ANALISIS UNJUK KERJA GENERATOR SET DENGAN KAPASITAS 500 KVA, 380 V PADA PABRIK KELAPA SAWIT PTPN IV UNIT MAYANG

Transkripsi

1 ANALISIS UNJUK KERJA GENERATOR SET DENGAN KAPASITAS 500 KVA, 380 V PADA PABRIK KELAPA SAWIT PTPN IV UNIT MAYANG LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK Oleh SITTA CAMELIA JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015

2 INTISARI Generator set adalah sebuah pembangkit listrik dimana penggerak mulanya terhubung langsung dengan generator listrik dalam satu dudukan (base frame) yang kokoh dan terinstal dengan baik sehingga dapat dioperasikan dengan baik. Masalah pengoperasian mesin diesel pada genset sangat tergantung pada kondisi peralatan utama dan peralatan pendukung. Generator set pada industri umumnya menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mulanya dan generator sinkron atau alternator sebagai pemasok listrik cadang, yaitu mesin mengubah energi mekanis dan energi magnet menjadi energi listrik arus bolak balik dimana medan diletakkan pada bagian yang bergerak yaitu rotor dan lilitan jangkar pada bagian yang diam atau stator dari generator. Daya poros ( ) = 244,2 kw= 182,1732 HP, efisiensi volumetrik (ɳ v ) =96,00% dan efisiensi thermal (ɳ th ) = 56,05 %. Effisiensi rata rata generator di Pabrik Kelapa Sawit PTPN IV. Unit Mayang pada hari Minggu, 01 Maret 2015 adalah = 48,26%. Kata Kunci: kebutuhan bahan bakar, mesin diesel, generator, efisiensi mesin diesel, efisiensi generator. v

3 ABSTRACT Generator set is a power plant in which the first mover connect directly to electricity generators in the seat (base frame) are sturdy and properly installed so that it can be operated with either. Problems in the operation of a diesel engine generator set is highly dependent on the condition of major equipment and ancillary eqipment. Generator sets in general industrial use diesel engines as of the beginning and the synchronous generator or alternator as a spare power supply, the machine change mechanical energy and magnetic energy into electrical energy alternating current. Where the field is placed on the moving parts of the rotor and winding anchor on stationary part or stator of the generator. Shaft power ( ) = 244,2 kw= 182,1732 HP, volumetric efficiency (ɳ v ) = 96,00 % dan thermal efficiency (ɳ th ) = 56,05 %. The average efficiency of the generator at Palm Oil Mill PTP Nusantara IV Mayang Unit on Sunday, 01 March 2015 is = 48,26%.. Keywords: fuel quirementsre, diesel engines, generators, diesel engine efficiency, generator efficiency. vi

4 ABSTRACT Generator set is a power plant in which the first mover connect directly to electricity generators in the seat (base frame) are sturdy and properly installed so that it can be operated with either. Problems in the operation of a diesel engine generator set is highly dependent on the condition of major equipment and ancillary eqipment. Generator sets in general industrial use diesel engines as of the beginning and the synchronous generator or alternator as a spare power supply, the machine change mechanical energy and magnetic energy into electrical energy alternating current. Where the field is placed on the moving parts of the rotor and winding anchor on stationary part or stator of the generator. Shaft power ( ) = 244,2 kw= 182,1732 HP, volumetric efficiency (ɳ v ) = 96,00 % dan thermal efficiency (ɳ th ) = 56,05 %. The average efficiency of the generator at Palm Oil Mill PTP Nusantara IV Mayang Unit on Sunday, 01 March 2015 is = 48,26%. Keywords: fuel quirementsre, diesel engines, generators, diesel engine efficiency, generator efficiency. vi

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi petunjuk, rahmat serta kekuatan dan kesehatan bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Laporan tugas akhir ini berjudul " Analisis Unjuk Kerja Generator - Set dengan Kapasitas 500 KVA, 380 V pada Pabrik Kelapa Sawit PTP Nusantara IV Mayang". Disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi setiap mahasiswa untuk menyelesaikan program Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. Dalam pembuatan laporan tugas akhir ini penulis mendapat kesulitan, namun karena adanya bimbingan dari semua pihak, masalah tersebut dapat diselesaikan. Untuk itu penulis pada kesempatan ini menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T.,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Idham Kamil, S.T.,M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Bapak Ir. Hairanus Tarigan, M.T., selaku dosen wali kelas EN-6A; 5. Bapak Ir. Silmi, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir; 6. Bapak / Ibu Staf pengajar dan staf administrasi di jurusan Teknik Mesin khususnya dosen Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 7. Kepada seluruh staff Pabrik Kelapa Sawit PTPN IV Unit Mayang; 8. Buat Ayahanda Fachruddin Hasbi, Ibunda Sugiati, S.pd dan Abang tercinta ( Eka Darma Aulia, Aulia Rahman, S.pd, Amanda Perdana, Yuda Fadli ) serta Kakak tercinta ( Nusa Asbihani, S.pd ) yang telah memberikan vii

6 semangat, motivasi, dukungan doa dan bantuan moril kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir; 9. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi angkatan 2012 terutama EN- 6A dan terkhusus kepada Christine Novani Samosir, Feby Anggita Sinaga, Intan Grace Clara Manurung, Septiana Sinurat, Sulastri Pandiangan dan Yohana Anju Manurung yang telah menemani saat suka dan duka di kampus Politeknik Negeri Medan. Penulis berharap Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya, khususnya Mahasiswa Program Studi Teknik konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih kurang sempurna, untuk itu penulis dengan tulus mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun agar lebih baik dimasa yang akan datang. Medan, Agustus 2015 Hormat Penulis, Sitta Camelia NIM: viii

