Sistem Proteksi Turbin

Sistem Proteksi Pada Turbin Uap Studi pada PLTU Gresik Unit 3 dan 4 Oleh Yuliandra S Nurdin ST MT PLN Puslitbang

Pendahuluan  Kesalahan dan kondisi tidak normal pada turbin dapat menyebabkan kerusakan pada plant ataupun komponen lain dari pembangkit.

 Sehingga dibutuhkan sistem pengaman untuk menjaga sistem dari kerusakan dan kondisi tidak normal

Syarat Sistem Proteksi  Kesalahan dan kondisi tidak normal pada turbin dapat menyebabkan kerusakan pada plant ataupun komponen lain dari pembangkit.  Sistem Proteksi harus dapat beroperasi dengan stabil.  Kerusakan yang tidak dapat ditangani oleh sistem proteksi utama harus didukung oleh sistem proteksi tambahan (secondary protection).

Gangguan Pada Turbin Loss of lubricating oil. Tidak adanya lubrikasi akan menyebabkan kehausan pada bearing.

High turbine exhaust pressure (Low condenser vacuum) Trip akan terjadi jika adanya deteksi terjadinya low vacuum dan terjadinya mechanical action yang menyebabkan emergency valve bekerja.

LP exhaust steam temperature high Temperatur exhaust steam menjadi indikasi spray water system. Spray water bertindak sebagai sarana proteksi apabila temperatur keluar LP turbin high.

Loss of electric energy in governor Governor ini biasanya menggunakan penggerak listrik atau elektronik. Kegagalan operasi governor akan memberikan sinyal trip dan sistem proteksi berfungsi.

Over Speed Turbin akan overspeed ketika torsi yang dihasilkan oleh aliran steam lebih besar dari torsi lawan yang dihasilkan beban. Gaya yang dihasilkan melebihi dari disain motor jika diteruskan akan melebihi yield point material akibatnya rotor akan rusak.

Loss of lubricating oil.

Oli digunakan untuk mendinginkan bearing dan melumasi bearing pada turbin dan generator. Tidak adanya lubrikasi akan menyebabkan kehausan pada bearing. Skema Pelumasan Turbin

G

Main Oil pump

Pressure Regulating

Turbine boost Oil Cooler

Oil turbine boost pump

Oil Tank

AC motor Oil pump

DC motor Oil pump

Skema low condenser vacuum & LP exhaust steam temperature high Actuator Actuator

Steam

Set point

Stop valve

Governor valve

Temperature & Pressure Control

Overspeed  Turbin akan overspeed ketika torsi yang dihasilkan oleh aliran steam lebih besar dari torsi lawan yang dihasilkan beban.  Gaya yang dihasilkan melebihi dari disain motor jika diteruskan akan melebihi yield point material akibatnya rotor akan rusak  Kemungkinan terjadinya overspeed :  Pada saat run up.  Ketika unit tiba-tiba diputus dari beban.  Kemungkinan overspeed dapat dikurangi secara normal dengan koordinasi ketika pembukaan circuit breaker dan penutupan steam valve.

Fcf = m ω2 r

 Sistem proteksi berfungsi untuk menjaga kecepatan turbin agar tidak melebihi kecepatan maksimum yang mampu ditahan oleh unit

Waktu Respon overspeed protection

Overspeed trip harus diatur sebisa mungkin jauh dibawah kecepatan maksimum untuk memberikan waktu respon yang memadai pada sistem proteksi.

Overspeed Protection Electro Hydraulic

Hydraulic trip header solenoid

Solenoid Valve

Solenoid Valve

RPM

RPM

Trip valve

Steam

Power Supply

Alarm Os Logic

Alarm

Power Supply

Os Logic

Steam Turbine Speed sensor

A

B

Power Source

Overspeed Protection Mechanical Overspeed

Governor Valve GV mengontrol aliran uap yang masuk ke turbin

Emergency Stop Valve Kegunaan utama ESV; 1) Menutup dengan cepat aliran uap saat terjadi emergency trip. 2) Menghentikan suplai uap saat shutdown.

Prinsip Kerja ESV ; The emergency stop valve is a single seat valve with integral pilot valve. Steam enters via the inlet of the valve casing (2) and remains above the valve cone (7) when the stop valve is closed. A pilot valve, integral with the valve spindle (6) is provided for relieving, thereby reducing the force necessary for opening. The valve cone (7) slides in the bushing of the valve cover (4) and has a bead on the back which lies against the base bushing (5) and provides additional sealing at this point when the valve is fully open. Valve spindle is secured against rotation. Metal packing bushes (3) seal the valve spindle.

Emergency Stop Valve Kegunaan utama ESV; 1) Menutup dengan cepat aliran uap saat terjadi emergency trip. 2) Menghentikan suplai uap saat shutdown. ESV terdiri dari single seat valve yang terintegrasi dengan pilot

valve. Uap (steam) masuk ke valve casing (2). Prinsip Kerja ESV di PLTU Gresik ?

Actuator  Actuator merupakan alat berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dari sistem kontrol menjadi gerak mekanik.  Dalam hal ini steam turbine actuator bertindak sebagai penggerak valve.

Jenis Actuator :  Hydraulic fluid actuator Menggunakan kontrol hidrolik untuk mengaktifkan mekanisme valve.

 Pneumatic actuator Bekerja dengan meniupkan udara bertekanan pada sistem valve.

 Electric actuator Menggunakan kontrol electric untuk mengaktifkan mekanisme valve.

 Electrohydraulic actuator Kombinasi kontrol electrik dan hidrolik, menggunakan motor pompa memompakan oli ke piston dan mengasilkan gaya keluaran.

untuk

Hydraulic Fluid Actuator  Turbin uap kapasitas medium dan besar umumnya menggunakan kontrol hidrolik untuk mengaktifkan mekanisme valve.  Sistem hidrolik biasanya memiliki reservoir dan pompa yang independen. untuk menyediakan aliran fluida yang seketika saat terjadi perubahan pada beban. Gas-charged accumulators digunakan Gangguan dapat terjadi jika kualitas minyak hidrolik tidak dijaga, untuk itu minyak

hidrolik harus memiliki kriteria umum berikut:  Terjaga kebersihannya.  Fire-resistant fluids (FRF).  Mampu melewati pipa-pipa kecil pada valve relai.  Memiliki pompa backup.

Pneumatic actuator Bekerja dengan meniupkan udara bertekanan pada sistem valve. Beberapa jenis pneumatic actuator yaitu: • Diaphragm actuators • Piston actuators,

Electric actuators  Dapat bekerja di berbagai situasi  Biasanya terdiri dari motor dan gear train  Dapat menghasikan torsi dengan rentang yang besar.

Electrohydraulic actuator  Menggunakan motor pompa  untuk memompakan oli ke piston dan mengasilkan gaya keluaran.