program studi elektronika dan instrumentasi
TRANSCRIPT
LAPORAN KERJA PRAKTEK INDUSTRI
SISTEM PROTEKSI SUHU PADA FORCE DRAFT FAN
DI PLTU 1 JATIM PACITAN
Disusun Oleh :
Nama : Syamsul bahri
NIM : 11/312923/PA/13608
PROGRAM STUDI ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI
JURUSAN ILMU KOMPUTER DAN ELEKTRONIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2015
LEMBAR PENGESAHAN KERJA PRAKTEK
PLTU 1 JAWA TIMUR PACITAN
Disusun Oleh:
Nama : Syamsul Bahri
NIM : 11/312923/PA/13608
Prodi : Elektronika dan Instrumentasi
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas : Universitas Gadjah Mada
Judul Laporan Kerja Praktik : Sistem Proteksi Suhu Pada Force Draft Fan di PLTU 1 Pacitan
Periode Kerja Praktik : 20 Februari 2015 s.d. 20 Maret 2015
Laporan Kerja Praktek ini disetujui oleh :
Pembimbing
Widya Yudana
Supervisor
Alwin Joedi P
Manajer Pemeliharaan
Ardi Nugroho
i
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN KERJA PRAKTEK
Laporan ini telah disetujui dan disahkan oleh :
Mengetahui ,
Dosen PembimbingKerja Praktek
Drs. Bambang N. Prastowo, M.Sc.NIP. 196102111986121002
ii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Allah SWT, karena
berkat limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga dapat menyelesaikan kegiatan
Kerja Praktek ini.
Dalam hal ini, penulis dapat melaksanakan Kerja Praktek di PT.PJB
PLTU 1 JATIM PACITAN selama terhitung dari tanggal 20 Februari 2015 s.d. 20
Maret 2015. Dalam penulisan ini penulis berusaha untuk memaparkan seluruh
kegiatan yang telah dilaksanakan selama Kerja Praktek yang tentu sesuai dengan
judul yang dipilih yaitu ” SISTEM PROTEKSI SUHU PADA FORCE DRAFT
FAN DI PLTU 1 JATIM PACITAN”
Penulis juga berterimakasih atas kerjasama serta dukungan-dukungan dari
beberapa pihak secara moral maupun material. Untuk itu, kata terima kasih berikan
sebagai rasa balas budi penulis kepada pihak-pihak perusahaan atas segala
bantuan dan dukungan dalam menyelesaikan Kerja Praktek dan Laporan Kerja
Praktek ini, terutama pada:
1. Allah SWT. karena atas rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Kerja Praktek
dan Laporan Kerja Praktek ini.
2. Keluarga yang turut mendoakan kesehatan dan kelancaran selama proses Kerja
Praktek.
3. Bapak Alwin selaku Supervisor I & C yang memberikan izin kepada penulis untuk
dapat mengikuti proses kerja selama 1 bulan di Unit I&C PLTU Pacitan.
4. Bapak Drs. Bambang N. Prastowo, M.Sc. selaku Dosen Pembimbing Kerja
Praktek.
5. Rekan-rekan teknisi di bagian Common dan BTG di Unit I & C yang bersedia
membagi ilmu dan pengalamannya mengenai siklus kerja dan sistematika di PLTU
Pacitan.
6. Seluruh karyawan PLTU 1 Pacitan, yang telah memberikan bantuannya kepada
penulis dalam hal teknis dilapangan.
iii
7. Rekan – rekan mahasiswa Kerja Praktek (Sebri Ardy, Nur Ahmad, Fajrul) dan
mahasiswa S1 ELINS UGM khususnya angkatan 2011.
Terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah
membantu penyusun dan mohon maaf atas segala kesalahan yang pernah dilakukan
selama mengikuti Kerja Praktek ini baik disengaja atau tidak disengaja.
Penulis menyadari bahwa penyusunan ini laporan ini masih banyak
kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik membangun
untuk menyempurnakan laporan selanjutnya yang akan dihadapi dimasa yang
akan datang. Akhir kata, semoga laporan ini dapat menjadi sesuatu yang bermanfaat
bagi penulis dan bagi pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Pacitan, 30 Maret 2015
Penulis
Syamsul Bahri
iv
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN KERJA PRAKTEK..........................................................i
LEMBAR PENGESAHAN.........................................................................................ii
KATA PENGANTAR................................................................................................iii
DAFTAR ISI................................................................................................................v
BAB I PENDAHULUAN............................................................................................1
1.1. Latar Belakang......................................................................................................1
1.2. Nama Kegiatan......................................................................................................2
1.3. Maksud dan Tujuan...............................................................................................2
1.4. Objek Pengamatan................................................................................................2
1.5. Pembimbing..........................................................................................................3
BAB II PROFIL PT. PJB UBJOM PACITAN...........................................................4
2.1. PLTU 1 JATIM UBJOM Pacitan.........................................................................4
2.2. Stuktur Organisasi.................................................................................................5
2.3. Visi dan Misi PLTU UBJOM Pacitan..................................................................6
2.3.1. Visi.....................................................................................................................6
2.3.2. Misi....................................................................................................................6
2.3.3. Motto..................................................................................................................6
2.4. Lokasi PLTU UBJOM Pacitan.............................................................................6
BAB III LANDASAN TEORI.....................................................................................7
3.1. Sistem Instrumentasi dan Kontrol.........................................................................7
3.2. Sistem Instrumentasi.............................................................................................8
3.2.1. Pengukuran Tekanan..........................................................................................9
3.2.2. Pengukuran Temperatur...................................................................................11
3.2.3. Pengukuran Level............................................................................................13
3.2.4. Pengukuran Flow.............................................................................................14
3.2.5. Pengukuran Vibrasi..........................................................................................20
3.3. Sistem Kontrol....................................................................................................22
3.3.1. Pengertian Distributed Control System............................................................22
v
3.3.2. Kegunaan DCS.................................................................................................24
3.3.3. Cara Kerja DCS...............................................................................................26
3.3.4. Komunikasi Pada DCS....................................................................................27
3.4. Foxboro Invensys................................................................................................30
3.4.1. Sistem I/A Series..............................................................................................30
3.4.2. Spesifikasi Sistem I/A Series.........................................................................31
3.4.3. Hardware pada I/A Series................................................................................32
3.4.4. Software Yang Digunakan Pada I/A Series................................................34
3.4.5. I/A Series Network..........................................................................................34
3.5. Field Bus Module................................................................................................35
3.6. Control Processor................................................................................................38
3.7. Protokol Field Bus..............................................................................................40
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN..............................................................41
4.1. Force Draft Fan (FD Fan)...................................................................................41
4.2. Sistem Proteksi Suhu dengan Hydraulic Oil Station..........................................44
BAB V PENUTUP.....................................................................................................47
DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................48
vi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pengetahuan yang bersifat praktis menjadi sesuatu hal penting dan bermanfaat
bagi seorang mahasiswa, terutama pada saat terjun kedalam dunia kerja yang
sesungguhnya. Berbeda dengan pengetahuan teoritis yang dapat diperoleh mahasiswa
melalui bangku kuliah, pengetahuan yang bersifat praktek serta sesuai dengan
perkembangan zaman tentunya hanya dapat diperoleh dari luar lingkungan kampus,
yaitu melalui suatu kegiatan kerja praktek lapangan pada suatu instansi atau
perusahaan. Dengan harapan mahasiswa dapat mengetahui kondisi lapangan
sesungguhnya dan mengetahui perkembangan ilmu pengetahuan sehingga tidak hanya
berbekal pengetahuan yang bersumber dari buku pegangan dalam kegiatan
perkuliahan semata.
