STUDI SISTEM KONTROL LEVEL KONTROL LEVEL PADA PADA SISTEM PENDINGIN AIR STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU LIMITED UNIT 2
LAPORAN KERJA PRAKTIK DI STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU LIMITED PANGALENGAN, JAWA BARAT Tanggal 21 Juli s/d 21 Agustus 2014
Oleh Esther Kezia 13311032
Program Studi Teknik Fiska Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Bandung 2014
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
LEMBAR PENGESAHAN STUDI SISTEM KONTROL LEVEL PADA SISTEM PENDINGIN AIR STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU LIMITED UNIT 2 LAPORAN KERJA PRAKTIK DI STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU LIMITED, PANGALENGAN, KABUPATEN BANDUNG
Tanggal 21 Juli s/d 21 Agustus 2014 Oleh Esther Kezia 13311032 Laporan ini telah diperiksa dan disetujui
Pangalengan, 10 November 2014
Menyetujui. Pembimbing Kerja Praktik Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
Hariyanto
Mengetahui, Head of Production Department Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
Ismail Hidayat
Head of HRD Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
M. Solihin
.
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
KATA PENGANTAR Puji dan dan syukur dipanjatkan ke hadirat hadirat Tuhan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas limpahan rahmat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan Laporan Kerja Praktik ini. Laporan Kerja Praktik ini disusun setelah penulis melakukan kegiatan Praktik Kerja Lapangan (PKL) yang dimulai pada tanggal 21 Juli 2014 sampai dengan tanggal tanggal 21 Agustus 2014 di PT. Star Star Energy Geothermal Wayang Wayang Windu Ltd., Pangalengan, Kabupaten Bandung. Pelaksanaan Praktik Kerja Lapangan ini meliputi kegiatan orientasi umum lapangan serta studi literatur. Hal ini dimaksudkan agar agar penulis mampu melakukan perbandingan perbandingan antara kondisi kondisi kerja di lapangan dengan teori yang berlaku di bangku perkuliahan. Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan Laporan Laporan Kerja Praktik ini, oleh karena itu penulis terbuka bagi segala kritik dan saran yang membangun dari pihak manapun agar laporan ini menjadi lebih baik. Dalam penyusunan Laporan Kerja Praktik ini penulis mendapat banyak bimbingan, dukungan baik moriil maupun materiil, serta bantuan dan arahan yang berasal dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala rasa hormat penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: !
Bpk. Ir. F.X Nugroho M.Benv, Ph.D , selaku Ketua Jurusan Teknik Fisika di Institut Teknologi Bandung.
!
Bpk. Ismail Hidayat, selaku Wayang Windu Production Superintendent
!
Bpk.
Harianto,
selaku
supervisor
departemen
prodkusi
yang
telah
membimbing selama proses kerja praktik. !
Seluruh staff Production Department yang telah memberikan ilmu serta informasi selama proses kerja praktik.
!
Seluruh staff Engineering Department yang telah memberikan ilmu tentang sistem kontrol pada sistem pendingin air.
!
Bpk. M. Solihin dan Ibu Nayla yang telah membantu pelaksanaan Kerja Praktik.
!
Bpk. Burhan, yang telah memberikan penjelasan tentang detai proses pembangkitan di area Power Station ..
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
!
Bpk. Juju dan Bpk. Sutarman, yang telah memberikan penjelasan tentang detail proses yang berada di luar area Power Station dari mulai sumur produksi hingga sumur injeksi.
!
Seluruh staff di Electrical, Control, and Instrumentation Department yang telah membantu dalam memberikan data untuk proses penyusunan laporan kerja praktik.
!
Seluruh elemen staff di Star Energy Geothermal (Wayang Windu) Ltd. yang telah memberikan dukungan dan pengalaman kepada penulis selama pelaksanaan Kerja Praktik.
!
Seluruh teman – teman seperjuangan yang sama-sama melaksanakan Kerja praktik di Star Energy : Agus Hamdani, M. Rizki Erlangga, A. Baharuddin, M. Beta, Melyana Dwi, Khansa Ambar, Linda Arnisda, Novarida Hidayanti , Aceng K, Hafizh Dhiyaul , Nursanty.
!
Serta semua pihak yang yang telah terlibat serta membantu
yang tidak tidak dapat
disebutkan satu persatu. Akhir kata, penulis hanya manusia yang tidak luput dari kesalahan dalam penulisan laporan ini, Oleh karena itu penulis memohon maaf yang sebesarbesarnya atas segala hal yang kurang berkenan.
Bandung, 25 Agustus 2014 Penulis
...
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
ABSTRAK Sistem pendingin air pada pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah sistem yang melanjutkan siklus uap air setelah melewati turbin. Uap air dikondensasikan dengan condenser dengan air dingin yang berasal dari cooling tower. Kondensat tersebut kemudian sebagian dialirkan menuju cooling tower
untuk didinginkan dan menuju sumur injeksi. Pada sistem ini, condenser dan cooling tower adalah komponen penyimpan air yang harus diperhatikan
ketinggiannya. Condenser adalah alat yang berfungsi untuk mengubah fasa air dari uap air (vapor) menjadi cair (liquid). Pada proses pembangkit listrik tenaga panas bumi, selain berfungsi sebagai penukar kalor, condenser juga berfungsi memisahkan air dengan NCG (Non Condensable Gas). Level air pada condenser harus dijaga untuk menjaga kehampaan dari condenser agar efisiensi proses meningkat. Apabila level condenser melebihi 1100 mm, maka alarm akan berbunyi kemudian akan berlanjut dengan beberapa interlock yang menjadikan turbin trip. Cooling tower adalah komponen penukar kalor antara air panas dengan udara di sekitar sehingga menampung air dingin. Air dingin tersebut juga dijaga ketinggiannya agar tidak terlalu rendah. Apabila level basin cooling tower mencapai -480 mm pada alat ukur, maka ACW ( Auxilary Cooling Water ) Pump akan trip. Sistem kontrol diperlukan untuk mengatur ketinggian level dengan bukaan control valve yang ada. Pada laporan ini akan dibahas mengenai sistem kontrol level pada condenser beserta simulasi dengan perangkat lunak Matlab.
Kata kunci: Sistem Pendingin Air, Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, Condenser , Cooling tower, PID Controller, Matlab
.;
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """" # KATA PENGANTAR """""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" ## ABSTRAK """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" "" #$ DAFTAR ISI """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" $ DAFTAR GAMBAR """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" $## DAFTAR TABEL """""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """ #% BAB 1. PENDAHULUAN """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""" & 1.1.
Latar Belakang """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
&
1.2.
Identifikasi Masalah """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
'
1.3.
Rumusan Masalah """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
'
1.4.
Tujuan dan Manfaat """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
'
1.4.1.
Tujuan :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::::::: <
1.4.2.
Manfaat ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: =
1.3.
Batasan Masalah """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
(
1.4.
Sistematika Penulisan Laporan """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
(
BAB 2. SEJARAH DAN PROFIL PERUSAHAAN """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" ) 2.1.
Sejarah Singkat Star Energy Geothermal Wayang Windu Limited """""""""""""" )
2.2.
Profil Perusahaan """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
*
2.3.
Ruang Lingkup Kegiatan Perusahaan """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
+
2.4.
Visi dan Misi Perusahaan """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
,
2.4.1.
Visi dari Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: >
2.4.2.
Misi dari Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: >
2.4.3.
Nilai dari Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. :::::::::::::::::::::::::::::::::::::: >
2.5.
Struktur Organisasi Perusahaan """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" &-
2.6.
Manajemen Perusahaan """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
2.7.
Gambaran Umum Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. """"""""""""""" &'
&&
BAB 3. TEORI DASAR """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""" '& 3.1.
Alat Penukar Kalor """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" '&
3.2.
Sistem Kontrol """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
'.
3.2.1.
Sensor, Transmitter , Indicator:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::::
3.2.2.
Alat Ukur Level ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: <@
3.2.3.
Controller ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: <>
3.2.4.
Control Valve :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::: ==
;
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
BAB 4. SISTEM PENDINGIN AIR STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU Ltd. UNIT 2 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""" (* 4.1.
Diagram Heat Balance dan Human Machine Interface Sistem Pendingin
Air Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. Unit 2 Terlampir """"""""""""""""""" "" (* 4.2.
Proses Sistem Pendingin Air """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" (*
4.3.
Sistem Kontrol pada Condenser dan dan Cooling Tower """""""""""""""" """""""""""""""" """""""""""""""""" """""" (+
4.3.1.
Condenser ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: ::::::::::::::::::: =@
4.3.2.
Cooling Tower :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: =>
BAB 5. PEMODELAN SISTEM KONTROL LEVEL HOTWELL LEVEL HOTWELL CONDENSER SISTEM PENDINGIN AIR STAR ENERGY GEOTHERMAL Ltd. UNIT 2 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" /5.1.
Desain Sistem Kontrol """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" /-
5.1.1.
Diagram Blok::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: AB
5.1.2.
Fungsi Transfer Sistem Kontrol ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::::: AB
5.1.3.
Simulasi ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: ::::::::::::::::::::::::::::::: AA
5.2.
Analisis """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" /)
BAB 6. KESIMPULAN """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""" /+ 6.1.
Kesimpulan """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
/+
6.2.
Saran """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
/+
DAFTAR PUSTAKA """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" /, LAMPIRAN """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" )-
;.
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2 1. Logo Star Energy
6
Gambar 2.2. Logo PERTAMINA Geothermal Energy
6
Gambar 2.3 Skema Rangkaian Sejarah Star Energy Geothermal Wayang Windu
Ltd.
