MAKALAH
SISTEM
ONTROL di PEMBANGKIT LISTR K TENAGA GAS DAN UAP
Disusun untuk memenuhi memenuhi nilai mata kuliah Sistem PLTG pada Pr gram DIII Kerjasama FT Undip – PT. PLN bida g Teknik Mesin Mesin Universitas Universitas Diponegoro Diponegoro
Disusun Oleh : LUTHFY ADITIAR 21050111083006
PROGR M STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ERSITAS DIPONEGORO DIPONEGORO SEMARANG SEMARANG 2013
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, yang telah mencurahkan rahmat dan kasih-Nya, sehingga makalah mengenai Sistem Kontrol di Pembangkit Listrik Listrik Tenaga Tenaga Gas dan dan Uap ini dapat dapat diselesai diselesaikan. kan. Makalah Makalah ini merupakan merupakan salah salah satu syarat untuk memenuhi nilai Mata Mata Kuliah Sistem Sistem PLTG. Tak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Survey Lapan gan ini, antara lain: 1. Bapa Bapak k Bamb Bamban ang g Sety Setyok oko, o, ST., ST., M.En M.Eng g sela selaku ku Ketu Ketuaa Prog Progra ram m Stud Studii Diploma III Teknik Mesin Universitas Diponegoro 2. Bapa Bapak k Bamb Bamban ang g Set Sety yoko, oko, ST., ST., M.En M.Eng g sela selaku ku dose dosen n pen penga gamp mpu u Mat Mataa Kuliah Sistem PLTG 3. Dan Dan reka rekan-r n-rek ekan an seper seperju juan anga gan n di Progr Program am Stu Studi di Dip Diplo loma ma III III Tek Tekni nik k Mesin Program Program Kerjasama Kerjasama PLN angkatan 2011. Penuli Penuliss menyadar menyadarii bahwa bahwa dalam dalam penyusu penyusunan nan makala makalah h ini tak tak luput luput dari dari kesalahan dan kekurangan. Karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun membangun dari dari semua pihak. pihak. Akhir kata penulis penulis berhar berharap ap semoga semoga makalah ini dapat dapat berguna berguna bagi kita kita semua, Amin.
Semarang, Semarang, 16 Juni Juni 2013 2013
LUTHFY ADITIAR 21050111083006
ii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, yang telah mencurahkan rahmat dan kasih-Nya, sehingga makalah mengenai Sistem Kontrol di Pembangkit Listrik Listrik Tenaga Tenaga Gas dan dan Uap ini dapat dapat diselesai diselesaikan. kan. Makalah Makalah ini merupakan merupakan salah salah satu syarat untuk memenuhi nilai Mata Mata Kuliah Sistem Sistem PLTG. Tak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Survey Lapan gan ini, antara lain: 1. Bapa Bapak k Bamb Bamban ang g Sety Setyok oko, o, ST., ST., M.En M.Eng g sela selaku ku Ketu Ketuaa Prog Progra ram m Stud Studii Diploma III Teknik Mesin Universitas Diponegoro 2. Bapa Bapak k Bamb Bamban ang g Set Sety yoko, oko, ST., ST., M.En M.Eng g sela selaku ku dose dosen n pen penga gamp mpu u Mat Mataa Kuliah Sistem PLTG 3. Dan Dan reka rekan-r n-rek ekan an seper seperju juan anga gan n di Progr Program am Stu Studi di Dip Diplo loma ma III III Tek Tekni nik k Mesin Program Program Kerjasama Kerjasama PLN angkatan 2011. Penuli Penuliss menyadar menyadarii bahwa bahwa dalam dalam penyusu penyusunan nan makala makalah h ini tak tak luput luput dari dari kesalahan dan kekurangan. Karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun membangun dari dari semua pihak. pihak. Akhir kata penulis penulis berhar berharap ap semoga semoga makalah ini dapat dapat berguna berguna bagi kita kita semua, Amin.
Semarang, Semarang, 16 Juni Juni 2013 2013
LUTHFY ADITIAR 21050111083006
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................... ....................................... i KATA PENGANTAR ................................................................ ..............................ii DAFTAR ISI .............................................................. ............................................... iii DAFTAR GAMBAR .......................................................... ....................................... v BAB I PENDAHULUAN..........................................................................................1 1.1 . Latar Belakang .......................................................... .............................. 1 1.2 . Tujuan......................................................................................................4 1.3 Batasan Batasan Masalah........ Masalah.............. ............. ............. .............. ............... ............. ............ ............. ............... .............. ............. ...........4 ....4 1.4 Metode Metode Pengumpulan Pengumpulan Data ............. .................... ............. .............. .............. ............. ............. ............. .............. .........4 ..4 BAB II SISTEM KONTROL PADA PLTGU...........................................................5 2.1 Pengertian Pengertian Sistem Sistem Kontrol Kontrol ............. ................... ............. ............... .............. ............. ............. ............ .............. ............5 ....5 2.2 Komisioning ................................................................ .............................7 2.3 Pengendalia Pengendalian n Start Start Up Turbin Turbin Gas dengan Sistem Sistem Kontrol Kontrol Speedtronik Mark V ......................................................... ............................. 12 2.3.1 Desain Desain Dasar Sistem Sistem Kontrol Speedtronik Speedtronik Mark V ............. .................... ..........12 ...12 2.3.2 Start Up Control ................................................................ .............13 2.3.2.1 Sistem Starting...................................................... .............13 2.3.2.2 Motor Starter..................................................................... .13 2.3.2.3 Torque Converter................................ ............................... 14
iii
2.3.2.4 Accessory Gear................................................................ Gear ................................................................ ..14 – Fungsi 2.3.2. 2.3.2.5 5 Fungsi Fungsi – Fungsi Kerja Kerja Sistem Sistem Start Start ................................... 15 2.3.2.6 Control Start Up................................................... Up.................................................................15 ..............15 2.3.2.7 2.3.2.7 Sinkronisa Sinkronisasi si ............. ................... ............. ............... .............. ............. ............. ............ .............. ............19 ....19 2.4 Sistem Kontrol terhadap Frekuensi di Steam Turbine Generator (STG) dengan Governor.................................................................................20 BAB III Standard Operating Procedure (SOP) .......................................................... 25 3.1 SOP Pembangkitan Pembangkitan Tegangan pada Gas Turbine Generator 1.1 PLTGU Priok ............................................................... ............................ 25 BAB IV KESIMPULAN ............................................................... ............................ 37 4.1 Kesimpulan....................................................... ........................................ 37 DAFTAR PUSTAKA
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 Skema PLTG............................................................................................2 Gambar 1. 2 Siklus PLTGU ......................................................... ................................. 3 Gambar 2. 1 Diagram Umum Sistem Kontrol .............................................................. 5 Gambar 2. 2 Sistem Kontrol secara Lengkap................................................................ 7 Gambar 2. 3 Skema Kontrol Sederhana......................................................................12 Gambar 2. 4 Skema Turbin ......................................................................................... 13 Gambar 2. 5 Kurva Start Up ....................................................................................... 17 Gambar 2. 6 Analogi Hubungan Beban dengan Frekuensi......................................... 21 Gambar 2. 7 Sistem Kontrol dengan Governor........................................................... 22 Gambar 2. 8 Cara Kerja Governor .............................................................................. 23 Gambar 2. 9 Sistem Governor di Pembangkit ............................................................24
v
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Indonesia adalah sebuah negara besar yang dianugerahi kekayaan sumber daya alam yang melimpah termasuk sumber daya manusia yang bisa membangun di sektor perindustrian. Sebagai negara berkembang pertumbuhan ekonomi negara Indonesia dalam sektor industri diikuti dengan peningkatan kebutuhan energi. Pertumbuhan ekonomi yang sehat selalu sinergis dengan kemampuan energi yang tersedia. Hal ini tentu saja dapat tercapai apabila pasokan energi di negara kita terpenuhi. Untuk meningkatkan pertumbuhan ekonomi
dengan
meningkatkan
investasi
maka
kemampuan
negara
menyediakan energi sangatlah dibutuhkan. Energi listrik adalah faktor dominan dalam pertumbuhan dunia industri. Untuk menyediakan energi listrik bagi dunia industri dan masyarakat pada umumnya maka diperlukan sinergi antara sumber daya alam yang tersedia dan kemampuan sumber daya manusia yang mengolahnya. Energi listrik dapat dibangkitkan dari suatu pembangkit seperti Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP), Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), ataupun kombinasi dari tenaga gas dan uap yang disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU). Berikut
akan
dipaparkan
sedikit
gambaran
mengenai
proses
pembangkitan listrik menggunakan tenaga kombinasi gas dan uap. Pembangkit Listrik
Tenaga
Gas
dan
Uap
merupakan
pembangkit
listrik
dengan
mengkombinasikan dua bahan utama selama pembuatan listriknya, yaitu dengan uap dan gas. Proses produksi energi listrik dengan kombinasi gas dan uap merupakan salah satu upaya dalam meningkatkan efisiensi untuk menghasilkan energi 1
listrik. Proses ini menggabungkan dua siklus, berupa Siklus PLTG (Siklus Brayton) dan Siklus PLTU (Siklus Rankine) sehingga diperoleh efisiensi termal yang tinggi . Sebelum masuk ke proses pembangkitan energi listrik dengan gas dan uap, akan dijelaskan secara singkat terlebih dahulu siklus PLTG. Siklus PLTG dimulai dari pengambilan udara oleh compressor. Dalam compressor ini udara diolah sehingga tekanannya naik. Udara ini dimasukkan kedalam combustion chamber atau ruang bakar bersama dengan bahan bakar (gas / bbm). Pembakaran menghasilkan gas bertekanan dan bersuhu tinggi (Suhu sekitar 2000 derajat celcius). Gas bertekanan inilah yang memutar turbin gas. Turbin berputar, generator ikut berputar dan listrik pun dihasilkan. Setelah memutar turbin, gas tersebut dibuang di atmosfer. Dibawah ini adalah skema siklus PLTG.
