BAB III POTRET PENGGUNAAN ENERGI / IDENTIFIKASI POTENSI PENGHEMATAN ENERGI

Transkripsi

1 BAB III POTRET PENGGUNAAN ENERGI / IDENTIFIKASI POTENSI PENGHEMATAN ENERGI 3.1.SISTEM KELISTRIKAN Listrik digunakan untuk keperluan penerangan pabrik maupun kantor dan untuk menggerakkan motor-motor listrik dari komponen proses pembuatan tekstil. Energi listrik ini sepenuhnya diperoleh dari PT PLN (Persero). Daya listrik yang dipasok oleh PT PLN (Persero) ke industri tekstil PT X adalah sebesar 414 kva digunakan untuk mengoperasikan beberapa beban pada industri dan penerangan. Sumber daya listrik yang disalurkan ke PT X melalui saluran disribusi tegangan menengah(sutm) 20 kv ke tegangan rendah (TR) 380 V/220 V melalui Transformator milik PLN yang berada di Gardu Induk berlokasi dalam area PT X. Kemudian dengan melalui panel incoming ke MDP selanjutnya listrik didistribusikan ke proses produksi, penerangan dan pemakaian sendiri (gambar satu garis pada kelistrikan dapat dilihat pada gambar 2.1). PT X saat ini menggunakan sumber tenaga listrik hanya dari PLN dan tidak menggunakan sumber tenaga listrik cadangan seperti generator set. Beban utama MDP adalah 1 unit boiler, mesin-mesin softwinding,twisting,machoner, dyeing, rewinding, kompressor, dan sebagian untuk penerangan. Setiap mesin produksi mempunyai beberapa motor yang berukuran kecil. Adapun tingkat tegangan yang digunakan di PT X terdiri atas 2 yaitu untuk sebagian mesin-mesin proses industri menggunakan phase 3, tegangan 380V/220 V dan sebagian lagi menggunakan sistem phase 3 tegangan 220 V/ 110 UNIVERSITAS MERCU BUANA 16

2 V. Dengan kondisi ini, PT X menggunakan Trafo step down dengan kapasitas 400 kva, 220 V/ 110 V, dengan sumber tegangan diambil dari MDP pada ACB 600 A. Panel MDP telah dilengkapi dengan kapasitor bank, yang nilai faktor daya yang tertulis pada panel mencapai 0,99 atau hampir 1. Namun pengukuran dengan Power Quality Analyzer, faktor daya terlihat berfluktuasi di bawah nilai 0,85. Hampir semua motor-motor induksi belum menggunakan inverter. Namun, untuk motor-motor ukuran besar (>20 kw) sebaiknya harus menggunakan inverteruntuk mencapai kondisi faktor daya yang diharapkan yaitu berkisar antara 0,8 sampai 0,9 (masih ada beberapa motor-motor yang faktor dayanya rendah).kondisi ini bisa dijadikan sebagai acuan untuk penghematan energi meningkatkan efisiensi kerja dari mesin-mesin Pengukuran Kualitas Daya Listrik Pada gambar 3.1 terlihat pengukuran dilakukan langsung pada panel MDP, dengan menggunakan alat ukur besaran listrik merk HIOKI tipe Gambar 3.1 Pengukuran MDP dan komponen-komponen listrik penunjang UNIVERSITAS MERCU BUANA 17

