kajian enjiniring vibrasi turbin unit 1 pltu amurang rev02

PT PEMBANGKITAN JAWA BALI SERVICES No.Dokumen : FM – 4.1.5.03

SIAP INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM Revisi : 00

KAJIAN ENJINIRING Tanggal Terbit : 01-12-2014

Halaman : 1 dari 18

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. NAMA KAJIAN

Nama kajian

No Kajian Engineering

: Analisa vibrasi steam turbine #1 PLTU Amurang

:

Klasifikasi program : Operasi & Pemeliharaan Pembangkit

Lokasi : PLTU Amurang unit 1

Kapasitas : 2 X 25 MW

1.2. LATAR BELAKANG

PLTU Amurang 2 X 25 MW merupakan bagian dari program percepatan pembangunan

pembangkit listrik tahap pertama 10.000 MW luar Jawa. PLTU Amurang telah memasuki

commercial operation date (COD) pada Oktober 2012. Untuk PLTU Unit 1 menyelesaikan

first year inspection (FYI) pada April 2014. Setelah FYI selesai, maka masa garansi dari EPC

kontrator berakhir dan semua pengoperasian dan pemeliharaan PLTU menjadi tanggung

jawab PJB Services sebagai pelaksana jasa operasi dan maintenance.

Hasil trending data vibrasi pada turbine – generator sejak bulan Januari hingga Juni

2015 menunjukkan adanya kenaikan vibrasi secara kontinyu pada generator rear bearing

(bearing 4) arah X, seperti pada tabel 1 dan gambar 1. Kenaikan secara signifikan terjadi

sejak bulan maret hingga Juni, dengan nilai vibrasi tertinggi 140,4 µm, dimana set point

alarm high pada 160 µm dan alarm high-high pada 250 µm. Kenaikan nilai vibrasi ini juga

diikuti oleh kenaikan temperatur generator return oil hingga mencapai 66,3 0C, dimana set

point alarm high pada 65 0C dan alarm high-high pada 70 0C.

Tabel 1. Record data vibrasi bearing 4 pada beban 15 MW.

Januari Pebruari Maret April Mei Juni

Vib Gen X

(μm) 55,3 - 75,3 40,9 -53,1 36,7 - 126,9 112,7 - 135,8 116,9 - 140,4 132 – 140

Rata-rata 65,3 47 81,8 124,25 128,65 136




Halaman : 2 dari 18

Gambar 1. Trending rata-rata nilai vibrasi bearing 4 arah x.

Untuk mengantisipasi terjadinya kegagalan pada bearing dan rotor generator, maka

perlu dilakukan analisa vibrasi steam turbine – generator PLTU Amurang #1 (asset wellness)

untuk memantau perkembangan kondisi aktualnya. Melalui program ini diharapkan dapat

memberikan rekomendasi untuk proses operasi secara aman dan perencanaan

pemeliharaan yang tepat sasran.

1.3. SASARAN KEGIATAN

Sasaran kegiatan yang diharapkan dari adanya program ini adalah untuk memonitor

kondisi Steam Turbine #1 PLTU Amurang dari sisi vibrasi pada tiap bearing dan lebih

khususnya pada bearing 4 ( rear generator ).

1.4 PERMASALAHAN

Permasalahan utama yang hendak dianalisa adalah mengevaluasi kondisi aktual

vibrasi pada bearing turbin - generator, untuk mencegah terjadinya kegagalan katastropik

dan mencegah terjadinya unit trip akibat bekerjanya proteksi vibrasi pada turbine supervisory

instrument (TSI). Kondisi terakhir yang terpantau sebelum dilakukan program ini adalah

terjadinya vibrasi tinggi pada bearing turbin - generator no 4 sebesar 140,4 µm, dimana nilai

ini sangat dekat dengan setting alarm high yaitu 160 µm.




Halaman : 3 dari 18

BAB 2

HASIL PENGUKURAN DAN INVESTIGASI

2.1 METODE PENGUKURAN

Prosedur pengukuran yang digunakan memakai persyaratan umum ISO 10816-2.

