PENENTUAN SPESIFIKASI GENERATOR SET 275 kVA
UNTUK DESAIN DASAR PABRIK YELLOW CAKE
Edy Karyanta dan Yan Bony Marsahala
PRPN – BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310
ABSTRAK
PENENTUAN SPESIFIKASI GENERATOR SET 275 kVA UNTUK DISAIN DASAR
PABRIK YELLOW CAKE
.
Penentuan spesifikasi generetor set untuk desain basic pabrik
yellow cake telah dilakukan. Suatu rencana untuk mendirikan pabrik yellow cake disusun
melalui tahapan disain dasar (basic design). Tahap basic design meliputi electrical basic
design, diantaranya Electrical Individual Specification yang didalamnya termasuk
spesifikasi generator disel set. Makalah ini dibuat dengan tujuan untuk menentukan
spesifikasi generator disel set. Metode yang dilakukan untuk membuat spesifikasi
generator disel set adalah dengan mengumpulkan berbagai informasi seperti spesifikasi
umum kelistrikan, desain generator, desain mesin disel, kondisi lapangan, syarat desain,
syarat konstruksi dan cara pengoperasian. Kumpulan dari berbagai informasi tersebut
disusun menjadi suatu dokumen spesifikasi generator set. Hasil spesifikasi menunjukkan
batas desain generator disel set seperti: kode dan standard, kondisi lapangan, syarat
desain dan konstruksi, cara pengoperasian, desain generator, kelistrikan dan mesin disel.
Kata kunci: Spesifikasi, generator set, pabrik yellow cake, desain
ABSTRACT
DETERMINATION OF 275 kVA GENERATOR SET SPECIFICATIONS FOR BASIC
DESIGN OF YELLOW CAKE PLANT. Determination of 275 kVA generetor set
specification for basic design of yellow cake plant has been done . A plan to construck a
yellow cake plant was established through the basic design stages. The basic design
stage includes also the basic electrical design, including electrical individual specification
especially generator set specification. This paper focusses on determining the generator
set specification. The method consist of collecting a variety of information such as
general electrical specifications, design generators , diesel engine design, field conditions,
terms of the design, construction and the operation conditions . These colections are
compiled into a document of generator set specification. The results showed the limits of
the design for specifications of generator set such as codes and standards, field
conditions, design and construction requirements, method of operation, design generator,
electrical and diesel engines .
1. PENDAHULUAN
Fosfat diketahui secara luas sebagai sumber uranium sekunder. Uranium dari asam
fosfat diperkirakan dapat memenuhi kebutuhan selama 440 tahun dibandingkan dengan
sumber batuan uranium yang telah diketahui hanya berumur 86 tahun.
Pengambilan uranium dari asam fosfat sangat penting untuk konservasi sumber
daya uranium. Pemisahan uranium dari asam fosfat penting untuk dilakukan, mengingat
uranium merupakan bahan bakar pembangkit energi nuklir. Pemisahan uranium dari
asam fosfat yang terkandung di dalam pupuk juga berfungsi dan bertujuan untuk
pengendalian uranium ke lingkungan termasuk ke rantai makanan. Uranium dari bijih
fosfat dilakukan dengan proses ekstraksi yang akan menghasilkan yellow cake yaitu
uranium dalam bentuk oksida U
3O
8.[1]
Rencana untuk mendirikan pabrik yellow cake dari asam fosfat disusun melalui
beberapa tahapan sebagai berikut: tahapan preliminary (conseptual design), tahapan
disain dasar (basic design), tahapan disain rinci (detail design), tahapan procurement,
tahapan konstruksi, tahapan comissioning dan operasi. Tahapan conseptual design telah
dilakukan pada tahun 2011 dan tahapan basic design telah dilakukan pada tahun 2012.
Salah satu tahapan basic design di bidang kelistrikan adalah penyusunan Electrical
Individual Specification yang didalamnya termasuk spesifikasi Generator Set. Makalah ini
dibuat dengan tujuan untuk menentukan spesifikasi Generator Set.
