BAB IVKONSEP TEORI DAN PENERAPAN4.1. Tinjauan PustakaPusat
listrik tenaga gas dan uap (PLTGU) atau dikenal juga dengan Combine
Cycle Power Plant (Pusat Listrik dengan Siklus Gabungan) ada
merupakan gabungan antara PLTG dan PLTU. Gas panas keluar turbin
gas yang suhunya relatif tinggi, (500o C) digunakan untuk memnaskan
ait dan memproduksi uap yang kemudian digunakan untuk mendorong
sudu-sudu turbin generator untuk menghasilkan listrik. Dengan
demikian diperoleh effisien gabungan yang lebih tinggi dibandingkan
effisiensi masing-masing PLTU maupun PLTG.Proses pemanasan air dan
pembentukan uap terjadi di Heat Recovery Steam Generator (HRSG)
yang berfungsi menggantikan boiler seperti pada PLTU. HRSG sebagai
penukar kalor, akan memindahkan panas yang terkandung dalam gas
bekas ke air dan uap. Karena sebagai penukar kalor, HRSG harus
memiliki luasan yang besar untuk menangkap sebagian besar panas.
Untuk memenuhi tujuan tersebut, konstruksi HRSG terdiri dari
pipa-pipa yang dilengkapi sirip diseluruh luasannya. Gambar 4.1
Unit combined cycle PLTGU.Didalam PLTGU berlangsung dua siklus
sekaligus, yaitu siklus udara dan gas panas yang berlangsung
didalam turbin gas dan siklus air dan uap yang berlaku untuk turbin
uap. Siklus udara dan gas panas dikenal sebagai siklus Brayton yang
terjadi pada proses gas turbin generator (GTG) dan siklus air - uap
dikenal sebagai siklus Rankine yang terjadi pada proses steam
turbin generator (STG).4.1.1. Siklus Udara Dan Gas Panas (Siklus
Brayton)Secara ideal prinsip kerja pada turbin gas mengikuti siklus
Brayton. Dimana dapat diketahui dari diagram bahwa:
Siklus seperti gambar diatas terdapat empat langkah: Langkah 1-2
: Udara luar dihisap dan ditekan di dalam kompresor, menghasilkan
udara bertekanan (langkah kompresi) Langkah 2-3: Udara bertekanan
dari kompresor dicampur dengan bahan bakar, terjadi reaksi
pembakaran yang menghasilkan gas panas (langkah pemberian panas)
Langkah 3-4: Gas panas hasil pembakaran dialirkan untuk memutar
turbin (langkah ekspansi) Langkah 4-1: Gas panas dari turbin
dibuang ke udara luar (langkah pembuangan)
Gambar 4.2 Siklus Brayton dalam diagram p-v dan t-s.1 2 : Udara
luar dihisap dan ditekan di dalam kompresor, menghasilkan udara
bertekanan (langkah kompresi)2 3: Udara bertekanan dari kompresor
dicampur dengan bahan bakar, terjadi reaksi pembakaran yang
menghasilkan gas panas (langkah pemberian panas) 3 4 : Gas panas
hasil pembakaran dialirkan untuk memutar turbin (langkahekspansi)4
1 : Pembuangan panas pada tekanan tetap.Udara atmosfer dihisap
masuk ke dalam kompresor dan dinaikkan tekanannya. Selanjutnya
udara tersebut 95% mengalir ke dalam ruang bakar dan sisanya
digunakan untuk mendinginkan sudu turbin. Kemudian di dalam ruang
bakar (combustor), terjadi penambahan panas pada tekanan konstan.
Udara yang masuk ke dalam combustor dibagi menjadi dua, 30% disebut
sebagai udara primer yang digunakan untuk proses pembakaran dan
sebagian lagi, 15% digunakan sebagai pencampur dan penurunan suhu
nyala api. Sehingga nyala api tidak membakar sudu turbin.
Disebabkan oleh pemanasan yang terjadi di ruang bakar, maka udara
dari kompresor memulai atau berekspansi. Sehingga menghasilkan
kecepatan yang tinggi dan mampu mendorong sudu turbin gas. Tenaga
mekanik yang dihasilkan sebagian besar digunakan untuk memutar
kompresor dan sisanya digunakan untuk menghasilkan listrik. Lalu
gas panas keluar turbin dibuang kembali ke atmosfer.