Gambar 1.1 Skema PLTG
Pada siklus PLTGU, gas yang telah digunakan untuk memutar turbin gas diatas tidak langsung dibuang ke atmosfer, melainkan masuk ke sebuah unit bernama HRSG (Heat Recovery Steam Generator), dimana gas ini akan dugunakan untuk memanaskan air sehingga dari HRSG dihasilkan uap kering. Perlu diingat, bahwa HRSG ini seperti boiler, hanya saja jika pada boiler terjadi pemanasan secara langsung, maka pada HRSG hanya terjadi proses perpindahan panas saja untuk menghasilkan uap kering. Selanjutnya, uap kering 2
yang dihasilkan oleh HRSG akan digunakan untuk memutar turbin uap. Setelah digunakan untuk memutar turbin uap, maka uap ini akan didinginkan oleh kondensor dan kemudian setelah menjadi air masuk lagi ke hotwell. Berikut adalah siklus kombinasi untuk PLTGU.
Gambar 1.2 Siklus PLTGU Dengan menggabungkan siklus tunggal PLTG dan siklus PLTU menjadi siklus PLTGU, maka akan diperoleh keuntungan diantaran ya adalah : 1. Efisiensi termalnya tinggi sehingga biaya operasi (Rp/Kwh) lebih rendah dibandingkan dengan pembangkit termal lainnya. 2. Konsumsi bahan bakar menjadi rendah. 3. Pembangunannya relatif cepat 4. Kapasitas dayanya bervariasi dari kecil hingga besar. 5. Menggunakan bahan bakar gas yang bersih dan ramah lingkungan. 6. Pengoperasian
PLTGU
yang
menggunakan
komputerisasi
memudahkan pengoperasian . 7. Waktu yang dibutuhkan untuk membangkitkan beban maksimal 1 blok PLTGU relatif singkat yaitu 150 menit. 3
8. Prosedur pemeliharaan lebih mudah dilaksanakan dengan adanya fasilitas sistem diagnosa. Salah satu komponen penting dalam siklus PLTGU ini adalah sistem kontrolnya, diperlukan adanya sistem kontrol dikarenakan beban yang berubahubah tergantung permintaan dari pihak Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban (P3B) yang juga disesuaikan dengan penggunaan listrik para konsumen.
1.2
Tujuan Tujuan dibuatnya makalah ini antara lain adalah sebagai berikut : 1. Mendorong mahasiswa agar lebih memahami mengenai sistem kontrol di PLTGU 2. Memahami Standart Operation Procedure pada saat start PLTGU. 3. Sebagai salah satu syarat untuk memenuhi nilai tugas pada mata kuliah Sistem PLTG pada Semester V pada Program Studi Diploma III Teknik Mesin Kerjasama PT. PLN (Persero) Universitas Diponegoro.
1.3
Batasan Masalah Pada kesempatan ini, penulis akan membahas mengenai sistem kontrol pada start PLTGU dengan Speedtronik Mark V dan pengontrolan frekuensi dari generator dengan cara mengatur jumlah aliran uap yang akan masuk ke turbin.
1.4
Metode Pengumpulan Data Penulis mengumpulkan data dengan cara mencari informasi yang berkaitan dengan pembahasan yang akan dituliskan oleh penulis dengan cara membaca , mencatat serta memahami pada panduan buku manual di perpustakaan.
Selain
dengan
membaca
buku
literatur,
penulis
juga
menambahkan informasi dari sumber internet.
4
BAB II SISTEM KONTROL PADA PLTGU
2.1 Pengertian Sistem Kontrol
Sistem kontrol (control system) merupakan suatu kumpulan cara atau metode yang dipelajari dari kebiasaan-kebiasaan manusia dalam bekerja, dimana manusia membutuhkan suatu pengamatan kualitas dari apa yang telah mereka kerjakan sehingga memiliki karakteristik sesuai dengan yang diharapkan pada mulanya. Perkembangan
teknologi
menyebabkan
manusia
selalu
terus
belajar
untuk
mengembangkan dan mengoperasikan pekerjaan-pekerjaan kontrol yang semula dilakukan oleh manusia menjadi serba otomatis (dikendalikan oleh mesin). Dalam aplikasinya, sistem kontrol memegang peranan penting dalam teknologi. Sebagai contoh, otomatisasi industri dapat menekan biaya produksi, mempertinggi kualitas, dan dapat menggantikan pekerjaan-pekerjaan rutin yang membosankan. Sehingga dengan demikian akan meningkatkan kinerja suatu sistem secara keseluruhan, dan pada akhirnya memberikan keuntungan bagi manusia yang menerapkannya. Dalam aplikasinya, suatu sistem kontrol memiliki tujuan/sasaran tertentu. Sasaran sistem kontrol adalah untuk mengatur keluaran (output ) dalam suatu sikap / kondisi / keadaan yang telah ditetapkan oleh masukan (input ) melalui elemen sistem kontrol.
Gambar 2.1 Diagram Umum Sistem Kontrol
5
Berikut adalah istilah-istilah yang sering digunakan dalam sistem kontrol : a. Sistem (system) adalah kombinasi dari komponen-komponen yang bekerja bersama-sama membentuk suatu obyek tertentu. b. Variabel terkontrol (controlled variable) adalah suatu besaran (quantity) atau kondisi (condition) yang terukur dan terkontrol. Pada keadaan normal merupakan keluaran dari sistem. c. Variabel termanipulasi (manipulated variable) adalah suatu besaran atau kondisi yang divariasi oleh kontroler sehingga mempengaruhi nilai dari variabel terkontrol. d. Kontrol (control) – mengatur, artinya mengukur nilai dari variabel terkontrol dari sistem dan mengaplikasikan variabel termanipulasi pada sistem untuk mengoreksi atau mengurangi deviasi yang terjadi terhadap nila i keluaran yang dituju. e. Plant (Plant ) adalah sesuatu obyek fisik yang dikontrol. f. Proses ( process) adalah sesuatu operasi yang dikontrol. Contoh : proses kimia, proses ekonomi, proses biologi, dll. g. Gangguan (disturbance) adalah sinyal yang mempengaruhi terhadap nilai keluaran sistem. h. Kontrol umpan balik ( feedback control) adalah operasi untuk mengurangi perbedaan antara keluaran sistem dengan referensi masukan. i. Kontroler (controller ) adalah suatu alat atau cara untuk modifikasi sehingga karakteristik sistem dinamik (dynamic system) yang dihasilkan sesuai dengan yang kita kehendaki. j. Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk mengukur keluaran sistem dan menyetarakannya dengan sinyal masukan sehingga bisa dilakukan suatu operasi hitung antara keluaran dan masukan. k. Aksi kontrol (control action) adalah besaran atau nilai yang dihasilkan oleh perhitungan kontroler untuk diberikan pada plant (pada kondisi normal merupakan variabel termanipulasi). l. Aktuator (actuator ), adalah suatu peralatan atau kumpulan komponen yang menggerakkan plant
6
Gambar 2.2 Sistem Kontrol secara Lengkap
Sebelum dilakukan pengoperasian unit PLTGU, sebelumnya PLTGU harus telah melewati proses komisioning.
