BUKU ALAT BANTU PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA UAP (PLTU) DARI KELAS 5J TEKNIK
KONVERENSI ENERGI
Editor :
Abdul Jabbar
Aji Rudi harianto
Alfian Syafi’i Azi Fahmi Aztrid Nurmalitawati Dwi Nurhayadi Fariz itsnarizka Fisca Lasmaria Freddy Setia Haga Badirafi Handika Adetiya
Kayus Klemen Sinambela
Muhammad Ikhsan
Muhammad Yusuf
Nanang Nuryaman
Nasih Udin
Rudolf Frengki Manurung
Rudi Setiawan
Sandy Pria Prayoga
Teknik Konverensi Energi 2008 66
PERALATAN AIR PENGISI
6.1. Pengertian Peralatan Air Pengisi
Dalam suatu pembangkit listrik, selain generator sebagai peralatan utama, dibutuhkan peralatan pendukung yang salah satunya adalah peralatan air pengisi Sebelum masuk ke dalam proses produksi energi listrik di PLTU, akan kita bahas terlebih dahulu proses pengolahan air sebagai komponen dalam proses PLTU itu sendiri. Bagi PLTU, air memegang peranan sangat penting karena air digunakan sebagai media kerja yang diproses untuk membentuk uap (steam). Selain itu, air juga digunakan sebagai media pendingin peralatan-peralatan yang digunakan di PLTU sehingga kualitas air tidak boleh diabaikan.
Air yang disirkulasikan di dalam PLTU harus memenuhi kriteria-kriteria tertentu. Jika kualitas air diabaikan, maka akan timbul beberapa masalah yang tidak diinginkan dan akan mengganggu proses produksi listrik. Begitu juga dengan air limbah, sebelum dibuang harus diolah terlebih dahulu dan proses pembuangannya juga harus diatur dengan baik agar tidak mencemari lingkungan di sekitarnya.
Teknik Konverensi Energi 2008 67 6.2 Skema Alat
Teknik Konverensi Energi 2008 68 6.3 Komponen Air Pengisi, Gambar dan Fungsinya
6.3.1 Pompa
Pada pembangkit tenaga listrik terdapat nama-nama : pompa boiler (boiler feeds pumps), condensate pumps, reactor pumps, storage pumps dan lain-lain.
Circulating Water Pump
Motor CWP (circulating water pump) menerapkan salah satu peralatan yang memegang peranan penting dalam proses penyediaan sirkulasi air bagi kondenser pada pusat pembangkit tenaga listrik jenis thermal. Dalam pengoperasiannya motor CWP ini dilengkapi dengan peralatan pengaman yang berfungsi untuk melindungi motor dari segala gangguan yang akan terjadi, dimana gangguan tersebut dapat terjadi setiap saat bersifat merusak sehingga motor dapat diamankan sedini ini mungkin.
Circulating Water Pump
Distilate Wate Pump
Distilate water pump berfungsi untuk memompakan air dari Desalination Plant ke Demineralized Water Tank.
Teknik Konverensi Energi 2008 69 Demin Water Pump
Demin Water Pump berfungsi untuk memompa air dari raw water tank ke demineralized water tank. Make up water pump yang digunakan sebanyak satu unit dengan kapasitas 80 m3/jam dengan total head 60 m dan daya motor 22 kW serta tegangan 440 V.
Make up water pump
Make up water pump berfungsi untuk mensirkulasikan atau memompa air dari demineralized water tank ke condensor.
Condensate Pump
Condensate pump berfungsi untuk memompa air dari condenser menuju ke LP Heater. Pada condensate pump tidak ada katub atau sistem pendinginan kaitan yang diperlukan. Mengukur aktivasi sangat perlu.Pada 1 kg uap air diperlukan untuk memompa 1000 liter kondensasi, yaitu biasanya dipulihkan pada saat pengkondensasian.
Teknik Konverensi Energi 2008 70 Gambar condensate pump
Pompa Boiler (Boiler Feed Pumps) Aplikasi
Pompa Boiler digunakan untuk air umpan boiler.
GAMBAR BOILER
FEED PUMPS
6.3.2 Desalination Plant
Desalination plant merupakan proses pengolahan air laut menjadi air tawar dengan cara memisahkan air laut dengan kandungan garamnya.
Desalinasi menerapkan prinsip penguapan dan desalinasi. Setelah mengalami proses pemanasan, air akan berubah menjadi uap dan keraknya akan tertinggal pada tempat penguapan. Kemudian uap yang tebentuk dikondensasikan dan akan terbentuk air destilasi atau air murni.
Teknik Konverensi Energi 2008 71 Desalination plant terdiri dari sebelas tingkat yang tiap tingkatannya terdiri atas dua ruangan (chamber) yaitu ruang penguapan (flash chamber) dan ruang kondensasi (condensation chamber). Air lalu dipompa dan dialirkan ke pipa-pipa penukar kalor yang terletak di ruang kondensasi. Air laut tersebut dipanasi dengan menggunakan uap bekas (ex steam). Uap pemanas pada brine heater diambil dari uap. Dari brine heater, air laut dialirkan ke dalam ruang penguapan tingkat pertama. Setiap tingkat pada desalination plant dibuat vakum dengan menggunakan ejector uap. Kevakuman pada masing masing tingkat dibuat berbeda sehingga tetap terjadi proses penguapan pada tiap tingkat meskipun saat melewati setiap tingkat temperatur brine semakin rendah. Temperatur tingkat pertama lebih tinggi daripada tingkat kedua, temperatur tingkat kedua lebih tinggi daripada tingkat ketiga dan begitu seterusnya sehingga kevakuman paling tinggi adalah pada tingkat terakhir.
Pada tingkat pertama, pada temperatur paling tinggi terjadi proses penguapan air laut. Uap yang terbentuk mengalir ke ruang kondensasi yang selanjutnya terkondensasi hingga diperoleh air destilasi. Sisa air laut yang belum mengalami penguapan pada tingkat pertama dialirkan ke tingkat kedua. Kevakuman tingkat kedua lebih tinggi dari tingkat pertama, sehingga sisa air laut tersebut akan mengalami penguapan pada tingkat kedua. Selanjutnya uap ini akan terkodensasikan hingga diperoleh air destilasi dari tingkat kedua. Begitu seterusnya sampai pada tingkat kesebelas dengan kevakuman yang lebih tinggi.
Air destilasi dari tingkat pertama sampai tingat kesebelas dikumpulkan menjadi air destilasi total. Air destilasi total tersebut dipompa ke tangki penampung (raw water tank). Sedangkan air laut sisa dari tingkat kesebelas mengandung kadar garam dengan konsentrasi tinggi sehingga dibuang dengan menggunakan pompa brine.
Teknik Konverensi Energi 2008 72 6.3.3 Water Tank
Raw water tank / backwash tank
Raw water tank merupakan tangki penampung air tawar yang dihasilkan oleh desalination plant.
Demineralized water tank
Merupakan tangki penampung air pengisi boiler yang dihasilkan water treatment equipment.
Teknik Konverensi Energi 2008 73 6.3.4 Water Treatment / Demineralized Plant
Air destilasi yang diperoleh dari proses desalination plant yang ditampung dengan raw water tank belum memenuhi syarat untuk pengisian boiler. Sehingga perlu diolah kembali melalui peralatan water treatment.
Dari raw water tank, air dipompa ke water treatment. Selanjutnya air tersebut melalui pre-filter air dan juga diberi mix bed polisher yang terdapat bahan kimia anion resin yang dapat mengikat ion negatif dan kation resin yang dapat mengikat ion positif. Ion-ion yang terdapat pada water tank adalah ion positif Na+ dan ion negatif Cl-.
Dengan banyaknya ion yang menempel pada mix bed polisher, maka kemungkinan besar air menjadi jenuh sehingga mempengaruhi proses penyaringan. Untuk itu perlu dihilangkan dengan menggunakan hydrolic acid, cautic sods dan dibantu panas uap dari boiler. Air yang telah dihilangkan mineralnya (demineralized water) ditampung dalam tangki penambah (demineralized water tank) yang selanjutnya akan digunakan dalam proses berikutnya untuk air penambah atau pengisi di boiler.
Teknik Konverensi Energi 2008 74 6.3.5 Daerator
Berfungsi untuk menyerap atau menghilangkan gas – gas yang terkandung pada air pengisi Boiler, terutama gas O2, karena gas ini akan menimbulkan korosi. Gas – gas lain yang cukup berbahya adalah karbon dioksida (CO2). Gas O2 dan CO2 akan bereaksi dengan meterial Boiler dan menimbulkan korosi yang sangat merugikan.
Prinsip kerjanya air yang masih mengandung O2 dan CO2 disemprotkan ke Steam Daerator, sehingga gas-gas tersebut diserap secara thermis dan dikeluarkan melalui valve pelepas udara/gas. Selain itu Daerator juga dapat menaikkan temperatur air pengisi Boiler (sampai 162 0C). Penempatan posisi Daerator yang tinggi memungkinkan pemberian suction heat yang cukup untuk Feed Water Pump. Dari Daerator air akan dipompa dengan tiga feed water pump, dua pompa yang tenaganya dari extraction IP Turbin disebut Turbine Driven Pump dan satu pompa yang digerakkan oleh motor disebut Motor Driven Pump, dimana kapasitas tiap pompa 100% menuju Feed Water Heater 6, 7 ,8 A-B dan akan menuju ke Economizer terus ke Steam Drum.
