Download - Boiler
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Melihat semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi saat
ini, dimana tuntutan terhadap dunia pengajaran dan pendidikan semakin tinggi
sehingga materi yang diterapkan semakin kompleks. Universitas 45 Surabaya
sebagai lembaga akademis yang berorientasi pada ilmu pengetahuan dan
teknologi diharapkan mampu menerapkan kurikulum yang fleksibel dan
mengakomodasi perkembangan yang ada.
Kerja praktek merupakan salah satu mata kuliah di perguruan tinggi
yang bertujuan agar mahasiswa mampu belajar dari suatu lingkungan tempat
kerja, sehingga nantinya mahasiswa dapat mengetahui kondisi tempat kerja yang
sesuai dengan bidang keahliannya. Kuliah kerja praktek sangat berarti dan
penting bagi mahasiswa karena dengan demikian mahasiswa akan mendapat
gambaran secara langsung tentang dunia kerja, sehingga akan menjadi terbiasa
dan terampil saat memasuki dunia kerja. Pelaksanaan kerja praktek ini tidak
terlepas dari peran penting pihak perusahaan, khususnya kalangan industri untuk
memfasilitasi kegiatan ini demi kemajuan dunia pendidikan dan bisnis. Dengan
adanya kerja praktek ini diharapkan mahasiswa dapat menerapkan teori–teori
yang didapat dari bangku perkuliahan untuk belajar memecahkan masalah-
masalah yang timbul di lapangan sehingga akan dapat meningkatkan daya pikir
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
1
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
dan kreativitas mahasiswa dengan mendapatkan gambaran langsung dari dunia
kerja yang pada akhirnya lebih siap dalam menghadapi tantangan dunia kerja
di lapangan.
Selain hal diatas, kerja praktek merupakan perwujudan proses link and
match antara dunia kerja dengan dunia pendidikan. Hal ini sejalan dengan
program pemerintah untuk meningkatkan hubungan antara program perguruan
tinggi dengan pihak industri, yaitu untuk meningkatkan mutu kelulusan
mahasiswa.
1.2. Maksud dan Tujuan
Dalam pelaksanaan Kerja Praktek ini, penulis mempunyai tujuan
sebagai berikut:
1.2.1. Tujuan Umum:
Untuk memenuhi persyaratan kelulusan pada Jurusan Teknik Mesin
Universitas 45 Surabaya.
Untuk mendapatkan pengalaman kerja sekaligus menggabungkan antara
teori yang diperoleh dari kampus dengan kenyataan di lapangan kerja.
Untuk melatih ketrampilan, sikap serta pola bertindak di dalam lingkungan
kerja yang sesungguhnya.
1.2.2. Tujuan Khusus :
Untuk mengetahui proses yang tejadi pada suatu Pembangkit Listrik
Tenaga Uap, dalam hal ini oleh PT. PJB UBJ O&M PLTU REMBANG.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
2
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Sasaran yang ingin dicapai dalam kerja praktek ini adalah kami mampu
mengambil manfaat yang diperoleh dilapangan dalam pelaksanaan dan
pengawasan untuk dapat digunakan sebagai bekal untuk bekerja di lapangan
nantinya.
1.3. Waktu dan Tempat
Tempat pelaksanaan Kerja Praktek adalah di PT. PJB UBJ O&M
PLTU REMBANG yang berlokasi di Jl. Raya Semarang – Surabaya Km. 130
Desa Leran, Kecamatan Sluke Kabupaten Rembang, Propinsi Jawa Tengah dan
pelaksanaannya selama 2 minggu mulai tanggal 09 April 2012 s/d 20 April 2012
setiap hari kerja.
1.4. Metode Pelaksanaan
Dalam kerja Praktek ini rencana metode pelaksanaannya adalah :
1. Studi literatur, data-data yang ada di perpustakaan milik PLTU Rembang.
2. Diskusi dengan pembimbing atau staf yang telah ditunjuk oleh PT. PJB UBJ
O&M Rembang.
3. Mengadakan pengamatan langsung terhadap kegiatan pembangkitan tenaga
listrik di PT. PJB UBJ O&M Rembang.
4. Melakukan wawancara dengan operator atau staf di setiap ruang operator.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
3
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
BAB II
DATA UMUM PT. PJB UBJ O&M REMBANG
2.1. Sejarah singkat PLTU Rembang
Secara geografis PLTU 1 Jawa Tengah, Rembang di 110o-111o30’BT
dan 6o30’-7oLS tepatnya terletak di desa Leran & Trahan,kecamatan
Sluke,kabupaten Rembang di kawasan pantai sebelah kiri jalan utama Pantura
Rembang-Surabaya,kira-kira 20 Km dari kota Rembang dan 137 Km dari kota
Semarang,Jawa Tengah.
Design untuk turbin generator (gross) output untuk masing-masing unit
300-400 MW adalah 315,86 MCR (2 x 300-400 MW). Periode ekonomis untuk
pengoperasian adalah 30 tahun dengan capacity factor 80%.Adapun owner
untuk PLTU Rembang adalah PT.PLN (Persero) dengan alamat di
Jl.Trunujoyo Blok M I/135,kebayoran Baru,Jakarta 12160,Indonesia.
Pembangunan PLTU 1 Jawa Tengah,Rembang 2x315 MW yang
menggunakan bahan bakar batubara sebagai pengganti Bahan Bakar Minyak
(BBM) merupakan salah satu perwujudan dari program percepatan 10.000 MW
yang bertujuan :
1. Untuk mengantisipasi kenaikan harga minyak di dalam negeri akibat kenaikan
harga minyak dunia sehingga diperoleh biaya pokok produksi pembangkit yang
relative lebih murah.
2. Penghematan yang diperoleh sebesar ± Rp.4 trilyun per tahun
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
4
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
3. Meningkatkan mutu dan keandalan sistem penyediaan,penyaluran,dan pelayanan
listrik kepada masyarakat di wilayah kelistrikan Jawa-Bali.
PLTU 1 Jawa Tengah,Rembang yang dibangun menggunakan bahan
bakar batubara berkalori rendah (LHV: 4.120 kcal/kg)memerlukan batubara per
tahun sebesar 2.160.000 ton dan diangkut menggunakan barge/tongkang menuju
ke PLTU melalui jetty sebagai sarana pelabuhan khusus bongkar muat batubara
dan energi listrik yang dihasilkan PLTU disalurkan melalui Saluran Udara
Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kV ke Gardu Induk
(GI) 150 kV Rembang sepanjang ± 22 Km,Gardu Induk 150 kV Pati
sepanjang ± 60 Km,dan Gardu Induk 150 kV di sekitarnya. Pemasangan struktur
baja tower SUTT terdiri dari 70 tower.Bahan bakar yang digunakan PLTU
Rembang adalah batubara dari Kalimantan dan Sumatera. Untuk NPHR (tidak
termasuk jetty power consumption dan common auxiliary) adalah 2.232
kcal/kwh. Untuk system pendinginan menggunakan air laut dari Laut Jawa.
PLTU Rembang sendiri mulai dibangun sekitar tahun 2007 dan progress
kemajuan PLTU Rembang hingga tanggal 30 Juni 2009 adalah sebesar 87,87%.
