JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: ( Print)

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (24) ISSN: ( Print) ANALISA EFFISIENSI PEMBANGKIT LISTRIK DI PT.PJB UP PAITON UNIT Widy Rahmat Tanjung Readiansyah, Totok Ruki Biyanto 2,Gunawan Nugroho 3,2) Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya 3) Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Jalan Arief Rahman Hakim Sukolilo Surabaya 6 Indoneisa widy.rahmat@yahoo.co.id Abstrak - Telah dilakukan penelitian pada pembangkit listrik tentang penurunan performansi. Penurunan performansi disebabkan oleh beberapa faktor yang mempengaruhi. Sebelum mendapatkan faktor-faktor yang mempengarui terjadinya performansi, maka perlu dilakukan analisis. Analisis ini dilakukan untuk melihat trend penurunan performansi dari komponen-komponen yang ada pada pembangkit listrik. Yang berpengaruh besar dalam penelitian ini adalah boiler, turbin, dan HE. Hasil dari rata-rata penurunan performansi boiler yaitu terletak pada nilaioverall heat transfer coefficient economizer, superheater, dan reheat. Jika di tinjau dari nilaioverall heat transfer coefficient maka penurunan performansi economizer sebesar sebesar - performansi pada Reheat B sebesar - Nilai penurunan performansi pada Superheat A sebesar - Di era modern saat ini, kebutuhan akan energi listrik semakin lama semakin meningka.. Oleh karena itu, keberadaan industri pembangkit listrik semakin banyak dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan listrik yang semakin meningkat. Ada beberapa macam pembangkit listrik, yaitu PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap), PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Angin), PLTPB (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi), PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya), PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir). Sebagian besar perbedaan dari berbagai macam pembangkit listrik tersebut terletak pada sumber energi yang digunakan untuk menghasilkan uap panas, yang mana uap panas tersebut digunakan untuk memutar turbin sehingga dihasilkan listrik. Jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tergantung pada proses siklus pembangkitan dan performansi komponen-komponennya. Proses siklus pembangkitan tidak akan berubah terhadap waktu, kecuali adanya perombakan proses didalam siklus pembangkitan. Sedangkan performance komponenkomponen pembangkit listrik mengalami perubahan seiring berjalannya waktu. Untuk menghasilkan energi listrik yang optimal dari suatu pembangkit listrik, maka dibutuhkan monitoring performansi komponen-komponen pembangkit listrik []. Dari hasil monitoring tersebut dapat dijadikan dasar untuk dilakukan pemeliharaan terhadap komponen-komponen tersebut agar dapat dihasilkan energi listrik yang seoptimal mungkin. Komponen-komponen utama dalam plant pembangkit listrik diantaranya adalah condenser, heater, boiler, dan turbin. II. METODOLOGI PENELITIAN pada Superheat B sebesar - penurunan performansi pada HPH sebesar -.98 sebesar (W/ performansi pada HPH 3 sebesar - Nilai penurunan performansi pada LPH sebesar sebesar - performansi pada LPH 3 sebesar - Nilai penurunan performansi pada condenser sebesar sebesar-.84% perjam Kata Kunci :Turbin, Boiler,HE. I. PENDAHULUAN Gambar Flowchart penelitian Alur penelitian tugas akhir ini dijelaskan pada diagram alir Gambar, yaitu () studi literatur, (2) pengambilan data, (3) data processing, (4)Cek hasil perhitungan, (5) analisa data, (6) pembuatan dan penyusunan laporan. Studi literatur merupakan proses awal penelitian dengan melakukan pemahaman mengenai tugas akhir malalui manual book dan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Data yang digunakan adalah data yang diambil dari kapal PT.PJB UP PAITON yang didapatkan dari referensi kedua yaitu data desain plant. Data yang di dapat adalah Temperatur, Pressure, Luasan. Pada power plant PT PJB UP PAITON ini menggunakan tiga turbin, yaitu HP(High Pressure) turbin, IP(Intermediate Pressure), dan LP(Low Pressure) turbin. Input daritiga turbin tersebut berbeda beda. input dari HP turbine pressure tinggi,di IP turbin input Pressure sedang