6.3.6 Heater
A. High Pressure Heater
HPH = High Presure Heater, Adalah pemanas air pengisi tekanan tinggi, dipasang setelah boiler feed pump, media panasnya adalah uap yang diambil dari turbin uap.
Teknik Konverensi Energi 2008 75
HP HEATER
High Pressure Heater (HP Heater) memiliki peran merupakan alat pemanas awal feed water sebelum masuk boiler oleh sebab itu perlatan ini berfungsi juga untuk menaikan effisiensi sistem secara keseleruhan, dalam pengoperasianya HP heater harus dijaga performanya karena berhubungan langsung dengan konsumsi batubara selain itu gangguan pada HP Heater juga berpengaruh terhadap target produksi karena untuk perbaikan unit harus derating, oleh sebab itu segala bentuk permasalahan yang berhubungan dengan peralatan ini harus segera di tindak lanjuti agar effisiensi sistem tetap terjaga.
B. Low Pressure Heater
LPH = Low Presure Heater, Adalah pemanas air pengisi tekanan rendah, dipasang setelah condensate pump, media panasnya adalah uap yang diambil dari turbin uap.
LP Heater
Sebuah pemanas air umpan adalah dan-tabung penukar panas-shell. GEI designs and manufactures both low pressure heater and high pressure heaters which serves power
Teknik Konverensi Energi 2008 76 plant up to 150 mw rating. GEI desain dan memproduksi baik pemanas tekanan rendah dan pemanas tekanan tinggi yang berfungsi pembangkit tenaga listrik sampai dengan 150mw rating. Feed water heater may be constructed suitably for horizontal or vertical installation, depending on the plant design requirement. pemanas air Feed dapat dibangun sesuai untuk instalasi horizontal atau vertikal, tergantung pada desain kebutuhan tanaman. The physical and thermal characteristics are vastly different for low and high pressure feed water heaters. Dan termal karakteristik fisik sangat berbeda untuk pakan pemanas air tekanan tinggi dan rendah. Each feed water will contain from one to three separate heat transfer areas or zones including the de-superheating, condensing and sub-cooling zones. Setiap air umpan akan berisi dari satu sampai tiga area perpindahan panas terpisah atau zona termasuk de-superheating, kondensasi dan sub-pendinginan zona. we offer admiralty brass / stainless steel tubes LP-heater and stainless steel tubed HP-heaters. kami menawarkan kuningan admiralty / tabung stainless steel LP-pemanas dan stainless steel tubed HP-pemanas
Teknik Konverensi Energi 2008 77 6.3SISTEM OPERASI
Pengelolaan Air pada PLTU
Tujuan utama pengelolaan air adalah untuk membuat air dimineral (air murni) dan mencegah terjadinya gangguan-gangguan yang diakibatkan oleh air yang masih mengandung ion-ion dan zat-zat vang dapat merusak pipa-pipa air yang ada di Boiler. Ganggungan-gangguan itu seperti kerak. korosi dan gangguan-gangguan lainnya.
Proses pengolahan air ini dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut : a. Tahap Penjernihan
Air yang diambil dari laut dengan Bantuan pompa (Circulating Water Pump) dengan putaran pompa yang cukup besar yaitu 1450 rpm. Air yang di pompa CWP masuk kedalam desalination plant disini air mengalami penjernihan dengan menggunakan tawas dan kapur, kemudian ke Raw Water Tank.
b. Tahap Pemurnian
Pada tahap pemurnian ini dilakukan dengan menggunakan peralatan-peralatan sebagai berikut :
Penukar kation
Penukar Anion
Pada tahap pemurnian ini dapat dilakukan dengan cara mengalirkan air melintasi penukar ion (Condensate Polishing) bila ada, maupun secara kimia melalui penginjeksian bahan - bahan kimia.
Air yang sudah dijernihkan dengan tawas dan air kapur dialirkan ke sand filter kasar dan halus kemudian dialirkan ke rasin kation sebagai zat yang dapat menyerap ion positif. Kemudian dari proses penukaran kation, air dialirkan ke penukar anion (Anion Exchanger) pada proses ini digunakan Resin Anion yaitu proses penyerapan ion-ion negatif.
Melalui proses pemumian intenal ini, maka pencemaran yang dapat mengakibatkan deposit maupun korosi pada komponen-komponen ketel dapat dihilangkan sehingga kualitas air menjadi lebih baik.
Teknik Konverensi Energi 2008 78 Air yang sudah terbebas dari mineral biasa disebut dengan air murni (Air Dimineral) selanjutnya air dipompakan ke DWT (Demineralized Water Tank), dengan kapasitas 45000 liter, kemudian masuk ke condenser.
Air yang masuk ke Condensor untuk mendinginkan uap dalam turbin setelah di dinginkan uap menjadi air. Air dialirkan ke Condensate Cooler setelah melewati condensate cooler dialirkan ke Low Press Heater (LPH). Di LPH air di panaskan dengan tekanan tingkat rendah. Air dari LPH kemudian menuju dearator yang Memiliki 2 fungsi utama yaitu untuk memanaskan air dan sekaligus menghilangkan gas-gas (non condensable gas) dari air
Sesudah itu air dialirkan HPH dengan menggunakan Boiler Water Pump. Setelah air mengalami pemanasan tingkat tinggi di HPH. air dialirkan terus masuk ke Economiser lalu dari Economiser air masuk ke Boiler drum.
6.5 VARIABLE YANG DICATAT DARI PERALATAN AIR PENGISI
- Pemantauan tinggi air atau jumlah air di dalam water tank.
- Pengontrolan temperatur air dan tekanan air di heater (tekanan rendah dan tekanan tinggi).
6.6 PEMELIHARAAN
Pemeliharaan pada peralatan air pengisi yang utama adalah melakukan pengurasan dan pembersihan dan penambahan zat-zat kimia agar tidak terjadi korosi pada peralatan-peralatan tersebut.
Pemeliharaan rutin
Pemeliharaan rutin adalah pemeliharaan yang dilakukan secara rutin terhadap suatu peralatan yang menggunakan pelumas, filter, dan pendingin.
Pekerjaan pemeliharaan rutin meliputi pemeriksaan, penambahan, penggantian, dan pembersihan.
Pemeliharaan Periodik
Pemeliharaan Periodik dibedakan tiga macam : - Simple Inspection (SI)
Pemeliharaan jenis simple inspection dilakukan setiap jam kerja mesin mencapai 8.000 dan 24.000 dihitung sejak awal mesin dioperasikan.
Teknik Konverensi Energi 2008 79
a. Pemeriksaan katup-katup
b. Penggantian pelumas pada alat Bantu
c. pembersihan pada alat pendingin dan pemanas
d. Penyetelan alat pengatur
e. Kalibrasi alat ukur
f. Pengujian alat pengaman
- Mean Inspection
Pemeliharaan jenis mean inspection dilakukan setiap jam kerja mesin mencapai 16.000. Scoope pekerjaan pada jenis pemeliharaan mean inspection meliputi penggantian komponen pada alat-alat bantu yang yang ada batas jam kerjanya. Disamping pemeliharaan alat-alat Bantu, pemeliharaan jenis ME juga dilakukan pemeriksaan komponen pada mesin utama.
- Serious Inspection (SE)
Pemeliharaan jenis SE dilakukan pada setiap jam kerja mesin mencapai 32.000. Scope pekerjaan pada pemeliharaan jenis SE meliputi penggantian komponen pada alat-alat Bantu dan komponen pada mesin utama.
Untuk siklus pemeliharaan periodic selanjutnya dimulai kembali dari 0 terhitung sejak pemeliharaan SE.
Pemeliharaan Preventive
Pemeliharaan Preventive adalah pemeliharaan yang pelaksanaannya direncanakan lebih dahulu atas dasar pengamatan terhadap suatu peralatan yang dinilai peralatan tersebut mengalami perubahan kondisi dan dapat menimbulkan kerugian, gangguan atau kerusakan.
Pemeliharaan Corrective
Pemeliharaan corrective adalah pemeliharaan yang sifatnya perbaikan/penggantian material atau penyetelan peralatan akibatnya terjadinya gangguan yang tidak dikehendaki.
Teknik Konverensi Energi 2008 80
PERALATAN TEKAN UDARA
7.1 Peralatan Tekan Udara
industri pembangkit listrik menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 5 horsepower (hp) sampai lebih 50.000 hp. menurut data statistik pada tahun 2003 melaporkan bahwa 70 sampai 90 persen udara tekan hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan, gesekan, salah penggunaan dan kebisingan. Sehingga, kompresor dan sistim udara tekan menjadi area penting untuk meningkatkan efisiensi energi padaindustri pembangkit listrik.
Merupakan catatan yang berharga bahwa biaya untuk menjalankan sistim udara tekan jauh lebih tinggi daripada harga kompresor itu sendiri. Penghematan energi dari perbaikan sistim dapat berkisar dari 20 sampai 50 persen atau lebih dari pemakaian listrik, menghasilkan ribuan bahkan ratusan ribu dolar. Sistim udara tekan yang dikelola dengan benar dapat menghemat energi, mengurangi perawatan, menurunkan waktu penghentian operasi, meningkatkan produksi, dan meningkatkan kualitas.