2.2 Komisioning
Pekerjaan
Instalasi
Listrik
yang
telah
selesai
dikerjakan
dan
akan
dioperasikan, tidak serta merta langsung boleh dioperasikan. Sebelum dan pada saat akan dioperasikan harus diyakini terlebih dahulu bahwa instalasi tersebut benar-benar aman untuk dioperasikan. Untuk meyakini bahwa instalasi listrik tersebut benar-benar aman dioperasikan, keberadaannya harus telah memenuhi ketentuan dan persyaratan teknis yang ditentukan. Apakah instalasi listrik telah memenuhi ketentuan dan persyaratan teknis yang ditentukan, perlu dilakukan pemeriksaan dan pengujian atau disebut dengan Komisioning. Komisioning (Commissioning test ) adalah serangkaian kegiatan pemeriksaan dan pengujian instalasi listrik yang telah selesai dikerjakan dan hendak dioperasikan. Dengan hasil pemeriksaan dan pengujian yang baik, maka diyakini bahwa instalasi listrik aman pada saat dioperasikan, yaitu aman bagi manusia, dan aman bagi instalasi itu sendiri. Komisioning instalasi Unit PLTGU merupakan rangkaian dari beberapa kegiatan pemeriksaan dan pengujian atau komisioning atas beberapa subsistemnya, yaitu: •
Komisioning Ketel Uap dan Alat Bantu 7
•
Komisioning Turbin Uap dan Alat Bantu
•
Komisioning Turbin Gas
•
Komisioning Generator dan Eksitasi
•
Komisioning Bay Trafo Generator
•
Komisioning Unjuk Kerja
•
Komisioning Instalasi Listrik Bangunan lainnya
Secara umum pelaksanaan komisioning unit pembangkit terbagi dalam beberapa tahap kegiatan sbb : o
Pemeriksaan pendahuluan
o
Uji individual
o
Uji sub sistem, meliputi:
o
-
Uji sequential interlock
-
Uji proteksi
-
Uji kontrol elektrik/pneumatic
-
Uji jalan sistem
Uji sistem, meliputi: -
Uji alat-alat pengaman/Uji jalan tanpa beban
-
Uji lalan berbeban (loading test )
-
Uji lepas beban (load rejection test )
o
Pemeriksaan (inspection )
o
Uji keandalan (reability test )
o
Uji unjuk kerja ( performance test )
Dari beberapa kegiatan komisioning PLTGU atas subsistemnya, berikut akan dijelaskan mengenai komisioning turbin gas. Komisioning Turbin gas adalah rangkaian kegiatan yang terus menerus, dimulai sejak saat pemasangan selesai (Construction essentially complete) sampai saat "Serah terima" (taking over ) , dengan tujuan membawa sistem dari kondisi non aktif ke kondisi aktif dengan melaksanakan kegiatan pemeriksaan, pembersihan, uji individu, uji sub sistem dan uji sistem untuk pembuktian terhadap persyaratan kontrak ataupun keamanan untuk pembuktian terhadap persyaratan kontrak ataupun keamanan dan keandalan operasi. 8
o
Pemeriksaan Pendahuluan Dalam
pemeriksaan
pendahuluan,
hal-hal
yang
diperiksa
yaitu
pemasangan penyatolan serta kelengkapan peralatan dan pemeriksaan hasil rehabilitasi (jika ada) Peralatan yang diperiksa meliputi : -
Peralatan mekanis
-
Peralatan listrik
-
Perlengkapan kendali dan instrumen.
Sebelum suatu alat/sistem siap untuk diuji maka terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan/pengujian terhadap konstruksi antara lain :
o
-
Hasil pengelasan
-
Pekerjaan mekanik
-
Pekerjaan listrik
-
Kebersihan
-
Kelurusan dan kelonggaran
-
Kawat mengawat
-
Arah putaran Arah putaran
-
Kerja katup
-
Pemipaan.
Uji individual Peralatan yang mengalami uji individu yaitu : A. Turbin -
Manometer dan peralatan penunjuk
-
Saklar tekanan dan saklar suhu
-
Pencatat otomatis
-
Pipa saluran udara dan gas
-
Pipa pengendali sistem pneumatic
-
Tangki
-
Katup pengaman
-
Pengendali pneumatic 9
B. Derek gantung ruang turbin (turbine room overhead crane) C. Peralatan lain yang termasuk kontrak o
Uji Sub Sistem Pada umumnya pengujian suatu sub sistem dapat terdiri dari satu atau lebih mata uji antara lain: -
Uji pembebanan
pompa,
fan
atau
kompresor,
berikut motor
penggeraknya yang antara lain meliputi : pengukuran temperatur bantalan dan tutup turbin, pengukuran vibrasi, uii bising, pengukuran tekanan dan jumlah aliran fluida. -
Uji operasional terhadap semua peralatan yang bersangkutan dan bekerja secara terpadu dengan subsistem tersebut.
o
-
Uji urutan dan saling kunci (interlock and sequential test )
-
Uji unjuk kerja
-
Uji simulasi (simulation test )
-
Uji proteksi motor
-
Uji alat penunjuk listrik/pneumatic meter-meter pada system kendali
-
Uji subsistem bahan bakar minyak
-
Uji subsistem bahan bakar gas
-
Uji subsistem pelumas
-
Uji subsistem minyak dongkrak
-
Uji subsistem minyak hidrolik
-
Uji subsistem pemutar motor
-
Uji subsistem udara pendingin ke ruang bakar
-
Uji subsistem pemasuk udara
-
Uji subsistem air pendingin generator
-
Uji subsistem sudu pengarah masuk
-
Uji subsistem seting kontrol dan pengaman unit mesin turbin
Uji Sistem Pada umumnya pengujian suatu sistem dapat terdiri dari satu atau lebih mata uji antara lain : 10
o
-
Uji penyalaan
-
Uji pentahapan kenaikan putaran
-
Uji proteksi turbin
-
Uji sinkronisasi
-
Uji pembebanan
-
Uji lepas beban
-
Uji keandalan
-
Uji unjuk kerja
Pengujian Uji Unjuk Kerja ( performance test ) 1. Pengukuran/perhitungan output: a. Output daya mesin turbin gas b. Output energi turbin gas c. Output daya listrik bersih d. Output daya mekanis bersih 2. Pengukuran/perhitungan input panas: a. Pengukuran nilai panas terendah bahan bakar b. Pengukuran konsumsi bahan bakar c. Pengukuran kerapatan d. Pengukuran temperatur bahan bakar 3. Pengukuran temperatur a. Pemasukan kompresor b. Pengeluaran turbin 4. Pengukuran tekanan a. Tekanan statis b. Tekanan pemasukan c. Tekanan pengeluaran d. Tekanan barometer 5. Pengukuran kelembaban 6. Pengukuran/perhitungan efisiensi termal.
11
Apabila komisioning terhadap seluruh sub sistem PLTGU telah selesai dilakukan, maka PLTGU telah siap untuk dioperasikan.
TM
2.3 Pengendalian Start Up Turbin Gas dengan Sistem Kontrol Speedtronik Mark V Speedtronic
TM
Mark V adalah suatu sistem kontrol, proteksi dan monitoring
pada turbin yang telah dikembangkan oleh General Electric dan mewakili kesuksesan TM
dari seri-seri Speedtronic
dalam sistem pengaturan. Tujuan sistem kontrol dan
proteksi ini adalah menghasilkan output yang maksimal untuk melindungi turbin gas dari kerusakan saat turbin dalam kondisi operasi sehingga lifetimenya dapat lebih TM
lama. Sistem kontrol Speedtronic
Mark V ini digunakan di PLTGU Tambak Lorok
Semarang. TM
2.3.1 Desain Dasar Sistem Kontrol Speedtronik
Mark V
Kontrol turbin gas dilakukan dengan kontrol start-up, kontrol percepatan, kontrol kecepatan, kontrol temperatur dan fungsi kontrol yang lain seperti tampak pada gambar 2.3, sensor dari kecepatan turbin, temperatur gas buang, dan parameter yang lain menetukan kondisi operasi dari unit. Saat diperlukan perubahan
pada kondisi operasi turbin karena perubahan
beban atau kondisi yang membahayakan turbin, maka kontrol akan mengatur aliran bahan bakar ke turbin. Misalnya bila temperatur gas buang cenderung melebihi nilai yang referensi yang diberikan untuk operasi turbin, maka kontrol temperatur akan mengurangi suplai bahan bakar ke turbin.