Program studi Elektronika dan Instrumentasi, Universitas Gadjah Mada
mewajibkan mahasiswanya untuk melakukan kerja praktek dilingkungan yang
mengaplikasikan ilmu dan teknologi kelistrikan dengan bidang lainnya, seperti
telekomunikasi, sistem kendali, sistem komputer dan instrumentasi. Kerja praktek
juga bertujuan untuk memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk dapat lebih
memahami konsep-konsep non-akademis dan non-teknis dalam dunia kerja nyata
dengan memberikan sedikit kontribusi pengetahuan pada instansi secara konsisten.
PLTU Pacitan merupakan salah satu Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang
berada di Pacitan Jawa Timur. PLTU Pacitan juga memiliki dua unit pembangkit
dengan kapasitas total tenaga listrik yang di hasilkan sebesar 630 MW. Kapasitas
masing-masing unit pembangkit sebesar 315 MW. Energi listrik yang dihasilkan
PLTU Pacitan nantinya akan disalurkan melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi
1
(SUTT) 150 KV sepanjang 35,65 kilometer ke Gardu Induk Pacitan Baru dan
sepanjang 84,8 kilometer ke Gardu Induk Wonogiri.
1.2. Nama Kegiatan
Kegiatan yang akan kami lakukan adalah kegiatan kerja praktek, sebagai salah
satu syarat kelulusan.
1.3. Maksud dan Tujuan
Kerja praktek sebagai kegiatan belajar komprehensif yang berbentuk
pengamatan terhadap praktek kerja di industri atau instansi diharapkan dapat
memberikan wawasan bagi mahasiswa terhadap dunia kerja yang sesungguhnya,
terutama pada lingkungan kerja PLTU Pacitan. Mengetahui perkembangan ilmu dan
teknologi yang digunakan dalam proses produksi dan penelitian alat industri yang
terdapat padaPLTU Pacitan, serta mampu mengkomunikasikan antara ilmu yang
diperoleh di bangku pendidikan dengan realita di lapangan.
Adapun maksud dan tujuan utama dari kuliah praktek ini adalah sebagai
berikut:
Menerapkan ilmu serta teori yang telah didapat dari bangku perkuliahan.
Mendapatkan pengalaman serta menambah kemampuan di bidang Teknologi
dan industri diluar bangku kuliah.
Mengetahui dan mempelajari teknologi yang digunakan dalam proses
penelitian.
Menambah network serta relationship di lingkungan kerja dengan bertemu
orang-orang baru dan berpengalaman di dunia kerja.
1.4. Objek Pengamatan
Objek pengamatan yang kami ajukan dan nantinya akan diteliti pada saat kerja
praktek lapangan di PLTU Pacitan adalah penerapan Sistem Kontrol Suhu di Force
Draft Fan pada Boiler. Adapun posisi yang diharapkan adalah posisi yang sesuai
dengan keahlian kami sebagai mahasiswa Elektronika dan Instrumentasi Universitas
Gadjah Mada.
2
1.5. Pembimbing
1. Lapangan.
Dalam pelaksanaan kerja praktek di PLTU Sudimoro Pacitan, kami meminta
bantuan dan bimbingan dari pihak perusahaan demi kelancaran kerja praktek yang
akan kami lakukan.
2. Akademis.
Selain melakukan hubungan dengan perusahaan, kami juga akan tetap
menghubungi kampus Elektronika dan Instrumentasi Universitas Gadjah Mada,
Yogyakarta mengenai kerja praktek yang kami lakukan di PLTU Sudimoro Pacitan.
3
BAB II
PROFIL PT. PJB UBJOM PACITAN
2.1. PLTU 1 JATIM UBJOM Pacitan
PLTU 1 Jatim UBJOM Pacitan dibangun dalam proyek percepatan
pembangkitan 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. Peraturan Presiden tersebut menjadi dasar
pembangunan 10 PLTU di Jawa dan 25 PLTU di Luar Jawa Bali atau yang dikenal
dengan nama Proyek Percepatan PLTU 10.000 MW. Pembangunan proyek PLTU
tersebut guna mengejar pasokan listrik yang akan mengalami defisit sampai
beberapa tahun mendatang, serta pengalihan penggunaan bahan bakar minyak
(BBM) ke batubara yang berkalori rendah (4200 kcal/kg ). Dalam pelaksaaan
pembangunan proyek PLTU 1 Jatim, Pacitan yang mempunyai kapasitas sebesar 2
x 315 MW, PT. PLN ( Persero ) ditunjuk sebagai pelaksana Jasa Manajemen
Konstruksi untuk melakukan Supervisi selama periode konstruksi, sesuai surat
penugasan Direksi No.01041/121/DIRKIT/2007 bulan Juni 2007. Kontrak EPC
PLTU 1 Jatim, Pacitan ditanda tangani pada tanggal 7 Agustus 2007 oleh PT. PLN
(Persero) dan Konsorsium Dongfang Electric Company dari China dan Perusahaan
Lokal PT. Dalley Energy. Nilai kontrak dari proyek ini sebesar US$ 344.971.840,-
dan Rp. 1.230.499.108,- belum termasuk Value Added Tax.
4
PLTU 1 Jawa Timur - Pacitan ini mempunyai 2 unit pembangkit yang
mempunyai kapasitas total tenaga listriknya mempunyai sebesar 2 x 315 MW =
630 MW. Energi yang dihasilkan oleh PLTU 1 Jawa Timur - Pacitan nantinya
akan disalurkan melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi ( SUTT ) 150 kV
sepanjang 35,65 Kilometer ke Gardu Induk Pacitan Baru dan sepanjang 84,8
Kilometer ke Gardu Induk Wonogiri. Proyek PLTU ini selesai secara operasional
unit 1 pada tanggal 24 Juni 2014 dan unit 2 pada tanggal 21 Agustus 2013.