Dalam usaha melakukan proses pembangkitan listrik, PLTU melakukan berbagai macam pengaturan aliran fluida kerja sesuai dengan kebutuhan proses produksi. Operator melakukan tindakan pengaturan aliran fluida kerja dengan menggunakan katup. Katup – katup ini sendiri terdiri dari berbagai macam bentuk dan sistem penggeraknya (actuator). Actuator – actuator ini memiliki tipe sesuai dengan kebutuhan dari sistem dan fluida kerja. Berikut adalah beberapa jenis actuator :
a) Motorized operation valve adalah katup yang menggunakan motor listrik sebagai system penggeraknya.
b) Electro-hydraulic operation valve adalah katup yang menggunakan system hidrolik sebagai penggeraknya. Katup jenis ini digunakan sebagai pengatur fluida kerja bertekanan tinggi atau bervolume besar tetapi memiliki respon (kecepatan) yang sangat lambat.
c) Manual atau hand wheel operation valve adalah katup yang dioperasikan dengan menggunakan tangan yang biasanya digunakan sebagai isolasi system.
Teknik Konverensi Energi 2008 81 d) Spring operation valve adalah katup yang memanfaatkan daya tekan pegas dalam
pengoperasiannya di mana biasanya digunakan sebagai pengaman sistem bertekanan tinggi.
e) Electro-pneumatic operation valve adalah katup yang menggunakan sistem pneumatic sebagai penggeraknya. Katup jenis ini digunakan sebagai pengatur fluida kerja yang membutuhkan respon cepat sehingga keberadaannya termasuk sangat dibutuhkan dalam mengatur sistem yang mudah berfluktuasi.
f) Electro-hydraulic-pneumatic operation valve adalah katup yang merupakan integrasi dari sistem hydraulic dan pneumatic.
Selain katup beractuator pneumatic, sistem udara kompresi ini juga menunjang peralatan yang membutuhkan sumber udara tekan lainnya seperti oil gun yang berfungsi sebagai pembakar solar pada saat proses start up.
sistem pneumatic pasti membutuhkan compressed air system sebagai compressed air source. Di PLTU Labuan khususnya, compressed air system terbagi menjadi 2 sistem yaitu instrument air system dan service air system. Instrument air system adalah sistem yang berfungsi
Teknik Konverensi Energi 2008 82 sebagai sumber udara kompresi guna menunjang sistem pneumatic dari katup – katup electro-pneumatic dan peralatan lainnya yang membutuhkan udara kompresi dalam beroperasi sedangkan service air system berfungsi sebagai sumber udara kompresi yang digunakan untuk menunjang teknisi pemeliharaan dalam melakukan proses cleaning atau kegiatan pemeliharaan lainnya.
7.2 Komponen Utama Sistim Udara Tekan
Sistim udara tekan terdiri dari komponen utama berikut: Penyaring udara masuk, pendingin antar tahap, after-coolers, pengering udara, traps pengeluaran kadar air, penerima, jaringan pemipaan, penyaring, pengatur dan pelumasan.
Filter Udara Masuk: Mencegah debu masuk kompresor; Debu menyebabkan lengketnya katup/ kran, merusak silinder dan pemakaian yang berlebihan.
Pendingin antar tahap: Menurunan suhu udara sebelum masuk ke tahap berikutnya untuk mengurangi kerja kompresi dan meningkatkan efisiensi. Biasanya digunakan pendingin air.
After-Coolers: Tujuannya adalah membuang kadar air dalam udara dengan penurunan suhu dalam penukar panas berpendingin air.
Pengering Udara: Sisa-sisa kadar air setelah after-cooler dihilangkan dengan menggunakan pengering udara, karena udara tekan untuk keperluan instrumen dan peralatan pneumatic harus bebas dari kadar air. Kadar air dihilangkan dengan menggunakan adsorben seperti gelsilika/ karbon aktif, atau pengering refrigeran, atau panas dari pengering kompresor itu sendiri.
Traps Pengeluaran Kadar Air: Trap pengeluaran kadar air diguakan untuk membuang kadar air dalam udara tekan. Trap tersebut menyerupai steam traps. Berbagai jenis trap yang digunakan adalah kran pengeluaran manual, klep pengeluaran otomatis atau yangberdasarkan waktu dll.
Penerima: Penerima udara disediakan sebagai penyimpan dan penghalus denyut keluaran udara – mengurangi variasi tekanan dari kompresor.
Kompressor : Dalam sistem udara kompresi, kompressor merupakan jantung sistem ini karena peralatan ini merupakan produsen dari udara kompresi
Dalam melakukan pengoperasiannya beberapa pembangkit listrik menggunakan compressor berjenis reciprocating karena jenis compressor ini menghasilkan tekanan, kapasitas
Teknik Konverensi Energi 2008 83 dan temperature paling tinggi. Selain itu, life time dan performa yang tinggi membuat compressor jenis ini digunakan sebagai jantung sistem udara kompresi. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :
1) Pada saat penggerak (biasanya menggunakan motor listrik) berputar 180º pertama maka crankshaft yang terhubung langsung akan menarik connecting rod sehingga piston berada pada titik batas bawah. Akibat pergerakan ini, daya hisap pun muncul sehingga membuat spring loaded suction valve terbuka dan udara dari atmosfer terhisap.
2) Pada saat penggerak berputar 180º kedua maka crankshaft akan mendorong connecting rod sehingga piston berada pada titik batas atas. Akibat pergerakan ini, daya tekan pun muncul hingga spring loaded discharge valve yang telah diatur tekanan outputnya. Setelah tekanan yang dihasilkan mencapai setting, maka spring loaded discharge valve akan membuka dan mengalirkan udara kompresi pada discharge line.
Walaupun memiliki kapasitas dan hasil tekanan yang tinggi, compressor jenis ini membutuhkan energy yang besar sehingga untuk pembangkit – pembangkit baru lebih menggunakan compressor berjenis ulir atau helical screw. Pemilihan compressor jenis ini terletak dari ketermudahan dalam pemeliharaan, energy yang dibutuhkan lebih kecil dan memiliki kestabilan udara kompresi yang lebih baik daripada reciprocating. Berikut prinsip kerja dari helical screw compressor :
Teknik Konverensi Energi 2008 84 1) Pada saat penggerak berputar memutar screw sebuah penyempitan ruang sehingga oli
akan tercampur dengan screw dan menjadi perapat untuk membuat tekanan pada udara. Pada saat yang sama spring loaded suction line akan membuka dan menghisap udara atmosfer dan bercampur dengan oli.
2) Setelah melewati beberapa tingkat, udara akan tersuplai pada spring loaded discharge valve dan terakumulasi terus menerus hingga tekanan setting.
3) Pada saat tekanan sesuai dengan tekanan setting maka valve akan terbuka dan mengalir menuju separator untuk dipisahkan dengan oil perapat akibat berat jenis. Udara kembali terakumulasi di separator dan akan menekan kembali sebuah katup yang diatur. Udara yang terakumulasi tersebut juga membantu oli perapat bersirkulasi menuju after cooler untuk mendapat pendinginan dan digunakan kembali.
4) Udara yang telah menekan katup akan mengalir melewati after cooler untuk didinginkan dan sebagiannya digunakan sebagai pengatur spring loaded suction valve.
Teknik Konverensi Energi 2008 85
7.3 VARIABEL YANG TERIKAT
Kapasitas kompresor
Kapasitas kompresor adalah debit penuh aliran gas yang ditekan dan dialirkan pada kondisi suhu total, tekanan total, dan diatur pada saluran masuk kompresor. Debit aliran yang sebenarnya, bukan merupakan nilai volum aliran yang tercantum pada data alat, yang disebut juga pengiriman udara bebas/ free air delivery (FAD) yaitu udara pada kondisi atmosfir di lokasi tertentu. FAD tidak sama untuk setiap lokasi sebab ketinggian, barometer, dan suhu dapat berbeda untuk lokasi dan waktu yang berbeda. Beberapa pengukuran kompresor yang biasa digunakan adalah: efisiensi volumetrik, efisiensi adiabatik, efisiensi isotermal, dan efisiensi mekanik.Efisiensi adiabatik dan isotermal dihitung sebagai daya isotermal atau adiabatik dibagi oleh konsumsi daya aktual. Gambar yang diperoleh menunjukan efisiensi keseluruhan kompresor dan motor penggerak.
Suhu Udara pada Aliran Masuk
Kompresor menghasilkan panas pada operasinya yang kontinyu. Panas ini dilepaskan kekamar/ruang kompresor sehingga memanaskan udara masuk. Hal ini mengakibatkan rendahnya efisiensi volumetrik dan pemakaian daya menjadi lebih besar.
Sebagai aturan umum, “Setiap kenaikan suhu udara masuk sebesar 4oC akan
meningkatkan konsumsi energi sebesar 1 persen untuk keluaran yang sama”. Jadi udara dingin yang masuk akan meningkatkan efisiensi energy kompresor.
