BAB III ANALISA DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB III ANALISA DAN PEMBAHASAN 3.1 SPESIFIKASI TURBIN Turbin uap yang digunakan pada PLTU Kapasitas 330 MW didesain dan pembuatan manufaktur dari Beijing BEIZHONG Steam Turbine Generator Co., Ltd. Model Rated output (guarantee) Main steam flow Main steam pressure N /540/ MW 969 t/h 17,75mPa (a) Main steam temperature 540 C Reheat steam flow t/h Reheat steam temperature 540 C Rated cooling water temperature 30 C Rated speed Maximum output at VWO Main steam flow at VWO 3000 rpm 346,571 MW 1025 t/h Maximum feedwater temperature C Steam flow at reheater outlet Steam pressure at reheater outlet t/h 4.235MPa (g) Steam temperature at reheater outlet 543 C Steam pressure at reheater inlet 4.425MPa (g) Steam temperature at reheater inlet 344 C 42

2 3.2 PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN ISENTROPIK DENGAN REHEATER DAN SUPERHEATER (TURBIN KESELURUHAN) Pada data operasi, rata-rata load/daya keluaran menghasilkan ±307 MW. Main steam outlet flow mencapai 929,094 Ton/jam, Tekanan kerja main steam outlet 16,8 MPa, Main steam outlet temperature 531,2 ºC. HP exhaust steam pressure 3,9 Mpa, Cold reheat before reheat spray temperature 333,7 ºC, hot reheat outlet steam temperature 526,4 ºC. Condenser pressure 8,1 kpa. Dengan kondisi tersebut maka dapat dilakukan perhitungan efisiensi turbin secara keseluruhan. Menurut Thermodynamics An Engineering Approach 5 th Edition Gengel,Boles. Menjelaskan cara perhitungan daya spesifik untuk turbin keseluruhan sebagai berikut : w turb,out = w turb,i + w turb,ii = (h 3 h 4 ) + (h 5 h 6) Sedangkan untuk efisiensinya, yaitu: 43

3 Data operasi turbin kapasitas 330 MW sbb : SISTEM MANAJEMEN UBJ O&M PLTU INDRAMAYU DATA PERFORMANCE TEST UNIT #2 NO TAGNAME TAGDESC MIN MAX AVG No. Dok. : Tgl Berlaku : No. Revisi : Halaman : TAGUNIT 1 D2_2DEH02_MWAIN LOAD MW 2 D2_20CFA01_CE015 GEN ACTIVE POWER MW 3 D2_20CGB03MD_LBA80CT601 MAIN STEAM OUTLET TEMPERATURE C 4 D2_20CGB03MD_LBA80CT602 MAIN STEAM OUTLET TEMPERATURE C 5 D2_20CGB03DA_LBA80CP101 MAIN STEAM OUTLET PRESSURE Mpa 6 D2_20TDM02DB_LBA11CP101 LEFT MAIN STEAM PRESSURE Mpa 7 D2_20TDM02DB_LBA12CP101 RIGHT MAIN STEAM PRESSURE Mpa 8 D2_20TDM03DA_LBA11CT601 LEFT MAIN STEAM TEMPERATURE C 9 D2_20TDM03DA_LBA12CT601 RIGHT MAIN STEAM TEMPERATURE C 10 D2_20TDM03DA_LBC11CT601 HP EXHAUST STEAM TEMPERATURE (LEFT) C 11 D2_20TDM03DA_LBC12CT601 HP EXHAUST STEAM TEMPERATURE (RIGHT) C 12 D2_20TDM02DB_LBC11CP101 HP EXHAUST STEAM PRESSURE (LEFT) Mpa 13 D2_20TDM02DB_LBC12CP101 HP EXHAUST STEAM PRESSURE (RIGHT) Mpa 14 D2_20FW_MATH_STM_FLW MAIN STEAM OUTLET FLOW CALCULATED Ton/Jam 15 D2_20CGB03DB_LBC20CP101 COLD REHEAT BEFORE RH SPRAY PRESSURE Mpa 16 D2_20CGB03DD_LBC20CT601 COLD REHEAT BEFORE RH SPRAY TEMPERATURE C 17 D2_20CGB03MD_LBB80CT601 HOT REHEAT OUTLET STEAM TEMPERATURE C 18 D2_20CGB03MD_LBB80CT602 HOT REHEAT OUTLET STEAM TEMPERATURE C 19 D2_20CGB03DB_LBB80CP101 HOT REHEAT OUTLET STEAM PRESSURE Mpa 20 D2_20CGB03DB_LBB80CP102 HOT REHEAT OUTLET STEAM PRESSURE Mpa 21 D2_20TDM03DA_LBB11CT601 LEFT RH STEAM VALVE PIPE TEMPERATURE C 22 D2_20TDM03DA_LBB12CT601 RIGHT RH STEAM VALVE PIPE TEMPERATURE C 23 D2_20TDM02DB_LBB11CP101 LEFT RH STEAM VALVE PIPE PRESSURE Mpa 24 D2_20TDM02DB_LBB12CP101 RIGHT RH STEAM VALVE PIPE PRESSURE Mpa 25 D2_20TDM02DB_MAB10CP101 IP TO LP LINK PIPE PRESSURE Mpa 26 D2_20TDM02DB_MAB10CP102 IP TO LP LINK PIPE PRESSURE Mpa 27 D2_20TDM03DA_LBS40CT601 4TH EXTRACTION STEAM TEMPERATURE (LPH4) C 28 D2_2ATCIO_CNDP CONDENSOR PRESSURE kpa 29 D2_2ATCIO_FLPTREXHT LP EXHAUST TEMPERATURE C 30 D2_20CGB03MA_LAB40CP101 FEEDWATER INLET ECONOMISER PRESSURE Mpa 31 D2_20CGB03MA_LAB40CP102 FEEDWATER INLET ECONOMISER PRESSURE Mpa 32 D2_20CGB03MD_LAB40CT601 FEEDWATER INLET ECONOMISER TEMPERATURE C 33 D2_20CGB03MD_LAB40CT602 FEEDWATER INLET ECONOMISER TEMPERATURE C 34 D2_20CGB03MC_HAC60CT601 FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE L C 35 D2_20CGB03MC_HAC60CT602 FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE L C 36 D2_20CGB03MC_HAC60CT603 FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE R C 37 D2_20CGB03MC_HAC60CT604 FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE R C 38 D2_20CGB03MA_HAD20CP101 DRUM OUTLET PRESSURE Mpa 39 D2_20CGB03MA_HAD20CP102 DRUM OUTLET PRESSURE Mpa 40 D2_20CGB03MA_HAD20CP103 DRUM OUTLET PRESSURE Mpa 44

