UJI PERFORMA MESIN DISEL BRV10 RSG-GAS SETELAH PENGGANTIAN MONITOR SUHU SW112

Transkripsi

1 UJI PERFORMA MESIN DISEL BRV10 RSG-GAS SETELAH PENGGANTIAN MONITOR SUHU SW112 Asep Saepuloh 1, Kiswanto 2, Muh. Taufiq 3 PRSG BATAN Kawasan Puspiptek Ged. 31 Serpong, Tangsel - Banten Telp. (021) saepuloh@batan.go.id ABSTRAK UJI PERFORMA MESIN DISEL BRV10 RSG-GAS SETELAH PENGGANTIAN MONITOR SUHU SW112. Untuk mengetahui bahwa disel masih mampu bekerja pada continous powernya maka perlu diuji. Perawatan disel bertujuan untuk menunjukkan bahwa batas performa mesin disel dan komponenkomponennya mampu beroperasi secara optimal. Metode yang dilakukan yaitu menguji performa mesin disel dengan moda operasi test run. Beban test run adalah bukan beban sebenarnya tetapi beban semu. Telah terjadi penyimpangan operasi pada disel BRV10, saat saklar beban di panel GS003 memasuki step 2 beberapa menit kemudian beban semu kembali nol sehingga step 2 tidak tercapai. Miniature air flow monitor tipe SW112 yang berfungsi sebagai pengontrol suhu udara pada cerobong tidak bekerja kemudian timbul gangguan Flow fail. Art. Load yang terlihat di panel control sehingga test run BRV10 menjadi tidak sempurna. Kesimpulan setelah penggantian komponen SW112, sistem pembebanan semu normal kembali sehingga step 2 beban 340 kw untuk mesin disel BRV10 tercapai. Kata Kunci : Monitor SW112, uji performa, BRV10 ABSTRACT TEST PERFORMANCE OF DIESEL BRV10 IN RSG-GAS AFTER EXCHANGE A TEMPERATURE MONITOR SW112. To know that diesel is still able to work on a continuous power, it should be tested. Maintenance of the diesel is aims to show that limit the performance of diesel engines and components able to operate optimally. The method is carried out to test the performance of diesel engines with mode of test run operation. Load of test run is artificial load system. It has been deviation of operation on BRV10 when selector switch enter to step 2 which in a few minutes the power of atificial load back to zero, so that step 2 canot reached. Miniature air flow monitor SW112 components which serves as the air temperature controller on the chimney does not work then alarm Flow fail. Art. Load" appear on the control panel so that the results of test run BRV10 not perfect. After the replacement of SW112 components, artificial loading system back normally so that step 2 load 340 kw for diesel engines BRV10 reached. Keyword : SW112 monitor, performance test, BRV10 1. PENDAHULUAN Mesin disel merupakan salah satu jenis motor bakar dalam (internal combustion engine) yaitu motor bakar yang proses pembakarannya terletak dalam motor itu sendiri. Pembakaran pada motor disel dihasilkan oleh adanya bahan bakar, udara bersih serta adanya panas. Di sini panas dihasilkan karena adanya tekanan yang dihasilkan oleh piston pada langkah kompresi di dalam silinder sehingga mampu meningkatkan suhu pada ruang bakar. Pada dasarnya mesin disel mampu beroperasi di semua kondisi beban pada periode tertentu, baik itu pada kondisi overload maupun pada kondisi kerjanya. Pada kondisi overload dapat mengakibatkan overheating yang dapat membuat engine mengalami kerusakan (Calder, 1992). [1] Kondisi seperti ini akan dapat mengakibatkan berkurangnya Time Between Overhoul (TBO) atau dapat mengurangi life time dari mesin disel, sehingga kondisi overload sebisa mungkin dihindari dalam operasi mesin disel. Latar belakang penulisan adalah bahwa disel sebagai pembangkit catu daya darurat dalam posisi standby harus siap melayani operasi beban-beban darurat apabila terjadi gangguan pada jalur catu daya Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 392 Asep Saepuloh dkk