Permintan desain dan konstruksi generator set seperti disebutkan dalam dokumen
spesifikasi umum kelistrikan desain dasar pabrik yellow cake adalah sebagai berikut:
a. Genset sebagai penyedia daya listrik darurat yang bekerja hanya apabila penyedia
daya utama dari PLN mengalami gangguan.
b. Spesifikasi umum genset dengan kapasitas 275 kVA, tegangan 380/220 volt +- 5%,
frekuensi 50 Hz, 0,8 lag pada putaran rotor 1500 rpm.
c. Genset dapat dioperasikan selama 1 sampai 8 jam pada keadaan darurat.
d. Sistem operasi interlok antara genset dan PLN dilakukan secara otomatis.
e. Sistem penyalaan genset secara elektrik dengan motor listrik dan dilakukan secara
otomatis.
f. Sistem bahan bakar terdiri dari beberapa tanki, pompa dan monitor level yang
menyediakan pasokan bahan bakar untuk operasi selama 8 jam.
g. Sistem pendingin disel dengan menggunakan pendingin air daur ulang.
h. Genset dirancang untuk menyediakan daya listrik yang handal sehingga hanya
beberapa sinyal gangguan yang dapat menyebabkan genset trip.
i. Pengoperasian genset diatur dari panel kontrol untuk keselamatan dan kemudahan
pengoperasian.[2]
Dengan permintaan desain dan konstruksi dan beberapa masukan seperti: beban
total, deain generator, desain mesin disel, code dan standar, kondisi lapangan dan cara
pengoperasian maka diharapkan dapat tersusun spesifikasi genset untuk desain dasar
pabrik yellow cake.
2. TEORI
Ketika terjadi pemadaman catu daya utama dari Pembangkit Listrik Negara (PLN)
maka dibutuhkan pasokan daya cadangan listrik. Pada kondisi tersebut generator set atau
dapat disebut genset diharapkan dapat mamasok tenaga listrik terutama untuk
beban-beban prioritas. Genset sering digunakan oleh industri yang membutuhkan sumber daya
yang mantap dan handal dengan tingkat kehandalan pasokan daya listrik yang tinggi.
Suatu mesin disel generator set terdiri dari:
1. Penggerak mula, dalam hal ini mesin disel.
2. Generator listrik.
3. Peralatan pengontrol, antara lain terdiri dari AMF (Automatic Main Failure) dan ATS
(Automatic Transfer Switch) dan sistem pengaman daya listrik.
Ditinjau dari cara memperoleh energi termalnya mesin disel termasuk mesin dengan
pembakaran dalam atau disebut dengan motor bakar. Untuk membangkitkan listrik,
sebuah mesin disel dihubungkan dengan generator dalam satu poros yaitu poros dari
mesin disel dikopel dengan poros generator listrik. Gambar 1 menunjukan bagian-bagian
utama Generator Disel Set.
Gambar 1. Bagian-bagian utama Generator Set [3]
Generator listrik adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi
tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi
mekanis dari penggerak mula yaitu mesin disel.
Keuntungan pemakaian mesin disel sebagai penggerak mula adalah disain dan
instalasi sederhana, auxilary equipment atau peralatan bantu sederhana dan waktu
pembebanan relatif singkat. Sedangkan kerugian pemakaian mesin disel sebagai
penggerak mula adalah mesin sangat berat dan besar, starting awal berat karena
kompresinya tinggi dan bahan bakar relatif lebih mahal.
Untuk menjaga kestabilan daya listrik dan keselamatan, generator set dilengkapi
dengan peralatan pengontrol seperti:
a. AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch).
b. Aoutomatic Voltage Regulator (AVR), relai differensial.
c. Relay daya balik.
d. Circuit Breaker (CB)
e. Sekering.
AMF berfungsi untuk menghidupkan atau mematikan genset secara otomatis
sedangkan ATS mengendalikan transfer Circuit Breaker (CB) dari catu daya utama (PLN)
ke catu daya genset dan sebaliknya. Relay differensial bekerja atas dasar perbandingan
tegangan atau perbandingan arus, yaitu besarnya arus sebelum lilitan stator dengan arus
yang mengalir ke beban. Relay daya balik berfungsi untuk mendeteksi aliran daya aktif
Mesin Disel
Generator Listrik Peralatan Pengontrol
yang masuk ke arah generator. Circuit breaker berfungsi untuk membatasi arus listrik dan
sekering berfungsi untuk memutus arus listrik apabila ada gangguan hubung singkat [4].