4.1.1. Siklus Air Uap (Siklus Rankine) Gambar 4.3 Siklus Rankine
dalam diagram p-v dan t-s.
Secara ideal prinsip kerja pada HRSG mengikuti Rankine. Dimana
dari diagram bahwa:34: Proses pemompaan air masuk ke dalam boiler
(HRSG). Disini tekanan bertambah tinggi dan suhu sedikit naik.41:
Proses pemberian kalor dengan tekanan konstan, menjadikan air
menjadi uap panas lanjut. Volume, suhu dan entropi bertambah
tinggi. 12: Proses ekspansi isentropis/adiabatis uap di dalam
turbin. Disini volume uap bertambah besar, tekanan menurun, suhu
menurun dan entropi konstan. 23: Proses pengembunan uap keluar
turbin menjadi air kembali didalam kondensor pada tekanan yang
konstan Jika pada PLTU menggunakan bahan bakar untuk menghasilkan
panas pada siklus rankine, lain halnya pada PLTGU yang menggunakan
prinsip rankine, merubah boiler yang biasa di PLTU menjadi HRSG.
Kemudian memanfaatkan gas sisa keluar turbin yang suhunya relatif
tinggi. Gas sisa ini digunakan untuk memanaskan air di dalam HRSG.
Proses penyerapan panasini menyebabkan air berubah fasa menjadi uap
secara bertahap, lalu berekspansi mendorong sudu-sudu turbin uap.
Kemudian uap keluar turbin dikondensasi sehingga menjadi air
kondensat.4.1.3 Siklus Gabungan (Combine Cycle)Didalam PLTGU
berlangsung dua siklus sekaligus, yaitu siklus udara dan gas panas
yang berlangsung didalam turbin gas dan siklus air dan uap yang
berlaku untuk turbin uap. Siklus udara dan gas panas dikenal
sebagai siklus Brayton dan siklus air - uap dikenal sebagai siklus
Rankine. Gabungan antara keduanya disebut sebagai Siklus Gabungan (
Combined Cycle ) dan digambarkan dengan diagram T-S seperti
terlihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Siklus kombinasi dalam digram T-S. Tekanan uap
tunggal (kiri), dengan tekanan uap ganda (kanan). Secara umum,
dapat diketahui dari diagram bahwa:1 2: Proses kompresi isentropis
yang terjadi di kompresor.2 3: Penambahan panas pada ruang bakar.3
4: Ekspansi terjadi pada turbin gas.4 1: Proses pembuangan gas
bekas yang dimanfaatkan untuk memanaskan air di HRSG.1 2: Proses
pemompaan air pengisi.2 3: Proses pemanasan air hingga mencapai
titik didih pada ekonomiser.3 4: Air mendidih dipanaskan sehingga
menjadi uap kenyang di evaporator.4 5: Proses pemanasan lanjut pada
superheater.5 6: Proses ekspansi pada turbin uap.6 1: Proses
pengembunan di kondensor.Gambar 4.4 (kiri) menunjukkan sebuah
siklus gabungan dengan tekanan uap tunggal. Besarnya panas yang
diberikan oleh pembakaran bahan bakar adalah sesuai luas 1- 2-3-6-1
dan panas keluar turbin gas sesuai luas 1-1-4-6-1, dan kerja yang
diperoleh didalam turbin gas adalah sesuai luas 1-2-3-4-1. Panas
yang keluar turbin gas, dimanfaatkan untuk pemanasan air dan
pembentukan uap, dan besarnya panas yang bisa diserap oleh air dan
uap adalah sesuai luas 1-2-3-4-5-6-1. Panas yang dibuang didalam
siklus air uap adalah sebesar luas 1 -1 6- 61, sehingga besarnya
kerja yang diperoleh didalam siklus air uap adalah sebesar luas
1-2-3-4-5-6-1. Dari gambar 4.4 terlihat bahwa tidak semua panas
yang dilepas turbin gas dapat diserap oleh air dan uap didalam
HRSG, karena sifat alami air dan uap itu sendiri. Panas yang tidak
bisa diserap tersebut adalah sebesar luasan 3-4-5-4-3.Untuk
memperkecil jumlah panas yang tidak bisa diserap tersebut, maka
siklus air uap dibuat menjadi dua tingkat tekanan yaitu tingkat
rendah dan tingkat tinggi sebagaimana ditunjukkan didalam gambar
4.4 (kanan). Untuk lebih memperkecil lagi besarnya panas yang tidak
bisa diserap, maka tingkat tekanan air dan uap dibuat lebih dari
dua tingkat atau disebut juga sebagai multiple pressure. Dengan
gambar 4.4 ini nampak jelas bahwa siklus gabungan yang berlaku bagi
sebuah PLTGU mempunyai effisiensi yang lebih baik dibanding PLTG
maupun PLTU.