Dengan tujuan pemantauan, sistem pengukuran harus mampu mengukur luas-band getaran

lebih rentang frekuensi dari 10 Hz untuk setidaknya 500 Hz. Lokasi pengukuran getaran

harus sedemikian rupa sehingga dapat memberikan sensitivitas cukup untuk dinamika

kekuatan mesin. Pengukuran dalam dua arah radial pada setiap tutup bantalan utama atau

alas dengan sepasang transduser orthogonal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

transduser dapat ditempatkan pada setiap lokasi sudut di rumah bearing. Sedangkan lokasi

pengukuran secara aktual pada turbin seperti terlihat pada gambar 3, dimana B1, B2, B3,

dan B4 merupakan penamaan untuk bearing 1, bearing 2, bearing 3, dan bearing 4.

Gambar 2. Titik penempatan transduser.




Halaman : 4 dari 18

Gambar 3. Lokasi pengukuran vibrasi pada turbin.

2.2 STANDAR PENGUKURAN

Nilai yang diberikan dalam Tabel berlaku untuk radial dan aksial pengukuran getaran

pada semua pengukuran

Tabel 2. Vibration severity chart ISO 10816 – 2

Berdasarkan ISO 10816 – 2, kondisi sebuah rotating machinery berdasarkan nilai

vibrasinya dapat dibagi dalam beberapa zona sebagai berikut:

1. Zone A The vibration of newly commissioned machines would normally fall within

this zone.

2. Zone B: Machines with vibration within this zone are normally considered acceptable

for unrestricted long-term operation.

3. Zone C: Machines with vibration within this zone are normally considered

unsatisfactory for long-term continuous operation. Generally, the machine may be

operated for a limited period in this condition until a suitable opportunity arises for

remedial action.




Halaman : 5 dari 18

4. Zone D: Vibration values within this zone are normally considered to be of sufficient

severity to cause damage to the machine.

2.3 HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA

2.3.1 Trending data overall vibration

Berikut ini adalah nilai overall vibrasi tiap bearing dari pengukuran yang dilakukan

menggunakan CSI 2120

Tabel 3. Hasil pengukuran vibrasi aksial dengan variasi beban (27 Juni 2015)

No.

Bearing

Pengukuran Vibrasi mm/sec Peak

REFERENSI

batasan

ISO 10816-2

10 MW 11 MW 12 MW 13 MW 15 MW

#1 Brg (H) 1.903 2.023 2.151 2.397 2.602 16,764

#1 Brg (V) 1.255 1.403 1.161 1.111 1.178 16,764

#1 Brg (A) 2.820 2.587 2.389 2.339 1.872 16,764

#2 Brg (H) 5.598 5.368 5.845 5.886 5.555 16,764

#2 Brg (V) 3.211 3.482 3.680 3.355 3.701 16,764

#2 Brg (A) 7.571 7.466 7.508 7.274 6.711 16,764

#3 Brg (H) 2.348 3.615 3.471 3.471 2.389 16,764

#3 Brg (V) 4.095 4.329 4.283 4.255 4.133 16,764

#3 Brg (A) 6.173 8.035 8.873 8.944 5.570 16,764

#4 Brg (H) 5.004 7.360 7.487 4.628 3.796 16,764

#4 Brg (V) 6.472 7.776 7.208 5.899 7.612 16,764

#4 Brg (A) 36.47 38.23 40.15 40.90 51.97 16,764

Tabel 4. Hasil pengukuran vibrasi aksial dengan variasi beban (02 Juli 2015)