3. TATAKERJA
Untuk memenuhi permintaan desain maka spesifikasi generator set dibuat dengan
tahapan seperti terlihat pada diagram alir Gambar 2.
Pada diagram alir dapat dilihat urutan pembuatan spesifikasi generator set. Dimulai
dari permintaan desain pada spesifikasi umum kelistrikan yang diperoleh dari dokumen
Spesifikasi Umum Kelistrikan. Kemudian spesifikasi generator set dapat disusun
berdasarkan total daya listrik yang diperlukan, kode dan standard, kondisi lapangan,
syarat disain dan konstruksi, cara pengoperasian, disain generator, disain mesin disel,
sistim baterai dan sistem pasokan bahan bakar.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Kode dan Standard
Pada spesifikasi umum kelistrikan untuk disain pabrik yellow cake dari uranium hasil
samping pabrik asam fospat disebutkan antara lain standard utama yang digunakan
adalah Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL) 2000 dan IEC (International
Electrotechnical Commission), yang secara khusus merujuk pada IEC 60364 tentang
instalasi listrik untuk gedung. Standard lain yang secara spesifik harus digunakan
sebagai acuan misalnya: ISO 10816-1 tentang vibrasi peralatan mesin berputar [2].
2. Kondisi Lapangan
2.1.
Kondisi lingkungan
Lokasi pabrik yellow cake dipilih pada suatu tempat yang tidak terlalu jauh
dari pantai dengan asumsi bahwa altitude kurang dari 100 meter di atas
pemukaan laut dan kondisi atmosfir darat dan tropis. Temperatur udara
diasumsikan maksimum 40°C, temperatur udara minimum 18°C,
kelembaban relatif maksimum 95%.
2.2.
Klasifikasi area
Generator set harus ditempatkan pada area yang aman yaitu tidak mudah
terbakar dan pada lokasi yang aman dari banjir.
2.3.
Kondisi operasi
Genset akan ditempatkan dan dioperasikan di dalam ruangan. Genset
didisain untuk beroperasi sebagai unit berdiri sendiri dan melakukan
pengisian sendiri. Genset didisain untuk pelayanan berkesinambungan,
jenis duty S1 (Continuous running duty) sesuai IEC 60034-1, pada daya
dasar dan pada kondisi lapangan yang terburuk.
2.4.
Kelistrikan
Kondisi kelistrikan didesain sesuai dengan kondisi kelistrikan nasional
indonesia yaitu pada tegangan masuk ke transformator 20 kV, 3 phase pada
frekuensi 50 Hz. Keluaran dari transformator dan genset mempunyai
tegangan 380 V ± 5 % - 3 phase, frekuensi 50 Hz ± 2 % dengan
pembumian solid. Kapasitas generator set untuk keperluan pabrik yellow
cake ini diperkirakan sebesar 275 kVA. Daftar beban dapat dilihat pada
Tabel 1. Single line diagram desain basic pabrik yellow cake dapat dilihat
pada Gambar 2. Pada gambar single line diagram dapat dilihat bahwa
penyediaan daya listrik terbagi menjadi dua jenis yaitu pasokan penyaluran
daya normal dan penyaluran daya emergensi. Penyaluran daya normal yaitu
penyaluran daya yang berasal dari PLN sedangkan penyaluran daya
emergensi berasal dari genset. Dalam perencanaan single line diagram ini
hanya terbatas pada beban dari bagian proses dan bagian utilitas
sedangkan beban-beban lain misalnya dari bagian mekanik, sipil dan
instrumentasi belum dimasukkan. Pembatasan ini dilakukan karena
cakupan dari kegiatan desain dasar pabrik yellow cake bidang elektrik
hanya terbatas pada beban proses dan utilitas.
Tabel 1. Daftar beban.