4.1.4. Keuntungan Dan Kerugian PLTGUDibandingkan jenis
pembangkit lain, PLTGU memiliki beberapa keuntungan, yaitu:1.
Effisiensi lebih baik dari jenis pembangkit yang lain. Dibandingkan
PLTU yang mempunyai effisiensi 40% dan PLTG 30%, PLTGU memiliki
effisiensi sampai 60%.2. Biaya investasi lebih murah.3. Masa
pembangunan relatif pendek. Dibandingkan PLTU dan PLTA.4. Lebih
mudah mengikuti fluktuasi beban. Dibantingkan dnegan PLTU batubara
yang pembakaran bahan bakarnya lambat dan PLTN yang dikhususkan
untuk beban dasar.5. Tidak memakan banyak tempat. Untuk pasitas
yang sama, PLTGU memerlukan lahan yang lebih sedikit dibandingkan
PLTU.
4.1.5. Kerugian PLTGUNamun dibalik keutnungannya, PLTGU juga
memiliki beberapa kerugian, yaitu:1. Jenis bahan bakar terbatas
pada jenis bahan bakar gas dan cair saja yang harganya relatif
lebih mahal.2. Bahan bakar cair memerlukan treatment terlebih
dahulu untuk menghindari korosi suhu tinggi pada bagian turbin
gasnya.3. Umur turbin gas dan HRSG lebih pendek dibandingkan
PLTU.
4.2. Penerapan Kerangka TeoriPembangkit listrikadalah bagian
dari alatindustriyang dipakai untuk memproduksi dan
membangkitkantenaga listrikdari berbagai sumber tenaga,
sepertiPLTU,PLTN,PLTA,PLTS,PLTS, dan lain-lain.Bagian utama dari
pembangkit listrik ini sebenarnya adalahgenerator, yakni mesin
berputar yang mengubahenergi mekanismenjadi energi listrik dengan
menggunakan prinsipmedan magnetdanpenghantar listrik. Mesin
generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai sumber energi
yang sangat bemanfaat dalam suatu pembangkit listrik. Namun,
sebelum menuju ke generator masih banyak proses harus dilalui.
Generator dapat bergerak karena ada energi gerak yang ditransfer
(dipindahkan) dari mesin penggerak seperti turbin gas dan turbin
uap. Kemudian ada mesin lagi yang membantu agar tubin tersebut bisa
bergerak. Ini adalah sebuah siklus dan instalasi yang terbentuk
satu kesatuan tugas agar dapat menghasilkan energi yang diinginkan.
Seperti yang ada pada pembangkit listrik tenaga gas dan uap (PLTGU)
Keramasan. Dibawah ini, penulis menjelaskan secara rinci tentang
pengamatan yang didapatkan selama melakukan kerja magang di PT PLN
(Persero) Sektor Pembangkitan Keramasan Pusat Listrik
Keramasan.
4.2.1. Komponen Utama PLTGU 1. Gas Turbine Generator ( GTG )2.
Heat Recovery Steam Generator ( HRSG )3. Steam Turbine Generator (
STG )
Turbin Gas (PLTG)
HRSG Turbin uap Generator Sistem air pendinginTurbin gas dan
alat bantunya pada umumnya merupakan suatu paket set unit PLTG yang
dapat berdiri sendiri maupun digabung menjadi siklus kombinasi.
Susunan HRSG dan alat bantunya harus dirancang agar dapat menyerap
panas gas buang (exhaust gas) dari turbin gas seoptimal mungkin
sehingga dapat menghasilkan uap dengan tekanan dan temperatur yang
diperlukan untuk memutar turbin uap. Turbin Gas Turbin gas adalah
suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar
turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi
kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara
bertekanan yang memutar sudu turbin sehingga menghasilkan daya.
Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen
yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas. Gambar 4.3 Skema
Turbin Gas.
Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas Udara masuk kedalam kompresor
melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk
menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur
udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam
ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran
dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses
pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan
sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan
temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas
melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran
tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas
tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar
beban lainnya seperti generator listrik.
