BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 36 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 PENDAHULUAN Materi penelitian dalam Tugas Akhir ini adalah analisis proses konversi energi pada PLTU Suralaya Unit 5 mulai dari energi pada batubara hingga menjadi energi listrik yang dihasilkan. Adapun prosedur atau cara yang berisi tahapan yang disusun secara sistematis dalam setiap proses analisis. Tiap tahapan menentukan tahapan selanjutnya, sehingga harus dilalui dengan teliti. Gambar 3.1 Diagram alir Tugas Akhir

2 METODE PENGUMPULAN DATA Metode yang digunakan penulis untuk menentukan keseimbangan energi, efisiensi, dan heat rate pada PLTU Suralaya Unit 5, dengan melakukan studi pustaka, dan studi lapangan Metode Studi Pustaka Metode ini dilakukan dengan membaca buku-buku sebagai referensi yang berupa manual book di Perpustakaan PT. Indonesia Power UP. Suralaya dan buku Heat rate handbook dari bagian perencanaan dan pengendalian operasi atau buku yang berkaitan dengan sistem pembangkit listrik tenaga uap, serta mencari sumber informasi lainnya sebagai dasar teori Metode Studi Lapangan Metode ini dilakukan dengan pengamatan dan pengumpulan data untuk mendapatkan data yang diperlukan yaitu parameter data yang digunakan untuk menentukan perhitungan Energi Balance PLTU Suralaya Unit 5. Pengambilan data dari dilakukan melalui dua tahapan. Yaitu pengambilan secara langsung dan tidak langsung Pengambilan Data Secara Langsung Tahapan pengambilan data secara langsung dilakukan dengan mencatat langsung data yang ditunjukkan oleh pembacaan alat ukur yang terdapat pada sistem pembangkitan dan telah terkoneksi pada DCS (Digital Control System) yang terletak di ruang pusat kontrol atau yang lebih disebut CCR (Central Control Room). Proses PLTU Suralaya Unit 5 diatur oleh DCS untuk mengendalikan semua sistem dan subsistem beserta dengan

3 38 komponen yang terkait di dalamnya. Sehingga operator hanya mengatur melaui panel yang terdapat di CCR untuk dapat menyediakan kebutuhan sistem atau beban. Gambar 3.2 Overveiw Monitor CCR PLTU Suralaya Unit 5 Karena sudah menggunakan sistem otomatis, maka semua komponen yang dikontrol akan bekerja secara bersamaan sesuai dengan output yang diinginkan. Datadata tersebut terkumpul dalam data Logger yang diatur oleh pihak Maintenance sub bidang Instument dan Control Unit 5-7 PLTU Suralya. Data Logger mencatat data parameter pada PLTU Suralaya Unit 5 tiap 15 menit sekali. Tahapan pengambilan parameter data adalah sebagai berikut: Data Batubara 1. Gross Calorific Value (GCV) atau kalori batubara 2. Flow (laju aliran massa) batubara Data Tekanan : 1. Main Steam 2. HP Turbine exhaust 3. Reheat Steam inlet

4 39 4. Reheat Steam outlet 5. Condensate at the outlet of heater #4 6. Feed Water at Deaerator outlet 7. Feed Water at BFP outlet 8. Feed Water at boiler economizer inlet 9. Extraction Steam to heater Extraction Steam to deaerator 11. Extraction Steam to heater Extraction Steam to heater Extraction Steam to heater Superheater spray water 15. Reheater spray water 16. Exhaust condenser Data Temperatur 1. Main Steam 2. HP Turbine exhaust 3. Reheat Steam inlet 4. Reheat Steam outlet 5. Condensate at the outlet of heater #4 6. Feed Water at Deaerator outlet 7. Feed Water at BFP outlet 8. Feed Water at boiler economizer inlet 9. Extraction Steam to heater Extraction Steam to deaerator 11. Extraction Steam to heater 6

5 Extraction Steam to heater Extraction Steam to heater Superheater spray water 15. Reheater spray water 16. Exhaust condenser Data Power (energi listrik) 1. Generator output power Gross 2. PS (Penggunaan Sendiri) 3. UST A + UST B Data Flow Calculation (laju aliran massa pada alat ukur) 1. Coal (batubara) 2. Main Steam 3. Feed Water to eco inlet 4. Condensat Water to deaerator 5. PSH Spray water 6. SSH Spray water 7. Reheat Spray water 8. Reheat Steam 9. Make Up Water to condenser

