ANALISIS EFISIENSI TURBIN UAP PADA PLTGU BLOK I TANJUNG PRIOK BERDASARKAN POLA OPERASI DENGAN MENGGUNAKAN CYCLE TEMPO

(1)

ANALISIS EFISIENSI TURBIN UAP PADA PLTGU BLOK I TANJUNG PRIOK BERDASARKAN POLA OPERASI

DENGAN MENGGUNAKAN CYCLE TEMPO

SKRIPSI

MUHAMMAD RAFIF 1610311017

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAKARTA FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN 2020

(2)

ANALISIS EFISIENSI TURBIN UAP PADA PLTGU BLOK I TANJUNG PRIOK BERDASARKAN POLA OPERASI

DENGAN MENGGUNAKAN CYCLE TEMPO

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana

MUHAMMAD RAFIF 1610311017

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAKARTA FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN 2020

(3)

1

PENGESAHAN PENGUJI

Skripsi diajukan oleh :

Nama : Muhammad Rafif NIM : 1610311017 Program Studi : Teknik Mesin

Judul KTIA : Analisis Efisiensi Turbin Uap Pada Pltgu Blok I Tanjung Priok Berdasarkan Pola Operasi Dengan Menggunakan Cycle Tempo Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pembangunan Nasional

“Veteran” Jakarta.

M. Arifudin L., S.T., M.T.

Penguji Utama

Dr. Damora Rhakasywi, S.T.,M.T., IPP Muhamad As’adi, M.T.

Penguji Lembaga Penguji Pembimbing

Dr. Ir. Reda Rizal, M.Si. Ir. M. Rusdy Hatuwe, M.T.

Dekan Ka. Progdi

Ditetapkan di : Jakarta

Tanggal Ujian : 29 – Juni – 2020

(4)

(5)

(6)

(7)

vi

ANALISIS EFISIENSI TURBIN UAP PADA PLTGU BLOK I TANJUNG PRIOK BERDASARKAN POLA OPERASI

DENGAN MENGGUNAKAN CYCLE TEMPO Muhammad Rafif

Abstrak

Bertambahnya kebutuhan listrik maka harus disesuaikan dengan bertambahnya jumlah listrik yang diproduksi. Selain itu proses pembangkitan juga harus ikut berkembang ke arah yang lebih baik, salah satunya meningkatkan efisiensi pembangkit. Pola operasi dalam pengoperasian turbin uap pada PLTGU diciptakan sebagai salah satu cara untuk meningkatkan daya yang dihasilkan, sehingga sistem pembangkit bisa bekerja lebih efisien dengan cara menambahkan penggunaan HRSG. Penelitian kali ini menggunakan 3 macam pola operasi, yaitu pola operasi 1-1-1 (1 turbin gas, 1 HRSG dan 1 turbin uap), pola operasi 2-2-1 (2 turbin gas, 2 HRSG dan 1 turbin uap) dan pola operasi 3-3-1 (3 turbin gas, 3 HRSG dan 1 turbin uap). Pengambilan data dilakukan dengan memanfaatkan data digital di Central Control Room yang telah diverifikasi kesamaannya dengan data analog oleh petugas operator lapangan. Data yang diambil adalah pengoperasian PLTGU pada bulan Januari 2019-Juni 2019 dengan load capacity 85 MW, 100 MW dan 120 MW.

Proses perhitungan dilakukan dengan memanfaatkan rumus termodinamika dan software cycle tempo. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa setiap perubahan pola operasi terdapat peningkatan efisiensi dengan beban 85 MW dari 20,34% menjadi 21,93%, dengan beban 100 MW dari 20,56% menjadi 22,39% dan dengan beban 120 MW dari 20,63% menjadi 21,43%.