Vibrasi

No Pengukuran

Peak velocity mm/s

10,7 MW 13.1 MW 14,4 MW 14,5 MW 14,7 14,9 MW

1 #1 Brg (H) 3.41 3.88 3.50 4.17 4.00 3.82

2 #1 Brg (V) 1.88 1.94 1.80 1.89 2.05 1.85




Halaman : 6 dari 18

3 #1 Brg (A) 2.67 2.10 1.87 2.63 2.2 2.15

4 #2 Brg (H) 6.32 6.31 5.55 6.35 6.21 6.37

5 #2 Brg (V) 4.13 3.89 3.70 4.25 4.19 3.82

6 #2 Brg (A) 5.80 5.99 6.31 6.47 6.09 6.23

7 #3 Brg (H) 5.58 5.59 5.59 5.64 5.68 5.52

8 #3 Brg (V) 3.23 3.15 3.57 3.22 3.51 3.27

9 #3 Brg (A) 4.79 4.82 4.94 4.62 4.62 4.72

10 #4 Brg (H) 6.13 5.36 4.25 4.20 4.18 3.95

11 #4 Brg (V) 6.52 7.03 8.20 6.80 7.14 7.01

12 #4 Brg (A) 46.98 43.42 43.76 44.56 44.90 43.99

Parameter operasi

No Parameter Satuan 13.1 MW 14,4 MW 14,5 MW 14,7 MW 14,9 MW

1 Frekuensi Hz 49.80 49.74 50.00 49.9 50.21

2 #4 Brg (X) µm 136 130 126.7 122.6 131.4

3 #4 Brg (Y) µm 57.8 56 50.5 50.6 57.7

4 Oil return Temp oC 66.7 67 67.5 67.4 67.4

5 Bearing Temp. oC 65.6 65.8 66.3 66.2 66.3

6 Main Steam P Mpa 5.5 5.8 5.9 5.9 6.1

7 Main Steam T oC 528.2 530.7 527.5 531.3 533.3

8 Speed rpm 3002 2991.5 3003.7 2998,8 3014.7

Dari tabel 3 dan 4 di atas terlihat bahwa secara keseluruhan nilai vibrasi cenderung

konstan dengan variasi pembebanan yang dilakukan, adanya fluktuasi nilai amplitudo

cenderung disebabkan oleh faktor eksternal, yaitu perubahan frekuensi jaringan. PLTU #1

dan #2 Amurang memiliki pola operasi sebagai load peaker, sehingga perubahan frekuensi

pada jaringan akan direspon secara langsung untuk dapat mempertahankan frekuensi

dalam batas normal. Respon yang terjadi akan menyebabkan terjadinya perubahan kondisi

operasi yang berdampak terhadap terjadinya perubahan gaya eksitasi yang bekerja pada

rotor turbin dan generator, sehingga besaran amplitudo vibrasi juga berubah/fluktuatif.




Halaman : 7 dari 18

Peak amplitudo getaran tertinggi terjadi pada bearing 4 pada arah aksial, dimana nilai

yang dimiliki melebihi toleransi yang diijinkan untuk level aman berdasarkan ISO 10816-2,

(peak velocity 16,764 mm/s). Sehingga turbin – generator PLTU #1 Amurang termasuk

dalam area zone D, dimana vibrasi yang terjadi dalam kategori berbahaya dan dapat

merusak equipment.

2.3.2 Waveform analysis (menggunakan dual chanel)

Gambar 4. Time waveform pada bearing 4 vertikal dan horizontal (27 Juni 2015)

.

BEARING 4H

BEARING 4V

BEARING 4H




Halaman : 8 dari 18

Gambar 5. Time waveform pada bearing 4 vertikal dan horizontal pada beban 10 MW (01 Juli

2015)

Hasil pengukuran vibrasi pada 27 Juni dan 01 Juli memiliki pola time waveform yang

sama. Dari data time waveform di atas, pada bearing 4H dan 4V mempunyai bentuk yang

ekuivalen, yaitu sinusoidal yang mirip dengan huruf “ M “, dan terlihat pada saat/ waktu

pengukuran yang sama. Hal dapat disebabkan karena adanya preload dari poros atau

bantalan yang tidak menopang sempurna.

U01 - TURBIN-GENERATOR 1

TG01 -G2A Gener ator Outboard Axial

Waveform Display

27-Jun-15 23:10:45

RMS = .9102

LOAD = 100.0

RPM = 3000.

RPS = 50.00

PK(+) = 1.93

PK(-) = 1.44

CRESTF= 2.12

0 20 40 60 80 100

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Time in mSecs

Acce

lera

tio

n in

G-s

Gambar 6. Time waveform pada bearing 4 aksial (27 Juni 2015)

.

BEARING 4V




Halaman : 9 dari 18


TG01 - PTS=G2H G2V

Orbit Display

27-Jun-15 16:30:10

RMSX= .1926

RMSY= .2541

LOAD = 100.0

RPM = 3000.

RPS = 50.00

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

-0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

G2H in G-s

G2V

in

G-s

Gambar 7. Time waveform pada bearing 4 aksial pada beban 10 MW (01 Juli 2015)

Sedangkan time waveform pada bearing 4 arah aksial mempunyai bentuk yang ekuivalen,

yaitu sinusoidal yang mendekati murni. Tetapi terdapat riple pada puncak hal ini menandakan

adanya kelonggaran (over clereance) yang berlebih pada bantalan luncur.