Gambar 4.4 Turbin Gas.Bagian Utama Sistem Turbin GasAdapun
bagian utama turbin gas tersebut adalah :KompressorCombustion
ChamberTurbin
Kompressor Ada dua jenis compressor yang digunakan turbin gas
yaitu: compressor sentrifugal digunakan untuk turbin gas kecil
compressor axial, digunakan untuk turbin gas besar.
Gambar 4.5 Kompresor Axial 17 tingkat.
Fungsi kompresor utama adalah menghasilkan udara bertekanan
untuk digunakan sebagai udara pembakaran dan pendingin. Tipe
kompresor adalah kompresor aksial bertingkat banyak, seperti yang
digunakan pada turbin gas PLTGU keramasan Gambar 4.5. Kompresor
terdiri dari sudu gerak dan sudu diam, sehingga kecepatan relatif
udara Vr2 < Vr1, tetapi kecepatan absolut udara disisi keluar
lebih besar dari sisi masuk (V2 > V1) karena pada rotor
diberikan kerja. Kecepatan absolut udara keluar sudu diam akan
berkurang, dan disini energi kinetik diubah menjadi energi
potensial atau tekanan. Akibat dari meningkatnya tekanan pada tiap
tingkat dan melewati ruang yang lebih sempit disisi keluar
kompresor, maka suhu udara keluar kompresor naik mencapai 280 - 315
C. Combustion Chamber ( Combustor )
Gambar 4.6 Combustion Chember ( Combustor ).
Combustion Chamber adalah ruangan tempat terjadinya proses
pembakaran. Turbin gas umumnya mempunyai combustion chamber yang
terdiri dari banyak combustion basket (liner) yang dipasang
melingkari compressor discharge. Volume gas panas produksi
combustion chamber jumlahnya besar karena proses pembakaran nya
memberikan excess air yang tinggi hingga mencapai sekitar 350
%.
Turbin Gas panas (energi panas) hasil pembakaran diarahkan untuk
memutar sudu turbin. Turbin gas merubah energi panas menjadi energi
kinetik.Perubahan energi terjadi ketika gas panas melewati sudu
diam dan sudu gerak. Melewati sudu diam tekanan gas turun, tetapi
kecepatanya naik. Pada saat mendorong sudu gerak, tekanan dan
kecepatan gas turun. Gambar 4.7 Turbin 3 tingkat PLTGU
Keramasan.Heat Recovery Steam GeneratorHRSG berfungsi untuk
memanaskan air dengan menggunakan panas gas buang dari turbin gas
sehingga dihasilkan uap dengan tekanan dan temperature tertentu
yang konstan. HRSG merupakan penghubung antara PLTG (siklus
Brayton) dengan PLTU (siklusRankine). Ditinjau dari sumber
panasnya, HRSG dibagi menjadi dua, yaitu unfired dan fired
(auxiliary burner atau supplementary burner). HRSG Unfired adalah
HRSG yang seluruh sumber panasnya diperoleh dari gas buang (exhaust
gas) turbin gas. Sedangkan HRSG supplementary burner adalah HRSG
yang dilengkapi dengan peralatan pembakaran bahan bakar (burner)
sehingga sumber panas nya dapat diperoleh dari gas buang turbin gas
dan atau dari pembakaran bahan bakar. Tetapi pada umumnya HRSG yang
terpasang tidak dilengkapi dengan burner karena penerapan HRSG pada
PLTGU tujuan utamanya adalah memanfaatkan panas gas buang dari PLTG
yang masih tinggi temperaturnya untuk menghasilkan uap yang akan
memutar turbin uap seperti HRSG PLTGU Keramasan Gambar 4.8. Dengan
cara ini diperoleh peningkatan efisiensi termal yang besar. Gambar
4.8 HRSG PLTGU Keramasan.
Turbin UapTurbin uap adalah mesin penggerak yang secara langsung
energi panas dari uap menjadi gerak putar poros. Disinilah
terjadinya ekspansi, dimana tekana uap berkurang dan volume
bertambah sehingga diperoleh kecepatan tinggi masuk ke dalam laluan
sudu-sudu jalan.