2.2. Struktur Organisasi
Manajemen merupakan suatu sistem yang mengatur jalannya suatu
perusahaan. Manajemen akan merencanakan, mengatur, mengendalikan, dan
mengarahkan perusahaan untuk mencapai tujuan yang diharapkan. Suatu
perusahaan yang baik akan memiliki sistem manajemen yang baik dan tertata
rapi agar mampu bertahan.
5
2.3. Visi dan Misi PLTU UBJOM Pacitan
2.3.1. Visi
"Menjadi perusahaan pembangkit tenaga listrik Indonesia yang terkemuka
dengan standar kelas dunia"
2.3.2. Misi
a. Memproduksi tenaga listrik yang handal dan berdaya saing.
b. Meningkatakn kinerja secara berkelanjutan melalui implementasi tata
kelola pembangkitan dan sinergi business partner dengan metode best
practice dan ramah lingkungan.
c. Mengembangkan kapasitas dan kapabilitas SDM yang mempunyai
kompetensi teknik dan manejerial yang unggul serta berwawasan bisnis.
2.3.3. Motto
"Menjadikan PLTU Pacitan, pembangkit listrik yang handal serta efisien".
2.4. Lokasi PLTU UBJOM Pacitan
Nama Perusahaan : PLTU 1 Jawa Timur — Pacitan
Tahun Berdiri : Unit 1 pada tanggal 24 Juni 2013 Unit 2 pada
tanggal 21 Agustus 2013
Pemilik : PT. Pembangkitan Jawa Bali ( PJB )
Luas Pabrik : ± 65 Ha
Kantor Pusat : J1. Pacitan- Trenggalek Km. 55 Desa Sukorejo,
Kecamatan Sudimoro, KabupatenPacitan, Jawa Timur, Indonesia
Telepon : (0357) 442241
Fax : (0357) 442241
Kordinat : 0150-7080
Daya Output : 2 x 315 MW
Transmisi : JAMALI ( Jawa Madura Bali )
Bahan Bakar Utama : Batubara Kalori Rendah (4200 kcal/kg)
6
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1. Sistem Instrumentasi dan Kontrol
Pengukuran dan kontrol adalah sistem otak dan syaraf pada setiap
pembangkit tenaga listrik modern. Sistem pengukuran dan kontrol memonitor dan
mengatur proses-proses yang jika tidak demikian akan sulit untuk mengoperasikan
dengan efi sien dan aman serta mencapai kualitas yang tinggi dan biaya yang
rendah. Proses pengukuran dan kontrol diperlukan dalam proses pembangkit
modern sebagai bisnis agar tetap menguntungkan. Untuk meningkatkan mutu,
mengurangi emisi, meminimalkan kesalahan manusia dan menurunkan biaya
operasi, dan banyak keuntungan lainnya.
Dengan munculnya fungsi berbasis software dan berkembangnya teknologi
di banyak bidang, keahlian, khusus bidang ini telah bercabang menjadi sub-
keahlian khusus tersendiri. Pengukuran dan kontrol proses, yang juga umumnya di
istilahkan sebagai "Instrumentasi dan Kontrol (Instrumentation and Control)",
telah berkembang dari teknologi manual dan mekanis berturut-turut menjadi
teknologi pnumatik, elektronik dan kini teknologi digital.
Perancang instrumentasi dan kontrol harus memahami terlebih dahulu proses
agar bisa menerapkan sistem kontrol yang diperlukan dengan instrumen yang tepat,
pemilihan peralatan instrumentasi dan kontrol mencakup beberapa aspek penting
selain teknologi spesifik meliputi :
Safety, (keselamatan) harus sebagai prioritas utama. Material-material yang
tidak layak, dapat menyebabkan korosi dan kegagalan materi al yang dapat
memicu kebocoran. Semua ukuran dan peralatan kontrol harus diproduksi,
diinstal, dan dimaintain sesuai dengan standart ketika ditempatkan pada area
yang penuh resiko.
Performa, implementasi pengukuran dan peralatan kontrol harus sesuai dengan
syarat performa sesuai dengan proses kebutuhan user, seperti akurasi
dankecakapan.
7
Lokasi Peralatan, Semua pengukuran dan peralatan kontrol harus diinstal pada
lokasi yang mudah diakses. Sebagai tambahan, user harus mempertimbangkan
baik temperature maximum dan minimum lingkungan, dan peralatan
elektronik harus dilindungi dari temperature proses.
Supply Udara,. Dalam sistem kontrol modern, udara biasanya dibutuhkan untuk
mengontrol gerakan katup. Dalam banyak desain, kontrol katup akan berpindah
dari posisi aman ketika sistem instrument udara mengalami kegagalan.
Instrumen sistem supply udara terdiri dari pembangkitan udara (kompresor),
pemanas udara, dan distribusi udara, termasuk penerima udara yang menjaga
hilangnya tekanan udara dan independensi pengguna non instrumen udara.
Suplai Listrik, dibutuhkan pada semua sistem kontrol modern. Pada
kebanyakan aplikasi industri, sangat penting bahwa kualitas dan integritas
persediaan tenaga untuk proses komputer dan hardware pelengkap harus
dimaintan pada level yang sangat tinggi. Misalnya integritas dapat dicapai
menggunakan perlengkapan dengan ukuran yang baik misalnya on-line
uninterruptible power supply (UPS), ferroresonant isolating transformer,
atau a surge suppressor.
Grounding, merupakan bagian yang esensial pada system kontrol modem.
Peralatan grounding yang baik akan membantu memastikan kualitas
installation dan bebas gangguan operasi. Pengguna harus menerapkan
sistem grounding yang disesuaikan dengan aturan dan rekomendasi vendor
sistem.
Installation And Maintenance, Pengguna harus melihat kemampuan staff
pemeliharaan pada pembangkit ketika memilih pengukuran dan peralatan
kontrol. Pemeliharaan mungkin harus dilakukan oleh orang kontraktor.
Pertimbangan lain termasuk kesulitan dan frekuensi pada kalibrasi, dan
kalibrasi juga harus dilakukan oleh penyedia fasilitas.