2 utama dari PLN sehingga performa mesin disel harus terjaga. Pada saat mesin disel menerima sinyal gangguan dari RPS (reactor protection system), dalam ukuran detik maka disel akan beroperasi secara otomatis. Ada tiga jenis sistem moda operasi disel yaitu ; operasi otomatis saat trip catu daya utama, operasi test run untuk fungsi perawatan, serta operasi manual. Untuk mengetahui bahwa engine mampu bekerja pada continuous powernya maka dalam kegiatan perawatan mengharuskan dilakukan uji performa yang disebut dengan test run, tujuannya menunjukkan bahwa batas performa mesin disel dan komponen-komponennya mampu beroperasi pada kondisi pembebanan hingga 100%. Selama test run mesin disel diberikan pembebanan 0%, 50%, dan 100% sesuai petunjuk pelaksanaan perawatan disel yang berlaku. Di RSG-GAS ada tiga unit mesin disel yaitu BRV10/20/30 sebagai catu darurat dengan masing-masing kapasitas daya disel pembangkit adalah 550 kva. Metoda yang digunakan pada uji performa mengamati parameter-parameter terukur pada setiap pembebanan, mengamati penyimpangan operasi pada disel BRV10 saat masuk step 2 yang tidak pernah tercapai setiap dilakukan test run, serta menganalisa miniature flow monitor SW112 yang fungsinya sebagai pengontrol suhu yang diduga penyebab adanya penyimpangan pada sistem operasi pembebanan. Hasil yang diharapkan dari pembahasan ini setelah diketahui penyebab penyimpangan operasi pada disel BRV10, dapat dilakukan perbaikan atau penggantian komponen sehingga pengujian pembeban dapat tercapai. Akhirnya performa mesin disel sebagai pembangkit catu daya darurat di RSG- GAS, baik dari segi pengoperasiannya atau komponen-komponennya tetap terpelihara. 2. TEORI Mesin disel adalah termasuk sejenis mesin pembakaran dalam, lebih spesifik lagi sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi). Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin disel menggunakan sifat ini untuk proses pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin disel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (before top dead center), bahan bakar disel disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar ke dalam ruang khusus akan berhubungan langsung dengan ruang bakar utama dimana piston berada, ini disebut dengan injeksi tidak langsung (indirect injection). Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, lalu mendorong piston kebawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar. [2] SISTEM OPERASI MESIN DISEL Untuk meningkatkan kemampuan mesin disel, umumnya ditambah komponen-komponen sebagai berikut : [2] 1. Turbocharger, untuk memperbanyak volume udara yang masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada turbo. 2. Intercooler, untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu juga sebaliknya, dengan didinginkan bertujuan supaya udara yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak. Mesin disel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar disel mengental dan meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat mempengaruhi sistem bahan bakar dari tangki sampai nozzle, membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum yang dipakai untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik, misal dipasang heater yang suhu operasinya diatur dengan batas suhu atas dan suhu bawah oleh kontaktor dan relay. 3. Governor, mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin disel selalu pada putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin disel turun terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun, peralatan listrik tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka bisa mengakibatkan over voltage yang akan bisa merusak peralatan listrik. Asep Saepuloh dkk 393 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

3 Komponen Sistem Beban Semu Monitor suhu SW112 terbuat dari bahan polamida dan alumunium, sensornya terbuat dari keramik kaca dipasivasi, power suplai yang dibutuhkan adalah 24V AC/ 19-32V DC, adapun kisaran suhu menengah dan monitor bagian atas adalah -20 C +60 C. Monitor dilengkapi LED (light emitting diode) dengan indikasi lampu hijau pada ujung bagian bawah dan potensiometer untuk men-seting daerah kerja. Prinsip kerja komponen miniature air flow monitor SW 112 beroperasi berdasarkan prinsip kalorimetrik/ udara panas dan dirancang untuk beroperasi dengan udara. sensor head sendiri dengan rangkaian elektronik terpisah. Daya yang dibangkitkan mesin disel panasnya dibuang melalui cerobong udara, sedangkan beban disel yang merupakan beban semu juga panasnya dibuang ke lingkungan oleh rangkaian resistor atau tahanan di dalam cerobong tersebut. Panas/ kalor pada cerobong dipantau oleh komponen SW112, semakin tinggi tahap pembebanan maka suhu pada cerobong akan semakin naik, untuk itu daerah kerja pada SW112 dibatasi tertinggi pada suhu 40 C yang diseting melalui potensiometer pada ujung komponen SW112. Selama test run, fungsi disel sebagai catu daya darurat tidak terjadi catu daya ganda dengan catu daya utama PLN karena telah diatur oleh ACB (automatic circuit breaker), maka pada saat test run posisi lampu indikator pada panel untuk sakelar MCB (main circuir breaker) harus kondisi on (nyala) dan sakelar GCB (generator circuit breaker) harus kondisi off (mati). Pada sistem pembebanan semu ada terdiri dari komponen sebagai berikut ; - Sakelar pilihan untuk step 0, step I dan step II. - Kontaktor dan Sekering step I dan step II. - Kabel beban dari panel GS001 ke box panel diatas cerobong. - Komponen miniature air flow monitor tipe SW 112 dan rangkaiannya. - Kabel kontrol dan monitor sinyal gangguan. Data teknis dan skema rangkaian dari monitor miniature air flow tipe SW 112 : SW 112 merah + (-) coklat 24V AC/DC hitam - (+) Gambar 1: Skema rangkaian komponen SW 112 Berdasarkan fitur, komponen miniature air flow monitor SW 112 ; - Ada setelan/potensiometer untuk daerah kerja laju alir secara kalorimetrik. - Tidak ada bagian yang bergerak dalam laju alir suhu. - Operasi tidak tergantung dari diameter pipa atau ducting - Dilengkapi indikasi light emitting diod ( LED) status warna lampu hijau Berdasarkan data teknis operasi miniature air flow monitor tipe SW 112 seperti terlihat pada tabel 1 berikut : [3] Asep Saepuloh 394 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN \

4 Uraian Tabel 1: Data teknis miniature air flow monitor SW 112 Penjelasan Kisaran suhu menengah dan monitor bag. atas -20 C +60 C/-4 F Electronic control unit -20 C C/-4 F F. Suplai tegangan AC 24 V +10% / -15% / DC V Perkiraan konsumsi arus ma Relay output laju aliran 1 normal kontak terbuka, AC/DC 24V, max beban 0,7A Arus respon tingkat penyesuaian (step dengan 0,5 m / s m / s / 1,64 65,6 fps... fps cara potensiometer) Jenis dan ukuran monitor bagian atas ø 18 mm/0.709 masuk untuk flange mount atau PG Tekanan resistensi monitor bagian atas 1 bar/14, 5 psi (tekanan relatif) Kabel standar Panjang monitor bagian atas 2 m (3 x 0,20 mm2/awg 24) / 6,56 ft (3 x 0,31 in ) Bahan Poliamida, aluminium. sensor keramik, kaca-dipasivasi. elektronik kontrol unit PVC/poliamida Berat 84 lb g/ TATA KERJA Sebelum test run ada beberapa persiapan penting yang dilakukan, antara lain; [4] 1. Pengecekan visual pada level air batere, air pendingin, oli mesin, tangki harian bahan bakar dan tangki cadangan bahan bakar. 2. Pengecekan visual kebocoran sistem bahan bakar, sistem oli dan sistem pendingin. 3. Pengecekan fungsi pada heater pendingin dan pada mesin pembangkit. 4. Mengontrol fungsi alat pengontrol kebocoran. 5. Pengecekan sistem pengisian pada batere dan lampu-lampu panel indikator. Mulai A Test run sesuai prosedur operasi disel beban beban 0 Catat data Data step 0 beban 1 Catat data Data step 1 beban 2 Catat data Data step 2 1 beban 0 Catat data Data step 0 Selesai Gambar 2: Flowchart test run disel BRV10 Asep Saepuloh dkk 395 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

5 Adapun waktu yang dibutuhkan setiap tahap operasi dalam uji performa atau test run sesuai dengan petunjuk pelaksanaan pengoperasian mesin disel yaitu : 5 menit Operasi tanpa beban 20 menit Dengan pembebanan 50 % 40 menit Dengan pembebanan 100 % 5 menit Dengan tanpa beban (nol) 1 Step 2 tdk tercapai Input=Perbaikan SW112 normal Seting ulang Input=test run pd step 2 A Ganti SW112 Step 2 tdk tercapai Selesai Gambar 3: Flowchart perbaikan SW112 BRV10 Gambar 2-3 di atas adalah memperlihatkan flowchart pelaksanaan test run disel BRV10 dari awal hingga penyelesaian kasus penyimpangan operasi pada BRV10. Langkah-langkah ini dibuat bertujuan untuk menemukan akar permasalahan, melakukan solusi perbaikan pada komponen pemantau suhu SW112 sehingga sistem beban semu pada mesin disel BRV10 dapat beroperasi normal kembali. PENGAMATAN DAN PERBAIKAN KOMPONEN SW112 Memasuki awal 5 menit pertama mesin disel beroperasi tanpa beban sebagai tahap pemanasan, kemudian masuk 20 menit di step 1 beban menunjukan 170 kw, kemudian masuk 40 menit di step 2 beban menunjukan 340 kw, tetapi selang beberapa menit beban semu tersebut hilang menjadi nol kembali sehingga pembebanan disel BRV10 tidak sempurna. Dugaan pada saat masuk step 2 suhu udara pada cerobong semakin naik tetapi tidak terkontrol oleh monitor SW112, karena monitor SW112 mengalami gangguan maka sinyal kontrol memerintahkan kontaktor beban semu menjadi off, akibatnya timbul sinyal gangguan Flow fail. Art. load di panel GS003 dan penunjukan parameter beban menjadi nol, sinyal gangguan tidak dapat di-reset maka step 2 tidak tercapai, kasus ini terus berulang setiap melakukan test run. Pada tabel 2 ditampilkan beberapa data pengukuran yang tercatat pada lembar pengujian disel, diantaranya adalah ; tegangan, arus dan beban. Bahwa terlihat ada penyimpangan operasi pada Asep Saepuloh 396 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN \

6 mesin disel BRV10 dimana pada beban 2 seharusnya mencapai kapasitas daya 100% tetapi justru beban kembali ke nol. Untuk tegangan V 0, V 1, V 2 adalah sama yaitu 400 Volt, untuk arus I 0, I 1, I 2 sudah menunjukan nilai sesuai yaitu pada beban semu 50% adalah sebesar 250 Amper dan beban semu 100% adalah sebesar 500 Amper, sedangkan pada pembebanan semu P 0, P 1, P 2 hanya mampu mencapai 50% (Lihat pada tabel 2). Nama Disel Tabel 2: Data pengukuran saat test run disel BRV10/20/30 Data Pengukuran V 0 V 1 V 2 I 0 I 1 I 2 P 0 P 1 P 2 BRV BRV BRV Pada Gambar 4 terlihat jelas pembebanan step 2 disel BRV10 harga pengukuran dari parameter yang terukur beban 1 ke beban 2 menunjukkan penurunan, pembebanan semu yang dibangkitkan sebesar 170 kw selama 20 menit dan kemudian di pembebanan 2 grafiknya turun menjadi nol. Gambar 4: Grafik pengukuran saat test run Beban yang dibangkitkan oleh pembebanan semu selama test run panasnya dibuang ke lingkungan melalui suatu rangkaian resistor ke cerobong udara buang. Kabel untuk beban semu terdiri dari dua busbar, pertama untuk beban 1 dan satunya untuk beban 2 yang terpasang dari panel BRV10 GS001 ke panel di atas cerobong udara buang, seperti terlihat pada Gambar 5. Tanda lingkaran di atas ducting menunjukan lokasi panel yang di dalamnya terdapat 2 busbar U 1,V 1,W 1 dan U 2,V 2,W 2, miniature air flow monitor SW112, dan kabel kontrol. Dari analisa dicoba dilakukan langkah-langkah perbaikan pada monitor suhu tipe SW112 dengan men-set ulang potensiometer untuk batasan daerah kerja suhu pada saat masuk step 2, indikasi lampu hijau menyala menunjukkan monitor suhu SW112 bekerja. Dari percobaan tersebut monitor suhu SW112 tetap tidak dapat merespon sehingga selang beberapa menit kemudian kabel kontrol dari SW112 memerintahkan untuk mematikan kontaktor beban semu step 2 sehingga terbaca penunjukan parameter beban step 2 kembali menunjuk nol. Konektor kabel tegangan Gambar 5: Lokasi SW112 pada cerobong udara [5] Gambar 6 adalah panel BRV10 GS001 yang memperlihatkan 2 unit kontaktor yang merupakan bagian dari sistem pembebanan semu. 1 unit kontaktor untuk busbar step 1 dengan tiga buah Asep Saepuloh dkk 397 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