Gambar 4.10 Turbin Uap PLTGU II Keramasan.Turbin memiliki dua
bagian utama yaitu rotor dan stator. Rotor adalah bagian yang
berputar, ditumpu oleh dua bantalan, padanya terpasang sudu jalan
yang menerima pancaran uap dari sudu tetap. Sedangkan stator adalah
bagian yang diam, padanya terpasang sudu tetap yang mengubah
entalpi uap menjadi kecepatan untuk mendorong sudu jalan, sehingga
rotor mejadi berputar.Generator Gambar 4.12 Gas Turbine
Generator.Mesin pengubah energi mekanik menjadi energi listrik ini
berkerja berdasarkan hukum Faraday. Apabila suatu penghantar
diputar pada sebuah medan magnet sehingga memotong garis-garis gaya
magnet. Hal ini terjadi dalam generator ketika rotor berputar di
dalam stator yang terdiri dari kumparan-kumparan. Sehingga pada
ujung penghantar terjadi gaya gerak listrik (GGL).Pada PLTGU
Keramasan dalam satu unit terdapat dua genearator, yaitu generator
yang membangkit daya dari turbin gas sebesar 28 MW dan generator
yang membangkitkan daya dari steam turbin sebesar 12 MW.
4.2.1.6. KondensorGambar 4.11 CondensorFungsi kondensor adalah
untuk mengembunkan uap bekas keluar dari turbin. Pengembunan
tersebut diusahakan pada tekanan serendah mungkin agar turunnya
entalpi uap di dalam turbin menjadi tinggi. Umumnya terdapat dua
jenis kondensor yaitu kondensor kontak (contact condensor) dan
kondensor permukaan (Surface Condensor). Pada kondensor kontak, air
pendingin dan uap panas dipancarkan secara langsung. Kondensor
semacam ini digunakan apabila air kondensat tidak digunakan lagi
untuk sistem sirkulasi air uap. Sebagaimana yang diterapkan di
PLTGU Keramasan, kondensor yang dipakai adalah jenis kondensor
permukaan. Dimana air pendingin dialirkan melaui pipa-pipa, sedang
air kondensat berada di luar pipa. Karena pada PLTGU Keramasan air
hasil kondensasi akan digunakan lagi untuk siklus air uap.
Sistem air pendingin PLTGUBerdasarkan siklusnya, terdapat 2
macam sistem air pendingin utama yang lazim diterapkan di PLTGU
yaitu :sistem siklus terbuka (once through)sistem siklus tertutup
(recirculation cooling tower)Pada umumnya sistem air pendingin
utama terdiri dari komponen :Intake (untuk sistem air pendingin
siklus terbuka)Saringan (strainer)Pompa (cooling water pump
CWP)Katup dan Pemipaan (piping)Menara pendingin (cooling
tower)Untuk sistem air pendingin siklus terbuka tidak dilengkapi
dengan menara pendingin (cooling tower), sebaliknya pada sistem
siklus tertutup (resirkulsi) tidak dibutuhkan intake yang dipasangi
saringan-saringan, cukup dengan satu saringan sederhana.
Gambar 4.11 Sistem Air Pendingin Terbuka Dan TertutupSistem Air
Pendingin TerbukaDalam sistem siklus terbuka, air pendingin dipasok
secara kontinyu dari sumber tak terbatas seperti sungai, danau atau
laut yang dipompakan ke kondensor untuk akhirnya dibuang kembali
keasalnya. Dengan menggunakan pompa, air dari sumber dipompa dan
dialirkan ke kondensor dan heat exchanger kemudian dibuang ke
saluran pembuangan. Letak saluran masuk dan saluran pembuangan air
pendingin harus dibuat terpisah sejauh mungkin bertujuan untuk
mencegah terjadinya resirkulasi air dari sisi pembuangan mengalir
ke sisi masuk. Keuntungan sistem air pendingin siklus terbuka
dibanding siklus tertutup antara lain adalah Biaya modal dan biaya
operasinya lebih rendah, Peralatan yang digunakan lebih sedikit,
dan Kinerja kondensor lebih baik karena temperatur air pendingin
masuk lebih rendah. Sedangkan kerugiannya adalah Kualitas air tidak
dapat dikontrol, Memerlukan ijin dari instansi lingkungan, karena
menimbulkan pencemaran lingkungan, Sumber air harus tersedia dalam
jumlah yang besar dan kontinyu.Sistem siklus terbuka digunakan pada
unit-unit pembangkit yang sumber airnya tak terbatas, seperti air
laut atau danau. Temperatur air ke sisi pembuangan harus dijaga
pada batas yang memenuhi syarat, karena air yang panas cenderung
menimbulkan bau dan dapat mematikan ikan.