KONTRAK PLTU REMBANG
Lingkup Pekerjaan : Pembangunan 2 x 315 MW ( EPC Contract)
Nama Pelaksana Proyek : Zelan-Priamanaya-Tronoh Consortium
No & Tgl Kontrak : 053.PJ/041/DIR/2007,21 Maret 2007
Nilai Kontrak : USD.353.793.443,8 +
Rp.2.565.638.698.811,50 (Incl.VAT)
Commercial Operation Date
Unti # 1
Unit # 2
:
:
21 September 2009
21 Desember 2009
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
5
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Design Review & Approval
Drawing
: PT.PLN (PERSERO) Jasa Enjiniring
Supervisi Konstruksi : PT.PLN (PERSERO) Jasa Manajemen
Konstruksi
SUTT 150 kV terkait PKLTU
Rembang
: PT.PLN (PERSERO) Pikitring JBN
Sertifikasi & Komisioning : PT.PLN (PERSERO) Jasa Sertifikasi
Jasa Konsultan QA/QC : Black & Veatch International Company Joint
Operation dengan Konsorsium PT. Jaya CM,
PT. Emka Rekayasa Energi, PT.Kwarsa
Hexagon
2.2. Penunjukan PT. PJB UBJ O&M sebagai aset Operator
PT Pembangkitan Jawa Bali (PT PJB) adalah anak perusahaan yang
sepenuhnya dimiliki oleh PLN dan dibentuk sebagai perusahaan di bidang
penyedia tenaga listrik berupa kegiatan pembangkitan tenaga listrik,
pengoperasian dan pemeliharaan pusat pembangkit listrik. PLN telah menunjuk
PT PJB sebagai asset operator untuk melaksanakan operasi dan pemeliharaan
PLTU Proyek Percepatan Diversifikasi Energi 10.000 MW. Proses penunjukan
ini melalui beberapa tahap, yaitu:
RUPS PT PJB tanggal 28 Januari 2008 yang diantaranya
memutuskan bahwa PT PJB ditugaskan untuk melaksanakan operasi dan
pemeliharaan PLTU Rembang, PLTU Indramayu, PLTU Paiton Baru dan PLTU
Pacitan.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
6
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
PT PJB mengajukan Proposal Pengelolaan O&M PLTU 10.000
MW, melalui surat No. A009a150, tanggal 30 Mei 2008.
Surat PLN kepada PT PJB No. 02027/060/DIRUT/2008,
tanggal 22 Juli 2008, perihal: Penunjukan Pengelolaan O&M PLTU Batubara,
yang intinya dengan pertimbangan proposal yang disampaikan PT PJB, PLN
menunjuk PT PJB untuk melaksanakan operasi dan pemeliharaan PLTU pada 4
(empat) lokasi:
Letter of intent No. 01765/121/DIRUT/2008 tanggal 25 Juli 2008, yang
intinya bahwa sejalan dengan keputusan RUPS PT PJB pada tanggal 28 Januari
2008 dan setelah mempelajari surat PT PJB No. A009a150 tanggal 30 Mei 2008,
PLN menugaskan PT PJB untuk melaksanakan operasi dan pemeliharaan PLTU
Proyek Percepatan pada 4 (empat) lokasi.
Perjanjian Induk antara PLN dan PT PJB tentang Jasa Operasi dan
Pemeliharaan Pusat Listrik Tenaga Uap Proyek Percepatan 10.000 MW, pada
tanggal 16 Desember 2008, yang menyepakati untuk mengatur, menetapkan
ketentuan dan syarat-syarat pokok pelaksanaan jasa operasi dan pemeliharaan
PLTU 4 (empat) lokasi yang selanjutnya secara lebih detil dan terperinci akan
disepakati secara tertulis oleh PLN dan PT PJB dan dituangkan dalam bentuk:
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
7
No. Pembangkit Lokasi Kapasitas
1. PLTU 1 - Jawa Barat Indramayu 3x330 MW
2. PLTU 1 - Jawa Tengah Rembang 2x315 MW
3. PLTU 1 - Jawa Timur Pacitan 2x315 MW
4. PLTU 2 - Jawa Timur Paiton Baru 1x660 MW
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
1) Perjanjian Jasa Operasi dan Pemeliharaan Tahap Supporting
2) Perjanjian Jasa Opearsi dan Pemeliharaan Performance Based
Penyampaian Kerangka Acuan Kerja Pekerjaan Jasa Operasi dan
Pemeliharaan PLTU PPDE Sistem Jamali kepada PT PJB oleh PLN melalui
surat No. 00059/150/ DIR/2009 tanggal 12 Januari 2009. KAK ini dimaksudkan
sebagai acuan PT PJB dalam mempersiapkan program-program dan persiapan
pra-COD dan membuat kesepakatan-kesepakatan untuk dituangkan dalam
Perjanjian Jasa O&M dengan PLN.
Perjanjian antara PLN dan PT PJB tentang Jasa Operasi dan Pemeliharaan
Pusat Lisrik Tenaga Uap Proyek Percepatan Diversifikasi Energi 10.000 MW
Tahap Supporting untuk PLTU Jawa Tengah 1, Rembang (2x315 MW) pada
tanggal 01 Maret 2010. Yang merupakan turunan secara detil dan terperinci dari
Perjanjian Induk untuk PLTU lokasi Rembang.
2.2 Latar Belakang
Pembangunan Proyek Percepatan Pembangkit Tenaga Listrik berbahan
bakar batubara berdasarkan pada Peraturan Presiden RI Nomor 71 Tahun 2006
tanggal 05 Juli 2006 tentang penugasan kepada PT. PLN (Persero) untuk
melakukan Percepatan Pembangunan Pembangkit Tenaga Listrik yang
menggunakan batubara. Perpres ini menjadi dasar bagi pembangunan 10 PLTU
di Jawa dan 25 PLTU di Luar Jawa Bali atau yang dikenal dengan nama Proyek
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
8
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Percepatan PLTU 10.000 MW. Proyek-proyek pembangunan PLTU tersebut
diharapkan siap beroperasi tahun 2009/2010.
Proyek pembangunan PLTU tersebut di Sistem Jawa-Bali
membutuhkan waktu yang relatif singkat yaitu 36 hingga 42 bulan dengan
tujuan untuk dapat segera mengatasi defisit penyediaan listrik. Oleh PLN
pengoperasian PLTU baru, yang secara total akan membutuhkan +/- 2000
tenaga operator dan teknisi baru, diserahkan kepada Anak Perusahaan PLN,
yaitu PT Indonesia Power (PT IP) dan PT Pembangkitan Jawa Bali (PT
PJB).
Mengingat sifat dan tanggung jawab pengelolaannya, maka hal yang
paling efisien secara komersial bagi PLN adalah menetapkan dua tahapan
Perjanjian O&M dengan Anak Perusahaannya, yang keuangannya terkonsolidasi
secara korporat dengan PLN. Dua tahap perjanjian jasa O&M tersebut adalah
sebagai berikut:
1. Perjanjian Jasa Support Operasi dan Pemeliharaan / O&M Supporting
Agreement, dengan asas penggantian biaya kegiatan O&M yang meliputi
masa mobilisasi sebelum COD sampai dengan FAC. Dengan dua kegiatan
besar, yaitu:
a) Kegiatan mobilisasi, yaitu tahapan persiapan sumber daya yang akan
dipergunakan untuk melakukan tugas pengoperasian dan pemeliharaan
yang dilakukan sekurang-kurangnya 6 bulan sebelum COD.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
9
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
b) Kegiatan pendukung aktifitas operasi dan pemeliharaan, yaitu kegiatan
operasi PLTU setelah COD sampai dengan FAC pada masa garansi,
dimana kontraktor O&M dalam mengoperasikan PLTU masih di bawah
supervisi kontraktor EPC. Dalam hal ini kontraktor O&M bertindak
sebagai wakil PLN dalam mendapat supervisi dari kontraktor EPC
apabila tercantum dalam kontrak EPC.
2. Perjanjian Jasa Opearsi dan Pemeliharaan berbasis kinerja / O&M
Performance Base Agreement, dengan asas reward & punishmnet terhadap
pembayaran jasa O&M setelah FAC, kontraktor O&M bertanggung jawab
penuh terhadap kinerja PLTU.
Secara umum pergantian fase masa konstruksi pembangunan ke fase masa
pengusahaan PLTU dapat ditunjukkan pada gambar tahapan kegiatan O&M
pada horison waktu sebelum dan sesudah COD seperti berikut:
Selain menunjuk Anak Perusahaan sebagai asset operator, PLN juga
akan melimpahkan kewenangan kepada Unit Bisnis Pembangkitan (UBP)
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
10
Warranty Period
PERJANJIAN INDUK / O&M Master of Agreement
O&M Tahap I:SUPPORTING O&M Agreement
O&M Tahap II:PERFORMANCE BASED O&M
Agreement
Performance BaseCOD
FACTahap Konstruksi
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
sebagai asset manager untuk melakukan transaksi dengan PT IP dan PT PJB
untuk perjanjian jasa O&M yang terdiri dari dua tahap kegiatan O&M tersebut.
2.3 Plant Lay Out PLTU Rembang
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
11
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
2.2.Struktur Organisasi PT.PJB UBJ O&M PLTU Rembang.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
12
MANAJERADMINISTRASI
GENERAL MANAJERUNIT BISNIS JASA O&M – PLTU
REMBANG
MANAJEROPERASI
MANAJERPEMELIHARAA
N
MANAJERENJINEERING
SPV. SO TURBINSPV. PEMELIHARAAN MEKANIK
SPV.
PEMELIHARAAN LISTRIK
SPV. PEMELIHARAAN
INSTRUMENT DAN KONTROL
SPV. SO BOILER
SPV. COMPONENT ANALYST
SPV. QRM
SPV. CBM
SPV. SO COMMON
MANAJEROPERASI
SPV. SENIOR SDM
SPV. SEKETARIAT UMUM
SPV. LOGISTIK DAN PENGADAAN
SPV. KEUANGAN
SPV. KEUANGAN
SPV. PRODUKSI SHIFT A
SPV. PRODUKSI SHIFT B
SPV. PRODUKSI SHIFT C
SPV. PRODUKSI SHIFT D
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
BAB III
FUNGSI DAN PRINSIP KERJA PLTU
3.1. Fungsi
PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga termal yang banyak
digunakan, karena efisiensinya baik dan bahan bakarnya mudah didapat
sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. PLTU merupakan mesin
konversi energi yang merubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi
listrik. Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 (tiga) tahapan
yaitu :
1. Energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam
bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.
2. Energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk
putaran.
3. Energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Gambar 1, proses konversi energi pada PLTU
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
13
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Dibanding jenis pembangkit lainnya PLTU memiliki beberapa
keunggulan. Keunggulan tersebut antara lain :
•Dapat dioperasikan dengan menggunakan berbagai jenis bahan bakar (padat,
cair, gas).
•Dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi
•Dapat dioperasikan dengan berbagai mode pembebanan
•Kontinyuitas operasinya tinggi
•Usia pakai (life time) relatif lama
Namun PLTU mempunyai bebrapa kelemahan yang harus
dipertimbangkan dalam memilih jenis pembangkit termal. Kelemahan itu
adalah:
•Sangat tergantung pada tersedianya pasokan bahan bakar
•Tidak dapat dioperasikan (start) tanpa pasok listrik dari luar
•Memerlukan tersedianya air pendingin yang sangat banyak dan kontinyu
•Investasi awalnya mahal
Gambar 2, Tata letak PLTU Batubara
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
14
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
1.2. Prinsip Kerja
PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara
tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara
berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :
1. Air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas
permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan
dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara
sehingga berubah menjadi uap.
2. Uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu
diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya
mekanik berupa putaran.
3. Generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar
menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan
magnet dalam kumparan.
Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan
dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air. Air kondensat hasil
kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler. Demikian
siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang. Gambar 3
menunjukkan diagram sederhana PLTU dengan komponen utama dan siklus
kerja sistem-sistemnya.
Putaran turbin digunakan untuk memutar generator yang dikopel
langsung dengan turbin sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik
dari terminal output generator.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
15
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
z
Gambar 3, Siklus fluida kerja (air uap) PLTU
Sekalipun siklus fluida kerjanya merupakan siklus tertutup, namun
jumlah air dalam siklus akan mengalami pengurangan. Pengurangan air ini
disebabkan oleh kebocoran kebocoran baik yang disengaja maupun yang
tidak disengaja. Untuk mengganti air yang hilang, maka perlu adanya
penambahan air kedalam siklus. Kriteria air penambah (make up water) ini
harus sama dengan air yang ada dalam siklus.
1.3. Siklus Rankine
Siklus kerja PLTU yang merupakan siklus tertutup dapat digambarkan
dengan diagram T – s (temperatur – entropi). Siklus ini adalah penerapan siklus
rankine ideal. Adapun urutan langkahnya adalah sebagai berikut :
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
16
Bahan bakar
Generator
Turbin uap
Boilerrr
Induced Draft Fan
Boiler Feed Pump
Kondensor
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 4, diagram T – s siklus PLTU (siklus rankine)
• a - b : air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah
kompresi isentropis, dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.
• b - c : air bertekanan ini dinaikkan suhunya hingga mencapai titik didih.
• c - d : air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut
vapourising (penguapan) dengan proses isobar isotermis, terjadi di boiler.
• d - e ; uap dipanaskan lebih lanjut hingga mencapai suhu kerjanya. Langkah
ini terjadi di boiler dengan proses isobar.
• e - f : uap melakukan kerja sehingga tekanan dan suhunya turun. Langkah
ini adalah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
17
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
• f – a ; pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air
kondensat. Langkah ini adalah isobar isotermis, dan terjadi didalam
kondensor.
1.4. Bagian-bagian PLTU
PLTU adalah mesin pembangkit yang terdiri dari komponen utama dan
instalasi peralatan penunjang. Komponen utama PLTU terdiri dari empat, yaitu
( i ) Boiler
(ii ) Turbin uap
(iii) Kondensor
(iv) Generator
Sedangkan peralatan penunjang terdiri dari
- Desalination plant (unit desal)
- Demineraliser plant (unit demin)
- Hidrogen plant (unit hidrogen)
- Chlorination plant (unit chlorin)
- Auxiliary boiler
- Coal and ash handling
Tiap-tiap komponen utama dan peralatan penunjang dilengkapi dengan
sistem-sistem dan alat bantu yang mendukung kerja komponen tersebut.
Gangguan atau malfunction dari salah satu bagian komponen utama akan dapat
menyebabkan terganggunya seluruh sistem PLTU.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
18
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
2. Boiler dan Alat Bantu
2.1. Prinsip Kerja
Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi
untuk merubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi
dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan panas hasil
pembakaran bahan bakar. Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam
ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar.
Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan
temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan
pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler
yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut dengan water tube
boiler (boiler pipa air).
Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut dengan steam
generator (pembangkit uap) mengingat arti kata boiler hanya pendidih,
sementara pada kenyataannya dari boiler dihasilkan uap superheat bertekanan
tinggi. Ditinjau dari bahan bakar yang digunakan, maka PLTU dapat
dibedakan menjadi :
- PLTU Batubara
- PLTU Minyak
- PLTU Gas
- PLTU Nuklir atau PLTN
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
19
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Jenis PLTU batubara masih dapat dibedakan berdasarkan proses
pembakarannya, yaitu PLTU dengan pembakaran batubara bubuk (PF boiler)
dan PLTU dengan pembakaran batubara curah (chain grate boiler). Perbedaan
antara PLTU Batubara dengan PLTU minyak atau gas adalah pada peralatan
dan sistem penanganan dan pembakaran bahan bakar serta limbah abunya.
PLTU batubara mempunyai peralatan bantu yang lebih banyak dan lebih
komplek dibanding PLTU minyak atau gas. PLTU gas merupakan PLTU yang
paling sederhana peralatan bantunya.
Gambar 5, tata letak boiler batubara
Ditinjau dari tekanan ruang bakar boilernya, PLTU dapat dibedakan menjadi :
- PLTU dengan pressurised boiler
- PLTU dengan balanced draft boiler
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
20
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
- PLTU dengan vacuum boiler
Sistem pengaturan tekanan ruang bakar (furnace pressure) biasa
disebut draft atau tekanan statik didalam ruang bakar dimana proses
pembakaran bahan bakar berlangsung. PLTU dengan pressurised boiler
(tekanan ruang bakar positif) digunakan untuk pembakaran bahan bakar
minyak atau gas. Tekanan dalam ruang bakar yang positif diakibatkan oleh
hembusan udara dari kipas tekan paksa (forced draft fan, FDF). Gas buang
keluar dari ruang bakar ke atmosfir karena perbedaan tekanan.