7 sekering dan 1 unit kontaktor untuk busbar step 2 dengan tiga buah sekering. Pada gambar terlihat penghubung antara kontaktor,sekering dan busbar menggunakan plat tembaga dimana tujuannya untuk efisiensi sehubungan jarak antar komponen cukup dekat sehingga kalau menggunakan kabel diameter besar agak sulit dibengkokan dan plat tidak terpengaruh suhu dan kondisi lingkungan. Gambar 6: Panel GS001 setelah perbaikan [5] 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Setelah miniature air flow monitor SW112 diganti, step 2 dapat tercapai dan sinyal gangguan flow fail. Art. Load sebagai indikasi gangguan pada beban semu telah dapat teratasi. Hasil data parameter terukur pada setiap step (tahapan) operasi yang tercantum pada lembar data test run, antara lain ; tegangan, arus, beban, rpm, suhu pendingin, suhu bahan bakar, suhu oli, dan lain-lain menunjukkan harga ukur sesuai dengan nilai batas yang ditentukan. [4] Kasus seperti ini termasuk kasus yang jarang terjadi dan beberapa kali analisis yang dilakukan dari kasus tersebut awalnya dilakukan percobaan men-set ulang komponen SW112 pada daerah kerja step 2 tetapi komponen tersebut ternyata sudah tidak merespon karena rusak sehingga disimpulkan untuk diganti yang hasilnya terbukti setiap melakukan test run kejadian tersebut sudah tidak terulang lagi. Tabel 3 memperlihatkan hasil uji performa atau test run disel BRV10 setelah penggantian miniature air flow monitor SW112 dibandingkan dengan nilai-nilai pengukuran mesin disel BRV20 dan BRV30. Dari table 3 tersebut menunjukkan adanya peningkatan dalam pelaksanaan sistem pembebanan mesin disel BRV10. Saat memasuki pembebanan step 2, kapasitas beban sebesar 340 kw tercapai. Tabel 3: Hasil data pengukuran test run pasca perbaikan Nama Disel Hasil Data Pengukuran V 0 V 1 V 2 I 0 I 1 I 2 P 0 P 1 P 2 BRV BRV BRV menunjukan grafik yang semakin naik, artinya uji pembebanan step 1 atau kapasitas beban 50% sebesar 175 kw dan step 2 atau kapasitas beban 100% sebesar 350 kw berhasil. Begitu juga arus yang dibangkitkan dari I 1 sampai I 3 menunjukkan kenaikan, sedangkan tegangan yang dibangkitkan dari keseluruhan mesin disel pada setiap tahap pembebanan adalah sama sebesar 400 V. Gambar 8: Grafik pengukuran BRV10 pasca perbaikan Secara grafik terlihat pada Gambar 8 bahwa hasil pengukuran dari beban 0 hingga beban 2 4. KESIMPULAN Sesuai hasil uraian pembahasan diatas maka diperoleh kesimpulan bahwa miniature air flow monitor tipe SW112 pada disel pembangkit BRV10 sudah kembali fungsi sebagai pemantau laju alir suhu pada cerobong dan selama test run sistem pembebanan kembali normal tanpa adanya gangguan timbulnya sinyal Flow fail. Art. Load pada panel BRV10 GS003, data-data parameter yang terukur sudah sesuai petunjuk pelaksanaan pengoperasian Asep Saepuloh 398 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN \

8 mesin disel BRV10/20/30 di RSG-GAS sehingga secara umum setelah dilakukan uji performa dengan moda operasi test run yang dilaksanakan secara berkala, mesin disel BRV10 sebagai catu daya darurat di RSG-GAS integritas dan kehandalannya tetap terjaga. 5. DAFTAR PUSTAKA 1. p&biw=800&bih=461&q=pengaruh+overload+d isel+thd+komponen+utama+disel&gbv=2&oq=p engaruh+overload+disel+thd+komponen+utama +disel&aq=f&aqi=&aql=&gs_sm=e&gs_upl= l631821l2l634155l26l26l0l25l0l0l507l507l5-1l1l0, Makalah dari Faculty of Marine Technology, Tentang pengaruh overload terhadap komponen disel, Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya, internet, diakses juli Tentang Mesin Disel,diakses Juli f-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en- US:official&client=firefox-a#sclient=psyab&hl=id&client=firefoxa&hs=mlm&rls=org.mozilla:en- US%3Aofficial&source=hp&q=miniature+airflo w+monitor+sw112&pbx=1&oq=miniature+airflo w+monitor+sw112&aq=f&aqi=&aql=&gs_sm=e &gs_upl=13986l28683l0l30444l31l27l0l0l0l0l29 92l2992l9-1l2l0&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&fp=b e47919c0e&biw=800&bih=461, tentang komponen miniature Air Flow Monitor tipe SW112, diakses Juli ASEP SAEPULOH, Petunjuk Pelaksanaan Pengoperasian Mesin Disel BRV10/20/30 di RSG-GAS, No. Ident : RSG.SR Rev.0 (2011) 5. ANONIMOUS, Dokumentasi Perawatan dan Perbaikan Miniature Air Flow Monitor tipe SW112 Disel BRV10 di RSG-GAS. Asep Saepuloh dkk 399 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN