Sistem Proteksi Pada Turbin Uap Studi pada PLTU Gresik Unit 3 dan 4 Oleh Yuliandra S Nurdin ST MT PLN Puslitbang
Pendahuluan 5. Sistem pelumas turbin
3. Sistem air uap
4.Sistem air pendingin
6. Sistem Udara Pembakaran dan Gas Buang
2. Sistem air pengisi
1. Sistem Bahan Bakar
Pendahuluan Pembangkit Listrik Tenaga Uap Gresik #34 terdiri dari : 1. Peralatan utama pada sebuah unit PLTU antara lain :
Boiler. Turbin uap. Kondensor. Generator.
2. Peralatan Bantu PLTU :
Sistem air pendingin utama dan bantu. Siklus air – uap. sistem bahan bakar. sistim udara pembakaran dan gas buang. sistim pelumas turbin.
3. Peralatan Penunjang : H2 Plant External Water Treatment Internal Water Treatment Chlorination Plant
Pendahuluan Steam turbine adalah peralatan utama PLTU yang terdiri dari Sudu tetap (Nozzle) , Sudu jalan (Moving Blade) dirangkai dalam Rumah turbin (Casing). Turbin berfungsi mengubah energi yang dikandung uap panas menjadi energi mekanik berupa putaran poros.
Design Data For Steam Turbine PLTU Gresik # 34 :
Rated Output : 200 MW Speed : 3000 RPM Rotation : CCW (view from turbin side) Steam Condition Pressure at MSV : 169 kg/cm2 Temperatur at MSV & CRV : 538° C Exhaust pressure at turbine exhaust end : 650 mmHg
Number of Turbine Stage Total : 27 HP : 9 IP :6 LP : 12 (6x2) Num. of extraction for FWH: 8
Pendahuluan Kenapa Sistem Proteksi Diperlukan ???
Kesalahan dan kondisi tidak normal pada turbin dapat menyebabkan kerusakan pada plant ataupun komponen lain dari pembangkit.
Fungsi utama dari sistem proteksi suatu peralatan adalah untuk mengamankan peralatan tersebut dari bahaya kerusakan. Karena kerusakan akan berakibat berhentinya produksi atau pelayanan, bertambahnya biaya pengeluaran untuk perbaikan dan biaya-biaya lainnya.
Interlock sistem adalah suatu peralatan atau sistem peralatan yang dirancang untuk mengamankan suatu peralatan yang satu terhadap lainnya.
Gangguan Yang Menyebabkan Turbin Trip (PLTU Gresik # 3 & 4) 1. Master Fuel Trip
Proteksi apabila terjadi gangguan pada boiler.
2. T/G Vibration High
Setting Value > 0,175 mm p-p
3. Thrust Bearing Wear Fail
Setting Value Pressure < 3,5 kg/cm2
4. T/G Bearing Oil Pressure Low
Setting Value Pressure < 0,7 kg/cm2
5. Exhaust Hood Temperatur High
Setting Value Temp > 107° C
6. Exhaust Vacuum Low
Setting Value Temp < 572 mmHg
7. Overspeed Trip
Setting value > 111,5 % rpm
8.MOP Discharge Pressure Low
Setting Value Pressure < 7,4 kg/cm2 Turbine speed > 75 %
9. EHC Major Failure
Pengaman yang muncul karena kegagalan sistem kontrol hidrolik.
10. Generator Trip
Pengaman Turbin karena Generator trip, untuk menghindari turbin overspeed.
