SKEMA PLTU serta penjelasan fungsi utama dari PLTU
KETERANGAN : 1. Boiler (furnace) atau ketel uap adalah satu bagian utama dari PLTU yang fungsinya adalah untuk memproduksi uap yang selanjutnya uap tersebut dialirkan ke turbin. 2. Turbine adalah suatu penggerak yang merunah energi potensial menjadi energi kinetik & energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam putaran poros turbin. 3. Generator adalah suatu sistem yang mengubah mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. 4. Condenser berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas menjadi uap air pengisi boiler,dimana uap bekas dari LP Turbin masuk ke condenser melalui pipa-pipa condenser yang didalamnya bersi fluida kerja (biasanya (biasanya berupa berupa sea water atau atau fresh water) water) 5. Condenser Cooling Water adalah alat pendingin lainnya yang dipompakan dari sungai,laut atau bak penampung penampung bagi bagi unit yang menggunakan menggunakan pendingin pendingin tertutup. 6. Transformer Transfor mer adalah alat untuk mentransfer energi listrik antara dua sirkuit dengan induksi elektromagnetik 7. Transmission lines merupakan penyalur energi listrik ke konsumen 8. Steam adalah mesin uap yang berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik 9. Air Air cond conden ensa sate te merupaka n su mber p asokan utama untuk siste m air pengi si ket el 1. PERALATAN BANTU PLTU Merupakan peralatan yang menunjang kerja sebuah PLTU, beberapa peralatan penunjang yaitu : 1. Condensate Pump Condensate Pump berfungsi Pump berfungsi untuk memompa kondensor untuk di proses law pressure heater 2. Cirluating Water Pump (CWP) Cirluating Water Pump Pump berfungsi untuk memompa air laut masuk ke kondensor sebagai arus pendingin 3. Make Up Water Tank
Make Up Water Tank berfungsi sebagai tempat untuk menampung air yang dihasilkan oleh water treatment equipment. Make up water transfer pump fungsinya untuk memompa air dan make up water tank ke kondensor sebagai air penambah 4. Boiler Feed Pump (BFP) Berfungsi untuk memompa air dan daerator menuju boiler 5. House Boiler Water Tank House Boiler Water Tank adalah tangki yang menampung air suling untuk mengisi house boiler 6. House Boiler Merupakan boiler murni untuk menghasilkan uap pertama kali sebelum ada unit pemabangkit yang beroperasi. Uap itu dialirkan ke low pressure auxiliary steam header ke desalination plant untuk diembunkan kembali yang selanjuntya diproses dalam water treatment menjadi air pengisi boiler mula 7. Raw Water Tank Raw Water Tank merupakan tangki penampung air tawar yang dihasilkan dan desalination plant 8. Water Treatment Supply Pump Water Treatment Supply Pump berfungsi untuk memompa air tawar dan raw water tank ke water treatment equipment untuk diolah kembali 9. Residual Oil Storage Tank Tempat penyimpanan bahan bakar residu yang berasal dan kapal tangker dan merupakan tangki penyimpanan bulanan. Kapasitas 20.000 liter 10.Residual Oil Transfer Pump Residual Oil Transfer Pump mempunyai fungsi memompa dan memindahkan minyak residu dan residual oil storage tank ke residual oil service tank 11.Residual Oil Service Tank Tangki penyimapanan bahan bakar berasal dan residual oil service tank dan merupakan tangki penyimpanan harian 12.High Speed Diesel Oil Pump (HSD oil pump) Berfungsi untuk memompa solar dan residual oil service tank ke house boiler high speed diesel tank ke emergency generator high speed diesel tank dan igniter 13.Vacum Pump Berfungsi untuk mengerluarkan udara yang terjebak didalam air pendingin kondensor, sehingga sistem pendingin dalam kondensor menjadi sempurna. 14.Steam Jet Air Ejector Berfungsi untuk menahan kevakuman tekanan uap dalam kondensor 15.Gland Steam Condensor Berfungsi untuk mengembunkan uap setalah dipergunakan seal turbin 16.Low Pressure Heater (LP Heater) Low Pressure Heater berfungsi untuk memanskan air pengisi boiler yang lewat didalamnya 17.Dearator Berfungsi untuk memanaskan pengisi air boiler dan untuk menghilangkan udara yang terkandung didalam air 18.Main Stop Valve Berfungsi untuk membuka dan menutup uap yang masuk kedalam turbin dan dilengkapi dengan by pass main stop valve
19.High Pressure Heater (HP Heater) Berfungsi untuk memanaskan pengisi air boiler yang dilewatkan didalamnya. Panas tersebut berasal dan uap ekstrasi pertama dan kedua 20.FD Fan Berfungsi untuk mensupply udara guna proses bahan bakar dan mendorong flue gas dan ruan bakar (burner). Biasanya digunakan sendiri kebanyakan pembangkit uap uruan besar dan hampir semua pembangkit uap kelautan dan ditempatkan pada lubang-lubang udara ke pemanas awal udara sehingga keselurahan sistem sampai lubang masuk ke cerobong berada pada tekanan positif 21.Cooling Tower Berfungsi untuk mendinginkan uap dan turbin yang telah dikondensasi oleh kondensor
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) 2. PEMBANGKIT PADA UMUMNYA TERDAPAT : a. Instalasi Energi Primer, yaitu bahan bakar atau instalasi tenaga air b. Instalasi Mesin Penggerak Generator, yaitu yang berfungsi sebagai pengubah energi primer menjadi energi mekanik penggerak generator. Mesin penggerak generator ini dapat berupa ketel uap beserta turbin uap, mesin diesel, turbin gas, dan turbin air c. Instalasi Pendingin, yaitu instalasi yang berfungsi mendinginkan instalasi penggerak yang menggunakan bahan bakar d. Instalasi Listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdari dari : - Instalasi Tegangan Tinggi, yaitu instalasi yang menyalurkan energi listrik yang dibangkitkan generator - Instalasi Tegangan Rendah, yaitu instalasi alat-alat bantu dan instalasi penerangan - Instalasi Arus Searah, yaitu instalasi yang terdiri dari baterai aki beserta pengisinya dan jaringan arus serarah yang terutama digunakan untuk proteksi, kontrol dan telekomunikasi.
