SISTEM KONTROL SPEEDTRONIC
TMMARK V
PADA PENGENDALIAN KECEPATAN TURBIN GAS
FASE START UP
Oleh :Huda Ilal Kirom (L2F 008 045)
-Abstrak-
PT. Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Semarang memiliki tiga jenis pembangkit yaitu PLTU, PLTG, dan PLTGU. Pada PLTGU dalam proses produksinya di Pembangkit/Pusat Listrik Tenaga
Gas Uap (PLTGU) menggunakan pengontrol Programmable Logic Controller (PLC), SPEEDTRONICTM
MARK V, dan Distributed Control System (DCS). Sistem Kontrol SPEEDTRONICTM MARK V yang
dikembangkan oleh General Electric (GE) Industrial System adalah sistem kontrol yang dapat diprogram dan dirancang untuk memenuhi kebutuhan industri listrik dalam kendali turbin gas dan uap yang semakin
komplek. SPEEDTRONICTM MARK V dapat melakukan kontrol, proteksi dan monitoring sekaligus
terhadap kerja turbin.
Pada Sistem pembangkitan tenaga listrik pada PLTGU, fase start up memegang peranan penting. Dari sinilah keberhasilan dari proses selanjutnya ditentukan. Pengendalian START UP dengan
menggunakan sistem kontrol SPEEDTRONICTM MARK V berfungsi untuk mengatur nilai FSR yang
selanjutnya mempengaruhi jumlah bahan bakar yang dialirkan ke 14 ruang pembakaran. Besar kecilnya bahan bajar yang dialirkan ke ruang pembakaran akan menentukan cepat atau lambatnya kecepatan putar turbin pada Gas Turbin Generator (GTG) yang berbeda-beda pada fase start up.
Kata Kunci : SpeedtronicTM Mark V,Start Up, Gas Turbin Generator (GTG)
I.
PENDAHULUAN
Dalam
dunia
industri,
semakin
cepatnya perkembangan teknologi peralatan
yang di gunakan pada proses produksi juga
semakin berkembang. Sistem kontrol untuk
turbin yang tadinya hanya menggunakan
governor
dikembangkan
oleh
General
Electric (GE) menjadi sistem kontrol yang
lebih
modern
yang
dinamakan
SPEEDTRONIC
TM.
Dengan
semakin
kompleksnya pengontrolan untuk turbin,
SPEEDTRONIC
TMpun terus berkembang
mulai dari SPEEDTRONIC
TMMark I hingga
yang terakhir SPEEDTRONIC
TMMark VI.
PT.
INDONESIA
POWER
UBP
SEMARANG dalam proses produksinya di
Pembangkit/Pusat Listrik Tenaga Gas Uap
(PLTGU) menggunakan SPEEDTRONIC
TMMark V sebagai kontroler pada Gas Turbin
Generator (GTG).
Pengendalian START UP dengan
menggunakan
sistem
kontrol
SPEEDTRONIC
TMMARK V berfungsi
untuk mengatur nilai FSR yang selanjutnya
mempengaruhi jumlah bahan bakar yang
dialirkan ke 14 ruang pembakaran. Besar
kecilnya bahan bajar yang dialirkan ke ruang
pembakaran akan menentukan cepat atau
lambatnya kecepatan putar turbin pada Gas
Turbin Generator (GTG) yang berbeda-beda
pada fase start up Unit.
II.
PROSES PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA GAS UAP (PLTGU)
PLTGU yaitu pembangkit listrik yang
menggunakan tenaga gas dan uap dalam
menghasilkan energi listrik.
Pembakaran bahan bakar pada PLTG
akan menghasilkan gas untuk memutar
turbin gas di PLTU. Gas buang dari turbin
gas ini akan dialirkan ke HRSG untuk
memanaskan air pada HRSG sehingga
menghasilkan uap yang akan digunakan
untuk memutar turbin uap.
Secara umum sistem produksi tenaga
listrik pada PLTGU dibagi menjadi dua
siklus, yaitu :
1.
Open Cycle
Biasanya disebut proses turbin gas
(PLTG), yaitu gas buang atau uap dari
GTG (Gas Turbin Generator) langsung
dibuang ke udara melalui stack.
2.
Close Cycle
Biasanya disebut proses turbin uap
(PLTU), yaitu gas buang dari GTG (Gas
Turbin
Generator)
tidak
langsung
dibuang ke udara tetapi digunakan untuk
memanaskan air yang ada di HRSG
(Heat Recovery Steam Generator). Uap
yang dihasilkan dari HRSG digunakan
untuk memutar turbin uap.
