PERHITUNGAN KAPASITAS TOTAL DAYA PADA SISTEM LOADING FACILITY OVERLAND CONVEYOR BATU BARA DI SUNGAI PUTTING RANTAU KALIMANTAN SELATAN

(1)

PERHITUNGAN KAPASITAS TOTAL DAYA PADA

SISTEM LOADING FACILITY OVERLAND CONVEYOR

BATU BARA DI SUNGAI PUTTING RANTAU –

KALIMANTAN SELATAN

Presentasi Seminar Tugas Akhir

Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

Nama : Langgeng Pangestu

NRP : 2207 100 508

Pembimbing :

(2)

(3)

LATAR BELAKANG

PENDAHULUAN

• Loading facility overland conveyor merupakan sistem tidak

permanen digunakan sebagai media pendistribusian material

batu bara.

• Pendistribusian material batu bara dilakukan dari lokasi stock

pile hingga menuju dermaga.

• Kebutuhan daya sepenuhnya dipikul oleh generator dengan 3

pembangkitan yang terbagi pada 3 lokasi yang berbeda yang

sistem kontrolnya motor digerakkan secara interlocking oleh

sistem PLC.

(4)

• Perencanaan Sistem Loading facility overland conveyor

berdasarkan desain yang telah ada.

• Bagaimanakah menentukan pemilihan daya motor dengan

mempertimbangkan faktor-faktor mekanis.

• Menentukan total pemakaian daya generator pada

masing-PERMASALAHAN

PENDAHULUAN

• Menentukan total pemakaian daya generator pada

masing-masing pembangkitan saat starting dan saat kondisi normal.

(5)

• Sistem conveyor yang digunakan adalah looading facility overland

conveyor di sungai putting-Kalimantan selatan.

• Tipe motor yang digunakan adalah tipe out door water proof dengan

merk Mareli, Sistem koneksi pada terminal motor terhubung delta

dengan tegangan suplai 400 Volt 50 Hz.

BATASAN MASALAH

PENDAHULUAN

• Tugas akhir ini hanya membahas perkiraan daya total pada

generator yang dibutuhkan motor saat starting dan saat beban

normal (steady state) tanpa membahas secara detail desain sistem

mekanik conveyor.

• Saat starting motor sistem pengoperasian diasumsikan dalam

(6)

TUJUAN

• Mengetahui pemilihan daya motor induksi yang dipakai agar

didapat pembebanan yang aman, serta penentuan kapasitas total

daya listrik yang dibutuhkan generator untuk menggerakkan

belt conveyor.

• Memaksimalkan pemakaian dari generator pada

masing-PENDAHULUAN

• Memaksimalkan pemakaian dari generator pada

(7)

(8)

TEORI PENUNJANG

Bagian – bagian utama belt conveyor

:

• Kerangka

Merupakan bagian utama dari conveyor yang secara langsung menerima

semua beban material batu bara, terdiri dari susunan dari banyak frame dan

tiang penyangga (standart deck) yang dirangkai dan disambung sesuai

dengan desain., proses penyambungan dilakukan dengan dua cara, yaitu

dengan bolt dan nut ataupun dengan metode pengelasan.

(9)

TEORI PENUNJANG

Drive pulley

Merupakan pulley yang berhubungan langsung dengan motor Induksi

penggerak . Pada bagian poros dari drive pulley terhubungkan oleh shaft yang

tergandeng dengan poros dari reducer (gear box

(10)

TEORI PENUNJANG

Belt

Merupakan sabuk yang terbuat dari rubber dan berputar melingkar sepanjang

conveyor hingga melingkar pada drum / pulley dan sepanjang lintasannya belt

ditumpu oleh idler.

Pada bagian ujung tail pulley kekencangan belt dapat diatur dengan ditambahkan

oleh bagian take up gravity.

(11)

TEORI PENUNJANG

Jumlah

minimum

dan

maksimum

lapisan

belt

(i)

yang

dianjurkan

(recommended) didasarkan lebar belt (B) adalah :

B (mm)

300

400

500

650

800 1000

1200

1400

1600

Tabel 2.1. Ukuran lapisan pada belt [1]

Tabel Ukuran lapisan pada belt

B (mm)

300

400

500

650

800 1000

1200

1400

1600

(12)

TEORI PENUNJANG

Idler roller

• Berupa sebuah silinder yang dapat berputar pada porosnya yang

berfungsi untuk menumpu (supported) belt dan beban material.

