Laporan Kp Fery.docx

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang PT. Indonesia Power UPJP Kamojang adalah salah satu Badan Usaha Milik PT. Indonesia Power merupakan salah satu perusahaan BUMN yang memiliki 133 unit yang tersebar di lokasi-lokasi strategis di Pulau Jawa dan Bali. Salah satunya adalah Unit Pembangkit dan Jasa Pembangkitkan (UPJP) Kamojang yang berada di daerah Kampung Kamojang. PT Indonesia Power adalah sebuah perusahaan pembangkitan tenaga listrik yang didirikan pada 3 Oktober 1995.[1] Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) Kamojang merupakan unit pembangkit tenaga listrik milik PT Indonesia Power yang mengelola dan mengoperasikan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) dengan tiga unit PLTP di bawahnya, yaitu unit PLTP Kamojang, unit PLTP Darajat, dan unit PLTP Gunung Salak dengan total daya yang dibangkitkan adalah 375 MW. Pusat Listrik Tenaga Panas (PLTP) Kamojang sendiri memiliki 3 unit dengan masing-masing unit I menghasilkan 30 MW, unit II menghasilkan 55 MW, dan unit III menghasilkan 55 MW. [2] Setiap pembangkit listrik terdiri dari banyak sistem permesinan, instrumen dan peralatan lain yang kompleks dan sensitif terhadap kelangsungan sistem pembangkitan. Diantaranya seperti pada turbin yang memiliki sistem operasi dan perawatan khusus yaitu Turbine Supervisory Instrument untuk menjaga dan memonitor kinerja turbin agar mencapai hasil yang efektif dan efisien dalam pengolahan panas bumi itu sendiri. Turbin merupakan salah satu main component pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) yang memiliki peranan penting dimana turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial steam menjadi energi kinetik berupa putaran poros (shaft) turbin. Energi mekanik kemudian diubah menjadi energi listrik oleh generator. Turbin pada PT Indonesia Power UPJP Kamojang mempunyai spesifikasi bekerja pada tekanan 6,5 bar, 1

2 oleh karena itu kestabilan pressure atau tekanan pada Steam Receiving Header harus tetap terjaga pada nilai 6,5 bar.[3] Turbine Supervisory Instrument merupakan sistem instrumentasi untuk memantau parameter-parameter fisis pada turbin, diantaranya vibration, eccentricity, casing expansion, differential expansion, speed measurement dan valve position. Turbin Supervisory Instrument terdiri dari berbagai transducer yang dipasang pada turbin untuk mengetahui kondisi turbin tanpa harus membongkar atau menghentikan turbin. Pada turbin yang ideal , seluruh energi yang diterima akan dikonversi seluruhnya menjadi energi kinetik berupa putaran poros (shaft). Namun pada realita di lapangan turbin tidak lepas dari gejala vibrasi (getaran). Vibrasi pada turbin dapat disebabkan oleh berbagai macam hal seperti unbalance, missalignment dsb. Jika tidak dimonitor dengan baik, vibrasi pada turbin akan menyebabkan kerusakan yang cukup parah sehingga akan mengganggu proses pembangkitan listrik itu sendiri. Maka dari itu, pada kerja praktek kali ini kami mengambil judul laporan “ANALISA SISTEM MONITORING VIBRASI TURBIN UNIT 2 PT INDONESIA POWER UPJP KAMOJANG MENGGUNAKAN TURBINE SUPERVISORY INSTRUMENT” 1.2 Rumusan Masalah Dalam melaksanaan kerja praktek ini dapat dilakukan pengamatan secara umum adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana proses produksi steam hingga menjadi listrik secara umum di PT. Indonesia Power UPJP Kamojang. 2. Bagaimana sistem monitoring vibrasi pada turbin unit 2 PT Indonesia Power UPJP Kamojang menggunakan Turbine Supervisory Instrument. 1.3 Tujuan Adapun tujuan dengan dilakukannya kerja praktek ini adalah sebagai berikut :

3 1. Memahami proses produksi steam hingga menjadi listrik secara umum di PT. Indonesia Power UPJP Kamojang 2. Memahami sistem monitoring vibrasi pada turbin unit 2 PT Indonesia Power UPJP Kamojang menggunakan Turbine Supervisory Instrument. 1.4 Ruang Lingkup Dalam laporan kerja praktek ini penulis memberikan batasan masalah terhadap hal yang akan dibahas yaitu sistem monitoring vibrasi pada turbin unit 2 di PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan Kamojang menggunakan Turbine Supervisory Instrument 1.5 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Waktu dan tempat pelaksanaan kerja praktek adalah sebagai berikut : Waktu : 1 Agustus 2018 – 31 Agustus 2018 Tempat : PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan Kamojang, Desa Laksana, Kecamatan Ibun, Kabupaten Bandung – Jawa Barat. 1.6 Metode Pelaksanaan Metode yang digunakan dalam kegiatan kerja praktek di PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan Kamojang adalah sebagai berikut : 1. Kegiatan Lapangan Melakukan pengamatan langsung di lapangan, pengenalan komponen yang ada di Control Room dan bagian Pemeliharaan PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan Kamojang serta penjelasan secara umum tentang proses yang terjadi. 2. Metode Observasi Metode ini digunakan untuk mengumpulkan data dengan melakukan pengamatan langsung terhadap alat dan proses yang dijadikan objek permasalahan.

4 3. Metode Wawancara Metode Wawancara adalah metode pengumpulan data dengan mengadakan tanya jawab langsung kepada tenaga ahli yang terkait dengan bidang objek yang diamati. 4. Metode Studi Literatur dan Studi Pustaka Metode Studi Literatur dan Studi Pustaka penulis lakukan dengan membaca buku-buku manual operasional dan bukubuku pendukung yang telah tersedia di perpustakaan perusahaan. 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan kerja praktek yang dilaksanakan di PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan Kamojang adalah sebagai berikut : BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang latar belakang, tujuan, ruang lingkup, waktu dan tempat pelaksanaan, metode pelaksanaan, dan sistematika penulisan laporan. BAB 2 PROFIL PERUSAHAAN Bab ini membahas tentang sejarah perusahaan, profil perusahaan, struktur organisasi perusahaan, dan lokasi perusahaan. BAB 3 DASAR TEORI Bab ini berisi tentang sistem serta keseluruhan sistem pembangkitan unit PLTP Kamojang PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan Kamojang beserta komponen-komponen lainnya. BAB 4 ANALISA SISTEM MONITORING VIBRASI TURBIN UNIT 2 PT INDONESIA POWER UPJP KAMOJANG MENGGUNAKAN TURBINE SUPERVISORY INSTRUMENT Bab ini berisi penjelasan sistem monitoring vibrasi turbin unit 2 PT Indonesia Power UPJP Kamojang, sistem instrument yang digunakan dan analisa sistem monitoring vibrasi BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang kesimpulan dari seluruh sistem pengendalian vent valve pada vent structure dan saran.