7
Gambar 2.4 Lokasi Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
8
Star Energy Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. 11 Gambar 2.5 Struktur Organisasi di Star Gambar 2.6 Siklus PLTP di SEGWWL
12
Gambar 2.7 Peta Sumur SEGWWL
14
Gambar 2.8 Sumur Produksi
14
Gambar 2.9 Jalur two phase
15
Gambar 2.10 Separator
16
Gambar 2.11 Rock 2.11 Rock Muffler
16
Gambar 2.12 Scrubber
17
Gambar 2.13 Turbin Uap
17
Gambar 2.14 Generator
18
Gambar 2.15 Transformator
18
Gambar 2.16 Condenser
19
Gambar 2.17 Hotwell 2.17 Hotwell pump
19
Gambar 2.18 Cooling tower
20
Gambar 2.19 Gas removal system
20
Gambar 3.1 Condenser
22
Gambar 3.2 Diagram Skematik Cooling Water System
22
Gambar 3.3 Cross Flow Natural Draft Cooling Draft Cooling tower (kiri), Counter Flow
Natural Draft Cooling Draft Cooling(kanan)
24
Gambar 3.4. Forced Draft Cooling Draft Cooling tower
26
Gambar 3.5. Induced Draft Counter Draft Counter Flow Cooling Tower
26
Gambar 3.6. Induced Draft Cross Draft Cross Flow Cooling Tower
26
Gambar 3.7. Loop Sistem Kontrol
27
;..
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 3.8. Diagram Blok Kontroler PID
31
Gambar 3.9 Flow Characteristic Control Valve
32
Gambar 5.1 Diagram Blok Sistem Kontrol Level Hotwell Level Hotwell Condenser Negative
40
Feedback Gambar 5.2 Kondisi Proses pada Condenser
41
Gambar 5.3 Ilustrasi
41
Proses Kontrol Level Kontrol Level
Gambar 5.4 Flow Characteristic Control Valve Equal Percentage
43
Gambar 5.5 Diagram Blok Simulink dengan PI Controller
44
Gambar 5.6 Diagram Blok Simulink dengan PID Controller
44
Gambar 5.7 Respon
Sistem Hasil Simulasi (kiri: PI Controller , kanan: PID Controller )
45
;...
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
DAFTAR TABEL
Tipe Mechanical Draft Tower Draft Tower Tabel 3.1 Tipe Mechanical
25
Tabel 3.2
Perbandingan Parameter PID
32
Tabel 5.1
Perbandingan Respon Sistem Hasil Simulasi
45
.C
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Indonesia adalah negara dengan potensi panas bumi terbesar di dunia. Dengan potensi ini, diharapkan Indonesia dapat memanfaatkan sumber daya tersebut serta mampu mengoptimalkannya sehingga dapat membantu dalam menambah jumlah produksi listrik di negeri. Salah satu pembangkit listrik panas bumi (PLTP) ya ng terbesar di Indonesia adalah Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. Bahan utama dalam PLTP adalah uap air atau steam. Walaupun Indonesia memiliki potensi yang besar, tetap harus mengoptimalkan produksi dengan peralatan yang ada. Peralatan utama yang terlibat dalam suatu pembangkit listrik panas bumi adalah Turbin, generator, condenser, cooling tower, dan pipapipa. Cooling tower dan condenser adalah alat yang terhubung dalam sebuah
sistem yakni sistem sirkulasi air pendingin. Pada sistem ini steam keluaran turbin akan dihisap dengan condenser di mana di dalam condenser steam tersebut akan didinginkan dengan siraman air yang berasal dari cooling tower. Air panas keluaran condenser kemudian dibagi, ada yang dialrkan untuk diinjeksi kembali ke dalam tanah, ada yang dialirkan menuju cooling tower untuk didinginkan. Air yang diibawa ke cooling tower didinginkan dengan gesekan langsung dengan udara. Pada sistem air pendingin ini (water cooling unit ), ), terdapat beberapa kontrol yang berperan untuk mengoptimalkan proses produksi serta untuk alasan keamanan alat. Kontrol yang sangat penting adalah kontrol level (ketinggian) pada condenser serta kontrol level pada basin cooling tower. Kontrol level pada condenser sangat penting mengingat bahwasannya untuk menghasilkan produksi
yang optimal, air pada condenser harus mendekati nol. Maka level pada condenser diset dengan besar nol. Dengan tidak adanya air yang tertampu ng
dalam condenser maka ke-vacuum -an dari condenser terjaga. Kondisi vacuum pada condenser berguna untuk menarik steam dari turbin langsung ke dalam D
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
condenser dan pertukaran kalor yang terjadidi dalamnya lebih besar. Kontrol level
pada basin cooling tower juga dipertahankan nilainya agar tidak meluap. Untuk mengatasi permasalah-permasalah tersebut, maka diperlukan mekanisme kontrol secara otomatis dalam mengatur level baik pada condenser maupun cooling tower agar jumlah listrik yang dihasilkan akan lebih optimal.
1.2. !
Identifikasi Masalah
/.E-)5 +)&8.&1.& F.% #"8" +)5G"&1,.- !.E-%., H)&"1" +"&"E I95. G)%#)%"& #)&-.&1
!
F8"&2" #)&1)&8"6."& "#$#" #"8" #"8" %&'(#')#* 8"& 8"& G"E.& %&&"+', -&.#*
!
()&8"6. #"8" "#$#" %&'(#')#* "#$#" %&'(#')#* -)%5"E9, -)%5"E9, #)&-.&1
1.3.
Rumusan Masalah
!
J)&1"#" E.E-)5 #)&8.&1.& #"8" +!H+ G)%#)%"& #)&-.&1K
!
I"1".5"&" #%$E)E #)&1)&8"6."& "#$#" #"8" %&'(#')#* 8"& G"E.& %&&"+', -&.#* K
!
1.4.
I"1".5"& E.E-)5 ,)&8"6. #"8" "#$#" %&'(#')#* "#$#" %&'(#')#* K
Tujuan dan Manfaat
1.4.1. !
Tujuan
J)5"4"5. #%$E)E #"8" E.E-)5 #)&8.&1.& ".% /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89
!
J)5"4"5. E.E-)5 ,$&-%$6 "#$#" #"8" %&'(#')#* 8"& %&&"+', -&.#*
!
Mendesain pemodelan kendali level pada condenser dengan PID Controller
<
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
1.4.2. !
Manfaat
Mengetahui pentingnya peran sistem pendingin air pada Star Energy Geothermal Wayang Windu
!
Mengtahui sistem kendali level pada condenser dan cooling tower.
!
Mengetahui perangkat penyusun sistem kendali
level pada
condenser. 1.3.
Batasan Masalah
Metode pengambilan data yang digunakan untuk menyelesaikan laporan ini terdiri dari observasi lapangan dan studi literatur. Observasi lapangan yakni berupa kunjungan langsung ke lapangan, melakukan pengamatan terhadap objek, dan melakukan wawancara kepada karyawan maupun staf yang sedang bertugas. Sementara studi literatur berupa peninjauan dokumen-dokumen kilang (misal: P&ID,
PFD,
Logic
Diagram,
dll),
pembacaan
datasheetatau
manual
instructionperangkat, juga literature-literatur lain yang didapatkan dari berbagai sumber
1.4.
Sistematika Penulisan Laporan
Agar laporan ini berurutan dan lebih mudah dipahami, maka penulis menyusun sistematika Laporan Kerja Praktek ini sebagai berikut: 1.
Bab I Pendahuluan Bab ini berisi latar belakang, identifikasi masalah, rumusan masalah, tujuan dan manfaat, dan batasan masalah. masalah, dan metode pengambilan data dari laporan.
2.
Bab II Profil Perusahaan Bab ini berisi tentang hal-hal yang berkaitan dengan informasi mengenai perusahaan secara umum.
3.
Bab III Landasan Teori Bab ini berisi teori-teori yang mendasari pembahasan permasalahan permasalahan pada laporan ini. =
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
4.
Bab IV Sistem Pendingin Air Star Energy Geothermal Wayang Windu Unit 2 Bab ini membahas tentang Sistem Pendingin Air Star Energy Geothermal Wayang Windu Unit 2. Termasuk di dalamnya pembahasan yang lebih rinci tentang sistem kontrol level l evel pada condenser dan cooling tower itu sendiri.
5. Bab V Pemodelan sistem kontrol level hotwell condenser sistem pendingin air star energy geothermal ltd. unit 2 Pada bab ini dibahas pemodelan sistem kontrol level pada condenser serta analisis respon pada simulasi dengan PID Controller. 6.
Bab VI Kesimpulan Bab ini berisi kesimpulan dari pembahasan beserta saran.
A
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
BAB 2. SEJARAH DAN PROFIL PERUSAHAAN
2.1.
Sejarah Singkat Star Energy Geothermal Wayang Windu Limited
Pada tahun 1985, para ahli geologi dan geofisika melakukan penelitian mengenai sumber energi panas bumi di daerah Pangalengan, lebih tepatnya di Gunung Wayang dan Windu. Setelah diketahui keberadaan potensi panas bumi yang sangat besar, pada tahun 1991 Pertamina melakukan pengeboran sumur untuk pertama kalinya dan diberi nama WWA-1. Selanjutnya diputuskan, penemuan sumber panas bumi untuk tujuan komersil. Melihat dari prospek bisnis yang cukup menguntungkan, pemerintah Indonesia yang diwaliki Pertamina melakukan penandatanganan Kontrak Operasi Bersama (JOC) dengan Mandala Nusantara Limited, dan penandatanganan kontrak penjualan (ESC) dengan pihak Perusahaan Listrik Negara (PLN) untuk daya sebesar 220 MW atau 2 x 110 MW . Hasil dari penandatanganan tersebut adalah dibuatnya power station untuk dua unit yang akan dilakukan pada bulan Desember 1994. Pada tahun 1997 dilakukan pengembangan kembali dan ditemukan sumber panas untuk 440 MW dan pada bulan Juni 1997 dilakukan penandatanganan kontrak EPC ( Engineering Proquierement Proquierement Contraction) yang dilakukan oleh Sumitomo Corporation.