Turbine Trip
Actuator
TP PID
Turbine Interlocks Diagram
Emergency Trip Device
Sistem
Main Steam Valve
Control Valve
Combined Reheat Valve
MD
Master Fuel Trip (MFT) Master Fuel Trip (MFT) adalah Proteksi boiler dengan menghentikan pengoperasian boiler dengan jalan menghentikan semua supply bahan bakar yang masuk ke boiler. Mater 1. Drum Level Very Low [ Trip < - 250 mm ] - Mencegah terjadinya overheating pada tube boiler akibat kekurangan suplai air. 2. Both Forced Draft Fan [ - ] – FDF berfungsi untuk menyuplai udara pembakaran. Pengaman untuk mencegah terjadinya pembakaran tidak sempurna akibat kehilangan suplai udara bakar. 3. Furnace Overpressure [ Setting Value ≥ 590 mmH2O - Trip > 795 mm H2O ] – Untuk mencegah tekanan lebih di dalam furnace yang dapat mengakibatkan rusaknya struktur di dalam Boiler. 4. Critical Flame Out [ ≥ 5pair ] Pengaman untuk mencegah penurunan kualitas uap karena terjadi ketidakstabilan sistem pembakaran. Muncul saat nyala api mati melebihi batas yang diijinkan (>=5pair). 5. All Flame Lost [ - ] Pengaman untuk mencegah terjadinya ledakan pada Furnace akibat dimungkinkannya terjadi pembakaran tidak sempurna. 6. All Fuel Loss [ Only RO, Pressure Low ≤ 4 kg/cm2] [ Only HSD, Pressure Low ≤ 2,5 kg/cm2] Pengaman untuk mencegah terjadinya ledakan pada Furnace akibat dimungkinkannya terjadi pembakaran tidak sempurna.
Proteksi Boiler
7. Reheater Protection [F O Flow > 25% & 10 dtk][F O Flow > 15% & 60 dtk] Pengaman untuk mencegah overheating pada Reheater . 8. Purge credit elapsed [5 min] Pengaman untuk mencegah ledakan di dalam furnace karena adanya konsentrasi bahan bakar yang tidak terbakar. 9. Master Fuel Trip (MFT) PB ON, Soft & Hard [] Pengaman untuk mencegah ledakan di dalam Furnace karena adanya konsentrasi bahan bakar yang tidak terbakar. Soft berupa tombol software, sedang Hard berupa tombol hardware (hand trip). 10. Air Flow Very Low [ < 25 %] Pengaman untuk mencegah terjadinya pembakaran tidak sempurna akibat kekurangan batas minimum suplai udara bakar. 11. Spare
MD
T/G Vibration High
MD
T/G Vibration High [ Trip > 0,175 mm p-p] Pengaman Turbine untuk menghindari kerusakan yang lebih parah pada bearing Turbine maupun sudu Turbin.
Normal Value 7,5 mm p-p Limit Value / Alarm < 12,5 mm p-p
Trip Setting Value < 17,5 m p-p Sensor Vibrasi – 6 (Gen – side)
Thrust Bearing Wear Fail Pengaman Turbin terhadap gesekan antara sudu tetap dan sudu putar karena pergeseran gaya aksial.
MD
Flow Diagram
Sistem Lub
[ Normal Value 14 kg/cm2 ] [ Trip Set < 3,5 kg/cm2 ]
Detector
Sistem Pelumas Turbin PLTU #3,4 Gresik
MOP Press Thrust
1
Lub Oil Diagram PLTU #3,4 Gresik Bearing Oil Feed Pressure 1,8 kg/cm2
Control Oil Feed Pressure 14 kg/cm2
Press
MOP
bearing
Thrust Bearing Wear Detector
Dari control Oil Feed Pressure 14 kg/cm2
Dari Bearing Oil Feed Pressure 1,8 kg/cm2
Turbine /Generator Bearing Oil Pressure Low
MD
Oli digunakan untuk mendinginkan bearing dan melumasi bearing pada turbin dan generator. Tidak adanya lubrikasi akan menyebabkan kehausan pada bearing. [ Normal Value 1,8 kg/cm2 ; 2,5 kg/cm2 pada saat start-up] [ Alarm < 1,1 kg/cm2 ] [ Trip Set < 0,7 kg/cm2 ]
Exhaust Hood Temperatur High Pengaman Turbin untuk menghindari kerusakan sudu akhir LP Turbin karena over heating. [Spray on < 65 °C] [ Alarm > 80° C] [ Trip Set > 107 ° C] Disebabkan oleh kondisi vakum pada kondensor yang terlalu rendah atau unit beroperasi pada beban rendah terlalu lama
Exhaust Vacuum Low
MD
Pengaman Turbin untuk menghindari kerusakan sudu akhir LP Turbin karena erosi Turbine yang diakibatkan kebasahan uap yang tinggi.
[ Normal Value > 695 mmHg 0.08 kg/cm2 ] [ Alarm < 635 mmHg 0.17 kg/cm2 ] [ Trip Set < 572 mmHg 0.256 kg/cm2 ] Kemungkinan disebabkan oleh : • Temperatur air pendingin naik. • Flowrate air pendingin kurang. • Terjadi fouling pada tube condenser. • Heat Exchanger area berkurang. • Steam ejector gangguan.
