BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metodologi pengambilan data merupakan ilmu yang mempelajari metodemetode pengambilan data, ilmu tentang bagaimana cara-cara dalam pengambilan data. Dalam bab ini dijelaskan metode yang digunakan dalam penelitian. Dari data-data yang diperoleh lalu diolah dalam perhitungan kemudian dilakukan analisis data hasil perhitungan sehingga bisa didapatkan kesimpulan dari penelitian ini. Tempat dan waktu penelitian adalah di PT. PLN (PERSERO) Sektor Pembangkitan PLTGU Cilegon. Studi kepustakaan dilakukan di perpustakaan PLTGU Cilegon, manual book, data yang ada pada Center Control Room (CCR). Data operasi turbin gas yang diambil untuk penelitian ini yaitu data dari bulan Desember 2011 sampai September 2012 yang diunduh dari komputer perekam data operasi (Accessories Data Computer System). Perbedaan waktu dalam data ini bertujuan untuk memperoleh contoh variasi beban yang lebih akurat dalam memperoleh perbedaan beban yang lebih variatif. Objek penelitian yang dilakukan dalam tugas akhir ini adalah membandingkan efisiensi turbin gas terhadap beban untuk mencari kinerja turbin yang optimal dan beberapa hal yang menyebabkan perbedaan efisiensi turbin gas. 3.1. Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan antara lain : 1. Metode Studi Kepustakaan Metode ini dilakukan dengan mempelajari literatur dan buku referensi. Buku referensi didapatkan di perpustakaan PLTGU Cilegon yaitu dari manual book dan performance test report GT M701F serta materi yang didapatkan selama belajar di kampus. 2. Metode Lapangan Yaitu dengan pengamatan secara langsung sistem turbin gas yang ada di PLTGU Cilegon beserta parameter-parameter operasinya. 25
3. Metode Observasi Yaitu untuk mencari data-data yang diperlukan dalam penelitian tugas akhir yang kemudian digunakan untuk melakukan perhitungan dan menganalisa hasil perhitungan. 4. Metode Wawancara Yaitu pengajuan pertanyaan dan diskusi dengan pihak yang lebih ahli dalam bidang turbin gas untuk memperkuat data-data yang sudah didapatkan pada proses observasi. 3.2. Urutan Pelaksanaan Penelitian START Studi Pustaka, Observasi, Wawancara & Bimbingan Tabulasi Data Perhitungan Unjuk Kerja Analisa Data ya Kesimpulan END Gambar 3.1 Urutan Pelaksanaan Penelitian Studi Kepustakaan Yaitu mencari landasan teori dan metode perhitungan yang dibutuhkan dalam penyusunan tugas akhir dengan judul yang telah ditentukan. Landasan teori diperoleh dari perpustakaan PLTGU Cilegon, buku kuliah dan browsing di internet. 26
Observasi Yaitu mencari dan mengumpulkan data-data yang diperlukan untuk proses perhitungan dengan tujuan mengetahui hasil perhitungan efisiensi turbin gas terhadap beban. Wawancara & Bimbingan Yaitu dengan melakukan wawancara dan diskusi dengan personil bidang operasi dan pihak lain yang lebih ahli mengenai data aktual yang telah didapatkan dan melakukan bimbingan kepada dosen untuk mengetahui dasar perhitungan secara teoritis. Pengolahan Data (Tabulasi dan Perhitungan) Yaitu memasukkan data yang didapatkan secara aktual di tempat magang ke dalam metode perhitungan yang telah didapat menggunakan rumus yang telah ditentukan untuk mengetahui hasil perhitungan performa turbin gas. Analisa Data Yaitu menganalisa data-data dengan membuat grafik hubungan efisiensi turbin gas terhadap beban, sehingga mengetahui performa turbin gas dan mengetahui faktor yang mempengaruhi performa turbin gas. Kesimpulan Yaitu pembahasan akhir yang diambil dari semua proses yang telah dilewati dalam penyusunan Tugas Akhir. 