Idler terutama dipakai pada belt conveyor yang difungsikan

untuk memindahkan material bentuk curah.

• Ditinjau dari letaknya, idler dibedakan mejadi idler atas

(carrying idler) yang dipakai untuk menumpu belt dan beban

dan idler bawah (return idler) untuk menumpu belt tanpa beban.

(13)

TEORI PENUNJANG

Take up

Adalah sistem yang difungsikan sebagai tarikan awal pada belt

saat berputar. Saat belt berputar baik ada beban material maupun

tanpa beban tarikan awal mengakibatkan take up menjadi naik

dan kemudian level dari belt akan turun secara perlahan-lahan

(smooth) sehingga kondisi belt tidak mengalami hentakan yang

terlalu kasar,dikarenakan penurunan belt disebabkan oleh impact

dari gaya tarik yang ditimbulkan oleh putaran belt saat belt

berputar.

(14)

Gambar take up

(15)

TEORI PENUNJANG

Motor Induksi

Pada prinsipnya motor induksi merupakan alat listrik yang

mengkonversi energi dari energi listrik dirubah menjadi energi

mekanik/putar untuk menggerakkan drive pulley pada belt.

Pada loading facility overland conveyor disini menggunakan

motor induksi tipe squirrel cage (sangkar bajing).

(16)

Starting Motor

TEORI PENUNJANG

Pada sistem loading facility overland conveyor disini metode

starting motor menggunakan metode current limit ( soft starter ).

(17)

TEORI PENUNJANG

Generator AC

Reaksi jangkar

Reaksi jangkar adalah pengaruh dari fluk jangkar pada fluk

medan utama. Dalam sebuah generator, faktor daya beban

sangat mempengaruhi reaksi jangkar.

Reaktansi sinkron

Dipengaruhi oleh :

•Drop resistansi jangkar I.Ra

•Drop reaktansi bocor jangkar I.XL

•Drop reaksi jangkar I.Xa

(18)

TEORI PENUNJANG

Hukum Newton III

Menyatakan bila suatu benda mengerjakan benda lain, maka

benda kedua akan melakukan aksi, sebesar gaya yang

diterimanya dan arahnya berlawanan. Makin besar F maka

makin besar pula gaya gesek statis (fs), sampai akhirnya fs

mencapai harga maksimum (fs max), pada waktu benda tepat

bergerak. Besar gaya gesekan statis tergantung pada sifat

permukaan benda dan bidang yang bersinggungan.

(19)

(20)

DATA TEKNIS

Sistem Overland Conveyor

Spesifikasi Overland 1 Overland 2 Overland 3 Overland 4

Panjang Total 1309,7 meter 1039,4 meter 1309,7 meter 1260,7 meter

Panjang Bagian datar 1187,9 meter 6830,1 meter 1174,9 meter 1126,3 meter

Tabel. Data dari spesifikasi overland conveyor

Panjang Bagian datar 1187,9 meter 6830,1 meter 1174,9 meter 1126,3 meter

Panjang Inclane 1 24 meter 24 meter 24 meter 24 meter

Panjang Inclane 5 24 meter - 24 meter 24 meter

(21)

DATA TEKNIS

Sudut Inclane 3 3 º 3 º 3 º 3 º Sudut Inclane 4 4 º 4 º 4 º 4 º Sudut Inclane 5 5 º 3 º 5 º 5 º Sudut Inclane 6 - 2 º - -Sudut Inclane 7 - 1 º - -Sudut α_Idler carrying 45 º 45 º 45 º 45 º

Tabel. Data dari spesifikasi overland

conveyor

carrying Panjang idler

carrying 420 mm 420 mm 420 mm 420 mm

Panjang return idler 1400 mm 1400 mm 1400 mm 1400 mm

Jarak antar frame

idler 1200 mm 1200 mm 1200 mm 1200 mm

Jarak return idler 2400 mm 2400 mm 2400 mm 2400 mm

(22)

DATA TEKNIS

Tabel . Data penggerak motor overland conveyor

Spesifikasi Overland 1 Overland 2 Overland 3 Overland 4

Type Motor _B5C355Lb4 _B5C355La4 _B5C355Lb4 _B5C355Lb4

Rated Power _{315 KW} _{250 KW} _{315 KW} _{315 KW}

Rated Voltage _{400 Volt} _{400 Volt} _{400 Volt} _{400 Volt}

Frequency _{50 Hz} _{50 Hz} _{50 Hz} _{50 Hz} Frequency _{50 Hz} _{50 Hz} _{50 Hz} _{50 Hz} Nominal Current 551 A 441 A 551 A 551 A Rated Speed _{1490 rpm} _{1490 rpm} _{1490 rpm} _{1490 rpm} IP ₅₅ ₅₅ ₅₅ ₅₅ Insulation Class F F F F