3. PROSES KONVERSI ENERGI Dalam PLTU, energi primer berupa bahan bakar (batubara/minyak gas) dikonversikan menjadi listrik (energi sekunder), dengan tahapan sebagai berikut: a. Pertama, energi kimia dalam bahan bakar dikonversikan menjadi energi panas dalam ruang bakar boiler, dalam proses pembakaran. b. Kedua, energi panas tersebut diatas selanjutnya dikonversikan menjadi energi dalam uap (enthalpy) di boiler, melalui proses perpindahan panas. c. Ketiga, energi dalam uap (enthalpy) selanjutnya dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran pada turbin uap. d. Terakhir, energi mekanik dari turbin uap dikonversikan menjadi energi listrik pada generator. 4. SIKLUS UAP DAN AIR Dari Gambar diatas menggambarkan siklus uap dan air yang berlangsung dalam PLTU, yang dayanya relatif besar, di atas 200 MW. Untuk PLTU ukuran ini. PLTU umumnya memiliki pemanas ulang dan pemanas awal serta menpunyai 3 tubin yaitu turbin tekanan tinggi, turbin tekanan menengah dan turbin tekanan rendah. Siklus yang digambarkan oleh Gambar diatas telah disederhanankan, yaitu bagian yang menggambarkan sirkuit pengolahan air utnuk suplisi dihilangkan untuk penyederhanan.
Suplisi air ini diperlukan karena adanya kebocoran uap pada sambungan-sambungan pipa uap dan adanya blow down air dari drum ketel. Air dipompakan ke dalam drum dan selanjuntya mengalir ke pipa-pipa air yang merupakan dinding yang mengelilingi ruang bakar ketel. Ke dalam ruang bakar dan udara pembakaran. Bahan bakar yang dicampur udara ini dinyalakan dalam ruang bakar sehingga terjadi pembakaran dalam ruang bakar. Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar mengubah energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar menjadi energi panas (kalori). Energi panas hasil pembakaran ini dipindahkan ke air yang aad dalam pipa air ketel melalui proses radiasi, konduksi dan konveksi. Untuk setiap macam bahan bakar. Komposisi perpindahan panas berbeda, mislanya bahan bakar minyak paling banyak memindahkan kalori hasil pembakarannya melalui radiasi dibandingkan bahan bakar lainnya. Untuk melaksanakan pemabakaran diperlukan oksigen yang diambil dair udara. Oleh karena itu, diperlukan pasokan udara yang cukup ke dalam ruang bakar. Untuk keperluan memasok udara ke ruang bakar dan pada ujung keluar udara dari ruang bakar. Gas hasil pembakaran dalam ruang bakar setelah diberi “kesempatan” memindahkan energi panasnya ke air yang ada di dalam pipa air ketel, dialirkan melalui saluran pembuangan gas untuk selanjuntya di buang ke udara melalui cerobong. Gas buang sisa pembakaran ini masih mengandung banyak energi panas karena tidak semua energi panasnya dapat dipindahkan ke air yang ada dalam pipa air ketel. Gas buang yang masih mempunyai suhu di atas 400°C ini dimanfaatkan untuk memanasi. 1. Pemanas Lanjut (Super Heater) Di dalam pemanas lanjut, mengalir uap dari drum ketel yang menuju ke turbin uap tekanan tinggi. Uap yang mengalir dalam pemanas lanjut ini mengalami kenaikan suhu sehingga suhu uap air ini semakin kering, oleh karena adanya gas buang di sekeliling pemanas lanjut. 2. Pemanas Ulang (Reheater) Uap yang telah digunakan untuk menggerakan turbin tekanan tinggi, sebelum menuju turbin tekanan menengah, dialirkan kembali melalui pipa yang dikelilingi oleh gas buang. Di sini uap akan mengalami kenaikan suhu yang serupa dengan pemanas lanjut. 3. Economizer Air yang dipompakan ke dalam ketel, terlebih dahulu dialirkan melalui ekonomizer agar mendapat pemanasan oleh gas buang. Dengan demikian suhu air akan lebih tinggi ketika masuk ke pipa air di dalam ruang bakar yang selanjuntya akan mengurangi jumlah kalori yang diperlukan untuk penguapan (lebih ekonomis). 4. Pemanas Udara Udara yang akan dialirkan ke ruang pembakaran yang digunakan untuk membakar bahan bakar terlebih dahulu dialirkan melalui pemanas udara agar mendapat pemanasan oleh gas buang sehingga suhu udara pembakaran naik yang selanjuntya akan mempertinggi suhu nyala pembakaran. Dengan menempatkan alat-alat tersebut diatas dalam saluran gas buang, maka energi panas yang masih terkandung dalam gas buang dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin. Sebelum melalui panas udara, gas buang diharapkan masih mempunyai suhu diatas suhu pengembunan asam sulfat H2SO4, yaitu sekitar 180°C. Hal ini perlu untuk menghindari terjadinya pengembunan asam sulfat di atas pemanas udara. Apabila hal ini terjadi, maka akan terjadi korosi pada pemanas udara dan pemanas udara tersebut akan menjadi rusak (keropos)
Energi panas yang timbul dalam ruang pembakaran sebagai hasil pembakaran, setelah dipindahkan ke dalam air yang ada dalam pipa air ketel, akan menaikan suhu air dan menhasilkan uap. Uap ini dikumpulkan dalam drum ketel. Uap yang terkumpul mempunyai tekanan dan suhu yang tinggi dimana bisa mencapai 100 kg/cm² dan 530°C. Energi yang tersimpan dalam drum ketel dapat digunakan untuk mendorong atau memanasi sesuatu (uap ini mengandung energi). Drum ketel berisi air dibagian bawah dan uap yang mengandung energi dibagian atas. Uap dari drum ketel dialirkan ke turbin uap, dan dalam trubin uap, energi dari uap dikonversikan menjadi energi mekanis penggerak generator. Turbin pada PLTU besar, diatas 150 MW, umumnya terdiri dari 3 kelompok, yaitu turbin tekanan tinggi, tubin tekanan menegah, turbin tekanan rendah. Uap dari drum ketel mula-mula dialirkan ke turbin tekanan tinggi dengan terlebih dahulu melalui pemanas lanjut agar uapnya menjadi kering. Setelah keluar dari turbin tekanan tinggi, uap dialirkan ke pemanas ulang untuk menerima energi panas dan gas buang sehingga suhunya naik. Dari pemanas ulang, uap dialirkan ke turbin tekanan menengah. Keluar dari turbin tekanan menengah, uap langsung dialirkan ke turbin tekanan rendah. Turbin tekanan rendah umumnya merupakan turbin dengan uap aliran ganda dengan arah aliran yang berlawanan untuk mengurangi gaya aksial turbin. Dari turbin tekanan rendah, uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan. Kondensor memerlukan air pendinginn untuk mengembunkan uap yang keluar dari turbin tekanan rendah, Oleh karena itu, banyak PLTU dibangun dipantai, Penggunaan air laut sebagai air pendingin menimbulkan masalahmasalah sebagai berikut : a. Material yang dialiri air laut harus material anti korosi (tahan air laut) b. Binatang laut bisa masuk dan berkembang biak dalam saluran air pendingin yang memerlukan pembersihan secara periodik c. Selain binatang laut, kotoran air laut juga ikut masuk dan akan menyumbat pipa-pipa kondensor sehingga diperlukan pembersihan pipa kondensor secara periodik d. Ada risiko air laut masuk ke dalam sirkuit uap. Hal ini berbahaya bagi sudu-sudu turbin uap. Oleh karena itu, harus dicegah. Setelah air diembunkan dalam kondensor, air kemudian dipompa ke tangki pengolah air. Dalam tangki pengolah air, ada penambahan air agar memenuhi mutu yang diinginkan untuk air ketel. Mutu air ketel antara lain menyangkut kandungan NaC1, C1, O2 dan derajat keasaman (pH). Dari tangki pengolah air, air dipompa kembali ke ketel, tetapi terlebih dahulu melalui Ekonomizer , air mengambil energi panas dari gas buang sehingga suhunya naik, kemudian baru mengalir ke ketel uap. Pada PLTU yang besar, diatas 150 MW, biasanya digunakan pemanas awal (pre heater), yaitu pemanas air yang akan masuk ke ekonomizer sebelum masuk ke ketel uap. Pemanas awal ini ada 2 buah, masing-masing menggunakan uap yang diambil (di-tap) dan turbin tekanan menengah dan turbin tekanan rendah sehingga didapat pemanas awal tekanan menengah dan pemanas awal tekanan rendah. 5. PERALATAN UTAMA PTLU a. Coal Handling Sebelum digunakan sebagai bahan bakar, batubara akan melalui beberapa proses yaitu Stacking, Reclaiming dan Processing . Tetapi Coal Handling hanya akan melaksanakan proses stacking dan Reclaming , sedangkan untuk Processing termasuk didalam pengoperasian boiler dan akan
