hip vol 1 done
DESCRIPTION
Remaining life assessmentTRANSCRIPT
-
PT Pembangkitan Jawa Bali
www.ptpjb.com 2014
PJB Power Plant RLA Centre Handout Instruktur
Remaining Life Assessment Non Assessor
-
Power Plant RLA Center Tujuan 14 HIP | 1 / 321
TUJUAN TRAINING
Setelah menyelesaikan seluruh kegiatan training peserta mampu
Menjelaskan secara umum Remaining Life Assessment
Menjelaskan peralatan utama unit pembangkit thermal dan
metalurgi
Menjelaskan mekanisme kerusakan peralatan unit pembangkit
Mengenal metode assessment yang digunakan untuk
melakukan pekerjaan Remaining Life Assessment
Mengenal contoh hasil dan rekomendasi Remaining Life
Assessment
Sesuai petunjuk yang berlaku
-
Power Plant RLA Center Daftar Isi 14 HIP | 2 / 321
DAFTAR ISI
TUJUAN TRAINING ..................................................................................................... 1
DAFTAR ISI ................................................................................................................. 2
Petunjuk Instruktur ..................................................................................................... 5
- Volume 1 -
BAB I : Pendahuluan .............................................................................................. 15
1.1. Definisi Remaining Life Assessment ............................................................... 15
1.2. Latar Belakang Dilaksanakannya Life Assessment ......................................... 16
1.2.1. Usia Pembangkit Listrik saat ini .............................................................. 16
1.2.2 Kualitas Unit Pembangkit Baru ............................................................... 17
1.3. Tujuan Remaining Life Assessment ................................................................ 17
1.4. Batasan Dalam Remaining Life Assessment ................................................... 18
1.5. Ruang Lingkup ................................................................................................ 19
BAB II : Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi ................................... 22
2.1 Peralatan Utama Unit Pembangkit Thermal .................................................... 22
2.1.1. Boiler ...................................................................................................... 22
2.1.2. Turbine ................................................................................................... 43
2.1.3. Generator ............................................................................................... 58
2.1.4. Transformator ......................................................................................... 68
2.2. Metalurgi ......................................................................................................... 80
2.2.1. Pengenalan logam ................................................................................. 80
2.2.2. Logam pada Boiler dan Turbin ............................................................... 83
BAB III : Mekanisme Kerusakan (Damage Mechanism) ...................................... 96
3.1. Pengertian Creep ............................................................................................ 96
3.1.1. Konsep Dasar ........................................................................................ 96
3.1.2. Fracture Mechanism Map pada Creep ................................................... 98
3.1.3. Metode Ekstrapolasi ............................................................................... 99
3.1.4. Creep pada Boiler dan Turbin............................................................... 100
3.2. Fatigue .......................................................................................................... 111
-
Power Plant RLA Center Daftar Isi 14 HIP | 3 / 321
3.2.1. Pengertian Fatigue ............................................................................... 111
3.2.2. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Fatigue ......................................... 113
3.2.3. Pengaruh Fatigue Pada Lifetime Komponen Peralatan Pembangkit..... 114
3.2.4. Fatigue Pada Komponen Peralatan Pembangkit .................................. 116
3.3. Korosi ............................................................................................................ 120
3.3.1. Korosi Pada Sistem Air Pengisi ( Sistem Air Uap ) ............................ 121
3.3.2. Korosi Pada Sistem Air Pendingin ........................................................ 124
3.3.3. Korosi Akibat Kebocoran Air Laut Kedalam Siklus Air Uap ................ 125
3.3.4. Korosi Boiler Disisi Api ......................................................................... 126
3.4. Mekanisme Kerusakan Pada Generator ....................................................... 129
3.4.1. Mekanisme Kerusakan Pada Stator Generator .................................... 129
3.4.2. Mekanisme Kerusakan Pada Rotor ...................................................... 143
3.4.3. Core Lamination Insulation Failure ....................................................... 146
3.5. Mekanisme Kerusakan Pada Trafo ............................................................... 149
3.5.1. Thermal Ageing Pada Kertas Isolasi ..................................................... 149
3.5.2. Timbulnya gelembung gas pada temperature tinggi ............................. 150
3.5.3. Deposit cooper sulphide pada kertas .................................................... 153
3.5.4. Mekanisme kerusakan diakibatkan kegagalan electric. ........................ 154
- Volume 2 -
BAB IV : Metoda Assessment ............................................................................. 159
4.1. Metode In Situ Metallography ........................................................................ 159
4.1.1. Grinding Dan Polishing ......................................................................... 160
4.1.2. Etching ................................................................................................. 163
4.1.3. Replication ........................................................................................... 164
4.1.4. Observasi Pada Microscope ................................................................. 165
4.1.5. Contoh Hasil Replika ............................................................................ 166
4.2. Non Destructive Testing ................................................................................ 167
4.2.1. Pengertian ............................................................................................ 167
4.2.3. Beberapa Metode Uji Tidak Merusak .................................................... 168
-
Power Plant RLA Center Daftar Isi 14 HIP | 4 / 321
4.3. Creep Test .................................................................................................... 186
4.3.1. Pendahuluan ........................................................................................ 186
4.3.2. tujuan Creep Test ................................................................................. 189
4.3.3. Jenis-Jenis Creep Test Pada Logam dan Paduan Logam .................... 189
4.3.4. Teknik Pelaksanaan Creep Test ........................................................... 193
4.3.5. Prosedur Pelaksanaan Creep Test ....................................................... 196
4.3.6. Hasil Creep Test................................................................................... 196
4.3.7. Contoh Perhitungan Life Time .............................................................. 198
4.4. Metoda Fatigue Test ..................................................................................... 200
4.4.1. Pengertian ............................................................................................ 200
4.4.2. Peralatan Fatigue Test ......................................................................... 203
4.5. Metode Asesmen Generator ......................................................................... 207
4.5.1. Pengertian ............................................................................................ 207
4.6. Metode Asesmen Transformator ................................................................... 223
4.6.1. Pengertian ............................................................................................ 223
BAB V : Contoh Hasil dan Rekomendasi Remaining Life Assessment ........... 238
5.1. Contoh Hasil dan Rekomendasi Remaining Life Assessment Boiler ............. 238
5.1.1. Life Assessment Primary Superheater Tube pada Boiler PLTU 1
Indramayu ............................................................................................ 238
5.1.2. Life Assessment Platen Superheater Tube pada Boiler PLTU 5 Muara
Karang ................................................................................................. 239
5.1.3. Assessment HP Superheater dan HP Economizer Tube pada HRSG 1.1
PLTGU Muara Tawar ........................................................................... 241
5.2. Contoh Hasil dan Rekomendasi Remaining Life Assessment Turbin ............ 244
5.2.1. Assessment pada Diaphragma Turbine Gas , GT 1.2. PLTGU Gresik .. 244
5.2.2. Assessment pada Groove Last Blade (L-0) Turbin Uap PLTGU Gresik 245
5.2.3. Assessment Shaft Turbin Air PLTA Giringan 1 ..................................... 246
5.3. Contoh Hasil & Rekomendasi Remaining Life Assessment Generator .......... 248
5.4. Contoh Hasil & Rekomendasi Remaining Life Assessment Transformator .... 287
Referensi ................................................................................................................. 320
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 5 / 321
Petunjuk Instruktur
Training : Remaining Life Assessment Non Assessor
Waktu : 32 jam
Jumlah peserta : 8 16 orang
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
1. Gunakan bahan
bacaan BAB I dan
bahan presentasi
T1 untuk
menjelaskan
pendahuluan
Remaining Life
Assessment
60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
apa itu Remaining Life
Assessment di PJB,
sesuai prosedur yang
berlaku
1.1 Definisi RLA
1.2 Latar Belakang RLA
1.3 Tujuan RLA
1.4 Batasan dalam RLA
1.5 Ruang Lingkup
Computer
LCD
Handout
HIP Bab1
Power Point
T1
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
2.1 Gunakan bahan
bacaan BAB II