5

(Halaman Sengaja Dikosongkan)

6 BAB II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN 2.1 PT. Indonesia Power PT. Indonesia Power adalah anak perusahaan dari PT. PLN (Persero) yang merupakan Badan Usaha Milik Negara (BUMN) dan merupakan Objek Vital Daerah (OBVITDA) yang saat ini merupakan perusahaan pembangkitan listrik dengan penghasilan daya terbesar di Indonesia. Indonesia Power telah dirancang untuk berperan dan menjadi bagian penting solusi pemenuhan kebutuhan pasokan listrik di Indonesia. PT Indonesia Power adalah sebuah perusahaan pembangkitan tenaga listrik yang didirikan pada 3 Oktober 1995, memiliki 133 unit pembangkitan yang tersebar di lokasi-lokasi strategis di Pulau Jawa dan Bali. Unit-unit itu dikelola melalui 5 Unit Pembangkitan (UP) yaitu: a) UP Suralaya mengoperasikan PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Steam) Suralaya Unit 1- 4 (4x400 MW) dan Unit 5-7 (3x600 MW). b) UP Semarang mengoperasikan PLTU Tambak Lorok Unit 1-2 (2x188 MW), Unit 3 (105 MW), PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Steam) Tambak Lorok Blok I dan II masing-masing (3x100 MW dan 1x152 MW), PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas) Cilacap (1x26 MW dan 1x29 MW) c) UP Perak Grati mengoperasikan PLTU Perak, Surabaya Unit 3-4 (2x50 MW), PLTGU Grati, Pasuruan Blok I (3x100 MW dan 1x160 MW), PLTG Grati Blok II (3x100 MW) d) UP Saguling mengoperasikan PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) Saguling (4x175 MW) e) UP Mrica mengoperasikan PLTA PB Soedirman (3x60 MW), PLTA Jelok (4x5 MW), PLTA Timo (3x4 MW), PLTA Wonogiri (2x6 MW), PLTA Garung (2x13 MW), PLTA Sempor (1 MW) PLTA Ketenger (1 MW dan

7 2x3,5 MW), PLTA Wadaslintang (2x9 MW), PLTA Kedungombo (1x22,5 MW). Lalu dikelola oleh 1 Unit Jasa Pemeliharaan (UJH), 6 Unit Jasa Pembangkitan (UJP), yaitu UJP Banten 1 Suralaya, UJP Banten 2 Labuan, UJP Banten 3 Lontar, UJP Jawa Barat 2 Pelabuhan Ratu, UJP Jawa Tengah 2 Adipala, dan UJP Pangkalan Susu, serta 3 Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) yaitu: a) UPJP Priok mengoperasikan PLTU Priok Unit 3 dan 4 (2x45 MW), PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Steam) Priok Blok I dan II masing-masing (3x120 MW dan 1x171 MW), PLTG Priok Unit 1 dan 3 (2x26 MW). b) UPJP Bali mengoperasikan PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel) Pesanggaran, Denpasar (total 55 MW), PLTG Pesanggaran (106 MW), PLTG Gilimanuk (130 MW) dan PLTG Pemaron (2x40 MW). c) UPJP Kamojang yang mengoperasikan PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi) Gunung Salak (3x60 MW), PLTP Darajat (1x55 MW) dan PLTP Kamojang, Garut Unit 1 (30 MW), Unit 2 dan 3 (2x55 MW) 2.1.1 Visi dan Misi PT. Indonesia Power Adapun Visi dan Misi dari PT. Indonesia Power adalah sebagai berikut : Visi : Menjadi perusahaan energi terpercaya yang tumbuh berkelanjutan. Misi : Menyelenggarakan bisnis Pembangkitan Tenaga Listrik dan jasa terkait yang bersahabat dengan lingkungan. Kompetensi Inti : Operasi Pemeliharaan Pembangkit dan Pengembangan Pembangkit.

8 2.1.2 Logo PT. Indonesia Power Adapun logo resmi dari PT. Indonesia Power adalah sebagai berikut :

Gambar 2. 1 Logo PT. Indonesia Power 2.1.3 Struktur Organisasi PT. Indonesia Power Berikut struktur organisasi di PT.Indonesia Power mulai dari pusat hingga ke setiap daerah di Indonesia, yaitu :

Gambar 2. 2 Struktur Organisasi di PT. Indonesia Power

9 2.2 PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) Kamojang 2.2.1 Sejarah PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) Kamojang Pada tahun 1926-1928 pemerintah Hindia-Belanda melakukan penyelidikan yang bertujuan memanfaatkan sumber daya alam panas bumi yang ada di daerah Kamojang Kabupaten Bandung. Pada saat itu, Netherland East Indies Volcanological Survey melaksanakan pengeboran lima buah sumur dengan kedalaman 66 sampai 88 meter. Salah satu diantara kelima sumur tersebut mengeluarkan steam bertekanan 3,5 sampai 4 bar dan suhunya mencapai 140 ᴼC. Sampai saat ini kelima sumur tersebut masih menyemburkan steam kering. Pada tahun 1971, setelah adanya program kerja sama antara pemerintah Republik Indonesia dengan pemerintah New Zealand, maka kawasan Kamojang telah dipilih untuk mendapatkan prioritas utama dalam penyelidikan ilmiah lanjutan. Pada tahun 1972, pemerintah Indonesia dengan perusahaan Geothermal Energy New Zealand LTD melakukan lagi pengeboran eksplorasi. Selama periode 1974-1970, atas kerja sama pemerintah Republik Indonesia dengan perusahaan Geothermal Energy New Zealand (GENLZ) telah dapat menyelesaikan pengeboran lima sumur eksplorasi dan sepuluh sumur eksplorasi lanjutan. Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) Kamojang berlokasi di daerah perbukitan sekitar 1500 meter dari permukaan laut dan 42 Km arah tenggara Kota Bandung, terdiri dari tiga lokasi Unit Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, yaitu: Unit PLTP Kamojang, Unit PLTP Darajat dan unit PLTP Gunung Salak. UBP Kamojang mengoperasikan tujuh unit mesin pembangkit (3 Unit di PLTP Kamojang, 1 Unit di PLTP Darajat dan 3 Unit di PLTP Gunung Salak). Penggunaan energi panas bumi sebagai pembangkit listrik di Indonesia diawali dengan berdirinya unit PLTP Kamojang Unit 1 sebesar 30 MW yang merupakan hibah bantuan dari pemerintah New Zealand yang mulai beroperasi pada tanggal 22 Oktober

10 1982 dan diresmikan oleh Bapak Presiden Soeharto pada tanggal 7 Februari 1983. Kemudian untuk unit 2 dan 3 beroperasi masingmasing pada bulan Juli 1987 untuk Unit 2 dan bulan November 1987 untuk Unit 3. Unit PLTP Darajat mulai beroperasi pada tanggal 6 Oktober 1994. Unit PLTP Gunung Salak terdiri dari 3 Unit, Unit 1 beroperasi pada 12 Maret 1994, Unit 2 beroperasi 12 Juni 1994 dan Unit 3 beroperasi pada 16 Juli 1997. Pada awalnya Unit PLTP. Gunung Salak masing-masing kapasitas terpasang adalah 55 MW, pada tahun 2005 kapasitas Unit PLTP Gunung Salak di upgrade masing-masing menjadi 60 MW. Pendirian pembangkit listrik ini didasarkan atas hasil beberapa tahap penelitian, yaitu pre-feasibility study kawah Kamojang bersama dengan lapangan panas bumi Darajat pada tahun 1972. Hasil pre-feasibility study menyimpulkan bahwa luas dari area panas bumi di Kamojang diperkirakan sebesar 14 km2. Hasil pre-feasibility study ini ditindaklanjuti dengan pengeboran lima sumur di Kamojang dengan kedalaman menengah. Pengeboran ini dilakukan pada periode September 1984 sampai Agustus 1985. Dua diantara sumur-sumur tersebut menghasilkan steam dengan suhu dan potensi yang baik. Pada waktu itu juga diambil kesimpilan bahwa reservoir di Kamojang mampu memasok listrik dengan daya 100 MW sampai dengan 200 MW dalam kurun waktu 25 tahun. Dengan telah berdirinya unit PLTP Kamojang maka pengembangan panas bumi yang pertama di Indonesia semakin intensif. Hal ini dibuktikan dengan segera dibangunnya unit PLTP Darajat (55 MW) pada tahun 1993 serta unit PLTP Gunung Salak (180MW) yang beroperasi pada tahun 1994. Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi adalah energi yang bersih dan memiliki beberapa keunggulan yaitu mudah didapat secara kontinyu dalam jumlah besar, ketersediaannya tidak dipengaruhi oleh cuaca dan bebas polusi udara karena tidak mengeluarkan gas-gas berbahaya. Lapangan panas bumi Kamojang memiliki potensi sebesar 300 MW. Indonesia merupakan Negara dengan potensi panas bumi sebesar 27 GW (Potensi Panas Bumi dunia 50 GW). Potensi ini perlu