Pembangunan Wayang Windu Unit 1 telah selesai pada tahun 1999, selanjutnya dilakukan uji coba pada unit 1 tersebut pada tahun 2000, dan pada bulan Juni 2000 2000 pengoperasian pengoperasian unit 1 secara secara komersil dilakukan. dilakukan. Pada Pada bulan Februari 2001, saham sebesar 50% dimiliki oleh UNOCAL yang kemudian pada tahun 2004 Magma Nusantara Limited dibeli oleh Star Energy. Pada tahun 2006 dilakukan kembali pengeboran sumur unit 2. Pada tanggal 2 Maret 2009, Menteri Sumber Daya Mineral membuka Wayang Windu Unit 2 dengan kapasitas pembangkit sebesar 117 MW. Sekarang Wayang Windu mengalirkan listrik dengan total 227 MW ke PLN sebagai pembelinya untuk dialirkan ke seluruh jaringan listrik Jawa Bali Bali dan Madura
L
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 2 1. Logo Star Energy (Sumber :www.oilandcareers.com )
Gambar 2.2. Logo PERTAMINA Geothermal Energy (Sumber :www.pertamina.com )
/-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8: 5)6",9,"& ,$&-%", ,)%*"E"5" 8)&1"& +)%-"5.&" 8"& +!N 5)5G)%.,"& ,)O)&"&1"& G"1. /-"% 0&)%12 9&-9, 5)5G"&19& #)5G"&1,.- -)&"1" 6.E-%., 8)&1"& ,"#"E.-" 4.&11" ABB J7 E)6"5" A< -"49& 8"& E)-."# 9&.-&2" 8.#)%,.%","& 8"#"- G)%$#)%"E. E)6"5" =B -"49&: ()%*"E"5" .&. 5)%9#","& E$69E. ,%.E.E )&)%1. 8. 8")%"4 P"O"QI"6.:
2.2.
Profil Perusahaan
Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. Berlokasi di daerah Pangalengan, Kab. Bandung, Jawa Barat yang berjarak ±40 km ke arah selatan kota Bandung. Perusahaan ini dimiliki oleh Star energy dan bagian dari Star Energy Group. Tujuan dari didirikannya Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. Adalah menjadi salah satu perusahaan yang bergerak di bidang energi untuk memenuhi kebutuhan listrik dengan memanfaatkan panas bumi yang ada dengan mengolahnya menjadi energi listrik secara ramah lingkungan dan berkomitmen untuk meningkatkan “green energy for the world”. PLTP Wayang Windu dikelilingi kebun teh dan hutan lindung yang diapit oleh pegunungan berapi yaitu Gunung Wayang, Windu, Bedil, dan Malabar. Perusahaan ini berada ±1700 meter di atas permukaan air laut dengan luas area operasi yaitu sekitar 14400 ha area KOB, 96 ha kebun teh dan 11,2 ha hutan.
M
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
G a m b a r 2 . 3
( S u m b er : D a t a S t a r E n er g y G e o t h er m a l W a y a n g W i n d u L t d . )
S k e m a R a n g k a i a n S e j a r a h S t a r E n e r g y G e o t h e r m a l W a y a n g W i n d u L t d .
?
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 2.4 Lokasi Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. (Sumber : Data Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. )
2.3.
Ruang Lingkup Kegiatan Perusahaan
Star Energy bergerak pada bidang Oil and Gas Business yang berlokasi di Kakap, Sekayu, Sebatik,dan Banyumas serta pada bidang Geothermal Business di Wayang Windu dan Jailolo. Namun, Star Energy Geothermal Wayang Windu merupakan perusahaan geothermal yang mengembangkan sumber daya panas bumi. Energi panas dari bumi diekstrak dalam bentuk cairan panas bumi. Kemudian cairan akan disampaikan melalui dua jalur tahap ke tahap pemisah siklon di mana uap dan air sisa (air asin) dipisahkan. Uap disalurkan ke pembangkit listrik dan air garam dikembalikan ke reservoir melalui sumur injeksi ulang untuk membantu mempertahankan tekanan. Uap dari separator dimurnikan dan dikeringkan dalam garis menggosok dan stasiun scrubber sebelum memasuki header uap di pembangkit listrik.
@
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
2.4.
Visi dan Misi Perusahaan 2.4.1. Visi dari Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
“Menjadi perusahaan produsen energi yang disegani, memiliki pertumbuhan tercepat di Indonesia melalui penciptaan nilai yang seimbang dengan pemenuhan harapan dari para investor, pegawai, negara dan komunitas sekitar” “To become the most respected,fastest growing energy producer in Indonesia by creating creating competitive and balance value for our our investors, our employees, the country and community”
2.4.2. Misi dari Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. !
Menjadikan perusahaan internasional dengan jiwa Asia dan Indonesia di dalamnya.
!
Meraih berbagai kesuksesan bersama dengan para pemangku kepentingan.
!
Peduli pada standar tinggi tinggi keselamatan dan kesehatan kerja.
!
Tidak menyakiti siapapun dan peduli pada Lingkungan.
2.4.3. Nilai dari Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
Dengan keyakinan visi misi tersebut, Star Energy memperkenalkan memperkenalkan suatu Share Values yaitu “BRIGHT STAR” yang berisi budaya kerja yang harus dihayati dan diramalkan oleh seluruh karyawan. Nilai-nilai dalam BRIGHT STAR diharapkan dapat menjadi motivator bagi setiap individu, serta etika hubungan kerja antara individu dan departemen, sehingga dapat tumbuh menjadi satu Team yang solid dan individu i ndividu yang Motivated serta serta senantiasa bersikap sebagai bagian dari team Star Energy. Berikut adalah corporate value Star Energy.
>
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
!
Balance Value for Stake Holder
!
Respect People People
!
Innovative and and Enterpreneurial Enterpreneurial
!
Go the Extra Mile
!
Honesty and Integrity Integrity
!
Teach Yourself Daily
!
Safety, Health, and Environment
!
Team Work
!
Awareness of of Cost
!
Relationship are Important
Nilai-nilai BRIGHT STAR diharapkan tidak hanya menjadi slogan yang diucapkan, tetapi benar-benar menjadi pedoman dalam melakukan pekerjaan sehari-hari.
2.5.
Struktur Organisasi Perusahaan
Struktur organisasi merupakan salah satu bagian yang penting dalam suatu perusahaan, karena dengan adanya struktur organisasi ini akan diketahui secara jelas mengenai hal-hal yang berkaitan dengan manajemen perusahaan yang baik dalam pengambilan kebijakan suatu keputusan maupun membina hubungan baik dengan pihak eksternal perusahaan. Untuk melaksanakan aktivitas perusahaan Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. Dipimpin oleh seorang Field dibantu oleh beberapa kepala departemen. departemen. Berikut Manager yang juga dibantu
ini
adalah gambar struktur organisasi dari Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
DB
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 2.5 Struktur Organisasi di Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. (Sumber : Data Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. )
2.6.
Manajemen Perusahaan
Aktivitas dari setiap divisi yang ada di Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. Adalah sebagai berikut: !
Departemen Subsurface Mengelola dan mengatur pekerjaan, memantau dan memberikan laporan kegiatan penelitian di dalam tanah (reservoir).
!
Departemen Field Administration Mengelola dan mengatur administrasi perusahaan baik pembangkit listrik termasuk
mengelola
pengaturan
yang
ada,
logistik,
pengadaan,
administrasi (catering dan penginapan), sumber daya manusia, finance, dan payment bisnis. !
Departemen Hubungan Eksternal dan Keamanan Mengelola departemen pelayanan umum di Power Station, termasuk mengelola dan membangun hubungan lingkungan di sekitar perusahaan, serta mengelola transportasi keamanan DD
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
!
Departemen Produksi Mengelola distribusi listrik ke PLN dan proses operasional PLTP Wayang Windu.
!
Departemen Pemeliharaan ( Maintenance Department Department ) Mengelola pelayanan dan perbaikan di PLTP Wayang Windu yang mencakup perbaikan mekanik, listrik, instrumen, dan sipil.
!
Departemen SHE (Safety, Health, and Environment ) Mengelola kesehatan dan keselematan kerja (K3) dan lingkungan di PLTP Wayang Windu.
!
Departemen Teknik ( Engineering Department Department ) Mengelola jasa konstruksi di PLTP Wayang Windu yang meliputi mekanik, listrik, sipil, C&I, rekayasa, dan sertifikasi plant.
!
Departemen Procurement Mengelola pembelian dan pengeluaran bahan baku untuk operasi perusahaan, dan mengatur kontrak kerja dan jasa.
2.7.
Gambaran Umum Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd.
Gambar 2.6 Siklus
PLTP di SEGWWL
( Sumber Sumber : Data Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. )
D<
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Proses pembangkitan panas bumi yang ada di Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. berawal dari uap yang dihasilkan oleh sumur-sumur produksi. Uap tersebut akan dialirkan melalui pipa dua fasa. Setelah itu uap akan menuju separator yang berfungsi sebagai pemisah antara steam dan brine. brine. Brine akan diinjeksikan ke sumur injeksi dan steam s team dari separator akan masuk ke scrubber . Scrubber tersebut berfungsi untuk menyaring kotoran kotoran yang terkandung dalam uap. Steam yang sudah bersih akan masuk ke turbin yang telah dirangkaikan dengan generator. Steam yang masuk ke turbin tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin yang kemudian akan menggerakkan generator. Generator menghasilkan energi listrik yang akan di salurkan ke main transformator . Setelah itu energi listrik dari main transformator akan disalurkan ke gardu induk yang ada di PLN.Sedangkan untuk steam yang steam yang keluar dari turbin akan masuk ke condenser untuk dikondensasikan, Uap yang terkondensasi tersebut akan disalurkan ke Cooling tower untuk untuk didinginkan lebih lanjut sehingga dapat disirkulasikan kembali ke dalam condenser . Namun tidak semua Gas yang tidak dapat dikondensasikan akan masuk ke Gas removal system (GRS). system (GRS).
1.
SAGS ( Steam Above Ground System ) a.
Sumur
•
Temperatur reservoir 260°C to 325°
•
Kedalaman 1300- 2500 meter
•
Tekanan kepala sumur sekitar 60- 70 bar "
19 sumur produksi (2 WWA; WWA; 1 MBE; 5 WWQ; 5 MBD; 5 MBA; 1 MBB)
"
sumur injeksi (2 WWW; 2 WWF; 1WWP)
" Dry
holes/ Idle Idle wells (WWS; WWT; 2 WWD)
"
Slim/core Holes (WWC, WWJ, WWL, WWR, MSH)
"
sumur abandon (2 WWA; WWE; WWF; 2 MBE)
D=
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 2.7 Peta Sumur SEGWWL (Sumber : Data Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. )
•
•
Jalur uap ( 36”, 42” & 48” dia.) "
Service pressure 10 to 14 barg.