pokok bahasan 2.1
dan bahan
presentasi T2.1
4 x 60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, mengenal
kembali peralatan
utama pembangkit
2.1 Peralatan Utama Unit
Pembangkit Thermal
2.1.1 Boiler
Computer
LCD
Handout
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 6 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
untuk
mengenalkan
kembali peralatan
utama unit
pembangkit
thermal terkait RLA,
sesuai petunjuk yang
berlaku
2.1.2 Turbine
2.1.3 Generator
2.1.4 Transformator
HIP 2.1
Power Point
T 2.1
2.2 Gunakan bahan
bacaan BAB II
poko bahasan 2.2
dan bahan
presentasi T2.2
untuk
mengenalkan
pengetahuan
tentang metalurgi
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, mengenal
pengetahuan
metalurgi yang
digunakan di unit
pembangkit
2.2 Metalurgi
2.2.1 Pengenalan logam
2.2.2 Logam pada boiler
dan turbine
Computer
LCD
Handout
HIP 2.2
Power Point
T 2.2
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
3.1 Gunakan bahan
bacaan BAB III
pokok bahasan 3.1
dan bahan
presentasi T3.1
untuk menjelaskan
makanisme
kerusakan pada
peralatan mekanik
unit pembangkit,
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
mekanisme kerusakan
pada peralatan
mekanik unit
pembangkit, sesuai
petunjuk yang berlaku
3.1 Creep
3.1.1 Konsep Dasar Creep
3.1.2 Fracture Mechanism
Map pada Creep
3.1.3 Metoda Ekstrapolasi
3.1.4 Creep pada boiler
dan turbine
Computer
LCD
Handout
HIP 3.1
Power Point
T 3.1
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 7 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
3.2 Gunakan bahan
bacaan BAB III
pokok bahasan 3.2
dan bahan
presentasi T.3.2
untuk menjelaskan
makanisme
kerusakan pada
peralatan mekanik
unit pembangkit
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
mekanisme kerusakan
pada peralatan
mekanik unit
pembangkit, sesuai
petunjuk yang berlaku
3.2 Fatigue
3.2.1 Pengertian Fatigue
3.2.2 Faktor yang
mempengaruhi Fatigue
3.2.3 Pengaruh Fatigue
pada life time komponen
peralatan pembangkit
3.2.4 Fatigue pada
peralatan pembangkit
Computer
LCD
Handout
HIP 3.2
Power Point
T 3.2
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
3.3 Gunakan bahan
bacaan BAB III
pokok bahasan 3.3
dan bahan
presentasi T3.3
untuk menjelaskan
makanisme
kerusakan pada
peralatan mekanik
unit pembangkit
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
mekanisme kerusakan
pada peralatan
mekanik unit
pembangkit, sesuai
petunjuk yang berlaku
3.3 Korosi
3.3.1 Korosi pada sistem
air pengisi ( sistem air
uap )
3.3.2 Korosi pada sistem
air pendingin
3.3.3 Korosi akibat
kebocoran air laut
kedalam siklus air uap
3.3.4 Korosi Boiler disisi
api
Computer
LCD
Handout
HIP 3.3
Power Point
T 3.3
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 8 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
3.3.5 Metode perhitungan
remaining life yang
berhubungan dengan
uniform corrosion
3.4 Gunakan bahan
bacaan BAB III
pokok bahasan 3.4
dan bahan
presentasi T3.4
untuk menjelaskan
mekanisme
kerusakan
generator
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
mekanisme kerusakan
pada peralatan elektrik
generator unit
pembangkit, sesuai
petunjuk yang berlaku
3.4 Generator
3.4.1 Mekanisme
kerusakan pada stator
generator
3.4.2 Mekanisme
kerusakan pada rotor
3.4.3 Core Lamination
Insulation Failure
Computer
LCD
Handout
HIP 3.4
Power Point
T 3.4
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
3.5 Gunakan bahan
bacaan BAB III
pokok bahasan 3.5
dan bahan
presentasi T3.5
untuk menjelaskan
mekanisme
kerusakan
transformator
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
mekanisme kerusakan
pada peralatan elektrik
transformator unit
pembangkit, sesuai
petunjuk yang berlaku
3.5 Transformator
3.5.1 Thermal ageing
pada kertas isolasi
3.5.2 Timbulnya gas pada
temperatur tinggi
3.5.3 Deposit cooper sulfit
pada kertas
3.5.4 mekanisme
Computer
LCD
Handout
HIP 3.5
Power Point
T 3.5
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 9 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
kerusakan akibat
kegagalan elektrik
4.1 Gunakan bahan
bacaan BAB IV
pokok bahasan 4.1
dan bahan
presentasi T4.1
untuk menjelaskan
metode In Situ
Metalografi
60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
metode in situ
metalografi, sesuai
petunjuk yang berlaku
4.1 Metode In Situ
Metalografi
4.1.1 Grinding dan
Polishing
4.1.2 Etching
4.1.3 Replication
4.1.4 Observasi pada
mikroscope
4.1.5 Contoh hasil replika
Computer
LCD
Handout
HIP 4.1
Power Point
T 4.1
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
4.2 Gunakan bahan
bacaan BAB IV
pokok bahasan 4.2
dan bahan
presentasi T4.2
untuk menjelaskan
Metode Uji Tidak
Merusak ( Non
Destructive
Testing)
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
metode uji tidak
merusak, sesuai
petunjuk yang berlaku
4.2 Non Destructive
Testing ( metode Uji Tidak
Merusak )
4.2.1 Pengertian
4.2.2 Beberapa Metoda Uji
Tidak Merusak
Computer
LCD
Handout
HIP 4.2
Power Point
T 4.2
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 10 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
4.3 Gunakan bahan
bacaan BAB IV
pokok bahasan 4.3
dan bahan
presentasi T4.3
untuk menjelaskan
metode Creep test
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
metode in creep test,
sesuai petunjuk yang
berlaku
4.3 Creep Test
4.3.1 Pendahuluan
4.3.2 Tujuan Creep test
4.3.3 Jenis Creep test
pada logam dan paduan
logam
4.3.4 Teknik Pelaksanaan
Creep test
4.3.5 Prosedure
pelasanaan Creep test
4.3.6 Hasil Creep test
4.3.7 Contoh perhitungan
life time
Computer
LCD
Handout
HIP 4.3
Power Point
T 4.3
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
4.4 Gunakan bahan
bacaan BAB IV
pokok bahasan 4.4
dan bahan
presentasi T4.4
untuk menjelaskan
metode Fatigue
test
60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
metode fatigue test,
sesuai petunjuk yang
berlaku
4.4 Metode Fatigue Test
4.4.1 Pengetian
4.4.2 Peralatan Fatigue
Test
Computer
LCD
Handout
HIP 4.4
Power Point
T 4.4
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 11 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
4.5 Gunakan bahan
bacaan BAB IV
pokok bahasan 4.5
dan bahan
presentasi T4.5
untuk menjelaskan
metode
assessment
generator
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
metode assessment
generator, sesuai
petunjuk yang berlaku
4.5 Metode Assessment
Generator
4.5.1 Pengertian
4.5.2 Metode Assessment
Stator Generator
4.5.3 Metode Assessment
pada rotor
4.5.4 Metode Assessment
pada core
Computer
LCD
Handout
HIP 4.5
Power Point
T 4.5
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
4.6 Gunakan bahan
bacaan BAB IV
pokok bahasan 4.6
dan bahan
presentasi T4.6
untuk menjelaskan
metode
assessment
generator
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, menjelaskan
metode assessment
transformator, sesuai
petunjuk yang berlaku
4.6 Metode Assessment
Transformator
4.6.1 Pengertian
4.6.2 Jenis metode
berdasarkan bagian
komponen
Computer
LCD
Handout
HIP 4.6
Power Point
T 4.6
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
5 Gunakan USB
pemutaran video,
untuk menjelaskan
salah satu contoh
pelaksanaan
60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, mengenal
pelaksanaan
pekerjaan assessment
5.Video pelasanaan
pekerjaan assessment
makanik di Unit
Pembangkit Paiton dan
Computer
LCD
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 12 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
pekerjaan RLA
( mechanical
assessment )
mekanik dan elektrikal
di unit pembangkit,
sesuai petunjuk yang
berlaku
elektrik di PLTA Giringan USB - video
5.1 Gunakan bahan
bacaan BAB V
pokok bahasan 5.1
dan bahan
presentasi T5.1
untuk
mengenalkan
contoh hasil &
rekomendasi RLA
Boiler
90 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, mengenalkan
contoh hasil dan
rekomendasi RLA
boiler, sesuai petunjuk
yang berlaku
5.1 Contoh hasil &
rekomendasi RLA boiler
5.1.1 Life Assessment
Primary Superheater Tube
pada boiler PLTU 1
Indramayu
5.1.2 Life Assessment
Platen Superheater Tube
pada boiler PLTU 5 Muara
karang
5.1.3 Life Assessment HP
Superheater danHP
Economizer Tube pada
HRSG 1.1 PLTGU Muara
Tawar
Computer
LCD
Handout
HIP 5.1
Power Point
T 5.1
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
5.2 Gunakan bahan
bacaan BAB V
pokok bahasan 5.2
dan bahan
60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, mengenalkan
contoh hasil &
5.2 Contoh hasil &
rekomendasi RLA turbine
5.2.1 Assessment pada
diafragma turbine gas GT
Computer
LCD
Handout
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 13 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
presentasi T5.2
untuk
mengenalkan
contoh hasil &
rekomendasi RLA
turbine
rekomendasi RLA
turbine, sesuai
petunjuk yang berlaku
1.2. PLTGU Gresik
5.2.2 Assessment pada
groove last blade ( L-0 )
turbine uap PLTGU
Gresik
5.2.3 Assessment shaft
turbine air PLTA Giringan
1
HIP 5.2
Power Point
T 5.2
5.3 Gunakan bahan
bacaan BAB V
pokok bahasan 5.3
dan bahan
presentasi T5.3
untuk
mengenalkan
contoh hasil &
rekomendasi RLA
generator
60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, mengenalkan
contoh hasil &
rekomendasi RLA
generator, sesuai
petunjuk yang berlaku
5.3 Contoh hasil &
rekomendasi Conditon
Assessment generator di
PLTA Giringan Unit 2
5.3.1 Tes stator di PLTA
Giringan
5.3.2 Tes rotor di PLTA
Giringan
Computer
LCD
Handout
HIP 5.3
Power Point
T 5.3
Presentasi
Tanya
jawab
Keaktifan
peserta
dalam
kelas
5.4 Gunakan bahan
bacaan BAB V
pokok bahasan 5.4
60 Setelah mengikuti
kegiatan peserta
mampu, mengenalkan
5. 4 Contoh hasil &
rekomendasi RLA trafo
Computer Presentasi
Tanya
Keaktifan
peserta
dalam
-
Power Plant RLA Center Petunjuk Instruktur 14 HIP | 14 / 321
No Kegiatan Waktu
(mnt )
Tujuan Pokok
Bahasan Main Point
Peralatan
& Perkakas Metoda Evaluasi
Referensi
( * )
dan bahan
presentasi T 5.4
untuk
mengenalkan
contoh hasil &
rekomendasi RLA
trafo
contoh hasil &
rekomendasi RLA
trafo, sesuai petunjuk
yang berlaku
diPLTA Sutami 1
5.4.1 Insulation
Resistance
5.4.2 Polarization Indexs
5.4.3 DC resistance test
5.4.4 Dizipation faktor
5.4.5 Sweep frequensi
respons analysis
5.4.6 Dielektrik respons
analysis
5.4.7 Disolve gas analysis
LCD
Handout
HIP 5.4
Power Point
T 5.4
jawab kelas
-
Power Plant RLA Center Pendahuluan 14 HIP - 1 | 15 / 321 15 / 321
BAB I : Pendahuluan
1.1. Definisi Remaining Life Assessment
Assessment adalah suatu proses yang sistematis untuk mengukur, menilai,
menyimpulkan suatu kondisi peralatan.
Remaining life assessment adalah suatu rangkaian assessment yang
dilaksanakan dengan tujuan untuk memprediksi umur yang tersisa dari sebuah
peralatan untuk dapat dioperasikan secara aman
Gambar 1.
Tujuan dari life extension adalah memastikan komponen tersebut mencapai
actual lifenya bukan memperpanjang umur dari suatu komponen.
TUJUAN
Setelah menyelesaikan kegiatan pokok bahasan peserta mampu
menjelaskan ;
Definisi Remaining Life Assessment
Latar Belakang dilaksanakannya Remaining Life Assessment
Tujuan Remaining Life Asessment
Batasan dalam Remaining Life Assessment
Implementasi Remaining Life Assessment di PJB
Ruang Lingkup Remaining life Assessment
Sesuai petunjuk yang berlaku
-
Power Plant RLA Center Pendahuluan 14 HIP - 1 | 16 / 321 16 / 321
1.2. Latar Belakang Dilaksanakannya Life Assessment
1.2.1. Usia Pembangkit Listrik saat ini
Setiap komponen mempunyai desain life yang biasanya ditentukan oleh pihak
manufaktur/pabrikan. Pada kenyataannya komponen tersebut mempunyai lifetime
yang lebih besar dari desain life. Seiring dengan berjalannya waktu maka komponen
tersebut mengalami penurunan kemampuan (degradasi) atau penuaan (aging).
Pada komponen pembangkit fenomena degradasi atau aging akan menurunkan
performa dari pembangkit tersebut. Kegagalan yang terjadi pada komponen
pembangkit sering disebabkan karena kerusakan yang tidak diprediksi sebelumnya.
Maintenance yang dilakukan masih berdasarkan time-based dimana interval
pelaksanaan assessment masih mengacu pada standar manual book dari
manufaktur/pabrikan. Sedangkan maintenance berdasarkan condition-based yang
dilakukan masih mengacu pada perubahan parameter operasi di luar standar.
Pada preventive maintenance dan overhaul, jadwal kegiatan pemeliharaan
dilakukan pada interval waktu yang telah ditentukan (secara periodik), walau ada atau
tidaknya indikasi ketidaknormalan peralatan. Sedangkan pada predictive maintenance
jadwal kegiatan pemeliharaan dilakukan berdasarkan pemantauan kondisi operasional
peralatan secara berkala, diantaranya terkait vibrasi, suhu, pelumasan, dengan
mengamati setiap kecenderungan ketidaknormalan lain yang terjadi dari waktu ke
waktu. Ketika kondisi mencapai ke tingkat yang tidak dapat diterima yang telah
ditentukan, peralatan di-shut down untuk dilakukan perbaikan atau penggantian
komponen yang rusak, agar kerusakan yang lebih parah dapat dicegah.
Kesulitan yang dihadapi oleh pengelola pembangkit adalah ketika suatu
komponen pembangkit telah melebihi desain lifenya maka maintenance yang
berdasarkan time-based sudah tidak akurat. Kondisi ini sangat mempengaruhi
availability dari pembangkit karena kerusakan yang muncul tiba-tiba menyebabkan unit
pembangkit harus shutdown dan keluar dari sistem. Ketidaksiapan spare part
pengganti menyebabkan MTTR (mean time to repair) menjadi panjang.
Rata-rata umur pembangkit di PT. Pembangkitan Jawa Bali adalah 23.8 tahun
(104,3 % umur desain) untuk thermal dan 43,7 tahun (109,2 % umur desain) untuk
hidro. Pembangkit yang berusia mendekati habis umur desain sangat rawan
mengalami kerusakan akibat penurunan fungsi material atau peralatan.
-
Power Plant RLA Center Pendahuluan 14 HIP - 1 | 17 / 321 17 / 321
Tabel 1. Usia Unit Pembangkitan Thermal PT PJB
NO JENIS LOKASI KUMULATIP MW TAHUN
OPERASIONAL
LIFE CYCLE
DESIGN
USIA
2013
%
UMUR
1 PLTU MUARA KARANG
123
3 x 70 MW 1979 25 34 136
2 PLTU MUARA KARANG 4 1 x 200 MW 1981 25 32 128
3 PLTU MUARA KARANG 5 1 x 200 MW 1982 25 31 124
4 PLTU GRESIK 12 2 x 100 MW 1981 25 32 128
5 PLTU GRESIK 34 2 x 100 MW 1988 25 25 100
6 PLTU PAITON 12 2 x 400 MW 1993 25 20 80
7 PLTGU
MUARA KARANG
BLOK 1
3 x 107.86 MW (GT) 1992 20 21 105
STG 1.0 1 x 185.00 MW (ST) 1995 20 18 90
8 PLTGU
MUARA TAWAR
BLOK 1
3 x 140.00 MW (GT) 1997 20 16 80
STG 1.0 1 x 220.00 MW (ST) 1997 20 16 80
9 PLTG MUARA TAWAR
BLOK 2
2 x 140 MW 1997 15 16 106.7
10 PLTGU
GRESIK 6 x 112.45 MW (GT) 1992 20 21 105
STG 1.0, 2.0, 3.0 3 x 112.45 MW (GT) 1993 20 20 100
3 x 188.91 MW (ST) 1993 20 20 100
11 PLTG GRESIK 1-2 2 x 20.10 MW 1978 15 35 233.3
RATA-RATA 23,8 104,3
1.2.2 Kualitas Unit Pembangkit Baru
Selain menghadapi permasalahan karena semakin tuanya usia pembangkit,
kini tantangan unit pembangkit listrik adalah karena harus dihadapkan pada kenyataan
bahwa unit-unit pembangkit yang baru memiliki kualitas yang lebih rendah daripada
pembangkit yang sudah ada. Sehingga pembangkit baru yang semula diharapkan
untuk dapat meningkatkan pelayanan dalam pemenuhan energi listrik justru sebagian
besar menjadi masalah baru karena semakin seringnya kerusakan yang terjadi pada
unit baru sehingga keberadaannya kurag dapat diandalkan.
1.3. Tujuan Remaining Life Assessment
Seperti telah disebutkan sebelumnya, pelaksanaan RLA pada awalnya
dilatarbelakangi oleh semakin tuanya usia pembangkit lisrik yang ada saat ini.
Sehingga tujuan awal dari pelaksanaan RLA adalah untuk memprediksi sisa umur
komponen peralatan pembangkit agar mampu mencapai actual lifenya dengan aman.
Namun, metode-metode yang digunakan dalam melaksanakan assessment ternyata
-
Power Plant RLA Center Pendahuluan 14 HIP - 1 | 18 / 321 18 / 321
dapat dimanfaatkan pula untuk tujuan lain selain untuk memprediksi sisa umur.
Berkaitan dengan dibangunnya unit baru, metode-metode assessment dapat
digunakan untuk pengontrol kualitas, apakah peralatan yang terpasang pada unit baru
tersebut telah sesusai dengan standar minimum yang ditetapkan, atau untuk
mendeteksi adanya kerusakan yang terjadi pada peralatan pembangkit saat ini untuk
mencegah kerusakan-kerusakan yang lebih fatal yang mungkin akan terjadi. Dengan
demikian dapat membantu para pengambil keputusan untuk memperbaiki jadwal
inspeksi agar kehandalan unit baru dapat lebih meningkat.
1.4. Batasan Dalam Remaining Life Assessment
Tidak semua metode assessment yang akan dijelaskan dapat secara langsung
memberikan hasil nilai sisa umur peralatan pembangkit. Sebagian besar metode, justru
hanya akan memberikan hasil berupa potret aktual kondisi peralatan saat ini. Maka
untuk dapat melaksanakan prediksi sisa usia, diperlukan analisa lebih lanjut. Sehingga
proses analisa sisa usia sebenarnya merupakan integrasi analisa dari seluruh hasil
assessment yang dilaksanakan. Data awal yang diberikan dari manufaktur, serta
trending data operasional justru menjadi lebih penting dalam memberikan hasil
assessment yang lebih akurat.
Tidak ada kepastian dalam hasil suatu prediksi manusia, yang ada hanyalah
probabilitas. Maka hasil perhitungan sisa umur nantinya merupakan suatu
kemungkinan yang sekiranya mendekati kenyataan karena dipilih dari eror yang
terkecil.
Pembahasan dalam modul ini bukan merupakan pembahasan dasar, artinya,
diharapkan bahwa pengkonsumsi modul ini bukan lagi orang-orang awam yang sama
sekali belum mengerti sistem pembangkit listrik, namun para insan kelistrikan atau
para cendekia yang setidaknya telah mengerti sistem pembangkit listrik dan
membutuhkan bahasan lanjutan yang lebih spesifik untuk improvisasi.
