ANALISA EFEKTIVITAS HIGH PRESSURE HEATER UNIT 2 DENGAN LAJU ALIRAN AIR 59,721 kg/s PADA PLTU PANGKALAN SUSU PT PLN SEKTOR PEMBANGKITAN MEDAN

Transkripsi

1 ANALISA EFEKTIVITAS HIGH PRESSURE HEATER UNIT 2 DENGAN LAJU ALIRAN AIR 59,721 kg/s PADA PLTU PANGKALAN SUSU PT PLN SEKTOR PEMBANGKITAN MEDAN LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi oleh HERTY DAMEYANTI SINAGA JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2016

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-nya yang sampai saat ini selalu melimpah terutama selama proses penyusunan Tugas Akhir ini hingga akhirnya dapat diselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi di Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan dengan judul Analisa Efektivitas High Pressure Heater Unit 2 dengan Laju Aliran Air 59,721 kg/s pada PLTU Pangkalan Susu PT PLN Sektor Pembangkitan Medan. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan motivasi, bimbingan dan pengarahan selama penyusunan laporan Tugas Akhir ini. Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan; 4. Faisal Fahmi Hasan, S.T., M.T., dosen pembimbing penulis; 5. Ir. Hairanus Tarigan, M.T., dosen wali kelas EN-6B; 6. Seluruh Dosen, Staff dan Karyawan Progam Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan; 7. Seluruh Staff dan Karyawan PLTU Pangkalan Susu PT PLN Sektor Pembangkitan Medan; 8. Orang tua penulis, Ayahanda Alm. Umar Said Sinaga dan Ibunda Hermin br. Simanungkalit yang telah memberikan motivasi, materi, doa, dan juga kasih sayang yang tiada hentinya; v

3 9. Saudara penulis Henry Alfreddy Sinaga, Helena Lastuani Sinaga, Henny Agustina Sinaga, dan Haylin Amelia Sinaga yang telah memberikan motivasi, doa, dan juga kasih sayang yang tiada hentinya; 10. Teman-teman penulis, Evelin Rosai Marbun, Hendro Ramli Immanuel Hutahaean, Kevin Benedict Marpaung, Lidya Metalika Sinaga, Nur Annisa Nasution, Sari Damanik dan Sri Puji Andriani Simanjuntak. Terima kasih atas motivasi dan juga suka duka selama ini; 11. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi, khususnya kepada teman-teman angkatan 2013 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dan memberi masukan yang berguna demi kelengkapan Tugas Akhir ini, juga terimakasih atas kebersamaannya. Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan Tugas Akhir ini dikemudian hari. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, 20 Juli 2016 Hormat Penulis, Herty Dameyanti Sinaga NIM vi

4 DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix INTISARI... x ABSTRACT... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan Tugas Akhir... 2 D. Manfaat Tugas Akhir... 2 E. Teknik Pengumpulan Data... 2 BAB II TEORI DASAR... 4 A. Sistem PLTU... 4 B. Prinsip Kerja PLTU... 8 C. Siklus Rankine D. Perpindahan Kalor E. Alat Penukar Kalor F. Faktor Pengotoran (Fouling Factor) G. Analisa Perhitungan Alat Penukar Kalor BAB III PEMBAHASAN A. Pengertian High Pressure Heater B. Prinsip Kerja High Pressure Heater C. Prosedur Perhitungan Performansi High Pressure Heater vii

5 BAB IV ANALISA DATA BAB V PENUTUP A. Simpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA viii

6 INTISARI Alat penukar panas adalah alat yang memberikan aliran energi panas antara dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda. Didalam sistem PLTU Pangkalan Susu Unit 1 & 2 khususnya disiklus uap juga menerapkan prinsip penukar panas. Salah satu contoh alat penukar panas yang digunakan di PLTU Pangkalan Susu adalah High Pressure Heater (HPH). High Pressure Heater adalah contoh alat penukar kalor dengan konstruksi berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat susunan pipa berbentuk U berisi air sementara di bagian tabungnya bersi uap ekstraksi dari turbin uap. Kinerja High Pressure Heater dapat menyebabkan menurunnya efisiensi pemanasan air dalam boiler apabila kemampuan penukar kalor pada High Pressure Heater menurun. Dengan beroperasinya High Pressure Heater, maka beban boiler akan semakin ringan, karena air yang masuk ke boiler memiliki suhu yang tinggi. Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui efektivitas dari High Pressure Heater dengan laju aliran air 59,721 kg/s dan laju aliran uap 4,152 kg/s. Dari hasil analisa, diperoleh efektivitas High Pressure Heater sebesar 54,93%. Kata kunci: alat penukar panas, performansi, efisiensi, efektivitas x