Gambar 8, diagram balanced draft boiler
PLTU dengan balanced draft boiler (tekanan berimbang) biasa
digunakan untuk pembakaran bahan bakar batubara. Tekanan ruang bakar
dibuat sedikit dibawah tekanan atmosfir, biasanya sekitar – 10 mmH2 O.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
21
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Tekanan ini hasil dari pengaturan dua buah kipas, yaitu kipas hisap paksa
(induced draft fan, IDF) dan FDF. IDF berfungsi untuk menghisap gas dari
ruang bakar dan membuang ke atmosfir melalui cerobong.
Sedangkan PLTU dengan vacum boiler tidak dikembangkan lagi
sehingga saat ini tidak ada lagi yang menerapkan PLTU dengan boiler
bertekanan negatif.
2.2. Sirkit Air dan Uap
Sirkit air dan uap dalam boiler merupakan satu mata rantai rangkaian
siklus fluida kerja. Boiler mendapat pasokan fluida kerja air dan
menghasilkan uap untuk dialirkan ke turbin.
a. Sirkit air
Air sebagai fluida kerja diisikan ke boiler menggunakan pompa air pengisi
(BFP) dengan melalui economiser dan ditampung didalam drum boiler.
Economiser adalah bagian dari boiler yang merupakan pemanas air terakhir
sebelum masuk ke drum. Didalam economiser air menyerap panas gas
buang yang keluar dari superheater sebelum dibuang ke atmosfir melalui
cerobong.
Sirkit air diboiler adalah, air dari drum turun melalui pipa-pipa down comer
ke header bawah (bottom header). Dari header bawah air didistribusikan ke
pipa-pipa pemanas (riser) yang tersusun membentuk dinding ruang bakar
boiler. Didalam riser air mengalami pemanasan sehingga mendidih dan naik
ke drum kembali.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
22
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Peralatan yang dilalui dalam sirkit air adalah drum boiler, down comer,
header bawah (bottom header), dan riser.
Perpindahan panas dari api/gas ke air didalam pipa-pipa boiler terjadi
secara radiasi, konveksi dan konduksi. Akibat pemanasan selain temperatur
naik hingga mendidih juga terjadi sirkulasi air secara alami dari drum turun
melalui down comer ke header bawah dan naik kembali ke drum melalui
pipa-pipa riser.
Adanya sirkulasi ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan terhadap
pipa-pipa pemanas dan mempercepat proses perpindahan panas. Kecepatan
sirkulasi akan berpengaruh terhadap produksi uap dan kenaikan tekanan
serta temperaturnya.
Gambar 9, economiser tipe pipa bersirip (fin tubes)
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
23
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 10, sirkit air di boiler.
Gambar 12, Pipa riser dan dinding ruang bakar boiler.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
24
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Drum boiler berfungsi untuk menampung dan mengontrol kebutuhan
air di boiler. Fungsi lain yang tidak kalah pentingnya adalah memisahkan uap
dan air. Untuk mengontrol kebutuhan air boiler, maka level air di drum harus
dijaga konstan pada level normalnya. Level ini dapat dilihat di kontrol room
maupun di lokal. Kualitas air di boiler juga harus dipantau dengan mengambil
sampelnya dari air didrum.
Gambar 13, konstruksi drum boiler.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
25
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
b. Sirkit Uap
Sirkit uap dalam boiler adalah, uap dari drum boiler dalam kondisi
jenuh dialirkan ke superheater I (primary SH) dan ke superheater II (secondary
SH) kemudian ke outlet header untuk selanjutnya disalurkan ke turbin.
Apabila suhu uap melebihi batas suhu kerjanya, maka de superheater kerja
menyemprotkan air untuk menurunkanl suhu sehingga sesuai harga yang
diinginkan. Desuperheater terletak diantara superheater I dan Superheater II.
Superheater berfungsi untuk memanaskan uap agar kandungan energi panas
dan kekeringan nya bertambah sehingga menjadi uap superheat (uap panas
lanjut). Pemanasan dilakukan dalam dua atau tiga tahap. Sebagai pemanasnya
adalah gas hasil pembakaran bahan bakar.
Gambar 14, sirkit uap superheat
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
26
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 15, sirkit uap reheat.
Gambar 14, sirkit uap Reheater
Reheater berfungsi untuk memanaskan uap dari HP turbin agar
kandungan energi panasnya meningkat lagi setelah memutar turbin. Uap ini
selanjutnya dialirkan kembali ke turbin (IP turbin). Pemanasan dilakukan
dengan gas buang keluar superheater.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
27
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 16, siklus uap pltu dengan reheat
2.3. Sistem Udara dan Gas
a. Sirkit udara
Udara berfungsi untuk proses pembakaran bahan bakar sehingga disebut
udara pembakaran. Udara berasal dari atmosfir dihisap oleh FD fan dan
dialirkan ke air heater. Udara panas dari air heater kemudian masuk kedalam
windbox dan selanjutnya didistribusikan ke tiap-tiap burner untuk proses
pembakaran.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
28
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Peralatan yang berada dalam sirkit udara adalah Forced draft fan
(FDF), air heater, dan windbox. FD fan berfungsi sebagai pemasok udara
pembakaran, dimana udara ini diambil dari atmosfir.
Air heater berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran dengan
menggunakan gas buang. Wind box berfungsi untuk mendistribusikan udara
pembakaran ke masing-masing burner agar terjadi proses pembakaran yang
sempurna.
Gambar 17, sirkit udara pembakaran.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
29
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 18, Forced draft fan dengan vane pengatur aliran.
b. Sirkit gas
Gas panas hasil pembakaran atau disebut gas buang (flue gas)
berfungsi sebagai sumber energi panas. Gas panas dari ruang bakar dialirkan
ke pipa-pipa superheater I dan II, pipa-pipa reheater I dan II, ke economiser,
dan ke air heater. Dari air heater gas masuk ke alat penangkap abu (EP). dan
dari EP gas dihisap oleh ID fan untuk selanjutnya dibuang ke atmosfir melalui
cerobong.
Peralatan yag termasuk dalam sistem gas buang meliputi Air heater
(AH), Electrostatic Precipitator (EP), dan induced draft fan (IDF).
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
30
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Air heater, berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran dengan
panas gas buang. Electrostatic Precipitator (EP) berfungsi untuk menangkap
abu dan debu yang terbawa dalam gas sebelum dibuang ke atmosfir. Induced
draft fan (IDF) berfungsi untuk menghisap gas dan membuang ke atmosfir
melalui cerobong. IDF juga berfungsi mengontrol tekanan ruang bakar agar
selalu sedikit vakum.
Gambar 19, sirkit gas di boiler.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
31
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 20, Air heater
Gambar 21, Electrosttic preciptator
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
32
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
2.4. Sistem Bahan Bakar Minyak
Bahan bakar minyak yang digunakan terdiri dari
• Minyak HSD (solar)
• Minyak MFO (residu)
Fungsi minyak HSD pada PLTU batubara maupun PLTU minyak
adalah sebagai bahan bakar penyala awal dan pembakaran awal. Sedangkan
fungsi minyak MFO pada PLTU minyak adalah sebagai bahan bakar utama.
Minyak HSD
Persediaan minyak HSD ditampung dalam tangki atau bunker.
Untuk menyalurkan minyak HSD ke alat penyala (ignitor) digunakan pompa
dengan melalui filter, katup penutup cepat, katup pengatur dan flow meter.
Untuk kesempurnaan proses pembakaran, maka HSD yang disemprotkan ke
ruang bakar diatomisasi (dikabutkan) dengan menggunakan uap atau udara.
Pengaturan pembakaran atau panas yang masuk boiler dapat dilakukan dengan
mengatur aliran HSD atau menambah/ mengurangi ignitor yang operasi.