Proses Pembangkit Listrik Tenaga
Gas Uap dapat dibagi menjadi dua proses,
yaitu :
1.
Proses Turbin Gas
Bahan bakar minyak yang dipasok dari
kapal atau tongkang ditampung di dalam
tangki.
Penyaluran
bahan
bakar
dilakukan dengan transportasi laut
dengan tujuan memungkinkan bahan
bakar yang diangkut lebih banyak
daripada melalui transportasi darat.
Selain itu lokasi pembangkit yang dekat
dengan pelabuhan semakin memperkecil
biaya transportasi.
Bahan bakar dipompa dari tangki ke
combustion
chamber
(ruang
pembakaran) bersama-sama udara dari
compressor setelah terlebih dahulu
melalui air filter. Campuran ini dibakar
dan menghasilkan gas panas yang
selanjutnya digunakan untuk memutar
turbin gas. Gas buang dari turbin gas
akan
langsung
dibuang
melalui
cerobong apabila dioperasikan open
cycle dan akan dilewatkan HRSG
apabila dioperasikan close cycle.
2.
Proses Turbin Uap
Air pengisi dari deaerator dipompa
melalui
Low
Pressure
and
High
Pressure Water dimasukkan ke HRSG
untuk diubah menjadi uap. Hasil uap
dari HRSG dimasukkan ke High
Pressure Turbine kemudian masuk ke
Low Pressure Turbine untuk mengubah
energi panas uap menjadi energi putar
rotor. Uap bekas setelah dipakai di Low
Pressure Turbine dialirkan ke condenser
untuk
dikondensasikan
oleh
air
pendingin atau air laut yang dipompa
melalui
Circulating
Water
Pump
(CWP). Air condensate dipompakan
oleh condensate pump untuk selanjutnya
dimasukkan ke deaerator.
III.
DASAR TEORI
3.1 Gambaran Speedtronic
TMMark V
Speedtronic
TMMark V adalah suatu
sistem kontrol, proteksi dan monitoring pada
turbin yang telah dikembangkan oleh GE
dan mewakili kesuksesan dari seri-seri
Speedtronic
TMdalam sistem pengaturan.
Tujuan sistem kontrol dan proteksi ini
adalah menghasilkan output yang maksimal
untuk melindungi turbin gas dari kerusakan
saat turbin dalam kondisi operasi sehingga
lifetimenya dapat lebih lama.
3.2
Konfigurasi kendali Speedtronic
TMMark V
SPEEDTRONIC
TMMark V adalah
sistem
kendali
turbin
yang
bersifat
programmable yang didesain sesuai dengan
kebutuhan industri tenaga modern untuk
sistem turbin yang bersifat kompleks dan
dinamis. Keunggulan sistem ini pada
fitur-fiturnya antara lain:
1.
Implementasi software dengan teknologi
fault
tolerance
(SIFT),
yang
memungkinkan turbin tetap beroperasi
meskipun terjadi kesalahan tunggal
dengan mempertahankan status on-line.
2.
Operator interface yang user-friendly
3.
Interface dengan sensor direct yang
memungkinkan kendali dan monitoring
secara real time
4.
Kemampuan diagnosa yang built-in
menyatu dengan sistem
5.
Arsitektur
berbasis
TMR
(Triple
Modular Redundant)
SPEEDTRONIC
TMMark
V
menggunakan tiga buah modul kontrol,
masing-masing <R>, <S>, dan <T> yang
identik untuk menjalankan keseluruhan
algoritma kendali yang vital, proses sinyal
proteksi, dan proses sekuensial. Konfigurasi
inilah yang disebut TMR (Triple Modular
Redundant).
Untuk
fungsi
proteksi
dijalankan oleh tiga prosessor proteksi
<X>,<Y> dan <Z> pada core <P>. Untuk
konfigurasi secara umum dapat dilihat pada
gambar berikut ini.
Seperti terlihat pada gambar di atas,
untuk bisa bekerja dengan baik, informasi
dikomunikasikan, dibagi dan diputuskan
pada sistem proteksi tersebut melalui tiga
jaringan yang berbeda. Yang pertama adalah
jaringan eksternal (Stage Link) yaitu alat
utama
komunikasi
antara
Operator
Interface
(<I>)
dan
Common
Data
Processor (<C>) dari panel kontrol. Link ini
adalah bagian konfigurasi ARCNET.
Kedua
adalah
Data
Exchange
Network (DENET) yang merupakan jenis
ARCNET yang termasuk bagian dalam
jaringan komunikasi Speedtronic
TMMark V
kontrol panel. Adapun fungsi dari DENET
itu sendiri adalah untuk menyediakan link
atau hubungan komunikasi antara prossesor
internal dari kontrol panel. Panel TMR
merupakan bagian dasar untuk memvoting
proses yang terjadi pada sinyal kontrol.