11 dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan energi dalam negeri dan mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil yang semakin menipis. Saat ini UPJP Kamojang mengoperasikan PLTP dengan kapasitas total 375 MW.[5] 2.2.2 Lokasi PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) Kamojang PLTP Kamojang terletak di desa Laksana Kecamatan Ibun Kabupaten Bandung yang terletak di kaki Gunung Guntur Gugusan Gunung Gajah, Provinsi Jawa Barat yang menempati area luas ±126.536 m2, dikelilingi perbukitan, dengan batas-batas sebagai berikut : 1. Sebelah Timur berbatasan dengan Jalan Raya Kamojang. 2. Sebelah Selatan berbatasan dengan Tanah Perhutani III RPH Paseh dan PPA Kamojang. 3. Sebelah Barat berbatasan dengan Tanah Perhutani III RPH Paseh dan PPA Kamojang. 4. Sebelah Utara berbatasan Tanah Perhutani III RPH Paseh dan PPA Kamojang. Pembangunan PLTP Kamojang terdiri atas 2 tahapan dengan rincian :  Tahap I : 1 x 30 MW, beroperasi tahun 1982  Tahap II : 2 x 55 MW, beroperasi tahun 1987 2.2.3 Struktur Organisasi PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan (UPJP) Kamojang Adapun struktur organisasi pada PT. Indonesia Power UPJP Kamojang adalah sebagai berikut :

12

Gambar 2. 3 Struktur Organisasi PT. Indonesia Power

13

(Halaman Sengaja Dikosongkan)

14 BAB III DASAR TEORI 3.1 Sistem Pasokan Steam Unit PLTP Kamojang Prinsip kerja PLTP Kamojang menggunakan prinsip direct steam power plant karena steam yang digunakan rata-rata adalah steam yang terdiri dari 99% uap kering dan hanya mengandung 1% sulfur dan H2O yang dapat langsung ditransmisikan ke turbin. Akan tetapi, tetap saja diperlukan penyaringan kandungan gas yang bersifat korosif dan kotoran yang ikut terbawa steam. Proses pembangkit tenaga listrik di unit PLTP Kamojang bersumber dari energi panas bumi yang dipasok dari sumursumur PT. Pertamina Geothermal Energy. Tabel 2.1 Tabel Pasokan Steam Kamojang Sumur Steam PT. PIPA Pertamina Geothermal Energy PL 401 11, 14, 18, dan 67 PL 402 25 22, 28, 31, 33, 34, 37, 38, 41, PL 403 45, dan 52 27, 28, 62, 63, 65, 73, 74, dan PL 404 78

Gambar 3. 1 Sumur Steam Panas Bumi

15 3.2. Sistem Distribusi Transmisi Steam Dari PT. Pertamina Geothermal Energy sebagai pemasok, steam yang digunakan oleh PT. Indonesia Power Kamojang disalurkan melalui empat pipa yang dipasang pada Steam Receiving Header. Pipa tersebut mempunyai diameter antara 600 – 1000 mm. Pipa-pipa tersebut ditempatkan di atas permukaan tanah agar mempermudah pengecekan apabila terjadi kebocoran pada pipa-pipa tersebut.

Gambar 3. 2 Pipa Transmisi Steam 3.3 Sistem Pembangkit Listrik Unit PLTP Kamojang Pada sistem pembangkit listrik tenaga panas bumi, steam yang digunakan diambil dari dalam bumi yang berfungsi sebagai boiler-nya. Steam dalam perut bumi ini disimpan dalam kantongkantong yang disebut Reservoir, reservoir tersebut mempunyai umur operasionalnya masing-masing, tergantung dari cara pengoperasian dan pengeksploitasiannya. Pada pengoperasian sumur, akan ada suatu masa dimana pressure, temperature, dan flowrate steam mencapai batas ekonomisnya. Sehingga menjadi tidak ekonomis lagi apabila menggunakan sumur tersebut sebagai sumber steam. Dengan berpatokan pada besar tekanan akhir pada dasar sumur, maka dapat diperkirakan jumlah akhir banyaknya sumur

16 di suatu daerah. Salah satu sebab penurunan ini adalah penumpukan silica pada pori-pori bagian akuifer yang menghambat aliran fluida yang mengalir. Dari segi kualitas uap yang ada di sumur-sumur yang ada di Kamojang merupakan 99% uap kering. Reservoir yang ada berpotensi untuk menghasilkan listrik 300 MW dengan luas area yang telah terbukti adalah 14 sampai 21 Km2. Untuk menghasilkan listrik, uap panas bumi ini digunakan sebagai tenaga mekanik untuk memutar turbin yang dikopel dengan generator. Uap bumi yang berasal dari sumur-sumur produksi mula-mula dialirkan ke steam receiving header, yang berfungsi menjamin pasokan steam supaya tidak mengalami gangguan meskipun terjadi perubahan pasokan dari sumur produksi. Selanjutnya steam dari receiving header dialirkan ke separator dan demister untuk memisahkan zat-zat padat, silica dan kadar air yang tercampur didalamnya. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya vibrasi, erosi, dan pembentukan kerak pada sudu dan nozzle turbin. Steam yang telah bersih kemudian dialirkan melalui main steam valve dan governor valve menuju turbin. Di dalam turbin, steam tersebut berfungsi untuk memutar sudu-sudu turbin yang di kopel dengan generator pada kecepatan 3000 rpm, proses ini menghasilkan energi listrik dengan tegangan 11.8 kV, arus 3 phase, dan frekuensi 50 Hz. Melalui step-up transformator, tegangan 11,8 kV dinaikkan menjadi 150 kV yang selanjutnya dihubung kan secara paralel dengan sistem penyaluran Jawa-Bali. Supaya turbin bekerja secara efisien, maka exhaust steam yang keluar dari turbin harus dijaga tetap vakum (0,01 bar), dengan mengondensasikan steam pada kondensor berjenis direct contact yang dipasang di bagian bawah turbin. Exhaust steam dari turbin masuk dari sisi atas kondensor, kemudian steam dikondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan melalui spray-nozzle. Level air kondensat harus dijaga dalam kondisi normal oleh main cooling water pump yang nantinya akan memompakan air kondensat itu untuk didinginkan oleh Cooling Tower.

17 Sistem pendingin di Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) merupakan sistem pendingin dengan sirkulasi tertutup dari air hasil kondensasi steam, dimana kelebihan kondensat akan direinjeksi ke dalam reinjection well. Prinsip penyerapan energi panas dari air yang disirkulasi adalah dengan mengalirkan udara dingin secara paksa dengan menggunakan 5 buah forced draft fan dan terjadi di dalam Cooling Tower. 3.4 Peralatan Pengolah Steam Awal di Unit PLTP Kamojang Steam yang dihasilkan oleh PT. Pertamina Geothermal Energy harus diolah kembali agar dihasilkan steam yang sesuai kebutuhan dan efisien. Adapun peralatan pengolah steam awal di Unit PLTP Kamojang adalah sebagai berikut : 1. Steam Receiving Header Steam yang dialirkan oleh PT. Pertamina Geothermal Energy sebelum diolah untuk menggerakkan turbin, diawali dengan disalurkan ke tempat penampungan. Tempat penampungan ini disebut Steam Receiving Header. Bentuk dari Steam Receiving Header ini adalah tangki panjang horizontal seperti sebuah tabung dengan diameter 1800 mm dan panjang 19.500 mm. Pada Steam Receiving Header, pressure dijaga antara 6,48 sampai 6,5 bar dan temperature steam dijaga antara 170 – 180 ̊C. Pengendalian pressure ini dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan dikendalikan langsung di lapangan ataupun dikendalikan lewat Control Room. Di dalam Control Room, alat yang digunakan untuk memonitoring dan mengontrol secara jarak jauh adalah steam system control desk. Jika terjadi masalah, lampu yang berada pada Unit Control Desk akan menyala yang diikuti dengan bunyi alarm. Jika masalah yang terjadi ini tidak dapat dikendalikan dari dalam Control Room, maka harus diatasi langsung di lokal steam receiving header.