2.3.3 Orbit Analysis

Data orbit digunakan untuk mengetahui pergerakan poros pada saat berputar.

Pengambilan data menggunakan sensor vibrasi dual chanel pada arah horizontal dan

vertikal secara serempak.

Gambar 8. Orbit pada bearing 4

BEARING 4A




Halaman : 10 dari 18

Pola yang terbentuk memiliki kemirirpan dengan pola Lissajous yang terjadi pada

peristiwa oil whirl, namun perbedaan dengan peristiwa oil whirl adalah pada kasus ini

lingkaran yang berada di dalam tidak berputar-putar. Hal ini disebabkan oleh parahnya

kondisi rubbing yang terjadi, yaitu yang dinamakan heavy rubbing atau full rubbing, dan

ditambah dengan frekuensi resonansi, frekuensi harmonik, serta random frekuensi non-

syncronous. Kemungkinan hal inii disebabkan oleh kelonggaran (over clereance) yang

berlebih pada bantalan luncur.

2.3.4 Data Spektrum

BEARING 4H


TG01 -G2H Gener ator Outboard X Radial

Route Spectrum

27-Jun-15 08:48:07

OVRALL= 3.80 V-DG

PK = 3.78

LOAD = 100.0

RPM = 3000.

RPS = 50.00

0 400 800 1200 1600

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

2.7

3.0

3.3

Fr equency in Hz

PK

Vel

oci

ty in

mm

/Sec

BEARING 4V


TG01 -G2V Gener ator Outboard Y Radial

Route Spectrum

27-Jun-15 08:48:27

OVRALL= 7.61 V-DG

PK = 7.57

LOAD = 100.0

RPM = 3000.

RPS = 50.00

0 400 800 1200 1600

0

2

4

6

8

10

Fr equency in Hz

PK

Velo

city

in m

m/S

ec





Gambar 9. Spektrum getaran pada bearing 4 pada beban 15 MW (27 Juni 2015)


TG01 -G2A Gener ator Outboard Axial

Route Spectrum

27-Jun-15 08:49:10

OVRALL= 51.97 V-DG

PK = 51.61

LOAD = 100.0

RPM = 3000.

RPS = 50.00

0 400 800 1200 1600

0

10

20

30

40

50

60

70

Fr equency in Hz

PK

Velo

city

in m

m/S

ec

BEARING 4A

BEARING 4V

BEARING 4H





1

2

6

7 5

3

4

8

Gambar 10. Spektrum getaran pada bearing 4 pada beban 10 MW (01 Juli 2015)

Dari data spectrum di atas terlihat adanya ciri terjadinya misalignment. Yaitu adanya

komponen getaran pada frekuensi 2x putaran poros dan menyebabkan getaran dalam arah

aksial. Misalignment terjadi karena adanya pergeseran atau penyimpangan salah satu

bagian mesin dari garis pusatnya. Misalignment yang terjadi merupakan angular

misalignment, dimana terjadi amplitudo getaran yang tinggi dalam arah axial.

2.3.5 Beda phase base plate pada Bearing rear generator (B4)

Gambar 11. Lokasi pengukuran beda fasa pada base plate.

BEARING 4A





Tabel 5. Hasil pengukuran beda phase (27 Juni 2015).

Titik

pengukuran

Unit 1 Unit 2

Nilai Vibrasi

(mm/sec)

Beda phase

(derajat)

Nilai Vibrasi

(mm/sec)

Beda phase

(derajat)

1 5.1 -19

1.1 -1

2 2.0 0.9

3 10.7 -7

3.3 -1

4 1.9 0.9

5 7.6 -15

3.6 -3

6 1.8 1.8

7 2.8 -5

2.9 0

8 12.0 1.4

Tabel 5 diatas merupakan perbandingan vibrasi dan beda fasa pada pedestal dengan

baseplate antara unit 1 dan unit 2. Dari data tersebut terlihat bahwa terjadi beda fasa

antara baseplate dengan pedestal. Hal ini di sebabkan karena adanya bagian-bagian yang

kendor pada baut pengikat. Spektrum getaran yang dihasilkan oleh bagian-bagian mesin

yang kendor hampir selalu mengandung harmonik tingkat tinggi.