Minyak MFO
Persediaan minyak MFO di PLTU ditampung dalam tangki persediaan
(storage tank), sedangkan untuk penggunaan sehari-hari dilayani dengan
tangki harian (day tank).
Untuk mengalirkan MFO dari day tank ke burner (pembakar) digunakan
pompa dengan melalui filter, katup penutup cepat, pemanas (oil heater), katup
pengatur dan flow meter.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
33
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Pemanas berfungsi untuk menurunkan kekentalan MFO agar dapat
disemprotkan oleh burner. Sebagaimana pada minyak HSD untuk
kesempurnaan rekasi pembakaran, maka pada burner minyak MFO
dikabutkan dengan menggunakan uap atau secara mekanik.
Pengaturan aliran MFO ke burner dengan katup pengatur dapat dilakukan
sebelum atau sesudah burner
Gambar 22, diagram sistem BBM dari storage ke day tank.
Gambar 23, sirkit bahan bakar MFO.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
34
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 24, contoh burner MFO dengan pengabutan uap.
2.5. Sistem Bahan Bakar Batubara
Bahan bakar batubara pada PLTU batubara adalah sebagai bahan
bakar utama. Persediaan batubara ditampung dilapangan terbuka (coal stock
area) dan untuk melayani kebutuhan pembakaran di boiler, batubara
ditampung pada bunker (silo) di tiap boiler.
Pemasokan batubara dari bunker ke burner ruang bakar dilakukan melalui coal
feeder, mill pulveriser, dan coal pipe.
Pengaturan dan pencatatan jumlah aliran batubara dilakukan dengan coal
feeder. Mill pulveriser berfungsi untuk menggerus batubara sehingga menjadi
bubuk. Sedang untuk membawa bubuk batubara ke burner, dihembuskan
udara primer ke mill. Udara primer dihasilkan oleh primary air fan (PAF) dan
dipanaskan pada pemanas udara primer sehingga cukup untuk mengringkan
bubuk batubara.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
35
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 25, sistem bahan bakar batubara
Gambar 26, mill pulveriser
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
36
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 27, penempatan burner batubara pada ruang bakar
2.6. Sootblower
Fungsi soot blower adalah untuk membersihkan abu atau jelaga yang
menempel pada bagian boiler yang dilewati gas buang. Hasil reaksi
pembakaran bahan bakar dan udara selain api dan gas panas adalah abu dan
jelaga. Abu ini terbawa gas dan akan menempel pada pipa-pipa dan saluran
yang dilewati gas buang sehingga menimbulakn slaging dan fouling
(pengotoran). Apabila hal pengotoran ini dibiarkan menempel pada pipa-pipa
(peralatan pemindah panas) akan menghambat perpindahan panas dari gas ke
air, uap atau udara yang dipanaskan. Oleh karena itu abu dan jelaga ini harus
dibersihkan dan dibuang.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
37
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Bagian yang di soot blowing adalah
• Pipa-pipa dinding ruang bakar
• Pipa-pipa superheater
• Pipa-pipa reheater
• Pipa-pipa economiser
• Elemen-elemen air heater
Soot blower dioperasikan pada saat boiler beroperasi (on load
cleaning) dengan menggunakan media uap atau udara.
Gambar 28, jenis-jenis sootblower.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
38
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
2.7. Pengatur Temperatur uap
Mutu uap keluar boiler harus dijaga, yaitu dengan mempertahankan
temperatur (suhu) dan tekanan pada rentang yang konstan. Untuk menjaga suhu
agar tetap konstan pada beban yang berubah dapat dilakukan dengan mengatur
pembakaran. Apabila dengan pengaturan pembakaran suhu uap tetap melebihi
batas nominalnya, maka dapat dilakukan pengaturan dengan berikut ini.
• De superheater (attemperator)
• Elevasi burner
• Tilting burner
• Resirkulasi gas atau damper gas
• Excess air
• Soot blower
Semua boiler dilengkapi dengan de superheater untuk mengatur suhu uap yang
melebihi batas. Didalam pengaturan ini uap diturunkan suhunya dengan cara
menyemprotkan air pada aliran uap. Pengaturan ini sangat efektif karena air
kontak langsung dengan uap yang diturunkan suhunya.
Penyalaan burner pada elevasi yang berbeda akan mempengaruhi
perimbangan penyerapan panas didalam boiler. Akibatnya akan mempengaruhi
suhu uap yang dihasilkan. Dengan demikian penyalaan burner dengan elevasi
yang berbeda akan dapat mengatur suhu uap.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
39
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 29, konstruksi de superheater
3. Turbin Uap dan Alat Bantu
3.1. Prinsip Kerja Turbin uap
Turbin uap berfungsi untuk merubah energi panas yang terkandung
dalam uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. Uap dengan tekanan
dan temperatur tinggi mengalir melalui nosel sehingga kecepatannya naik dan
mengarah dengan tepat untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang
pada poros. Akibatnya poros turbin bergerak menghasilkan putaran (energi
mekanik).
Uap yang telah melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur turun
hingga kondisinya menjadi uap basah. Uap keluar turbin ini kemudian
dialirkan kedalam kondensor untuk didinginkan agar menjadi air kondensat,
sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar generator.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
40
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 30, prinsip kerja turbin uap
Gambar 31, Irisan memanjang turbin uap satu silinder
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
41
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Pada dasarnya turbin uap terdiri dari dua bagian, yaitu casing dan rotor.
3.2. Jenis dan karakteristik
Jenis turbin menurut prinsip kerjanya terdiri dari
• Turbin Impuls (aksi)
• Turbin reaksi
Turbin impuls atau turbin tekanan tetap, adalah turbin yang ekspansi
uapnya hanya terjadi pada sudu-sudu tetap atau nosel. Ketika uap melewati
sudu tetap, maka tekanan turun dan uap mengalami peningkatan energi
kinetik. Sudu-sudu tetap berfungsi sebagai nosel (saluran pancar) dan
mengarahkan aliran uap ke sudu-sudu gerak.
Sedangkan turbin reaksi penurunan tekanan terjadi pada sudu tetap dan sudu
gerak. Kedeua jenis turbin ini mempunyai karakteristik yang berbeda seperti
ditunjukkan dalam gambar dibawah.
Jenis turbin menurut banyaknya silinder
• Single cylinder
• Multi cylinder
Jenis turbin menurut arah aliran uap
• Single flow
• Double flow
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
42
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 32, jenis turbin dan karakteristiknya
Gambar 33, turbin single silinder dan multi silinder.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
43
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
3.3. Konstruksi dan Bagian Utama
a. Casing
Casing adalah bagian yang diam merupakan rumah atau wadah dari rotor.
Pada casing terdapat sudu-sudu diam yang dipasang melingkar dan berjajar
terdiri dari beberapa baris yang merupakan pasangan dari sudu gerak pada
rotor. Sudu diam berfungsi untuk mengarahkan aliran uap agar tepat dalam
mendorong sudu gerak pada rotor.
Gambar 34, Bagian utama turbin uap.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
44
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 35, sudu tetap (diam)
b. Rotor
Rotor adalah bagian yang berutar terdiri dari poros dan sudu-sudu
gerak yang terpasang mengelilingi rotor. Jumlah baris sudu gerak pada rotor
sama dengan jumlah baris sudu diam pada casing. Pasangan antara sudu diam
dan sudu gerak disebut tingkat (stage). Sudu gerak berfungsi untuk merubah
energi kinetik uap menjadi energi mekanik.
Selain casing dan rotor turbin dilengkapi dengan bantalan, katup utama,
turning gear, dan sistem-sistem bantu seperti sistem pelumasan, sistem jacking
serta sistem perapat .
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
45
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 36, rotor turbin uap
c. Bantalan
Fungsi bantalan adalah untuk menopang dan menjaga rotor turbin agar
tetap pada posisi normalnya. Ada dua macam bantalan pada turbin, yaitu
- Bantalan journal yang berfungsi untuk menopang dan mencegah poros turbin
dari pergeseran arah radial
- Bantalan aksial (thrust beaqring) yang berfungsi untuk mencegah turbin
bergeser kearah aksial.
Didalam bantalan kemungkinan dapat terjadi kontak (gesekan) antara bagian
yang berputar dengan bagian yang diam. Untuk mengurangi akibat gesekan,
maka pada bantalan diberikan minyak pelumas bertekanan.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
46
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 37, bantalan jurnal.
Gambar 38, Bantalan aksial
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
47
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
e. Katup utama
Katup utama turbin terdiri dari main stop valve (MSV) dan governor
valve (GV). Pada turbin dengan kapasitas > 100 MW dilengkapi dengan katup
uap reheat, yaitu reheat stop valve (RSV) dan interceptor valve (ICV).
Main Sop Valve (MSV)
Katup ini berfungsi sebagai katup penutup cepat jika turbin trip atau
katup pengisolasi turbin terhadap uap masuk. MSV bekerja dalam dua posisi,
yaitu menutup penuh atau membuka penuh. Pada saat turbin beroperasi MSV
membuka penuh. Sebagai penggerak untuk membuka MSV digunakan
tekanan minyak hidroli. Sedangkan untuk menutupnya adalah dengan
kekuatan pegas.
Gambar 39, Main stop valve
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
48
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Governor Valve
Turbin harus dapat beroperasi dengan putaran yang konstan pada
beban yang berubah ubah. Untuk membuat agar putaran turbin selalu tetap
digunakan governor valve yang bertugas mengatur aliran uap masuk turbin
sesuai dengan bebannya.
Sistem governor valve yang digunakan umumnya adalah mechanic hydraulic
(MH) atau electro hydraulic (EH).
Gambar 40, katup MSV dan GV
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
49
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 41, prinsip kerja katup governor
3.4. Sistem Pelumasan
Pelumasan bantalan sangatlah penting sehingga turbin tidak boleh
diputar tanpa adanya pelumasan. Parameter utama dari sistem pelumasan adalah
tekanan.
Untuk menjamin tekanan minyak pelumas yang konstan disediakan beberapa
pompa minyak pelumas
- Main oil pump (MOP)
- Auxiliary oil pump (AOP).
- Emergency oil pump (EOP)
Main oil pump adalah pompa pelumas utama yang digerakan oleh poros turbin
sehingga baru berfungsi ketika putaran turbin telah mencapai lebih besar 95 %.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
50
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Auxiliary oil pump adalah pompa yang digerakkan dengan motor listrik AC.
Pompa ini berfungsi pada start up dan shut down turbin serta sebagai back bila
tekanan minyak pelumas dari MOP turun.
Emergency oil pump adalah pompa yang digerakkan dengan motor listrik DC
dan digunakan sebagai cadangan atau darurat ketika pasok listrik AC hilang.
Gambar 42 sistem pelumasan
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
51
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
- Sistem jacking oil
Pada turbin kapasitas besar, berat rotor juga besar sehingga dalam
keadaan diam rotor tersebut akan menyingkirkan lapisan minyak pelumas dari
permukaan poros dan bantalan. Dalam keadaan seperti ini bantalan atau poros
akan rusak bila diputar.
Untuk menghindari kerusakan akibat tiadanya pelumasan diantara poros dan
bantalan, maka digunakan sistem jacking oil. Jacking oil berfungsi untuk
mengangkat poros dengan minyak tekanan tinggi.
- Turning Gear
Rotor turbin yang berat dan panjang apabila dibiarkan dalam keadaan
diam dalam waktu yang lama dapat melendut. Pelendutan menjadi lebih nyata
apabila dari kondisi operasi yang panas langsung berhenti. Untuk mencegah
terjadinya pelendutan, maka rotor harus diputar perlahan secara kontinyu atau
berkala.
Gambar 43, turning gear
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
52
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Alat untuk memutar rotor turbin ini disebut turning gear atau barring
gear. Turning gear digerakkan dengan motor listrik melalui roda gigi dengan
kecepatan putar antara 3 - 40 rpm. Turning gear juga memberikan torsi
pemutar awal turbin ketika turbin start.
Turning gear biasanya dipasang pada sisi turbin tekanan rendah atau diantara
turbin dan generator.
3.5. Sistem Perapat poros
Celah diantara casing (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang
berputar) turbin menyebabkan terjadinya kebocoran uap keluar atau udara
masuk turbin. Untuk mencegah kebocoran pada celah tersebut dipasang perapat.
Sistem perapat dilakukan dengan memasang labirin (sirip-sirip) pada casing
maupun rotor secara berderet. Tetapi perapat yang hanya menggunakan labirin
masih memungkinkan terjadinya kebocoran. Untuk itu pada labirin diberikan
fluida uap sebagai media perapat (gland seal steam).
Gambar 44, Gland seal steam dan perapat labirin
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
53
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 45, sirkit uap perapat (gland seal steam)
3.6. Sistem PROTEKSI
Turbin uap merupakan komponen PLTU yang penting dan mahal, oleh
karena itu turbin dilengkapi dengan peralatan proteksi (Turbin Protective
Device) yang berfungsi untuk mengamankan turbin dari kemungkinan
terjadinya kerusakan fatal. Peralatan proteksi turbin akan bekerja bila salah satu
sirkit pengaman energize. Kerja sistem proteksi turbin adalah menutup (trip)
katup penutup cepat (MSV) turbin yang merupakan katup isolasi uap masuk.
Sistem proteksi akan men trip turbin bila salah satu dari berikut ini
terjadi :
- Putaran lebih (overspeed)
- Tekanan pelumas bantalan rendah (low bearing oil press)
- Keausan bantalan aksial tinggi (hing thrust wear)
- Vakum kondensor rendah (low vacuum condenser)
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
54
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
- Tombol trip turbin ditekan (emergency PB)
BAB IV
Gambar 46, sistem proteksi turbin
4. Kondensor
Kondensor adalah peralatan untuk merubah uap menjadi air. Proses
perubahan nya dilakukan dengan cara mengalirkan uap kedalam suatu ruangan
yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir diluar pipa-pipa sedangkan air
sebagai pendingin mengalir didalam pipa-pipa. Kondensor seperti ini disebut
kondensor tipe surface (permukaan). Kebutuhan air untuk pendingin di
kondensor sangat besar sehinga dalam perencanaan biasanya sudah
diperhitungkan. Air pendingin diambil dari sumber yang cukup persediannya,
yaitu dari danau, sungai atau laut.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
55
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Posisi kondensor umumnya terletak dibawah turbin sehingga
memudahkan aliran uap keluar turbin untuk masuk kondensor karena grafitasi.
Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin, kebersihan pipa-
pipa dan perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin. Proses perubahan
uap menjadi air terjadi pada tekanan dan temperatur jenuh, dalam hal ini
kondensor berada pada kondisi vakum. Karena temperatur air pendingin sama
dengan temperatur udara luar, maka temperatur air kondensat nya maksimum
mendekati temperatur udara luar. Apabila laju perpindahan panas terganggu,
maka akan berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur.
4.1. Konstruksi Kondensor
Aliran air pendingin satu lintasan (single pass atau dua lintasan (double
pass). Untuk mengeluarkan udara yang terjebak pada water box (sisi air
pendingin), dipasang ‘venting pump’ atau priming pump’.
Gambar 47, kondensor tipe permukaan
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
56
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Udara dan noncondensable gas pada sisi uap dikeluarkan dari
kondensor dengan ejector atau pompa vakum.