18

Gambar 3. 3 Steam Receiving Header 2. Vent Structure Merupakan alat untuk menjaga agar pressure dalam Steam Receiving Header tetap pada nilai 6,48 sampai 6,5 bar. Vent Structure ini terdiri dari 2 bagian. Setiap bagian terdiri dari 3 Vent Structure. Dalam pengoperasiannya setiap Vent Structure digilir setiap minggunya. Dalam penggiliran ini, ada 1 – 2 Vent Structure yang dibuat stand by agar jika terjadi perawatan maupun kerusakan, Vent Structure yang dibuat dalam mode stand by ini dapat langsung digunakan. Namun jika Vent Structure tidak dapat menahan atau menurunkan pressure dalam Steam Receiving Header, maka rapture disk akan bekerja (meledak). Hal ini bertujuan untuk mengurangi pressure secara paksa agar tidak merusak Steam Receiving Header-nya. Pressure ketika rapture disk bekerja adalah sekitar 9 bar. Jika rapture disk ini sudah bekerja maka sistem kerja pembangkitan lumpuh total.

19

Gambar 3. 4 Vent Structure Apabila ada gangguan pada satu unit yang mengakibatkan kelumpuhan sistem, maka aliran steam dari sumur tidak akan dihentikan tetapi dibuang lewat alat ini. Bangunan Vent Structure ini berupa konstruksi beton bertulang berbentuk bak persegi panjang yang disekat pada bagian bawahnya dan diatasnya diberi tumpukan batu. Penumpukan batu ini dimaksudkan agar pelepasan steam ke udara dengan menggunakan efek nozzledifusser dapat diredam sehingga angka kebisingan dapat dikurangi. 3. Separator Separator merupakan filter pertama setelah steam keluar dari Steam Receiving Header. Steam yang keluar dari sumursumur eksplorasi juga mengandung air dan partikel lainnya yang bisa menyebabkan kerusakan pada turbin. Untuk mencegah hal ini, maka dalam pembangkitan listrik dengan memanfaatkan panas bumi diperlukan separator yang berguna memisahkan zatzat padat, silica, dan zat lainnya yang terbawa di dalam steam. Separator yang digunakan berbentuk vertikal (Silinder Tegak), dimana alat ini bekerja dengan gaya sentrifugal. Zat dengan massa jenis besar akan turun ke bawah, sedangkan zat massa jenis kecil (Steam) akan naik ke saluran pipa atas. Selanjutnya steam

20 mengalir keluar melalui bagian atas dari separator menuju ke demister.

Gambar 3. 5 Separator Dengan menggunakan separator dapat diperoleh tingkat kekeringan steam mencapai 90%. Untuk mendapatkan kinerja optimal dari separator, diperlukan peralatan-peralatan tambahan diantaranya : a)Dust Collection Tank Merupakan alat penampung zat padat maupun cair hasil proses pemisahan pada separator. Tempat penampungan ini terletak di bagian bawah separator, yang dihubungkan dengan Root Valve. Dust Collection Tank ini juga dilengkapi dengan Magnetic Float Level Switch, yang mempunyai prinsip kerja apabila level zat cair di dalam tangki mencapai tinggi tertentu, pelampung akan naik dan secara otomatis menutup Root Valve, lalu Drain Valve akan membuka untuk membuang zat dalam tangki, dan Steam Valve membuka untuk mengalirkan steam sebagai pembilas. b)Silencer Peralatan yang berfungsi sebagai peredam suara partikel yang dibuang dan memisahkan antara air panas dengan steam yang masih kering. Pemisahan ini penting untuk menghindari

21 timbulnya hujan gerimis yang dapat menyebabkan tanaman di sekitar pembangkit mati karena steam yang masih mengandung zat-zat berbahaya. 4. Demister (Mist Eliminator) Peralatan ini digunakan untuk mengeleminasi butiranbutiran air (Mist) yang masih terbawa oleh steam dengan menggunakan semacam penyaring didalamnya. Penyaringan yang terjadi dalam Demister sangat efektif mengurangi kandungan Cl, Fe2O2, SiO2, dan Fe yang akan masuk ke dalam turbin.

Gambar 3. 6 Demister

a)

b)

Beberapa alasan digunakan Demister (Corrugated Plate) adalah sebagai berikut : Pada Separator yang menggunakan sistem cyclone centrifugal type hanya memisahkan zat cair dan kotoran dengan steam panas saja. Tetapi pemisahan ini tidak dapat memisahkan moisture dari steam jenuh secara sempurna. Penggunaan demister ini menyebabkan tingkat kebasahan steam dapat diperkecil. Pemisahan ini didasarkan pada perbedaan Inersia antara air dan steam serta didasarkan atas daya lekat permukaan basah dari penyaringan tersebut. Di

22 dalam Demister, kecepatan steam menurun sehingga pemisahan berlangsung dengan lebih baik. 5.Turbin Salah satu komponen utama dari pembangkit listrik adalah Turbin. Steam bersih yang masuk ke dalam Turbin memiliki temperature antara 170 – 180 ̊C. Turbin ini dirancang dengan memperhatikan efisiensi dan performanya disesuaikan dengan kondisi dan kualitas steam panas bumi.

Gambar 3. 7 Turbin Terdapat beberapa bagian dari Turbin di PLTP Kamojang, diantaranya : a) Tipe Turbin Turbin yang digunakan di PLTP Kamojang adalah turbin tipe Single Cylinder Double Flow Condensing. Steam yang berasal dari panas bumi digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin yang dikopel langsung dengan generator. Kecepatan putar turbin yang dihasilkan adalah 3000 Rpm. Steam yang masuk ke dalam turbin jumlahnya sangatlah besar, hal ini dikarenakan pressure dari steam rendah yakni di kisaran 2-10 kg/cm2 g. Pressure steam yang rendah ini berdampak pada volume spesifik steam. Volume spesifik steam

23 menjadi besar dan heat drope dari turbin menjadi rendah. Oleh karena itu, jumlah steam yang dibutuhkan menjadi banyak. b)Susunan Pipa Steam Masuk Turbin Tujuan penggunaan dua saluran pipa untuk masuk kedalam turbin adalah untuk keamanan operasi jika terjadi keadaan darurat. Dengan menggunakan sistem ini, maka steam free test pada valve yang terdapat pada pipa saluran steam dapat dilakukan tanpa mengganggu operasi turbin pada saat beban penuh. Pada tipe turbin yang digunakan di PLTP Kamojang, seluruh saluran masuk ke dalam turbin terdapat pada bagian bawah rumah turbin. Saluran pipa steam tersebut berada disamping kanan dan kiri arah memanjang dari turbin. Ruang steam pertama yang terdapat di dalam ruang steam kedua dipisahkan menggunakan sekat, sehingga steam pertama tidak masuk ke nozzle tingkat pertama yang kira-kira tepat di tengah turbin. Kemudian steam kedua disalurkan ke dalam ruang masukan, sehingga kedua steam tersebut bertemu untuk mengalir menuju sudusudu selanjutnya. c)Rumah Turbin Terbuat dari pelat baja dan metode untuk penyambungannya menggunakan metode pengelasan. Rumah turbin ini dibagi menjadi 2 yaitu bagian atas dan bagian bawah. Relief diafragma dan lubang pemeriksaan sudu-sudu tingkat akhir dipasang di bagian atas rumah turbin. d)Rotor dan Sudu-Sudu Turbin Rotor turbin harus memiliki konstruksi yang pejal untuk mengatasi kondisi kerja yang ekstrim, temperature operasi yang relatif tinggi, dan lingkungan yang korosif. e)Governor Valve dan Main Stop Valve Ukuran valve pada PLTP Kamojang memiliki ukuran yang besar dan tebal sebab pressure dari steam yang digunakan relatif rendah. Bagian dalam dari pipa adalah asbes, sedangkan bagian luarnya dilapisi dengan stainless steal. Konstruksi Main Stop Valve menggunakan tipe Swing