"
Service temperature 190 to 280°C
Jalur injeksi brine (30” dia.) "
Service pressure 10 barg.
"
Service temperature 100 to 200°C
Gambar 2.8 Sumur Produksi
DA
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
2.
Jalur two phase Unit 1 •
Terdiri dari 3 pipa dengan diameter 36”
•
Mengalirkan fluida dari sumur produksi produksi ke SS1
•
Jalur kapasitas desain nominal of 40 MW tapi kapasitas maksimum 70-80 MW (meskipun ada penambahan pressure drop drop )
3.
Jalur two phase Unit 2 •
Terdiri dari 1 pipa dengan diameter 48”
•
Mengalirkan fluida dari MBA dan MBB ke SS1
•
Line nominal design design capacity 120 MW
Gambar 2.9 Jalur
/0
two phase
/)#"%"-
%$Separator terdiri dari 6 unit, masing- masing memiliki kapasitas desain 40 MW ( 80 kg/s aliran uap ) tetapi dapat menampung kelebihan uap 20% yaitu 48 MW ( 96 kg/s aliran uap ), tanpa mengurangi performanya.
DL
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 2.10 Separator
L:
R$S, J9TT6)%
Uap yang melintasi vent valveakan valveakan dialirkan melalui rock muffler.Rock muffler didesain didesain untuk memperkecil pancaran emisi / peredam suara.
Gambar 2.11 Rock
M:
Muffler
/S%9GG)%
Di dalam Scrubber ini akan terjadi proses pemurnian steam steam sehingga hanya steam hanya steam kering kering yang akan dialirkan ke turbin.
DM
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 2.12
7.
Scrubber
Power Station a.
Turbin Uap Turbin uap yang digunakan berjenis turbin reaksi yang didesain
dengan dua arah aliran yang ada dalam satu casing. Setiap arah aliran terdiri dari delapan tingkat. Tekanan rata- rata r ata uap 10.2 bar dan temperatur rata- rata uap 180.7 °C.
Gambar 2.13 Turbin
b.
Uap
Generator Spesifikasi generator di
Star Energy Geothermal
Wayang
Windu Ltd : : •
Type generator : Generator synkron
•
Rating Output 137,500 KVA
•
Tegangan generator 13.8 KV D?
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 2.14 Generator
c. Transformator Spesifikasi main transformer di Star Energy Wayang Windu Ltd.yaitu : •
13.8 KV/150 KV
•
Kapasitas 92 / 134 MVA
•
( ONAN / ONAF )
Gambar 2.15
Transformator
D@
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
d.
Condenser Condenser berfungsi untuk mengkondensasikan steam yang keluar
dari turbin. Condenser yang digunakan berjenis condenser kontak langsung (Direct Contact ).Air ).Air pendingin disuplai dari menara pendingin yang disemprotkan langsung ke uap buangan turbin melalui noselnoselnya. Uap yang terkondensasi akan disalurkan ke menara pendingin untuk didinginkan lebih lanjut sehingga dapat disirkulasikan kembali ke dalam condenser .
Gambar 2.16
):
Condenser
1&-.#"" 2345 1&-.#"" 2345
Fungsi dari hotwell pump pump yaitu untuk memompa condensate dari condenser ke ke cooling tower.
Gambar 2.17
Hotwell pump
D>
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Kapasitas Hotwell Kapasitas Hotwell pump : pump :
f.
"
Kapasitas Unit 1 = 10,200 t/h, 2 x 50%
"
Kapasitas Unit 2 = 10,500 t/h, 2 x 50%
Cooling tower
Uap yang terkondensasi disalurkan ke Cooling tower untuk didinginkan lebih lanjut. Cooling tower yang digunakan berjenis c ounter flow. Air yang masuk ke Cooling towerberlawanan arah dengan udara
pendingin. Air masuk dari bagian atas menara sedangkan udara pendingin masuk dari bagian bawah menara sehingga terjadi perpindahan panas. Air akan melepas panas sedangkan udara akan menyerap panas. Udara panas ini dibuang ke udara bebas. Air dingin akan disirkulasikan ke condenser dan selebihnya di injeksikan ke sumur injeksi untuk mengantisipasi kelebihan air di kolam menara.
Gambar 2.18
g.
Cooling tower
Gambar 2.19
Gas removal system
Gas removal system ( GRS )
Gas yang tidak dapat di kondensasikan akan masuk ke Gas removal system (GRS). Selanjutnya gas ini akan dialirkan ke cooling tower dan di
buang ke udara bebas dengan bantuan kipas di atas menara .
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
BAB 3. TEORI DASAR 3.1.
Alat Penukar Kalor =:D:D:
6&'(#')#*
Condenser adalah alat yang didesain untuk memisahkan satu atau lebih komponen dari suatu campuran uap (vapor mixture) dengan megurangi fasa gas uapnya menjadi fasa liquid. Apabila sejumlah kalor dilepaskan dan tekanannya dinaikkan maka fasa gas nya menjadi liquid . Perubahan dari fasa gas menjadi fasa liquid liquid terjadi karena 1) peningkatkan tekanan dan mempertahankan pada suhu konstan, 2) menurunkan temperatur dan mempertahankan pada tekanan konstan, 3.) meningkatkan tekanan dan menurunkan temperatur.Kondensasi terjadi ketika tekanan parsial dari gas sejumlah dengan tekanan uapnya. Tipe-tipe condenser : !
Surface condenser adalah adalah tipe condenser yang yang memanfaatkan konsep up pertukaran kalor di mana refrigerant terpisah dari uap dengan wadahya tersendiri. Beberapa dari tipe condenser yang digunakan termasuk shell-and-tube, double-pipe, spiral-plate, flat-plate, aircooled, water-cooled,dan extended surface, surface , proses kondensasi dapat terjadi pada shell pada shell atau atau pada tube. tube.
!
Direct-contact condenser adalah tipe condenser yang mendinginkan campuran uap air (vapor (vapor mixtur e) e) dengan menyiram air dingin secara langsung kepada aliran gas. Contact condenser cenderung lebih sederhana, murah,akan tetapi memiliki ukuran yang lebih besar. Pada beberapa kasus, tekanan pada condenser harus harus vacuum agar aliran uap yang berasal dari bagian condenser akan terhisap sehingga semakin banyak uap yang dapat dikondensasikan. dikondensasikan.
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 3.1 Condenser Sumber:http://www.epa.state.oh.us/portals/27/engineer/eguides/condense.pdf
3.1.2. Cooling Tower Air panas seringkali didinginkan untuk kebutuhan tertentu seperti pendingin ruangan, proses manufaktur, pembangkitan listrik. Cooling tower adalah sebuah alat yang digunakan untuk menurunkan temperatur
dari aliran air dengan mengekstrak kalor dari air dan melepaskannya ke atmosfer. Cooling tower memanfaatkan prinsip evaporasi di mana sebagian dari air akan dievaporasikan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dilepaskan ke atmosfer. Akibatnya, sisa dari air tersebut didinginkan
secara
signifikan.
Cooling tower dapat
menurunkan
temperatur lebih dari alat yang hanya menggunakan air untuk melepaskan kalor seperti radiator pada mobil, maka nilai efisiensi energinya akan lebih besar
Gambar 3.2 Diagram
Skematik Cooling Water Cooling Water System System
sumber: Electrical Energy Equipment: Cooling Towers
<<
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Komponen-komponen Komponen-komponen dari cooling tower adalah: adalah: •
Frame dan Frame dan Casing
•
Fill . Fill memfasilitiasi transfer kalor dengan memaksimalkan kontak air dengan udara.
•
Cold-water basin. Coldbasin. Cold-water water basin basin terletak didekat dasar dari tower , dan menerima air dingin yang mengalir ke bawah melewati tower dan fill .Basin .Basin tersebut biasanya memiliki titik rendah untuk koneksi pelepasan air dingin. Pada beberapa desain tower , cold water basin basin berada di bawah fill . Pada beberapa desain cold-water cold-water discharge, air pada dasar fill terhubung dengan batasan yang berfungsi sebagai cold- water basin. basin. Kipas propeller dipasang di bawah fill untuk meniup udara ke atas melewati tower .Dengan .Dengan desain ini, tower dipasang pada legs, yang menghasilkan akses mudah bagi kipas dan motornya.
•
Drift eliminators menangkap eliminators menangkap tetesan air yang terjebak pada aliran udara.
•
Air Inlet . Titik masuk udara memasuki tower . Inlet dapat berada pada bagian samping tower (cross-flow (cross-flow design) atau design) atau berada pada sisi bawah atau dasar dari tower (counter-flow (counter-flow design) design)
•
Louvers. Louvers. Pada umumnya, crosscross- flow flow tower memiliki memiliki inlet louvers. louvers. Tujuan adanya louvers louvers adalah untuk menyamakan aliran udara menuju fill dan menahan air yang berada pada tower . Beberapa counter flow counter flow tower tidak memerlukan louvers.
•
Nozzles. Nozzles. Memancarkan air untuk membasahi fill . Distribusi air yang uniform pada bagian atas fill penting untuk mendapatkan pembasahan yang sesuai pada seluruh permukaan fill permukaan fill .
•
Fans(kipas). Fans(kipas). Baik axial ( propeller type) type) dan centrifugal fans fans digunakan pada tower . Pada umumnya, propeller umumnya, propeller fans digunakan fans digunakan dalam induced draft tower dan baik proppeler dan centrifugal ditemukan pada forced draft tower.
<=
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Tipe-tipe cooling tower : •
Natural draft cooling draft cooling tower . Natural draft atau hyperbolic cooling tower membuat perbedaan suhu antara udara ambient dan udara yang panas yang berada di dalam tower .Dengan .Dengan bergeraknya udara panas ke arah atas melewati tower , udara yang lebih dingin dialirkan menuju tower melewati inlet air pada bagian bawah. Karena layout dari dari tower , maka tidak diperlukan adanya fan dan hampir tidak ada sirkulasi udara panas yang mempengaruhi performa. Semen digunakan sebagai shell tower dengan ketinggian menuju 200 m. Cooling tower sebagian sebagian besar digunakan pada kerja pertukaran kalor yang besar karena struktur semen yang besar membutuhkan biaya tinggi. Terdapat dua tipe natural draft tower , Cross flow tower , di mana udara mengalir bersilangan dengan air dan fill dan fill berada berada di luar tower .Counter flow flow tower , udara mengalir paralel dengan air dan fill dan fill berada berada di dalam tower .