Ketinggian
Ketinggian memiliki dampak langsung terhadap efisiensi volumetrik kompresor. Pengaruh ketinggian pada efisiensi volumetric. Jadi jelas bahwa kompresor yang terletak pada tempat yang lebih tinggi akan mengkonsumsi daya yang lebih besar untuk mencapai tekanan tertentu dibandingkan yang berada pada permukaan laut, dimana rasio kompresinya lebih tinggi.
Tekanan
Tekanan adalah variable yang penting karena jika tekanan yang dihasilkan oleh kompresor besar maka life performance tekanan udara akan besar juga, dan hal ini yang mempengaruhi besar – kecilnya effisiensi kompresor
Teknik Konverensi Energi 2008 86
7.4 PEMELIHARAAN
1. Pengkajian kapasitas kompresor :
Kompresor yang sudah tua, walupun perawatannya baik, komponen bagian dalamnya sudah tidak efisien dan FAD nya kemungkinan lebih kecil dari nilai rancangan. Kadangkala, faktor lain seperti perawatan yang buruk, alat penukar panas yang kotor dan pengaruh ketinggian juga cenderung mengurangi FAD nya. Untuk memenuhi kebutuhan udara, kompresor yang tidak efisien mungkin harus bekerja dengan waktu yang lebih
lama, dengan begitu memakai daya yang lebih dari yang sebenarnya
dibutuhkan.Pemborosan daya tergantung pada persentase penyimpangan kapasitas FAD. Sebagai contoh,kran kompresor yang sudah rusak dapat menurunkan kapasitas kompresor sebanyak 20 persen.Pengkajian berkala terhadap kapasitas FAD untuk setiap kompresor harus dilakukan untuk memeriksa kapasitas yang sebenarnya. Jika penyimpangannya lebih dari 10 persen, harus dilakukan perbaikan.Metoda ideal pengkajian kapasitas kompresor adalah melalui uji nosel dimana nosel yang sudah dikalibrasi digunakan sebagai beban, untuk membuang udara tekan yang dihasilkan. Alirannya dikaji berdasarkan suhu udara, tekanan stabilisasi, konstanta orifice, dll.
2. Tekanan dalam Saringan Udara
Saringan udara masuk pada kompresor harus dipasang, atau membawa udara dari lokasi yang bersih dan dingin. Pabrik pembuat kompresor biasanya memasok, atau merekomendasikan,saringan udara masuk dengan kualitas khusus yang dirancang untuk melindungi kompresor.Semakin baik penyaringan pada saluran masuk kompresor, maka akan semakin rendah biaya perawatan kompresornya. Walau demikian, penurunan tekanan yang melintas saringan udara harus dijaga minimum (ukuran dan perawatannya) untuk mencegah pengaruh penyumbatan dan penurunan kapasitas kompresor. Alat pengukur perbedaan tekanan merupakan salah satu peralatan yang terbaik untuk memantau kondisi saringan pada saluran masuk. Penurunan tekanan yang melintas saringan baru pada saluran masuk tidak boleh lebih dari 3 pound per inchi kuadrat. Jadi, disarankan untuk membersihkan saringan udara masuk secara reguler untuk meminimalkan penurunan tekanan. Manometer atau pengukur perbedaan tekanan yang melintas saringan dapat digunakan untuk memantau penurunan tekanan supaya dapat merencanakan jadual pembersihan saringan.
Teknik Konverensi Energi 2008 87 3. Intercoolers dan after-coolers
Hampir kebanyakan kompresor multi tahap menggunakan pendingin
antara/intercoolers, yang merupakan alat penukar panas yang membuang panas kompresi diantara tahap-tahap kompresi. Pendinginan antara ini mempengaruhi efisiensi mesin keseluruhan.
Dengan digunakannya energi mekanik ke gas untuk kompresi, maka suhu gas akan naik. Aftercoolers dipasang setelah tahap kompresi terakhir untuk menurunkan suhu udara. Pada saat suhu udara berkurang, uap air dalam udara akan diembunkan, dipisahkan, dikumpulkan, dan dibuang dari sistim. Hampir seluruh kondensat dari kompresor dengan pendinginan antara dibuang dalam pendingin antara, dan sisanya dalam pendingin after-cooler. Hampir seluruh sistim di industri, kecuali yang memasok
udara proses memanaskan operasi, memerlukan after-cominyak pelumasng. Dalam
beberapa sistim, after-coolers merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari paket kompresor, sementara pada sistim yang lain after-cooler merupakan bagian terpisah dari peralatan. Beberapa sistim memiliki keduanya. Idealnya, suhu udara masuk pada setiap tahap mesin multi tahap harus sama dengan keadaan pada tahap pertama. Hal ini disebut sebagai “pendinginan sempurna” atau kompresi isotermal. Akan tetapi dalam praktek yang sesungguhnya, suhu udara masuk pada tahap berikutnya lebih tinggi dari nilai normal sehingga mengakibatkan pemakaian daya yang lebih besar, sebab volum yang ditangani untuk tugas yang sama menjadi lebih besar
4. Traps Kondensat Meminimalkan Kebocoran
Sebagimana telah dijelaskan sebelumnya, kebocoran udara tekan bertanggung jawab terhadap pemborosan daya yang sangat mendasar. Dikarenakan kebocoran udara hampir sangat tidak mungkin untuk terlihat, suatu metode harus digunakan untuk menentukan lokasi kebocoran tersebut. Cara terbaik untuk mendeteksi kebocoran adalah dengan menggunakan pendeteksi akustik ultrasonik, yang dapat mengenali suara desisan berfrekuensi tinggi karena adanya kebocoran udara. Deteksi kebocoran ultrasonik mungkin merupakan alat pendeteksi kebocoran yang paling handal. Alat ini siap digunakan untuk deteksi berbagai situasi kebocoran. Kebocoran seringkali terjadi pada sambungan. Menghentikan kebocoran dapat dilakukan dengan sangat sederhana seperti
Teknik Konverensi Energi 2008 88 mengencangkan sambungan atau sangat rumit dengan penggantian alat yang tidak berfungsi seperti kopling, sambungan, bagian pipa, selang, penguras, dan
traps. Dalam banyak kasus, kebocoran diakibatkan oleh gagalnya pembersihan karet atau tidak benarnya menggunakan sil karet. Pilihlah sambungan berkualitas tinggi, putuskan sambungannya, ditambah selang, ditambah tabung, dan pasangkan secara benar dengan sil karet yang cocok untuk menghindari kebocoran dimasa mendatang.
Alat deteksi ultrasonic 5. Pelumasan
Tekanan minyak pelumas kompresor harus secara visuil diperiksa setiap hari,
6. Pengering Udara
Udara kering merupakan energi yang intensif. Untuk pengering yang didinginkan, periksa dan ganti saringan awal secara teratur karena pengering tersebut seringkali memiliki lintasan kecil dibagian dalamnya yang dapat tersumbat oleh bahan pencemarPengering regeneratif memerlukan sebuah penyaring
penghilang minyak pada saluran masuknya, karena mereka
tidak dapat berfungsi dengan baik jika minyak pelumas dari kompresor membalut bahan penyerap airnya. Suhu
pengeringan yang baik harus dijaga dibawah 100°F untuk menghindari peningkatan pemakaian bahan penyerap airnya, yang harus diganti lagi setiap 3 – 4 bulan tergantung pada laju kejenuhan
Teknik Konverensi Energi 2008 89
SOOTBLOWER
8.1
Pengertian sootblower
Sootblower merupakan peralatan tambahan boiler yang berfungsi untuk membersihkan kotoran yang dihasilkan dari proses pembakaran yang menempel pada pipa-pipa wall tube, superheater, reheater, economizer, dan air heater . Tujuannya adalah agar perpindahan panas tetap berlangsung secara baik dan efektif . Sebagai media pembersih digunakan uap. Suplai uap ini diambil dari primary superheater melalui suatu pengaturan tekanan PVC yang diset pada tekanan 40 kg/cm 2. Setiap sootblower dilengkapi dengan poppet valve untuk mengatur kebutuhan uap sootblower. Katup ini membuka pada saat sootblower dioperasikan dan menutup kembali saat lance tube dari sootblower tersebut mundur menuju stop.
Laju (Rate) perpindahan panas didalam boiler sangat ditentukan oleh tingkat kebersihan dari Boiler tubes atau heating surface dari alat penukar kalor( Furnace , Superheater , Reheater , Economizer dan Air Heater ). Untuk mengendalikan perlu dijaga kesiapan dari soot blower. Monitoring dari tingkat kebersihan heating surface secara operasional dapat dimonitor dari temperature Flue Gas Keluar Air Heater , idealnya adalah 145 ◦C. sampai 150 ◦C.
Teknik Konverensi Energi 2008 90 Keterangan 1. steam drum 2. interdrum components 3. bypass tubes 4. burners 5. evaporative surfaces 6. downcomer tubes 7. banks of superheater 8. banks of economizer 9. soot blowers 10.air preheather
Teknik Konverensi Energi 2008 91
8.2 Cara Kerja
Dilihat dari cara kerja/mekanisme pengoperasiannya sootblower dibagi atas : 1. Long Retractable Sootblower,
Sootblower dengan 2 nozel yang digunakan untuk membersihkan pipa-pipa di superheater, reheater.