3.2. Sistem Instrumentasi
Sistem instrumentasi berfungsi untuk mengetahui dan memantau tingkat
keadaan atau kondisi proses suatu sistem yang sedang berlangsung, serta
pencatatan dan pendataan parameter prosesnya. Tingkat keadaan atau kondisi
proses dapat diketahui dengan cara mengukur dengan sensor atau dan dipantau
8
melalui alat penunjuk atau tampilan .Sistem instrumentasi juga meliputi sistem
peringatan alarm, sistem annunsiasi serta sistem penerimaan dan penyimpanan
data (data acquisition system), juga sistem tombol ataupun saklar pengoperasian
(termasuk monitor operasi - Work/Operator Station).Sistem kontrol memerlukan
pengukuran, dan hasil pengkontrolan perlu ditampilkan, sehingga dapat dikatakan
bahwa Instrumentasi adalah seni dan pengetahuan tentang pengukuran dan
kontrol ("the art and science of measurement and control").
3.2.1. Pengukuran Tekanan
1. Bourdon Tube
Gambar 3.1 di atas menunjukkan pengukuran tekanan dengan menggunakan
metode bourdon tube (tabung bourdon). Perubahan tekanan yang dideteksi oleh
tabung Bourdon akan menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan
tabungtersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya ukuran
skala tekanan ini dikalibrasi dalam beberapa ukuran antara lain : PSI, kPa, Bar ad
Kg/cm2. Tekanan gauge merupakan ukuran relatif.
2. Diaphgram
9
Gambar 3.2 di atas menunjukkan sebuah diaphragma yang digunakan
sebagai prinsip pengukuran tekanan. Prinsip kerjanya mengkonversikan kenaikan
tekanan pada salah satu sisi disk ( piringan ) menjadi bentuk pergerakan
mekanikal.
3. Capacitive Transducer
Gambar 3.3 di atas menunjukkan sebuah capacitive pressure transducer yang
digunakan sebagai metode untuk pengukuran tekanan. Menggunakan sebuah
diaphragma yang tipis, umumnya terbuat dari metal yang dilapisi dengan kwarsa
( quartz ) sebagai salah satu dari plat kapasitor. Diaphragma digerakkan
saatterjadinya proses tekanan. Perubahan , tekanan menyebabkan terjadi
penyimpangan akibat adanya gaya lawan dari reference pressure. Hal ini
menyebabkan terjadinya perubahan kapasitansi sekaligus merubah besarnya
frekwensi osilasi.Perubahan ini yang dikonversikan menjadi besaran ukur tekanan.
4. Differential Transformer
10
Gambar 3.4 di atas menunjukkan prinsip sebuah differentialtransformer yang
digunakan sebagai pengukuran tekanan. Tekanan masuk akan mengaktifkan
diaphragma (pada beberapa peralatan diketahui menggunakan bellows) dan
menggerakkan inti dari transformer. Pergerakan inti transformer ini akan
menghasilkan ketidakseimbangan pada sisi sekunder transformer.
Ketidakseimbangan inilah yang diukur s ecara elektronik dan dikonversikan ke
dalam besaran ukur tekanan.
3.2.2. Pengukuran Temperatur
Pengukuran temperatur dilakukan dalam skala Farenheit dan skala
celcius.Sifat fisik yang berubah terhadap temperatur digunakan untuk mengukur
temperatur.Sebagai contoh, properti ekspansi bahan apabila dipanaskan
digunakan dalam bentuk cair-dalam-kaca, bimetallics, dan sistem pengukuran
penuh. Gaya listrik (ggl) prinsip yang digunakan dalam termokopel, dan
perubahan tahanan listrik yang digunakan dalam detektor suhu resistansi (RTD)
dengan kata lain meliputi pengukuran temperatur suhu cat-sensitif, krayon dan
perangkat Optical.
1. Thermocouple
11
Secara teoritis, setiap dua logam berbeda akan membentuk termokopel (T/C),
ada banyak jenis termokopel, masing-masing dengan keuntungan dan kerugiannya.
Evolusi elektronika modern telah menciptakan transducer-transducer yang cukup
kecil untuk dapat muat di kotak T/C. Keuntungan utama dari pengaturan ini adalah
untuk menghindari transmisi jarak jauh dari tegangan T/C yang sangat rendah,
rentan terhadap noise listrik (dengan rentang sinyal 4-20 mA).Termokopel tidak
memerlukan daya, sederhana dan konstruksinya kuat (shock-resistant).Selain itu,
mereka dapat dikalibrasi untuk menghasilkan suatu kurva tertentu (untuk biaya
tamb ahan) dan mudah untuk pertukaran.Mereka memberikan respon dan
pengukuran cepat pada satu titik tertentu.Waktu tipikal respon dari sebuah T / C 0.2
sampai 12 detik.
2. Resistance Temperature Detector (RTD)
Logam murni akan menghasilkan peningkatan ketahanan sesuai
peningkatan suhu. Dalam resistance temperature ditector (RTD), elektronik
m erasakan perubahan resistansi dari resistor (pada jembatan Wheatstone)
sebagaiperubahan suhu dan menghasilkan output yang proporsional. Untuk
informasi lebih lanjut tentang jembatan Wheatstone. Yang paling umum elemen
12
RTD adalah 100 Ohmpada platinum 0 ° C; nikel umumnya pilihan kedua . RTD
adalah sebuah sensor akurat yang secara teoritis dapat men gukur perubahan
suhu 0,00002 °F (0,00001 °C).
RTD biasanya terlindung dari lingkungan oleh sarung yang terbuat dari
stainless steel atau material yang tahan temperature dan korosi lainnya (lihat
gambar 7-7).Elemen pas di dalam sarungnya untuk menghasilkan tingkat suku
tinggi dari perpindahan panas.Serbuk halus digunakan untuk menghilangkan
kantong udara insulator keramik biasanya digunakan untuk mengisolasi kabel
timah internal.Pada ujung tabung sebuah hermetis melindungi elemen. Perakitan
dapat diakhiri dengan kawat timah atau mungkin diberikan dengan blok terminal
yang tepat sama dengan perakitan T/°C.
3.2.3. Pengukuran Level
Pengukuran level didefinisikan sebagai pengukuran posisi dari sebuah
interface yang berada pada dua media. Media yang dimaksud khususnya adalah gas
dan cairan. Namun dapat juga kedua-duanya berupa cairan, pengukuran level
dilakukan dengan beberapa prinsip yang berbeda ,yaitu tinggi, pressure head, berat
dari material. Berikut beberapa alat pengukuran level yang dipakai di PLTU
Pacitan :
1. Load Cells/Strain Gage
13
Load cells, biasa juga disebut dengan strain gage. Pada umumnya terpasang
melekat pada struktur tiang (beam). Load cell ini akan membengkok (bend)
seiringdengan bertambahnya berat di atas beam. Perubahan bentuk strain gage ini
akan merubah tahanannya sekaligus merubah besaran listrik yang dihasilkan.
