STUDI KEANDALAN (RELIABILITY) PEMBANGKIT
LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) LABUHAN ANGIN
SIBOLGA
Oloni Togu Simanjuntak, Ir. Syamsul Amien, MS Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
Email: togustak11@gmail.com
Abstrak
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Labuhan Angin Sibolga merupakan salah satu pembangkit yang terinterkoneksi di sumatera bagian utara (SUMUT), yang dibuat untuk membantu meningkatkan pelayanan listrik sumut. PLTU ini sendiri adalah salah satu pembangkit listrik yang dalam pengoperasiaannya menggunakan peralatan (komponen-komponen) yang saling berkaitan antara satu dan yang lainnya seperti boiler, turbin uap, generator, trafo, dan lain sebagainya. Tulisan ini menganalisis tentang keandalan dari data kegagalan komponen trafo dan generator , karena seringnya kegagalan atau tidak berfungsinya secara baik pembangkit, banyak diakibatkan tidak seringnya untuk mengecek peralatan (komponen) pembangkit. Sehingga perlu diketahui keandalan dari masing-masing peralatan (komponen) agar pembangkit tersebut dapat beroperasi dengan baik. Dari hasil perhitungan pada masing-masing komponen yaitu generator dan trafo, didapatkan nilai keandalan terendah selama 17520 jam adalah Exiter yaitu pada generator sebesar 0,0005248 (hampir mendekati 0%). Sedangkan komponen dengan nilai Availability terbaik adalah Lube Oil pada trafo, yaitu sebesar 99,95%, Availability terburuk adalah Isolasi Slip Ring pada generator, yaitu sebesar 99,90%. Komponen dengan nilai Preventive Maintenance terbaik yaitu Isolasi Slip Ring pada generator yaitu 4750 jam, yang berarti komponen Isolasi Slip Ring mempunyai waktu yang paling lama untuk dilakukan maintenance dibandingkan komponen lainnya. Kata kunci: Preventive Maintenance, Realibility
1. Pendahuluan
Untuk menjamin keberlangsungan produksi di suatu perusahaan diperlukan kepastian bahwa peralatan atau mesin yang digunakan dapat beroperasi dengan baik. Untuk itu dibutuhkan suatu sistem peralatan dengan keandalan yang tinggi[1]. Keandalan atau reliabilitas suatu sistem bertujuan untuk menganalisis kemampuan suatu peralatan atau sistem dalam menjalankan tugasnya. Keandalan didefinisikan sebagai probabilitas sistem berfungsi selama waktu tertentu dalam kondisi tertentu pula.
Peralatan-peralatan tersebut perlu dilihat keandalan dan ketersediaannya. Studi keandalan dan ketersediaan ditinjau dari sisi kualitatif dan kuantitatif, serta menentukan penjadwalan preventive maintenance
komponen, dimana secara kualitatif keandalan ditinjau dari faktor ketersediaan dan faktor kapasitas pembangkit. Sedangkan dari sisi kuantitatif dengan menggunakan data record
frekuensi kegagalan dan perbaikan pada komponen utama guna untuk mendapatkan nilai laju kegagalan pada setiap komponennya. 2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap
(PLTU)
PLTU terdapat banyak sekali peralatan, mulai dari, boiler, turbin uap, generator, trafo, dan masih banyak lagi dengan jenis yang berbeda-beda. Pada pembangkit tersebut sering mengalami kerusakan pada pipa boiler yang sering diakibatkan gesekan campuran pasir dan batubara yang digunakan, akan tetapi generator dan trafo juga sering mengalami kerusakan sehingga perlu dilakukan pengecekan keandalan dari komponen-komponen tersebut. Pada keadaan ini generator dan trafo menjadi bahasan.
PLTU Labuhan Angin menggunakan fluida kerja air uap dengan sirkulasi tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang untuk
menghasilkan uap jenuh untuk memutar poros turbin. Siklus kerja PLTU Labuhan Angin dapat dilihat pada Gambar1.