3 Pengukuran juga dilakukan dengan menggunakan Power Quality Analyzer merk HIOKI tipe 3197 (gambar 3.2) selama 4 jam pada MDP. Gambar 3.2 Pengukuran pada MDP menggunakan alat merk HIOKI tipe 3197 Pengukuran besaran listrik dilakukan pada beberapa lokasi lainnya sebagai berikut: a. Pengukuran dengan HIOKI pada : Kompresor Sanko (dengan hasil seperti diberikan pada tabel 3.1) Mesin Centrifugal (dengan hasil seperti diberikan pada tabel 3.2) Cheese Drayer 2 (dengan hasil seperti diberikan pada tabel 3.3) Soft Winding (dengan hasil seperti diberikan pada tabel 3.4) Data Pengukuran Tabel 3.1 Kompresor Sanko No. Parameter Fasa R Fasa S Fasa T 1 Daya aktif, P (kw) 5,4 10,2 6,5 2 Daya reaktif, Q (kvar) 10,02 1,6 8,3 3 Daya kompleks, S (kva) 11,3 10,2 10,6 4 Tegangan (Volt) Arus (Ampere) 16,7 15,1 15,5 6 Faktor daya, cos φ 0,4 0,9 0,6 7 THD tegangan, % 1,1 1,7 1,3 8 THD arus, % 8,2 16,2 16,2 UNIVERSITAS MERCU BUANA 18

4 Data Pengukuran Tabel 3.2 Centrifugal No. Parameter Fasa R Fasa S Fasa T 1 Daya aktif, P (kw) 3,26 3,15 3,15 2 Daya reaktif, Q (kvar) 1,60 1,52 1,50 3 Daya kompleks, S (kva) 3,63 3,50 3,09 4 Tegangan (Volt) Arus (Ampere) 17,3 16,7 16,7 6 Faktor daya, cos φ 0,9 0,9 0,9 7 THD tegangan, % 1,4 1,4 1,5 8 THD arus, % Data Pengukuran Tabel 3.3 Cheese Drayer 2 No. Parameter Fasa R Fasa S Fasa T 1 Daya aktif, P (kw) 14,6 17,2 12,6 2 Daya reaktif, Q (kvar) 14,9 17,4 35,5 3 Daya kompleks, S (kva) 20,9 24,5 37,6 4 Tegangan (Volt) Arus (Ampere) 52,8 61,9 54,8 6 Faktor daya, cos φ 0,7 0,7 0,7 7 THD tegangan, % 1,5 1,5 1,5 8 THD arus, % 3,4 3,4 3,6 Data Pengukuran Tabel 3.4Soft Winding No. Parameter Fasa R Fasa S Fasa T 1 Daya aktif, P (kw) 0,47 0,07 0,54 2 Daya reaktif, Q (kvar) 0,32 0,60 0,28 3 Daya kompleks, S (kva) 0,57 0,60, 0,60 4 Tegangan (Volt) Arus (Ampere) 2,73 2,88 2,90 6 Faktor daya, cos φ 0,8 0,1 0,8 7 THD tegangan, % 1,6 1,6 1,2 8 THD arus, % 2,3 2,2 1,2 b. Pengukuran dengan HIOKI 3197 pada MDP di ruang elektrik dengan hasil seperti dapat dilihat pada gambar 3.3 sampai dengan gambar 3.10 atau tabel 3.5 sampai tabel 3.10 sebagai berikut : UNIVERSITAS MERCU BUANA 19

5 Pengukuran frekuensi Pengukuran Tegangan Pengukuran Arus Pengukuran daya aktif, daya reaktif, dan daya semu Pengukuran faktor daya Pengukuran ketidakseimbangan tegangan Pengukuran THD tegangan frekuensi std min std max :53:00 11:58:00 12:03:00 12:08:00 12:13:00 12:18:00 12:23:00 12:28:00 12:33:00 12:38:00 12:43:00 12:48:00 12:53:00 12:58:00 13:03:00 13:08:00 13:13:00 13:18:00 13:23:00 13:28:00 13:33:00 13:38:00 13:43:00 Gambar 3.3 Pengukuran frekuensi Tabel 3.5 Hasil pengukuran frekuensi Frekuensi (Hz) Batas toleransi Max Rata-rata Min Dari tabel diatas terlihat bahwa maksimal frekuensi terukur 50,23 Hz dan minimal 49,79 Hz. Frekuensi listrik dari PLN nilai standarnya 50Hz, dan toleransi frekuensi masih baik untuk konsumen adalah maksimal 50,5Hz dan minimal 49,5Hz sehingga dari data pada gambar 3.3 atau tabel 3.5 dapat diketahui frekuensi di PT Xmasih baik. UNIVERSITAS MERCU BUANA 20