(23)

DATA TEKNIS

Sistem Barge Loading Conveyor

Specification Barge loading conveyor

Panjang Total 362,8 meter Panjang Bagian datar 239,9 meter Panjang Inclane 1 24 meter Panjang Inclane 2 24 meter Panjang Inclane 3 24 meter Panjang Inclane 4 24 meter Sudut Inclane 1 1 º

Tabel. Data spesifikasi barge loading conveyor.

Sudut Inclane 1 1 º Sudut Inclane 2 2 º Sudut Inclane 3 3 º Sudut Iclane 4 4°

Sudut Iclane 5 5°

Sudut α_{Idler carrying} _{45 º}

Panjang idler carrying 420 mm Panjang return idler 1400 mm Jarak antar frame idler 1200 mm

(24)

DATA TEKNIK

Spesifikasi

Barge loading conveyor

Type Motor

_{315 S4}

Rated Power

_{110 KW}

Rated Voltage

_{400 Volt}

Tabel . Data penggerak motor barge loading conveyor

Frequency

_{50 Hz}

Nominal Current

_{193 A}

Rated Speed

_{1480 rpm}

IP

₅₅

Insulation Class

_F

Cos Q

_0,86

(25)

DATA TEKNIK

Sistem Radial Stacker Conveyor

Spesifikasi Radial stacker conveyor

Panjang Total 52,0 meter

Panjang Bagian datar

-Panjang Inclane 1 52,0 meter

Sudut Inclane 1 15 º

Tabel . Data spesifikasi radial stacker conveyor

Sudut Inclane 1 15 º

Sudut α_{Idler carrying} _{45 º}

Panjang idler carrying 420 mm

Panjang return idler 1400 mm

Jarak antar frame idler 1200 mm

Jarak return idler 2400 mm

(26)

DATA TEKNIS

Spesifikasi Radial stacker conveyor

Type Motor _B4C315S2

Rated Power _{90 KW}

Rated Voltage _{400 Volt}

Frequency _{50 Hz}

Tabel . Data penggerak motor radial stacker conveyor

Frequency _{50 Hz} Nominal Current _{157 A} Rated Speed _{1480 rpm} IP ₅₅ Insulation Class _F Cos Q _0,86

(27)

DATA TEKNIS

Specification On ground feeder 1 On ground feeder 2 On ground feeder 3

Panjang bagian tanjakan 50 meter 50 meter 50 meter

Sudut tanjakan 15 º 15 º 15 º

Tabel . Data bagian On ground feeder

Sistem On Ground Feeder.

Sudut α_{Idler carrying} _{45 º} _{45 º} _{45 º}

Panjang idler carrying 420 mm 420 mm 420 mm

Panjang return idler 1400 mm 1400 mm 1400 mm

Jarak antar frame idler 1200 mm 1200 mm 1200 mm

Jarak return idler 2400 mm 2400 mm 2400 mm

(28)

DATA TEKNIS

Specification On Ground Feeder 1 On Ground Feeder 2 On Ground Feeder 3 Type Motor B4C315S2 B4C315S2 B4C315S2 Rated Power _{90 KW} _{90 KW} _{90 KW} Rated Voltage

400 Volt 400 Volt 400 Volt

Frequency

Tabel . Data penggerak motor sebagai berikut

Frequency _{50 Hz} _{50 Hz} _{50 Hz} Nominal Current 193 A 193 A 193 A Rated Speed 1480 rpm 1480 rpm 1480 rpm IP ₅₅ ₅₅ ₅₅ Insulation Class F F F

(29)

DATA TEKNIS

No. Deskripsi Berat

Kg/meter Perhitungan beban

Beban kg/joint

1. Carier Idler 135.0 135 kg/m/2 joint 67.5

2. Return Idler 22.5 22.5 kg/m/2 joint 11.3

Tabel . Data berat Roller

Kondisi

bergerak Karakteristik saat bergerak

Factor w’ Flat/datar

Factor w’ Troughing/naik Operation in clean, dry premises in the

Tabel . Data faktor tahanan bearing

Favourable Operation in clean, dry premises in the

absence of abrasive dust 0,020 0,025

Medium

Operation in heated premises in the presence of a limited amount of abrasive dust, normal air humidity