dijelaskan pada pembahasan selanjutnya. Stacking merupakan proses penumpukan batubara dari kapal laut. Sedangkan Processing merupakan sistem penanganan batubara dari Silo hingga siap digunakan di Boiler. Stacking Stacking adalah proses pemindahan batubara dari kapal ke Coal Pile. Beberapa istilah dalam Stacking antara lain : - Jetty Jetty merupakan dermaga atau tempat merapat kapal laut pengangkut batubara di PLTU. Tiap Jetty mempunyai empat buah Doc Mobil Hopper yang fungsinya untuk memindahkan batubara dari kapal ke Belt Conveyor. Doc Mobil Hopper dapat diubah-ubah posissinya sesuai dengan posisi kapal, hal ini dikontrol oleh operator di Coal Unloading Control building (CUCB). - Belt Conveyor Belt Conveyor berbentuk semacam sabuk besar yang terbuat dari karet yang bergerak melewati Head Pulley dan Tail Pulley, keduanya berfungsi untuk menggerakkan Belt Conveyor , serta Tansioning Pulley yang berfungsi sebagai peregang Belt conveyor . Untuk menyangga Belt Conveyor beserta bobot batubara yang diangkut dipasang Idler pada jarak tertentu diantara Head Pulley dan Tail Pulley. Idler adalah bantalan berputar yang dilewati oleh Belt Conveyor . Batubara yang diangkut oleh Conveyor dituangkan dari sebuah bak peluncur ( Chute) diujung Tail Pulley kemudian bergerak menuju ke arah Head Pulley. Biasanya , muatan batubara akan jatuh ke dalam bak peluncur lainnya yang terletak dibawah Head Pulley untuk diteruskan ke conveyor lainnya atau masuk ke bak penyimpan. Disetiap belokan antar Conveyor satu dengan yang lain dihubungkan dengan Transfer House, selain itu pada belt Conveyor ditambahkan juga beberapa aksesori yang bertujuan untuk meningkatkan fleksibilitasnya, antara lain: 1. Pengambil Sampel Dilakukan secara otomatis, jika terdeteksi adanya metal pada batubara pengambil sampel langsung berhenti. 2. Metal Detector Merupakan alat untuk mendeteksi adanya logam-logam didalam batu bara yang tercampur pada proses pengiriman. 3. Magnetic Separator Untuk memisahkan logam-logam yang terkandung dalam batubara pada proses pengiriman. 4. Belt Scale Untuk mengetahui jumlah tonnase berat batubara yang diangkut oleh Belt Conveyor . 5. Dust Supasion Berfungsi untuk : - Air Polution kontroller - Menyemprot air pada batubara - Menghemat batubara agar tidak menjadi debu - Menghalangi terjadinya percikan api akibat debu panas dari batubara. b. Reclaiming Reclaming adalah proses pengambilan batubara dari Coal Pile dan menyalurkan ke Silo. Beberapa istilah dalam reclaiming antara lain : c. Coal Pile Terdapat empat daerah Coal Pile, berturut-turut dari utara ke selatan :
Di Coal Pile, proses penimbunan dan pengambilan batubara dilakukan dengan alat yang disebut Stacker/Reklaimer . Alat ini merupakan sebuah konveyor yang kompleks dan terpasang pada sebuah struktur yang dapat bergerak. Didalam proses penimbunan, stacker menyalurkan batubara melalui sebuah lengan yang dapat diatur agar selalu diam ditempat, sehingga batubara yang tumpah melalui lengan itu akan membentuk timbunan yang tinggi , apabila lengan bergerak maju mundur maka timbunan yang akan dihasilkan menjadi timbunan yang rapi dan memanjang. Pada saat pengambilan, Reclaiming Bucket pada stacker akan berputar dan mengeruk batubara yang selanjutnya dituang ke Belt Conveyor untuk dibawa ke instalasi. Seperti halnya proses penimbunan, Reclaiming Bucket ini dapat juga diatur agar tetap diam ditempat atau maju mundur untuk mengeruk batubara. d. Coal Silo Terdapat enam buah Coal Silo yaitu A, B, C, D, E dan F. Pengisian Silo dilakukan dengan menggunakan Belt conveyor yang dihubungkan dengan Tripper , pengopersiannya dilakukan oleh operator di Coal handling Control Building (CHCB). Silo merupakan bunker tempat menampung batubara di instalasi yang kemudian digunakan sebagai bahan bakar di boiler. Volume sebuah silo sebesar 600 ton, pengisian ulang dilakukan setiap volume silo kurang dari 30 – 40%. Dari silo batubara dimasukkan ke Pulverizer dengan menggunakan Coal Feeder , batubara dari Pulverizer ini yang akan digunakan untuk pembakaran di boiler.