Dengan demikian diharapkan dengan modul ini, para pembaca memiliki
persepsi yang sama mengenai apa itu RLA, bagaimana batasannya, metode apa saja
yang diterapkan, kapan perlunya dilaksanakan, siapa yang bertanggungjawab dalam
pelaksanaannya dan bagaimana menyikapi hasil analisa RLA.
-
Power Plant RLA Center Pendahuluan 14 HIP - 1 | 19 / 321 19 / 321
1.5. Ruang Lingkup
Assesment dilaksanakan dengan banyak metode yang
diaplikasikan di peralatan. Banyak sekali peralatan yang ada di unit pembangkit
listrik. Pada dasarnya, assessment bisa dilaksanakan pada semua peralatan,
tergantung dari metode yang diterapkan. Namun, untuk memberikan hasil
berupa perhitungan remaining life tidak semua peralatan harus diases. Hanya
peralatan yang kritis saja yang akan dilaksanakan assessment. Secara umum,
peralatan kritis yang dimaksud adalah peralatan utama pembangkitan dan
untuk peralatan mekanik merupakan peralatan yang terpapar energi panas
lebih tinggi daripada komponen lain. Lingkup assessment adalah sebagai
berikut :
a. Peralatan Mekanik : Boiler dan Turbin
b. Peralatan Listrik : Generator dan Trafo
-
Power Plant RLA Center Pendahuluan 14 HIP - 1 | 20 / 321 20 / 321
-
Power Plant RLA Center Pendahuluan 14 HIP - 1 | 21 / 321 21 / 321
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 22 / 321
BAB II : Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi
2.1 Peralatan Utama Unit Pembangkit Thermal
2.1.1. Boiler
Boiler adalah salah satu peralatan utama pada PLTU tergolong sebagai bejana
tekan berfungsi untuk merubah air menjadi uap melalui proses pemanasan pada
pipa-pipa penguap (Evaporator Tubes) dengan sumber panas dari proses
pembakaran bahan bakar diruang bakar (Furnace) (gambar 1). Proses
pembakaran terjadi akibat adanya pencampuran antara bahan bakar, udara dan
panas. Bahan bakar dapat berupa minyak, gas dan batu bara. Udara didapat dari
udara atmosfer yang massa aliranya diatur oleh Force Draft Fan (FDF) dan
Induced Draft Fan (IDF). Sedangkan panas awal didapat dari igniter yang terdapat
pada burner
Boiler pada siklus PLTU berada antara High Pressure Heater dan Steam Turbine.
Output yang dihasilkan berupa aliran uap untuk memutar turbin yang dikopel
dengan generator dan menghasilkan listrik.
TUJUAN
Setelah menyelesaikan kegiatan pokok bahasan peserta mampu
menjelaskan ;
Peralatan Utama Unit Pembangkit Thermal terkait Remaining Life
Assessment
Metalurgi terkait dengan peralatan utama unit pembangkit
Sesuai petunjuk yang berlaku
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 23 / 321
Gambar 1. Skema Boiler
1 Forced Draft Fan 9 Water Tank 17 Radiant Superheater
2 Air Heater 10 Pump 18 Convection Superheater
3 Burner 11 Deaerator 19 IP Turbine
4 Furnace 12 Economizer 20 Reheater
5 Flue Gas 13 Steam Drum 21 LP Turbine
6 Dust Collector 14 Downcomer 22 Generator
7 Induced Draft Fan 15 Waterwall
8 Stack 16 Evaporator
HRSG (Heat Recovery Steam Generator), Fungsi dan konstruksinya
sebagaimana boiler terdiri dari pipa-pipa penguap untuk memproduksi uap serta
dilengkapi pula dengan pemanas uap lanjut (superheater). Perbedaan antara
Boiler dan HRSG terletak pada sumber energi pemanas air untuk menjadi uap.
HRSG memanfaatkan sumber panas dari gas panas dari exhaust gas turbin
yang telah digunakan untuk memutar turbin gas, dengan kisaran temperatur 530
s/d 540 C, dengan demikian tidak diperlukan proses pembakaran, sehingga pada
HRSG tidak banyak peralatan bantu. HRSG (gambar 2) merupakan bagian dari
Unit Pembangkit Combine Cycle yang sering disebut sebagai PLTGU (Pusat
Listrik Tenaga Gas &Uap yaitu kombinasi pengoperasian Turbin Gas dan Turbin
Uap
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 24 / 321
Gambar 2. Skema HRSG
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 25 / 321
KOMPONEN - KOMPONEN BOILER
Furnace dan Burner
Furnace merupakan bagian boiler tempat terjadinya proses pembakaran. Pada
tempat ini terjadi pencampuran bahan bakar dan udara menghasilkan panas dan
diserap oleh air pengisi boiler. Air pengisi boiler selanjutnya bersirkulasi menuju
main drum melalui wall tube dan sebagian berubah fasa menjadi uap (uap jenuh).
Sisi gas pembakaran akan bergerak terus menuju stack.
Menurut tipe pembakaran maka furnace pada boiler terdapat beberapa tipe,
diantaranya tangential type seperti gambar 4. Pada tangential type burner
ditempatkan di sudut-sudut furnace dan api pembakaran menghasilkan fire wall
seperti pada gambar. Tipe ini dipakai pada boiler kapasitas besar seperti pada
PLTU Muara Karang unit 4 dan 5 yang masing-masing menghasilkan daya
terpasang 200 MW.
1. Dapur (furnace)
2. Dinding pipa-pipa air (water walls)
3. Alat pembakar (burner)
4. Pipa terjun (downcomers) 5. Drum
6. Pemanas lanjut radiasi (radiant superheaters)
7. Pemanas lanjut konveksi (convection superheaters)
8. Pemanas ulang (reheaters) 9. Ekonomiser (economizers)
10. Saluran gas buang (gas duct) 11. Pemanas udara (air heater)
12. Udara primer (primary air) 13. Udara sekunder (secondary
air) 14. Penyaring jelaga (slag screens)
Gambar 3 Bagian-Bagian Boiler
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 26 / 321
Cyclone type
Tipe lain dari furnace adalah Front type, Oposite type dan cyclone type
Gambar 4 Tangential type boiler furnace
Front type Opposite type
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 27 / 321
Main Drum
Main Drum merupakan salah satu komponen penting pada boiler. Pada
peralatan ini terjadi pemisahan antara feed water dan steam. Main drum
mendapat beban yang fluktuatif, sehingga sambungan-sambungan las yang
ada pada main drum selalu di inspeksi setiap ada kesempatan pemeliharaan.
Campuran air-uap memasuki main drum untuk dipisahkan antara uap dan air.
Campuran uap-air akan memasuki pemisah cyclone, senyawa yang lebih
ringan (uap) akan bergerak keatas dan terpisah dari air. Air akan jatuh kebawah
dan memasuki downcomer untuk disirkulasi dan dipanaskan ulang pada
furnace.
Beberapa mekanisme kerusakan pada main drum beserta metode
pengidentifikasiannya dijelaskan sebagai berikut
Gambar 5. Main Drum
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 28 / 321
Tabel 1 Posisi Asesment Pada Main Drum
No. Lokasi Damage1
Asessment
NDE Lokasi Output
1 Internal surfaces uniform corrosion, cracking Visual Seluruh area yang
terjangkau
Kondisi visual
PT Suspected Ada tidaknya crack
Chemical
analysis of
deposit
posisi atas dan posisi
bawah internal surface
Komposisi kimia
deposit
2 Internal structure
and attachment
Cracking, corrosion Visual Seluruh area Kondisi visual
PT Suspected Ada tidaknya crack
3 Major welds
(girth, seam and
saddle)
Cracking Visual
Seluruh area yang
terjangkau
Kondisi visual
PT Suspected Ada tidaknya crack
Conventional UT Suspected Ada tidaknya crack
Hardness testing Suspected Kekerasan material
5 Supports Cracking Visual
Seluruh area yang
terjangkau
Kondisi visual
PT Suspected Ada tidaknya crack
1 EPRI Boiler Condition Assessment Guideline Fourth Edition, page 4-2
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 29 / 321
Riser dan Downcomer (Water Wall)
Riser dan Downcomer (Water Wall) merupakan susunan pipa-pipa vertikal yang
menghubungkan antara drum dan bottom header. Riser berisi air-uap yang
bergerak vertikal menuju main drum, sedangkan downcomer berisi air yang
bergerak dari maindrum. Sirkulasi air antara riser-main drum-downcomer dapat
karena sirkulasi alami dan dapat dengan bantuan pompa atau dikenal sebagai
sirkulasi paksa.
Beda massa jenis antara campuran air-uap pada riser dan air pada downcomer
menyebabkan pergerakan pada sirkulasi alami.
Beberapa mekanisme kerusakan pada water wall beserta metode
pengidentifikasiannya dijelaskan sebagai berikut
Superheater dan Reheater
Pada bagian ini uap telah berubah menjadi uap kering. Superheater merupakan
bagian terakhir yang dilewati uap sebelum akhirnya memasuki turbin. Reheater
memiliki fungsi yang sama dengan superheater namun pada tekanan kerja uap
yang lebih rendah
Uap kering pada
superheater bergerak
dalam arah tegak lurus
terhadap arah gerak gas
buang. Pada gambar
terlihat ada dua bagian
superheter, yaitu first
stage atau disebut juga
platen superheater dan
second stage
superheater
Gambar. 6 Superheater
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 30 / 321
Proses pada gambar
merupakan siklus
yang terjadi pada
PLTU. Tahap pada
superheater
merupakan tahap
uap kering dengan
naiknya temperature
uap pada tekanan
tetap.