6 Teg S rms Teg T rms Teg R rms std min std max Gambar 3.4 Pengukuran tegangan RST sistem Tabel 3.6 Hasil pengukuran tegangan Tegangan R (V) S (V) T (V) Batas Toleransi Max Rata-rata Min Hasil Pengukuran dapat dilihat pada tabel 3.6, dimana untuk tegangan hasil pengukuran masih baik karena masih didalam batas toleransi yang diijinkan Arus S rms Arus T rms Arus N rms Arus R rms :53:00 11:57:00 12:01:00 12:05:00 12:09:00 12:13:00 12:17:00 12:21:00 12:25:00 12:29:00 12:33:00 12:37:00 12:41:00 12:45:00 12:49:00 12:53:00 12:57:00 13:01:00 13:05:00 13:09:00 13:13:00 13:17:00 13:21:00 13:25:00 13:29:00 13:33:00 13:37:00 13:41:00 11:53:00 11:57:00 12:01:00 12:05:00 12:09:00 12:13:00 12:17:00 12:21:00 12:25:00 12:29:00 12:33:00 12:37:00 12:41:00 12:45:00 12:49:00 12:53:00 12:57:00 13:01:00 13:05:00 13:09:00 13:13:00 13:17:00 13:21:00 13:25:00 13:29:00 13:33:00 13:37:00 13:41:00 Gambar 3.5.Pengukuran arus RSTN system UNIVERSITAS MERCU BUANA 21

7 Tabel 3.7. Hasil pengukuran arus Arus R (A) S (A) T (A) N (A) Max Ratarata Min Pada gambar 3.5 dan tabel 3.7 dapat di lihat bahwa arus pada PT X terjadi ketidakseimbangan, dan muncul pula arus netral yang nilainya cukup besar. Ketidakseimbangan ini juga diperkuat oleh hasil pengukuran daya seprti dapat dilihat pada gambar Daya Aktif Daya Reaktif Daya Semu 11:53:00 11:58:00 12:03:00 12:08:00 12:13:00 12:18:00 12:23:00 12:28:00 12:33:00 12:38:00 12:43:00 12:48:00 12:53:00 12:58:00 13:03:00 13:08:00 13:13:00 13:18:00 13:23:00 13:28:00 13:33:00 13:38:00 13:43:00 Gambar 3.6 Pengukuran daya aktif, daya reaktif dan daya semu UNIVERSITAS MERCU BUANA 22

8 Faktor Daya std :53:00 11:58:00 12:03:00 12:08:00 12:13:00 12:18:00 12:23:00 12:28:00 12:33:00 12:38:00 12:43:00 12:48:00 12:53:00 12:58:00 13:03:00 13:08:00 13:13:00 13:18:00 13:23:00 13:28:00 13:33:00 13:38:00 13:43:00 Gambar 3.7 Pengukuran faktor daya Tabel 3.8 Hasil pengukuran power factor Power Factor % batas toleransi Max 1 1 Rata-rata 0.63 Min Dari hasil pengukuran dapat dilihat pada gambar 3.7 dan tabel 3.8 maka rata-rata power factor yang terukur adalah0,63%, nilai ini sangat jauh dari standar nilai yang diijinkan yaitu 0,85. UNIVERSITAS MERCU BUANA 23

9 Teg unbl std :53:00 11:57:00 12:01:00 12:05:00 12:09:00 12:13:00 12:17:00 12:21:00 12:25:00 12:29:00 12:33:00 12:37:00 12:41:00 12:45:00 12:49:00 12:53:00 12:57:00 13:01:00 13:05:00 13:09:00 13:13:00 13:17:00 13:21:00 13:25:00 13:29:00 13:33:00 13:37:00 13:41:00 Gambar 3.8 Grafik ketidakseimbangan tegangan Tabel 3.9 Hasil pengukuran tegangan unbalance Tegangan Unbalance % batas toleransi Max Rata-rata 0.71 Min 0.6 Dari gambar 3.8 dan tabel 3.9 terlihat hasil pengukuran ketidakseimbangan tegangan yaitu rata-rata 0,71%, dan ini masih baik karena masih barada dibawah nilai standarnya yaitu 2,5%. UNIVERSITAS MERCU BUANA 24