Gambar 2.3 Skema Kontrol Sederhana 12
Kondisi operasi turbin disensor dan digunakan sebagai sinyal feedback ke system kontrol Speedtronic. Ada tiga kontrol loop utama, start-up, kontrol kecepatan, dan kontrol temperatur yang di kontrol selama turbin beroperasi. Mode kontrol yang lain adalah kontrol kecepatan, manual FSR, dan kontrol shutdown yang dioperasikan dengan cara yang sama.
2.3.2 Start Up Control 2.3.2.1 Sistem Starting
Seperti pada mesin-mesin yang ber-ruang bakar internal lainnya, Gas Turbine tidak bisa berputar atau tidak menghasilkan tenaga putaran awalan sendiri pada saat putarannya 0 ( zero speed ) oleh sebab itu dibutuhkan sebuah sistem start untuk melakukan perubahan keadaan Gas Turbine, sebagai pemutar awal sampai mencapai kecepatan putaran untuk pembakaran dan membantu untuk mencapai kecepatan putaran tertentu, sehingga Gas Turbine yang sudah dalam keadaan start pembakaran tersebut mampu berputar dan berakselerasi sendiri menuju ke kecepatan putaran nominalnya. Hal tersebut terselesaikan dengan bantuan peralatan sebuah motor induksi sebagai Motor Starter, dan dibantu dengan Torque Converter yang dioperasikan dimana ia berfungsi sebuah kopling penyambung dengan accessory gear.
Gambar 2.4 Skema Turbin 2.3.2.2 Motor Starter
Motor Starter atau Motor Cranking ini adalah produk dari General Electric Co, Custom 8000®, motor induksi dengan jenis Horisontal Motor dilengkapi dengan 13
bantalan-bantalan antifriction, 3 phase, 6000 Volt, dengan daya 1250 HP, pada putaran 3000 rpm.
2.3.2.3 Torque Converter Torque converter merupakan suatu peralatan dengan menggunakan media hydraulic dalam hal ini minyak lube oil. Peralatan utama didalam torque converter
adalah pompa impeler yang digerakan oleh input shaft atau sisi pemutar, sedangkan disisi output atau yang diputar adalah bagian turbin wheel. Prinsip kerja dari torque ini adalah dengan hydrodinamik transmision, diantara kedua peralatan tersebut terdapat minyak penghubung dan pada statornya terdapat guide vane atau sudu-sudu pengarah yang digerakan oleh penggerak mekanis (Guide vane adjusment mechanis) yang akan mengarahkan minyak tersebut dari pompa impeler menuju turbin wheel dengan cara mengatur sudut pengarahan yang sesuai untuk menghasilakan torsi yang dibutuhkan disisi outputnya.
Adapun fungsi dari minyak pada Torque Converter adalah : • Sebagai media kerja penggerak daya hydrodinamik. • Sebagai media control system torque converter. • Sebagai pelumas dan pendingin system. • Sebagai pemutar pada waktu on cool down.
Fungsi utama dari torque converter adalah : •
Untuk meneruskan putaran motor cranking ke turbine dengan menggunakan
flexible coupling pada waktu start up.
• Untuk memutar turbine pada waktu on cooldown dengan media lube oil.
2.3.2.4 Accessory Gear.
Fungsi Accessory Gear pada sistem ini adalah sebagai penggerak untuk beberapa peralatan bantu lainnya, seperti Pompa Utama Minyak Pelumas, Pompa Utama Minyak Hydraulik, Kompressor Utama Atomizing Air maupun Pompa Utama 14
Bahan Bakar. Utamanya ia berfungsi sebagai penghubung antara Motor Cranking dengan Kompressor Turbine Gas. Di dalam Accessory Gear terdapat beberapa susunan roda gigi - roda gigi yang berfungsi memperbesar Torsi ( daya puntir ) yang dibutuhkan oleh motor starter untuk memutarkan poros Turbine.
2.3.2.5 Fungsi – Fungsi Kerja Sistem Start Torque Converter dan Motor Starter ( Motor Cranking ), keduanya sebagai supply tenaga kepada Gas Turbine Generator ketika siklus start-up dan ketika siklus
sesudah shutdown ( cool down ). Ketika siklus Start-up, peralatan – peralatan pada sistem starting mempunyai tiga macam fungsi, antara lain : 1. Sebagai pemutar awal, ketika Gas Turbine m asih diam belum berputar. 2. Mengakselerasi putaran Gas Turbine sampai pada putaran pengapian. 3. Membantu akselerasi putaran Gas Turbine yang sudah terjadi pengapiannya sampai dengan tercapainya kemampuan Gas Turbine untuk berakselerasi sendiri menuju putaran nominalnya. Atau yang mana sampai dengan kecepatan putaran Gas Turbine lebih besar dari pada kecepatan putaran peralatan sistem startingnya.
2.3.2.6 Control Start Up
Bagian yang penting dalam tahap control start-up dan shutdown Turbin Gas (TG) adalah penginderaan / pembacaan kecepatan yang tepat. Kecepatan turbin diukur dengan magnetic pickup. Detector kecepatan dan relay kecepatan ini pada dasarnya digunakan untuk : • L14HR Kecepatan Nol (kira-kira 0% kecepatan) • L14HM Kecepatan Minimum (kira-kira 16% kecepatan) • L14HA Kecepatan Akselerasi (kira-kira 50% kecepatan) • L14HS Kecepatan Operasi (kira-kira 95% kecepatan) Detector kecepatan nol, L14HR memberikan sinyal ketika poros turbin start atau stop berputar. Ketika kecepatan poros dibawah 14HR, atau pada kecepatan nol, L14HR bekerja ( fail safe) dan permissive logic memerintahkan ratchet atau operasi slow roll selama sequence start-up / cooldown turbin otomatis. Detector kecepatan 15
minimum L14HM mengindikasikan turbin sudah mencapai kecepatan minimum pembakaran dan mengawali (initiates) siklus pembilasan ( purging) sebelum bahan bakar dimasukkan dan sebelum pembakaran. Lepasnya relay kecepatan minimum L14HM menyediakan beberapa fungsi permissive dalam start ulang TG setelah shutdown. Relay kecepatan akselerasi L14HA memberikan indikasi ketika turbin sudah mencapai kira-kira 50% kecepatan (putaran), hal ini menandakan start-up turbin sedang berlangsung dan kunci fitur proteksi (protective feature). Sensor kecepatan tinggi L14HS memberikan indikasi ketika turbin pada kecepatannya dan sequence akselerasi (percepatan) hampir selesai. Sinyal ini menyediakan control logic untuk berbagai sequence control seperti menyetop pompa auxiliary lube oil dan menstart blower turbine shell / exhaust frame.
Apabila turbin dan generator melambat selama situasi frekuensi rendah, L14HS akan lepas pada setting kecepatan under frequency. Setelah L14HS lepas breaker generator akan trip (open) dan referensi kecepatan turbin TNR akan diset kembali menjadi 100,3%. Saat turbin menaikkan kecepatan, L14HS kembali bekerja kemudian turbin akan membutuhkan kembali sinyal start sebelum mencoba mensinkron automatis generator dengan jaringan lagi. Control start-up beroperasi dengan menggunakan level dari sinyal perintah
FSR yang sudah diset. Levelnya adalah “ZERO”, “FIRE”, “WARM-UP”, “ACCELERATE” dan “MAX”. Spesifikasi control menyediakan setting perhitungan bahan bakar yang tepat dibutuhkan di setiap levelnya. Tingkatan (level) FSR diset / ditentukan sebagai control yang tetap pada start-up control Speedtronic Mark V. Sinyal control FSR start-up dioperasikan melalui penghubung nilai minimum (minimum value gate) untuk memastikan fungsi control lain dapat membatasi FSR sesuai dengan yang dibutuhkan. Sinyal perintah untuk bahan bakar digerakkan oleh software speedtronic startup control. Sebagai tambahan kepada tiga tingkatan aktif start-up, software
menentukan FSR min. dan max. dan menyediakan control FSR manual.