Gambar 1. Siklus Kerja PLTU Labuhan Angin
a. Pengertian Keandalan (Reliability) Keandalan didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu komponen atau sistem untuk melaksanakan fungsi yang diperlukan di dalam lingkungan dan kondisi operasional tertentu untuk periode waktu yang telah ditentukan[2]. Jadi, keandalan merupakan salah satu aspek yang dapat mempengaruhi keberhasilan proses produksi. Penerapan teori keandalan bisa digunakan untuk memperkirakan peluang suatu komponen atau sistem dapat melaksanakan fungsinya dalam jangka waktu tertentu dalam kondisi tertentu. Keandalan menjadi sangat penting karena akan mempengaruhi profitabilitas perusahaan. b. Pengertian Maintenance dan Preventive
Maintenance
Perawatan (Maintenance) adalah suatu kombinasi dari berbagai tindakan yang dilakukan untuk menjaga dan memelihara suatu mesin serta memperbaikinya sampai suatu kondisi yang bisa diterima[3]. Selain itu, suatu perawatan juga merupakan suatu kegiatan untuk memelihara atau menjaga fasilitas dan peralatan pabrik serta mengadakan perbaikan atau penggantian yang diperlukan agar terdapat suatu keadaan operasi produksi yang sesuai dengan apa yang telah direncanakan. Perawatan pencegahan (preventive Maintenance)
merupakan perawatan yang dilakukan pada selang waktu yang ditentukan sebelumnya, atau
terhadap kriteria lain yang diuraikan, dan dimaksudkan untuk mengurangi kemungkinan bagian-bagian lain tidak memenuhi kondisi yang bisa diterima. Perawatan ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kerusakan, menemukan kondisi yang dapat menyebabkan mesin mengalami kerusakan pada saat digunakan dalam proses produksi, serta dapat mengefektifkan pekerjaan inspeksi, perbaikan kecil, pelumasan dan set up sehingga mesin-mesin selama proses produksi dapat terhindar dari kerusakan.
c. Penggunaan Software Reliasoft Weibull++ Version 6
Penentuan distribusi waktu antar kegagalan bertujuan untuk mendapatkan harga kemungkinan terjadinya kerusakan pada waktu tertentu. Penentuan distribusi time to failure dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan
software Reliasoft Weibull++ Version 6. Software ini dapat diinstal secara bebas, baik
melalui media internet ataupun pembelian
installer. Data antar kegagalan dimasukkan ke
dalam software untuk dicari distribusinya. Mulai dilakukan uji distribusi dengan memilih
option distribution wizard Pada langkah
terakhir terdapat implementasi suggestion yang menunjukkan distribusi serta parameter distribusi dari data yang diuji.
3. Metode Penelitian
Untuk keandalan dari sisi kualitas menggunakan persamaan kapasitas faktor yaitu menghitung energi yang dihasilkan selama setahun terhadap daya mampu dikalikan jam (setahun). Ketersediaanya perbandingan antara daya mampu terhadap daya terpasang. Sedangkan keandalan sisi kuantitas data yang diperoleh dianalisis dan dihitung menggunakan persamaan yang ada serta menggunakan
software pendukung seperti Weibull ++ dan
Microsoft Excel.
Adapun diagram blok dari perhitungan data dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Blok Perhitungan Data
a. Keandalan Kualitatif
Faktor kapasitas menunjukkan besar sebuah unit pembangkit tersebut dimanfaatkan. Faktor kapasitas tahunan (8760 jam) didefinisikan sebagai:
= ℎ
8760 … … (1)
b. Keandalan Kuantitatif
Keandalan kuantitatif merupakan metode analisa yang dilakukan secara perhitungan matematis. Metode ini dapat dilakukan melalui perolehan data perawatan (Maintenance
record) terhadap waktu kegagalan (time to failure) dan waktu perbaikan (time to repair)
dari suatu komponen atau sistem. Keandalan dari suatu komponen atau sistem adalah probabilitas untuk tidak mengalami kegagalan atau dapat melaksanakan fungsinya selama periode waktu (t) atau lebih.
4. Hasil dan Pembahasan
Penentuan distribusi waktu antar kegagalan dan perbaikan bertujuan untuk mendapatkan harga kemungkinan terjadinya kerusakan dan perbaikan pada waktu tertentu. Penentuan distribusi waktu kegagalan dan waktu perbaikan dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan software Reliasoft
Weibull++ Version 6. Dari data yg telah disusun maka didapat nilai parameter waktu kegagalan untuk menghitung keandalan pada masing-masing komponen yang terdapat pada Tabel 1.