Gambar 48, irisan kondensor dilihat dari depan
4.2. Unit Pembuang Udara dan Gas
Adanya sejumlah gas dan udara yang tidak terkondensasi akan
mengurangi laju perpindahan panas. Terhambatnya laju perpindahan panas
dikarenakan gas dan udara ini akan menyelimuti permukaan pipa air
pendingin, sehingga panas yang akan dilepaskan oleh uap bekas turbin
berkurang. Pengurangan laju perpindahan panas antara uap bekas dan air
pendingin akan menyebabkan penurunan tekanan (vakum ) didalam kondensor
yang berarti mengurangi kemampuan unjuk kerjanya.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
57
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Peralatan penghisap udara/gas kondensor harus mampu memenuhi dua
keadaan, yaitu pembuang udara/gas selama opeasi normal dan membuat
vakum kondensor pada saat start. Pada saat menaikkan vakum peralatan
penghisap udara harus mampu mengeluarkan secara cepat sejumlah besar
udara/gas. Peralatan penghisap udara/gas dari kondensor dapat menggunakan
ejektor uap atau menggunakan pompa vakum (vacuum pump). Pada kondisi
turbin telah beroperasi main ejector tetap dioperasikan untuk membuang udara
dan gas-gas yang tidak terkondensasi dari dalam kondensor. Udara/gas
dibuang ke atmosfir sedangkan uap untuk ejector dikondensasi didalam
kondensor ejector. Hasil air kondensatnya dialirkan ke kondensor utama.
Gambar 49, ejector uap sebagai penghisap udara dan non condensible gas
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
58
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
4.3. Faktor yang mempengaruhi vakum (Kinerja Kondensor)
Proses perpindahan panas dari uap ke air pendingin didalam kondensor
dipengaruhi oleh faktor, yaitu :
- Jumlah aliran air pendingin
- Kebersihan pipa-pipa kondensor dan tube plate
- Kerja unit pembuang udara/gas
- Kebocoran udara
- Suhu air pendingin
Perpindahan panas akan berpengaruh terhadap kinerja kondensor.
Gangguan pada salah satu faktor tersebut diatas akan berakibat pada
penurunan vakum kondensor. Penurunan vakum kondensor atau naiknya
tekanan balik akan berpengaruh pada kemampuan kerja turbin.
4.4. Sistem Air Pendingin Utama
Fungsi sistem air pendingin utama adalah menyediakan pasokan air
pendingin untuk mendinginkan uap di kondensor. Kebutuhan air pendingin
yang banyak dan terus menerus hanya dapat dipenuhi dari sumber air yang
berlimpah yaitu air laut, danau atau sungai. Sistem air pendingin utama selain
mendinginkan kondensor juga digunakan untuk mendinginkan sistem pendingin
bantu (auxiliary/close cooling water).
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
59
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
\ Gambar 50, sirkit sistem air pendingin
4.5. Sirkit Air Pendingin Bantu
Sistem air pendingin bantu merupakan pemasok kebutuhan air
pendingin untuk alat-alat bantu pembangkit termal. Sistem ini menggunakan
air tawar atau air demin sebagai media pendinginnya. Sirkulasi air pendingin
bantu merupakan siklus tertutup sehingga sering disebut dengan sistem air
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
60
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
pendingin siklus tertutup (closed cycle atau closed loop). Karena
menggunakan air demin, maka airnya bersih, sehingga biasanya hanya
dipasang satu saringan.
Sisi hisap pompa mendapat umpan (pasokan) dari air balik yang lebih
panas atau dari tangki pendingin (head tank). Pendinginan air dilakukan pada
sisi tekan pompa sebelum didistribusikan ke pendingin-pendingin (oil cooler,
compressor cooler, dan sebagainya). Peralatan yang didinginkan dengan
sistem air pendingin bantu antara lain adalah :
Pendingin hidrogen (untuk generator berpendingin hidrogen)
Pendingin pelumas turbin
Instrument & Service Air Compressor
Pendingin Pompa air pengisi (BFP)
Pendingin pelumas Air Heater
Pendingin pelumas FDF & IDF
Air pendingin ini didinginkan dengan air pendingin utama didalam
heat exchanger.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
61
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 51, sistem air pendingin bantu
5. SISTEM AIR PENGISI
Air pengisi berfungsi untuk memasok kebutuhan air ke boiler dengan
spesifikasi dan kualitas air sesuai dengan yang ada diboiler. Didalam lintasannya
dari tangki hotwell kondensor hingga masuk boiler (economiser), air ini
mengalami pemanasan dan dijaga kualitasnya agar sesuai dengan spesifikasi
yang telah ditentukan. Pemanasan air pengisi dilakukan melalui pemanas atau
”feed heater” dan kualitas dijaga dengan injeksi bahan kimia.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
62
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 52, Sistem air pengisi
5.1. Sistem Air Kondensat
Sistem air kondensat juga disebut sistem air pengisi tekanan rendah
yang meliputi hotwell kondensor hingga deaerator. Air dari hotwell
dipindahkan ke deaerator dengan pompa kondensat melalui pendingin bantu
(auxiliary cooling) dan beberapa pemanas tekanan rendah (LP heater).
Didalam pendingin bantu air kondensat berfungsi sebagai pendingin yang
menyerap panas sedangkan didalam pemanas air kondensat dipanaskan
dengan uap ekstraksi dari turbin. Proses pemanasan ini menaikkan temperatur
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
63
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
air kondensat, sedangkan pompa kondensat menaikkan tekanan air dari
kondisi yang vakum didalam hotwell kondensor.
Didalam deaerator air kondensat dihilangkan kandungan udaranya
(oksigen) dengan semburan uap yang sekaligus juga memanaskan air tersebut.
Lokasi dearator yang berada diatas memudahkan dalam proses deaerasi dan
airnya kemudian ditampung didalam tangki deaerator (air pengisi) yang juga
memberikan tekanan positif ke sisi isap pompa BFP.
5.2. Sistem Air Pengisi Tekanan Tinggi
Sistem air pengisi tekanan tinggi memindahkan air dari tangki
deaerator ke boiler dengan melalui beberapa pemanas tekanan tinggi (HP
heater). Pompa BFP menghasilkan tekanan yang cukup untuk mengalirkan air
pengisi ke boiler sekalipun boiler sudah bertekanan. Pemanas HP heater
mendapat uap ekstraksi dari turbin sehingga menaikkan temperatur air pengisi
hingga mendekati temperatur air didalam boiler.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
64
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 53, sirkit air pengisi PLTU
5.3. Sistem Air Penambah
Sekalipun siklus air uap didalam PLTU merupakan siklus tertutup
tetapi didalam sirkulasinya banyak terjadi kehilangan massa air yang antara
lain disebabkan oleh adanya kebocoran - kebocoran didalam sistem.
Akibatnya diperlukan tambahan air sejumlah tertentu dari luar siklus secara
kontinyu. Sistem air penambah berfungsi untuk memenuhi kebutuhan akan
tambahan fluida kerja tersebut. Mengingat bahwa kualitas air penambah harus
sama baiknya dengan kualitas air yang telah berada dalam siklus, maka sistem
air penambah dilengkapi dengan unit pengolah air (demineralizer plant) yang
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
65
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
berfungsi untuk mengolah air sumber (raw water) menjadi air penambah
(make up water).
Gambar 54, sistem air penambah
6. Generator
Tujuan utama dari kegiatan di PLTU adalah menghasilkan energi
listrik. Produksi energi listrik merupakan target dari proses konversi energi di
PLTU. Generator yang dikopel langsung dengan turbin akan menghasilkan
tegangan listrik manakala turbin berputar.
Proses konversi energi didalam generator adalah dengan memutar medan
magnet didalam kumparan. Rotor generator sebagai medan magnet menginduksi
kumparan yang dipasang pada stator sehingga timbul tegangan diantara kedua
ujung kumparan generator. Untuk membuat rotor agar menjadi medan magnet,
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
66
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
maka dialirkan arus DC ke kumparan rotor. Sistem pemberian arus DC kepada
rotor agar menjadi magnet ini disebut eksitasi.
6.1. Konstruksi dan Bagian-Bagian Generator
Generator terdiri dari bagian yang diam disebut stator dan bagian
berputar disebut rotor. Stator terdiri dari casing yang berisi kumparan dan rotor
yang merupakan medan magnet listrik terdiri dari inti yang berisi kumparan
Gambar 55, generator pltu dengan main eksiter dan pilot eksiter.