Besaran listrik inilah yang dirubah menjadi besaran berat. Instalasi strain gage ini
umumnya terpasang dalam rangkaian jembatan Wheatstone.
2. Differential Pressure
Gambar 3.8 Differential Pressure
3. Float
Instrumen float dan cable yaitu mengukur ketinggian level dengan alat yang
menggunakan metode naik dan jatuh dari pelampung pada permukaan level.
Mekanisme yang digunakan untuk menghitung variasi level dengan range antara
beberapa inci sampai ukuran feet. Float dan cable biasanya digunakan pada tangki
terbuka, karena perubahan ketinggian pelampung ini didesain untuk tangki yang
bertekanan. Pelampung ini mempunyai keuntungan yaitu : sangat simple dan sensitive
terhadap perubahan densitas.
Float diklasifikasikan dengan tipe dari posisi sensor. Keuntungan menggunakan
float tidak ada batas ketingian tangki, akurasi yang bagus dan harga relatif murah.
Prinsip float dari pengukuran level ini adalah displencer.
4. Ultrasonic
14
Sensor Level Ultrasonic terdiri dari sebuah generator ultrasonic dengan
menggunakan oscillator pada frekuensi ± 20.000 Hz. Waktu yang dibutuhkan
gelombang suara untuk bersentuhan dengan material dan balik kembali ke penerima
merupakan representasi dari tinggi level yang diukur.Instrumen sonic mendeteksi
level dengan mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk gelombang suara
dan kembali ke piezoelectric transducer setelah mengenai material. Untuk akurasi
yang maksimum transmitter harus diletakkan pada bagian atas vessel dan
diposisikan sedemikian rupa, agar struktur dalam vessel tidak mengenai
sinyal.Peralatan sonic ini tidak saling berhubungan.Debu, uap-uap pelarut, busa,
turbulance pada permukaan dan bunyi ambient mempengaruhi tingkat akurasi.
Perpanjangan temperatur proses dapat membatasi aplikasi.
Sonic dan ultrasonic tidak dapat digunakan untu pengukuran level dengan jenis
material busa(foam). Hal ini karena busa akan menyerap sinyal suara yang dihasilkan.
Peralatan ini juga tidak dapat berfungsi jika dioperasikan didalam ruang vacum
karena tidak adanya fasilitas untuk mengukur waktu sinyal merambat.
5. Tape
15
Pita terhubung dengan pelampung pada salah satu ujung pita sementara ujung
pita yang lain terhubung dengan beban penyeimbang. Beban penyeimbang ini
digunakan untuk mempertahankan agar pita tetap dalam regangan yang ideal pada
saat pelampung naik atau turun mengikuti level cairan. Penggunaan jenis
pengukuran level dengan tipe ini umumnya digunakan untuk pengamatan secara
lokal saja. Sangat jarang sekali digunakan untuk mentransmisikan sinyal.
6. Weight and Cable
Gambar 3.11 adalah tipe pengukuran dengan menggunakan weight dan
cable.Kabel atau pita terikat dengan beban yang turun kedalam tanki.Pergerakannya
diaktifkan oleh sebuah timer. Saat beban bersentuhan dengan permukaan cairan maka
motor secara otomatis memutar dengan arah terbalik dan mengembalikan posisi beban
1ft/s. Selama periode beban diturunkan kembali pulsa akan dibangkitkan oleh unit
penghitung yang mengindikasikan jumlah material yang tersimpan di dalam tangki.
7. Resistan Tape
16
Prinsip kerjanya adalah ketika level di dalam tanki naik maka element resistan
akan terhubung dengan probe penghantar, hal ini mempengaruhi besar tahanan pada
loop resistance. Perubahan besar tahanan ini akan mengindikasikan besaran level
yang diukur.
8. Kapasitansi
Teori kapasitansi yang digunakan sebagai pengukur level sering juga disebut
sebagai metode pengukuran RF. Prinsip kerja kapasitansi dipengaruhi oleh tiga hal,
yaitu : luas plat , jarak antara plat dan dielektrik material. Saat kedua konduktor
mempunyai beda potensial maka sistem akan mempunyai kemampuan untuk
menyimpan energi listrik. Besarnya kapasitansi akan bervariasi sebagai fungsi dari
dielektrik material yang mengisi celah kedua plat. Perubahan besanya kapasitansi ini
yang digunakan sebagai besaran pengukuran level.
9. Radar
17
Sinyal dari radar dipancarkan oleh antena yang kemudian dipantulkan kembali
ke penerima dalam jangka waktu "t". Delay time dapat dihitung dengan menggunakan
formula berikut ini :
t = 2d/c
dimana : d = jarak peralatan ke permukaan yang akan diukur
c = kecepatan cahaya di udara
sinyal yang diproses akan menghasilkan beda frekuensi antara frekuensi saat
dipancarkan dengan frekuensi saat kembali. Perbedaan ini proporsional dengan jarak.
Hasil pengukuran tinggi permukaan sebenarnya adalah perbedaan antara tanki dengan
jarak yang diukur melalui beda frekuensi tersebut. Keuntungan penggunaan jenis ini
adalah :Mudah untuk diinstal, tidak bersentuhan langsung dengan material yang akan
diuk-ur. Kerugian penggunaan jenis ini adalah :Harga yang mahal, performanya
dipengaruhi oleh interfensi sinyal sebagai akibat benda-benda metal.
10. Paddle Wheel
18
Gambar 3.14 Paddle Wheel
Gambar 3.14 menunjukkan pengukuran level dengan menggunakan metode
paddle wheel. Motor akan terus memutar paddle wheel. Ketika paddle wheel
bersentuhan dengan material, maka material tersebut akan menghalangi putaranya
sehingga mengaktifkan switch.
3.2.4. Pengukuran Flow
Pengukuran flow (aliran) adalah merupakan parameter utama yang digunakan
oleh pembangkit sebagai pembacaan nilai-nilai besaran dan digunakan juga sebagai
besaran proses kontrol. Teknologi pengukuran flow saat ini telah berkembang hingga
mencapaititik yang lebih akurat. Pengertian flow dapat dijelaskan sebagai volume
fluida yang mengalir di dalam pipapersatuan waktu. Dapat dijelaskan juga melalui
formula berikut ini:
Q = A x V
Dimana :
A = diameter pipa
V = kecepatan rata-rata fluida
Perlu dicermati bahwa pengukuran flow dapat dipengaruhi oleh perubahan
temperatur dan perubahan densitas fluida. Perubahan parameter-parameter tersebut
dapat juga mempengaruhi keakuratan pembacaan jika perhitungan tidak dilengkapi
dengan parameter kompensasi. Adapun beberapa alat ukur flow (aliran) yang
digunakan di PLTU pacitan:
19
1. Differential Pressure Flow Meter
Ada beberapa tipe umum yang digunakan pada flow meter dengan jenis
differential pressure yaitu orifice plate, segmental orifice dan integral orifice,venture
tube dan flow nozzle, elbow, pitot tube. Pada umunya flow meter dengan jenis
differential pressure terdiri dari elemen primer( seperti orifice plae ) dan elemen
sekunder ( seperti differential pressure transmitter ).Elemen sekunder akan mengukur
perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh elemen primer.