0,035 0,040

Tipe pulley dan jenis pulley Faktor gesek terhadap sudut selimut drum pulley

(30)

DATA TEKNIS

Engine Cummins c 550 DSE Seri number 0095900491

Application Prime rated power

Tegangan 380 - 400 Volt

Output 500 KVA

In 760 A

Frekuensi 50 Hz

Tabel . Data generator

Putaran 1500 rpm

Power factor 0,85

(31)

(32)

PERHITUNGAN MEKANIS

Luasan Bidang Belt

Luas bidang permukaan didapatkan dengan jalan mengilustrasikan kondisi material curah dalam

keadaan beban penuh, ini bertujuan untuk mendapatkan luas bidang maksimum. Akan tetapi kenyatan

yang ada dilapangan kondisi luas bidang permukaan tidak semua maksimum.

(33)

a – b =

PERHITUNGAN MEKANIS

kecepatan dari conveyor

(34)

PERHITUNGAN MEKANIS

Rugi gesekan akibat roller berbeban

Rugi gesekan akibat roller tak berbeban

( 3.12 )

(35)

PERHITUNGAN MEKANIS

Tahanan gerak (W) dari belt untuk roller berbeban

Tahanan gerak (W) dari belt untuk roller tanpa berbeban

(36)

PERHITUNGAN MEKANIS

( 3.15 )

(37)

PERHITUNGAN MEKANIS

Tarikan efektif total dari belt (Wo)

(38)

(39)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

No. Bagian Daya motor hasil perhitungan Pemilihan daya motor disesuaikan kataloq motor Faktor keamanan 1. Overland Conveyor 1 218,44 KW 315 KW 1,4 2. Overland Conveyor 2 202,20 KW 250 KW 1,2 3. Overland Conveyor 3 214,02 KW 315 KW 1,4

Tabel. Data daya motor hasil perhitungan

3. Overland Conveyor 3 214,02 KW 315 KW 1,4

4. Overland Conveyor 4 205,18 KW 315 KW 1,5

5. Barge Loading Conveyor 83,74 KW 110 KW 1,3

6. Radial Stacker Conveyor 59,67 KW 90 KW 1,5

7. On Ground Feeder 1 57,10 KW 90 KW 1,5

8. On Ground Feeder 2 57,10 KW 90 KW 1,5

(40)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

(41)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

Sistem Motor Beban lampu Daya

Overland 4 1 unit

315 KW Barge loading conveyor

1 unit 110 KW

Radial conveyor

1 unit 90 KW

Penerangan Oveland conveyor 4 54 unit @ 400 Watt

21,6 KW

Data beban pembangkit an III

21,6 KW

Penerangan Barge loading conveyor 12 unit @ 400 Watt

4,8 KW Penerangan Radial conveyor

6 unit @ 400 Watt 2,4 KW

Penerangan area dermaga 12 Unit @ 1000

Watt 12 KW

Penerangan power house 8 unit TL @ 40

(42)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

I ( % o f F L A ) Generator/Grid Current

Gen 1 Gen 2 Gen 3

Time ( Sec )

Gambar . Hasil keluaran arus generator pada pembangkitan III

Generator/Grid Reactif Power Output

I ( % o f F L A ) Motor current

Radial conv. BLC Overland 4

Time ( Sec )

Hasil keluaran arus starting motor pada pembangkitan III

M V A R

Gen 1 Gen 2 Gen 3

Time ( Sec )

M W

Gen 1 Gen 2 Gen 3

(43)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

V b u s ( % o f B u s N o m in a l k V ) Bus Voltage

Radial conv. BLC Overland 4

Time ( Sec )

Gambar. Hasil keluaran tegangan pada bus pada pembangkitan III

P

F

(

%

)

Gen 1 Gen 2 Gen 3

Time ( Sec )

Gambar. Hasil keluaran Power faktor generator pada pembangkitan III

Tabel hasil dari simulasi program arus starting motor .