3.3. Parameter Data Yang Dibutuhkan Parameter yang dibutuhkan untuk menganalisa unjuk kerja turbin gas antara lain: T1 = Temperatur udara masuk kompresor Yaitu temperatur udara masuk kompresor dalam derajat Celcius ( o C). Data T2 = Temperatur udara keluar kompresor Yaitu temperatur udara hasil kompresi dalam derajat Celcius ( o C). Data 27
T4 = Temperatur gas keluar turbin Yaitu temperatur gas keluar turbin dalam derajat Celcius ( o C). Data P1 = Tekanan masuk kompresor Yaitu tekanan udara pada saat masuk kompresor dengan satuan kg/cm 2. Data P2 = Tekanan keluar kompresor Yaitu tekanan hasil kompresi dengan satuan kg/cm2. Data didapatkan dari komputer monitoring di Center Control Room (CCR). cpg = Panas spesifik gas Yaitu nilai panas spesifik gas hasil pembakaran di ruang bakar dengan satuan kj/kg C. Data didapatkan dari manual book Operation & Maintenance. k = Rasio panas spesifik Yaitu rasio panas spesifik. Data didapatkan dari buku referensi. ṁbb = Laju aliran massa bahan bakar Yaitu laju aliran massa bahan bakar pada ruang bakar dalam Nm 3 /h. Data Air Fuel Ratio Yaitu perbandingan antara laju bahan bakar gas dengan laju udara. Data didapatkan dari manual book Operation & Maintenance. [4] Komposisi Bahan Bakar Yaitu komposisi bahan bakar yang digunakan untuk pembakaran. Data didapatkan dari Laboratorium PLTGU Cilegon. Nilai kalor bahan bakar rendah (LHV) Yaitu nilai nilai kalor bahan bakar pada setiap komposisi bahan bakar yang digunakan dalam kj/kg. Beban Beban (Aktual load) yaitu beban pada PLTG saat beroperasi dengan satuan (MW). Data didapatkan dari komputer monitoring di Center Control Room (CCR). 28
3.4. Variabel Beban Beban sistem tenaga listrik berubah dari menit ke menit dan akan berubah karena adanya perubahan pola konsumsi penyaluran. Pola beban ini sangat menentukan kombinasi pengoperasian jenis pembangkit, yang tentunya berujung pada biaya pembangkitan. Pada turbin gas yang mempunyai kapasitas 240 MW perbedaan beban saat beroperasi akan mempengaruhi performa turbin gas itu sendiri. Oleh sebab itu penelitian unjuk kerja turbin gas ini menggunakan variasi beban yang dimulai dari beban 50% sampai dengan 100%. Untuk beban dibawah 50% sangat jarang ditemukan karena permintaan sistem penyaluran. Variasi beban yang digunakan oleh penulis antara lain: Beban PLTG 50 % = 120 MW Beban PLTG 60 % = 144 MW Beban PLTG 70 % = 168 MW Beban PLTG 80 % = 192 MW Beban PLTG 90 % = 216 MW Beban PLTG 100 % = 240 MW Untuk beban dibawah 50% sangat jarang ditemukan karena permintaan sistem penyaluran itu sendiri dan seringnya PLTGU Cilegon beroperasi sebagai base load. 3.5. Data Penelitian Data yang diperoleh selama melakukan observasi di PT. PLN (PERSERO) Sektor Pembangkitan PLTGU Cilegon di Central Control Room yaitu : Tabel 3.1 Data Air Fuel Ratio Beban (%) AFR 100 1 : 40 90 1 : 41.6 80 1 : 43.2 70 1: 45,2 60 1: 47.6 50 1 : 50 29
