OPTIMISASI KONSUMSI DAYA MULTI MOTOR INDUKSI TIGA FASA PENGGERAK POMPA AIR MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA

A C H M A D S YA H I D 2 2 0 9 2 0 1 0 0 3

OPTIMISASI KONSUMSI DAYA MULTI MOTOR INDUKSI TIGA FASA PENGGERAK POMPA AIR

MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA

Dosen Pembimbing

Prof. Ir. Mochamad Ashari, M. Eng, PhD. Heri Suryoatmojo, ST, MT, PhD.

Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknologi Industri

1. Pendahuluan



Latar Belakang



Perumusan Masalah



Batasan Masalah



Tujuan Penelitian



Kontribusi Penelitian



Sistem Penulisan

1.1 Latar Belakang

 Motor induksi banyak digunakan di industri, pusat bisnis,

transportasi, dan lainnya.

 Motor industri konstruksinya yang kokoh, harganya

murah, dan perawatannya mudah.

 Motor induksi tiga fasa banyak digunakan sebagai

penggerak pompa air dengan kecepatan konstan yang menimbulkan water hammer.

 Penggunaan kecepatan variabel pada motor induksi tiga

fasa penggerak pompa air lebih efisien dalam setiap perubahan kebutuhan kapasitas air (beban).

1.1 Latar Belakang



Aplikasi multi motor induksi sebagai penggerak

pompa air cenderung meningkat dan untuk

menda-patkan perfomasi yang optimal perlu dilakukan.



Jauh sebelumnya berbagai macam penggunaan

kece-patan variabel pada motor induksi telah dilakukan

penelitian untuk menggerakkan kompresor,

refrige-rator, air conditioning, dan conveyor, untuk

1.2 Perumusan Masalah



Berapa besarnya konsumsi daya listrik multi motor

induksi tiga fasa penggerak pompa air pada

kecepa-tan konskecepa-tan dan kecepakecepa-tan variabel.



Bagaimana perbandingan biaya konsumsi daya

listrik multi motor induksi tiga fasa penggerak

pompa air pada kecepatan konstan dan kecepatan

variabel dengan menggunakan Algoritma Genetika.

1.3 Batasan Masalah



Penelitian ini diterapkan pada sistem Pompa Air

Perusahaan Daerah Air Minum Karang Pilang 2

Surabaya.



Proses optimisasi konsumsi daya multi motor

induksi tiga fasa penggerak pompa air dilakukan

pada saat sistem dioperasikan pada tanggal 1 Juli

2010 sampai dengan tanggal 7 Juli 2010.

1.4 Tujuan Penelitian

 Menganalisa karakteristik kapasitas aliran air (beban)

penggunaan multi motor induksi tiga fasa penggerak pompa air dengan kecepatan konstan.

 Menganalisa konsumsi daya listrik multi motor induksi

tiga fasa penggerak pompa air dengan kecepatan konstan dan dengan kecepatan variabel dengan algoritma genetika.

 Menganalisa konsumsi biaya listrik multi motor induksi

tiga fasa penggerak pompa air dengan kecepatan konstan dan dengan kecepatan variabel dengan algoritma genetika.

1.5 Kontribusi Penelitian

 Penelitian ini memberikan kontribusi terhadap

perkem-bangan elektronika daya, khususnya dalam penggunaan sistem kecepatan variabel, untuk meminimalkan konsumsi daya dan biaya operasional dan sekaligus memperbaiki keadaan sistem dengan mengurangi kerusakan (life time) dan kebisingan lingkungan.

 Melalui penerapan metode yang diusulkan, diharapkan

akan dapat mempercepat proses komputasi dengan hasil yang optimum dan sekaligus memberikan wawasan ke sistem pompa yang lebih baik.

1.6 Sistem Penulisan



Bab 1

: Pendahuluan



Bab 2

: Kajian Pustaka dan Dasar Teori



Bab 3

: Metoda Penelitian



Bab 4

: Hasil Penelitian dan Pembahasan



Bab 5

: Penutup

2. Teori Penunjang



Kajian Pustaka



Motor Induksi



Pompa air



Alogaritma Genetika



Tarif Tenaga Listrik

2.1 Motor Induksi Tiga Fasa



Besarnya kecepatan sinkron

N

_s

=

Dimana:



N

_s

= kecepatan sinkron (rpm)



f = frekwensi suplai (Hz)

2.1 Motor Induksi Tiga Fasa

(lanjutan)



Besarnya Slip dapat dihitung seperti pada

persamaan berikut ini.

Slip (%) =

Dimana:

N

_s

= kecepatan sinkron (rpm)

N

_r

= kecepatan rotor (rpm)

(

)

%

100

x

N

N

N

s r s

−

2.3 Pompa Air

Gambar 2.1.