16
Ketika turbin tidak beroperasi yang diketehui oleh pengecekan secara elektronik, akan menghentikan system bahan bakar, control valve, accessories dan suplai tegangan. Pada keadaan ini “SHUTDOWN STATUS” akan ditampilkan pada layer computer. Untuk mengembalikan proses start up maka akan dilakukan pengaktifkan switch master operasi / master operation switch (L43) dari kondisi OFF menjadi mode operasi ready dan akan mengaktifkan sirkuit yang sudah siap. Jika semua sirkuit proteksi dan trip latches direset, pesan “START UP STATUS” dan “READY TO START” akan ditampilkan, hal ini mengindikasikan turbin dapat menerima sinyal start. Menekan target switch master control (LIS) “START” dan “EXECUTE” akan memberikan sinyal start ke tahapan logic (logic sequence). Sinyal start menghidupkan (energizes ) master control dan sirkuit proteksi (L4 Circuit) dan menyetart peralatan Bantu (auxiliary) yang dibutuhkan. Sirkuit L4 mengijinkan memberikan tekanan pada system trip oil dan mengugaskan kopling penyetart untuk start jika tersedia. Dengan permissive sirkuit L4 dan kopling start terpasang, peralatan start (start device) mulai berputar. Tampilan satus start-up “STARTING” kan muncul dilayar computer MK V. Lihat pada titik A pada gambar di bawah ini, typical Start-Up Curve.
Gambar 2.5 Kurva Start Up Ketika turbin mulai berputar sinyal L14HR memberhentikan (de-energizes) kopling start solenoid 20CS dan mematikan hydraulic ratchet . Kemudian kopling membutuhkan torsi dari starting device agar dapat tetap bekerja. Relay kecepatan 17
turbin L14HM mengindikasikan bahwa turbin berputar pada kecepatan yang tepat yang dibutuhkan untuk purging (pembilasan) dan penyalaan pada alat pembakaran. Unit yang menggunakan bahan bakar gas yang mempunyai susunan / konstruksi exhaust yang dapat menjebak kebocoran gas memiliki purge timer , L2TV dengan
awalan
perintah
sinyal
L14HM.
Waktu
pembilasan
diset
untuk
memungkinkan 3 s/d 4 kali perubahan udara yang melalui unit untuk meyakinkan bahwa setiap campuran yang dapat terbakar sudah dibilas dari system. Kondisi start akan menahan kecepatan sampai L2TV telah menyelesaikan siklusnya. Unit yang tidak memiliki system extensive exhaust bias tidak memiliki purging timer , tetapi mengandalkan siklus start dan aliran udara alami untuk
membilas system. Sinyal L14HM atau selesainya siklus pembilasan L2TVX membolehkan flow bahan bakar, penyalaan, pengeseran level FSR pembakaran dan inisiasi timer pembakaran L2F. Lihat titik B pada gambar. Ketika flame detector (L28FD) mengeluarkan sinyal yang mengidentifikasikan api sudah ada di ruang bakar, timer Warm-Up L2W bekerja dan sinyal perintah bahan bakar mengurangi level FSR bahan bakar ke level “WARMUP”. Waktu warm-up meminimalkan thermal stress bagian-bagian yang dilalui gas panas (hot gas path) selama awal proses start-up. Jika tidak ada nyala api sampai dengan waktu warm-up (timer L2F) selesai, selama 60 detik, flow bahan bakar dihentikan. Unit dapat diberikan sinyal start lagi, tetapi pembakaran akan ditunda oleh timer L2TV untuk mencegah akumulasi bahan bakar dalam pelaksanaan start yang berulang kali. Tahapan ini terjadi walaupun unit tidak memerlukan inisiasi terhadap pembilasan L2TV. Pada saat periode warm-up selesai (L2WX), control start-up mengatur ramps FSR pada laju yang sudah ditentukan sebelumnya diset untuk “ACCELERATE LIMIT”. Siklus start0up dirancang untuk menghasilkan temperature pembakaran tertinggi yang sedang selama akselerasi. Ini dilakukan melalui program kenaikan perlahan-lahan FSR. Lihat titik C pada gambar. Dengan meningkatnya bahan bakar, turbin memulai fase akselerasi start-up. Kopling ditahan selama starting device 18
(cranking) memberikan torsi ke TG (turbin gas). Ketika kecepatan turbin melebihi putaran motor cranking kopling kaan lepas, kemudian cranking akan berhenti. Relay kecepatan L14HA menandakan turbin sedang akselerasi. Akhir fase start-up ketika unit mencapai Full Speed No Load (FSNL). FSR akan dikontrol speed loop dan auxiliary system automatis di shutdown. Software control start membuat level maksimum sinyal FSR yang diberikan selama start-up. Seperti yang telah ditentukan sebelumnya, control sirkuit yang lain dapat dikurangi dan mengatur FSR melakukan fungsi control mereka. Pada fase akselerasi, dengan mengamati laju akselerasi rotor. Ini mungkin terjadi tetapi tidak normal, untuk mencapai limit control temperature, layer CRT (computer) akan menunjukkan parameter mana yang membatasi atau mengontrol FSR.
2.3.2.7 Sinkronisasi
Sinkronisasi
automatis
disempurnakan
dengan
menggunakan
program
algoritma sinkronisasi ke software R, S, T dan P. Sinyal tegangan Bus dan generator dimasukkan ke core P dengan berisikan transformer isolasi (transformer isolation), dan diparalelkan dengan core (RST). Software (RST) menggerakkan pemeriksa sinkron (synch check ) dan relay permissive sinkron, sementara core P menyediakan perintah actual menutup breaker. Ada tiga model dasar sinkronisasi.Mode ini dapat dipilih dari kontak eksternal contohnya selector switch panel generator, atau dari layer CRT Speedtronic Mk V. •
OFF-Breaker tidak akan closed melalui control speedtronic MK V.
•
MANUAL-Operator menginisiasi penutupan breaker ketika permissive synch
check relay memenuhi. •
AUTO-Sistem secara automatis mencocokkan tegangan dan frekuensi dan
kemudian menutup breaker pada waktu yang tepat untuk mengenai titik mati atas pada synchronoscope. Untuk sinkronisasi, unit dibawa kecepatan 100,3% untuk menjaga generator lebih cepat dari jaringan, menjamin beban bisa masuk ketika breaker close. Jika frekuensi di sistem cukup bervariasi yang dapat menyebabkan melesetnya frekuensi 19
(perbedaan frekuensi antara jaringan dengan generator), sirkuit pengaman kecepatan mengatur TNR untuk menjaga kecepatan turbin lebih besar 0,2% s/d 0,4% dibandingkan dengan kecepatan jaringan untuk menjamin tidak melesetnya frekuensi dan permissive sinkronisasi. Untuk proteksi tambahan relay check sinkronisasi disediakan di panel generator. Ini digunakan pada kedua series dengan auto relay sinkronisasi dan switch close breaker secara manual untuk mencegah besarnya fase/waktu penutupan breaker
2.4 Sistem Kontrol terhadap Frekuensi di Steam Turbin Generator (STG) dengan Governor
Sistem kontrol adalah suatu alat (kumpulan alat) untuk mengendalikan, memerintah, dan mengatur keadaan dari suatu sistem. Sistem kontrol ini dapat melakukan kontrol sekaligus proteksi terhadap suatu alat. Sistem kontrol ini sangat penting karena beban suatu pembangkit listrik ini selalu berubah-ubah disesuaikan dengan penggunaan listrik oleh konsumen yang kemudian diatur oleh Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban (P3B). Beban yang berubah-ubah ini dapat membahayakan turbin gas ataupun turbin uap yang berada di PLTGU, karena apabila beban berkurang, putaran turbin akan bertambah cepat, dan apabila beban bertambah, putaran turbin akan menjadi lambat. Fungsi sistem kontrol disini adalah untuk menjaga putaran turbin pada angka 3000 rpm, agar dapat menghasilkan listrik dengan frekuensi 50 Hertz. Frekuensi 50 Hertz ini adalah standarisasi frekuensi di Indonesia. Di Indonesia, pembangkit listrik biasanya telah dipasang suatu alat untuk proteksi terhadap perubahan frekuensi yaitu under frequency relay. Under frequency relay ini bekerja sebagai berikut : Apabila frekuensi kurang dari 48,5 Hertz, maka generator akan lepas beban dan akan trip dalam 30 detik. Apabila frekuensi pada angka 48 Hertz, maka generator akan trip dalam 10 detik, dan apabila frekuensi pada angka 47,5 Hertz, maka generator akan trip dalam waktu 0 detik atau pada saat itu juga akan mengalami trip.