Tabel 3.1 di atas merupakan data dari perbandingan udara dengan bahan bakar yang digunakan. Perbandingan tersebut sudah ada pada desain pabrikan mesin yang terdapat dalam manual book Operation & Maintenance. Tabel 3.2 Data Nilai Kalor Bahan Bakar Rendah (Low Heating Value) Komposisi Rumus Kimia Berat Molekul (kg/kmol) kj/liter LHV kj/kg Carbon dioxide CO2 44,010 Nitrogen N2 28,013 Methane CH4 16,043 33496 49994 Ethane C2H6 30,071 60618 47489 Propane C3H8 44,099 87501 46370 N-butane C4H10 58,126 114191 45768 Iso butane C4H10 58,126 113901 45652 I-pentane C5H12 72,150 135911 45258 N-pentane C5H12 72,150 136246 45370 N-hexane C6H14 86,180 161930 45156 Tabel 3.2 di atas merupakan tabel dari nilai kalor bahan bakar yang digunakan pada turbin gas yang dalam hal ini adalah komposisi Natural Gas. Data tersebut diperoleh dari lampiran III Tabel Nilai-Nilai Low Heating Value. Tabel 3.3 Data Komposisi Bahan Bakar Komposisi Rumus Kimia Mol (%) Carbon dioxide CO2 5 Nitrogen N2 0,61 Methane CH4 84,49 Ethane C2H6 4,91 Propane C3H8 2,88 N-butane C4H10 0,6 Iso butane C4H10 0,79 I-pentane C5H12 0,27 N-pentane C5H12 0,17 N-hexane C6H14 0,15 30
Tabel 3.3 merupakan data dari jumlah mol yang terkandung di dalam properties bahan bakar pada PLTGU Cilegon. Data pada tabel 3.3 didapat dari laboratorium dengan melakukan analisa pada bahan bakar gas yang digunakan oleh staf laboratorium. Tabel 3.4 Data Operasi Turbin Gas Pada Temperatur Ambient 28 o C Waktu Beban T 2 P 2a P 2b P 2c T 4 ṁ bb Operasi (MW) ( o C) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) ( o C) (Nm 3 /h) 6/12/2012 8:45 239,17 440,67 16,06 16,06 16,048 603,902 63847,89 6/16/2012 9:43 216,77 431,7 14,742 14,746 14,82 592,701 59882,71 6/8/2012 9:29 191,07 419,58 13,65 13,578 13,582 578,007 54741,82 12/18/2011 14:02 168,27 408,14 12,65 12,586 12,592 568,195 55142,07 12/18/2011 12:55 144,21 398,27 11,622 11,568 11,566 553,065 44243,2 12/16/2011 22:07 120,96 394,6 11,022 10,966 10,968 545,533 56460,8 Table 3.4 di atas berisi data operasi pada temperatur ambient 28 o C, dengan beban yang berbeda-beda. Data tersebut diambil dari alat ukur yang terintegrasi pada komputer di control room secara real time saat mesin beroperasi. Data pada tabel 3.4 telah dipilih sesuai kebutuhan untuk analisa yang akan dilakukan. Tabel 3.5 Data Operasi Turbin Gas Pada Temperatur Ambient 30 o C Waktu Beban T 2 P 2a P 2b P 2c T 4 ṁ bb Operasi (MW) ( o C) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) ( o C) (Nm 3 /h) 6/11/2012 9:46 238,11 447,41 15,88 15,878 15,874 606,404 65007,98 9/24/2012 14:22 215,76 441,87 15,204 15,124 15,136 609,139 58938,13 6/12/2012 11:31 191,46 427,37 13,808 13,808 13,806 587,16 53900,63 9/17/2012 14:07 169,41 413,78 12,742 12,668 12,674 566,809 49158,57 9/22/2012 14:08 144,66 405,77 11,65 11,584 11,586 558,974 42977,2 6/17/2012 18:51 120,15 391,94 10,548 10,554 10,616 560,253 39902,09 31
Tabel 3.5 merupakan data yang diambil pada temperatur ambient 30 o C. Untuk urutan data yang diambil sama dengan Tabel 3.4, yang membedakan hanya temperatur ambientnya. 32