10 THD Teg S THD Teg T THD Teg R std :53:00 11:57:00 12:01:00 12:05:00 12:09:00 12:13:00 12:17:00 12:21:00 12:25:00 12:29:00 12:33:00 12:37:00 12:41:00 12:45:00 12:49:00 12:53:00 12:57:00 13:01:00 13:05:00 13:09:00 13:13:00 13:17:00 13:21:00 13:25:00 13:29:00 13:33:00 13:37:00 13:41:00 Gambar 3.9 Grafik THD tegangan Tabel 3.10 Hasil pengukuran THD tegangan THD Tegangan R (%) S (%) T (%) Batas toleransi Max Rata-rata Min Hasil pengukuran THD tegangan seperti dapat dilihat pada gambar 3.9 menunjukkan nilai yang di tabel 3.10 masih baik, dan nilai yang terukur masih berada dibawah nilai standarnya yaitu 5%. UNIVERSITAS MERCU BUANA 25

11 3.2.PERALATAN UTAMA PENGGUNA ENERGI Motor Listrik Untuk motor-motor pompa yang digunakan untuk proses proses produksi yang digunakan di industri di PT.X adalah : a. Centrifugal Pump sebanyak 4 unit dengan type XA capacity 30 m 3 /phase 3/380V/ 7,5 HP.. b. Centrifugal Pump sebanyak 2 unit dengan type XA capacity 30 m 3 /phase 3/380 V./ 7,5 HP Boiler Ada 2 (dua unit) boileryang terpasang di PT X,1 (satu) unit adalah jenis M-W (1978) dalam keadaan rusak dan tidak digunakan untuk proses operasi, dan 1 (satu) unit lainnya adalah jenis JL-S (buatan 1995) yang digunakan untuk proses produksi. Untuk memenuhi kebutuhan uap pada proses pembuatan tekstil dilayani oleh steamboilerlong Chuan atau Cochran. Sementara untuk melayani kebutuhan oli panas pada proses pembuatan tekstil dilayani oleh 2 (dua) unit oil heater boiler Long Chuan atau 2 (dua) unit boiler Basuki Tipe ke 2 unit boiler yang digunakan di PT. X dapat dilihat pada tabel Tabel 3.11.Data steam boiler Boiler Loos International Tipe JL-S Tahun pemakaian 1995 Bahan bakar Gas Alam Sistem pengaturan boiler Objek utama dari kontrol boiler otomatis adalah menjaga tekanan steam, temperatur dan level air dalam kisaran tertentu dengan melihat volume penguapan, sehingga kualitas uap dicapai secara terus-menerus. UNIVERSITAS MERCU BUANA 26