Proses 4 -5
merupakan proses
Reheater yang sama
dengan proses
superheater namun
pada tekanan uap
yang lebih rendah
Gambar. 7 Siklus Rankine
Economizer
Economizer didesain untuk memanfaatkan panas gas buang agar ditransfer ke oleh
feed water. Feed water akan melewati economizer sebelum masuk ke furnace.
Pada economizer feed water akan menyerap panas yang masih terkadung dalam
gas buang. Proses ini menaikkan temperatur feed water dan secara langsung
menaikkan effisiensi boiler.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 31 / 321
Gambar 8. Economiser
Proses Pemindahan panas dalam Boiler,
Perpindahan panas dari hasil proses pembakaran bahan bakar ke air sampai
menjadi Uap terjadi secara kombinasi radiasi, konduksi dan konveksi.
Kombinasi radiasi dan konduksi di ruang bakar
Kombinasi konveksi dan konduksi di Economizer dan Air Heater
Kombinasi radiasi, konduksi dan konveksi di Superheater dan Reheater.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 32 / 321
Gambar 9. Daerah Radiasi dan Konveksi pada Boiler
Persamaan Heat Transfer secara radiasi
(1)
Q = Energi panas yang dipancarkan oleh radiasi (kJ/s
kg)
= Konstanta boltzman (kJ/s m2 kg. K4)
A = luas permukaan yang terpapar panas (m2)
T = Temperatur radiasi panas (K)
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 33 / 321
Persamaan Heat Transfer secara konveksi
(2)
Persamaan Heat Transfer secara konduksi
(3)
Dari persamaan 1 sampai dengan 3 terlihat faktor-faktor yang mempengaruhi
perpindahan panas pada suatu boiler. Faktor-faktor ini secara tidak langsung
menentukan tindakan inspeksi pada boiler. Misalkan pada perpindahan panas
konduksi dipengaruhi oleh x yang merupakan ketebalan dinding pipa boiler
tempat panas merambat secara konduksi. Dengan demikian apabila x mengecil
maka akan memudahkan proses konduksi. x dapat minimal atau kecil apabila
kondisi pipa tube boiler bersih dan kotoran yang menempel pada permukaan pipa
sedikit. Olehkarena itu setiap kali inspeksi boiler dilakukan pembersihan pipa
boiler, biasanya dengan water jet cleaning. Faktor lain yang mempengaruhi adalah
nilai k pada konduksi. Nilai k ini merupakan karakteristik dari material pipa, apabila
properties dari pipa berubah maka nilai k ini juga akan berubah. Pemilihan
material pipa mempengaruhi besarnya heat transfer pada pipa boiler.
Q = Energi panas yang dipancarkan oleh konveksi
(kJ/s)
h = Konstanta konveksi (kJ/s m2 kg. K)
A = luas permukaan yang terpapar konveksi (m2)
T = Temperatur radiasi panas (K)
Q = Energi panas yang ditransfer secara konduksi
(kJ/kg. s)
k = Konstanta konduksi (kJ/s m kg. K)
A = luas permukaan tempat terjadinya konduksi (m2)
T1l = Temperatur dinding metal yang lebih tinggi (K)
T2 = Temperatur dinding metal yang lebih rendah (K)
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 34 / 321
Persamaan konveksi (persamaan 2) juga menyatakan hal yang sama. Pada
persamaan 2 terdapat nilai h yang merupakan konstanta konveksi. Nilai h dipengruhi
oleh pola aliran fluida dan kecepatan fluida. Proses konveksi pada pipa boiler terjadi
pada dua sisi, yaitu konveksi antara aliran gas buang dengan permukaan luar pipa dan
konveksi antara aliran air-uap dengan permukaan dalam pipa. Kecepatan aliran gas
buang pada boiler dipertahankan dengan tekanan negatif/hisap yang dibuat oleh
Induced Draught Fan (IDF) dan Forced Draught Fan (FDF). Sedangkan kecepatan
aliran air-uap didalam pipa boiler dipertahankan oleh tekanan main drum dan
perbedaan massa jenis antara air dan uap. Pada boiler tipe aliran paksa, aliran air-uap
dipertahankan oleh pompa yang mengalirkan air dari drum-downcomer-riser dan
kembali ke drum.
Assessment Pada Boiler
Proses pembakaran pada boiler dan adanya aliran fluida (flue gas, water and
steam) memberikan efek permasalahan menyangkut ketahanan material boiler
terhadap temperatur tinggi yang dikombinasikan dengan tekanan operasi boiler.
Menurut R.Viswanathan, Damage Mechanisms and Life Assessment of High-
Temperature Components terdapat beberapa permasalahan Boiler, yaitu:
1. The major problem in all boilers with respect to availability is the failure of
boiler tubes
2. From a life extension and safety point of view, the critical components are
the large-diameter, thick-wall piping known as headers
3. In addition, pipes that carry superheated steam pipes and hot reheat pipes,
are also subject to high-temperature problems
Mengidentifikasi kondisi tubes dan asesories pada boiler menjadi hal penting
dalam assessment boiler. Setiap permasalahan memiliki metode assessment
tertentu dan dapat berlaku secara umum pada tube komponen boiler.
Berikut disajikan metode assessment Non Destructive Test yang dilakukan
pada Boiler.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 35 / 321
Tabel 1 Asessment Pada Main Drum
No. Lokasi Damage Asessment
NDE Lokasi Output
1 Internal
Surfaces
Cracking,
Corrossion
Visual Seluruh area
yang terjangkau
Kondisi visual
PT (Penetrant
Test)
Suspected Area Ada tidaknya
crack
Chemical
analysis of
deposit
Posisi atas dan
posisi bawah
internal surface
Komposisi
kimia deposit
2 Internal
structure
and
attachment
Cracking,
corrosion
Visual Seluruh area Kondisi visual
PT (Penetrant
Test)
Suspected Area Ada tidaknya
crack
3 Major
welds
(girth,
seam and
saddle)
Cracking Visual
Seluruh area
yang terjangkau
Kondisi visual
PT (Penetrant
Test)
Suspected Area
Ada tidaknya
crack
Conventional
UT
Suspected Area Ada tidaknya
crack
Hardness
testing
Suspected Area Kekerasan
material
5 Supports Cracking Visual
Seluruh area
yang terjangkau
Kondisi visual
PT
(PENETRANT
TEST)
Suspected Area Ada tidaknya
crack
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 36 / 321
Tabel 2. Asesment Pada Water Wall
No Lokasi Damage Asessment
NDE Posisi Output
1 Tubing
Corrosion,
corrosion pitting,
stress corrosion
cracking,
fretting,
overheating,
sootblower
erosion, fire side
erosion
Visual
Seluruh
Dokumentasi yang
memuat : ada tidaknya
korosi, jenis korosi, ada
tidaknya deposit, ada
tidaknya fretting,
dokumentasi visual di
permukaan luar tube,
ada tidaknya bulging,
ada tidaknya erosi
Stress corrosion
cracking,
overheating
Hardness
testing
Atas burner
Verifikasi kekerasan
material terhadap
standard
Uniform
corrosion ,
sootblower
erosion, slag
erosion
UT Thickness
Bottom
furnace,
sekitar burner,
sekitar
sootblower
Ketebalan aktual tube
2
Sa
mb
un
ga
n la
s
Cold & hot
cracking,
incomplete
reinforcement,
porosity,
undercut
Visual
Seluruh
sambungan las
Ada tidaknya crack, ada
tidaknya welding defect
Cold & hot
cracking
Magnetic
particle
testing (MT)
Ada tidaknya crack
pada permukaan
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 37 / 321
Penetrant
testing (PT
(PENETRAN
T TEST)
Ada tidaknya crack
pada permukaan
Cold & hot
cracking,
incomplete
fusion,
incomplete
penetration,
porosity, slag
inclusion,
undercut
Radiographic
testing (RT)
Ada tidaknya crack, ada
tidaknya welding defect
Cold & hot
cracking,
incomplete
fusion,
incomplete
penetration,
slag inclusion
Conventional
ultrasonic
testing (UT)
Ada tidaknya crack, ada
tidaknya welding defect
3
Su
pp
ort
corrosion, crack,
rubbing
Visual
Seluruh
sambungan
las,
permukaan
support yang
mempunyai
kemungkinan
fretting
Kondisi visual di
permukaan
Cold & hot
cracking
PT
(PENETRAN
T TEST)
Ada tidaknya crack, ada
tidaknya welding defect
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 38 / 321
Tabel 3. Asesment Pada Superheater
No Lokasi Damage Asessment
NDE Posisi Output
1
Tub
ing
long & short term
overheating, fireside
corrosion, fly ash
erosion, low-
temperature creep
cracking, pitting
corrosion, fretting
Visual Seluruh Dokumentasi yang
memuat : ada tidaknya
korosi, jenis korosi, ada
tidaknya deposit, ada
tidaknya fretting,
dokumentasi visual di
permukaan luar tube,
ada tidaknya bulging,
ada tidaknya erosi
long & short term
overheating, fireside
corrosion, low-
temperature creep
cracking
replicati
on
Sampling tube
lurus bagian
terdepan
terhadap aliran
flue gas,
sampling U tube
bagian terdepan
terhadap aliran
flue gas, elbow
tube terkoneksi
header, tube
dengan defect
Kondisi microstruktur
long term overheating,
short term
overheating, ,low-
temperature creep
cracking
Dimensi
onal
Suspected Area Ada tidaknya swelling,
bulging
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 39 / 321
long term overheating,
short term
overheating, creep
Hardne
ss
testing
Sampling tube
lurus bagian
terdepan