7 DAFTAR ISI LEMBARAN JUDUL... i SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PEGESAHAN... iv INTISARI... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan Tugas Akhir... 2 D. Metode Pengumpulan Data... 2 E. Manfaat Tugas Akhir... 3 BAB II DASAR TEORI A. Mesin Diesel Pengertian mesin diesel Komponen mesin diesel Prinsip kerja mesin diesel... 6 ix

8 B. Generator Set Peralatan pendukung Prinsip kerja generator set C. Generator Sinkron Pengertian Generator Sinkron Konsturuksi Generator Sinkron Rangkaian Ekuivalen Generator Sinkron Menentukan Parameter Generator Sinkron Diagram Fasor Kerja Paralel Alternator Pengaruh Perubahan Beban Pada Motor Sinkron Pengaruh Pengubahan Arus Medan pada Motor Sinkron Kondensor sinkron Daya Reaktif Starting Motor Sinkron Konstruksi Generator Sinkron Prinsip Kerja Generator Sinkron Kecepatan Putar Generator Sinkron Pengaturan Putaran Effisiensi BAB III GENERATOR SET DI PKS PTPN IV UNIT MAYANG A. Spesifikasi Generator Set B. Pengoperasian Generator Set Start Mesin Paralel Pembebanan Mematikan Mesin BAB IV ANALISA DATA A. Analisa Performansi Mesin Diesel B. Kebutuhan Bahan Bakar C. Effisiensi Generator x

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Komponen Mesin Diesel... 5 Gambar 2.2 Langkah Hisap... 9 Gambar 2.3 Langkah Kompresi... 9 Gambar 2.4 Langkah Kerja Gambar 2.5 Langkah Buang Gambar 2.6 Diagram P-V (Teoritis) Gambar 2.7 Diagram P-V Indikator (Aktual) Gambar 2.8 Rangkaian ekuivalen generator sinkron perfasa Gambar 2.9 Karakteristik tanpa beban Gambar 2.10 Diagram Fasor Gambar 2.11 Operasi paralel generator sinkron Gambar 2.12 Pengaruh perubahan beban pada motor sinkron Gambar 2.13 Pengaruh kenaikan arus medan pada motor sinkron Gambar 2.14 Kurva V Gambar 2.15 Diagram vektor daya reaktif motor sinkron tanpa beban Gambar 2.16 Torsi motor sinkron pada kondisi start Gambar 2.17 Konstruksi generator sinkron Gambar 2.18 Stator Gambar 2.19 Inti dan alur stator Gambar 2.20 Rotor belitan Jangkar Gambar 2.21 Konstruksi rotor kutup silindris Gambar 2.22 Konstruksi rotor kutup menonjol Gambar 2.23 Belitan jangkar Gamabar 3.1 Generator Set xii

10 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat pesat, serta penerapannya dalam dunia industri dan sektor penggunaan lain maka manusia di tuntut berfikir dan mampu mengikuti perkembangan tersebut. Sebagian besar pekerjaan dalam proses pengolahan di industri, di kerjakan dengan tenaga mesin-mesin konversi energi dalam memenuhi energi yang di butuhkan tersebut perlu memikirkan tentang alat pengkonversi energi dan penghematan energy serta meningkatkan effisiensi alat pengkonversi tersebut. Generator set merupakan suatu alat pembangkit energi atau tenaga yang siap digunakan pada pabrik (industri) jika pasokan listrik dari PLN tidak mencukupi. Di dalam pengoperasian sehar-hari, keluaran daya energi listrik dari generator di usahakan semaksimal mungkin. Namun demikian, tentulah tidak 100% keluaran daya dari generator yang dimaksudkan dapat berhasil, dimana dalam operasi tersebut pasti terjadi kehilangan daya atau yang di sebut dengan rugi-rugi daya. Sehubungan dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik dan pemakain generator - set sebagai penyedia energi listrik maka penulis tertarik untuk mengambil tugas akhir dengan judul " Analisis Unjuk Kerja Generator Set dengan Kapasitas 500 KVA, 380 V pada Pabrik Kelapa Sawit PTP Nusantara IV Mayang". 1

11 B. Batasan Masalah Memahami keterbatasan akan waktu, kemampuan pengetahuan yang dimiliki penulis dalam laporan tugas akhir ini. Penulis merasa perlu melakukan batasan masalah agar laporan ini mempunyai arah yang jelas. Berikut adalah masalah yang akan dibahas yaitu : 1. Spesifikasi generator-set 2. Unjuk kerja mesin diesel 3. Unjuk kerja generator set C. Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan penulisan laporan tugas akhir ini yaitu : 1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan program Diploma Tiga (D-III) Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan 2. Memahami sistem-sistem proses kerja mesin diesel dan generator D. Metode pengumpulan Data Penulis mengumpulkan data dengan menggunakan beberapa metode seperti: 1. Pengambilan data ke PTPN IV Mayang sebagai tempat generator yang dibahas oleh penulis; 2. Melakukan studi ke perpustakaan dan riset dari berbagai buku juga internet yang membahas topik pembahasan ini; 3. Bimbingan dari Dosen Pembimbing dan dari pihak-pihak terkait yang memahami tentang prinsip kerja mesin diesel dan generator. 2

12 E. Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat dari lapotran tugas akhir adalah: 1. Bagi penulis agar dapat menambah wawasan dan mengerti tentang prinsip kerja mesin diesel dan generator; 2. Sebagai bahan perbandingan bagi rekan-rekan mahasiswa yang ingin membahas topik yang sama di kemudian hari. 3