12 Sistim pengaturan yang digunakan pada boiler terdiri atas: a. Sistim pengaturan pembakaran (automatic combustion control) b. Sistim pengaturan air boiler (automatic boiler water control) c. Sistim pengaman (safety control) Pengaturan pembakaran dilakukan dengan mengatur laju pengumpan gas alam dan laju aliran udara pembakaran yang disuplai oleh udara dorongfdf(forced Draft Fan)dan laju aliran udara isap oleh IDF(Induced Draft Fan). Pengaturan laju pengumpan gas alam, kecepatan pengumpanan pada boiler diatur secara otomatis, Ada dua jenis sistim pengaturan yakni sistim pengaturan yang hanya mengatur pembakaran (automaticcombustioncontrol) dan sistim pengaturan boiler secara menyeluruh (automaticboilercontrol / ABC) Blow-down boiler Ketidakmurnian yang terkandung dalam air pengumpan (feedwater) terkondensasi selama penguapan ion di ketel uap menjadi kotoran dan kerak, dan pada kasus ekstrim hal ini menyebabkan pelapisan atau buih. Oleh karena itu diperlukan untuk melaksanakan blowdown pada waktu wajar sedemikian sehingga kondensasi takmurnian dijaga dalam derajat keasaman pada 25 o C (PH 10,5 11,3). Blowdown dilakukan setiap 4 jam, volume sekali blowdown kira-kira 3-5 liter Kompresor Terdapat 7 unit kompresorudara jenis sentrifugal yang digunakan di PT. Xdengan kapasitas yang berbeda.dari dua unit yang terpasang, hanya 1 (satu) unit yang dioperasikan untuk melayani kebutuhan udara tekan. Udara tekan dari kompresor ditampung di sebuah tangki yang kemudian didistribusikan ke unit pengguna tanpa pengaturan tekanan. Tekanan kerja normal yang tercatat saat pengamatan adalah 7 bar. Spesifikasi kompresor yang ada terlihat pada tabel 3.3. adalah spesifikasi compressor. UNIVERSITAS MERCU BUANA 27

13 Tabel 3.12Spesifikasi kompressor Merk Sunco Type VS - 30 Pressure 15 kg/cm 2 Capacity 22 kw Jumlah 2 Merk Sunco Type VS - 15 Pressure 15 kg/cm 2 Capacity 11 kw Jumlah 2 Merk Hitachi Type UA Pressure 10 kg/cm 2 Capacity 5,5 kw Jumlah 2 Merk Fu Seng Type TA 100 Pressure 10 kg/cm 2 Capacity 3,7 kw Jumlah 1 Merk Fu Seng Type TA 120 Pressure 10 kg/cm 2 Capacity 15 kw Jumlah PENGGUNAAN ENERGI PER-PROSES Uap yang diproduksi pada boiler digunakan sepenuhnya pada proses produksi yaitu untuk proses pewarnaan dan pengeringan. Tidak ada spesifikasi kebutuhan uap pada setiap unit pengguna demikian pula tidak tersedia alat monitoring (flowmeter) produksi uap yang terpasang pada jalur suplai utama. Penggunaan energi termal dapat terlihat pada tabel 3.4. Tabel 3.13Penggunaan energi termal pada proses produksi Jenis termal Uap Panas Proses Dyeing Dr yi n g Hank - dyeing Dry - Hank UNIVERSITAS MERCU BUANA 28

14 3.3.1.Penggunaan Bahan Bakar Pada Boiler Jenis bahan bakar yang digunakan untuk boiler adalah gas alam. Konsumsi gas alam dapat diterlihat pada table Tabel 3.14 Konsumsi gas alam bulanan tahun 2009 Bulan MMBTU Tahun 2009 Biaya Januari 1.566, ,00 Pebruari 1.415, ,00 Maret 1.403, ,00 April 1.447, ,00 Mei 1.167, ,00 Juni 947, ,00 Juli 934, ,00 Agustus 899, ,00 September 803, ,00 Oktober 645, ,00 Nopember 617, ,00 Desember 721, ,00 Jumlah , , Penggunaan Energi Pada Kompressor Udara tekan (compressed air) yang dihasilkan oleh kompressor digunakan untuk keperluan produksi, sedangkan energi yang dikonsumsi untuk memproduksi udara tekan tersebut berasal dari energi listrik yang dipasok dari PT.PLN (Persero). Penggunaan udara tekan pada proses pewarnaan benang antara lain adalah: a. untuk menggerakkan peralatan pada proses dyeing. b. untuk menggerakkan tensioner rantai utama dan untuk menekan silinder pengering. c. untuk menggerakkan katup blowdown pada boiler. UNIVERSITAS MERCU BUANA 29