Gambar 3.3. Cross Flow Natural Draft Cooling Draft Cooling tower(kiri), Counter Flow Natural Draft Cooling Draft Cooling(kanan) sumber: Electrical Energy Equipment: Cooling Towers •
Mechanical draft cooling draft cooling tower Mechanical draft Mechanical draft tower tower memiliki memiliki kipas yang besar untuk memberi tekanan pada udara melewati sirkulasi air. Air mengalir ke bawah melewati permukaan fill permukaan fill , yang membantu dalam meningkatkan waktu kontal antara air dan udara, hal ini meningkatkan transfer kalor antara keduanya. Mechanical draft tersedia pada kapasitas range yang besar. Tower dapat
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
dibangun oleh pabrik atau dibangun pada lapangan. Banyak tower yang dibangun sehingga dapat dikelompokkan bersama untuk memperoleh kapasitas yang diinginkan. Maka, banyal cooling tower yang dirangkai dari dua atau lebih individual cooling tower atau atau “cells”. Ketiga tipe dari mechanical draft mechanical draft tower tower dirangkum dirangkum pada
Tabel 3.1
Tabel 3.1 Tipe Mechanical Tipe Mechanical Draft Tower Draft Tower
sumber: Electrical Energy Equipment: Cooling Towers
Tipe Cooling tower Forced draft Forced draft cooling cooling tower (Gambar 3.3): udara dialirkan melewati tower dengan dengan fan yang berada pada air inlet
•
•
Induced draft Induced draft cross cross flow flow cooling tower . (Gambar 3.4): •
•
•
•
•
•
Air masuk dari bagian atas dan melewati fill melewati fill Udara masuk pada satu sisi (single- flow flow tower ) atau sisi berlawanannya(double berlawanannya(double-- flow flow tower ) Induced draft Induced draft fan fan menarik udara melewati fill melewati fill menuju menuju keluaran pada bagian atas tower . Induced draft Induced draft counter counter flow flow cooling tower (Gambar (Gambar 3.5):
Kerugian
Keuntungan
•
Cocok pada kondisi udara resistansi tinggi karena centrifugal blow blower er fans Fan cenderung tidak berisik Lebih sedikit jumlah recirculation dibandingkan forced draft forced draft tower tower s karena kecepatan udara keluar 3-4 kali lebih besar dari masukan udara.
•
•
Recirculation karena Recirculation karena tingginya kecepatan udara masuk dan rendahnya kecepatan udara keluar, yang dapat diperbaiki dengan menempatkan tower pada pada ruang plant dikombinasikan dengan discharge duct. Mekanisme fan dan motor drive memerlukan drive memerlukan weather proofing terhadap kele mbapan dan korosi karena dilewati aliran keluar udara yang lembab.
Air panas masuk melalui bagian atas Udara masuk dari bawah dan keluar pada bagian atas Menggunakan forced Menggunakan forced dan dan induced draft induced draft fans fans
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 3.4. Forced Draft Cooling Draft Cooling
tower
sumber: Electrical Energy Equipment: Cooling Towers
Draft Counter Flow Flow Gambar 3.5. Induced Draft Counter
Cooling Tower
sumber: Electrical Energy Equipment: Cooling Towers
Gambar 3.6. Induced Draft Cross Draft Cross Flow Flow
Cooling Tower
sumber: Electrical Energy Equipment: Cooling Towers
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
3.2.
Sistem Kontrol
Untuk
menjaga
kondisi
sistem
agar
tetap
pada
kondisi
yang
diinginkan,sebuah sistem kontrol perlu dipasang. Sistem kontrol berfungsi untuk memantau jalannya proses, sekaligus melakukan tindakan koreksi agar kondisi sistem kembali ke keadaan yang diinginkan sesegera mungkin. Berdasarkan subyek pengendalinya, sistem kontrol dibagi ke dalam dua jenis, yakni sistem kontrol manual dan otomatis. Keduanya secara umum memiliki alur kerja yang direpresentasikan oleh diagram berikut:
Gambar 3.7. Loop Sistem Kontrol (Sumber : Ilham, Rhinocho F (Teknik Fisika ITB), Laporan Kerja Praktik 2013)
Pada diagram sistem kontrol tersebut terdapat tiga komponen utama yang mengendalikan kondisi plant, yakni Sensor & Transmitter , Controller , dan Aktuator. Ketiga komponen utama tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut: 3.2.1. Sensor, Transmitter , Indicator
Secara garis besar, ketiga komponen ini berfungsi untuk mendeteksi kondisi proses, mengubahnya ke sinyal yang lebih mudah untuk ditransmisikan jarak jauh, kemudian juga menampilkan kondisi terdeteksi ke besaran yang dapat dipahami oleh manusia. Lebih umum, gabungan dari ketiga komponen ini dikenal sebagai alat ukur. Dalam skala Industri, variable yang biasa dijadikan sebagai objek pengukuran adalah Level (Ketinggian cairan), Pressure Pressure (Tekanan), Temperatur, dan Flow (Laju aliran). Keempat variable ini memiliki alat ukur masing-masing. Setiap alat ukur pun memiliki jenis yang bermacam-macam dengan
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
kelebihan dan kekurangan masing-masing. Dalam laporan ini, penjelasan difokuskan pada alat ukur yang berkaitan langsung dengan pengontrolan ketinggian cairan pada HPS saja yakni alat ukur level . Berikut dipaparkan jenis alat ukur level : 3.2.2. Alat Ukur Level
Pemilihan metoda pengukuran level yang sesuai aplikasi, biasanya lebih sulit dibanding dengan keempat proses variabel utama kecuali flow. flow. Seperti pada pengukuran flow, flow, kondisi dari media yang diukur kadang-kadang mempunyai banyak efek yang kurang baik pada alat ukur, sehingga data kondisi operasi harus diketahui lebih banyak didalam pemilihan alat ukur level . Kondisi operasi yang harus diketahui adalah : ! Level
range
! Fluid
characteristic
- Temperature - Pressure - Specific gravity - Apakah fluida bersih atau kotor, mengandung vapors atau solids atau solids,, dll. !
Efek korosif. - Apakah fluida mempunyai kecenderungan efek “coat “ coat ” atau menempel pada dinding vessel atau measuring device. device. - Apakah fluida tersebut turbulen di sekitar area pengukuran.
Secara normal tidak ada kesulitan berarti didalam mengukur level fluida bersih dan nonviscous, nonviscous, namun untuk material “ slurry” slurry” atau material dengan viscous yang berat dan solid, bagaimanapun banyak menimbulkan masalah. Beberapa jenis metode pengukuran level atau tinggi permukaan untuk fluida yang sering digunakan di industri proses, dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1. Displacement 2. Differential pressure 3. Capacitance 4. Ultrasonic <@
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
5. Radar 6. Radiation 3.2.3. Controller
Controller merupakan merupakan salah satu bagian yang sangat penting ketika berbicara
tentang
sistem
kontrol.
Controller adalah
otak
yang
mengendalikan respon terhadap setiap besaran output proses yang terdeteksi. Pada sistem kontrol manual yang berlaku sebagai controller adalah manusia, sedangkan pada sistem kontrol otomatis, controller yang yang bekerja berupa alat. Dengan kata lain, controller otomatis otomatis mempermudah dan (dalam situasi tertentu) menggantikan fungsi manusia sebagai pengendali
jalannya
proses
pada
plant
(sistem).
Lebih
jelasnya
berdasarkan Gambar 3.7, Fungsi utama controller adalah: adalah: !
Menerima besaran input berdasarkan nilai yang terdeteksi oleh sensor, dengan sebelumnya nilai tersebut oleh transmitter diubah ke besaran sinyal yang dapat dimengerti oleh controller .
!
Mengolahnya
berdasarkan
mode
kontrol
tertentu
dengan
membandingkannya dengan nilai Set Point (nilai yang diinginkan), !
Mentransmisikan sinyal balik ke aktuator berupa sinyal respon agar aktuator segera melakukan tindakan koreksi yang diperlukan untuk mengembalikan besaran proses ke kondisi Set Point . Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, Controller memiliki beberapa macam mode kontrol yang umum digunakan,
diantaranya:
( Proportional -Integral), Proportional -Integral),
control on/off, PD
P
( Proportional )
( Proportional - Derivative), Derivative),
( Proportional Proportional -Integral-Integral- Derivative). Derivative).
Dalam
pengendalian,
dan
,
PI PID
controller
merespon terhadap setiap besaran terukur setiap waktunya. Oleh karena itu, waktu dan besarnya respon yang diberikan oleh controller menentukan menentukan efektivitas sistem pengontrolan itu sendiri. Dalam hal ini dikenal beberapa besaran lain yang disebut sebagai parameter. paramet er. Misalnya Settling Time, Time, Time Delay, Delay, dll. Mode kontrol yang digunakan secara langsung berpengaruh ke <>
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
parameter-parameter ini. Gambar 3.7 menunjukkan suatu sistem kontrol yang dikenal sebagai salah satu jenis loop tertutup. Diagram ini umum digunakan untuk menjelaskan kerja sistem kontrol secara general. Namun demikian, sebetulnya terdapat berbagai macam variasi konfigurasi loop kontrol yang di industry, diantaranya adalah feedback control , feedforward control , cascade control , ratio control , split range control , dan override control . Kontrol yang digunakan untuk kontrol level pada pada basin dan cooling tower adalah feedback kontrol.: !
Feedback Control Feedback Control Seperti
yang
tercantum
dalam
Gambar
3.1, Feedback 3.1, Feedback
control merupakan merupakan suatu sistem pengontrolan yang respon dari controller nya
tergantung
pada
output proses.
Tipe
sistem
kontrol
ini
mengukur process mengukur process variable pada variable pada output proses. Setiap terjadi perubahan pengukuran pada output proses akibat adanya efek dari disturbances (load) dari
input
proses , proses , maka
sistem
kontrol feedback kontrol feedback bereaksi bereaksi
memberikan corrective action untuk menghilangkan kesalahan (error ( error ). ). Jadi
sistem control
feedback akan
bereaksi
setelah
efek
dari disturbances dirasakan pada output proses proses (act (act post facto). facto). !