24 check dan untuk Governor Valve menggunakan tipe butterfly. Untuk mengoperasikan valve berukuran besar digunakan motor servo sebagai penggerak dan peralatan hidrolik. 3.5 Proses Penghasilan Listrik Unit PLTP Kamojang Proses penghasilan listrik menggunakan beberapa lat bantu hingga menghasilkan tegangan 150kV yakni: a. Generator Generator berfungsi mengubah energiemkanik dari turbin meenjadi energi listrik. Generator yang dipakai adalah generator jenis Turbo Generator dengan putaran 3000 rpm berkutub silindris dengan eksistansi besar secara Brushless (tidak bersikat). Tegangan generatot yang dihasilkan sebesar 11,8 kV dan daya 55 MW (untuk unit 2 dan unit 3) selanjutnya tegangan ditransmisikan ke trafo agar tegangan naik dan sebagian di pakai untuk peralataan pembantu.

Gambar 3. 8 Generator

25 b. Transfomator Tranformator utama yang digunakan adalah trafo tenaga untuk menaikkan tegangan dari 11,8 kV menjadi 150 kV sesuai dengan tegangan jaringan. Untuk menghindari panas yang berlebihan saat trafo beroperasi, dipakai pendingin sistem oil natural air nautral (ONAN) atau pendingin udara dan minyak yang bersikulasi secara alamiah melalui siripsirip yang terdapat dibagian sisi luar dari rumah trafo, dipasangi indikator pada separatornya. Sedangkan untuk menyerap gelembung-gelembung udara, steam air dan moisture yang masuk kedalam minyak digunakan dehidrating breathers tipe silika.

Gambar 3. 9 Transformator c. Switch Yard Tenaga listrik dari generator di salurkan ke main transfomator / transformator utama yang berfungsi untuk menaikkan tegangan output generator sebesar 11,8 kV menjadi 150 kV ke rel transmisi di switch yard sistem 150 kV ke Garut I,II dan bandung selatan I,II dengan rel ganda.

26 Di dalam switch yard terdapat beberapa alat yang digunakan untuk pendistribusian hasil listrik produksi. Alat-alat ini adalah transformator, PMT, dan PMS (sebagai saklar). Disini transformator yang digunakan ada dua jenis yaitu transformator ukur (CT) dan transformator yang digunakan sebagai penaik atau penurun tegangan. Yang dimaksud dengan transformator ukur adalah transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan atau arus yang nantinya digunakan sebagai instrumen nilai tegangan atau arus dari sistem kemudian digunakan sebagai kontrol. Maksud dari PMT dan PMS adalah saklar yang digunakan untuk menyambungkan ke jalur tertentu. Perbedaan dari PMT dan PMS adalah adanya busur api pada PMT sedangkan pada PMS tidak ada. Dalam pendistribusian listrik bagian dari PT.Indonesia Power adalah hanya sebagai PMT saja.

Gambar 3. 10 Switch Yard

27 3.6 Sistem Pendingin di Unit PLTP Kamojang Berikut ini adalah block diagram dari sistem pendinginan utama pada PLTP Kamojang :

Gambar 3. 11 flow diagram sistem pendingin Sistem pendingin pada PLTP terdiri dari dua macam sistem sirkulasi yaitu primary water cooling sistem yang melayani pendinginan untuk codensor dan secondary water cooling sistem yang melayani pendinginan peralatan bantu seperti oil cooler, generator oil cooler untuk compressor oil cooler. Pemeliharaan sistem ini didasarkan pada kenyataan bahwa unit PLTP di daerah pegunungan yang sumber air sangat terbatas, sehingga tidak memungkinkan penggunaan sistem sekali alir. Disamping itu penggunaan sistem sistem ini tidak mempunyai dampak yang besar terhadap lingkungan dibanding sistem pendingin sekali alir (one truogh cooling system). Primary cooling water bersama kondensat yang di pompa bersama CWP dialirkan ke hot basin dari cooling tower untuk di dinginkan dengan menggunakan udara yang dialirkan oleh fan. Pendinginan ini terjadi akibat pengsteaman dari air kedalam aliran udara yang

28 yang mempunyai kelembapan rendah, sehinga air panas akan melepas sebagian kalor dengan bersama jumlah kalor yang diperlukan untuk terjadinya pengsteaman tersebut. Air yang telah didinginkan di cold basin untuk selanjutnya dialirkan ke kondensor secara gravitasi akibat adanya perbedaan level dan perbedaan ekanan antara kondensor dan udara luar. Jenis cooling tower yang digunakan adalah mechanical indrusted draught cross flow tower. Secondary cooling water merupakan sistem tertutup yang menggunakan air bersih, dimana energi panas yang ada dalam sistem pendingin ini dipindahkan ke primary cooling water melalui sebuah plate heat exchanger. Adapun peralatan bantu yang digunakan di beberapa tempat yaitu: 1. Kondensor Kondensor berfungsi untuk mendapatkan efesiensi turbin maka steam bekas atau exhaust steam keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum sekitar 0,1 bar yang diperoleh dengan mengondensasikan steam tersebut dalam kondensor kontak langsung yang dipasang di bawah turbin. Berbeda dengan kondensor permukaan yang ada pada PLTU konvensional, kondensor kontak langsung mempunyai efesiensi perindahan panas yang jauh lebih besar daripada kondensor permukaan hingga ukuran dan biaya investasinya jauh lebih kecil. Pemakaian kondensor ini sangat cocok karena untuk pembangkit panas bumi mempunyai siklus terbuka sehingga tidakdi perlukan sistem pengembalian kembali sistem kondensat seperti pada PLTU konvensional. Exhaust dari sistem turbin masuk dari atas kondensor, kemudian mengalami kondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang di injeksikan melalui spray nozzle. Gas-gas yang tidak dapat dikondensasi di gas cooling zone untuk kemudian dikeluarkan lewat sisi atas kondensor oleh sistem ekstrasi gas. Level kondensat di dalam kondensor dijaga selalu dalam kondisi level normal oleh dua buah main cooling water pump dan dialirkan ke cooling tower untuk didinginkan ulang sebelum disirkulasi kembali.

29

Gambar 3. 12 Kondensor Terdapat beberapa peralatan tambahan untuk membantu kinerja kondensor, diantaranya adalah : a) Main Cooling Water Pump (MCWP) Main Cooling Water Pump (MCWP) adalah pompa air pendingin yang berfungsi untuk memompakan air kondensat dari kondensor ke Cooling Tower untuk kemudian didinginkan menggunakan udara luar saat di Cooling Tower.MCWP sendiri setiap unit memiliki 2 buah.

Gambar 3. 13 Main Cooling Water Pump (MCWP)

30 b)

MCWP Discharge Valve Merupakan instrument pengendalian level air kondensat di dalam kondensor yang digunakan untuk memonitoring dan mengendaliran flowrate air kondensat yang keluar dari kondensor. Dalam pengendalian air kondensat yang keluar Valve ini tidak lepas dari peran Main Cooling Water Pump (MCWP) dimana valve ini akan bekerja setelah MCWP tersebut aktif sehingga kedua peralatan tersebut memiliki keterkaitan dan hubungan yang erat. Peletakan MCWP Discharge Valve sesudah peletakan dari Main Cooling Water Pump (MCWP) dan masingmasing unit terdapat 2 buah valve.

