LAPORAN PRAKTIKUM
POMPA AIR PENGISI KETEL UAP Disusun sebagai laporan untuk memenuhi tugas mata kuliah operasi pembangkit tenaga listrik
Disusun oleh Andoyo Prawiro Henry Yuman D. Kasyfun Nadhir Z.
NIM. 111724005 111724005 NIM. 111724013 NIM. 111724018
Kelas 3C-TPTL
TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
I. Tujuan Percobaan
Mahasiswa dapat memahami spesifikasi pompa air pengisi ketel uap/boiler,
Mahasiswa dapat memahami sistem kerja pada pompa pengisi ketel uap,
Mahasiswa dapat memahami karakteristik pompa pengisi ketel uap,
Mahasiswa dapat memahami cara pengukuran parameter-parameter pada pompa pengisi ketel uap,
Mahasiswa dapat mengetahui jumlah air yang digunakan pada ketel uap dalam
pengoperasian ketel uap.
II. Dasar Teori
A. Air Pengisi Ketel Uap Air pengisi / feed water adalah air yang digunakan untuk memasok kebutuhan air ke boiler drum, yang nantinya akan digunakan sebagai bahan baku untuk pembentukan uap. Air pengisi ketel uap ini haruslah air yang telah ditreatment, seperti filtrasi, demineralisasi, dan softening untuk memastikan bahwa air yang masuk boiler benar-benar bersih dari kotoran-kotoran yang tersuspensi maupun yang terlarut, dan juga memastikan bahwa air yang masuk boiler telah memenuhi syarat air masuk boiler tersebut .
Umumnya sistem air pengisi dibagi menjadi dua bagian yaitu ;
1. Sistem air pengisi tekanan rendah (sistem condensate),
aliran sistem air pengisi
takanan rendah mencakup rangkaian dari hotwell hingga deaerator
2. Sistem air pengisi tekanan tinggi, aliran sistem air pengisi takanan tinggi mencakup rangkaian dari deaerator hingga boiler drum.
Pada kedua sistem dilakukan proses penaikan temperatur dan tekanan pada air pengisi dengan tujuan sebagai berikut ;
Tujuan menaikkan temperatur air pengisi : 1. Mencegah thermal stress 2. Mengurangi kerja boiler 3. Meningkatkan efisiensi ruang bakar
Tujuan menaikkan tekanan air pengisi : 1. Mencegah air pengisi yang menuju boiler berubah fasa menjadi uap 2. Agar air pengisi dapat masuk kedalam boiler drum.
Berikut adalah gambar skematik sirkulasi air dan steam pada boiler :
Gambar 1. Sirkulasi air dan steam pada boiler.
Air pengisi boiler / feed water, sebelumnya akan ditampung pada sebuah tangki make up water / tangki penampung. Sumber feed water ini dapat berasal dari air yang disirkulasikan kembali dari kondensor (air kondensat), dan juga dapat berasal dari sumber air sebagai air tambahan. Air ini kemudian akan dialirkan ke dalam boiler drum dengan menggunakan sebuah pompa.
III. POMPA AIR PENGISI AIR KETEL
Pompa adalah suatu alat mekanik yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Pompa
mengubah energi mekanik (dari mesin penggerak pompa)
menjadi energi tekan fluida pada fluida yang dipompa. Kenaikan tekanan cairan digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek. Klasifikasi pompa secara umum dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu pompa kerja positif (positive displacement pump) dan pompa kerja dinamis (non positive displacement pump).
Pompa kerja positif Pada pompa kerja positif kenaikan tekanan cairan dalam pompa disebabkan oleh pengecilan volume ruangan yang ditempati fluida. Adanya elemen yang bergerak dalam ruangan menyebabkan volume ruangan akan membesar atau mengecil sesuai dengan gerakan elemen tersebut. Contoh dari jenis pompa ini adalah pompa torak (reciprocating pump) dan pompa putar (rotary pump).
Pompa kerja positif Pompa kerja dinamik dikarakteristikkan oleh cara pompa beroperasi: impeller yang berputar mengubah energi kinetik menjadi tekanan atau kecepatan yang diperlukan untuk memompa fluida. Jenis pompa ini ada 2, yaitu pompa sentrifugal dan pompa efek khusus.