20
Gambar 2.6 Analogi Hubungan Beban dengan Frekuensi
Oleh karena itu, frekuensi harus dijaga agar unit pembangkit tidak mengalami trip. Pengaturan frekuensi ini dengan menggunakan governor . Unit governor sebagai pengaturan frekuensi dalam sistem yaitu dengan cara mengatur flow uap bertekanan dari Heat Recovery Steam Generator (HRSG) untuk menggerakan turbin uap berada dalam
putaran
dengan
frekuensi
50
Hertz
dan
mengantifikasi
terjadinya
penyimpangan terhadap frekuensi dalam sistem. Governor berfungsi untuk mengontrol speed turbin agar konstan yaitu 3000 rpm, artinya speed dijaga agar tidak berubah. Disini dapat berarti bila ada pembebanan lebih yang terjadi pada turbin maka governor memberikan signal pada governor valve untuk membuka katup agar flow steam bertambah sehingga speed dapat dipertahankan sesuai bebannya. Penyimpangan frekuensi dari batas nilai nominal terjadi apabila kebutuhan yang digunakan oleh konsumen (beban) lebih besar dari daya aktif yang dibangkitkan dari pembangkit atau terjadinya gangguan pada sistem sehingga frekuensi sistem turun. Sedangkan frekuensi sistem naik apabila ada tambahan daya dari unit pembangkit. Maka untuk mempertahankan nilai frekuensi pembangkitan daya aktif dalam sistem disesuaikan dengan konsumen (beban). Ada dua mode operasi governor, yaitu droop dan isochronous. Pada mode
droop, governor sudah memiliki “setting point ” Pmech (daya mekanik) yang besarnya sesuai dengan rating generator atau menurut kebutuhan. Dengan adanya “ fixed setting” ini, output daya listrik generator nilainya tetap dan adanya perubahan
21
beban tidak akan mengakibatkan perubahan putaran turbin (daya berbanding lurus dengan putaran). Lain halnya dengan mode isochronous, “set point” putaran governor ditentukan berdasarkan kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu (real time). Kemudian melalui internal proses di dalam governor (sesuai dengan kon trol logic dari manufaktur), governor akan menyesuaikan nilai output daya mekanik turbin supaya sesuai dengan daya listrik yang dibutuhkan sistem. Pada saat terjadi perubahan beban, governor akan menentukan setting point yang baru sesuai dengan aktual beban sehingga dengan pengaturan putaran ini diharapkan frekuensi listrik generator tetap berada di dalam “acceptable range” dan generator tidak mengalami “out of synchronization”. Jenis governor yang digunakan adalah jenis woodward , jenis ini terdiri dari Spring loaded Accumulator (memberi tekanan minyak) pada pengarah tekanan
minyak, untuk menggerakan power piston (katup utama) keatas atau kebawah tergantung pengarahan yang dilakukan oleh Pilot Velve (penghubung perputaran poros generator) yang digerakan oleh titik A Fly Weight (bola-bola pegas) yang berputar menghasilkan gaya sentrifugal menyebabkan titik A naik atau turun.
Gambar 2.7 Sistem Kontrol dengan Governor
Governor mengukur frekuensi yang dihasilkan generator dengan cara
mengukur kecepatan putar poros turbin yang di kopel dengan generator, karena frekuensi yang dihasilkan generator sebanding dengan kecepatan putar poros generator. Cara kerja governor adalah governor memiliki setting point yaitu putaran generator yang ditentukan berdasarkan kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu.
22
Governor akan menyesuaikan nilai output daya mekanik turbin supaya sesuai dengan
daya listrik dan frekuensi yang dibutuhkan oleh sistem pada saat terjadinya penambahan beban atau gangguan pada sistem. Governor akan menentukan setting point yang baru sesuai dengan aktual beban sehingga dengan pengaturan putaran ini
diharapkan frekuensi listrik generator tetap berada didalam acceptable range dan generator tidak mengalami out of synchronization. Apabila frekuensi turun yang ditandai dengan pengurangan putaran kecepatan dari generator akan disensor oleh pilot velve. Pada pilot velve memberi input kepada bola-bola berputar, karena kecepatan putar dari generator berkurang putarannya maka kecepatan putar pada bola-bola berputar juga berkurang kecepatan sudutnya. Bolabola berputar pada pegas akan menguncup (gaya sentrifugal berkurang) apabila terjadinya penurunan frekuensi yang menyebabkan titik A dan titik B turun. Turunnya titik B menyebabkan torak pengarah tekanan minyak memberikan tekanan menggerakan katup utama terangkat keatas untuk memberi tambahan uap bertekanan ke turbin.
Gambar 2.8 Cara Kerja Governor
23
Gambar 2.9 Sistem Governor di Pembangkit
24
BAB III Standart Operating Procedure (SOP)
3.1 SOP Pembangkitan Tegangan pada Gas Turbine Generator 1.1 PLTGU Priok
Secara spesifik, proses pembangkitan tegangan pada Gas Turbine Generator 1.1 UBP Priok dibagi dalam 25 langkah kerja. Generator 1.1 PLTGU Priok memakai SFC sebagai penggerak mula, dimana generator akan bekerja sebagai motor terlebih dahulu hingga gas turbin mencapai kecepatan nominal 2800 rpm. Turbin berada dalam keadaan kerja autonom dimulai dari 700 rpm hingga kemudian pada 2500 rpm, SFC dilepaskan dari sistem. Kemudian pada 2800 rpm, proses eksitasi dimulai untuk kemudian generator mampu menghasilkan tegangan keluaran. Secara lengkap langkah – langkah pembangkitan tegangan pada Gas Turbine Generator 1.1 Priok adalah sebagai be rikut:
Step 1
1. Pengaktifan pasokan minyak pelumas 2. Pembukaan saluran pembuangan udara 3. Pemilihan bahan bakar diatur ke bahan bakar cair
Keterangan: Pada langkah pertama, sistem pelumasan diaktifkan untuk melumasi area - area yang melakukan gerak yaitu pada beberapa bagian turbin dan bantalan - bantalannya. Selain itu, dilakukan pemilihan bahan bakar berupa bahan bakar cair atau HSD (High Speed Diesel).
Step 2
1. Pemilihan bahan bakar gas 2. Pemilihan bahan bakar dual 25
Keterangan: Pada langkah kedua, apabila diinginkan sistem bahan bakar gabungan, maka pemilihan bahan bakar gas dan dual haruslah diaktifkan. Pada Langkah 1 dan Langkah 2 diketahui
bahwa pengoperasian dimulai
dengan pembukaan aliran
minyak pelumas serta pembukaan jalur gas buang. Turbin gas sendiri dapat dioperasikan dengan menggunakan bahan bakar gas maupun cair (HSD) atau bahkan penggabungan dari kedua bahan bakar tersebut. Langkah ini perlu dilakukan karena sebelum start up turbin gas, sistem rotor turning atau rotor barring sudah terlebih dahulu diaktifkan. Pembukaan exhaust gas tract dilakukan untuk menghindari kegagalan (trip) turbin karena apabila dicapai
suhu exhaust (TAT) ± 575°C turbin akan trip.
Step 3
1. Stop Valve berada pada posisi terbuka 2. Kipas Pembuangan Udara dikondisikan terbuka 3. Relief Valve berada pada posisi tertutup 4. Pemilihan bahan bakar gas
Keterangan: Pada langkah ketiga, Stop Valve diatur dalam posisi terbuka dan kipas pembuangan udara juga diatur dalam posisi terbuka. Akan tetapi Relief valve dari generator diatur dalam posisi tertutup. Kemudian dilanjutkan dengan pemilihan gas sebagai bahan bakar sebelum proses automatic start dijalankan.
Step 4
1. Pemilihan bahan bakar cair 2. Pemilihan bahan bakar dual Keterangan:
26
Pemilihan bakar dilakukan untuk mengganti bahan bakar yang telah dipilih dari gas menjadi bahan bakar cair ataupun bekerja secara dual.