Orifice plate
Terdiri dari sebuah plat metal berlubang dengan ukuran tertentu (concentric
atau eccentric). Fluida yang mengalir menghasilkan perbedaan tekanan di kedua sisi
plat.Akar dari perbedaan tekanan ini merupakan proporsional dari flow.Nilai umum
yang digunakan pada pengukuran dengan orifice ini disebut dengan beta ratio
(perbandingan beta). Perbandingan ini sama dengan diameter dalam orifice dibagi
dengan diameter dalam pipa.
Segmental orifice plate
Hampir sama dengan square-edged orifice plate, hanya saja perbedaannya
terletak daribentuk lubang yang dibuat tangensial dengan diameter sama dengan 98%
diameter dalam pipa. Sangat cocok digunakan untuk aplikasi pengukuran aliran yang
rendah.
Integral orifice plate
Identik dengan square-edged orifice plate. Perbedaannya terletak pada plat,
flange dan dp transmitter merupakan satu kesatuan (tidak terpisah). Pada umumnya
20
digunakan untuk pengukuran flow pada pipa dengan diameter yang relative kecil
(berada pada kisaran 2 inchi (50mm)).
Venturi tube
Kecepatan akan bertambah sementara tekanan berkurang pada sisi masuk.
Differential pressure diukurpada sisi P1 dan P2.Venturi tube digunakan untuk
pengukuran dengan tekanan yang rendah, berada padakisaran 25% hingga 50% dari
kemampuan orifice plate. Sangat cocok digunakan padapipa-pipa besar
Flow nozzle
Pada prinsipnya hampir sama dengan venture tube namun tidak mempunyai
recovery cone ( corong ) pada sisi keluar.Pada umunya digunakan untuk mengukur
aliran uap. Sangat ekonomis jika digunakan untuk mengukur flow tinggi. Dapat
mengukur 60% lebih tinggi dibandingkan dengan orifice plate.
Elbow
Saat cairan mengalir di dalam elbow, gaya sentrifugal akan terjadi pada sisi
luar. Besarnya gaya sentrifugal ini relative tergantung kepada kecepatan aliran. Titik
pengukuran tekanan berada pada sisi luar dan dalam elbow pada sudut 45°.
Pitot tube
Sering juga disebut dengan flow meter tipe insertion dp meter. Sebuah probe
yang terdiri dari dua bagian yang akan men-sensor dua tekanan : impact dynamic dan
static. Tekanan impact di sensor oleh satu impact tube yang akan membengkok searah
aliran fluida (dynamic head).
2. Magnetic
Magnetic flow meter menggunakan prinsip dasar hukum Faraday tentang
induksi magnetic. Hukum Faraday menyatakan bahwa tegangan yang diinduksikan
sepanjang konduktor memotong sebuah medan magnet adalah proporsional terhadap
velocity dari konduktor tersebut. Magnetic flow meter membangkitkan sebuah medan
magnet. Aliran fluida yang mengalir memotong medan magnet ini dideteksi oleh
21
sebuah elektroda. Tegangan yang dihasilkan oleh magnetic flow meter ini akan
proporsional terhadap velocity rata-rata dari volumetric flow rate.
3. Mass Coriolis
Prinsip dari flow meter dengan desain coriolis. Satu atau dua tabung dipaksa
untuk berosilasi pada frekwensi alami mereka yang tegak lurus terhadap arah aliran
fluida.Hasil gaya coriolis ini menginduksi gerakan tabung. Gerakan ini di sensor oleh
pickup dan berhubungan dengan jumlah massa flow. Ada dua jenis efek umum dari
tabung coriolis, yaitu : straight dan curved (lurus dan berbentuk kurva). Straight tube
hanya membutuhkan sedikit ruang, dapat untuk di drain, mempunyai sifat kehilangan
tekanan yang rendah. Dibandingkan dengan straight tube , curved tube memiliki
range operasi yang lebih lebar, lebih akurat jika digunakan untuk mengukur aliran
flow yang rendah, tersedia dalam ukuran yang besar, cenderung berharga lebih
murah, mempunyai temperatur operasi yang lebih tinggi. Namun demikian curved
tube lebih sensitif terhadap vibrasi dibandingkan dengan straight tube.
4. Variable Area
Sering jugadisebut dengan rotameter, rotameter ini terdiri dari sebuah
kerucut yang terbuat dari gelas (kaca) atau bahan transparan lainnya yang berskala
dan mempunyai pelampung di dalamnya.Pelampung ini terbut dari bahan-bahan
yang tahan terhadap karat, pada umumnya terbuat dari stainless-steel. Oleh karena
adanya aliran fluida maka pelampung akan naik, dalam keadaan seimbang dan
diam pada satu posisi. Semakin besar aliran fluidayang mengenai pelampung maka
posisinya akan semakin tinggi. Rotameter harusdipasang tegak lurus terhadap
aliran fluida dengan kemiringan < 2°.
5. Ultrasonic Flow Meter
Pengukuranflow dengan menggunakan tipe ini melibatkan elemen transmitter,
berfungsi untuk merubah tegangan listrik frekwensi tinggi menjadi getaran akustik.
Receiver, mengubah getaran akustik menjadi sinyal
Secara umum pengukuran flow dengan metode ultrasonic dibedakan atas :
22
Model Transit Time Ultrasonic Flow Meter, waktu yang digunakan gelombang
akustikuntuk melintas dari transducer upstream ke transducer downstream adalah
lebih pendekdibandingkan dengan waktu yang digunakan untuk melintas dari
downstream keupstream.
Model Doppler Ultrasonic Flow Meter, bekerja berdasarkan pada efek Doppler
yang menghubungkan frekwensi gelombang akustik dengan kecepatan aliran.
3.2.5. Pengukuran Vibrasi
Vibrasi merupakan gerak osilasi dari suatu objek relatif terhadap satu titik
acuan. Secara umum vibrasi dapat berupa osilasi periodik,gerak acak, atau gerak
transien. Pengukuran vibrasi memiliki dampak terhadap peralatan yang jauh lebih
besar daripada dampak terhadap proses itu sendiri. Sebagai contoh, pengukuran
vibrasi pada bearing steam turbine tidak berpengaruh secara langsung terhadap
proses yang terjadi pada turbin tetapi sangat berpengaruh dalam memperpanjang
usia kerja steam turbin itu sendiri.