Sistem Air Pendingin TertutupSecara prinsip, sistem air
pendingin utama siklus tertutup menggunakan media air pendingin
yang sama secara berulang dalam sirkulasi tertutup seperti terlihat
pada Gambar 4.13 Sistem ini membutuhkan biaya investasi yang lebih
besar dibanding sistem siklus terbuka. Hal ini karena menggunakan
menara pendingin yang mahal.Biaya operasinya juga lebih besar
karena sistemnya tidak dapat dibuat syphonic effect sehingga
memerlukan tenaga pemompaan yang lebih besar. Bahkan apbial
menggunakan sistem draft (tarikan) paksa memerlukan beberapa fan
yang beroperasi terus menerus.Namun sistem siklus tertutup
merupakan solusi terhadap tersedianya jumlah air yang terbatas,
karena air pendingin dipakai berulang-ulang dan kehilangan air
pendingin relatif sedikit.
Gambar 4.13 Aplikasi Sistem Air Pendingin Utama Siklus
TertutupGambar dibawah ini, memperlihatkan aliran pembuangan
udara/gas panas (drift) dari menara pendingin ke atmosfir, dimana
sebagian tetes air ikut erbawa. Hal ini mengakibatkan berkurangnya
jumlah air pendingin didalam siklus tertutup. Gambar 4.14Pembuangan
Panas Di Menara Pendingin Siklus TertutupSpesifikasi Mesin PLTGU
Sektor Keramasan
Unit #1 dan unit #2 ( Gas Turbin )Gas Turbine (GT)Rating
(Gross): 27.92 MW each @27.0degC Gas Turbine model: H-25Gas Turbine
application: Power GenerationCombustor type: Conventional combustor
with Water InjectionCycle: Combined Shaft Speed: 7,258 rpmExhaust
Temperature: 564 Compressor Stage: 17Turbine Stage: 3Control:
HIACS-MULTI
Gas Turbine Generator (GTG)Rating: 35,250 kVA (Base
Load)Generator Enclosure: TEWACCoolant: Water/AirFrequency: 50
HzPower Factor: 0.80 LaggingVoltage : 11.0 kVCurrent: 1,850 A Shaft
Speed: 1,500 rpmTemperature rise : B classInsulation Class: F
classExcitation: Brushless with PMG
Unit #1 dan Unit #2 ( Steam Turbin )Steam Turbine (ST)Type:
Single Casing, Single flow, Non-reheat, Straight CondensingSteam
Condition (rated condition)HP Steam: 50.0 bara/510 /43.9 t/hLP
Steam: 4.00 bara/218 /8.84 t/hRated Output: 13.3 MWRated Speed :
6,207 rpmExhaust Pressure: 0.09 bara
Steam Turbine Generator (STG)Rating: 16,900 kVA (Base
Load)Generator Enclosure: TEWACCoolant: Water/AirFrequency: 50
HzPower Factor: 0.80 LaggingVoltage : 11.0 kVCurrent: 887 A Shaft
Speed: 1,500 rpmTemperature rise : B classInsulation Class: F
classExcitation: Brushless with PMG
Unit #1 dan Unit #2 ( HRSG )Heat Recovery Stem Generator
(HRSG)Type: Two pressure, Non-reheat, Horizontal, Natural
circulation typeRated Steam Condition (@ HRSG Outlet)HP Steam:
51.75 bara/511.4 /43.90t/hLP Steam: 4.46 bara/220.4 /8.84
t/hCondensate water Temperture (@HRSG Inlet) : 52.74
4.2. PENERAPAN KERANGKA TEORI 4.2.1. Pengoperasian PLTGU
Keramasan 4.2.1.1. Pre-Start Up Operation and Ready to Start
ConditionSebelum sebuah PLTGU dijalankan, perlu dilakukan Pre-Start
Up guna memastika semua sistem dan komponen pada unit tersedia
dengan baik. Persiapan ini dapat dilakukan secara manual oleh
operator dari Central Control Room (CCR), ataupun satu demi satu
pengecekan dilakukan pada masing-masing lokal. Diantaranya adalah
:Isi drum ( hp drum ) dan isi drum ( LP drum ) level dengan start
up water level, Start Condenser Extraction Pump (CEP).Mulai start
Boiler Feed Pump ( BFP )Perlu diperhatikan level hotweel condenser
CEP trip dijaga dan pastikan setelah isi level hotweel dalam
kondisi normal.Gas vent turbin gas dibuka sampai temperature gas 85
C yaitu dengan start gas heater, kemudian setelah temperatur gas
sudah mencapai 85 C stop gas heater.Pastikan kondisi HRSG semi Auto
kecuali LP dan HP drum level control, auxiliary steam pressure and
temperature controlPastikan kondisi sequence-sequence dan
sub-sequence ( urutan ) Auto Sel Pastikan kondisi permit condition
( HRSG ) manualAsc command start upHRSG start mode reset setKlik
Auto Start Steam Turbin auxiliary equipment runningKlik Gas Turbin
start up Semi Auto Start , pastikan kondisi HRSG berubah
autoPastikan HP dan LP drum vent start-up mulai open (auto)4.2.1.2.