Step 5
1. Pengaktifan Fuel Forward System
Keterangan: Fuel Forward System merupakan mekanisme pengaturan pasokan bahan bakar gas dari tempat penampungannya menuju ke saluran bahan bakar sebelum akhirnya menuju ruang pembakaran.
Step 6
1. Pengaturan tekanan yang rendah pada tempat pengiriman bahan bakar cair 2. Pembukaan Main Stop Valve dari penampungan bahan bakar cair
Keterangan: Pembukaan Main Stop Valve bertujuan untuk memulai pengaliran bahan bakar cair dari tempat penampungannya dengan tekanan yang diatur pada tingkat rendah.
Step 7
1. Pompa bahan bakar minyak dijalankan
Keterangan: Pompa bahan bakar minyak dijalankan sebagai kelanjutan dari langkah sebelumnya untuk mengalirkan bahan bakar cair. Pada Langkah 3 sampai dengan Langkah 7 merupakan suatu mekanisme pemilihan bahan bakar, baik gas,
cair, maupun
gabungan, untuk dipasok ke dalam sistem pembakaran nantinya.
Adapun Start Up dengan menggunakan bahan bakar gas adalah: 1. Pada saat automatic start dilakuan pilihan bahan bakar gas 27
2. Relief Valve MBP31 AA002 masih dalam keadaan tertutup, sedangkan Main Shut-off Valve MBP31 AA001 dalam keadaan terbuka. Aliran dari bahan bakar gas sepanjang Trip Valve MBP31 AA003 masih dalam keadaan tertutup sehingga aliran bahan bakar masih tertahan sampai saat di mana Gas Relief Fan MBP31 AN01 diaktifkan. 3. Proses start up dilanjutkan setelah Operator mendapat feedback berupa keterangan dari Main Shuf-off dan Gas Relief Fan yang telah beroperasi serta Relief Valve telah tertutup. 4. Setelah tercapainya kecepatan nominal
dari turbin untuk memulai
proses
pembakaran atau ignition, maka Trip Valve akan berada pada posisi terbuka sehingga kemudian Fuel Ignition System akan beroperasi. Pasokan gas setelahnya berada dalam kendali Control Valve MBP31 AA007 dan Ignition Gas/Blow-off Valve MBP32 AA001. 5. Gas propane yang dipasok oleh Ignition Fuel System MBQ30 akan menyulut Ignition Torch MBM31 AV003. Hal ini berlangsung hingga tekanan nominal telah tercapai oleh Control Valve yang kemudian memicu operasi otomatis dari Blow-off Valve. 6. Ketika Trip Valve dibuka, terjadi perubahan posisi dari Blow-off yang semula tertutup menjadi dalam keadaan terbuka.mHal ini mengakibatkan mengalirnya gas dari Ignition Das menuju Orifice MBP BP001 untuk kemudian menuju Burner MBM31 dan berakhir di Ruang Pembakaran (Combuster) MBM30. 7. Setelah pembakaran perdana berhasil, 3 buah monitor pengawas, MBM CN001, MBM CN002, MBM CN003 akan bekerja
mengawasi
proses
pembakaran
tersebut. Proses penyulutan yang dilakukan dihentikan sementara Control Valve mengatur besar bukaan katup aliran gas ke dalam ruang bakar agar sesuai dengan kerja pembebanan yang diinginkan.
Adapun Start Up dengan menggunakan bahan bakar cair (HSD) adalah kurang lebih seperti proses Start Up dengan bahan bakar gas, hanya saja terdapat beberapa perbedaan langkah kerja yaitu: 28
1. Main Stop Valve MBM31 AA001 akan terbuka dan dengan bantuan Fuel Oil Pump MBN32 AP001 akan mengatur tekanan aliran bahan bakar. 2. Fuel Pump MBN32 AA001 berfungsi untuk memberikan tekanan tambahan pada bahan bakar sebelum kemudian dialirkan menuju Relief Valve MBN32 AA002. 3. Aliran bahan bakar akan kembali ke tangki utama dan menuju Minimum Flow Valve MBN32 AA001 setelah Turboset Gas mencapai nilai yang telah ditetapkan berdasarkan kebutuhan. Minimum Flow Valve berfungsi untuk meningkatkan tekanan pada bahan bakar. Aliran bahan bakar ini bertujuan untuk menghindari Fuel Oil Pump atau pompa bahan bakar minyak dari panas berlebih. 4. Ignition Gas System akan bekerja setelah kecepatan penyulutan berada pada nilai yang ditentukan, yang mana secara bersamaan Trip Valve akan terbuka dan mengalirkan bahan bakar melalui Filling Valve menuju Nozzle MBM31 AV001. 5. Fuel Oil Relieve Valve akan terbuka secara sempurna. Leakage Valve pada jalur utama menuju Fuel Oil Leakage Return System pun akan terbuka. Sementara Fuel Oil Drain Valve akan tertutup dan Fuel Nozzle di sisi kanan akan terbuka untuk memberikan tekanan minimum. 6. Bahan
bakar
kemudian
mengalir
melalui Nozzle menuju ruang bakar dan
mengalami pembakaran. Saat pembakaran terjadi, 3 monitor pengawas akan bertugas untuk mengawasi proses pembakaran, sementara Control Valve dan Nozzle akan terbuka sesuai dengan kebutuhan dari penggunaan bahan bakar yang bergantung pada beban yang ditanggung.
Step 8
1. Pasokan minyak pelumas diaktifkan
Keterangan: Dengan dimulainya aliran bahan bakar untuk memulai pembakaran maka pompapompa sistem pelumasan akan di aktifkan. Fungsi dari pelumasan pada mesin gas turbin adalah untuk mengurangi gaya gesek pada mesin, untuk pendinginan, dan 29
pencegahan karat. Step 9
1. Saluran pembuangan gas berada dalam keadaan terbuka 2. Tekanan minyak pengaman diatur dalam keadaan minimum 3. Pasokan Power Oil diaktifkan 4. Proses pendinginan diaktifkan 5. Sel CW PPS diatur dalam keadaan minimum 6. Pembilasan mulai untuk dilaksanakan
Keterangan: Selanjutnya saluran gas buang akan terbuka, sistem pendinginan akan diaktifkan untuk mengurangi temperatur di dalam turbin gas. Pada Langkah 9 ini, Power Oil Supply
akan
diaktifkan
untuk
menyediakan
pasokan
oli
yang
dibutuhkan dalam proses mengaktifkan kontrol hidrolik dan sistem proteksi. Tekanan minyak di sistem pelumasan pada tahap ini berada dalam keadaan minimum melalui pemberian tekanan oleh Safe Oil Pressure. Akan tetapi, apabila tekanan minyak dalam sistem pelumasan mengalami penurunan melebihi ambang batas yang ditetapkan, Emergency Oil Pressure akan bekerja dan memberikan tekanan tambahan untuk menjaga agara tekanan tetap seimbang. Sistem pendingin berfungsi juga menghindari kegagalan bekerja (trip) di generator yang disebabkan oleh: • Suhu udara pendingin generator (warm) pada kedua channel mencapai 125°C • Suhu Udara rotor colling system melampaui350°C
Step 10
1. Kecepatan perputaran turbin telah mencapai 800 rpm atau lebih dalam jangka waktu 5 menit semenjak proses dimulai 2. Perlengkapan starting dalam keadaan flush 3. Fuel Valve diatur dalam keadaan terbuka untuk mengalirkan bahan bakar 4. Pembakaran tetap berlangsung 30
5. Boiler Furge berada dalam keadaan aktif. Keterangan: Pada Langkah 10 ini, kecepatan perputaran turbin diharuskan untuk mencapai nilai minimal 800 rpm dalam jangka waktu 5 menit setelah proses dimulai. Sementara itu, pembukaan katup bahan bakar merupakan suatu persiapan dalam pembakaran bahan bakar bertekanan tinggi dengan injektor pada ruang pembakaran.
Step 11
1. Starting Equipment diatur dalam keadaan menyala 2. Kecepatan putaran turbin berkurang hingga kurang dari 700 rpm. 3. Pengambilalihan dilakukan oleh Furge 4. Proses pembakaran berlangsung.
Keterangan: Proses starting yang akan dijalankan kembali menghendaki turbin untuk berputar dengan kecepatan maksimum kurang dari 700 rpm.