terhadap aliran
flue gas,
sampling U tube
bagian terdepan
terhadap aliran
flue gas, elbow
tube terkoneksi
header, tube
dengan defect
Kekerasan material
fireside corrosion, fly
ash erosion, steam
side corrosion,
sootblower erosion
UT
Thickne
ss
Sampling tube
lurus bagian
terdepan
terhadap aliran
flue gas,
sampling U tube
bagian terdepan
terhadap aliran
flue gas, elbow
tube terkoneksi
header, tube
dengan defect,
sekitar
sootblower
Thicknes actual
2 Sambun
gan las
Cold & hot cracking,
incomplete
reinforcement,
porosity, undercut
Visual Seluruh area Dokumentasi yang
memuat : ada tidaknya
crack di permukaan
Cold & hot cracking PT
(PENET
RANT
TEST)
Suspected Area Ada tidaknya crack di
permukaan
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 40 / 321
3 Attachm
ents and
spacers
Stress corrosion
cracking, uniform
corrosion, pitting
corrosion, fretting
Visual Seluruh area Dokumentasi yang
memuat : ada tidaknya
crack, ada tidaknya
korosi
Stress corrosion
cracking, pitting
corrosion
PT
(PENET
RANT
TEST)
Suspected area
Ada tidaknya crack di
permukaan
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 41 / 321
Tabel 4. Asesment Pada Economizer
No Lokasi Damage
Asessment
NDE Lokasi Output
1 Tubing Flow accelerated
corrosion, erosion,
corrosion pitting,
corrosion fatigue,
low cycle fatigue,
high cycle fatigue,
fly ash erosion,
Visual
Seluruh area Kondisi
visual
Hardness testing
Tube dengan
defect
Kekerasan
material
2 Welds Cold & hot cracking,
incomplete fusion,
incomplete
penetration, slag
inclusion
PT
(PENETRANT
TEST)
Suspected
Area
Ada tidaknya
crack di
permukaan
MT
RT Ada tidaknya
crack
3 Supports,
attachments
and spacers
corrosion, crack,
rubbing
Visual Seluruh area Kondisi
visual di
permukaan
PT
(PENETRANT
TEST)
Suspected
Area
Ada tidaknya
crack di
permukaan
MT
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 42 / 321
Keterangan Tabel
I. Lokasi : Bagian pada boiler yang dilakukan asessment
II. Damage : Kemungkinan kerusakan pada lokasi terkait
III. Asessment
NDE(Non
Destructive
Examination)
: Metode asessment tak merusak
Lokasi : Posisi referensi yang dilakukan asessment NDE
Output : Hasil dari asessment
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 43 / 321
2.1.2. Turbine
Turbine mengubah energy aliran (gas/uap) menjadi energy gerak putar untuk
menggerakkan generator.
Secara umum turbine memiliki dua komponen, yaitu:
Bagian yang berputar, rotor terdiri dari moving blade yang tersusun melingkar
dan minimal terdiri dari satu baris susunan.
Bagian yang diam, stator terdiri dari static blade yang tersusun melingkar dan
berfungsi mengarahkan aliran gas/uap.
Dilihat fluida penggerak turbin, maka turbin dapat dibagi menjadi dua:
1. Turbin uap (steam turbine)
Digerakkan dengan perubahan energy aliran steam yang dihasilkan oleh boiler.
Tekanan dan temperature kerja pada stage pertama turbin uap hampir sama
dengan tekanan dan temperature yang keluar dari boiler. Saat ini untuk turbin
kapasitas di atas 100 MW terdapat tiga tingkatan tekanan yang bekerja pada
steam turbine, yaitu High Pressure Turbine, Intermediate Pressure Turbine dan
Low Pressure Turbine.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 44 / 321
Untuk boiler dengan produksi uap sampai dengan 200 ton/jam tekanan dan
temperature uap yang dihasilkan masing-masing 120 bar dan 520C
Untuk boiler dengan produksi uap sampai dengan 200 ton/jam sampai dengan
500 ton/jam dihasilkan tekanan dan temperature uap masing-masing sebesar
250 bar dan 570C.
Daya (MW) yang dihasilkan oleh steam turbine berdasarkan persamaan pada
gambar 1 bergantung kepada perbedaan enthalpy steam masuk dan keluar.
Enthalpy steam merupakan fungsi temperature dan tekanan. Semakin besar
temperature dan tekanan, semakin besar enthalpy dan semakin besar daya
yang dihasilkan.
Dengan demikian seiring peningkatan kebutuhan daya listrik maka dibutuhkan
turbine dengan tekanan dan temperature kerja lebih tinggi. Peningkatan
temperature dan tekanan kerja sangat dibatasi oleh kekuatan material
komponen penyusun turbin. Permasalahan yang dihadapi apabila suatu
Output Power (MW)
Gambar 1. Steam Turbine dan Siklus Rankine
3
6
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 45 / 321
komponen bekerja pada temperature dan tekanan tinggi adalah creep dan
fatique. Pembahasan terkait dengan creep dan fatique dibahas pada sesi
terpisah.
2. Turbin Gas (Gas Turbin)
Digerakkan dengan perubahan energy aliran gas hasil pembakaran yang
dihasilkan pada combustion chamber.
Gambar 2. GE MS9001E Gas Turbine
Berdasarkan gambar diatas setidaknya ada lima bagian dari gas turbine, yaitu: air inlet,
compressor, combustor, turbine dan exhaust. Siklus yang menggambarkan tekanan
dan temperature kerja pada masing-masing bagian dijelaskan pada Siklus Bryton
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 46 / 321
Proses 1 2 = Proses kompresi oleh compressor
Proses 2 3 = Proses combustion di combustion chamber
Proses 3 4 = Proses pada turbin untuk menghasilkan kerja
Proses 4 1 = Proses pembuangan gas buang ke atmosfer
Output Power (MW)
Gambar 3. Siklus Bryton
Daya (MW) yang dihasilkan oleh gas turbine berdasarkan persamaan pada
gambar 3 bergantung kepada perbedaan enthalpy gas pembakaran masuk dan
keluar. Enthalpy gas pembakaran merupakan fungsi temperature dan tekanan.
Semakin besar temperature dan tekanan, semakin besar enthalpy dan semakin
besar daya yang dihasilkan.
Dengan demikian seiring peningkatan kebutuhan daya listrik maka dibutuhkan
turbine dengan tekanan dan temperature kerja lebih tinggi. Peningkatan
temperature dan tekanan kerja sangat dibatasi oleh kekuatan material
komponen penyusun turbin. Permasalahan yang dihadapi apabila suatu
komponen bekerja pada temperature dan tekanan tinggi adalah creep, fatique,
erosion, wear dan corrosion. Pembahasan terkait dengan creep dan fatique
dibahas pada sesi terpisah.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 47 / 321
Gambar 4. Ideal Bryton Cycle (GE Referance)
Temperatur gas pembakaran (point 3) sebesar 1288 C, melting temperature of
superalloy sekitar 1200 C. Hot gas part temperature dipertahankan dibawah
melting temperature dengan perbaikan komposisi material dan system cooling
Dalam kaitannya dengan Remaining Life Assessment bahwa permasalahan
yang terjadi pada komponen-komponen turbin gas dan turbin uap haruslah dapt
dideteksi lebih awal. Deteksi awal dilakukan dengan serangkaian metode
assessment uji tak rusak (NDT) dan uji rusak (DT). Saat ini PT. PJB UPHB
telah banyak melakukan uji tak rusak untuk mendapatkan kondisi actual terkait
dengan kemungkinan kerusakan yang terjadi. Beberapa metode uji tak rusak
yang telah dikembangkan oleh PT. PJB UPHB untuk turbin yaitu:
Identifikasi inner flaws pada rotor turbin dengan metode phased array
Insitu metallography pada rotor turbin untuk mengetahui kondisi struktur
mikro dan kemungkinan adanya tiny inner flaws.
Hardness test untuk mengetahui kekerasan pada komponen turbin
Uji komposisi material, uji ini banyak dilakukan pada komponen turbin yang
baru sebagai data base assessment.
Selain itu akan dikembangkan pula metode uji rusak terhadap material
komponen turbin seperti uji creep dan uji fatique.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 48 / 321
Damage Mechanism Pada Komponen Turbine
No Komponen Type Posisi Damage Mechanism
Creep Fatigue Corrosion Erosion
1 Rotor (GT,ST) Rotating
Surface + +
Radial/axial bore + +
Blade groove + + +
2 Turbin Blade
(GT,ST) Rotating
Tip +
Coating +
Leading + + +
Trailing + + + +
Pressure Side + + + +
Suction Side + + + +
Platform + + +
Root + +
3 Turbin Vane
(GT,ST) Stationary
Coating +
Leading + + +
Trailing + + + +
Pressure Side + + + +
Suction Side + + + +
Platform + + +
Root + +
4 Compressor
Blade (GT) Rotating
Coating +
Leading + + +
Trailing + + +
Platform + +
Root +
5 Compressor
Vane (GT) Stationary
Coating +
Leading + +
Trailing + +
Platform +
Root +
6 Casing (GT,ST) Stationary Surface + + +
7 Combuster/Burne
r (GT) Stationary
Surface + + + +
Coating + +
8 Baut (GT,ST) Stationary Surface + + +
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 49 / 321
Gambar 5 Sudu pertama Gas Turbine Blade
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 50 / 321
Assessment Pada Komponen Turbine
I. Rotor
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1 Uji Visual Seluruh surface rotor Design Drawing Indikasi korosi,
deformasi.