1. Pompa yang digunakan untuk mengisi ketel uap pada praktikum Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, air yang masuk boiler harus memenuhi syarat temperatur dan tekanan yang diperbolehkan untuk masuk boiler drum/ ketel. Hal ini dikarenakan tekanan di dalam boler drum cukup tinggi, sehingga air umpan yang akan masuk ke dalam boiler drum tersebut juga harus memiliki tekanan yang sama dengan kondisi di dalam boiler drum, agar tidak terjadi reverse flow. Oleh karena itu, maka dibutuhkan pompa yang sesuai untuk memenuhi syarat-syarat tersebut. Dan jenis pompa yang digunakan sebagai pompa pengisi ketel uap pada boiler di laboratorium teknik energi ini
adalah pompa sentrifugal bertingkat dengan merek
Grundfos buatan Denmark.
Pompa ini dinilai dapat menciptakan tekanan pada air
pengisi untuk kemudian dialirkan kepada boiler drum. Pompa air pengisi digerakkan oleh motor listrik melalui kopling hidrolik pengatur putaran (variable speed hydraulic coupling). Pompa dilengkapi dengan saluran dan katup sirkulasi. Ketika pompa beroperasi dengan kapasitas aliran beban rendah, maka sebagian besar tenaga daya yang yang butuhkan pompa akan dirubah menjadi panas yang menaikkan suhu air pengisi. Aliran sirkulasi akan mencegah air didalam pompa menjadi terlalu panas hingga menguap dan menyebabkan kapitasi yang akan merusak impleller pompa. Pipa saluran sirkulasi menghubungkan sisi keluar (discharge) pompa sebelum katup cek (check valve) kembali ke sisi masuk (suction) pompa, dilengkapi dengan katup kontrol sirkulasi untuk mempertahankan aliran minimum pompa, dan dua katup isolasi sebelum dan sesudah katup kontrol sirkulasi.
Gambar 2. Pompa sentrifugal bertingkat untuk pengisian air ketel.
2. Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal adalah pompa yang menggunakan gaya sentrifugal melalui gerakan impeller untuk menghasilkan penambahan tekanan yang berguna untuk memindahkan fluida cair yang dipompakan. Prinsip kerja pompa sentrifugal didasarkan pada hukum kekekaalan energi. Cairan yang masuk pompa dengan energi total tertentu mendapatkan tambahan energi dari pompa sehingga setelah keluar dari pompa, cairan akan mempunyai energi total yang lebih besar. Secara singkat cara kerja atau prinsip kerja pompa sentrifugul adalah dimulai dengan dimasukan fluida cair yang akan dipindahkan kedalam rumah pompa dan memenuhi seluruh impeller. Impeller disambungkan dengan poros pompa yang akan memutar impeller tersebut, yang dayanya didapat dari motor penggerak yang disambungkan pada poros motor. Setelah itu impeler yang berputar akan menghasilkan gaya sentrifugal yang mengangkat atau memindahkan fluida cair keluar dari bilah-bilah impeller dengan kecepatan yang tinggi. Bersamaan dengan dipindahkannya fluida,
maka sejumlah fluida melalui suction pipe juga terhisap ke bagian tengah impeller, pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeler, ruang diantara sudu‐sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terisap masuk. Sedangkan fluida cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi tadi kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (dapat berupa volute/diffuser), sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Akibatnya fluida cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head total dari fluida cair pada flens keluar (tekan) dan flens masuk (isap) disebut head total pompa.
Gambar 3. Pompa sentrifugal.
Kerugian pompa sentrifugal ialah:
Tekanan keluaran terbatas
Tidak mampu priming sendiri
Untuk mengatasi tekanan keluaran yang terbatas dapat diatasi dengan membuat pompa tingkat banyak pada poros yang sama, sedangkan untuk mengatasi priming, dapat diatasi dengan pemasangat alat yang membantu priming sendiri.
Karakteristik pompa sentrifugal adalah sebagai berikut :
Gambar 4. Karakteristik pompa sentrifugal.