Di gunkan pada suhu yang tinggi Poros pipa berputar dua arah.
Teknik Konverensi Energi 2008 92
Berbeda dengan Long Retractable Sootb, pada sootblower ini poros pipa tidak berputar hanya bergerak bolak-balik.
3. Helical Sootblower
Sama dengan Long Retractable Sootblower, yaitu pipa poros berputar bolak balik. Hanya saja nozel dibuat selang-seling.
4. Wall Deslagger
Digunakan untuk membersihkan dinding boiler.
Nozel di arahkan ke dinding boiler.
5. Rotating Element Sootblower
Teknik Konverensi Energi 2008 93
Poros pipa berputar satu arah
6. Rake Sootblower
Tidak ada putaran pada poros pipa
Tipe sootblower seperti ini digunakan diatas pipa-pipa boiler
Penyemprotan hanya di lakukan satu arah
7. Multi Media Sootblower
Poros pipa hanya bergerak maju-mundur.
Media yang di hembuskan adalah udara, uap air dan air.
Teknik Konverensi Energi 2008 94 1. Nozel : keluarnya uap
2. tempat/cesing sootblower : pengaman sootblower
3. pipa panjang yang berfungsi untuk menyalurkan uap ke nozel 4. pegas : untuk pembalik pipa
5. cesing penggerak : pengaman motor
6. pipa penyalur uap dari uap input
7. Uap masuk
8. Casing pipa
Teknik Konverensi Energi 2008 95
8.4
System operasi
Saat motor di alirkan listrik maka motor listrik akan berputar dan menggerakan roda gigi. Roda gigi berputar maka pipa panjang tersebut akan terbawa berputar dan pipa panjang tersebut akan maju ke kiri. Pada boiler-boiler saat ini system soot blower menggunakan control PLC. Jadi gerakan dapat di control. Sedangkan pada boiler-boiler dulu kontrolnya menggerakan system penumatk. Jadi semuanya serba manual.
Operasi Sootblower Air Heater
Sootblower harus segera dioperasikan setelah tekanan steam yang dihasilkan oleh boiler memenuhi nilai yang dibutuhkan. Jika periode pembakaran yang dibutuhkan oleh boiler untuk menghasilkan steam sootblower lebih dari 4 jam, direkomendasikan untuk menggunakan auxilliary steam. Penumpukan deposit abu pada air heater diindikasikan dengan tingginya nilai perbedaan tekanan (differential pressure – DP) antara sisi inlet dan outlet, baik pada saluran udara maupun saluran gas buang.
Operasi Sootblower sebelum operasi komersial
Saat mulai pembakaran awal dengan HSD (fuel oil) sebelum operasi komersial, sootblower sisi cold end harus dioperasikan terutama saat pembakaran awal kemudian diulangi setiap 4 jam sekali. Sedangkan pada sisi hot end, sootblower juga dioperasikan saat pembakaran awal dan diulangi setiap 8 jam sekali.
Teknik Konverensi Energi 2008 96 Saat cold start up, sootblower sisi cold end dapat dioperasikan terus menerus sampai beban mencapai 10% MCR. Periode ini biasanya tidak lebih dari 4~8 jam. Saat beban mencapai 10% sootblower sisi cold end dapat dioperasikan setiap 8 jam. Sedangkan hot end sootblower dioperasikan saat pembakaran awal an diulangi setiap 8 jam sekali.
Operasi Sootblower saat Hot Start Up
Saat hot start up, sootblower sisi cold maupun hot end dioperasikan saat pembakaran awal dan diulang setiap 8 jam sekali.
8.5 Hal yang dikontrol selama oprasi
Shut Off Valve dari Intermediate Superheater
Safety Valve untuk proteksi terhadap pressure steam yang lebih dari batas operasi. Pressure Control Valve yang berfungsi mengatur pressure/tekanan steam sootblower. Isolation Valve sebagai back up dari auxiliary steam untuk air heater sootblower. Elemen pemanas dari air heater harus dijaga agar tetap bersih dari tumpukan abu terutama saat periode start up. Penumpukan abu pada elemen pemanas akan menyebabkan turunnya kemampuan heat transfer, menghalangi aliran udara atau gas dan menimbulkan potensi bahaya kebakaran. Untuk membersihkan elemen pemanas tersebut, air heater dilengkapi dengan peralatan sootblower dan water washing. Sedangkan untuk memadamkan kebakaran, air heater dilengkapi dengan Spray Pemadam Api.
Sootblower harus segera dioperasikan setelah tekanan steam yang dihasilkan oleh boiler memenuhi nilai yang dibutuhkan. Jika periode pembakaran yang dibutuhkan oleh boiler untuk menghasilkan steam sootblower lebih dari 4 jam, direkomendasikan untuk menggunakan auxilliary steam. Penumpukan deposit abu pada air heater diindikasikan dengan tingginya nilai perbedaan tekanan (differential pressure – DP) antara sisi inlet dan outlet, baik pada saluran udara maupun saluran gas buang.
Water Washing (Pembilasan)
Ketika penumpukan abu sudah tidak dapat diatasi lagi oleh sootblower, diperlukan pembersihan abu dengan menggunakan water washing. Water washing dipergunakan pada
Teknik Konverensi Energi 2008 97 saat air heater stop operasi dengan menggunakan 4 buah line pipa, 2 pada sisi hot end dan 2 pada cold end. Pipa water washing dilengkapi dengan spray nozzle.
Tekanan air yang direkomendasikan sebesar 5.27kg/cm2 dengan besar aliran 1666 liter permenit.
Pemadam Api
Air heater dilengkapi dengan sistem pemadam api yang dioperasikan secara manual. Sistem tersebut terdiri dari sebuah manifold dan spray nozzle yang diletakkan pada setiap duct gas inlet dan air outlet. Air yang dibutuhkan oleh sistem ini memiliki tekanan 5.5 kg/cm2 dan rate flow 568 liter permenit.
SISTEM PELUMASAN
A.
Latar Belakang
Kondisi pembangkit sangat ditentukan oleh pemeliharaannya, dengan perawatan yang baik, pembangkit akan dalam kondisi prima. Perawatan yang tergolong sederhana tetapi sangat vital adalah perawatan minyak pelumas. Meski sederhana, jenis perawatan ini sering menyisakan persoalan pemilihan pelumas yang tepat dan hal-hal yang berkaiatan dengan penggantiannya. Pasalnya, pelumas di pasaran tidak hanya berbeda merek tetapi juga memiliki berbagai spesifikasi. Penggunaan minyak pelumas pada unit pembangkit ditujukan untuk mencegah gesekan antar komponen yang bergerak pada tubin-generator.
Turbin pada pembangkit listrik bekerja dengan mekanisme menghadirkan adanya gaya gerak listrik tersebut sehingga menghasilkan listrik, untuk bisa menghasilkan ggl tersebut maka kumparan haruslah bergerak diantara inti besi atau sebaliknya. Sangatlah
Teknik Konverensi Energi 2008 98 diperlukan sistem pelumasan untuk mencegah kedua komponen penting tersebut saat bergerak saling melewati. Fungsi dari sistem pelumasan tersebut tak lain adalah sebagai bantalan pemisah antara keduanya disamping sebagai bahan pendingin serta beberapa fungsi lainya yang tidak kalah penting. Adalah tidak mungkin untuk membuat suatu alat yang tidak memiliki kelemahan dalam pelaksanaanya, oleh karena itu sangat perlu dipikirkan sebuah solusi dari masalah yang akan timbul dari hal tersebut. Sistem pelumasan yang baik pada turbin akan mengurangi gangguan kerja pada pembangkit listrik dalam menghasilkan effisiensi kerja yang tinggi. Untuk melancarkan sistem pelumasan pada pembangkit maka diperlukan adanya peralatan pelumasan.
Peralatan pelumasan tersebut terdiri dari berbagai jenis mesin digunakan untuk memberikan pelumasan yang tepat untuk bergerak dan berputar turbin dan komponen lainnya untuk mengurangi gesekan dan produktivitas ditingkatkan. Peralatan pelumasan sangat penting, karena bagian-bagian mesin sering memerlukan pasokan konstan cairan pelumas seperti minyak dan lemak, dan peralatan pelumasan dapat memberikan ini pada suhu yang tepat, viskositas, laju alir dan tekanan, peralatan pelumasan digunakan untuk menerapkan dikendalikan atau meteran jumlah pelumas ke daerah-daerah tertentu peralatan yang membutuhkan.
Komponen yang paling penting dari banyak jenis peralatan pelumasan merupakan reservoir pelumas, pompa dan filter. Juga dikenal sebagai reservoir pelumas atau pada waktu, hanya reservoir, waduk pelumas adalah area di mana pelumas disimpan setelah kembali dari daerah pelumasan, sementara pompa digunakan untuk memindahkan pelumas melalui sistem dan ke daerah kebutuhan yang harus dilumasi. Terakhir, filter digunakan untuk memastikan bahwa pelumas tetap bersih dan bebas dari kontaminan seperti partikel debu untuk memastikan bahwa proses pelumasan tidak terganggu. Filter sering memiliki instrumentasi yang menyediakan pembacaan suhu laju alir, dan tingkat pelumas. Kedua peralatan pelumasan manual dan otomatis tersedia. peralatan pelumasan otomatis biasanya bagian dari sistem pelumasan permanen atau terpusat. Sistem ini biasanya merupakan bagian dari mesin yang mereka melumasi tetapi membutuhkan perawatan yang terpisah untuk diri mereka sendiri. sistem otomatis sangat berguna karena mereka mengurangi biaya downtime dan tenaga kerja karena mereka tidak memerlukan operator. Peralatan pelumasan Manual dapat merujuk pada peralatan pelumasan yang sepenuhnya manusia beroperasi atau hanya sebagian Ketika menggunakan peralatan manual pelumasan bukannya otomatis, sering kali ada
Teknik Konverensi Energi 2008 99 kesempatan lebih besar untuk daerah yang hilang atau memasok terlalu pelumasan banyak yang lain.
B. Tujuan
Dari latar belakang makalah ini bertujuan untuk:
- Menjelaskan skema peralatan pelumasan pada pembangkit listrik.
- Mengetahui fungsi alat dan komponen-komponen peralatan pelumasan .
- Dapat mengetahui cara kerja masing- masing komponen peralatan pelumasan.
- Mengetahui variabel apa saja yang diukur pada peralatan pelumasan.
- Memahami hal-hal yang dikontrol selama peralatan pelumasan beroperasi.
Teknik Konverensi Energi 2008 100
Gambar Skema aliran sirkulasi minyak pelumas
Sistem pelumasan diperlukan untuk mensupply minyak pelumas yang bersih dengan tekanan dan suhu tertentu kedalam bantalan turbin, bantalan alternator, bantalan kompresor, bantalan Load Gear, sistem kontrol, sistem pengaman dan lain-lainnya.
Sistem pelumasan merupakan salah satu bagian penting pada suatu unit pembangkit. Pelumasan digunakan untuk mengurangi keausan peralatan. Keausan pada peralatan diakibatkan oleh adanya sebuah gaya yang menambah gerak gesek antara dua permukaan yang berhubungan atau dengan kata lain diistilahkan dengan gaya gesek. Meskipun permukaan sebuah benda terlihat sangat licin, namun jika diamati dengan mikroskop, akan terlihat tonjolan dan lengkungan. Hal inilah yang menyebabkan adanya suatu tahanan terhadap gerakan yang disebut dengan friction. Gesekan akan menyebabkan aus atau kerugian material pada bagian yang bergerak.
Dalam hal ini pelumas berperan dalam mengurangi gesekan dan keausan dengan memisahkan antara kedua permukaan yang bersinggungan, serta merubah gesekan padat menjadi gesekan fluida (gesekan cair).
Disamping berfungsi untuk mengurangi gesekan dan keausan, pelumasan juga memiliki peranan dalam:
Teknik Konverensi Energi 2008 101 Gesekan pada bagian-bagian yang bergerak akan menghasilkan panas, dimana panas yang berlebihan dapat merusak bagaian-bagaian peralatan. Pelumas berperan sebagai heat transfer akibat gesekan tadi.
2. Mengurangi Korosi.
Karat dapat ditimbulkan oleh asam, alkaline bahkan air, kemudian karat akan menimbulkan lubang pada permukaan. Dengan adanya lubang tersebut membuat permukaan yang licin menjadi kasar sehingga memperbesar gesekan. Pelumas akan mengatasinya dengan membuat suatu rintangan pengaman antara permukaan dan bahan-bahan yang merusak tersebut.
3. Membentuk perapat.
Pelumas juga digunakan sebagai perapat untuk mencegah kontaminasi dari luar peralatan. Dalam beberapa hal, pelumasan juga dapat menyerap kotoran yang menyebabkan kerusakan pada peralatan.
4. Mengurangi Kejutan
Beban kejut banyak terjadi pada banyak peralatan mesin jika kedua permukaan beradu sangat cepat. Sebagai contog pada gigi-gigi pada roda gigi kecepatan tinggi yang berhubungan satu sama lain. Penggunaan pelumas akan memperkecil kejutan atau benturan pada beban, sehingga mengurangi keausan pada roda gigi tersebut dan bunyi yang ditimbulkan.
D. KOMPONEN PERALATAN PELUMASAN
1. TANGKI MINYAK PELUMAS
Tangki minyak pelumas adalah tangki yang dapat menampung sejumlah besar minyak pelumas. Reservoir ini harus cukup besar agar minyak pelumas dapat diam / berhenti sesaat didalam tanki untuk mengendapkan kotoran-kotoran dan membuang gasnya. Suhu minyak pelumas selalu di monitor dan dijaga agar tetap pada batas-batas yang ditetapkan agar proses pelumasan dapat berjalan dengan baik. Suhu minyak pelumasan di dalam reservoir juga tidak boleh terlalu rendah karena akan menghambat pemompaan. Bila suhunya terlalu rendah maka secara otomatis alat pemanas yang dipasang didalam tangki akan bekerja.
Teknik Konverensi Energi 2008 102 Kegunaan tangki minyak pelumas:
- Sebagai reservoir oli pelumas untuk kebutuhan sistem pelumasan.
- Sebagai penyedia kondisi pengisapan yang memadai untuk untuk semua pompa oli.
- Menampung sejumlah minyak pelumassan yang cukup untuk mensuplai sistem.
- Tempat sementara minyak pelumas yang bersikulasi dalam sistem .
- Menyediakan kondisi pengisapan yang memadai untuk semua pompa oli.
- Menampung seluruh minyak pelumas ketika unit trip.
2. OIL PUMP
Dalam sistem pelumasan pada pembangkit listrik mempunyai dua buah pompa:
1. Pompa Utama →Menggunakan pompa oli jenis pompa sentrifugal
Atau Main Lube Oil Pump (Pompa Minyak Pelumas Utama), berfungsi sebagai pompa minyak pelumas utama dan diputar langsung oleh poros turbin gas, atau diputar oleh motor listrik AC. Untuk Primary Lube Oli Pump yang diputar oleh motor listrik, penempatan pompa adalah didalam reservoir minyak pelumas, sedangkan
Teknik Konverensi Energi 2008 103 motor listriknya berada diatas tutup reservoir. Pompa ini harus mampu mensupply kebutuhan minyak pelumas dalam keadaan operasi normal.
- Fungsi:Mensuplai minyak pelumas ke bagian bagian yang akan dilumasi.
- Pelaksanaan:Harus dilengkapi dengan priming pump dan Booster pump.
- Penggerak pompa utama:
1. Motor AC,DC
2. Digerakan Motor listrik selama Start-up atau Start awal dan pada putaran penuh.
2. Pompa Pelengkap atau Pompa Cadangan
Untuk turbin gas yang Primary Lube Oil Pump-nya diputar langsung oleh poros turbin gas, maka Secondary Lube Oil Pump akan bekerja ketika putaran turbin masih rendah (saat start-up dan shut-down) dimana tekanan minyak pelumas dari Primary Lube Oil Pump belum mencukupi. Bila putaran turbin cukup tinggi, maka secara otomatis Secondary Lube Oil Pump akan stop. Pada turbin gas yang Primary Lube Oil Pump diputar oleh motor listrik, maka Secondary Lube Oil Pump berfungsi sebagai cadangan. Secondary Lube Oil Pump juga akan bekerja secara otomatis bila tekanan minyak pelumas turun oleh karena suatu sebab.
- Fungsi : Membantu Pompa utama dalam Mensuplai minyak pelumas.
- Penggerak : Sama dengan Pompa utama.
3. OIL COOLER
Atau Pendingin Minyak Pelumas, biasanya terdiri dari dua unit, salah satunya beroperasi dan yang lainnya stand-by, dan menggunakan media pendingin udara atau
Teknik Konverensi Energi 2008 104 air.Oil Cooler dengan media pendingin air akan lebih kecil dimensinya sehingga sedikit memakan tempat dibandingkan dengan yang menggunakan media pendingin udara. Oil Cooler berfungsi untuk mendinginkan minyak pelumas yang sudah ditampung didalam reservoir dan akan dialirkan kembali ke bantalan-bantalan.Untuk Oil Cooler yang menggunakan media pendingin udara, setiap unit cooler memiliki dua buah kipas (fan) dengan kapasitas 2 x 50%, sehingga lebih hemat dalam pemakaian listrik pada saat suhu minyak lumas tidak terlalu tinggi.
- Fungsi : Untuk pendingin minyak pelumas yang panas supaya temperaturnya kembali
ke keadaan semula.
- Biasanya digunakan air sebagai media pendingin oli.
- Temperatur oli ketika panas (keluar dari bantalan sebelum masuk cooler sekitar (62-650C) setelah didinginkan menjadi sekitar 450C.
4. STRAINER / OIL FILTER
Teknik Konverensi Energi 2008 105
5. OIL CONTROL COMPONENT
Detektor Suhu, Detektor Tekanan dan Detektor Level,
Untuk memonitor agar suhu, tekanan maupun level sesuai dengan yang ditetapkan. Disamping detektor-detektor tersebut dilengkapi juga dengan signal alarm dan peralatan trip. Salah satu contoh batas-batas suhu dan tekanan minyak pelumas adalah sebagai berikut : Suhu minyak pelumas di dalam reservoir : Minimum : 27 oC. Suhu minyak pelumas masuk bantalan : Normal : 45 - 65 oC. Maksimum : 70 oC.