Untuk jaringan internal yang ketiga
yaitu jaringan I/O (IONET). IONET adalah
jaringan komunikasi serial yang terhubung
dalam konfigurasi berantai. Fungsinya
adalah untuk mengkomunikasikan sinyal I/O
antara prosesor kontrol (DCCA), Protection
Core (<P>) atau TCEA dan Digital I/O core
(<QD1>).
Gambar 2 Konfigurasi kontrol TMR Mark V
Pada
konfigurasi
TMR
sendiri
terdapat tiga buah modul kontrol <R>, <S>,
dan <T> yang berfungsi sebagai redundant.
Sinyal kontrol yang diberikan merupakan
hasil voting dari ketiga modul tersebut
3.3
Operator Interface Mark V
Interface Mark V berfungsi sebagai
upload, download, monitoring maupun
pengontrolan sehingga dengan interface ini
seluruh aktifitas dari Mark V kontrol panel
bias terwakili. Work Station Interface < I >,
terdiri dari serangkaian alat – alat, antara
lain: sebuah PC (Personal Computer) layar
monitor
berwarna,
Cursor
Positioning
Device (Mouse, atau Trackball), Keyboard
(QWERTY
Keyboard)
dan
Printer.
Peralatan-peralatan
tersebut
dapat
menghubungkan antara operator dengan
keadaan mesin atau sebagai work station
pemeliharaan lokal, baik itu pengamatan
peralatan
turbin,
pengontrolan
turbin,
pengamanan turbin maupun pemasukan data
baru ke kontrol panel.
3.4 Hardware Input-Output
Mark V di desain untuk berhubungan
langsung dengan peralatan turbin dan
generator seperti :
<I> <C> <R> Protection <P> Digital I/O <QD1> <S> Protection <P> Digital I/O <QD1> <T> Protection <P> Digital I/O <QD1> Digital I/O <QD1> RGambar 1 Dasar sistem TMR pada SPEEDTRONICTM
•
magnetic speed pickups
•
servos dan LVDT/Rs
•
sensor vibrasi
•
thermocouples
•
Resistive Temperature Devices (RTDs)
IV.
PENGENDALIAN START UP
4.1
Sistem Kontrol SPEEDTRONIC
TMMARK V
4.1.1
Desain
Dasar
Sistem
Kontrol
SPEEDTRONIC
TMMARK V
Kontrol turbin gas dilakukan dengan
kontrol start-up, kontrol percepatan, kontrol
kecepatan, kontrol temperatur dan fungsi
kontrol yang lain seperti tampak pada
gambar 3, sensor dari kecepatan turbin,
temperatur gas buang, dan parameter yang
lain menetukan kondisi operasi dari unit.
Saat diperlukan perubahan pada kondisi
operasi turbin karena perubahan beban atau
kondisi yang membahayakan turbin, maka
kontrol akan mengatur aliran bahan bakar ke
turbin. Misalnya bila temperatur gas buang
cenderung melebihi nilai yang referensi
yang diberikan untuk operasi turbin, maka
kontrol temperatur akan mengurangi suplai
bahan bakar ke turbin.
Gambar 3 Skema kontrol sederhana
Kondisi operasi turbin disensor dan
digunakan sebagai sinyal feedback ke sistem
kontrol Speedtronic. Ada tiga kontrol loop
utama, start-up, kontrol kecepatan, dan
kontrol temperatur yang di kontrol selama
turbin beroperasi.
4.2
Start Up Control
4.2.1 Sistem Starting
Seperti pada mesin-mesin yang ber
– ruang bakar internal lainnya, Gas Turbine
tidak bisa berputar atau tidak menghasilkan
tenaga putaran awalan sendiri pada saat
putarannya 0 ( zero speed ) oleh sebab itu
dibutuhkan sebuah sistem start untuk
melakukan perubahan keadaan Gas Turbine,
sebagai pemutar awal sampai mencapai
kecepatan putaran untuk pembakaran dan
membantu
untuk
mencapai
kecepatan
putaran tertentu, sehingga Gas Turbine yang
sudah dalam keadaan start pembakaran
tersebut mampu berputar dan berakselerasi
sendiri menuju ke kecepatan putaran
nominalnya.
Hal tersebut terselesaikan dengan
bantuan peralatan sebuah motor induksi
sebagai Motor Starter, dan dibantu dengan
Torque Converter yang dioperasikan dimana
ia berfungsi sebuah kopling penyambung
dengan accessory gear.
Gambar 4 Skema Turbin