6. BOILER (KETEL UAP) Boiler merupakan perlatan utama yang diperlukan dalam proses energi panas pembakaran bahan bakar menjadi energi kinetis uap yang mempunyai tekanan dan temperatur yang tertentu. Boiler terdiri dari dimana panas yang diberikan merupakan hasil dari pembakaran bahan bakar minyak bersama udara pemabakaran. Dalam menjalankan tugas, boiler ditunjang oleh komponen-komponen sebagai berikut : a. Ruang Bakar ( Furnace) adalah bagaian dari boiler yang dindingnya terdiri dari pipa-pipa air, sedangkan pada sisi bagaian depan terdepat sembilan buah burner yang terletaknya terdiri dari 3 tingkat tersusun mendatar yang berfungsi untuk membakar residu. Pembakaran residu ini disertai dengan aliran udara yang panas, sedangkan gas bahan bakar yang keluar dari ruang bakar dipapkai untuk memanaskan air preheater dan selanjutnya disalurkan ke cerobong untuk dibuang b. Dinding Pipa (Water Tubes) merupakan dinding yang berada dalam ruang bakar yang berfungsi sebagai tempat penguapan air, dinding ini berupa pipa-pipa yang berisi air yang berjajar vertikal c. Burner adalah tempatnya terjadi suatu pembakaran, dimana bahan bakar selalu dikabutkan menjadi partikel-partikel kecil sehingga memudahkan untuk berbaur dengan partikel-partikel udara. Untuk penyaalan awal atau pemabakaran awal diperlukan bahan HSD, sedangkan untuk proses pengkabutannya digunakan residu. Penyalaan tertangantung dari beban yang dipikul oleh unit. Burner management sistem adalah penyaluran konfigurasi penyalaan burner pada waktu start up atau shut down dan pada waktu load change. Jumlah burner yang menyala atau mati tergantung dari beban generator yang sebanding dengan kapasitas dari burner terbatas, maka diperlukan beberapa burner yang menyala, juga didalam konfigurasinya diatur supaya pemanasan dalam ruang bakar dapat merata dan efesien. Penyalaan burner yang tidak berimbang dengan beban generator akan mengakibatkan tidak stabilnya tekanan dan temperatur uap.
d. Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi sebagai tempat penampungan uap hasil dari proses pernguapan di dalam boiler, dimana temperaturnya cukup tinggi dan berupa campuran air dan udara. Campuran feed water dan mengalir mengikuti bentuk separator , sehingga air pada campuran akan jatuh dan masuk ke dalam saluran primary dan secondary drum. Uap yang telah dipisahkan oleh separator masuk ke chevron dryers. e. Superheater digunakan untuk memanaskan lebih lanjut dan boiler sehingga menjadi uap kering. Pemanasan untuk superheater diambil dari panas gas buang hasil pembakaran diruang pembakaran (furnace). Superheater dibagi menjadi 3 tahap yaitu 1. Primary superheater 2. Secondary superheater 3. Final superheater Primary superheater menerima gas yang relatif dingin untuk dipanaskan dengan gas buang yang diialari searah dengan aliran uap tersebut. Kemudian uap keluar dari secondary superheater outlet melalui transfer yang dilengkapi dengan pipa spary type attemperator untuk mengatur suhu uap menuju secondary superheater. Disini uap akan dipanas lebih lanjut seperti di primary superheater , selanjutnya uap akan ke final superheater dimanan uap juga akan dipanasi. Uap dari final outlet superheater masuk ke final superheater . Dan keluar melalui final outlet superheater untuk meninggalkan boiler menuju high pressure. f. Reheater digunakan untuk menaikan kembali enthalpy uap setelah diekspansikan di high pressure turbine dengan jalan dipanaskan ulang. Pada pemanasan ulang itu temperatur akan naik, sedangkan tekanannya tetap sehingga enthalpy uap akan naik kembali. Temperatur pemanas ulang reheater akhir adalah 565°C. g. Ekonomizer berfungsi untuk menyerap panas yang keluar dari ruang bakar ( furnace) dan masih banyak mengandung banyak kalori, maka diusahkan untuk meningkatkan efisiensi dan juga agar tidak terjadi perbedaan suhu yang terlalu besar didalam boiler yang dapat mengakibatkan keretakan pada dinding boiler. Ekonomizer seperti itu pendingin cerobong yang terlalu besar ( stack cooler ) dan berfungsi sebagai pemanas air umpan tekanan rendah. Hanya, medium pemanasnya di sini adalah gas buang dan bukan uap yang dibocorkan dari turbin. h. Air Preheater atau yang disebut pemanas udara awal befungsi untuk memanaskan udara pembakaran dari forced draft fan (FD fan) yang dilewatkan melalui steam air coil heater . Pemanas ini mempunyai tipe aliran yang berlawanan dan dua putaran yang bergantian. Masuk dialiran