POMPA SENTRIFUGAL BERTINGKAT
Pompa ini menggunakan beberapa impeller yang dipasang secara berderet (seri) pada satu poros. Fluida cair yang keluar dari impeller pertama dimasukan ke impeller berikutnya dan seterusnya sampai impeller terakhir. Sehingga total head pompa akan ini lebih tinggi daripada pompa satu tingkat karena merupakan penjumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masing-masing impeller. Keuntungan dari pompa ini tentu cocok untuk digunakan pada aliran dengan tekanan kerja yang tinggi namun bervolume kecil, sedangkan kekurangannya pompa ini tidak cocok digunakan pada aliran volume yang besar dan bertekanan rendah, selain pompa ini mengeluarkan suara yang lebih bising karena banyaknya kipas yang digunakan.
IV. Gambar Skematik
Gambar 5. Gambar skematik sistem pengisian air ketel.
V.
Kendali Operasi
Dalam sistem pengisian air ketel, ada 3 katup yang harus diperhatikan, yaitu katup keluaran air pengisi ketel (No.9), katup pemasok air pengisi ketel uap (No.10), dan katup blowdown ketel (No.11). Setelah sistem kelistrikan pada boiler dinyalakan dan pemasok air telah siap, maka :
Buka katup keluaran air pengisi ketel No.9
Buka katup pemasok air pengisi ketel uap No.10
Tutup katup blow down ketel uap No.11
Gambar 6. Katup No.9.
Gambar 7. Katup No.10 & 11.
VI. Pengukuran
Gambar 8. Flowmeter
Untuk mengukur jumlah air yang masuk ke dalam boiler drum dari tangki air make up / tangki penampungan, maka digunakan flowmeter / meter air. Cara pengukurannya adalah sebagai berikut :
Pada bagian berwarna merah di bagian atas flowmeter adalah bagian yang menunjukan angka real / aslinya,
Sedangkan bagian berwarna putih di bagian bawah flowmeter, menunjukan angka desimal setelah angka aslinya,
Cara pembacaan angka desimal, dimulai dari angka pengali 0.1, kemudian 0.01, 0.001, dan 0.0001,
Satuan dari flowmeter / meter air ini adalah meter kubik (m 3)
Contoh, pada gambar diatas, hasil pembacaannya adalah 349.5847 m 3
VII. Data hasil praktikum
Parameter yang dicari pada pengisian air ketel uap ini ialah jumlah air yang diperlukan oleh boiler untuk sekali pengoperasian. Dan di dapat data sebagai berikut :
Waktu
Posisi Water Meter
Tabel 1. Data pengukuran kebutuhan air pengisi ketel
(m3) 08.40
352.0055
09.10
352.0888
09.15
352.0888
09.20
352.0888
09.25
352.0888
09.30
352.0888
09.35
352.0888
09.40
352.0888
09.45
352.0888
09.50
352.1394
09.55
352.1703
10.00
352.1703
10.05
352.2114
10.10
352.2480
10.15
352.2906
10.20
352.3317
10.25
352.3317
10.30
352.3716
10.35
352.4148
10.40
352.4496
10.45
352.4496
10.50
352.4724
10.55
352.4724
11.00
352.4724
VI.
Perhitungan
Jumlah air yang dibutuhkan dalam pengoperasian boiler = posisi water output – posisi water input = (352.4724 - 352.0055) m 3 = 0.4669 [m 3]
= 466,9 [Liter]
Laju air masuk boiler
=
=
= 3.335 [Liter / menit]
VIII. Analisis
Air dari tangki air make up / penampung yang masuk ke dalam boiler drum, berasal dari 2 sumber yaitu air kondensat, dan air penambah,
Pada praktikum ini, digunakan pompa sentrifugal bertingkat untuk meningkatkan tekanan dan temperatur air pengisi ketel agar sesuai dengan keadaan tekanan dan temperatur pada boiler drum,
Dari
data
hasil
perhitungan,
didapat
jumlah
air
yang
dibutuhkan
dalam
pengoperasian boiler adalah sebanyak 466,9 liter, dimana posisi awal water meter adalah 352.0055 m 3 dan posisi akhirnya adalah 352.4724 m3.