15 3.3.3.Penggunaan Air bersih Untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada konsumsi boiler, pewarnaan benang, pembilasan benang warnadan juga sebagian kecil dipenuhi untuk kebutuhan umum diluar produksi adalah dengan menggunakan pompa berkapasitas 80 m 3 /jam. 3.4.SISTEM DISTRIBUSI ENERGI TERMAL Sistem distribusi termal PT X dilakukan oleh 1 set fasilitas utama, yaitu boiler sebagai penghasil uap yang diditribusikan ke pemprosesan melalui pemipaan seperti tampak pada gambar pump up tanki supply water Stack c LOOS gunzenhausen 7 ton/jam Boiler operating bar Steam trap blowdown T 79 c Distributor Steam trap Steam trap cheese dyeing cheese dyeing cheese dyeing cheese dyeing cheese dyeing cheese dyeing cheese dryer cheese dryer Gambar 3.10 Distribusi energi termal UNIVERSITAS MERCU BUANA 30

16 3.4.1.Sistem Distribusi Uap Tekanan yang dihasilkan steamboiler dijaga pada +/- 8 kg/cm 2. Output dari 1 unit steam boiler berupa uap dihubungkan melalui pipa pipa untuk melayani prosesproses sebagai berikut: a. Proses pemanasan pada mesin dyeing dan mesin rotarywashing. b. Proses pemanasan pada mesin hank. c. Proses pemanasan pada mesin machoner. d. Proses pengeringan mesin steamer. e. Proses pemanas air pada tangki air umpan boiler. Pipa pengantar uap dari rumah boiler menuju titik pemakai jalur pemipaan melalui header outlet/suplai menuju keproses produksi (menuju mesin-mesin pengguna uap panas tanpa ada pengaturan tekanan).kondensat sisa proses dikumpulkan pada bak pengumpul untuk keperluan proses lainnya dan tidak ada kondensat yang dikembalikan ke boiler. Pemipaan uap dan gas adalah fasilitas untuk mendistribusikan uap panas dari boiler ke tiap-tiap proses yang membutuhkan. Energi termal yang diproduksi oleh boiler dialirkan ke titik pengguna melalui pipa pengantar. Masing-masing pipa ke titik pengguna dibalut dengan insulator glasswool setebal 5 cm dan lapisan aluminium foil pada bagian pipa terluarnya KONSUMSI ENERGI PADA MESIN PRODUKSI Mesin produksi pada PT X menggunakan energi listrik cukup besar untuk melayani beberapa mesin proses, dengan tingkat tegangan phase tiga 380 Volt dan ada juga yang menggunakan tingkat tegangan phase tiga 220 V/110 V diantaranya adalah: a. Cheese Dyeing berjumlah 8 unit dengan total energi sebesar kwh dan asumsi mesin beroperasi selama 24 jam. b. Cheese Drayer berjumlah 4 unit dengan total energisebesar5.760 kwh dan asumsi mesin beroperasi selama 24 jam. UNIVERSITAS MERCU BUANA 31

17 c. SoftWinding berjumlah 4 unit dengan total energisebesar kwh dan asumsi mesin beroperasi selama 24 jam. d. Rewinding berjumlah 6 unit dengan total energi sebesar2160 kwh dan asumsi mesin beroperasi selama 24 jam. e. Twisting danmach-coner berjumlah 14 unit dengan total energi sebesar kwh dan asumsi mesin dalam beroperasi selama 24 jam. Disamping mesin-mesin produksi tersebut diatas, ada juga mesin lain untuk membantu mesin-mesin proses produksi beroperasi diantaranya sebagai berikut : a. Compressor berjumlah 14 unit dengan total energi sebesar 2,729,28 kwh dan asumsi mesin beroperasi selama 24 jam. b. Boiler berjumlah 2 unit dengan total energi sebesar 3,120kWh dan asumsi mesin beroperasi selama 24 jam. c. Hoistberjumlah 2 unit dengan total energi sebesar 720 kwh dan asumsi mesin beroperasi selama 24 jam. UNIVERSITAS MERCU BUANA 32