Controller PID PID Controller PID atau Proportional -integrative-derivative -integrative-derivative controller adalah sistem mekanisme kontrol feedback yang sering digunkan pada sistem kontrol industri. Controller PID menghitung nilai error sebagai perbedaan nilai antara nilai yang terukur dengan set point yang diinginkan. Controller tersebut meminimalkan errpr dengan mengatur input process control . Untuk performa yang terbaiknya, parameter PID yang digunakan harus ditala (tuning (tuning ) sesuai dengan sifat natural sistem tersebut. Perhitungan controller PID meliputi tiga parameter yang terpisah dan terkadang disebut three-term control : nilai proportional , integral, dan derivative, derivative, dinotasikan P,I,D. Nilai proportional menentukan reaksi =B
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
terhadap eror yang ada, nilai integral mennetukan reaksi berdasarkan jumlah dari keseluruhan eror,dan nilai derivative derivative menentukan reaksi berdasarkan laju perubahan eror.Penjumlahan berbobot dari ketiga aksi ini digunakan untuk mengatur proses melalui control element seperti posisi pada control valve valve atau power supply pada elemen pemanas. Nilai-nilai tersebut dapat diinterpretasikan dalam istilah waktu.P bergantung pada eror saat itu, I pada akumulasi eror yang telah terjadi sebelumnya, dan D terhadap
prediksi
dari
eror
yang
akan
datang
berdasarkan
laju
perubahanna. Dengan melakukan tuning terhadap ketiga konstanta tersebut, controller mampu menghasilkan aksi koontrol yang didesain pada sistem tertentu. Respon dari controller dapat dapat dijabarkan dalam istilah responsiveness daripada controller terhadap eror, derajat di mana controller overshoot setpoint dan derajat osilasi sistem. Penggunaan algoritma PID pada kontrol tidak menjamin kontrol optimel daripada pada sistem atau stabilitas sistem.
Gambar 3.8. Diagram Blok Controller PID PID Sumber: Kumar,Analysis of Fuzzy PID and Immune PID Controller for Three Tank Liquid Level Control. Thesis
Apabila suatu sinyal kontrol u(t) dikirim ke sistem, y(t) adalah output yang yang terukur dan r(t) adalah output yang yang diinginkan, dan error e(t)=r(t)-y(t), e(t)=r(t)-y(t), di mana controller PID PID memiliki bentuk umum.
=D
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Dinamika kalang tertutup (closed loop) yang diinginkan dapat diperoleh dengan mengatur ketiga parameter Kp, Ki, dan Kd (penalaan) dan tanpa pengetahuan yang spesifik dari model plant.Kestablian dapat dicapai dengan hanya penggunaan proportional . Integral membuat adanya penolakan daripada disturbance, derivative digunakan derivative digunakan untuk menghasilkan damping atau shaping dari respon. Controller PID adalah sistem kontrol yang paling sering digunakan, akan tetapi tidak dapat digunakan pada kasus yang rumit khususnya sistem MIMO ( Multiple Input Multiple Output ) Melakukan trnasformasi Laplace pada persamaan controller PID PID
Dengan fungsi transfer kontrol PID
!
Proportional Proportional (gaim)
membuat
perubahan
pada
output yang
proportional terhadap nilai error saat itu. Respon proportional dapat diatur
dengan
mengalikan
error dengan
konstanta
Kp,
disebut
proportional gain. gain.
Pout
: Output Proportional Proportional
Kp
: Gain proportional Gain proportional , parameter tuning
E
: Error Error = = SP-PV
T
: Waktu =<
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
!
Integral Kontribusi daripada integral terkadang disebut reset, proportional terhadap magnitude dari error dan dan durasi dari error . Penjumlahan dari eror dalam kurun waktu menghasilkan offset ang terakumulasi yang seharusnya dibenarkan sebelumnya.Akumulasi error tersebut kemudian dikalikan dengan gain dengan gain integral integral dan ditambahkan kepada output controller output controller .Magnitude .Magnitude dari kontribusi integral terhadap aksi kontrol keseluruhan ditentukan dengan gain dengan gain integral, integral, Ki.
Iout
: Output Integral Integral
Ki
: Gain Integral, Gain Integral, parameter tuning
e
: Error = = SP-PV
t
: Waktu
!
: variabel integrasi Ketika integral ditambahkan dengan proportional ,maka ,maka pergerakan
dari proses menuju setpoint akan semakin cepat dan residual steady-state steady-state error yang yang terjadi pada controller yang yang hanya menggunakan proportional , tereleminasi 3.2.4. Control Valve
Didalam sistem pengendalian suatu proses industri, salah satu elemen
sistem
kontrol
yang
sangat
penting
adalah final adalah final
control
element (control valve) valve). Pentingnya menggunakan ukuran control valve yang benar harus merupakan penekanan didalam desain suatu sistem kontrol agar tujuan pengendalian suatu proses dapat terpenuhi. Ukuran control valve control valve yang terlalu kecil tidak akan bisa melaksanakan tugas, dan harus diganti dengan yang lebih besar. Ukuran yang terlampau besar akan menyedot ==
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
biaya awal lebih besar serta biaya pemeliharaan yang cukup besar. Dilihat dari segi operasinya valve valve yang over size akan memberikan fungsi control yang tidak baik dan dapat menyebabkan ketidak stabilan sistem. Suatu controller yang mahal, sensitif dan akurat akan menjadi tidak berarti jika control valve control valve tidak tidak dapat mengoreksi aliran secara benar untuk menjaga titik control Tabel 3.2 Perband Perbandin in
an Paramete Parameterr PID PID
.
Gambar 3.9 Flow Characteristic Control Valve Sumber : Operation Manual Star Energy Geothermal Wayang Windu Unit 2
Flow Characteristic dari control valve adalah relasi antara flow rate
yang melewati valve dengan pergerakan valve (0-100%).Tujuan dari =A
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
karakterisasi control valve adalah untuk menghasilkan kestabilan dari uniform control loop. Untuk menentukan flow characteristic, diperlukan adana kecocokan antara sistem ang ada dengan dinamika control loop. Control Valve Linier dapat dituliskan dalam bentuk fungsi transfer orde satu. Gambar di atas mengilustrasikan kurva flow characteristic. Quick opening flow characteristic menghasilkan perubahan maksimum pada flow rate, di mana pada bukaan valve yang kecil tampak sedikit linier. Adana tambahan bukaan pada valve memberikan perubahan flow rate menjadi kecil secara signifikan dan ketika valve mendekati posisi wide open, perubahan flow rate mencapai nol. Pada control valve , quick opening valve digunakan
pada on-off service.;namun juga cocok untuk beberapa aplikasi lainnya . Kurva Linear flow characteristic menunjukkan bahwa flow rate secara
langsung proportional terhadap
proportional tersebut
menghasilkan
bukaan
karakteristik
valve.
dengan
Hubungan gradien
(kemiringan) konstan sehingga dengan pressure drop yang konstan, valve gain akan sama pada flow berapapun ( Valve gain adalah rasio antara perubahan flow rate terhadap perubahan posisi valve. Gain adalah fungsi dari valve size and configuration, system operating condition dan valve plug characteristic). Linear valve biasa digunakan pada liquid level control dan pada beberapa aplikasi flow control yang memerlukan konstanta gain. Pada equal percentge flow characteristic,semakin besar bukaan valve menghasilkan perubahan equal percentage pada flow. Perubaha pada flow tersebut selalu proportional terhadap flow rate sebelum adana perubahan pada valve.Ketika plug, disc, atau ball dari valve dekat dengan posisi seat na, maka flow akan kecil, dan perubahan pada flow rate akan sedikit juga. Dengan flow yang besar, perubahan pada flow rate akan besar juga. Valve dengan equal percentage flow characteristic biasanya digunakan pada aplikasi kontrol tekanan.
=L
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
BAB 4. SISTEM PENDINGIN AIR STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU Ltd. UNIT 2 4.1.
Diagram Heat Balance dan Human Machine Interface Sistem Pendingin Air Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd. Unit 2 Terlampir
4.2.
Proses Sistem Pendingin Air Direct contact condenser bertipe spray jet. Circulating water mengalir
melewati distribusi nozzle di mana kontak langsung antara exhaust steam dengan circulating water.. Ketika steam dikondensasikan, campuran antara kondensat dan circulating water terkumpul di dasar condenser hotwell utama dan disirkulasikan
kembali ke cooling tower dengan hotwell pump P-205A/B. Non-condensable gases yang tidak diabsorb ke dalam kondensat, diekstrak dari kondenser dengan non-condensable gas removal system untuk mempertahankan tekanan 0.12 bara. Vacuum pada kondisi desain.