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (24) ISSN: ( Print) dan pada LP turbin input pressure rendah. Nilai efficiency didapatkan dari output dibagi input. Output dari turbin ini didapat dari keluaran dari daya HP turbin dijumlahkan dengan keluaran daya dari IP turbin dijumlahkan keluaran daya dari LP turbin dijumlahkankeluaran steam dari LP turbin menuju ke condenser. Input di dapatkan dari masukan HP turbin dijumlahkan selisih antara output dan input reheater. Nilai efficiency naik setelah minggu terakhir pada akhir bulan ke minggu pertama pada awal bulan. Dalam rentang waktu per satu minggu di dalam satu bulan, nilai efficiency turun. Ambil contoh satu bulan pada bulan pertama, minggu pertama nilai efficiency didapatkan 77%,minggu kedua 76,8%, minggu ketiga 75%, minggu keempat 74.3%. ini. Dimana data desain komponen diambil dari database PT PJB UP PAITON. Berikut adalah grafik perbandingan kalor dari data desain dan data aktual. Perbandingan antara Efficiency actual dan efficiency desin pada turbin di tunjukkan pada tabel di bawah ini. Tabel 4. Tabel perbandingan kalor pada turbin. Component U design A design condenser economizer HPH HPH HPH LPH LPH LPH Reheat A Reheat B Superheater A Superheater B 689 Analisis yang dilakukan dalam peneltian ini adalah analisa data performansi overall heat transfer coefficient komponen terukur yang dibandingkan dengan performansi overall heat transfer coefficient desain terhadap waktu. Trend penurunan performansi overall heat transfer coefficient tiap komponen terhadap waktu. Trend yang dilihat yaitu overall heat transfer coefficient. Setelah di ketahui trend penurunan terhadap waktu maka dapat di ketahui alasannya. Setelah keluar grafik penurunan maka dapat di analisis dan diketahui apa penyebab dari penurunan tersebut. Jika di boiler, low pressure heater, high pressure heater, dan condenser trend yang di lihat adalah dari nilai overall heat transfer coefficient design terhadap overall heat transfer coefficient aktual. Untuk turbine hanya di lihat nilai efficiency yang didapat di karenakan tidak mengutamakan luasan. Trend didapat dari hasil komponen tersebut dibandingkan dengan data desain awal per satuan waktu. Tidak hanya menganalisa saja, untuk merekomendasi perusahaan dan juga dapat mengetahui harus berapa lama sekali dilakukan pembersihan.jika penurunannya sangat drastis maka harus dilakukan pembersihan lebih sering. Karena jka di biarkan akan berpengaruh pada produksi yang di hasilkan. Jika performansi dari komponen. III. 3. Turbin HASIL DAN DISKUSI Pada pembangkit listrik PT PJB UP PAITON ini menggunakan tiga turbin, yaitu HP(High Pressure) turbin, IP(Intermediate Pressure), dan LP(Low Pressure) turbin. Masukan dari tiga turbin tersebut berbeda-beda. Masukan tekanan pada HP turbin tinggi, di IP turbin tekanan masukan sedang dan pada LP turbin tekanan masukan rendah. Nilai efisiensi didapatkan dari jumlah keluaran daya dibagi dengan Qin turbin. Daya didapatkan dari data yang sudah ada pada PT.PJB UP PAITON. Nilai Qin turbin didapatkan dari perhitungan entalpi dikalikan dengan laju aliran massa. Entalpi didapatkan dari tabel termodinamika pada tekanan dengan suhu. Perbandingan antara Efisiensi aktual dan efisiensi tertentu pada turbin ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Efisiensi (%) Gambar 3..Penurunan harga efisiensi seiring waktu pada turbin. Pada Gambar 3., dimana trend line efisiensi menurun.8% per jam. Nilai penurunan efisiensi didapatkan dari pembagian antara efisiensi desain turbin dengan nilai konstanta dikalikan dengan dua, agar menjadi per jam. Nilai konstanta di dapatkan dari persamaan y = -.4x Nilai y mengimplementasikan penurunan effisiensi, sedangkan nilai x