6 Pengambilan Data Secara Tidak Langsung Pengambilan data secara tidak langsung diambil dari tabel sifat uap, dan aplikasi Steam table. Data yang diambil adalah enthalpy specific (h), enthropy specific (s). Aplikasi yang digunakan adalah Water97_v13.xla Excel Add-In for Properties of Water and Steam in SI-Units Version February 2002, Copyright by Bernhard Spang, Hamburg, Germany. Water97_v13.xla adalah Add-In untuk MS Excel yang menyediakan seperangkat fungsi untuk menghitung sifat termodinamika dan transportasi air dan uap menggunakan standar industri IAPWS-IF97. Prosedur penggunaan software Water97_v13.xla Excel Add-In : 1. Perhitungan Specific enthalpy pada uap superheat dengan inputan data temperature dan tekanan: Penggunaan : enthalpyw(t; P) Argumen : T (temperature in K), P (pressure in bar) Satuan : specific enthalpy in kj/kg Batasan validasi : K T K and 0 < p 1000 bar Eror : enthalpyw = -1, temperature and/or pressure outside range Contoh : specific enthalpy of water at 10 bar and 400 K format pada worksheet cell; [ =enthalpyw(400; 10) ] 2. Perhitungan Specific enthalpy pada tekanan saturasi Penggunaan : - enthalpysatliqtw(t), perhitungan specific enthalpy pada fase cair, dengan datan input temperatur. : - enthalpysatliqpw(p), perhitungan specific enthalpy pada fase cair, dengan data input tekanan. : - enthalpysatvaptw(t perhitungan specific enthalpy pada fase uap, dengan data input temperature. : - enthalpysatvappw(p), perhitungan specific enthalpy

7 42 pada fase uap, dengan data input tekanan. Argumen : T temperature in K or P pressure in bar Unit : specific enthalpy in kj/kg Range of validity : K T K or Pa p Bar Eror : enthalpysatxxxxw = -1, temperature or pressure outside range Contoh : specific enthalpy of saturated Steam at 100 C format pada worksheet cell; [ =enthalpysatvaptw( ) ] Contoh prosedur penggunaan Water97_v13.xla Excel Add-In: 1. Instal software Water97_v13.xla dan add-ins pada pengaturan Excel 2. Penggunaan software pada Excel dengan mencari nilai enthalpy dengan parameter tekanan dan temperature uap. Gambar 3.5 Software Water97_v13.xla 3. Masukkan formula [ =enthalpyw(t+273; P) ] untuk mencari enthalpy dengan parameter tekanan dan temperatur, pada kolom yang diinginkan

8 43 Gambar 3.6 Contoh penggunaan Software Water97_v13.xla Pada contoh, tekanan 137,46 bar pada kolom B3 dan temperatur 540,22 0 C pada kolom C3. Masukkan formula [ =enthalpyw(c3+273; B3) ], kemudian enter untuk mendapatkan nilai enthalpy dengan satuan kj/kg. Gambar 3.7 Contoh hasil penggunaan Software Water97_v13.xla

9 KONSEP PERHITUNGAN DATA Data primer dan sekunder yang telah dikumpulkan dan dikelompokkan, selanjutnya diaplikasikan kedalam rumus teoritis. Adapun perhitungan data yang dilakukan adalah sebagai berikut: A. Perhitungan energi input (batubara) B. Perhitungan energi boiler C. Perhitungan efisiensi boiler D. Perhitungan kehilangan energi pada boiler E. Perhitungan energi siklus uap F. Perhitungan energi listrik generator G. Perhitungan kehilangan energi pada siklus uap H. Perhitungan efisiensi siklus uap I. Perhitungan efisiensi sistem PLTU J. Perhitungan turbin heat rate K. Perhitungan nett plant heat rate 3.4 KONSEP ANALISIS DATA Konsep analisis data pada penelitian ini yaitu data primer yang telah dikumpulkan dan dikelompokkan kemudian diaplikasikan kedalam rumus secara teoritis. Dari hasil perhitungan kemudian dilakukan analisis dengan metode statistik deskriptif, hasil perhitungan aktual dibandingkan dengan target kinerja yang digunakan oleh perusahaan. Data perhitungan pokok yang juga menjadi dasar utama dalam penelitian ini diantaranya laju energi batubara, energi panas pada boiler, energi pada siklus uap, dan energi yang dihasilkan generator. Perhitungan tersebut merupakan proses konversi energi

10 45 pada PLTU, dimana dengan energi input adalah energi yang terkandung dalam batubara menjadi energi keluaran yang dihasilkan PLTU yaitu energi listrik pada generator. Dari data-data tersebut kemudian dilakukan perhitungan untuk menentukan Heat rate Turbine (laju kalor), Nett Plant Heat rate (NPHR), dan Energi Balance PLTU Suralaya Unit 5. Kemudian untuk dianalisa Energi Balance, untuk dapat mengetahui kinerja dari PLTU Suralaya Unit 5. Adapun penggunaan alat bantu dalam melakukan analisis data. Software yang akan dijadikan rujukan adalah Water97_v13.xla untuk perhitungan dalam menentukan enthalpy pada uap, dan dibantu dengan Microsoft Excel 2013 untuk perhitungan matematis.