Main condenser digunakan untuk mengondensasikan steam ketika meninggalkan turbin. Selain mengondensasi steam dari turbin, main condenser memiliki fungsi sekunder yakni sebagai titik terkumpulnya aliran kondensat: 1. Gland steam pressure steam trap drain 2. Turbine steam system drain 3. Gas removal system inter/after condenser drains. Circulating water system melepaskan kalor dari main condenser ke
atmosphere dengan adanya delapana cell cooling tower ber tipe counter flow. Circulating cooling water system berawal pada basin cooling tower. Basin cooling tower juga menyuplai air ke auxilary water pumps untuk Gas removal system , Cooling water System, dan Fire Protection System. Level basin dipertahankan
dengan disediakannya Water Supply System di mana blowdownnya akan dialirkan langsung menuju reinjection system. Keluaran blowdown tersebut berubah-ubah bergantung pada kondisi ambien dan output dari plant. =M
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Circulating water yang sudah ddiinginkan mengalir akibat adanya gaya
gravitasi dan perbedaan tekanan melalui spray jet pada kondenser. Pada bagian dasar cooling tower terdapat dua buah layar tersusun seri yang bertujuan untuk proteksi distrubusi spray jet nozzle condenser , hotwell pumps, dan fire pumps dari zat pengotor. Layar tersebut dilengkapi dengan sistem pembersihan nirkabel dengan cleaning pump dan kamera bawah air. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, 2 buah 50% hotwell pumps digunakan untuk mengalirkan circulating cooling water melewati counter flow cooling tower. Kedua pompa tersebut mengalirkan air hingga bertemu pada satu
jalur pipa dan didistribusikan menuju cooling tower delapan sel.
jalur suplai
dilengkapi dengan ultrasonic flow meter pada bagian tersbuka dekat dengan tower. Siphon breaker diinstal untuk dapat mematikan aliran air ke kondenser
secara cepat apabila kedua HWP mati atau level daripada kondenser sangat tinggi, dan dua 48-inch buterfly valve juga disediakan pada jalur distribusi kondenser. Aliran circulating water diukur dan direkam secara kontinu pada DCS dengan elemen flowmeter A2-FE-1001, temperature element A2-TE1001 dan pH meter A2-AT-1000. Cooling water dialirkan dari kondenser utama menuju 316L stainless steel
distributin header dan terbagi dua arah menuju dua pompa penghisap dengan motorized isolation valves. Setiap pompa dilengkapi dengan dua control valve, di mana yang satunya digunakan untuk flow minimum dan dialirkan kembali menuju main condenser melewati orifice. Jalur dari pompa menjadi fiberglass dan mengalir ke header distribusi cooling tower. Pada
bagian
downstream dari
stainless/fiberglass
material
split.,
temperatur dari circulating water keluaran kondenser diukur dan direkam dengan temperature element A2-TE-1050 dan secara kontinu dimonitor pada DCS.
Tekanan dan temperatur kondenser juga dimonitor dan direkam pada DCS dengan pressure transmitter A2-PT-1010 dan temperature element A2-TE-1010. Fan cooling tower (FN-209-FN216) mengangkat udara dari dasar tower dan melepaskan udara melalui fan stacks. Setiap fan digerakkan dengan sebuah =?
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
enclosed speed reduction gear pada bagian tengah fan dan sebuah motor listrik. Selain melakukan fungsi utamanya, cooling tower juga berfungsi sebagai titik distribusi untuk 11500 kg/h dari NCG dari gas removal system . NCG secara efektif terlarut dari konsentrasi awalnya dengan exhaust cooling tower. Gas tersebut didistribusikan menuju tiap cell cooling tower dengan pipa FRP dan kemudian terbagi menjadi 8 pipa.Apabila dilakukan online maintenance pada satu atau lebih cell cooling tower,aliran NCG dialirkan kembali menuju stack lainnya dengan menutup in let valve riser pipe. . Chemical dosing system digunakan untuk menetralkan pH dari circulating water. Sistem tersebut terdiri dari tangki concentrated NaOH, tangki pengenceran
NaOH, dan transfer/injection pump.20% Sodium hydoxide (NaOH) diencerkan dari 48% NaOH secara otomatis dan diinjeksi pada saat discharge Hotwell pump dengan chemical dosing pump. Juga memungkinkan bila NaOH diinjeksi secara langsung menuju cooling tower basin dan pada aliran condensate re-injection . 4.3.
Sistem Kontrol pada Condenser dan dan Cooling Tower 4.3.1. Condenser Circulating water dikontrol dengan control valve 2-CCV 003A,B
dan mempertahankan nilai level dari hotwell condenser. Selain daripada control valve tersebut, on/off recirculation valves (2-CCV-004A,B) dengan orifice digunakan saat operasi.
Tidak ada penyalaan secara otomatis untuk hotwell circulating Pompa tersebut tersebut water pumps. Pompa
secara individu dijalankan manual dari
DCS. Setiap hotwell pump interlock dengan motor operated control valve . 2-CCV-002A,B.Setiap valve akan tertutup secara otomatis ketika pompa berhenti (trip), atau secara manual ditutup. Condenser low level alarm dapat terindikasi pada DCS melalui level switches A1-LSLL-1020. Apabila nilai level pada condenser mencapai L, maka alarm peringatan akan berbunyi dan bila mencapai LL, maka kedua Hotwell Pump akan trip yang kemudian turbin juga akan ikut trip. Sedangkan, jika ketinggian condenser mencapai H, alarm peringatan akan berbunyi dan bila =@
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
mencapai HH, siphon breaker, vacuum breaker akan terbuka. Hal ini akan membuat turbin trip. Indikator level condenser : L
: -150 mm
LL
: -950 mm
H
: 150 mm
HH
: 1100 mm
4.3.2. Cooling Tower Level air pada cooling tower diatur dan dipertahankan nilainya
dengan blowdown system yang terhubung dengan SAGS reinjection tersebut mengambil keluaran dari hotwell pump dengan system. Blowdown tersebut flow yang dikontrol oleh control valve A2-CCV-007 dengan flowmeter dan bypass . Fan cooling tower secara individu dinyalakan manual melalui
DCS. Fan akan secara otomatis trip (berhenti) ketika tingkat vibrasi menjadi terlalu tinggi. Vibration high alarm dan very high alarm akan ditampilkan pada DCS. pH circulating water dimonitori dengan pH meter A2-AT-1000 dan jumlah NaOH yang dipompakan disesuasikan secara manual Apabila nilai ketinggian air pada basin cooling tower turun mencapai indicator LL (-480 mm), maka kedua Auxilary Cooling Water Pump akan trip.
=>
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
HOTWELL BAB 5. PEMODELAN SISTEM KONTROL LEVEL KONTROL LEVEL HOTWELL CONDENSER SISTEM CONDENSER SISTEM PENDINGIN AIR STAR ENERGY GEOTHERMAL Ltd. UNIT 2 5.1.
Desain Sistem Kontrol 5.1.1. Diagram Blok
Gambar 5.1 ditunjukkan diagram blok suatu sistem kontrol negative feedback secara umum. Pada sistem kontrol level condenser level condenser , alat yang berperan sebagai actuator adalah control valve control valve yang yang berfungsi untuk mengalirkan flow flow kondensat. Set point adalah nilai referens yang digunakan di mana pada sistem kontrol level condenser adalah 0. level condenser adalah
6&'-*&" $7"$#
Gambar 5.1 Diagram
8#$#" 6&'(#')#*
Blok Sistem Kontrol Level Kontrol Level Hotwell Condenser Hotwell Condenser Negative Feedback Negative Feedback Sumber : Ilham, Rhinocho F. Laporan Kerja Praktik
5.1.2. Fungsi Transfer Sistem Kontrol
Asumsi yang digunakan untuk memperoleh fungsi transfer adalah: •
Proses pada saat berjalan normal.
•
Tidak ada Disturbance (gesekkan pada pipa atau tangki condenser ).
•
Kondensat mengalir melalui dua buah control valve identik.
AB
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Fungsi transfer setiap komponen diperoleh dengan menggunakan data-data proses sebagai berikut:
Gambar 5.2 Kondisi Proses pada Condenser (sumber: As Built Drawing Star Energy Geothermal Wayang Windu Unit 2)
1.
Sistem : Level : Level Hotwell Condenser Hotwell Condenser
Gambar 5.3 Ilustrasi
Proses Kontrol Level Kontrol Level
(Sumber : http://eleceng.dit.ie/gavin/Control/Modeling/Filling%20a%20Tank.html /Modeling/Filling%20a%20Tank.html))
AD
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Penurunan Persamaan Fungsi Transfer Flow in – Flow Out = Accumulation !!
Qin-Qout = Qout =
!!!!! !
!
!!
!
!! !"
; R adalah hambatan pada aliran pipa(Ns/m 5) !!!!!
QinQin.
!
!!!
!!
!!!
!! !
! !"
!
= !
!!
!!
!! !" !!
!!!
!
!! !
! !"
Qin.
!
!
!!!
Persamaan di atas dapat ditulis menjadi !
! !! !"
! !!
!
! ! !!
sehingga didapat fungsi transfer untuk level condenser : !! !! !!
!
!
!
!
!"
!!
!!"#!! !"#"! !"#$%#&%' !
!!
! !
!"#$ !"
!
!
!
!
!
!! !
!! ! !
! !
!! !
Dengan menggunakan data kondisi proses pada Gambar 5.2, fungsi transfer untuk Sistem Level Hotwell Condenser Condenser menjadi: !! !!
!
!!!"# !!!! ! !
A<
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
2. Aktuator : Control Valve ( Equal Equal Percentage , Butterfly) Gambar 5.3 menunjukkan flow characteristic dari control valve yang digunakan untuk untuk mengalirkan kondensat, kondensat, Dari gambar tersebut tersebut maka dapat didapatkan fungsi transfer untuk control valve adalah
Fungsi waktu control valve tipe equal percentage, butterfly f(t)cv= -1+e-Kvt
Fungsi transfer control valve tipe equal percentage, butterfly F(s)=
!"#$# !
!
F(s)=
Gambar 5.4 Flow
!!"#$# !
! !
!
!! !
Characteristic Charact eristic Control Va lve Equal Percentag e
(Sumber : Operation Manual Star Energy Geothermal Wayang windu Unit 2)
3. Controller : : PID Controller Dalam mengatur bukaan control valve control valve digunakan digunakan PID Controller yang ditentukan dengan melakukan simulasi pada Simulink perangkat lunak Matlab.
A=
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
4.
Transmitter, Sensor Transmitter dan sensor dianggap memiliki fungsi transfer dengan gain sama dengan satu dan tidak memiliki time delay. time delay. Hal ini dilakukan agar nilai yang terbaca pada alat ukur sama dengan nilai yang disampaikan menuju controller .
5.1.3. Simulasi
Simulasi dilakukan menggunakan fitur Simulink pada perangkat lunak Matlab.Pada bagian controller menggunakan menggunakan dua variasi, di mana sistem dengan controller PI PI dan sistem dengan PID controller .
Gambar 5.5 Diagram
Gambar 5.6 Diagram
Blok Simulink dengan PI Controller
Blok Simulink dengan PID Controller
AA
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
Gambar 5.7 Respon
Sistem Hasil Simulasi (kiri: PI Controller , kanan: PID Controller )
Tabel 5.1 Perbandingan
5.2.