Tabel 1. Parameter Waktu Kegagalan dari Software Weibull 6++ Generator Kompon en σ λ Μ Β Η Γ γ MTT F Exiter W b 3 1,1 131 27 67, 71 56 0, 97 69 498 ,98 5631, 82 Carbon Brush w b 3 0,8 716 49 65, 00 96 1 24,97 10686,4 Isolasi Slip Ring w b 3 0,8 139 39 52, 64 59 1 20, 96 8830, 03 Trafo Kompone n σ λ Μ Β Η Γ Γ MTTF Tap Changer W b 2 0,7339 35 66, 75 4 0, 98 53 482 ,46 8785, 3407 Lube Oil w b 3 0,7 735 13 95, 84 72 0, 98 92 661 ,63 3827, 5
Dari data yg telah disusun maka didapat nilai parameter waktu perbaikan untuk menghitung keandalan pada masing masing komponen yang terdapat pada Tabel 2.
Tabel 2. Parameter Waktu Perbaikan dari Software Weibull 6++ Generator Kompon en σ λ Μ Β Η Γ γ MTT R Exiter w b 3 1,5 811 1,6 41 3 0,8 744 1, 28 5 3,627 8 Carbon Brush w b 3 3,0 662 5,5 26 7 1 09 0, 7,4191 Isolasi Slip Ring w b 3 1,7 943 5 1 0, 07 8,306 2 Trafo Kompon en σ λ Μ Β Η Γ γ MTT R Tap Changer w b 3 2, 13 05 3,90 86 0,8 105 4,654 8 Lube Oil w b 3 0, 81 81 2 0,979 0, 35 23 5,774 1 Pemilihan Data Record Kegagalan 2 Tahun
Terakhir
Menghitung Rentang Waktu Antar Kegagalan
Menentukan Parameter Dengan Menggunakan Software Weibull++
Menghitung Nilai Keandalan Sesuai Persamaan Menggunakan Ms.Excel
Grafik keandalan untuk komponen Isolasi Slip Ring, Lube Oil, dan Carbon Brush menggunakan Parameter Weibull ++ Version 6 dapat dilihat pada Gambar 3, Gambar 4, dan Gambar 5.
Gambar 3. Grafik Keandalan Komponen Isolasi Slip Ring
Gambar 4. Grafik Keandalan Komponen Lube Oil
Gambar 5. Grafik Keandalan Komponen Carbon Brush
Berdasarkan Gambar 3, dapat terlihat bahwa komponen Isolasi Slip Ring mengalami penurunan selama 2 tahun terakhir hingga mencapai nilai 0.0348.
Nilai keandalan dan ketersediaan dari masing-masing komponen generator dan trafo diperlihatkan dari Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Keandalan dan Ketersediaan Komponen
No Komponen R (t) A(i)
1 Exiter 0,0005248 0,9993790 2 Carbon Brush 0,0499112 0,9993062 3 Isolasi Slip Ring 0,0348582 0,9990602 4 Tap Changer 0,0428192 0,99947043 5 Lube Oil 0,0010392 0,99959866
Evaluasi keandalan dengan preventive
maintenance reliability berupa perbandingan
nilai keandalan komponen sebelum dilakukan
preventive maintenance dengan nilai keandalan
setelah dilakukan preventive maintenance, dengan acuan nilai keandalan sebesar 80% atau 0,80. Nilai acuan tersebut berdasarkan rekomendasi Reliability Standard Power Plant. Hasil dari perbandingan nilai tersebut dapat di plot dalam sebuah grafik hubungan antara nilai keandalan dengan waktu operasional..
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0 1 4 1 6 2 8 8 0 4 3 4 4 5 8 3 2 7 2 9 6 8 7 6 0 1 0 1 7 6 1 1 6 4 0 1 3 1 0 4 1 4 5 9 2 1 6 0 5 6 k ea n d a la n
waktu
x R(t) 0 0.050.1 0.150.2 0.250.3 0.350.4 0.450.5 0.550.6 0.650.7 0.750.8 0.850.9 0 2 1 6 0 4 3 4 4 6 5 5 2 8 7 6 0 1 0 9 2 0 1 3 1 0 4 1 5 3 1 2 k e a n d a la nwaktu
x R(t) 0 0.050.1 0.150.2 0.250.3 0.350.4 0.450.5 0.550.6 0.650.7 0.750.8 0.850.9 0.951 0 2 1 6 0 4 3 4 4 6 5 5 2 8 7 6 0 1 0 9 2 0 1 3 1 0 4 1 5 3 1 2 K e a n d a la n Waktu x R(t)Grafik Preventive Maintenance dari Isolasi Slip Ring, Lube Oil, dan Caarbon Brush dapat dilihat pada Gambar 6, Gambar 7, dan Gambar 8.