yang masih panas dan udara dari kipas tekan paksa melewati pemanas ke sisi udara untuk diambil panasnya. i. Steam air coil heater terletak antara preheater dengan forced draft fan dimana alat ini berfungsi sebagai penguat panas udara awal sebelum udara masuk ke air preheater dan menjaga temperatur gas dapat diusahakan tetap konstan sesuai dengan standart temperatur yang telah ditetapkan. j. Soot Blower berfungsi untuk menyemprotkan uap ke dalam ruang bakar sehingga membersihkan heat recovery area, antara lain ekonomizer, superheater dan lainnya saat unit ini beroperasi . k. Cerobong (stack) berfungsi untuk menyalurkan gas buang hasil pembakaran di ruang bakar untuk dilepaskan atmosfer. 7. TURBIN Turbin adalah mesin penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin . Jadi, berbeda dengan yang terjadi pada mesin torak, pada turbin tidak terdapat
bagian mesin yang bergerak translasi. Bagaian turbin yang memutar dinamakan rotor dan roda turbin sedangkan bagian turbin yang tidak berputar dinamakan stator atau rumah turbin, roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan atau memutar bebannya (dalam hal ini generator). Siklus ideal dari turbin uap yang sederhana digunakan siklus Rankine. Siklus Rankine dapat digambarkan pada diagram T sebagai fungsi S seperti tampak pada gambar. Dalam kenyataannya siklus sistem turbin uap yang menyimpang dari siklus ideal (Rankine), antara lain adanya beberapa faktor dibawah ini : - Kerugian dalam ketel uap juga terjadi kerugian tekanan. Dengan demikan air masuk kedalam ketel harus bertekanan lebih tinggi dari pada tekanan uap yang harus dihasilkan, sehingga memerlukan kerja pompa yang lebih besar pula. - Kerugian energi di dalam turbin terutama karena adanya gesekan antara fluida kerja dan bagian dari turbin sedangkan kerugian kalor ke atmosfer sekitar tidak begitu besar jika dibandingkan dengan kerugian gesekan. - Kerugian di dalam pompa - Kerugian didalam kondensor, yang dalam hal ini relatif kecil salah satu diantaranya adalah proses pendinginan dibawah temperatur jenuh dari air kondensat yang keluar dari kondensor. Turbin uap menghasilkan putaran karena aliran uap yang tetap masuk ke nozzle dan ditekan dengan tekanan rendah. Uap tersebut masuk ke steam jet , disini kecepatan uap dinaikkan, sebagian energi kinetik dari uap tersebut dikirim ke sudu-sudu turbin yang mengakibatkan terdorong sudu-sudu turbin untuk berputar. Besar dan kecilnya beban sangat berpengaruh sekali terhadap uap yang akan dihasilkan, bila beban cukup tinggi, maka jumlah uap yang dibutuhkan juga besar dan sebaliknya. Pengaturan jumlah uap yang masuk kedalam turbin ini dilakukan oleh kontrol valve yang bekerja 3 tingkatan yaitu : Turbin uap pada PLTU menjadi 3 tingkatan yaitu : - Tubin tekanan tinggi (high pressure turbine) - Turbin tekanan menengah (intermedete pressure turbine) - Turbin tekanan rendah (low pressure turbine) A. Prinsip kerja turbin adalah sebagai berikut : Uap kering dari final superheater yang mempunyai temperatur dan tekanan tinggi yang dialirkan ke turbin tekanan tinggi. Didalam turbin ini terdapat sudu-sudu gerak yang mempuyai bentuk sedemikian rupa sehingga dapat mengekspansikan uap. Energi yang diterima sudu-sudu turbin digunakan untuk menggerakan poros turbin. Disini terjadi perubahan energi, maka temperatur uap akan turun dan perlu diadakan pemanas ulang didalam reheater . Dari heater masuk ke intermadete pressure turbine dan akan menggerakkan sudu-sudu inetermadete pressure turbine dan low pressure turbine, sehingga dari gerakan sudu-sudu ini akan memperkuat gerakan poros turbin. Poros turbin dihubungkan dengan poros generator menggunakan kopling tetap ( fixed coupling ). Dari generator terjadi perubahan energi dari energi mekanis menjadi energi listrik. Hal yang utama selama start dan pembenanan adalah pemanasan yang perlahan-lahan dan merata pada bagian-bagian kritis yang dari logam turbin seperti TSV, 1 stage nozzle bowl pasage.I shell area, rotor turbin tekanan tinggi dan rotor turbin tekanan menengah. Untuk menghasilkan laju pemanasan yang merata ini untuk membatasi tegangan, start turbin menjadi 4 tingkatan-tingkatan utama berdasarkan suhu metal dan uap yaitu :