mengimplementasikan waktu. Penurunan efisiensi terjadi dikarenakan turbin dioperasikan dengan laju aliran massa aktual lebih rendah 9% dari kondisi laju aliran massa desain, Semakin besar laju penurunan efisiensi maka performansi peralatan semakin cepat 3.2 Boiler Performansi boiler pada pembangkit listrik PT PJB UP PAITON ditinjau dari penurunan overall heat transfer coefficient dari aktual (U Aktual) dengan overall heat transfer dari desain (U Desain). Di dalam boiler terdapat 3 komponen yang mempengaruhi performansi, yaitu economizer, superheater, dan reheat. Uap keluaran yang mempengarui penurunan performansi pada boiler ada tiga, yaitu uap keluaran economizer, superheater, dan reheat Economizer y = -.4x Waktu (Per 3 menit) Eff Design Eff Actual

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (24) ISSN: ( Print) Performansi pada economiser menurun terhadap bertambahnya waktu. Untuk melihat trend U sebaiknya data dalam rentang waktu yang panjang diperlukan, sehingga trend penurunan nilai U lebih mudah diamati. Dengan bantuan trend line, penurunan harga U yang tidak bisa dilihat dengan kasat mata, bisa dimodelkan menggunakan persamaan pada trend line. Agar lebih jelas penurunan terhadap bertambahnya waktu maka harga U Aktual dibandingkan dengan harga U desain. dari aktual (UAktual) dengan overall heat transfer coefficient dari desain (UDesain) pada economizer ditunjukan oleh gambar berikut. U economizer (W/m Gambar 3.2 Penurunan harga U terhadap waktu pada economizer Pada Gambar 3.2, dimana trend line U menurun dengan persamaan.y = -.335x Nilai y Reheat y = -.335x Waktu (per 3 menit) U Design U Actual Di PT.PJB UP Paiton terpasang 4 tube reheat secara kesuluruhan plant. Masing-masing unit plant terpasang 2 tube reheat. Reheat ini berfungsi untuk menaikan suhu keluaran HP turbin yang akan dilanjutkan lagi ke IP turbin. Untuk mencari performansi dikedua reheat itu sama. Performansi pada reheat menurun terhadap bertambahnya waktu. Untuk melihat trend U sebaiknya data dalam rentang waktu yang panjang diperlukan, sehingga trend penurunan nilai U lebih mudah diamati. Dengan bantuan trend line, penurunan harga U yang tidak bisa dilihat dengan kasat mata, bisa dimodelkan menggunakan persamaan pada trend line. Agar lebih jelas penurunan terhadap bertambahnya waktu maka harga UAktual dibandingkan dengan harga Udesain. coefficient dari desain (UDesain)pada reheat A ditunjukan oleh Gambar berikut. U reheat A (W/m 2 Gambar 3.3. Penurunan harga U terhadap waktu pada reheat A Pada Gambar 3.3, dimana trend line U menurun.59 (W/m2. dengan Persamaan. y = -.295x Nilai y coefficient dari desain (UDesain) pada reheat B ditunjukan oleh gambar berikut. U pada Reheat B (W/m y = -.295x Waktu (per 3 menit) y = -.25x Waktu (per 3 menit) U_Aktual U_Desain Gambar 3.4 Penurunan harga U terhadap waktu pada reheat B Pada Gambar 4., dimana trend line U menurun dengan persamaan y = -.25x Nilai y Superheater Di PT.PJB UP Paiton terpasang 4 tube superheat secara kesuluruhan plant. Masing-masing unit plant terpasang 2 tube superheat. Superheater ini berfungsi untuk menaikan suhu dari keluaran steam drum yang akan menuju ke HP turbin. Untuk mencari performansi masingmasing superheat itu sama. Performansi pada superheat menurun terhadap bertambahnya waktu. Untuk melihat trend U sebaiknya data dalam rentang waktu yang panjang diperlukan, sehingga trend penurunan nilai U lebih mudah diamati. Dengan bantuan trend line, penurunan harga U yang tidak bisa dilihat dengan kasat mata, bisa dimodelkan menggunakan persamaan pada