Teknik Konverensi Energi 2008 106 Suhu minyak pelumas keluar bantalan : Maksimum : 90 Oc. Tekanan minyak pelumas masuk bantalan: Normal : 1,5 bar. Minimum : 1,0 bar (alarm)0,8 bar (trip)
Yang dikontrol dalam minyak pelumas:
1. Temperatur
2. Tekanan
3. Kekentalan Oli (viscosity) 4. Laju aliran minyak pelumas
E. VARIABEL YANG DIUKUR DAN DIKONTROL
MINYAK PELUMAS
Tiga kelompok utama pelumasan yang digunakan pada unit-unit pembangkit, yaitu:
- Minyak
- Grease
- Pelumas Khusus
Dalam bahasa ini kami hanya akan secara khusus membahas Minyak Pelumas.
Karakteristik pelumasan: 1. Kekentakan (viscosity)
Kekentalan merupakan sifat terpenting dari minyak pelumas, yang merupakan ukuran yang menunjukan tahanan minyal terhadap suatu aliran. Minyak pelumas dengan viskositas tinggi adalah kental, berat dan mengalir lambat. Ia mempunyai tahanan yang tinggi terhadap geraknya sendiri serta lebih banyak gesekan di dalam dari molekul-molekul minyak yang saling meluncur satu diatas yang lain. Jika digunakan pada bagian-bagian mesin yang bergerak, minyak dengan kekekantalan tinggi kurang efisien karena tahanannya terhadap gerakan. Sedangkan keuntungannya adalah dihasilkan lapisan minyak yang tebal selama penggunaan.
Minyak dengan kekentalan rendah mempunyai geekan didalam dan tahanan yang kecil terahdap aliran. Suatu minyak dengan kekentalan rendah mengalir lebih tipis. Minyak ini
Teknik Konverensi Energi 2008 107 dipergunakan pada bagian peralatan yang mempunyai kecepatan tinggi dimana permukaannya perlu saling berdekatan seperti pada bantalan turbin.
Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliaran fluida yang merupakan gesekan antara molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan– bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai : Geseran dalam ( viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya.
Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas.
Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut.
Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidah ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida.
2. Index kekentalan
Kekentalan minyak pelumas akan berubah sesuai keadaan temperatur dan tekanannya. Kekentalan akan berkurang jika temperatur naik. Viskositas index adalah suatu ukuran yang menyatakan berat banyak kekentalan. Jumlah pertambahan kekentalan tersebut dibandingkan dengan kekentalan dari dua jenis minyak yang telah diketahui besarnya. Index kekntalan
Teknik Konverensi Energi 2008 108 dinyatakan dari angka 0 sampai 100. Temperatur suatu peralatan sangat menentukan pemilihan jenis minyak pelumas. Jika temperatur kerja minyak terlalu tinggi, maka kekentalannya akan terlalu rendah untuk memberikan pelumasan yang diperlukan.
3. Titik lumer
Titik lumer adalah suatu temperatur dimana minyak mulai mengalir. Minyak pelumas yang digunakan didalam suatu sistem pendinginan atau dalam suhu dingin harus mempunyai titik lumer yang rendah
4. Titik nyala
Titik nyala adalah suatu temperatur dimana pencampuran uap minyak dengan udara baru mulai terbakar tidak akan menyala.
5. Titik bakar dan kandungan asam.
Titik bakar adalah suatu temperatur dimana minyak akan menyala terus paling sedikit lima detik jika dibakar. Jenis minyak pelumas yang digunakan untuk melayani temperatur tinggi harus mempunyai titik tuang dan titik bakar yang tinggi.
6. Kandungan Asam
Penentuan kandungan asam yang terdapat pada minyak merupakan cara yang baik untuk mengetahui lama penggunaan minyak, dimana jumlahnya dinyakan dengan angka-angka netralisasi keasaman minyak akan bertambah terjadinya penguraian terhadap sifat-sifat minyak. Pengukuran terhadap jumlah asam dapat memberikan informasi terhadap perlunya penggantian peralatan minyak.
Analisa pelumas adalah bagian dari kegiatan pemeliharaan prediktif yang dilakukan secara rutin pada pembangkit listrik. Sifat fisika kimia pelumas meliputi warna, viskositas, kandungan logam, kandungan asam/basa dll harus senantiasa dipantau secara rutin untuk mendapatkan sinyal atau deteksi dini bila terjadi kerusakan pada mesin atau untuk menemukan periode penggantian pelumas. Selain digunakan pada program perawatan, analisa pelumas juga digunakan sebagai alat bantu pada analisa kerusakan (failure analysis). Dalam hal ini pelumas dicek untuk mencari penyebab kerusakan mesin seperti overheating atau kontaminasi zat korosif. Failure analysis biasanya menggunakan metode analisa spektroskopi infra merah, analisa keausan (AAS atau ICP) dan ferrography. Pola pemeliharaan prediktif dianggap lebih efektif dan efisien karena pemeliharaan dilakukan
Teknik Konverensi Energi 2008 109 berdasarkan hasil pengamatan (monitoring) dan analisa untuk menentukan kondisi dan kapan pemeliharaan akan dilaksanakan. Dengan pemantauan pelumas diharapkan dapat melakukan diagnose awal agar dapat mencegah kemungkinan kerusakan lebih dini.
Prinsip Dasar Analisa Pelumas
Analisa pelumas dimulai dengan pengambilan sampel. Validitas dari sebuah analisa pelumas sangat tergantung pada prosedur pengambilan sampel, yaitu sebagai berikut :
a. Pemilihan titik sampling Sampling sebaiknya dilakukan di sekitar permukaan
logam/komponen dimana terjadi pelumasan dan sebelum filtrasi. Misalnya di saluran drain dari setiap bearing. Titik sampling yang diinginkan adalah daerah dimana banyak terjadi aliran turbulensi sehingga diharapkan akan memberikan konsentrasi partikel, air atau kontaminasi lain yang mewakili. Namun titik sampling yang ideal tersebut dalam prakteknya sangat sulit. Sampel pada umumnya diambil dari oil sump, saluran recycle atau sebuah reservoir yang besar. Pengambilan titik sampling seperti ini masih dapat diterima asalkan dilakukan secara konsisten.
b. Penentuan kondisi sampel Sampling dilakukan ketika mesin sedang berjalan pada beban,
kecepatan dan siklus yang normal. Sebelum pengambilan sampel hendaknya di flushing dulu untuk menghilangkan endapan, agar sampel yang diperoleh dapat mewakili kondisi sesungguhnya.
c. Meminimalisasi kontaminasi Dalam analisa oli yang perlu diperhatikan adalah
kontaminasai dari sekitarnya (atmosfir, tangan dan alat sampling). Kontaminasi diusahakan seminimal mungkin. Botol sampel yang akan digunakan sebaiknya mempunyai klasifikasi cleanliness yang tinggi.
d. Penjadwalan pengambilan sampel Perawatan prediktif terhadap suatu peralatan dilakukan secara rutin untuk setiap interval waktu tertentu. Periode yang ditentukan tergantung jenis peralatan dan kondisi operasi. Laporan dari perawatan rutin alat dapat digunakan untuk menentukan frekuensi sampling pelumas.
e. Pengelolaan pengambilan sampel Untuk pengelolaan kegiatan sampling harus dilakukan
koordinasi yang baik antara engineer (oil analyst), teknisi sampling, dan operator mesin. Monitoring pelumas secara berkala adalah serangkaian test di laboratorium yang meliputi analisa sifat fisika kimia, analisa keausan logam dan analisa kondisi pelumas sbb:
Teknik Konverensi Energi 2008 110 i. Analisa sifat fisika kimia Yang dimaksud sifat fisika kimia adalah sifat yang
menunjukkan ukuran kualitas dasar pelumas seperti viskositas, TAN, TBN, Kandungan air, kandungan bahan bakar. Titik nyala dll. Untuk menunjukkan performa dari pelumas, maka harus dilakukan pengukuran terhadap sifat-sifat tersebut terhadap pelumas bekas dan pelumas baru. Penyimpangan nilai dari pelumas bekas tidak boleh melebihi nilai ambang batasnya.
ii. Analisa keausan logam Analisa keausan logam digunakan untuk mengetahui kondisi “kesehatan“ dari mesin. Metode yang digunakan adalah AAS (Atomic Absorbtion Spectrofotometer), ICP (Inductive Couple Plasma) dan analisa feografi.
iii. Analisa kondisi oli Analisa kondisi oli dilakukan dengan menggunakan infra merah. Test ini digunakan untuk mendeteksi perubahan kimia yang terjadi pada base oil dan aditif. Selain itu juga dapat menentukan dan mengukur produk-produk oksidasi, nitrasi, dan sulfatasi.
Setelah analisa di lab selesai, selanjutnya adalah pengolahan data pengukuran dan diagnose. Pengolahan data dapat dilakukan dengan software sederhana seperti Microsoft excel. Data diolah untuk mendapatkan tabel dan grafik yang diinginkan dan harus menyampaikan pesan secara visual, efektif dan adil. Dalam mendiagnosa, diperlukan kemampuan untuk mendeteksi hubungan antara sebab timbulnya masalah dan akibat yang ditimbulkannya.