Step 12
1. Pembukaan saluran gas pembuangan 2. Starting Equipment diaktifkan 3. Kecepatan perputaran turbin dicapai hingga lebih dari 2500 rpm 4. Proses pembakaran tetap berlangsung
Keterangan: Proses pembakaran yang dilakukan dengan pengaturan Control Valve bahan bakar berlangsung terus menerus hingga kecepatan putaran turbin mencapai angka 2500 rpm.
Step 13
1. Pasokan bahan bakar gas dalam keadaan berfungsi 31
2. Gas Main Stop Valve berada dalam keadaan terbuka 3. Pasokan bahan bakar cair dalam keadaan tertutup 4. Pengaturan aliran gas pada kondisi maksimum 5. Gas Main Relief Valve berada dalam keadaan tertutup 6. Pasokan bahan bakar cair diubah ke keadaan terbuka 7. Pengaturan aliran gas pada kondisi minimum 8. Pasokan bahan bakar gas dihentikan 9. Pasokan bahan bakar dual (gas dengan cair) dijalankan
Keterangan: Langkah 13 ini merupakan suatu langkah peralihan dari suatu proses pembakaran dengan menggunakan bahan bakar gas menuju proses pembakaran dengan bahan bakar cair. Dalam proses peralihan tersebut, pengaturan terhadap pembukaan dan penutupan terhadap katup yang terlibat menjadi sangat penting untuk mencegah terjadinya backfire yang dapat merusak sistem.
Step 14
1. Ruang Bakar dikondisikan pada keadaan tidak bekerja 2. Sistem Proteksi terhadap turbin diaktifkan 3. Kecepatan perputaran turbin diturunkan hingga kurang dari 700 rpm 4. Gas Trip Valve diatur pada keadaan Normally Closed 5. Pemilihan bahan bakar dialihkan dari gas menjadi bahan bakar cair
Keterangan: Dalam proses peralihan penggunaan bahan bakar, hal pertama yang harus dilakukan adalah menghentikan aktivitas pembakaran sehingga ruang pembakaran berada dalam keadaan tidak bekerja. Kemudian sistem proteksi terhadap turbin dilakukan untuk mencegah terjadinya kerusakan pada turbin akibat penurunan kecepatan putaran hingga kurang dari 700 rpm. Kemudian Gas Trip Valve diatur dalam keadaan tertutup untuk selanjutnya terjadi peralihan bahan bakar dari gas menjadi cair. 32
Step 15
1. Pengaturan Propane Gas Valve 2. Ignition Transformer 3. Start-up Integrator 4. Pengaturan Cool Air Valve 5. Pengaturan Propane Gas Valve pada keadaan terbuka 6. Proses pembakaran berlangsung kembali
Keterangan: Setelah terjadi pergantian bahan bakar dari gas menjadi cair, proses penyulutan harus diulang kembali dengan mengalirkan gas propane ke dalam ruang bakar bersamaan dengan bahan bakar cair melalui Nozzle dan sekaligus mengaktifkan proses pendingin.
Step 16
1. Proses pembakaran berlangsung selama kurang lebih 10 detik 2. Posisi Ignition Gas Bleed pada keadaan beroperasi 3. Status bahan bakar adalah bahan bakar cair
Keterangan: Langkah 16 merupakan suatu langkah awal sebelum dilakukan proses pemindahan bahan bakar dari cair menuju gas.
Step 17
1. Release Valve dari bahan bakar cair diatur pada keadaan tertutup 2. Shut-off Valve dari bahan bakar cair kemudian ditetapkan pada keadaan tertutup 3. Cool Air Valve kemudian diatur pada keadaan tertutup 4. Pemilihan bakar bakar dari cair menjadi gas
33
Keterangan: Setelah terjadi pembakaran selama 10 detik, proses pembakaran dihentikan untuk kemudian dilakukan penggantian bahan bakar dari cair menuju gas.
Step 18
1. Pembakaran berlangsung selama 10 detik
Step 19
1. Propane Gas Valve diatur dalam keadaan tertutup 2. Pembakaran terus berlangsung 3. Ignition Transformer dimatikan
Keterangan: Penghentian penyaluran gas propane ke
dalam ruang pembakaran
dilakukan
dikarenakan temperatur pada ruang bakar telah memungkinkan dilakukannya pembakaran tanpa perlu dilakukannya penyulutan (keadaan stabil).
Step 20
1. Kecepatan putaran turbin telah mencapai lebih dari 2500 rpm 2. Kontrol Start up diatur dalam keadaan lebih tinggi
Keterangan: Proses pembakaran yang stabil memungkinkan turbin untuk mencapai kecepatan 2500 rpm atau lebih. Pada keadaan ini, sistem penggerak awal dilepaskan dari turbin sehingga turbin berfungsi secara autonom dengan bergantung kepada kontrol bahan bakar.
Step 21
1. Starting Equipment dalam keadaan mati 34
2. Kecepatan putaran turbin mencapai angka 2826 rpm Keterangan: Perputaran mandiri turbin berlangsung terus hingga angka 2826 rpm sebelum kemudian memulai proses eksitasi atau pembangkitan tegangan.
Step 22
1. Circuit Breaker dari generator mulai untuk dinyalakan 2. Kecepatan putaran turbin mencapai lebih dari 2990 rpm 3. Proses eksitasi berlangsung 4. Voltage Regulator diatur dalam keadaan auto
Keterangan: Pada Langkah 22, eksitasi yang dimulai sejak 2826 rpm berlangsung terus. Untuk melindungi generator, CB diaktifkan sehingga mencegah terjadinya arus lebih yang dapat merusak generator. Dengan bantuan VR, tegangan yang dibangkitkan ditingkatkan hingga mencapai 15,75 kV.
Step 23
1. Generator melakukan sinkronisasi 2. Circuit Breaker dari proses sinkronisasi generator diatur dalam keadaan aktif
Keterangan: Setelah generator mencapai tegangan yang ditentukan, generator melakukan sinkronisasi dengan tegangan jaringan untuk membantu mengirimkan pasokan tegangan. Untuk melindungi proses ini, mCB Synchronous Generator diatur dalam keadaan aktif.
Step 24
1. Generator tersinkronisasi dengan jaringan
35
Step 25
1. CB Synchronous Generator kemudian dimatikan 2. CB Generator diaktifkan untuk menjaga tegangan dari generator yang sedang bekerja
Keterangan: Langkah 24 dan Langkah 25 ini merupakan langkah terakhir dari proses pembangkitan tegangan di mana tegangan yang dibangkitkan generator telah dipasok ke jaringan dan generator bekerja parallel dengan generator lainnya.
36
BAB IV KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan 1. Sistem Kontrol di PLTGU mempunyai peranan yang sangat penting sebagai kontrol dan proteksi pada peralatan di pembangkit dikarenakan beban yang berubah-ubah tergantung permintaan dari pihak Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban (P3B) yang juga disesuaikan dengan penggunaan listrik para konsumen. 2. Sistem kontrol Speedtronik Mark V merupakan sistem control digital yang berisi logic-logic kontrol, proteksi dan sequence pada operasi turbin gas. 3. Unit governor sebagai pengaturan frekuensi dalam sistem yaitu dengan cara mengatur flow uap bertekanan dari Heat Recovery Steam Generator (HRSG) ke turbin uap agar kecepatan turbin konstan yaitu 3000 rpm meskipun beban berubah-ubah. 4. Proses Start-up GT 1.1 PLTGU Priok memerlukan 25 Langkah yang secara garis besar dapat dijabarkan: a. Langkah 1 – Langkah 11 merupakan langkah yang berkaitan dengan pemilihan bahan bakar yang akan dipergunakan yaitu mulai dari gas, cair, maupun dual. b. Langkah 12 merupakah langkah penggunaan SFC sebagai
penggerak
mula dari sistem c. Langkah 13 – Langkah 21 merupakan langkah yang berkaitan dengan proses pembakaran yang terjadi di combuster hingga turbin dapat beroperasi secara mandiri d. Langkah
22
merupakan
langkah
pembangkitan
tegangan
dari
generator dengan menggunakan Static Excitation
37
e. Langkah 23 – Langkah 25 merupakan langkah sinkronisasi generator dengan jaringan sehingga generator
dalam keadaan on-line dan
terintregrasi dalam sistem interkoneksi Jawa – Bali.
38