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (24) ISSN: ( Print) trend line. Agar lebih jelas penurunan terhadap bertambahnya waktu maka harga UAktual dibandingkan dengan harga UDesain. Perbandingan overall heat transfer coefficient dari Aktual (UAktual) dengan overall heat transfer coefficient dari desain (UDesain) pada superheat A ditunjukan oleh gambar berikut. U Superheat A (W/m 2 Gambar 3.5. Penurunan harga U terhadap waktu untuk superheat A Pada Gambar 4.5, dimana trend line U menurun dengan persamaan y = -5.58x Nilai y coefficient dari desain (UDesain) pada superheat B ditunjukan oleh gambar berikut U pada Superheat B (W/m2. o C) U_Aktual U_Desain y = -5.58x Waktu (per 3 menit) y = x Waktu (per 3 menit) Gambar 3.6. Penurunan harga U terhadap waktu untuk superheat B Pada Gambar 4.9, dimana trend line U menurun dengan persamaan y = x Nilai y menurun 3.3 Condenser Condenser adalah tube penukar panas yang berfungsi untuk menurunkan suhu yang tinggi menjadi suhu rendah. Cara condenser menukarkan panas tersebut dengan bantuan air laut. Tube di dalam condenser sangat panjang, dikarenakan untuk menurunkan suhu dari LP turbin lama. Tetapi bentuk tube yang ada di dalam condenser tidak lurus memanjang melainkan berkelok. Performansi pada condenser menurun terhadap bertambahnya waktu. Untuk melihat trend U sebaiknya data dalam rentang waktu yang panjang diperlukan, sehingga trend penurunan nilai U lebih mudah diamati. Dengan bantuan trend line, penurunan harga U yang tidak bisa dilihat dengan kasat mata, bisa dimodelkan menggunakan persamaan pada trend line. Agar lebih jelas penurunan terhadap bertambahnya waktu maka harga UAktual dibandingkan dengan harga UDesain. dari aktual (UAktual) dengan overall heat transfer coefficient dari desain (UDesain) pada condenser ditunjukan oleh gambar berikut. U Pada Condenser (W/m y = -.275x Waktu (per 3 menit) Gambar 3.7 Penurunan harga U terhadap waktu untuk condenser Pada Gambar 4.23, dimana trend line U menurun.255 (W/m2. dengan persamaan.y = -.275x Nilai y 3.4 Low Pressure Heater Di PT.PJB UP Paiton memiliki 6 low pressure heater secara kesuluruhan plant. Masing-masing unit plant terpasang 3 low pressure heater. Low pressure heater ini berfungsi untuk menaikkan suhu keluaran dari condenser. Untuk mencari performansi di kedua reheat itu sama. Performansi pada reheat menurun terhadap bertambahnya waktu. Untuk melihat trend U sebaiknya data dalam rentang waktu yang panjang diperlukan, sehingga trend penurunan nilai U lebih mudah diamati. Dengan bantuan trend line, penurunan harga U yang tidak bisa dilihat dengan kasat mata, bisa dimodelkan mengunakan

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (24) ISSN: ( Print) persamaan pada trend line. Agar lebih jelas penurunan terhadap bertambahnya waktu maka. Harga UAktual dibandingkan dengan harga Udesain. Perbandingan overall heat transfer coefficient dari aktual (UAktual) dengan overall heat transfer coefficient dari desain (UDesain) pada LPH ditunjukan oleh gambar berikut. 5 U Pada LPH (W/m y = -.484x Gambar 3.8. Penurunan harga U terhadap waktu untuk LPH Gambar 3.8 Penurunan harga U terhadap waktu untuk Pada Gambar 4.2, dimana trend line U menurun dengan persamaan. y = -.484x Nilai y menurun, coefficient dari desain (UDesain) pada LPH 2 ditunjukan oleh gambar berikut. U pada LPH 2 (W/m Waktu (Per 3 Menit) y = -.5x Waktu(per 3 Menit) Gambar 3.9 Penurunan harga U terhadap waktu untuk LPH 2 Pada Gambar 3.9, dimana trend line U menurun persamaan y = -.5x Nilai y coefficient dari desain (UDesain) pada LPH 3 ditunjukan oleh Gambar berikut. U pada LPH 3 (W/m y = -.35x Waktu (per 3 menit) Gambar 3.. Penurunan harga U terhadap waktu untuk LPH 3 Pada Gambar 4.35, dimana trend line U menurun dengan persamaan y = -.35x Nilai y 3.5 High Pressure Heater Di PT.PJB UP Paiton memiliki 6 high pressure heater secara kesuluruhan plant. Masing-masing unit plant terpasang 3 high pressure heater. High pressure heater ini berfungsi untuk menaikkah suhu keluaran dari deaerator. Untuk mencari performansi di kedua reheat itu sama. Performansi pada reheat menurun terhadap bertambahnya waktu. Untuk melihat trend U sebaiknya data dalam rentang waktu yang panjang diperlukan, sehingga trend penurunan nilai U lebih mudah diamati. Dengan bantuan trend line, penurunan harga U yang tidak bisa dilihat dengan kasat mata, bisa dimodelkan menggunakan persamaan pada trend line. Agar lebih jelas penurunan terhadap bertambahnya waktu maka harga UAktual dibandingkan dengan harga Udesain. Perbandingan overall heat transfer coefficient dari aktual (UAktual) dengan overall heat transfer coefficient dari desain (UDesain) pada HPH ditunjukan oleh gambar berikut. U pada HPH (W/m y = -.49x Waktu (per 3 menit)