Respon Sistem Hasil Simulasi
PI
PID
Rise Time
7.26 seconds
5.43 seconds
Settling Time Settling Time
61.5 seconds
19.5 seconds
Overshoot
33.8%
9.42%
Peak
1.34
1.09
Analisis /.596"E. 8.6",9,"& 8)&1"& 5)&S"%. -"49 -)%6)G.4 8"4969 T9&1E. 8"%. -."#
,$5#$&)& #)&29E9& E.E-)5 ,$&-%$6: U9&1E. -%"&ET)% E.E-)5 "-"9 "#$#" 9&-.#"" "#$#" 9&-.#"" %&'(#')#* 8.4.-9&1 8)&1"& 5)6.4"- &.6".Q&.6". ,$&8.E. #%$E)E: 6&'-*&" $7"$# 2"&1 8.19&","& #"8" E.E-)5 "#$#" 9&-.#"" %&'(#')#* V G)%-.#) #:37" 5#*%#'-7,#V 5#*%#'-7,#V ;3--#*<"= : H.#) .&. 8.#.6.4 ,"%)&" E)S"%" ,)E)69%94"& E.E-)5 G)%E.T"- ),E#$&)&E."6 WDQ)C#XV ,"%)&"&2" 9&-9, 5)&*"8.,"& E.E-)5 -)%E)G9AL
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
6.&.)% "1"% 8"#"- 8.6",9,"& )E-.5"E. &.6". 2"&1 598"4V %&'-*&" $7"$# $7"$# 2"&1 8.19&",& G)%E.T"- ),E#$&)&E."6 *91"V E)4.&11" E)S"%" 6"&1E9&1 8"#"5)6.&.)%,"& E.E-)5: Y"E.6 T9&1E. -%"&ET)% #"8" %&'-*&" $7"$# %&'-*&" $7"$# 8.#)%$6)4 8.#)%$6)4 8)&1"& 5)&119&","& <"&. S4"%"S-)%.E-.S %&'-*&" $7"$# $7"$# -)%E)G9-: U9&1E. -%"&ET)% 9&-9, -%"&E5.--)% 8"& E)&E$% 8."&11"# 5)5.6.,. &.6". #)&19"- E"5" 8)&1"& E"-9 8"& -.8", "8" -+4# 8)6"2: -+4# 8)6"2: Y"6 .&. 8.6",9,"& "1"% &.6". 2"&1 -)%G"S" #"8" E)&E$% ","& E"5" &.6".&2" O"6"9#9& -)6"4 8.-%"&E5.E.,"& 8)&1"& -%"&E5.--)% 5)&9*9 %&'-*&""#* : U9&1E. -%"&ET)% 9&-9, E)59" ,$5#$&)& -)6"4 8.,)-"49.V E)4.&11" 8"#"- 8.E.5#96,"& G"4O" E.E-)5 E)S"%" ,)E)69%94"& "8"6"4 E.E-)5 G)%$%8) -.1": Y"6 2"&1 #)%69 8.#)%4"-.,"& 8.#)%4"-.,"& 9&-9, 5)&*"1" 5)&*"1" ,)&8"6. E.E-)5 $%8) -.1" "8"6"4 5)&1"-9% &.6". -+4# S$&E-"&-V -+4# S$&E-"&-V V &$#*)9&&- V )#--"+', -+4#V -+4#V 8"& *+)# -+4#: -+4#: ())5#"- #"%"5)-)% -)%E)G9- 8"#"- G)%G)8" &.6".&2" 9&-9, %&'-*&""#* 8)&1"& 8)&1"& -.#) 2"&1 G)%G)8" *91": +"8" H"G)6 L:D -)%6.4"- #)%G"&8.&1"& &.6". ,))5#"#"%"5)-)% -)%E)G9-)%E)G9- "&-"%" E.E-)5 2"&1 5)&119&","& 5)&119&","& +Z 8"& +Z[ 6&'-*&""#* : ["#"- 8.6.4"- G"4O" *+)# -+4# -+4# 8"& )#--"+', -+4# -+4# %)E#$& E.E-)5 8)&1"& +Z[ 6&'-*&""#* 6)G.4 S)#"- 8.G"&8.&1 8)&1"& +Z 6&'-*&""#* : /)6".& .-9V &.6". &$#*)9&&- 8"& 5#7> 8"& 5#7> %)E#$& %)E#$& E.E-)5 8)&1"& +Z[ 6&'-*&""#* 6)G.4 6)G.4 ,)S.6 8.G"&8.&1 E.E-)5 8)&1"& +Z 6&'-*&""#* : /),.6"E 8"#"- 8.E.5#96,"& G"4O" E.E-)5 8)&1"& +Z[ 6&'-*&""#* 5)&9&**9,"& 4"E.6 2"&1 6)G.4 G"., 8.G"&8.&1,"& E.E-)5 8)&1"& +Z 6&'-*&""#* : F,"& -)-"#. -)%8"#"- G)G)%"#" "6"E"& 5)&1"#" .&89E-%.Q.&89E-%. #"8" 9595&2"V-)%5"E9, /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89V 5)&119&","& +Z 6&'-*&""#* : +Z[ 6&'-*&""#* 5)5.6.,. ,)6)G.4"& 8"6"5 5)5#%)8.,E. ,)E"6"4"& 2"&1 ","& 59&S96 8. ,)598."& O",-9 G)%8"E"%,"& )%%$% 2"&1 -)6"4 -)%*"8. E)G)695&2"V E)4.&11" E)--.6.&1 -+4# -+4# ","& 6)G.4 S)#"- -)%S"#".: N.6". 8)%.;"-.;) *91" 5)&),"& &$#*)9&&- E)4.&11" E)4.&11" -.8", -)%6"69 G)E"%: \&-9, E.E-)5 2"&1 E-"G.6V %&'-*&""#* +Z[ +Z[ ","& E"&1"- G"., 9&-9, 8.19&","&: N"59& 9&-9, %&'-*&""#* 2"&1 G"., *91" 8.G9-94,"& O",-9 8)E".& 2"&1 -.8", E)G)&-"%: +)&"6""& &.6". #"%"5)-)% +Z[ 6&'-*&""#* ","& 5)5G9-94,"& AM
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
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
A?
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
BAB 6. KESIMPULAN 6.1. !
Kesimpulan
+%$E)E #)&8.&1.&"& ".% #"8" /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8: G)%6"&1E9&1 E""- E-)"5 5)5"E9,. S$&8)&E$% 2"&1 8.,$&8)&E"E. 8)&1"& ".% 8.&1.& 2"&1 G)%"E"6 8"%. %&&"+', -&.#* :6 :6 Y"E.6 S$&8)&E"E. 8."6.%","& 5)&9*9 %&&"+', -&.#* 8"& 8"& /F3/ 8)&1"& 9&-.#"" #95#: #95#: F.% #"&"E -)%E)G9- 8.8.&1.&,"& 8)&1"& %&&"+', -&.#* @ @ E)6 2"&1 ,)598."& 8."6.%,"& 5)&9*9 %&'(#')#* :
!
8#$#" 9&-.#"" #"8" %&'(#')#* 4"%9E 8.*"1" "1"% -.8", 5)&S"#". DDBB 55 8"& Q>LB 55: F#"G.6" "#$#" ,$&8)&E" ,$&8)&E"- 5)&S"#". DDBB 55 E.#4$& 8"& ;"S995 G%)",)% ","& -)%G9," 8"& ,)598."& -9%G.& ","& -%.#:F#"G.6" "#$#" ,$&8)&E" ,$&8)&E"- -9%9& E"5#". Q>LB 55 5"," Y7+ ","& -%.#: I"E.& %&&"+', -&.#* *91" *91" 8.*"1" "1"% -.8", -9%9& 5)&SS"#". QA@B 55 V 8. 5"&" G.6" -)%*"8. F]7+ ","& -%.#:
!
+)&1$&-%$6 2"&1 8.19&","& 9&-9, 5)&1$&-%$6 "#$#" 9&-.#"" #"8" %&'(#')#*
"8"6"4
+Z
6&'-*&""#*
2"&1
G)%-9*9"&
5)&S)1"4
#)&1$&-%$6"& -.8", E)E9". ",.G"- E.E-)5 -.8", E-"G.6:
6.2.
Saran
+)&-.&1&2" #)&1)&8"6."& &.6". "#$#" ,$&8)&E"- #"8" %&'(#')#* 5)&9&*9,,"& G"4O" #)&"6""& #"%"5)-)% +Z[ E)G".,&2" 8.6",9,"& 9&-9, 5)&14.&8"%. -*+5 -*+5 8"& 5)&S"#. #)%T$%5" E.E-)5 2"&1 $#-.5"6: +)&"6""& 8"#"- 8.6",9,"& G"., 8)&1"& 5)&19G"4 &.6". #"%"5)-)% +Z[ "-"9 8)&1"& 5)6",9,"& #)&"6""& #%$E)E:
A@
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. Cooling Towers. Electrical Energy Equipment : Cooling Towers Anonim.
http://www.epa.state.oh.us/portals/27/en http://www.epa.state.oh.us/portals/27/engineer/eguides gineer/eguides/condense.pd /condense.pdf, f,
diakses pada tanggal 15 Juli 2014 As Built Drawing Star Energy Geothermal Wayang Windu Unit 2 Ilham, Rhinocho F. Troubleshooting Troubleshooting and Calibration for Differential Pressure Transmitter. Laporan Kerja Praktik di Citic Seram Energy Limited,Pulau
Seram Operation Manual for Power Station Unit 2 Refino, Andam D. Studi Sistem Kontrol Level pada High Pressure Separator C-08-A. Laporan Kerja Praktik di PT PERTAMINA RU-V, Balikpapan
Tiwari, Sharad Kumar. Analysis Analysis of Fuzzy Fuzzy PID and Immune Immune PID Controller Controller for Three Tank Liquid Level Control . Tesis Master di Thapar University, India
A>
!"#$%"& ()%*" +%",-., /-"% 0&)%12 3)$-4)%5"6 7"2"&1 7.&89 !-8:
LAMPIRAN
A. WW2-MP-CC-0040-3 ( P & I Diagram Main Cooling Water System ) B. Heat Balance Diagram Mandala Nusantara Limited Wayang Windu Geothermal Project (Unit 2, Base Design Condition) C. Form Penilaian Kerja Praktik Mahasiswa D. Form Kehadiran Kerja Praktik Mahasiswa
LB