Gambar 6. Grafik Preventive Maintenance Komponen Isolasi Slip Ring
Gambar 7. Grafik Preventive Maintenance Komponen Lube Oil
Gambar 8. Grafik Preventive Maintenance Komponen Carbon Brush
Tabel 4. Hasil Penjadwalan Preventif Maintenance yang Tepat
No Komponen t (jam)
1 Exiter 4000
2 Carbon Brush 3250
3 Isolasi Slip Ring 4750
4 Tap Changer 2500
5 Lube Oil 2500
Berdasarkan Gambar 6 dan Tabel 4, dapat dilihat bahwa pada komponen Isolasi Slip Ring dilakukan Preventif Maintenance setiap 4750 jam sekali, interval waktu tersebut berguna untuk menjaga komponen Isolasi Slip Ring tersebut tetap berada pada keandalan minimum sebesar 0.8. sehingga diharapkan frekuensi kerusakan komponen tersebut semakin berkurang untuk kedepannya.
Adapun grafik avaibility dari Isolasi Slip Ring dapat dilihat pada Gambar 9.
0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0 M a in ta in a b il it y
Waktu
0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 0 3 0 0 6 0 0 9 0 0 1 2 0 0 1 5 0 0 1 8 0 0 M a in ta in a b il it yWaktu
x MT 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 0 3 0 0 6 0 0 9 0 0 1 2 0 0 1 5 0 0 1 8 0 0 2 1 0 0 2 4 0 0 M a in ta in a b il it yWaktu
x MTGambar 9. Grafik Avaibility Isolasi Slip Ring
Dari Gambar 9, terlihat bahwa ketersediaan Isolasi Slip Ring awalnya menurun namun setelah dilakukan maintenance ketersediaan Isolasi Slip Ring mengalami kenaikan.
5. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Dari perhitungan data di atas terlihat bahwa faktor kapasitas PLTU Labuhan Angin unit 2 yaitu sebesar 49,27 %. Ini membuktikan bahwa keandalan PLTU Labuhan Angin unit 2 berdasarkan metode kualitatif kurang baik, dimana standard kapasitas faktor PLTU Labuhan Angin kisaran antara 60% - 80%.
2. Komponen dengan nilai Keandalan terendah selama 17520 jam adalah Exiter sebesar 0,0005248 (hampir mendekati 0%).
3. Komponen dengan nilai Availability terbaik adalah Lube Oil yaitu sebesar 99,95 %, sedangkan yang terburuk adalah Isolasi Slip Ring yaitu sebesar 99,90 %. 4. Komponen dengan nilai Preventive
Maintenance terbaik yaitu Isolasi Slip
Ring yaitu 4750 jam, yang berarti komponen Isolasi Slip Ring mempunyai waktu yang paling lama untuk dilakukan
maintenance dibandingkan komponen
lainnya.
6. Referensi
[1] Djiteng Marsudi, “ Operasi Sistem Tenaga Listrik” Graha Ilmu,2006 [2] Habibiansyah, Rhivki, “Studi
Reliability, Availability dan Maintainability Pembangkit Listrik Tenaga Gas Payo Silincah Jambi”, Tugas akhir, USU, Medan, 2012. [3] Rambe, Lukmanul Hakim, “Studi
Keandalan Dan Ketersediaan Pembangkit Listrik Tenaga Uap Unit 2 PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Belawan 0.998 0.9985 0.999 0.9995 1 1.0005 0 2 1 6 0 4 3 4 4 6 5 5 2 8 7 6 0 1 0 9 2 0 1 3 1 0 4 1 5 3 1 2 1 7 5 2 0 A v a il a b il it y Waktu (jam) Ai A(t)