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (24) ISSN: ( Print) Gambar 3. Penurunan harga U terhadap waktu untuk HPH Pada Gambar 4.39, dimana trend line U menurun persamaan y = -.49x Nilai y coefficient dari desain (UDesain) pada HPH 2 ditunjukan oleh gambar berikut. U Pada HPH 2 (W/m 2 Gambar 3.2. Penurunan harga Uterhadap waktu untuk HPH 2 Pada Gambar 4.43, dimana trend line U menurun dengan persamaan y = -.34x Nilai y coefficient dari desain (UDesain) pada HPH 3 ditunjukan oleh gambar berikut. U Pada HPH 3 (W/m y = -.34x Waktu(per 3 menit) y = -.325x Waktu (per 3 menit) Gambar 3.3. Penurunan harga U terhadap waktu untuk HPH 3 Pada Gambar 4.47, dimana trend line U menurun dengan persamaan y = -.325x Nilai y Penurunan performansi pada keseluruhan sistem pembangkit listrik tenaga uap PJB Paiton, secara berurutan dari besar ke kecil dapat dilihat pada Tabel 4.. Perbedaan penurunan ini disebabkan banyak faktor. Pada tabel didapatkan persamaan penurunan U. Dengan didapatkannya persamaan tersebut, maka bisa untuk mencari nilai persentase penurunan U. Nilai persentase penurunan U didapatkan dengan cara membagi UDesain setiap peralatan dengan nilai konstanta setiap persamaan untuk setiap peralatan. Karena keterbatasan data, maka hal ini belum bisa ditentukan saat ini. Semakin besar penurunan performansi akan menimbulkan konsekuensi lebih sering dibersihkan. Tabel 3.. Harga penurunan U untuk setiap peralatan dibandingkan dengan Udesain Komponen Persamaan U Penurunan U terhadap U desain (%) LPH 2 y = -.5x % Reheat B y = -.25x % Reheat A y = -.295x % Economizer y = -.335x % Turbin y = -.4x % LPH 3 y = -.35x % HPH 3 y = -.325x % HPH y = -.49x % HPH 2 y = -.34x % LPH y = -.484x % Superheat A y = -5.58x % Condenser y = -.275x % Superheat B y = x % Dari tabel 4. dapat dilihat bahwa persentase penurunan performansi yang paling kecil terjadi di superheater A dengan nilai -.3% dan penurunan performansi yang paling besar terjadi di low pressure heater 2 dengan nilai -.2%. Dari sini dapat dilihat bahwa untuk komponen reheat B perlu sering adanya pembersihan. Penurunan performansi dapat dilihat dari

7 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No., (24) ISSN: ( Print) perbandingan nilai overall heat transfer coefficient desain dibandingkan dengan nilai overall heat transfer coefficient aktual. Nilai aktual yang didapat tergantung manajemen untuk mengetahui dan mengatur nilai laju aliran massanya. Setelah mengetahui, dapat dikataan bahwa komponen tersebut perlu dilakukan pembersihkan atau tidak. DAFTAR REFERENSI Riola, J.M. 26, Habitability and Personal Space in Seakeeping Behaviour, Journal of Maritime Reasearch 2 Perez, T. 25, A Review of Geomatrical Aspects of Ship Motion in Manoevering and Seakeeping, and the Use of Consistent Notation, Norwegian University of Science and Technology. Norway 3 Garaphonitis, G. 2, Seakeeping Analysis of a Medium Speed Twin Hull Containership, School of Naval Architeture and Marine Engeering, Greece 4 Rigatoz, G. 26. Adaptive Fuzzy Control for the Ship Steering Problem, Elsevier Mechatronics 6 (26) Fossen, T.I Guidance and Control of Ocean Vehicle. USA: John Willey & Sons, Inc 6 Isherwood, M.A, 972. Wind Resistance of Merchant Ship, Naval Architecture Vol 5 7 Lewis, E.V Priciple of Naval Architecure Volume II Resistance, propultion and Vibration. United States 8 Lewis, E.V Priciple of Naval Architecure Volume III - Motion in Waves and Controllability. United States 9 Zadeh, L.A. 95. Fuzzy Sets. Elsevier Volume 8 Issue 3