Kata Kunci : efisiensi, turbin uap, pola operasi, cycle tempo

(8)

vii

EFFICIENCY ANALYSIS OF STEAM TURBINE IN TANJUNG PRIOK BLOCK I COMBINE CYCLE POWER PLANT BASED

ON OPERATING PATTERN USING CYCLE TEMPO

Muhammad Rafif

Abstract

Increasing electricity needs must be adjusted to the increasing amount of electricity produced. In addition, the generation process must also develop in a better direction, one of which is to increase the efficiency of the plant. The pattern of operation in the operation of steam turbines at PLTGU was created as a way to increase the power generated, so that the generating system could work more efficiently by adding the use of HRSG. This study uses 3 types of operating patterns, namely 1- 1-1 (1 gas turbine, 1 HRSG and 1 steam turbine), 2-2-1 operating pattern (2 gas turbine, 2 HRSG and 1 steam turbine) and 3-3-1 operating pattern (3 gas turbines, 3 HRSG and 1 steam turbine). The method used to retrieve data is using digital data at Central Control Room that the similarity has been verified with analog data used by field operator. Data used for this research is is the operation of PLTGU in January 2019-June 2019 with a load capacity of 85 MW, 100 MW and 120 MW.

The calculation process is carried out by utilizing the thermodynamic formula and software cycle tempo. This research found that there that every change in operating patterns there is an increase in efficiency with a load of 85 MW from 20.34% to 21.93%, with a load of 100 MW from 20.56% to 22.39% and with a load of 120 MW from 20.63 % to 21.43%.

Keywords : efficiency, steam turbine, operating pattern, cycle tempo

(9)

viii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur saya panjatkan atas kehadiran Allah SWT. Karena berkat rahmat dan hidayah-Nya saya dapat menyelesaikan skripsi dengan judul

“Analisis Efisiensi Turbin Uap Pada Pltgu Blok I Tanjung Priok Berdasarkan Pola Operasi Dengan Menggunakan Cycle Tempo.”

Dalam penulisan skripsi ini, saya banyak mendapat bantuan dan pembelajaran dari berbagai pihak, sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kepada Allah SWT yang telah memberikan berbagai macam nikmat sehingga saya dapat menyelesaikan proposal skripsi ini.

2. Keluarga yang selalu memberikan do’a dan motivasi serta semangat materil maupun moril dalam pelaksanaan penulisan proposal skripsi ini.

3. Bapak Muhamad As’adi, MT. dan Bapak Budhi Martana, ST. MT.

selaku dosen pembimbing yang membantu mengarahkan dan membimbing dalam penulisan proposal skripsi.

4. Bapak Muhamad Junaedi selaku pembimbing dalam penulisan proposal skripsi ini dari pihak PT Indonesia Power.

5. Serta semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung yang telah membantu sehingga saya dapat menyelesaikan proposal skripsi.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih terdapat kekurangan. Saya mengharapkan saran dan kritik untuk memperbaiki skripsi ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Jakarta, Juli 2020

Penulis

(10)

ix

DAFTAR ISI

PENGESAHAN PENGUJI ... ii

PENGESAHAN PEMBIMBING... iii

PERNYATAAN ORISINALITAS ... iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... v

Abstrak ... vi

Abstract ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR NOTASI ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah... 2

1.4. Tujuan Penelitian ... 2

1.5. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. Penelitian Terdahulu ... 4

2.2. Siklus Pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap ... 5

2.2.1 Siklus Brayton ... 5

2.2.2 Siklus Rankin ... 6

2.2.3 Siklus Gabungan ... 7

2.3. Proses Kerja dan Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap ... 7

2.3.1 Proses Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap ... 7

2.3.2 Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap ... 11

2.4. Efisiensi Termal Siklus Turbin Uap pada PLTGU ... 14

2.5. Software Cycle Tempo... 15

2.5.1 Prinsip Kalkulasi Pada Software Cycle Tempo ... 16

2.5.2 Persamaan Numerik Pada Cycle Tempo ... 18

BAB III METODE PENELITIAN ... 24

(11)