7 ABSTRACT Heat exchangers are devices that provide the flow of thermal energy between two or more fluids at different temperatures. In the power plant system Pangkalan Susu Units 1 & 2, especially in the steam cycle also apply the principleof heat exchangers. One example of heat exchangers used in power plant Pangkalan Susu is High Pressure Heater. High Pressure Heater is an example of a heat exchanger with a tubular construction and U shaped arrangement of pipes filled with water while the tube containing vapor extraction steam turbine. Performance of High Pressure Heater can lead to decreased efficiency of heating water in the boiler when the ability of heat transfer at High pressure Heater decreased. With the operation of High Pressure Heater, the burden of boiler become lighter because the water has a higher tempeartures. The purpose of this thesis is to know the effectiveness of High Pressure Heater with the flow rate of air 59,721 kg/s and the flow rate of steam 4,152 kg/s. By the result of analyze, obtain effectiveness of High Pressure Heater is 54,93%. Key word: heat exchanger, performance, efficiency, effectiveness xi

8 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada milenium ke 3, Indonesia sebagai negara berkembang mulai bergerak menuju ke arah negara industri. Pembangunan industri-industri tersebut guna meningkatkan taraf hidup masyarakat dan mengurangi pengangguran yang melanda Indonesia pasca krisis moneter tahun Hal ini ditambah dengan banyaknya proyek-proyek pemukiman/perumahan seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk di Indonesia. Industri dan proyek perumahan diatas, menimbulkan peningkatan permintaan kebutuhan listrik. Industri memerlukan listrik guna menjalankan motor-motor listrik guna kegiatan/proses produksi. Pemukiman/rumah tangga membutuhkan listrik guna menyuplai peralatan elektronik. Energi listrik merupakan energi yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat dan industri. Untuk pemenuhan kebutuhan ini, maka dibangunlah banyak pembangkit listrik di Indonesia. Pembangkit tersebut salah satunya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pada proses PLTU terdapat peralatan yang menunjang proses produksi energi listrik. Peralatan-peralatan utama PLTU adalah boiler (ketel uap), turbin uap, generator, kondensor, dan pompa. Pada PLTU terdapat juga beberapa alat bantu yang bertujuan mengoptimalkan proses kerjanya, seperti Cooling Water Pump, Feed Water Pump, Deaerator storage Tank, Low Pressure Heater, High Pressure Heater, dan lain-lain. Salah satu alat bantu tersebut yaitu High Pressure Heater berfungsi untuk memanaskan air dari Feed Water Pump (FWP) melalui media pemanas berupa uap ekstraksi turbin. Turunnya performansi High Pressure Heater akan mendapatkan hasil yang tidak sesuai dengan yang diharapkan dan akan mempengaruhi efisiensi pembangkit. Hal inilah yang menjadi pokok permasalahan yang melatar belakangi penulis untuk memilih judul Analisa Efektivitas High Pressure Heater Unit 2 dengan Laju Aliran Air 59,721 kg/s pada PLTU Pangkalan Susu PT PLN Sektor Pembangkitan Medan. 1

9 B. Batasan Masalah Adapun permasalahan yang akan dibahas dalam Laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Prinsip kerja PLTU dan peranan High Pressure Heater didalamnya; 2. Efektivitas dari High Pressure Heater. C. Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui prinsip kerja PLTU dan peranan High Pressure Heater di dalamnya; 2. Untuk mengetahui efektivitas dari High Pressure Heater. D. Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat dari Laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk menambah pengetahuan dan pengalaman penulis dalam bidang yang dianalisa baik secara teoritis maupun penerapannya; 2. Sebagai bahan referensi untuk mengembangkan pengetahuan mahasiswa/i tentang High Pressure Heater. E. Teknik Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data yang dilakukan oleh penulis untuk memperoleh data dan informasi yang dibutuhkan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir adalah sebagai berikut: 1. Pengamatan Informasi maupun data tentang PLTU dan High Pressure Heater diperoleh melalui pengamatan di PLTU Pangkalan Susu PT PLN Sektor Pembangkitan Medan; 2

10 2. Studi Literature Untuk menganalisa efektifitas High Pressure Heater diperlukan referensi dari berbagai sumber seperti studi kepustakaan, kajian-kajian dari buku dan tulisan, maupun dari internet; 3. Metode Diskusi Untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini penulis banyak berdiskusi dengan dosen pembimbing dan teman-teman. 3