Inti ini terbentuk dari susunan plat-plat baja silikon yang mempunyai
sifat kemagnetan yang baik dikompres dengan rapat sekali, tetapi diisolasi
satu sama lain dengan pernis atau kertas berisolasi (impregnated paper).
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
67
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Susunan plat baja silikon yang membentuk inti ini biasanya disebut laminasi.
Laminasi-laminasi ini membentuk saluran yang baik sekali bagi flux magnit
yang dihasilkan oleh rotor. Isolasi pada laminasi mengurangi besarnya arus
pusar (Eddy current), sehingga mengurangi kerugian panas yang timbul.
Bentuk rotor dari generator besar yang diputar dengan turbin uap biasanya tipe
silinder dengan 2 atau 4 kutub magnet. Rotor ini dibuat dari metal tempa
berbentuk silinder sepanjang generator. Untuk mesin-mesin berkutub 4 yang
lebih besar diameternya sampai 1,5 meter. Kedua ujung rotor yang merupakan
poros dibuat berdiameter lebih kecil untuk dipasang bantalan journal
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
68
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 56, Stator (atas) dan rotor (bawah) generator
6.2. Sistem Eksitasi
Eksitasi adalah sistem mengalirkan pasok listrik DC untuk penguat
medan rotor alternator. Dengan mengalirnya arus DC ke kumparan rotor, maka
rotor menjadi magnet dengan jumlah kutub sesuai jumlah kumparannya. Alat
untuk membangkitkan arus eksitasi disebut eksiter.
Untuk mengalirkan arus listrik ke rotor dapat dilakukan dengan melalui
slipring dan sikat arang (brush) atau membuat eksiter dengan kumparan
berputar. Dalam keadaan start atau beroperasi sendiri tegangan alternator
tergantung pada besarnya arus eksitasi. Apabila arus eksitasi berubah tegangan
alternator juga berubah
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
69
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 57, sistem eksitasi
6.3. Sinkronisasi Generator
Bila dua sistem tegangan bolak-balik ( AC ) akan di paralel, maka
kesamaan dari lima kondisi atau parameter berikut ini harus dipenuhi. Kondisi
tersebut adalah :
1. Tegangan
2. Frekuensi
3. Perbedaan fasa (sudut fasa )
4. Urutan fasa
5. Bentuk gelombang
Dua kondisi yang terakhir merupakan konstanta yang berkaitan dengan rancang
bangun dan operasinya tidak dapat dikontrol. Sedang tiga kondisi lainnya harus
dikontrol agar tegangan frekuensi dan sudut fasanya sama sebelum
dihubungkan. Proses ini disebut sebagai “ Mensinkronkan “.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
70
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Gambar 58, sinkronoskop
6.4. Sistem Pendingin Generator
Sistem pendingin alternator diperlukan untuk menyerap panas yang
timbul didalam alternator sehingga mencegah terjadinya panas lebih yang dapat
merusak isolasi. Panas didalam alternator merupakan kerugian yang akan
menurunkan efisiensi alternator. Kerugian terjadi akibat dari
- Arus yang mengalir didalam penghantar
- Inti besi yang menjadi magnet dan medan magnet yang berubah-ubah
- Gesekan angin antara rotor dengan media pendingin
Untuk menyerap dan membuang panas (disipasi) yang timbul didalam
alternator yang sedang beroperasi dapat digunakan beberapa macam media
pendingin. Media pendingin generator dapat menggunakan udara, gas hidrogen,
atau air (water).
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
71
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
Keuntungan penggunaan hidrogen sebagai pendingin generator
dibanding dengan udara :
a. Kerapatannya rendah (¼ nya udara )
b. Daya hantar panas tinggi ( 7 kali udara )
c. Koefisien perpindahan panasnya tinggi
d. Tidak menimbulkan korosi asam
e. Resiko kebakaran rendah
f. Biaya pemeliharaan alternator rendah
Gambar 59, sirkulasi pendingin hidrogen didalam generator.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
72
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
6.5. Sistem Kelistrikan PLTU (Diagram garis tunggal)
Sistem PLTU memerlukan sejumlah peralatan bantu seperti pompa, fan
dan sebagainya untuk dapat membangkitkan tenaga listrik. Hampir semua
peralatan ini menggunakan tenaga listrik, dan sebagian peralatan bantu
digerakkan dengan motor listrik.
Besarnya tenaga listrik yang diperlukan untuk menjalankan alat-alat bantu
bervariasi antara sekitar 6 % untuk PLTU kecil, hingga 4 % untuk PLTU
dengan kapasitas 1000 MW. Sistem yang mendistribusikan daya untuk pasok
motor dan semua peralatan listrik di PLTU sering disebut “ sitem alat bantu
listrik “ suatu ”Pemakaian sendiri “.
6.6. Distribusi daya
Sitem pasok alat bantu berfungsi untuk menyediakan energi listrik
yang akan digunakan untuk keperluan alat-alat bantu pembangkit sendiri.
Alat-alat bantu listrik secara umum dapat diklasifikasikan menjadi 2 kelompok
pasok daya, yaitu :
a. Alat-alat bantu penting (urgen)
Adalah yang berkaitan langsung dengan kelangsungan jalannya unit
PLTU, dan bila hilang (mati) akan segera menyebabkan pengurangan
keluaran unit.
Contoh alat bantu urgen antara lain adalah FD fan, Mill (untuk PLTU
batu bara) atau pompa residu (untuk PLTU minyak). Tentu saja secara
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
73
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
rinci ada perbedaan jumlah atau jenis alat bantu yang digunakan di
PLTU tergantung pabrik pembuat dan kondisi setempat.
b. Alat bantu pelayanan (service)
Adalah alat yang apabila hilang (mati) tidak akan berpengaruh pada
output PLTU hingga interval waktu tertentu. Alat bantu yang
termasuk dalam kelompok ini adalah unit pemurnian air, crane, atau
turning gear atau alat bantu yang tidak termasuk dalam kelompok
urgen.
Jumlah serta jenis alat bantu pelayanan ini juga berbeda antara PLTU
satu dengan lainnya tergantung kapasitas unit, jarak (konfigurasi) dan
sebagainya. Alat bantu yang memerlukan daya listrik yang paling besar adalah
pompa air pengisi (BFP) dan pompa air pendingin (CWP).
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
74
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. PT. PJB UBJ O&M PLTU REMBANG UP REMBANG mempunyai dua unit
yaitu unit 1 dan unit 2 mempunyai prinsip kerja yang sama.
2. Bahan bakar awal yang digunakan adalah solar, sedangkan untuk bahan bakar
selanjutnya atau yang utama menggunakan batu bara.
3. Pendinginan uap dari LP menuju kondensor menggunakan air laut.
4. Daya listrik yang dihasilkan oleh Generator pada tiap unit sebesar 315 MW.
5. Di PT. PJB UBJ O&M PLTU REMBANG mempunyai lahan pembuangan
(Ash Disposal Area) yang berfungsi sebagai tempat pembuangan dan Bottom
ash.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
75
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik Mesin Universitas 45
DAFTAR PUSTAKA
1. Zuhal, 1991, Dasar Tenaga Listrik, Bandung, Penerbit ITB
2. Irwin Lazar, “Electrical System Analysis & Design for Industrial Plant”, Mc-
Graw Hill Book Company.
3. DESIGN CALCULATIONS, TITLE of CALCULATION : “Generator,
Generator Step-up Transformer, and Excitation Transformer Protective Relay
Setting Calculation (Power Block), PROJECT : Rembang 7 and 8.
4. Protection Relay Setting, Paiton Steam Power Plant Unit 1 dan 2.
5. PT. PLN (Persero). Kursus Pengoperasian Unit PLTU (modul 3/OP),1997,
Jakarta.
6. PT. PLN (Persero).Rencana Operasi 2005 Sistem tenaga Listrik Jawa Bali,
2005, Rembang.
PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang
76