Gambar 3. 14 MCWP Discharge Valve 2. Ejektor Ejektor dibagi menjadi 3 bagian yang memiliki fungsi masingmasing diantaranya adalah: a.Gas Ejektor Steam panas bumi mengandung gas gas yang tidak dapat terkondensasi di dalam kondensor. Fungsi dari gas ejektor ialah untuk mengeluarkan gas gas dalam kondensor dan membuatnya setinggi mungkin ke atmosfer. Pembuangan gas-gas yang tidak

31 dapat terkondensasi sangatlah penting untuk mempertahakan kondisi vakum di dalam kondensor sebab jika alat ini rusak beroperasi gas gas yang tidak terkondensasi tersebut akan terakumulasi sehingga menyebabkan pressure kondensor naik. b.Steam Jet Ejektor Steam masuk kedalam venturi dengan kecepatan tinggi akan mengakibatkan gas yang tidak terkondensasi akan terhisap dari ruang kondensor. Hal ini dimaksudkan karena gas-gas tak terkondensasi yang keluar dari kondensor masih mengandung steam, maka pada inter condensor steam air tersebut dapat dihilangkan. Untuk lebih meyakinkan bahwa NCG (Non Condensable Gas) dibuang ke udara luar tersebut betul-betul kering, tidak mengandung steam maka digunakan 2 buah inter condensor. c) Centrifugal Compressor Apabila NCG (Non Condensable Gas) terkandung di steam besar, maka steam jet ejektor tidak akan mampu mengeluarkan NCG secara sempurna. Untuk itu, diperlukan centrifugal compressor untuk membantu pengeluaran NCG yang tenaganya diambil dari turbin. 3.Cooling Tower Menara pendingin adalah evolusi dari suatu kolam sembur (spray) yang dahulu banyak digunakan untuk mendinginkan suatu proses. Kerugian dari kolam sembur adalah diperlukan tanah yang luas untuk melepaskan kalor yang besar. Kapasitas pelepasan kalor dari sebuah kolam dapat diperbesar 20 kali dengan memakai sistem penyemprotan sederhan atau diperbesar 1000 kali jika memakai cooling tower. Selain itu, sebuah cooling tower dapat menurunkan pemakaian air sebesar 5 kali lipat untuk suatu beban kalor karena dapat dirancang untuk menahan terbawanya titik-titik steam air oleh angin yang berhembus seperti yang terjadi pada kolam sembur.

32

Gambar 3. 15 Cooling Tower Cooling tower merupakan salah satu jenis alat penukar kalor yang melepaskan sisa kalor dari suatu proses industri, proses pendinginan, proses pengondisian udara, dan lain-lain menuju ke udara atmosfer. Proses penukaran kalor yang terjadi di cooling tower menggunakan prinsip pengsteaman. Air yang berasal dari kondensor disemprotkan dari bagian atas cooling tower. Air ini kemudian akan jatuh dan berubah menjadi partikel air yang lebih kecil karena terbentur penghalang-penghalang yang dipasang sepanjang jalur jatuhnya air. Sementara itu, udara dimasukkan dari bagian bawah menuju ke bagian atas cooling tower. Udara ini akan mengangkat sejumlah air sehingga terjadilah proses pengsteaman dan penurunan suhu air. Pada cooling tower yang digunakan pembangkit panas bumi (Geothermal Power Plant), tingkat pengsteaman yang terjadi adalah 70 – 80% relatif terhadap steam yang akan masuk ke sistem pembangkit listrik tersebut. 4.Fan (Kipas) Kipas ini digunakan untuk menghisap paksa steam yang mengalir dari bawah cooling tower menuju ke atas untuk dibuang

33 ke udara luar. Menurut arah aliran udara, fan dibedakan menjadi 2 jenis yaitu : a)Fan Aksial , fan aksial disebut juga propeir atau blower fan jenis ini mengalirkan udara akibat aksi lift dari gerakan dan bentuk kipas(sudu) b)Fan Radial, fan rardial dapat mengalirkan udara karena adanya gaya sentrifugal, yang dibangkitkan oleh putaran sudu sudu (impeller) berdasarkan bentuk sudu fan radial dapat dibedakan menjadi : a) Fan dengan bentuk sudu lurus b) Fan dengan bentuk sudu melengkung ke depan c) Fan dengan bentuk sudu melengkung kebelakang. 5.Sistem Reinjeksi Sistem Reinjeksi adalah usaha untuk menginjeksi kelebihan air dari menara pendingin cooling tower ke dalam sumur sumur reinjeksi yang telah disediakan Pertamina. Kelebihan air dari 3 bak cooling tower dengan debit 80 kg/detik dan debit maksimum 102,6 kg/detik akan tertampung dalam bak penanmpung dan pada rumah pompa dipasang 3 pompa reinjeksi yang akan beroperasi secara bergantian memompa kelebihan air ke sumur reinjeksi. Dari sejumlah steam yang terkondensasi sebagian besar (sekitar 70%) akan hilang melalui pengsteaman di cooling tower sedangkan sisanya akan diinjeksikan kemabali ke dalam reservoir. Tujuan dari injkesi ini unutuk mengurangi pengaruh pencemaran lingkungan, membantu mengurangi ground susidence, menjaga tekanan dan sekligus recharge water untuk reservoir.

34

(Halaman Sengaja Dikosongkan)

35 BAB IV SISTEM MONITORING VIBRASI TURBIN UNIT 2 PT INDONESIA POWER UPJP KAMOJANG MENGGUNAKAN TURBINE SUPERVISORY INSTRUMENT 4.1 Turbin Supervisory Instrument (TSI) Turbin merupakan salah satu main component pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) yang memiliki peranan penting dimana turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial steam menjadi energi kinetik berupa putaran poros (shaft) turbin. Oleh karena itu diperlukan adanya sistem monitoring dan proteksi turbin agar menjaga proses pembangkitan listrik itu sendiri. Pada PT. Indonesia Power UPJP Kamojang menggunakan Turbine Supervisory Instrument sebagai suatu sistem monitoring dan proteksi pada turbin. Turbine Supervisory Instrument (TSI) adalah suatu sistem instrument yang terdiri dari berbagai transduser yang dipasang pada turbin. TSI berfungsi untuk memonitor beberapa parameter fisis pada turbin sehingga dapat menjaga turbin dapat beroperasi pada batasan yang aman. TSI juga berfungsi sebagai sistem proteksi pada turbin karena dapat memberikan peringatan jika terdapat abnormalitas pada turbin dan dapat langsung menghentikan proses pada turbin apabila turbin dalam kondisi darurat dengan cara menutup Main Stop Valve (MSV) dan Governour Valve (GOV) menggunakan Fast Acting Selenoid Valve (FASV). Dengan menggunakan TSI sebagai sistem monitoring dan proteksi pada turbin, kinerja turbin dapat selalu diamati dan dijaga agar selalu beroperasi dalam batasan aman. Sistem kerja Turbin Supervisory Instrument (TSI) dalam blok diagram dapat dijabarkan seperti di bawah ini :

36 eccentricity data acquisition

vibration cassing expansion transducer

microcontroller

HMI

differential expansion speed

proteksi

valve position

Gambar 4. 1 Diagram blok Turbine Supervisory Instrument Diagram blok Turbine Supervisory Instrument (TSI) berbentuk open loop block diagram dengan penjelasan sebagai berikut : 1. Parameter fisis Beberapa parameter fisis yang dimonitor oleh Turbine Supervisory Instrument (TSI) adalah sebagai berikut : 1. Eccentricity Eccentricity monitoring adalah monitoring kelengkungan shaft turbin sehingga memberikan indikasi besarnya kelengkungan shaft . 2. Vibration Vibration monitoring adalah monitoring vibrasi turbin sehingga memberikan indikasi kerusakan turbin berdasarkan spektrum vibrasi. 3. Casing Expansion Casing expansion monitoring adalah monitoring besar kecilnya casing turbin memuai akibat adanya panas yang dihasilkan dari aktivitas turbin. 4. Differential Expansion Differential expansion monitoring adalah monitoring pemuaian casing turbin secara kontinyu untuk menjaga agar jarak axial (axial clearance) antara

display

37

2.