Sensor vibrasi biasanya tergabung dengan sistem proteksi untuk komponen
mesin apabila terjadi vibrasi yang terlalu melindungi besar.Area inilah yang menjadi
tanggung jawab teknisi instrumentasi.Ada tiga paremeter utama viibrasi, yaitu
displacement, velocity dan akselerasi. Berikut penjelasan antara lain :
1. Sensor Proximity
Sensor Proximity mengukur perubahan jarak antara elemen putar mesin
dengan bagian statisnya (frame).Pengukuran vibrasi dengan menggunakan
Proximity sensor biasanya memanfaatkan fenomena electromagnetic eddy
23
current untuk mengukur jarak antara ujung probe sensor dengan poros
mesin.Sensor tersebut terdiri dari kumparan yang diberi arus bolak-balik
frekuensi tinggi.Medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan menyebabkan
induktansi eddy currentpada poros mesin. Semakin dekat posisi poros mesin
terha dap ujung probe sensor maka semakin besar medan magnet yang terjadi.
Akibatnya, semakin besar pula eddy current akibat induktansi. Rangkaian
osilator frekuensi tinggi (100 kHz hingga 2 MHz) yang memberikan sinyal
eksitasi pada kumparan menjadi bertegangan akibat induksi dari eddy current.
Sehingga, tegangan osilator menunjukkan secara langsung seberapa dekat ujung
probe dengan poros mesin, pada saat tidak ada pennukaan konduktif di sekitar
probe maka rangkaian jembatan dalam keadaan seimbang. Pada saat ada
permukaan konduktif di dekat probe rangkaian jembatan menjadi tidak
seimbang dan sinyal keluarannya akan sebanding dengan jarak dari permukaan
objek yang diukur. Amplitudo sinyal keluaran menggambarkan amplitude
vibrasi atau displacement, sedangkan frekuensinya menggambarkan frekuensi
dari vibrasi yang terjadi.
2. Akselerator Kumparan Magnetik
Sensor ini bekerja berdasarkan hukum ampere yang berbunyi, " sebuah
konduktor dialiri arus yang berada di dalam medan magnet maka akan dikenai
gaya yang sebanding dengan besar arus, panjang konduktor yang terkena medan
magnet kerapatan medan magnet dan sudut antara konduktor dengan medan
magnet". Arus listrik yang dihasilkan rangkaian sensor ini berbanding lurus
dengan akselerasi yang terjadi.
3. Pengukuran Posisi
Pengoperasian turbin yang terus menerus dengan kondisi abnormal dapat
mengakibatkan kerusakan pada turbin dan komponen-komponennya.Sehingga
dibutuhkan peralatan instrumen yang berfungsi untuk memantau kondisi turbin,
dan membantu mendapatkan data yang dapat dijadikan acuan dalam
pengoperasian dan pemeliharaan. Dari beberapa peralatan pemantau kondisi
turbin, salah satunya adalah Peralatan Pengukur Posisi (Position Measurement)
peralatan ini memberikan informasi secara kontinyu pergerakan Governoor
24
Valve, By Pass Valve, kondisi thrust bearing, perbedaan pemuaian antara bagian
yang berputar (rotor) dan bagian diam (stator) dari turbin. Dengan adanya
peralatanini, akan segera terpantau apabila terjadi perubahan yang menyimpang
dari parameter normalnya. Sehingga petugas dapat segera melakukan tindakan yang
dibutuhkan guna pengamanan sistim dengan cepat dan tepat. Peralatan pengukur
posisi pada turbin berfungsi: Mendeteksi kondisi yang ada pada peralatan.
Memastikan operasi pada batasan yang aman.Memberikan peringatan jika ada
ketidaknormalan pada turbin.
3.3. Sistem Kontrol
Sistem kontrol berfungsi untuk membawa dan mengendalikan proses suatu
sistem ke tingkat keadaan atau kondisi yang diinginkan atau dibutuhkan, serta
menjaga parameter proses yang penting dalam batasan yang diperbolehkan. Fungsi
kontrol adalah menerima masukan (input) dari alat pengukur proses (sensor) dan
membandingkan dengan harga/nilai yang diinginkan untuk mendapatkan deviasi yang
untuk selanjutnya dikalkulasi menjadi keluaran kontrol yang akan mengatur posisi
penggerak. Pada PLTU Pacitan digunakan sistem kontrol DCS (Distributed Control
System) seperti PLTU lainnya sesuai dengan ketentuan dari PLN.
3.3.1. Pengertian Distributed Control System
DCS (Distributed Control System) sesuai dengan namanya adalah sebuah
sistem pengontrolan yang bekerja menggunakan beberapa controller dan
25
mengkoordinasikan kerja semua controller tersebut.Masing-masing controller
tersebut menangani sebuah plant yang terpisah. DCS pertama kali diciptakan oleh
Honeywell pada tahun 1975 dengan nama TDC-2000. DCS banyak diproduksi oleh
manufacture yang terkenal antara lain Honeywell, ABB, Siemens, Scheneider,
Foxboro dll, sedangkan pabrik DCS Foxboro di cina antara lain Xin Hua
(Shanghai), Helishi dan Guo Dian (di Beijing), Pembangkit Pacitan menggunakan
DCS I/A Series merk Foxboro.
Struktur dasar DCS pada Power Plant :
Keterangan :
26
1. CEMS (Continuous Emission Monitoring System) untuk monitoring kadar
emisi gas buang.
2. FSSS (Furnace Safety Supervisory System) untuk mengontrol boiler.
3. DEHC (Digital Electro Hydraulic Control) untuk mengontrol CV turbin.
4. ECS (Sequence control system) untuk mengontrol generator dan
transformer.
5. MCS (Manajement Control System) untuk mengontrol common equipment
( water treatment plant. Desalination plant, Boiler Feed pump, condensate
polishing). Pada common equipment ini pengontrolan menggunakan PLC.
6. ETS (Emergency Trip System) untuk mengontrol turbin.
7. DAS (Data Acquisition System) untuk mengumpulkan data-data dari lokal
untuk masing-masing unit.
8. PLC (Programmable Logic Controller) sesuai dengan namanya adalah
sebuah controller yang dapat diprogram.
3.3.2. Kegunaan DCS
1. DCS berfungsi sebagai alat untuk melakukan Kontrol suatu loop system
dimana satu loop bisa terjadi beberapa proses control.
2. Berfungsi sebagai pengganti alat alat Control manual dan auto yang terpisah-
pisah menjadi suatu kesatuan sehingga lebih mudah untuk pemeliharaan dan
penggunaanya.