BAB 3

INSPEKSI ELEVASI PEDESTAL STEAM TURBIN-GENERATOR #1

3.1 LAYOUT POSISI PEDESTAL TURBIN – GENERATOR.

Gambar 11. Layout turbin - generator

3.2 HASIL PENGUKURAN ELEVASI

Pengukuran elevasi menggunakan tool automatic level tipe Nikon AE-7, dilakukan

pada saat turbin – generator beroperasi

Tabel 4. Hasil pengukuran





Tabel 5. Beda elevasi antar bearing terhadap bearing 2.

Secara grafis beda elevasi pedestal pada setiap bearing dapat digambarkan seperti

pada gambar 12 berikut ini

Gambar 12. Beda elevasi pedestal turbin – generator.

Dari hasil pengukuran yang telah dilakukan, belum dapat diambil kesimpulan secara

langsung baik atau buruknya kondisi pedestal turbin – generator #1 PLTU Amurang. Untuk

analisa lebih lanjut dibutukan data pendukung toleransi clearance aksial antara kopling turbin

– generator.





3.3 DOKUMENTASI PELAKSANAAN





BAB 4

KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

4,1 KESIMPULAN

1. Secara keseluruhan nilai overall vibrasi di setiap bearing masih dalam batas normal

kecuali bearing #4 generator rear sisi axial (berdasarkan standard ISO 1979-4, JEAC

3717 dan MHI standard), dengan nilai vibrasi tertinggi 51,97 mm/s pada beban 15 MW.

2. Kondisi vibrasi Turbin – generator PLTU #1 Amurang termasuk dalam zone D, dimana

vibrasi yang terjadi dalam kategori berbahaya dan dapat merusak equipment.

3. Pada bearing #4 nilai overall vibrasi cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan bearing

no 1, 2 dan 3 dengan terindikasi adanya bent shaft, yang terlihat dari data-data:

a) Dari data waveform kemungkinan disebabkan oleh beban preload yang seolah

olah tinggi.

b) Dari data waveform form sisi axial terdapat riple pada puncak gelombang yang di

sebabkan kondisi bearing 4 yang sudah terlalu longgar ( over clearence )

c) Dari data orbit muncul pola Lissajous kemungkinan di sebabkan kondisi bearing 4

yang sudah terlalu longgar ( over clearence )

d) Dari data spectrum muncul 1x dan 2x turning kemungkinan di sebabkan kondisi

bearing 4 yang sudah terlalu longgar ( over clearence ) dan Kondisi bantalan

yang tidak mapan

e) Dari data beda phase kemungkinan basepalte dengan B4 generator

kemungkinaan mengalami kekendoran.

4.2 REKOMENDASI

1. Perlu segera shutdown unit untuk melakukan:

a. Perbaikan journal bearing

b. Check alignment antara poros turbin dengan generator

c. Pemeriksaan kekencangan baseplate

d. Ultrasonic test pada shaft generator sisi exiter





2. Sebelum dilakukan perbaikan, maka untuk running turbin – generator secara kontinyu

perlu dilakukan hal-hal sebagai berikut:

a. Pembatasan beban maksimal pada beban 10 MW, untuk mencegah peningkatan

failure rate pada bearing #4 dan mencegah terjadinya unit trip akibat temperatur

return oil high-high.

b. Perlu dilakukan tindakan prediktif berupa pengukuran vibrasi untuk memantau

kondisi aktual vibrasi secara berkala dan temperatur return oil pada bearing 4, nilai

return oil temperature pada bearing #4 tertinggi sebesar 67,5 oC sudah melebihi

batas alarm high (65 oC) dan mendekati alarm high high (70 oC).

c. Sistem proteksi (electric trip) untuk radial bush beearing seat return oil temperature

HH perlu diaktifkan, untuk mencegah terjadinya kegagalan pelumasan pada bearing

#4.

VERIFIKASI PENYUSUN

Sidoarjo, 03 Juli 2015

Dibuat oleh:

Staf Manajemen Proyek

Rama Fitriyan

Staf Manajemen Proyek

Anton Sujatmiko

Staf Enjiniring

Yanuar Krisnahadi

Mengetahui:

Manajer Enjiniring dan Tata Kelola

Kanapi Subur Dwiyanto

kajian enjiniring vibrasi turbin unit 1 pltu amurang rev02

Documents