Metodologi Pengukuran
Berikut adalah studi kasus dalam rangka pemeliharaan prediktif dari mesin disel jenis SWD empat langkah dengan kapasitas 16.989,4 cc (9 cylinders) pada pembangkit listrik.
Pengambilan Sampel Pelumas
Sampling pelumas pada mesin SWD dilakukan pada saat mesin sedang beroperasi. Hal ini dilakukan untuk menjaga homogenitas sampel. Sampel diambil sebanyak 1 Liter. Dan sebagai data pembanding diambil juga pelumas baru (fresh oil) sebanyak 1 Liter. Sampel selanjutnya disimpan dalam botol berwarna gelap dan siap dianalisa di laboratorium.
Teknik Konverensi Energi 2008 111 Analisa pelumas yang dilakukan dibagi 2 yaitu analisa sifat fisika kimia pelumas dan analisa keausan logam. Metode analisa sifat fisika kimia yang dilakukan dapat dilihat pada tabel 1 dibawah ini. Analisa sifat fisika kimia digunakan untuk mengevaluasi kerusakan dan unjuk kerja pelumas. Untuk mengevaluasinya, setiap hasil dibandingkan dengan hasil analisa pelumas baru. Perubahan dari pelumas diperbolehkan jika tidak melampaui warning level (ambang batas).
Pada Tabel 2 dibawah ini menunjukkan metode analisa keausan logam. Analisa ini diperlukan untuk mengevaluasikondisi komponen mesin (piston, liner, ring, bearing dll). Jika keausan beberapa logam melebihi batas maka diperlukan tindak lanjut berupa pengecekan dan penggantian komponen yang aus.
Hasil Pengukuran Dan Pembahasan
Tabel 3 menunjukkan beberapa parameter yang telah terukur untuk mengevaluasi performa dari pelumas mesin yaitu viskositas, viskositas indeks, TBN (Total Base Number), kandungan air dan kelarutan bahan bakar (fuel diluent). Hasil analisa menunjukkan terjadinya
Teknik Konverensi Energi 2008 112 peningkatan viskositas sebesar 29% pada suhu 40˚C dan peningkatan sebesar 100˚C. hai ini menunjukkan bahwa umur paki pelumas ini sudah hamper habis atau boleh dikatakan bahwa penggantian pelumas secepatnya akan lebih baik buat mesin. Hal ini dikarenakan terjadi perubahan viskositas melebihi dari yang direkomendasikan yaitu 20%. Kenaikan 29% pada suhu 40˚C sudah menyulitkan penyalaan mesin (starter), sedangkan kenaikan viskositas 19% pada suhu 100˚C akan menurunkan kinerja mesin dan terjadi pemborosan bahan bakar. Peningkatan viskositas disebabkan karena terjadinya oksidasi pelumas yang berlebihan karena mesin beroperasi pada suhu terlalu tinggi atau karena penggunaan pelumas yang tidak tepat (aditif sudah tidak efektif) dan penggunaan bahan bakar berkualitas rendah seperti HFO (Heavy Fuel Oil). Oksidasi pelumas dapat dibuktikan dengan penurunan nilai TBN. Penurunan TBN dapat dikaitkan dengan terjadinya degradasi molekul pelumas dasar dan aditif antioksidan. Penurunan TBN pada pelumas mesin ini terjadi sekitar 34%, dan termasuk tinggi mengingat bahwa umur pelumas ini hanya 182 jam. Terjadinya pencampuran media pendingin dan bahan bakar dapat diabaikan, apabila dilihat pada tabel 3.
Untuk mengevaluasi kondisi komponen mesin, dilakukan analisa kandungan keausan logam seperti pada tabel 4 dibawah ini :
Teknik Konverensi Energi 2008 113 Kandungan logam-logam penyusun piston, ring, bearing, dan cylinder liner masih berada dalam batas yang diperbolehkan.
VARIABEL YANG KONTROL - Tekanan oli
- Temperatur oli - Kekentalan oli
- Laju minyak pelumas
F. PEMELIHARAAN
MINYAK PELUMAS
Pemeliharaan kondisi minyak berfungsi mengeluarkan kotoran untuk membersihkan minyak dan memurnikannya. Kontaminasi pada minyak mengurangi sifat-sifat melumas dan dapat menyebabkan gesekan da keausanyang tinggi. Beberapa contoh zat yang menyebabkan kontaminasi minyak adalah air, pasir, partilel-partikel logam, karat, abu dan lain-lain.
Pada unti pembangkit ada beberapa cara yang digunakan untuk memelihara kondisi minyak, diantaranya:
- Settling tanks (tanki penandan)
Settling tanks dapat mengeluarkan air dan bahan-bahan padat dari dalam minyak dengan menggunakan pengaruh gravitasi bumi. Gaya gravitasi akan menengelamkan zat yang memiliki padatan lebih tinggi. Contonya, air lebih padat dari pada mineral,
Teknik Konverensi Energi 2008 114 sehingga air akan mengendap ke dasar tangki pengendap, demikian juga lumpur dan bahan pencemar lainnya.
- Saringan Minyak (oil filter)
Saringan minyak dapat menyaring bahan-bahan yang dapat mencemari minyak. Alat ini terdiri dari bahan-bahan penyaring, meliputi: metal screen, kawat kasa, selulosa tanah liat, bulu kempa (felt) dan kertas. Cara kerjanya dengan mengalirkan minyak kotor melalui suatu saluran, maka saringan akan menyaring atau menahan bahan-bahan pencemaran membiarkan minyak melaluinya.
PERELATAN PELUMASAN
- Tangki minyak pelumas, pemeliharaannya adalah dengan membersihkan oli yang kotor atau menguras tangki pada saat over houl.
- Oil pump, pemeliharaannya adalah dengan mengecek motor listrik pada oil pump apakah ada kerusakan atau tidak dan membersihkanya.
- Oil cooler, pemeliharaannya adalah dengan membersihkannya danmengecek apakah ada kerusakan pada komponen oil cooler.
- Oil filter, pemeliharaannya dengan membersihkan oil filter bila saringan pada oil filter sudah kotor akibat menyaring oli.
- Oil controller, pemeliharaanya dengan mengecek kondisi perelatan pada oil
Teknik Konverensi Energi 2008 115
SISTEM UDARA PEMBAKARAN
Sistem Udara Pembakaran.
Fungsi dari sistem udara Pembakaran adalah menyediakan udara yang cukup untuk kebutuhan proses pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar ketel. Karena proses pembakaran berlangsung terus selama ketel beroperasi, maka pasokan udara pembakaranpun harus dilakukan secara terus menerus. Sementara itu, secara simultan, produk gas hasil pembakaran juga harus dikeluarkan secara terus menerus dari cerobong. Guna mendapatkan pasokan udara yang kontinyu, maka dibutuhkan adanya aliran. Untuk menghasilkan aliran, dibutuhkan adanya perbedaan tekanan.
Dalam sistem udara pembakaran, dikenal istilah draft (draught) yang menyatakan tekanan statis dalam ruang bakar ketel. Ada 2 macam draft yang dikenal yaitu : Forced Draft dan Balanced Draft, sebagaimana terlihat pada gambar.
Teknik Konverensi Energi 2008 116 Gambar 4: Sistem Udara Pembakaran
Dari keempat macam draft tersebut, yang banyak diaplikasikan untuk PLTU adalah (Forced draft serta balanced draft).
Sistem Udara Pembakaran pada Forced Draft.
Dalam sistem ini, seluruh saluran udara, ruang bakar ketel hingga ke saluran gas bekas bertekanan positif (lebih tinggi dari tekanan atmosfir). Gambar 5. merupakan ilustrasi sistem ini. Umumnya diterapkan pada ketel - ketel berbahan bakar minyak.
Teknik Konverensi Energi 2008 117 Gambar 1: Sistem Udara Pembakaran pada Forced Draft
Aliran udara pembakaran dan gas bekas dihasilkan oleh kipas tekan paksa (Forced draft Fan /FDF). Pada sistem ini, tekanan yang paling tinggi berada pada sisi tekan (discharge) FDF dan semakin mendekati cerobong tekanan semakin rendah.
FDF menghisap udara atmosfir dan mengalirkannya melalui saluran udara (air duct) melintasi pemanas awal udara (Air preheater) yang menggunakan uap untuk memanaskan udara . Dari sini udara terus mengalir ke pemanas udara (air heater) yang memanfaatkan gas bekas sebagai media pemanas. Setelah melintasi air heater, udara kemudian masuk kedalam windbox. Dari windbox, udara kemudian didistribusikan ke damper - damper atau air register disekitar burner untuk keperluan proses pembakaran didalam ruang bakar. Pada gambar 1.2.5, garis yang tercetak tebal merupakan sistem udara pembakaran. Sistem umumnya dilengkapi dengan 2 buah FDF serta 2 saluran (duct) yang dihubungkan oleh saluran penghubung (cross tie).
Umumnya kedua FDF senantiasa beroperasi secara kontinyu. Dalam keadaan darurat, ketel dapat beroperasi hanya dengan 1 FDF. Pengaturan aliran udara dapat dilakukan melalui pengaturan inlet vanes ataupun melalui variasi putaran fan.