Plant Start Gas TurbinSetelah dipastikan kondisi turbin dalam
keadaan baik dan sistem kendali turbin gas otomatis tersediaTurbin
gas mulai dijalankan dengan alat bantu Cranking Motor sehingga
didapatkan kecepatan stabil selama 9 menit dengan putaran 1523 Rpm
( 20,3% speed), turning gear stop, kemudian pompa oli hidrolik
utama dijalankan, injeksikan bahan bakar, kemudian start gas
heaterPada putaran 95 % speed, open valve main steam, drain valve
100% dan LP steam drain akan open autoUbah Gas Turbin Full Speed No
Load ke syncron autoKlik gas turbin loading semi auto, pastikan
sudah dapat izin dari UPB/P3B, lampu hijau menyalaGT syncron READY
merah klik initiate GT syncron, beban ditahan 5 MW (cold) / 15 MW (
hot)Untuk LP dan HP start up open (HP 35 % dan LP 100%)Klik
auxiliary steam pressure semi auto startPastikan auxiliary steam
drain valve open dan close auto, dengan kondisi pressure 0,05 mPa
dan temperature 202CPada temperature auxiliary steam di 202C, steam
turbin sealing supply valve akan open (auto) dan GEF
runningPastikan vaccum breaker valve close ( auto), vaccum A dan B
runningPad vaccum di 13-10 kPa abs, vaccum pump stop satu ( vaccum
complete)Untuk LP vent strat up open 100 % dan HP vent start up
open 35% mulai untuk close auto.
4.2.1.2. Start Steam TurbinKlik Steam Turbin start up semi auto
start (lampu hijau menyala)Pastikan kondisi HP dan LP by pass valve
open auto mode start-upUntuk main steam temperature >300C
(cold/warm) dan 410C (hot), kemudian klik HP steam purity oilSteam
Turbin start ( perhatikan vibrasi turbin)Idle speed = 0 menit
(hot), 5 menit (warm), 10 menit (cold)Steam Turbin speed naikkan ke
full speed, ST FNSLPastikan HP dan LP vent start up close autoKlik
Steam Turbin syncron semiauto start, kemudian akan menghasilkan
beban 3,5 MWKlik load-up semiauto start, kemudian beban dapat naik
maksimal Pastikan beban GT naikPastikan HP by pass valve full close
(auto) mode SV trackingPastikan beban ST naikPastikan LP by pass
full close mode SV trackingBeban full load GT dan ST ( HP dan LP by
pass valve full close auto, LP steam drain valve full close auto,
HP dan LP vent start-up full close auto)
Plant shutdown PLTGU KeramasanPastikan kondisi HRSG auto kecuali
CEP dan pastikan sequence (urutan) auto sel dasn sequence sub suto
selPastikan GT HMI DCSAsc command mode shutdownKlik GT/ST load down
semi auto start Pastikan beban GT turun ke 14 MWPastikan beban ST
turun sampai 1,2 MW HP bypass valve mode shutdown, mulai open
autoLP bypass valve mode shutdown mulai open autoKlik shutdown
semiauto start Pastikan ST lepas system GT bebannya turun ST stop
autoST speed 90% ( governor valve full close, turning device
pastikan running 600 Rpm, HP dan LP valve modeRELOAD kemudian
offline tracking.Klik GT shutdown semiauto startPastikan GT lepas
system di 2,5 MWPastikan GT stop (shutdown) auto, flame off, gas
heater stopHP dan LP bypass valve mode offline tracking (full
close) autoPastikan turning gear GT runningKlik auxiliary steam
stop semiauto startPastikan vaccum breaker open, vaccum pump stopST
sealing supply valve full close autoHp dan LP drum level control
valve bertambah manual secara otomatisBFP dan CPH stop autoCon
densor water isolation valve close autoUbah manual valve dari make
up water kemudian close dan dilanjut stop pompa CEP apabila gland