3.

4.

5.

6.

komponen statik dan dinamik tidak mencapai titik kontak. 5. Speed Speed monitoring adalah monitoring kecepatan putaran shaft turbin. Speed Monitoring berfungsi untuk memonitor kecepatan putaran shaft turbin agar tetap berada pada kecepatan 3000 rpm. 6. Valve Position Valve position monitoring adalah monitoring besaran pembukaan valve untuk mengatur besarnya steam yang masuk turbin. Transducer Transducer yang digunakan pada TSI bergantung pada parameter fisis yang diukur. Input dari sensor adalah besaran fisis yang diukur kemudian dikonversi menjadi besaran listrik yang nantinya akan menjadi input dari mikrokontroller. Microcontroller Microcontroller berfungsi untuk mengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor. Microcontroller yang digunakan pada sistem Turbine Supervisory Instrument adalah VM5 series dimana microcontroller yang digunakan berbeda untuk setiap parameter fisis yang dimonitor. Human Machine Interface (HMI) Human Machine Interface (HMI) merupakan sistem tatap muka antara operator dengan turbin (parameter fisis yang dimonitor). Data Acquisition Data acquisition merupakan tempat dimana semua informasi dan data dari hasil monitoring turbin disimpan sehingga kondisi turbin dapat terpantau dari setiap waktunya. Proteksi Sistem proteksi merupakan sistem yang digunakan untuk melindungi turbin pada saat turbin berada pada kondisi yang tidak ideal. Sistem proteksi pada TSI bekerja

38 dengan cara menghentikan turbin dengan menutup Main Stop Valve (MSV) dan Governour Valve (GOV). Pada turbin unit 2 proses penutupan MSV dan GOV menggunakan Fast Acting Selenoid Valve (FASV). 7. Display Display merupakan tempat dimana data hasil pembacaan transducer ditampilkan. 4.2 Vibrasi Vibrasi atau getaran adalah gerakan bolak-balik di satu periode dalam waktu tertentu. Getaran memiliki hubungan dengan gerak osilasi pada benda dan gaya yang memiliki hubungan dengan gerakan tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas pasti dapat bergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) dapat mengalami getaran sampai derajat tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya. Terdapat dua kelompok getaran secara umum yaitu : 1. Getaran bebas Getaran bebas biasanya terjadi karena adanya sistem yang berosilasi dan juga bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), karena adanya gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar dari satu ataupun lebih dari frekuensi naturalnya (tidak bergerak), yang dimana ini merupakan sifat dari sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Pada umumnya sistem yang mempunyai massa dan elastisitas akan bisa mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.

Gambar 4. 3 Sistem getaran bebas

39 2.

Getaran paksa Getaran paksa adalah suatu getaran karna adanya rangsangan pada gaya luar yang terjadi jika rangsangan tersebut telah berosilasi pada frekuensi rangsangan maka sistem akan dipaksa untuk bergetar . Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural pada sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Kejadian menakutkan yang disebabkan oleh resonansi contohnya adalah kerusakan pada struktur besar seperti jembatan, gedung ataupun sayap pesawat terbang. Jadi perhitungan frekuensi natural merupakan hal yang utama.

Gambar 4. 3 Sistem getaran paksa Terdapat tiga parameter dasar dalam pengukuran vibrasi, yaitu : 1. Vibration displacement Vibration displacement merupakan total jarak tempuh bagian yang mengalami vibrasi diukur dari titik ekstrim ke titik ekstrim yang lain (peak to peak). Vibration displacement mempunyai satuan SI micron (1/1.000.000 m) dan satuan Imperial digunakan satuan mil (1/1.000 inch). 2. Vibration velocity Vibration velocity secara matematis merupakan turunan pertama dari vibration displacement. Vibration velocity akan bernilai 0 pada saat benda berada pada posisi akan berubah arah getar. Vibration velocity mempunyai satuan mm/s atau inches/s.

40 3.

Vibration acceleration Vibration acceleration secara matematis merupakan turunan kedua dari vibration displacement. Vibration displacement mempunyai nilai yang berbanding lurus dengan vibration displacement. Vibration acceleration bernilai maksimum pada saat benda berada pada titik ekstrimnya atau pada saat benda akan berubah arah getar. Vibration acceleration mempunyai satuan mm2/s atau inches2/s.

4.3 Monitoring Vibrasi menggunakan Turbine Supervisory Instrument Turbin merupakan komponen penting yang harus selalu dimonitor agar dapat bekerja pada batasan aman. Adanya vibrasi pada turbin dapat mengindikasikan kerusakan pada turbin bergantung pada besarnya vibrasi. Batas aman dari vibrasi turbin pada PT. Indonesia Power UPJP Kamojang adalah di bawah 125 µm peak to peak. Jika nilai vibrasi turbin melebihi 125 µm peak to peak maka alarm peringatan akan berbunyi dan apabila nilai vibrasi melebihi 250 µm peak to peak maka turbin akan mengalami trip (stop). Sistem monitoring vibrasi turbin menggunakan Turbine Supervisory Instrument pada PT. Indonesia Power UPJP Kamojang dapat digambarkan dengan diagram blok sebagai berikut data acquisition

vibration

FL-202F

FK-202F2

VM-5K

proteksi

Gambar 4. 4 Diagram block sistem monitoring vibrasi

display

41 1. Vibration Vibration adalah parameter fisis yang dimonitoring. Vibrasi yang dimonitor menggunakan parameter vibration displacement karena menggunakan proximity sensor. Proximity sensor adalah sensor yang mampu mendeteksi objek tanpa melalui kontak fisik. Proximity sensor ini dapat mendeteksi objek dengan jarak yang cukup dekat.

Gambar 4. 5 Proximity sensor 2. FL-202F FL-202F merupakan sensor yang digunakan untuk memonitor vibrasi. Sensor ini merupakan proximity sensor yang memanfaatkan efek Eddy-current. FL202F memanfaatkan efek Eddy-current yang dihasilkan oleh medan magnet yang dihasilkan oleh sensor FL-202F dengan cara memancarkan arus dengan frekuensi tinggi (1Mhz).

Gambar 4. 6 Sensor FL-202F

42 Cara kerja sensor ini adalah sensor akan memancarkan medan magnet pada target sehingga terjadi induksi arus listrik pada target, arus listrik inilah yang disebut sebagai Eddy-current. Eddycurrent akan menghasilkan medan magnet yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan sensor di sepanjang permukaan target. Interaksi antar medan magnet akan merubah impedansi sensor yang kemudian menghasilkan output berupa voltase yang sesuai dengan perubahan jarak antara sensor dengan target. 3. FK-202F2 FK-202F adalah driver atau microcontroller dari sensor FL-202F. Sinyal yang dikirimkan oleh sensor terlebih dahulu dihubungkan dengan konektor yang sesuai yaitu FW-202F karena jika tidak sesuai maka output dari pembacaan sensor akan jauh berbeda.

Gambar 4. 7 Diagram block FK-202F2 Pada FK-202F2, sinyal dari sensor FL-202F berupa perubahan impedansi diterima oleh oscillator. Kemudian oscillator akan menghasilkan sejumlah getaran atau sinyal listrik secara periodik. Perubahan jarak dan sinyal listrik yang dihasilkan oscillator kemudian dibuat linear oleh linearizer dan menjadi output dari FK-202F2 berupa voltase yang kemudian dikirim menuju Human Machine Interface (HMI) VM-5K.

43 4. VM-5K VM-5K merupakan Human Machine Interface (HMI) yang digunakan dalam monitoring vibrasi pada turbin di PT. Indonesia Power UPJP Kamojang. VM-5K merupakan monitor vibrasi dual channel yang memonitor vibrasi dari shaft turbin.