Motor

Pembangkitan III

Arus Saat starting Kondisi Normal

Radial stacker Conveyor

567,9 A 165,3 A

Barge loading Conveyor

688,0 A 279,3 A

(44)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

(45)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

Sistem

Motor

Beban lampu

Daya

Overland 2

1 unit

250 KW

Overland 3

1 unit

315 KW

Data beban

pembangkitan

II

315 KW

Penerangan

Oveland conveyor 2

54 unit @ 400

Watt

21.6 KW

Penerangan

Oveland conveyor 3

54 unit @ 400

Watt

21.6 KW

Penerangan

power

8 unit TL @ 40

0,32

(46)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

Motor current Overland 3 Overland 2 I ( % o f F LA )

Hasil keluaran arus starting motor pada pembangkitan II

I ( % o f F L A ) Generator/Grid current

Gen 1 Gen 2 Gen 3

Time ( Sec )

Hasil keluaran arus tiap generator pada pembangkitan II

Time ( Sec )

Hasil keluaran arus starting motor pada pembangkitan II Hasil keluaran arus tiap generator pada pembangkitan II

M V A R

Generator/Grid Reactive Power Output

Gen 1 Gen 2 Gen 3

M W

Generator/Grid Real Power Output

(47)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

V b u s ( % o f B u s N o m in a l k V ) Bus voltage Overland 3 Overland 2 Time ( Sec )

Hasil keluaran tegangan bus pada pembangkitan II

P

F

(

%

)

Generator/Grid Power Factor

Gen 1 Gen 2 Gen 3

Time ( Sec )

Hasil keluaran power faktor generator pada pembangkitan II

Motor Pembangkitan II Arus Saat starting Kondisi Normal Overland 2010,6 A 572,0 A

(48)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

(49)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

Sistem Motor Beban lampu Daya

On ground feeder 1 1 unit 90 KW

Data beban pembangkitan I

Overland 1 1 unit 315 KW

Penerangan conveyor

overland conveyor 1

54 unit @ 400Watt

(50)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

I ( % o f F L A ) Motor current Overland 1 OGF 1 Time ( Sec )

Hasil keluaran arus starting motor pada pembangkitan II

I ( % o f F L A ) Generator/Grid current

Gen 1 Gen 2 Gen 3

Time ( Sec )

Hasil keluaran arus tiap generator pada pembangkitan I

M

V

A

R

Gen 1 Gen 2 Gen 3

M W

Generator/Grid Real Power Output

(51)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

V b u s ( % o f B u s N o m in a l k V ) Bus voltage Overland 1 OGF1 Time ( Sec )

Hasil keluaran tegangan bus pada pembangkitan I

P

F

(

%

)

Generator/Grid Power Factor

Gen 1 Gen 2 Gen 3

Time ( Sec )

Hasil keluaran power faktor generator pada pembangkitan I

Motor Pembangkitan I Arus Saat starting Kondisi Normal Overland conveyor 1 2053,0 A 553,6 A

(52)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

Pemakaian daya generator saat kondisi starting motor pada masing-masing pembangkitan.

Motor

Pembangkitan III

Generator I Generator II Generator III

P Q P Q P Q

MW MVAR MW MVAR MW MVA

R Radial stacker Conveyor 0.054 0.111 0.054 0.111 0.054 0.111 Barge loading Conveyor 0.095 0.149 0.095 0.149 0.095 0.149 Overland Overland conveyor 4 0.206 0.365 0.206 0.365 0.206 0.365 Generator I P Q S Cos Q ( MW) ( MVAR) ( MVA) 0.432 0.197 0.474 0.90 lagging

(53)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

Pemakaian daya generator saat kondisi starting motor pada masing-masing pembangkitan.

Motor

Pembangkitan II

P Q P Q P Q

MW MVAR MW MVAR MW MVAR

Overland conveyor 3 0.147 0.335 0.147 0.335 0.147 0.335 Overland conveyor 2 0.221 0.321 0.221 0.321 0.221 0.321 Generator I P Q S Cos Q ( MW) ( MVAR) ( MVA) 0.250 0.125 0.279 0.89 lagging

Pemakaian daya generator saat normal hasil perhitungan (beban penuh) pembangkitan II

Generator II

(54)

ANALISA SIMULASI PROGRAM

Pemakaian daya generator saat kondisi starting motor pada masing-masing pembangkitan.

Motor

Pembangkitan I

P Q P Q P Q

MW MVAR MW MVAR MW MVAR

Overland conveyor 1 0.133 0.345 0.133 0.345 0.133 0.345 On ground On ground feeder 1 0.160 `0.169 0.160 `0.169 0.160 `0.169 Generator I P Q S Cos Q ( MW) ( MVAR) ( MVA) 0.431 0.197 0.473 0.90 lagging

(55)

(56)