2 4.1.1. Uji Dimensi Blade groove
(terutama pada
groove dengan creep
sebagai damage
mechanism dominan)
Dimensi Aktual
Acceptance Limit
Nilai deformasi.
3 4.1.2. Uji Penetrant Pada surface rotor
yang terindikasi terjadi
damage.
Pada seluruh blade
goove
Design Drawing Indikasi crack.
4 4.1.3. Uji Ultrasonic Radial/axial bore
bagian dalam
Design Drawing Indikasi crack
5 Uji Eddy
Current
Surface Radial/axial
bore bagian luar
Pada seluruh blade
goove
Design Drawing Indikasi crack
6 Uji Struktur
Mikro
Pada lokasi terjadinya
rubbing/damage.
Pada lokasi dengan
creep sebagai
damage mechanism
dominan).
Jenis material
Mikrosruktur
standar
Degradasi material
(void, dekarburasi,
inclusi dll).
7 Uji Kekerasan Pada setiap row blade
dan vane.
Pada setiap lokasi uji
struktur mikro
Nilai Kekerasan
standar
Nilai kekerasan
actual
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 51 / 321
II. Turbine Blade
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1 Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk coating,
cooling hole, root.
Design Drawing Coating Spallation
indication
Crack/deformasi
indication
2 4.1.4. Uji Penetrant Pada permukaan yang
tidak dilapisi coating
Design Drawing Indikasi crack
3 4.1.5. Uji Ultrasonic Blade root Design Drawing Indikasi crack
4 Uji Eddy
Current
Blade root Design Drawing Indikasi crack
5 Uji Struktur
Mikro
Blade root Jenis material
Mikrosruktur
standar
Degradasi material
(void, dekarburasi,
gamma prime, inclusi
dll).
6 Uji Kekerasan Pada bagian yang
terjadi damage
Pada setiap lokasi uji
struktur mikro
Nilai Kekerasan
standar
Nilai Kekerasan
aktual
7 Uji
Radiography
Pada seluruh bagian
blade
Design Drawing Internal indication
crack, porosity.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 52 / 321
III. Turbine Vane
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1
Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk coating,
cooling hole, root.
Design Drawing Coating Spallation
indication
Crack/deformasi
indication
2
4.1.6. Uji Penetrant Pada permukaan yang
tidak dilapisi coating
Design Drawing Indikasi crack
3 4.1.7. Uji Ultrasonic Vane root Design Drawing Indikasi crack
4 Uji Eddy
Current
Vane root Design Drawing Indikasi crack
5
Uji Struktur
Mikro
Vane root Jenis material
Mikrosruktur
standar
Degradasi material
(void, dekarburasi,
gamma prime, inclusi
dll).
6 Uji Kekerasan Pada bagian yang
terjadi damage
Pada setiap lokasi uji
struktur mikro
Nilai Kekerasan
standar
Nilai Kekerasan
aktual
7 Uji
Radiography
Pada seluruh bagian
Vane
Design Drawing Internal indication
crack, porosity.
8 Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk coating,
cooling hole, root.
Design Drawing Coating Spallation
indication
Crack/deformasi
indication
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 53 / 321
IV. Compressor Blade
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1 Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk coating, root.
Design Drawing Coating Erosion
indication
Crack/deformasi
indication
2 4.1.8. Uji Penetrant Pada permukaan yang
tidak dilapisi coating
Design Drawing Indikasi crack
3 4.1.9. Uji Ultrasonic Blade root Design Drawing Indikasi crack
4 Uji Eddy
Current
Blade root
Blade surface
Design Drawing Indikasi crack
5 Uji Struktur
Mikro
Blade root Jenis material
Mikrosruktur
standar
Degradasi material
(void, dekarburasi,
inclusi dll).
6 Uji Kekerasan Pada bagian yang
terjadi damage
Pada setiap lokasi uji
struktur mikro
Nilai Kekerasan
standar
Nilai Kekerasan
aktual
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 54 / 321
V. Compressor Vane
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1 Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk coating, root.
Design Drawing Coating Erosion
indication
Crack/deformasi
indication
2 4.1.10. Uji Penetrant Pada permukaan yang
tidak dilapisi coating
Design Drawing Indikasi crack
3 4.1.11. Uji Ultrasonic Vane root Design Drawing Indikasi crack
4 Uji Eddy
Current
Vane root
Vane surface
Design Drawing Indikasi crack
5 Uji Struktur
Mikro
Vane root Jenis material
Mikrosruktur
standar
Degradasi material
(void, dekarburasi,
inclusi dll).
6 Uji Kekerasan Pada bagian yang
terjadi damage
Pada setiap lokasi uji
struktur mikro
Nilai Kekerasan
standar
Nilai Kekerasan
aktual
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 55 / 321
VI. Casing
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1 Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk splitline,
lubang baut, lubang
manhole.
Design Drawing Crack/deformasi
indication
2 4.1.12. Uji Penetrant Pada permukaan
lubang baut
Design Drawing Indikasi crack
3 Uji Eddy
Current
Pada surface yang
terjadi damage
Design Drawing Indikasi crack
4 Uji Struktur
Mikro
Pada surface yang
terjadi damage
Jenis material
Mikrosruktur
standar
Degradasi material
(void, dekarburasi,
inclusi dll).
5 Uji Kekerasan Pada bagian yang
terjadi damage
Pada setiap lokasi uji
struktur mikro
Nilai Kekerasan
standar
Nilai Kekerasan
aktual
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 56 / 321
VII. Combuster/Burner
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1 Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk coating.
Design Drawing Coating Erosion
indication
Crack/deformasi
indication
2 4.1.13. Uji Penetrant Pada permukaan
lubang baut
Design Drawing Indikasi crack
3 Uji Eddy
Current
Pada surface yang
terjadi damage
Design Drawing Indikasi crack
4 Uji Struktur
Mikro
Pada surface yang
terjadi damage
Jenis material
Mikrosruktur
standar
Degradasi material
(void, dekarburasi,
inclusi dll).
5 Uji Kekerasan Pada bagian yang
terjadi damage
Pada setiap lokasi uji
struktur mikro
Nilai Kekerasan
standar
Nilai Kekerasan
actual
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 57 / 321
VIII. Baut
No
.
Metode
Asessment Posisi Detail Data Referensi Output
1 Uji Visual Pada seluruh surface
termasuk thread.
Design Drawing Crack/deformasi
indication
2 4.1.14. Uji Magnetic
Particle
Pada permukaan
termasuk thread
Design Drawing Indikasi crack
3 4.1.15. Uji dimensi Pada pitch thread
Pada panjang baut
Design Drawing
Panjang baut
referansi
Acceptance
criteria panjang
baut
Data pitch dan
panjang baut
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 58 / 321
2.1.3. Generator
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari
sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik.
Tenaga mekanis disini digunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar dalam
medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnet diantara kumparan kawat
penghantar. Penggerak mekanis pada generator biasanya dilakukan oleh turbin
melalui uap ( tekanan ), air, atau angin. Bahan bakar untuk generator juga bermacam
macam, yaitu panas bumi, batubara, minyak, gas, air, dan nuklir. generator sangat
penting untuk saat ini karena dapat menciptakan tenaga listrik yang kita butuhkan
untuk keperluan sehari hari.
Prinsip Dasar Generator
Pada generator tedatap dua bagian penting, yaiu stator dan rotor. Stator adalah
bagian yang diam pada generator biasanya dipakai untuk keluaran tegangan. Rotor
adalah bagian yang bergerak pada generator di dalam stator, biasanya digunakan
sebagai magnet induksi atau penginduksi. Teori yang mendasari terbentuknya GGL
induksi pada generator ialah Percobaan Faraday. Percobaan Faraday membuktikan
bahwa pada sebuah kumparan akan dibangkitkan GGL Induksi apabila jumlah garis
gaya yang diliputi oleh kumparan berubah-ubah.
Ada 3 hal pokok terkait dengan GGL Induksi ini, yaitu :
1. Adanya flux magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet.
2. Adanya kawat penghantar yang merupakan tempat terbentuknya EMF.
3. Adanya perubahan flux magnet yang melewati kawat penghantar listrik.
Gambar 1. GGL induksi
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 59 / 321
Pada gambar tersebut, dengan memutar rotor ( penghantar ) maka pada
penghantar akan timbul EMF. Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet
sedemikian rupa sehingga sisi A-B dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks
magnet. Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu
putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D. GGL induksi yang terbentuk pada sisi
A-B dan sisi C-D besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong
kumparan ABCD tiap detik sebesar: , karena merupakan fungsi
sinus maka:
E(t) = -N m cos t = N m sin ( t / 2 )
Emaks = N m
Eeff = N m / 2 = 2 f N m 2 / 2
Eeff = 3,14 . 1,414 . f . N . = 4,44 . f . N .
Sistem eksitasi pada Generator
Sistem eksitasi pada generator, dibedakan menjadi 2 macam, yaitu: sistem eksitasi
dengan menggunakan sikat arang (brush excitation) dan sistem eksitasi tanpa sikat
arang (brushless excitation)
Sistem eksitasi dengan sikat (Brush Excitation)
Keuntungan dengan menggunakan sistem Brush Excitation biasa juga disebut dengan
generator slip ring:
o Desainnya tidak rumit karena menggunakan external power.
