampere screw press melalui CT yang terpasang di dalam kotak starter.
6. Minyak hidrolik dapat disirkulasi secara otomatis dan teratur oleh pompa hidrolik de dalam tangki hidrolik, didinginkan melalui sebuah Integral Oil Cooler (No.17), kemudia disaring oleh Return Line Filter (No.12). Minyak hidrolik harus tetap bersih dan tidak berkurang.
7. Untuk menambah (atau berkurang) tekanan hidrolik dapat dibuka dengan cara memutar baut yang terdapat di Pressure Control Valve (No.7) secara perlahan-lahan hingga mencapai tekanan yang dibutuhkan. Untuk mengetahui besarnya tekanan minyak dapat dilihat dari indikator Pressure Gauge (No.11). PCV dan Solenoid Unloading Valve (No.11) berfungsi mengatur arus tekanan ke hidrolik silinder, dan Shut off valve (No.10) yang berfungsi untuk menutup tekanan hidrolik ke Pressure Gauge.
8. Ketinggian level dan suhu minyak dapat dilihat pada level dan temperature indikator.
9. Sebuah Pressure Switch dipasang untuk mengatur agar Elektro Motor Hidrolik (No.2) dpat berhenti (Unloading) kembali apabila tekanan kerja berkurang.
10.Untuk menstabilkan tekanan kerja agar tetap apabila elektro motor berhenti, harus dipasang akumulator.
2.3 Pompa Hidrolik
Sumber : Buku Pratical Hydraulic Systems
Gambar 2.9. Klasifikasi Pompa hidrolik
Rumus parameter pompa :
Vm =
Tabel jenis dari faktor performansi pompa hidrolik
pump
Sumber: Buku practical hydraulic systems
2.4 Alat Penukar Kalor
Alat penukar kalor merupakan suatu peralatan dimana terjadi perpindahan panas dari suatu fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur lebih rendah. APK berfungsi sebagai perantara dari fluida kerja dalam proses perpindahan energi dari panas ke dingin atau juga sebaliknya. Dimana terdapat dua fluida kerja yang masuk melalui APK sehingga terjadi perpindahan panas. Proses perpindahan panas ini biasanya terjadi dari fase cair ke cair atau dari cair ke uap dan proses perpindahan panas pada fluida tersebut dapat secara langsung maupun tidak langsung.
2.4.1 Klasifikasi Alat Penukar Kalor
Ada beberapa jenis alat penukar kalor yang dapat digunakan berdasarkan
beberapa keadaan,yaitu :
a. Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan panas - Tipe kontak tidak langsung :
1. Satu fasa 2. Dua fasa
3. Yang ditimbun (Strorage Type) - Tipe kontak langsung
1. Gas dengan cairan 2. Cairan dengan uap
- Tiga jenis fluida - N-jenis fluida
c. Klasifikasi berdasarkan konstruksi - Tubular(Shell and Tube) : - Tipe plat (Plate Type)
- Konstruksi dengan luas permukaan diperluas (extended surface):
1. Sirip plat (plate fin) 2. Sirip Pipa (Tube fin)
Aliran berlawanan menyilang Aliran paralel menyilang 2. Shell and tube
Aliran paralel berlawanan (M pass pada shell dan N pass pada tube)
Aliran dibagi (divided) 3. Multipass plat
2.4.2 APLIKASI APK PADA INDUSTRI
2. Kondensor 5. Heater 8. Chiller 3. Radiator 6. Evaporator 9. Ekonomizer
2.4.3 APK JENIS AIR COOLER
Alat penukar kalor ini banyak digunakan untuk pendinginan atau memanaskan suatu fluida. Fluida cair dengan suhu tinggi atau panas masuk melalui pipa coil sedangkan fluida udara mengalir melalui permukaan luar pipa. Pada aliran dalam pipa dapat dibedakan menjadi 2, aliran laminar dan aliran turbulen yang ditentukan dari besaran bilangan Reynold pada aliran fluida sepanjang pipa.
Bagian-bagian komponen : 1. Finned Tube atau Coil Heater
2. Finned Tube Sheet atau plat penyangga pipa 3. Air Inlet Filter
4. Air Propeller
5. Motor Penggerak Propeller : a. Direct Drive
b. Belt Drive
Keuntungan Tipe Air Cooler dalam fungsi pada HI damper HRSG 22 dibandingkan tipe Shell and Tube
a. Perawatan lebih mudah dilakukan dikarenakan apk memiliki konstruksi yang lebih besar.
b. Waktu perawatan tidak lama. meliputi : 1. Perbersihan fouling pada pipa coil 2. Pembersihan filter udara inlet
c. Sistem pendinginan disumplai langsung dari udara sekitar tampa membutuhkan sistem perpipaan tambahan.
d. Lebih efisien karena tidak menggunakan air demin
e. Dapat menghidari gangguan tekanan supplai fluida pendingin dibanding menggunakan air pendingin.
Lintasan Aliran Fluida APK
Sumber: Heat Transfer Yunus.A.Cengel
Gambar 2.11. Susunan Pipa in-line dan Staggered
2.4.3 Rumus Alat Penukar Kalor
1. Metode LMTD, ( ) nilai tengah beda temperatur rata-rata perpindahan panas pada fluida dicari untuk menghitung perpindahan panas menyeluruh pada suatu alat penukar kalor.
LMTD ( ) =
... Lit2.1
2. Perpindahan panas pada fluida tertentu.
̇ = ( ̇ x Cp x T ) ...Lit2.2
̇ = ( ̇ x Cp x T )fluida panas = (m x Cp x T )fluida dingin ̇ = ̇x ρ = ....Kg/s (laju aliran fluida panas/dingin)
3. Metode NTU (number of transfer unit) adalah metode untuk menentukan perpindahan panas dengan menggunakan efektivitas.
= Merupakan kapasitas panas fluida dingin = ̇x Cph = Merupakan kapasitas panas fluida panas = ̇x Cph
efektivitas , ̇ Lit2.3
NTU =
= ...Lit2.4