Gambar 4. 8 VM-5K Dual Vibration Monitor Tabel 4. 1 Keterangan Gambar 4.8

44 Output dari microcontroller FK-202F2 berupa voltase diolah oleh VM-5K dan kemudian ditampilkan pada LCD. Jika monitoring vibrasi trubin mencapai angka 125 µm peak to peak maka alert lamp akan menyala. Jika moniroting vibrasi turbin mencapai angka 250 µm peak to peak maka danger lamp akan menyala. Jika kedua kondisi ini terjadi, VM-5K akan mengirimkan sinyal menuju display pada control room. 5. Data Acquisition Data acquisition merupakan tempat dimana semua informasi dan data dari hasil monitoring vibrasi turbin disimpan sehingga kondisi turbin dapat terpantau dan dapat dilakukan penanganan sedini mungkin jika terdapat perubahan vibrasi turbin dalam kurun waktu tertentu. 6. Proteksi Sistem proteksi berjalan apabila VM-5K menunjukkan hasil dimana vibrasi turbin mencapai angka 250 µm peak to peak. Proteksi turbin dilakukan dengan cara menghentikan turbin dengan menutup Main Stop Valve (MSV) dan Governour Valve (GOV). Pada turbin unit 2 proses penutupan MSV dan GOV menggunakan Fast Acting Selenoid Valve (FASV). 7. Display Display dari sistem monitoring vibrasi turbin berada pada control room. Display pada control room dilengkapi dengan alarm peringatan kondisi turbin yaitu alarm tanda waspada dan alarm tanda bahaya sehingga operator yang berada pada control room dapat mengetahui kondisi turbin dan dapat langsung melakukan tindakan pencegahan sebelum turbin

45 bekerja pada kondisi yang berbahaya. Display pada control room terdiri dari beberapa bagian seperti pada gambar di bawah ini

4.3 Analisa kerusakan turbin berdasarkan spektrum vibrasi Setiap mesin berputar memiliki tingkat vibrasi yang berbeda bergantung pada letak dan gaya yang diterima. Tingkat vibrasi inilah yang dapat digunakan sebagai pendeteksi kondisi mesin apakah terdapat kerusakan atau tidak. Jenis kerusakan yang umum terjadi pada mesin berputar seperti turbin berdasarkan analisa vibrasi adalah sebagai berikut : a. Unbalance Unbalance adalah kondisi dimana pusat massa mesin tidak sesumbu dengan pusat rotasi mesin sehingga rotor mengalami gaya vibrasi terhadap bearing sehingga menghasilkan gaya sentrifugal. Unbalance memiliki karakteristik adanya amplitudo yang tinggi pada 1xRPM,

46 rasio pengukuran arah horizontal dan vertikal kecil (H/V < 3).

Gambar 4. 9 Spektrum unbalance Beberapa faktor yang menyebabkan unbalance adalah kesalahan pada proses pemesinan dan assembly, eksentrisitas komponen, adanya kototran saat pengecoran, korosi dan keausan, distorsi geometri karena beban termal dan beban mekanik serta penumpukan material. b.

Missalignment Missalignment merupakan kondisi dimana poros mesin yang tidak sejajar dan tidak simetris.

Gambar 4. 10 Spektrum missalignment

47

Missalignment mempunyai karakteristik adanya amplitudo yang lebih besar dari keadaan normal di 2xRPM pada sumbu axial dan radial. Pada pengukuran arah radial, beda fasa terdapat pada 0o atau 180o (±30o) antara sisi dalam dan luar bearing. Kebanyakan dari waktu, perbedaan fasa horizontal mendekati 180o pergeseran fasa dibandingkan dengan perbedaan fasa vertikal. Terdapat dua jenis missalignment yaitu : 1. Angular Missalignment

Gambar 4. 11 Angular missalignment

Gambar 4. 12 Spektrum pada sumbu axial

Gambar 4. 13 Spektrum pada sumbu radial

48

Getaran axial tinggi, terutama pada 1x, 2x, dan 3x RPM, satu dari puncak ini (peak) kadang – kadang lebih dominan dari pada yang lain. Umumnya amplitudo antara 2x atau 3x RPM mencapai kira – kira 30 – 50% dari 1x RPM di arah axial. Indikasi terbaik adalah perbedaan fase 180˚ berseberangan kopling di arah axial. Dari kerusakan ini kemungkinan juga mengindikasikan adanya masalah kopling. Angular misaligment kemungkinan terdapat pada 1x RPM harmonik, seperti juga mechanical looseness (kelonggaran mekanik) gerakan harmonik ganda ini tidak selalu mengeluarkan suara gaduh pada spektra. 2.

Parallel Missalignment

Gambar 4. 14 Parallel Missalignment

Gambar 4. 15 Spektrum pada sumbu radial

49

Gambar 4. 16 Spektrum pada sumbu axial Shaft pada paralel misalignment terlihat offset. Misaligment ini mempunyai kesamaan gejala pada getaran Angular, tetapi menunjukan tingginya getaran radial dimana mencapai fase 180˚ bersebrangan dengan kopling, amplitudo di 2x RPM lebih besar daripada di 1x. Amplitudo tidak selalu berada pada 1x, 2x, atau 3x yang lebih dominan, tetapi ketinggian relative di 1x dimana selalu diindikasi pada tipe kopling dan konstruksi. Ketika kedua arah Angular dan arah radial menjadi semakin tinggi, keduanya dapat menciptakan tingginya peak amplitudo jauh lebih tinggi dari harmoninya (4x - 8x) atau ketika rangkaian frekuensi harmonik tinggi serupa dengan mechanical looseness. c.

Bearing Fault Bearing fault merupakan kondisi dimana bearing dari sebuah mesin mengalami kerusakan sehingga menyebabkan adanya vibrasi mesin. Bearing fault dapat terjadi pada bagian luar bearing (outer race fault) maupun pada bagian dalam bearing (inner race fault). Terdapat dua jenis bearing yang memungkinkan terjadinya bearing fault yaitu anti-friction bearing dan plain bearing.

50

Gambar 4. 17 Bearing Fault Anti-friction bearing merupakan bearing yang bagian di dalamnya memiliki komponen yang dapat berputar dan pada bagian luar bearing memiliki bagian yang diam saat bagian dalam bearing berputar, contoh dari anti-friction bearing adalah ball bearing dan needle bearing. plain bearing merupakan bearing di dalamya tidak memiliki komponen yang berputar, namun tetap memiliki fungsi yang sama dengan anti friction bearing bearing. Bearing fault memiliki karakteristik spektrum vibrasi yang berbeda seperti pada gambar di bawah ini

d. Mechanical looseness Gambar 4. 18 Spektrum vibrasi pada kerusakan bearing Mechanical looseness suatu (e,f) kondisi fault: (a,b) Normal bearing; (c,d)merupakan Inner race fault; Ball mesin yang fault; memiliki suatu kelonggaran pada bagian (g,h) Outer race fault mesin seperti kelonggaran baut, kerenggangan bearing, keretakan pondasi dan sebagainya. Mechanical looseness

51 mempunyai karakteristik spektrum bergantung pada penyebabnya.

yang

berbeda

Gambar 4. 19 Mechanical looseness akibat keretakan pondasi

Gambar 4. 20 Mechanical looseness akibat kerenggangan baut

Gambar 4. 21 Mechanical looseness akibat kerenggangan bearing e. Resonance e.

Mechanical looseness

Resonance merupakan suatu kondisi dimana frekuensi putaran mesin bernilai sama dengan frekuensi natural komponen mesin tersebut. Resonansi dari frekuensi tersebut

52 akan menimbulkan vibrasi yang sangat tinggi. Pada saat terjadi resonansi, spektrum akan berubah fasa 180o.

Gambar 4. 22 Resonance