Sistem Air Kondensat PLTU #3,4 Gresik
Overspeed Trip Pengaman turbin untuk menghindari terjadinya putaran lebih yang dapat menyebabkan terlepasnya sudu-sudu Turbin. [ Normal Value 3000 rpm ] - [ Trip Set > 110 % sd 111% rpm - Emergency Governor Trip ] Backup Overspeed bekerja pada 111,5% rpm Turbin akan overspeed ketika torsi yang dihasilkan oleh aliran steam lebih besar dari torsi lawan yang dihasilkan beban. Kemungkinan terjadinya overspeed : - Pada saat run up & Ketika unit tiba-tiba diputus dari beban.
Main Oil Pump Discharge Pressure Low Pengaman Turbin untuk menghindari malfunction pada sistem kontrol hidrolik.
Normal Value 14 s.d 16.5 kg/cm2 Alarm < 14 kg/cm2 Trip Set < 7,4 kg/cm2
Overspeed Protection
Mechanical overspeed
Backup Overspeed Protection Master Trip valve
Solenoid Valve
Solenoid Valve
RPM
RPM
A
B
Steam
Steam Turbine Speed sensor
PID Overspeed
Elector Hydraulic Control (EHC) Failure Pengaman yang muncul karena kegagalan sistem kontrol hidrolik, dimana Master Trip Solenoid (MTS) akan bekerja memberi perintah MCV, CV, dan CRV OFF.
Gangguan pada sistem electrik power suplai ( DC 15 V / DC 24 V). Gangguan pada sistem elektik power suplai untuk Pemakaian Sendiri (DC-PS) [2 dari 3]. Speed Signal Lost [2/3]. Kontrol Control Valve abnormal. Sistem kontrol elektrik Main Stop Valve abnormal [2/2]. Sistem kontrol elektrik Intercept Valve abnormal [2/2].
Generator Trip Pengaman Turbin yang muncul karena Generator trip, untuk menghindari overspeed pada Turbin.
Main transformer differential relay 87GT
Main transformer neutral over current relay 51NMT
Unit auxiliary transformer differential relay 87AT
Unit auxiliary transformer neutral over current relay 51NAT
Unit auxiliary transformer over current relay 51AT
Generator differential relay 87G
Generator negatif phase sequence relay 46G
Generator loss of exitation relay 40G
Generator back up distance relay 44G
Generator ground over voltage relay 64G
PPT differential relay 87E
Operation Trip Normalnya operator mengetripkan sebagai back up dari trip auto. Operator juga dapat mengaktifkan bagian lain untuk mengetripkan turbin, bila gangguan itu berpotensi akan merusak turbin, seperti beberapa gangguan di bawah ini.
Actuator Actuator merupakan alat berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dari sistem kontrol menjadi gerak mekanik. Dalam hal ini steam turbine actuator bertindak sebagai penggerak valve.
Jenis Actuator : Hydraulic fluid actuator Menggunakan kontrol hidrolik untuk mengaktifkan mekanisme valve.
Pneumatic actuator Bekerja dengan meniupkan udara bertekanan pada sistem valve.
Electric actuator Menggunakan kontrol electric untuk mengaktifkan mekanisme valve.
Electro hydraulic actuator Kombinasi kontrol electrik dan hidrolik, menggunakan motor pompa untuk memompakan oli ke piston dan mengasilkan gaya keluaran. MD
Terima Kasih …
PT. PLN (PERSERO) PUSLITBANG
Display kelainan pada Boiler dan Turbine serta peralatan bantunya
Tampilan Sistem Air - Uap PLTU # 3 dan 4 Gresik
Main Stop Valve Control Valve
Intercept Valve Reheat Steam Valve
Sistem Air Pendingin PLTU #3,4 Gresik
Sistem Air – Uap PLTU #3,4 Gresik
Sistem Uap Utama PLTU #3,4 Gresik
vacuum
Sistem Air Pengisi PLTU #3,4 Gresik
Air and Flue Gas System PLTU #3,4 Gresik
Natural Gas System PLTU #3,4 Gresik
Fuel Oil System PLTU #3,4 Gresik
Detail Troubleshooting
1. Drum Level High - Low
BP1
2. Furnace Pressure High
Detail Troubleshooting
3. Both Forced Draft Fan
BP1