4 1. Perhitungan untuk efisiensi turbin isentropik keseluruhan dengan reheater dan superheater P 3 = 16,8 Mpa = 168 bar T 3 = 531,2 ºC P 4 = 3,9 Mpa = 39 bar T 4 = 333,7 ºC T 5 = 526,4 ºC P 5 = 3,6 Mpa = 36 bar P 6 = 8,1 Kpa = 0,081 bar P(load) = 307 MW s = 929,094 Ton/jam = 258,08 Kg/s P aktual = Load = 307 MW= KW 45

5 Untuk mencari nilai enthalpy h 3 menggunakan superheated steam table Tabel 3.2 Nilai Enthalphy Superheated Untuk mencari nilai enthalpy h 4 menggunakan superheated steam table Tabel 3.3 Nilai Enthalphy dan Entropy Superheated 46

6 Untuk mencari nilai enthalpy h5 menggunakan superheated steam table Tabel 3.4 Nilai Enthalphy Superheated Nilai S (entrophy h 5 ) = 7,221 dimana S 5 = S 6 Pada siklus rankine reheater dan superheater, Nilai entropy LP turbin sama dengan nilai entropy IP turbin. Tetapi pada LP turbin ada 2 fase campuran yaitu uap dan basah atau disebut uap basah. Dengan kondisi ini untuk mencari nilai entropy (S) menggunakan rumus fraksi(two phase) saturated steam table s = s f + (x. ( s g s f) ) 47

7 Nilai S g saturated steam table vapor phase Nilai S f saturated steam table liquid phase Tabel 3.5 Nilai Entropy Saturated Vapor Tabel 3.6 Nilai Entropy Saturated Liquid Dengan nilai fraksi (two phase) 0,87, maka Nilai Enthalpy h 6 dicari dengan saturated steam table two phase Tabel 3.7 Nilai Enthalphy Saturated Two Phase 48

8 3.3 PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN ISENTROPIK TIAP TINGKAT 49

9 - Perhitungan nilai efisiensi pada HP Cylinder Untuk mencari nilai enthalpy h 3 menggunakan superheated steam table Tabel 3.8 Nilai Enthalphy Superheated Untuk mencari nilai enthalpy h 4 menggunakan superheated steam table Tabel 3.9 Nilai Enthalphy Superheated 50

10 Nilai S (entrophy h 3 ) = 6,387 dimana S 3 = S 4 ' Untuk mencari nilai enthalpy h 4 ' menggunakan superheated steam table Dimana Nilai entrophy S 3 = S 4 ', Pada pressure 39 Bar Tabel 3.10 Nilai Enthalphy Superheated - Perhitungan nilai efisiensi pada IP Cylinder 51

11 Untuk mencari nilai enthalpy h 6 menggunakan superheated steam table Dimana temperaturnya 261,02 C berdasarkan dengan data operasi Tabel 3.11 Nilai Enthalphy Superheated Untuk mencarinilai enthalpy h6 menggunakan superheated steam table Tabel 3.12 Nilai Enthalphy Superheated Nilai S (entrophy h 5 ) = 7,24. dimana S 5 = S 6 52

12 - Perhitungan nilai efisiensi pada LP Cylinder Untuk mencari nilai enthalpy h 7 menggunakan saturated steam table Tabel 3.13 Nilai Enthalphy Superheated Nilai S (entrophy h ) = 7,473. dimana S 6 = S 7 53