No. Menuju Daya Beban (Hp) Pelayanan Operasi C/I/S Daya Operasional Aman (HP) 1,2 c Motor Tersedia (HP) -Motor Tersedia (W) f*746 Motor Tersedia (kVA) g/j Faktor Beban c/f COS PHI a b c d e f g h i j 1 Ekstraction Unit I (MS-01) 12.00 C 14.40 15.00 11190.0 0 13.01 0.80 0.86 2 Stripping Unit (MS-02) 12.00 C 14.40 15.00 11190.0 0 13.01 0.80 0.86 3 Scrubbing Unit (MS-04) 3.00 C 3.60 5.00 3730.00 4.34 0.60 0.86 4 Storage Tank (T-01) 0.00 - 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 5 Oxidation Tank I (T-02) 15.00 C 18.00 20.00 14920.0 0 17.35 0.75 0.86 6 "Tangki Pengenceran Umpan" (T-03) 15.00 C 18.00 20.00 14920.0 0 17.35 0.75 0.86 7 Oxidation Tank II (T-04) 5.00 C 6.00 7.50 5595.00 6.51 0.67 0.86 8 Fe Reductor Tank (T-06) 15.00 C 18.00 20.00 14920.0 0 17.35 0.75 0.86 9 Solvent Tank I (T-07) 30.00 C 36.00 40.00 29840.0 0 34.70 0.75 0.86 10 Solvent Tank II (T-08) 7.50 C 9.00 10.00 7460.00 8.67 0.75 0.86 11 Hopper Tank (T-09) 0.00 - 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 12 Cooler (HE-01) 0.00 - 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 13 Acid Clarifier (F-01) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 14 Centrifuge Filter (F-02) 6.00 C 7.20 7.50 5595.00 6.51 0.80 0.86 15 Filtration Tank (F-03) 0.00 - 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 16 Mixer Setler (Ekstraction) (MS-03) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 17 Gung Sparator I (F-04) 0.00 - 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 18 Gung Sparator I (F-05) 0.00 - 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 19 Mixer Setler (Stripping) (MS-05) 3.00 C 3.60 5.00 3730.00 4.34 0.60 0.86 20 Mixer Setler (Scrubbing) (MS-06) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 21 "Tangki Pengen-dapan" (T-05) 1.00 C 1.20 1.50 1119.00 1.30 0.67 0.86 22 Centrifuges (F-06) 40.00 C 48.00 50.00 37300.0 0 43.37 0.80 0.86 23 Rotary Kiln (H-01) 5.00 C 6.00 7.50 5595.00 6.51 0.67 0.86 24 Pump (P-01) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.8625 Pump (P-01) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 26 Pump (P-02) 3.00 C 3.60 5.00 3730.00 4.34 0.60 0.86 27 Pump (P-03) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 28 Pump (P-04) 2.00 C 2.40 3.00 2238.00 2.60 0.67 0.86 29 Pump (P-05) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 30 Pump (P-06) 1.00 C 1.20 1.50 1119.00 1.30 0.67 0.86 31 Pump (P-06) 3.00 C 3.60 5.00 3730.00 4.34 0.60 0.86 32 Pump (P-07) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 33 Pump (P-08) 2.00 C 2.40 3.00 2238.00 2.60 0.67 0.86 34 Pump (P-09) 1.00 C 1.20 1.50 1119.00 1.30 0.67 0.86 35 Pump (P-10) 4.00 C 4.80 5.00 3730.00 4.34 0.80 0.86 36 Pump (P-11) 2.00 C 2.40 3.00 2238.00 2.60 0.67 0.86 37 Pump (P-12) 2.00 C 2.40 3.00 2238.00 2.60 0.67 0.86 38 Pump (P-13) 5.00 C 6.00 7.50 5595.00 6.51 0.67 0.86 39 Pump (P-14) 2.00 C 2.40 3.00 2238.00 2.60 0.67 0.86 40 Pump (P-15) 2.00 C 2.40 3.00 2238.00 2.60 0.67 0.86 41 Pump (P-16) 1.00 C 1.20 1.50 1119.00 1.30 0.67 0.86 42 Pump (P-17) 2.00 C 2.40 3.00 2238.00 2.60 0.67 0.86 43 Pump (P-18) 8.00 C 9.60 10.00 7460.00 8.67 0.80 0.86 TOTAL 241.50 289.80 322.00 240212 279.32