exhaust fan sudah stop (auto)
4.2.2. Prinsip Kerja Air Pendingin Cooling Tower PLTGU
KeramasanSistem air pendingin pendingin cooling tower PLTGU
Keramasan menggunakan prinsip siklus tertutup. Karena pada
dasarnya, setiap pembangkit yang air pendinginnya siklus tertutup
menggunakan cooling tower untuk mendinginkan air dari sumber tempat
air diambil. Dipilihnya sistem air pendingin tertutup ini karena
pada kawasan pembangkit PLTGU Keramasan sumber air yang digunakan
hanya dari sungai kecil yang tidak terlalu besar sehingga mempunyai
keterbatasan dalam penyediaan air pendingin cooling tower, kemudian
agar tidak mencemari sungai Keramasan itu sendiri. Oleh karena itu,
sistem siklus tertutup merupakan solusi terhadap tersedianya jumlah
air yang terbatas, karena air pendingin dipakai berulang-ulang dan
kehilangan air pendingin relatif sedikit.
Gambar 4.15 Sistem Penambah Air Cooling Tower Basin
Gambar 4.16 Sistem Air Pendingin Colling Tower PLTGU
Keramasan.
Sirkulasi air pendingin prinsipnya adalah air disedot dari
sungai Keramasan dan dialirkan melewati strainer ke bak penampung
menara pendingin (cooling tower). Kemudian dipompakan ke kondensor
oleh pompa air pendingin utama menggunakan Circulating Water Pump
untuk mengkondensasikan uap bekas dengan cara menyerap panas laten
dari uap bekas tersebut. Akibat proses dikondensor, temperatuir air
pendingin keluar kondensor akan mengalami kenaikkan. Karena air
akan disirkulasikan kembali ke kondensor, maka air pendingin ini
harus didinginkan terlebih dahulu. Kemudian sistem air pendingin
cooling tower berfungsi untuk mendinginkan komponen bantu
menggunakan Auxiliary Water Pump yang melalui heat Exchanger.
Gambar 4.17 Sistem Air Pendingin Untuk Alat Bantu (Auxiliary
Water)
4.2.3. Masalah Yang Terjadi Pada Air Pendingin Cooling
Tower4.2.3.1 Turbidity Turbidity atau kekeruhan adalah adanya
partikel koloid dan supensi dari suatu bahan pencemar antara lain
beberapa bahan organik dan bahan anorgnik dari buangan industri,
rumah tangga, budidaya perikanan dan sebagainya yang terkandung
dalam perairan. ( Suraiwira 1993 )Pada air pengisi cooling tower
basin pembangkit listrik tenaga gas dan uap Keramasan diambil dari
sumber sungai Keramasan dimana mempunyai kekeruhan ( turbidity)
yang tinggi. Air sungai untuk mengisi cooling tower basin ini,
diambil langsung disedot dan dialrkan tanpa melaliui pengolahan
terlebih dahulu menuju ke cooling tower basin yang hanya melalui
sebuah stainer. Strainer ini hanya dapat menyaring kotoran-kotoran
yang berukuran cukup besar besar, seperti mikroorganisme. Air
pengisi tersebut disedot sampai mencukupi level normal untuk
kebutuhan pendinginan mesin-mesin pembangkit listrik tenaga gas dan
uap Keramasan sehingga air pengisi tersebut masih memiliki
kekeruhan yang tinggi. Untuk menaggulangi ini terdapat chemical
dosing (pemberian bahan kimia) agar dapat mengurangi turbidity 80
NTU walaupun diberi bahan kimia diatas sehingga dilakukan
pembuangan air pengisi ini ke lingkungan sekitar melalui drain
valve. Air pengisi ini harus diisi lagi sampai level normal. Oleh
karena itu terjadi pemborosan air karena sering dilakukan drain.
Kemudian dampak lain dari itu terjadi pencemaran lingkungan akibat
pembuangan air pengisi tersebut Gambar 4.17 Ukuran Turbidity Air
Cooling Tower Basin