- Cold Start : dari shutdown dimana temperatur inner casingnya dibawah 180°C - Warm Star : dari shutdown selama 1 bulan lebih kurang 55 jam dan temperatur inner casingnya antara 180°C sampai 350°C Warm Start dibagi menjadi 2 yaitu : 1. Warm up I start : dari shutdown dimana temperatur inner casingnya dibawah 180°C sampai 250°C 2. Warm up II start : dari shutdown dimana temperatur inner casingnya dibawah 250°C sampai 350°C - Hot start : dari shutdown selama semalam dengan temperatur tekanan tinggi inercasing nya antara 350°C sampai 500°C - Very hot start : setelah unit trip dan temperatur tekanan tinggi inner casingnya diatas 500°C Keempat kategori serta tersebut terbagi menjadi 2 tipe, yaitu : - Tipe pertama dimana by pass turbin tidak digunakan - Tipe kedua dimanan by pass turbin digunakan B. Bagian utama dari turbin adalah : a. Rotor turbin terdiri dari rotor untuk tekanan tinggi, menengah, rendah, tiap-tiap rotor ditahan oleh 2 bantalan journal (bantalan luncur). Bantalan no 1 dan 2 berfungsi untuk mendukung rotor tekanan tinggi sedangkan bantalan no 3 dan 4 berada pada tekanan tinggi tersebut dari baja panduan chrom mobliden dan vanadium vanadium yang tahan terhadap tekanan tinggi dan tegangan kelemahan. Rotor untuk tekanan rendah terbuat dari baja panduan nikel chrom mobliden dan vanadium yang mempunyai ketahanan besar terhadap gesekan temperatur rendah. Tiap-tiap rotor ditempat dari baja panduan pejal dan difabrikasi untuk bentuk poros, cakra, bantalan, piringan penahan dan kopling pliens. b. Sudu-sudu turbin mempunyai efisiens sudu yang tinggi, ketepatannya tinggi dan terpercaya. Sudu mempunyai bentuk dan ukuran yang sesuai dengan tingkatannya. Sudu terbuat dari panduan baja chrom yang mempunyai sifat yang ketabanan terhadap tegangan dan kelalahan yang sangat baik dan terhadap kikisan uap dan korosi. Sudu-sudu bagian tekanan menengah diberi slubung ( sroud type). Sudu-sudu bagian akhir dimesin dengan tipe cioretial pada pangakalanya yang masuk ke dalam roda (cakra) dan dikunci dengan pen. Logam satelite dipatrikan dengan penggu sudu ini untuk mencegah erosi karena benturan (tumbukan) dengan butiran air karena uap basah. Dalam pengoperasiannya, turbin uap dibantu oleh komponen-komponen sebagi berikut : - Turning Gear digunakan untuk memutar proses turbin. Tujiuannya untuk mencegah deflesi (lentingan) dari poros karena panas dari uap pada waktu unit beroperasi dan karena sudu-sudu turbin. - Pipa Crosover berfungsi sebagai penyalur uap dari keluaran turbin tekanan menengah ke turbin tekanan rendah yang dipasang pada casing turbin tersebut. Untuk mencegah gaya dorong akibat beda pemuaian antara casing dan pipa crosover , maka pada sambungan pipa diberikan bellows ekspansi yang lentur. - Governor adalah untuk mengontrol putaran turbin dan membatasi putarannya pada batas tertentu , pada setiap saat terjadi perubahan beban yang menyebabkan perubahan putaran turbin - Pengaman putaran lebih dari turbin yang digunakan jika gorvernor kurang sensitif cara kerjanya. Karena apabila gorvernor kurang sensitif, maka putaran turbin akan lebih cepat dan yang diharapkan. Hal ini sangat membahayakan, sehingga diperlukan adanya pengaman berupa
-
-
-
-
-
nock yang dipasang pada poros. Dan nock ini akan menjulur keluar dan menyentuh tuas yang dipasang sekeliling poros tersebut dan relay akan menghentikan turbin. Pengaman bantalan axial berfungsi sebagai pengaman rotot dan mengamankan sudu-sudu agar tidak bergerak kearah axial melebihi batas yang diijinkan path saat berputar. Gerakan axial menyebabkan adanya gesekan antara stator dan rotor, karena sempitnya jarak bebas antara sudusudu tetap dengan sudu gerakannya. Main Stop Valve terletak didepan turbin path aliran masuk uap utama, yaitu boiler dengan katup kontrol uap. Fungsi utama main stop valve adalah untuk menutup dengan cepat aliran uap ke tubin bila dalam keadaan bahaya, seperti kegagalan path katup kontrol uap atau path waktu kehilangan beban. Pengaman Vacuum rendah merupakan pengaman vacuum kondensor yang juga disebut Automatic Vacuum Trip yang merupakan interlock dengan turbin, karena tidak akan dimasuki uap jika tekanan uap keluar turbin pada kondensor naik dan batas-batas yang telah diijinkan. Throttle Valve bekerja secara hidrolik, bila terjadi gangguan sehingga unti harus dimatikan, katup akan menutup saluran untuk masuk turbin dengan menggunakan tekanan hidrolik operating mechanism. Pengaman tekanan minyak sebagai pelumas juga sebagai media pendingin, sebab itu minyak perlu dikontrol secara cermat, sehingga apabila terjadi pengurangan aliran maka sistem secara interlock akan memerintahkan turbin untuk berhenti.