x

3.1. Lokasi Pengambilan Data ... 24

3.2. Spesifikasi Turbin Uap ... 24

3.3. Tahapan permodelan dan simulai Cycle Tempo... 25

3.4. Diagram Alir Penelitian ... 27

3.5. Langkah-Langkah Diagram Alir Penelitian ... 27

BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL PENELITIAN ... 30

4.1. Membangun Model Siklus Turbin Uap Pada PLTGU Priok ... 30

4.1.1 Permodelan Pola Operasi 1-1-1 ... 30

4.2. Perhitungan Efisiensi Termal Siklus Turbin Pada PLTGU Priok ... 42

4.3. Perbandingan Antara Perhitungan dengan Cycle tempo ... 45

4.4. Perbandingan Efisiensi Termal Pola Operasi 1-1-1, 2-2-1 dan 3-3-1 ... 46

BAB V PENUTUP ... 48

5.1. Kesimpulan ... 48

5.2. Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA ... 49

RIWAYAT HIDUP ... 51

LAMPIRAN ... 52

(12)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data Input Siklus Turbin Uap pada PLTGU Priok Pola Operasi 1-1-1 31 Tabel 4.2. Power dan Efisiensi Pola Operasi 1-1-1 ... 33 Tabel 4.3. Data Input Siklus Turbin Uap pada PLTGU Priok Pola Operasi 1-1-1 33 Tabel 4.4. Power dan Efisiensi Pola Operasi 2-2-1 ... 37 Tabel 4.5. Data Input Siklus Turbin Uap pada PLTGU Priok Pola Operasi 3-3-1 38 Tabel 4.6. Power dan Efisiensi Pola Operasi 3-3-1 ... 42 Tabel 4.7. Hasil Perhitungan Efisiensi Termal Siklus Turbin Uap pada PLTGU . 44 Tabel 4.8. Data Hasil Perhitungan dan Cycle Tempo ... 45 Tabel 4.9. Penyimpangan Hasil Cycle Tempo ... 46 Tabel 4.10. Hasil Simulasi Cycle Tempo... 46

(13)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Siklus Brayton ... 5

Gambar 2.2. Siklus Rankin ... 6

Gambar 2.3. Siklus Gabungan ... 7

Gambar 2.4. PLTGU Tanjung Priok ... 7

Gambar 2.5. Sistem Open Cycle ... 8

Gambar 2.6. Pola Operasi 1-1-1 ... 9

Gambar 2.9. Gas Turbine Generator ... 11

Gambar 2.10. Turbin Uap pada PLTGU Tanjung Priok ... 12

Gambar 2.11. Heat Recovery Steam Generator ... 13

Gambar 2.12. Kondensor ... 13

Gambar 2.13. Deaerator ... 14

Gambar 2.14. Siklus Turbin Uap pada PLTGU ... 15

Gambar 2.15. Working Area Cycle Tempo ... 15

Gambar 2.16. Permodelan Matriks pada Cycle Tempo ... 16

Gambar 2.17. Skema Heat Exchanger ... 18

Gambar 2.18. Skema Kondensor ... 19

Gambar 2.19. Skema Turbin Uap ... 21

Gambar 2.20. Skema Pompa Cairan ... 22

Gambar 3.1. Skema Turbin Uap ... 24

Gambar 3.2. Skema PLTGU blok I Tanjung Priok ... 24

Gambar 3.3. Sketsa Siklus Turbin Uap pada Cycle Tempo ... 25

Gambar 3.4 Input Parameter pada Model Turbin Uap ... 26

Gambar 3.5. Keterangan Error pada Cycle Tempo ... 26

Gambar 3.6. Keterangan Succes pada Cycle Tempo ... 26

Gambar 3.7. Diagram alir penelitian ... 27

Gambar 4.1. Permodelan Siklus Turbin Uap Pada PLTGU Priok Pola Operasi 1-1- 1 ... 30

Gambar 4.4. Kesetimbang Energi pada Turbin Uap ... 42

Gambar 4.5. Kesetimbangan Energi pada HRSG ... 43

Gambar 4.6. Perbandingan Efisiensi Termal Siklus Turbin pada PLTGU dengan Pola Operasi 1-1-1, 2-2-2 dan 3-3-1 ... 47

(14)

xiii

DAFTAR NOTASI

h : Entalpi (kJ/kg) T : Suhu (°C)

𝑚̇ : Laju aliran massa (kg/s)

WTa : Daya yang dihasilkan turbin uap (Watt) WT : Kerja yang dihasilkan turbin uap (Watt) Q : Perpindahan panas (kJ/s)

P : Tekanan (bar)

η

: Efisiensi (%)

DELTH : Perbedaan suhu antara primary outlet dan secondary inlet (°C) DELTL : Perbedaan suhu antara primary inlet dan secondary outlet (°C) DELT : Temperature rise pada apparatus (°C)

DELP : Pressure loss pada apparatus (bar) ETHAI : Efisiensi Isentropik (%)