Karakteristik Hubungan antara Konsumsi Daya Motor dan Kapasitas Aliran air.

Pompa Air (lanjutan)

 Biaya hemat energi M_s (rupiah/tahun) yang diperoleh dengan menggunakan kecepatan variabel adalah :

 Biaya jika menggunakan motor dengan kecepatan konstan yaitu:

Pompa Air (lanjutan)

 Keterangan :

M_s = Biaya hemat energi (rupiah/tahun)

M_v = Biaya jika menggunakan motor dengan kecepatan konstan (rupiah/tahun) M_inv = Biaya jika menggunakan motor dengan kecepatan variabel (rupiah/tahun) P = Daya motor (kW)

A = Kapasitas Tinggi Aktual (%) B = Kapasitas Reduksi kran (%) Q = Kapasitas Aliran Air (%)

f_inv = Frekwensi Operasi Inverter (Hz) f_s = Frekwensi Power Suplai (Hz)

D = Jumlah hari operasi per tahun (hari/tahun) H = Jumlah jam operasi per hari (jam/hari) M = Harga energi listrik (Rp/kWh)

=Efisiensi motor (%) = Efisiensi inverter (%) m

η

inv

η

Alogaritma Genetika

Gambar 2.4

Siklus Algoritma Genetika (Suyanto, 2005)

Alogaritma Genetika

(lanjutan)

Nilai Fitness (f):

 Ukuran performansi suatu individu.

 Di dalam evolusi alam individu yang bernilai fitness tinggi

bertahan hidup sedangkan yang bernilai fitness rendah akan mati.



f.mak = h...memaksimalkan fungsi h



f.min = 1 / h...meminimalkan fungsi h



f.min = 1 / (h+a)...meminimalkan fungsi h

Komponen Utama Alogaritma Genetika

Pengkodean :

 Real number encoding.  Discrete decimal encoding.  Binary encoding.

Gambar 2.3

Pengkodean real number, discrete decimal dan binary (Suyanto 2005)

Seleksi

Gambar 2.4

Roda Roulette (Suyanto, 2005)

K2

K1

K4

K3

Kompetisi dan turnamen:

Seleksi dilakukan dengan menggunakan prosentasi fitness setiap individu.

Pindah Silang (Crossover)

Gambar 2.5

Proses Pindah Silang (Suyanto, 2005)

Mutasi

Gambar 2.6

Contoh Proses Mutasi (Suyanto, 2005)

Banyaknya individu yang mengalami mutasi ditentukan oleh besarnya probabilitas mutasi.

Penentuan Parameter AG



Jumlah generasi (MaxGen)



Ukuran populasi (UkPop)



Probabilitas crossover (pc)



Probabilitas mutasi (pm)

Tarif Tenaga Listrik

 Tarif Dasar Listrik untuk keperluan pelayanan sosial.  Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Rumah Tangga.  Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Bisnis.

 Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Industri.

 Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Kantor Pemerintah dan Penerangan Jalan Umum.

 Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Traksi pada tegangan menengah.  Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Penjualan Curah (bulk) pada

tegangan menengah.

Tarif Tenaga Listrik

3. METODE PENELITIAN Mulai Studi Literatur Pengumpulan Data Analisis Data Simulasi Desain Akhir

Studi Literatur

Mencari bahan bacaan yang diperoleh dari

jurnal-jurnal internasional, laporan-laporan teknik, dan

buku-buku teks yang berhubungan dengan

Pengumpulan Data

Gambar 3.1

Pompa Air Forwading PDAM Karang Pilang II Surabaya

Data-data pompa air forwading

PDAM Karang Pilang II Surabaya

 Nama pompa : Forwading Pump  No. Produk : P-928020 No. 6-1  Tipe & ukuran : CDMV 500X400  Tanggal : 18 September 1997  Total Head : 60 m

 Rate of Flow : 30 m kubik per menit atau 500 liter per detik  Kecepatan : 994 rpm  Daya Listrik : 400 kW  Tegangan : 6 kV  Poles : 6 P  Isolasi : F  Frekuensi : 50 Hz  Syncro Speed : 1000 rpm  Service Factor : 1

Tabel 3.1

Pengoperasian Pompa Air tanggal 1 Juli sampai dengan tanggal 7 Juli 2010 [PDAM].

Data-data pompa air forwading PDAM Karang Pilang II Surabaya

Tabel 3.2

Kapasitas Aliran Air Q rata-rata setiap hari dari jam 00 sampai dengan jam05[PDAM].

Tabel 3.3

Kapasitas Aliran Air Q rata-rata setiap hari dari jam 06 sampai dengan jam11[PDAM].

Tabel 3.4

Kapasitas Aliran Air Q rata-rata setiap hari dari jam 12.00 sampai dengan jam17 [PDAM].