8. GENERATOR Generator berfungsi mengkonversi energi mekanik (energi poros) dan turbin menjadi energi listrik dengan cara mengkoplingkan poros generator dengan poros turbin. Generator AC pada prinsipnya terdiri atas 2 bagian utama yaitu : 1. Rotor adalah bagian generator yang berputar. Pada rotor terhadap kumparan konduktor sebagai pembangkit medan magnet utama. Medan magnet ini timbul karena adanya arus yang mengalir pada kumparan rotor yang diperoleh dan exiter. Jika rotor berputar, maka medan magnet akan memotong kumparan jangkar stator, sehingga timbul gaya gerak listrik (GGL) yang kemudian disalurkan ke terminal generator 2. Stator adalah bagian generator yang tidak bergerak (statis). Pada stator terdapat peralatan peralatan sebagai berikut : - Rumah generator berfungsi untuk melindungi komponen yang ada didalamnya, juga berfungsi sebagai melekatnya inti dan belitan, konduktor serta terminal dari pada generator itu sendiri - Resistance Temperature Detector, temperatur belitan stator diukur untuk kumparan pengukur (search coil) sebanyak 12 buah, yang terpasang antara bagian atas dan bawah dan belitan bagian dalam. Tahanan pengukur suhu dibuat dan bahan tembaga murni yang mempunyai tahanan 25 Ω pada temperatur 25°C. Letak dan tahan tahanan pengukur temperatur ini diatur sedemikian rupa, sehingga waktu generator bekerja maka tahanan pengukur temperatur diharapkan akan menunjukan temperatur kerja normal yang tertinggi. - Sistem ventilasi, sistem ventilasi terdapat path stator dan berbentuk multiradial , sehingga didapatkan suatu pendingin temperatur axial yang rata. Untuk tujuan yang sama, rotor didinginkan melalui lubang-lubang angin yang berbentuk radial dilengkapi dengan celah-celah ventelasi didalam gerigi rotor dan letak dibawah alur
- Spane Heater, berfungsi untuk mencegah pengembunan dan kelembaban selama pemakaian mesin berhenti untuk jangka waktu yang lama. 9. CONDENSOR Condensor merupakan salah satu komponen utama dan PLTU yang berfungsi menkondensasikan uap keluar turbin menjadi air menjadi pendingin air laut. Agar proses kondensasi tersebut lebih efisien, maka tekanan di condensor harus rendah (divakumkan). Kevakuman pada condensor didapatkan dengan cara menghisap ruang condensor dengan Steam Air Jet Ejector . Air hasil kondensasian disebut air kondensat (condensate water). Air kondesat masih mengandung sedikit O2. Air ditampung di hotwall dan dialirakan kembali ke siklusnya. Udara dan gas-gas yang terkondensasi dikeluarkan oleh Steam Air Jet Ejector . Hal m1 dilakukan sebab ada kemungkinan ada udara yang terbawa. Bagian-bagian utama condensor adalah sebagai berikut : 1. Shell dapat diartikan sebagai penutup exhaust turbin yang menuju hotwell
Connecting section dipakai untuk memegang bagian antara exhaust turbin dan bagian atas shell yang diletekan diatas pondasi tubin agar tahan terhadap keadaan vacumm. Bagian dalamnya ditunjang dengan pipa-pipa penguat yang disambungkan dengan path turbin. Pada bagian atas dan sambungan disediakan sambungan pemanas air pengisi tekanan rendah. Upper Shell berfungsi menyangga bagian bawah shell dan section sambungan pemanas air pengisi tekanan rendah/ Tube plate tube plate, merupakan material yang terbuat dan bahan baku Naval Brass yang mempunyai keandalan dan tahan terhadap korosi. Tube plate dibor untuk menempatkan tube-tube kondensor path setiap ujungnya. Letak tube-tube kondensor didalam tube plate. disediakan untuk memaksimalkan permukaan kondensasi, meminumkan kerugian tekanan path sisi uap.
Support plate adalah beberapa plate penyangga yang berada diantara tube plate. Plat-plat penyangga m digunakan untuk menyangga tube-tube dan untuk mencegahnya bergetarnya tube karena getaran turbin. Plat-plat penyangga m1 dipakai untuk berbagai penguatan tekanan luar dan seal condensor. 2. Water box terdiri dan 2 bagian yang tepisah, bagian belakang dan bagian muka dan memungkinkan dioperasikan secara bebas. Air pendingin terdiri dan 2 aliran dan masuk ke inlot nozzle dan keluar outlet nozzle melalui tube-tube dan kotak air terikat path baigan belakang dan masing-masing kotak air dipasang hole untuk inspeksi. Untuk penggunan air laut sebagai pendingin, dipakai karet neoprene sebagai pelapis permukaan dalam water box. 3. Back Washing Valve adalah katup yang terbuat dan karet yang berbentuk kupu-kupu dan berada pada bagian yang rata dan kotak air bagian belakang. Back wash adalah perlakuan untuk membersihkan tube kondensor dengan membalik arah aliran air laut sehingga diharapkan kotorankotoran yang tersangkut inlet kondensor dapat terbawa air laut keluar dan tube kondensor.