Kerugian dengan menggunakan sistem Brush Excitation :
o Perlu perawatan dan pemeliharaan pada sikat arang karena sifat sikat arang
yang lebih lunak dibandingkan metal slip ring sehingga panjangnya sikat arang
perlu dikontrol.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 60 / 321
o Dapat menimbulkan percikan api jika sikat arang dan slip ring tidak menempel
dengan sempurna atau jenis material sikat arang yang jelek.
o Arus yang dapat dialirkan oleh sikat relatif kecil.
o Terdapat electrical loss yang disebabkan oleh sikat arang.
Sistem eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation)
Keuntungan dengan menggunakan sistem Brushless Excitation :
o Mengurangi biaya pemeliharaan dan perawatan sikat arang.
o Keamanan lebih baik dan kelangsungan operasi bisa lebih terjamin karena
tidak adanya persoalan dalam penggantian sikat.
o Tidak ada percikan bunga api karena tidak adanya sikat.
Kerugian dengan menggunakan sistem Brushless Excitation :
o Desain nya rumit, karena menggunakan Permanent Magnet Generator
Gambar 3. Diagram alir prinsip kerja generator dengan PMG
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 61 / 321
Konstruksi Generator
Generator terdiri dari 2 bagian utama, yaitu stator dan rotor. Terkadang beberapa
referensi mendefinisikan konstruksi generator menjadi 3 bagian, yaitu: stator, rotor dan
core.
Stator (bagian yang diam), terdiri dari:
o Inti besi (core)
Bentuk dari inti stator ini berupa cincin laminasi-laminasi yang diikat serapat
mungkin untuk menghindari rugi-rugi arus eddy (eddy current losses). Pada inti
ini terdapat slot-slot untuk menempatkan konduktor dan untuk mengatur arah
medan magnetnya.
Gambar 4. Core generator
o Winding (belitan)
Bagian stator yang terdiri dari beberapa batang konduktor yang terdapat di
dalam slot-slot dan ujung-ujung kumparan. Masing-masing slot dihubungkan
untuk mendapatkan tegangan induksi. Pada winding dilapisi isolasi antar turn
agar tidak terjadi short antar turn.
Gambar 5. Struktur winding pada slot
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 62 / 321
o Alur stator
Merupakan bagian stator yang berperan sebagai tempat belitan stator
ditempatkan.
o Casing (rumah stator)
Rangka stator terbuat dari besi tuang dan merupakan rumah dari semua
bagian-bagian generator yang menjaga agar generator tahan terhadap getaran.
Gambar 6. Konstruksi generator GE POWER SYSTEM GEA-1527A (8/00,5K)
Rotor (bagian yang bergerak/berputar)
Rotor adalah bagian generator yang bergerak atau berputar. Antara rotor dan stator
dipisahkan oleh celah udara (air gap). Rotor terdiri dari dua bagian umum, yaitu:
o Inti kutub
o Kumparan medan
Pada bagian inti kutub terdapat poros dan inti rotor yang memiliki fungsi sebagai jalan
atau jalur fluks magnet yang dibangkitkan oleh kumparan medan. Pada kumparan
medan ini juga terdapat dua bagian, yaitu bagian penghantar sebagai jalur untuk arus
pemacuan dan bagian yang diisolasi. Isolasi pada bagian ini harus benar-benar baik
dalam hal kekuatan mekanisnya, ketahanannya akan suhu yang tinggi dan
ketahanannya terhadap gaya sentrifugal yang besar.
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 63 / 321
Gambar 7. Winding rotor generator
Konstruksi rotor untuk generator yang memiliki nilai putaran relatif tinggi biasanya
menggunakan konstruksi rotor dengan kutub silindris atau cylinderica poles dan
jumlah kutubnya relatif sedikit (2, 4, 6). Konstruksi ini dirancang tahan terhadap gaya-
gaya yang lebih besar akibat putaran yang tinggi.
Gambar 8. Rotor kutub silinder
Untuk putaran generator yang relatif rendah atau sedang (kurang dari 1000 rpm),
dipakai konstruksi rotor dengan kutub menonjol atau salient pole dengan jumlah
kutub-kutub yang relatif banyak.
Gambar 9. Rotor kutub menonjol
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 64 / 321
Pengaturan putaran
Frekuensi yang dihasilkan oleh generator sinkron harus sebanding dengan
kecepatan putar generator tersebut. Dalam hal ini, rotor sebagai bagian yang bergerak
terdiri atas rangkaian-rangkaian elektromagnet dengan arus searah (DC) sebagai
sumber arusnya. Medan magnet rotor akan bergerak sesuai dengan arah putaran
rotor. Untuk menjaga putaran tetap konstan, maka pada penggerak mula (prime
mover) dilengkapi governor. Governor itu sendiri adalah suatu alat yang berfungsi
mengatur putaran tetap konstan pada keadaan yang bervariasi.
Besar kecepatan putaran generator dapat dihitung melalui persamaan berikut:
dimana:
n = kecepatan putaran (rpm)
f = frekuensi (Hz)
p = jumlah kutub
Tegangan dan arus bolak-balik (AC) yang dihasilkan oleh generator umumnya
mempunyai frekuensi diantara 50 Hz 60 Hz. Untuk menentukan jumlah pasang kutub
(p) atau kecepatan putar rpm (n), besarnya frekuensi harus sebanding dengan jumlah
kutub dan kecepatan putarannya.
Pengaturan Tegangan
Tegangan generator sinkron dalam keadaan berbeban akan lebih rendah
nilainya daripada tegangan generator sinkron dalam keadaan tanpa beban. Nilai relatif,
yaitu nilai selisih antara tegangan dalam keadaan berbeban penuh dengan keadaan
tanpa beban biasanya disebut dengan regulasi tegangan atau voltage regulation (VR).
dimana:
VR = regulasi tegangan (voltage regulation)
Vnl = tegangan tanpa beban (no load voltage)
Vfl = tegangan beban penuh (full load voltage)
Generator-generator sekarang dirancang dan dibuat untuk tegangan yang
bervariasi akibat dari adanya variasi arus jangkar atau variasi beban yang
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 65 / 321
menimbulkan turunnya tegangan (voltage drop) pada kumparan jangkar yang
bervariasi pula. Jatuhnya tegangan impedansi tersebut tergantung kepada besar arus
dan faktor daya beban. Dengan pengaturan arus eksitasi, tegangan dapat diatur sesuai
dengan kebutuhan. Untuk menaikkan tegangan, arus eksitasi dapat ditambah dan
berlaku juga sebaliknya.
Yang dimaksud dengan eksitasi atau biasa disebut sistem penguatan adalah
suatu perangkat yang memberikan arus penguat (If) kepada kumparan medan
generator arus bolak-balik (alternating current) yang dijalankan dengan cara
membangkitkan medan magnetnya dengan bantuan arus searah.
Sistem penguatan dapat digolongkan berdasarakan cara penyediaan
tenaganya, yaitu:
o Sistem penguatan sendiri.
o Sistem penguatan terpisah.
Untuk generator berkapasitas besar umumnya digunakan sistem penguatan
sendiri. Sistem penguatan ini digunakan pada generator tanpa sikat (brushless
alternator). Generator tanpa sikat ini mempunyai exiter yang kumparan jangkarnya
pada rotor dan kumparan medannya pada stator. Arus penguatan didapat dari induksi
magnet sisa (remanensi) pada stator generator utama yang diberikan oleh stator
generator penguat. Arus tersebut diatur terlebih dahulu oleh AVR (automatic voltage
regulator) yang merupakan alat pengatur tegangan yang bekerja secara otomatis. AVR
dalam hal ini melakukan pengaturan tegangan. Arus yang dihasilkan oleh rotor
generator penguat akan disearahkan dengan menggunakan dioda putar (rotating
diode) yang ikut berputar dengan kedua rotor generator yang berputar. Sistem
penguatan sendiri dipasang pada ujung poros generator utamanya.
Kerusakan Generator
Survey dari 1199 generator hydro yang dilakukan oleh studi CIGRE komite
SC11, EG11.02 memberikan contoh dari penyelidikan yang memberikan rincian dari 69
insiden, 56% kegagalan mesin terjadi kerusakan karena system isolasi. Akar penyebab
kerusakan pada generator terbagi menjadi 4 kelompok:1).
-
Power Plant RLA Center Peralatan Unit Pembangkit Thermal & Metalurgi 14 HIP - 2.1 | 66 / 321
a. b.
Gambar 10.1 (a). kerusakan pada generator dan gambar 10.1 (b). akar penyebab
kerusakan dari isolasi.
Beberapa riset yang telah menyelidiki mekanisme kegagalan isolasi dari bahan
mika yang telah diuji coba pada laboratorium dengan menggunakan sample bar atau
specimen lainnya mempunyai kesimpulan sebagai berikut:2)
o Meskipun kerusakan listrik yang menyebabkan kegagalan akhir dari isolasi listrik
tidak mendominasi faktor penuaan, hal ini diyakini bahwa mekanisme penuaan
didominasi oleh degradasi termal resin pengikat, stres mekanis yang
disebabkan oleh getaran maupun pulsa switching dan stres yang disebabkan
oleh berbagai koefisien ekspansi termal dari bahan yang terlibat.
o Penuaan di bawah tekanan termal, mekanikal dan elektrikal menunjukkan
peningkatan seumur hidup pada suhu sedang sampai menjadi sekitar 130 C
dan penurun