13 Pada siklus rankine reheater dan superheater, Nilai entropy LP turbin sama dengan nilai entropy IP turbin. Tetapi pada LP turbin ada 2 fase campuran yaitu uap dan basah atau disebut uap basah. Dengan kondisi ini untuk mencari nilai entropy (S) menggunakan rumus fraksi (two phase) saturated steam table s = s f + (x. ( s g s f) ) Nilai S g saturated steam table vapor phase Nilai S f saturated steam table liquid phase Tabel 3.14 Nilai Entropy Saturated Vapor Tabel 3.15 Nilai Entropy Saturated Liquid 54

14 Dengan nilai fraksi (two phase) 0,90, makanilai Enthalpy h 7 dicari dengan saturated steam table two phase Tabel 3.16 Nilai Entropy Saturated two phase 55

15 3.4 ANALISA EFISIENSI ISENTROPIK PADA HP TURBIN Data menurut DCS Gambar 3.17 Data Print Out DCS Gambar 3.18 Data Print Out DCS 56

16 Efisiensi Isentropik HP Turbine 83.00% 82.00% 81.00% 80.00% 79.00% 78.00% 77.00% 76.00% 75.00% 74.00% Efisiensi Isentropik HP Turbine Gambar 3.19 Grafik Nilai Efisiensi HP Turbin Tiap SIklus Waktu Gambar 3.20 Grafik Nilai Main Steam Pressure, Temperatur dan Main Steam Flow 57

17 Gambar 3.21 Nilai Steam Pada Proses Pemanasan Pada Boiler Nilai efisiensi HP Turbin pada bulan maret mengalami penurunan yang cukup besar yaitu sebesar 4,96% dari komisioning, kemungkinan utamanya disebabkan oleh kondisi Main Steam. Tetapi banyak faktor lain yang mempengaruhi penurunan efisiensi yaitu adanya degradasi pada blade turbin, deposit yang menempel pada nozzle turbin, erosi pada blade dan kebocoran pada tiap packing Proses komisioning/pengetesan dilakukan pada bulan April 2011, jenjang waktu dari april maret 2012 cukup lama dengan durasi waktu ± 1 tahun. Kondisi/kualitas main steam pada nilai efisiensi bulan maret 2012 ini kurang bagus karena dipengaruhi oleh banyak faktor. 58

18 Pada grafik nilai main steam pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate tersebut yang mempengaruhi nilai efisiensi turbin secara keseluruhan dan efisiensi pada HP turbin. Apabila nilai main steam pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate tersebut nilainya maksimal atau mendekati nilai pada saat komisioning, maka nilai efisiensinya tinggi. Begitu pula sebaliknya apabila nilai main steam pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate tersebut nilainya kurang, maka nilai efisiensi turbin secara keseluruhan dan efisiensi HP turbin rendah. Nilai main steam pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate dipengaruhi oleh kuaitas steam. Pada siklus pembacaan DCS menggambarkan nilai kualitas steam dari boiler, dimana kualitas team diawali pada proses penjagaan siklus air yang akan dijadikan uap dari intake, kemudian dipanaskan ada IP heater, LP Heater dan HP Heater. Kemudian setelah air dipanasan pada IP heater, LP Heater dan HP Heater kemudian dipanaskan kembali atau pemanasan awal pada boiler melalui economizer. Setelah melewati economizer uap basah kemudian dialirkan kedalam steam drum. Dari steam drum uap basah dipanaskan pada ruang burner melewati pipa downcomer, uap basah dipanaskan pada tubing-tubing yang ada pada ruang burner. Setelah uap basah dipanaskan kemudian dialirkan kembali pada steam drum untuk memisahkan antara uap kering dan air. Setelah keluar dari steam druam berupa uap kering, uap ini dialirkan kedalam HP turbin atau yang disebut dengan main steam. Kualitas steam dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya: 59

19 1. Adanya pengerakan/pengotoran pada tubing-tubing komponen boiler yaitu pada tubing economizer, wall tube, superheater dan reheater. Pengerakan pada tubing-tubing tersebut disebabkan oleh abu dari hasil pembakaran yang kemudian menempel pada tubing-tubing komponen boiler, sehingga mengakibatkan heat transfer berkurang. Maka, apabila heat transfer berkurang tekanan dan temperature steam yang masuk pada HP turbin menjadi turun. Hal ini yang mempengaruhi nilai efisiensi tersebut mengalami penurunan. 2. Pipa sudah mengalami korosi, sehingga dapat mengakibatka nadanya kebocoran steam papa pipa-pipa boiler. Kebocoran steam mengakibatkan tekanan dan temperature turun pada saat steam masuk HP Turbin, sehingga nilai efisiensinya juga mengalami penurunan. Nilai efisiensi pra FYI (first years inspection) dan bulan-bulan berikutnya cukup konstan dan hanya sedikit mengalami kenaikan. 60