3. Sarana pengumpul data dan pengolah data agar didapat suatu proses yang
benar-benar diinginkan.
3.3.2. Cara Kerja DCS
DCS digunakan sebagai alat control suatu proses. Untuk mempelajari suatu
sistem kontrol dengan DCS, harus dipahami terlebih dahulu apa yang disebut dengan
loop system, dimana pada suatu loop system terdiri dari :
1. Alat pengukur ( Sensor Equipment)
2. Alat control untuk pengaturan proses (Controller)
3. Alat untuk aktualisasi (Actuator).
27
DCS terhubung dengan sensor dan actuator serta menggunakan setpoint untuk
mengatur aliran material dalam sebuah plant / proses. Sebagai contoh adalah
pengaturan setpoint control loop yang terdiri dari sensor tekanan, controller, dan
control valve. Pengukuran tekanan atau aliran ditransmisikan ke kontroler melalui I/O
device. Ketika pengukuran variable tidak sesuai dengan set point (melebihi atau
kurang dari setpoint), kontroller memerintahkan actuator untuk membuka atau
menutup sampai aliran proses mencapai set point yang diinginkan.
3.3.3. Komunikasi pada DCS
Pada sistem kontrol DCS, diperlukan komunikasi antara sensor yang
mendeteksi kondisi di plat untuk mengirimkan data kepada kontroler sehingga
kontroler dapat menampilkan data field yang dikontrol secara real time dan
dapatmemerintahkan aksi kontrol untuk memanipulasi output agar mencapai nilai
sesuai dengan set point. Oleh karena itu sistem DCS membutuhkan aturan-aturan
yang dipahami oleh masing-masing komponen sistem.
Aturan-aturan dalam berkomunikasi pada sebuah sistem disusun dalam
sebuah protokol. Protokol merupakan suatu aturan atau standar atau tata cara
berkomunikasi antar komponen (modul DCS, PLC, PC, field devices, dll) yang
terkoneksi dalam sebuah jaringan. Pada DCS, masing-masing komponen saling
berkomunikasi sehingga perlu diatur bagaimana cara komponen-komponen ini
berkomunikasi dengan komponen lainnya. Masing-masing vendor atau
pengembang DCS biasanya mengembangkan sendiri aturan-aturan atau protokol
dalam komunikasinya sehingga memunculkan banyak protokol yang sudah
distandarkan. Berikut ini adalah protokol yang dikembangkan dan dipakai oleh
produk-produk sistem kontrol DCS :
1. Protokol Modbus
Protokol Modbus merupakan protokol komunikasi data antara device dalam
sistem kontrol yang dikembangkan oleh Perusahaan Modicon Square D yang
merupakan grup dari PT Schneider. Protokol Modbus pada jaringan kontrol terdiri
dari sebuah Master dan slave. 1 master dapat dihubungkan dengan beberapa
slave.Protokol Modbus enggunakan TCP/IP, bahasa dapat dibagi dan diarahkan.
28
Kelebihan
standar terbuka
Gratis
Bahasa Internet
2. Highway Addressable Remote Transducer (HART)
HART merupakan kependekan dari "Highway addressable remote
transducer" yaitu suatu standar komunikasi data yang banyak digunakan pada
sistem kontrol terdistribusi.Sistem HART merupakan jembatan peralihan dari
penggunaan komunikasi data secara analog menuju sistem komunikasi digital,
29
sehingga kadang HART digolongkan dalam sistem analog dan terkadang juga
dimasukkan dalam sistem komunikasi digital.Secara umum, sistem HART
menggunakan pengawatan (wiring) dengan menggunakan standar anus dengan
4-20mA. Super imposes the digital signal on the top of the analog one.
Fitur-fitur HART
35-40 data items Standard in every HART device.
Device Status & Diagnostic Alerts.
Process Variables & Units.
Loop Current & % Range.
Basic Configuration Parameters.
Manufacturer & Device Tag.
Akses standar untuk command lebih mudah.
Tidak memperlukan file DDL untuk mendapatkan.
Meningkatkan integritas sistem kontrol.
Sinyal peringatan lebih cepat.
Secara otomatis melacak dan mendeteksi perubahan (mismatch) dalam rentang
atau secara per bagian dari unit.
30
Keunggulan HART :
HART sebagai sebuah sistem komunikasi data peralihan dari analog
menuju digital mempunyai berbagai keunggulan yang diantaranya adalah Aman
(Sape), Terjamin keandalannya (Secure), dan mempunyai tingkat ketersediaan
yang tinggi (Available).Standar HART sudah diterima secara global oleh pabrikan
yang bergelut dalam bidang instrumentasi dan kendali. Pengujian sistem
komunikasi HART sudah teruji dalam berbagai aplikasi di industri baik industri
manupaktur,industri proses maupun industri minyak dan gas. Sistem HART juga
didukung oleh banyak industry instrumentasi dan kendali serta menghemat waktu dan
investasi.
3.4. Foxboro Invensys
Invensys menawarkan sistem otomasi yang benar-benar terbuka yang
interoperasi dengan beberapa jenis perangkat, dari beberapa vendor, dengan beberapa
protokol, paling banyak ditemukan pada proses pembangkitan.
Sistem Jaringan dan perangkat I/O Foxboro menyediakan integrasi kemampuan
fieldbus, termasuk Fieldbus Foundation, Fieldbus Kontrol di Lapangan, HART,
Profibus, DeviceNet, Modbus, dan Foxcom kita sendiri,dll .Invensys juga merupakan
kontributor utama munculnya Alat Lapangan Perangkat (FDT) teknologi dan bangga
menjadi anggota pendiri FDT Bersama Interest Group.
Foxboro I / A Series remote fieldbus dan lapangan dipasang FBMS
tmenunjukkan penghematan kabel yang signifikan, hingga 70%, dibandingkan dengan
metode konvensional. Ethernet menghubungkan I / O dapat ditempatkan di pusat
kontrol, dekat dengan prosesor kontrol dan workstation, atau di lapangan, dekat
dengan proses pengukuran dan perangkat kontrol.
3.4.1. Sistem I/A Series
Sistem (Intellegent Automation) Series adalah sistem operasi yang
menggabungkan dan mengotomatisasi proses operasi manupacturing. Ini merupakan
sistem distribusi yang berkembang sehingga dapat menyesuaikan dengan kebutuhan
sistem.Modul yang membentuk sistem komunikasi I/A Series dapat terletak
31
diberbagai lokasi.Tempat ini tergantung kondisi dan layout dari plant process.Tiap
modul memiliki fungsi yang spesifik.
3.4.2. Spesifikasi Sistem I/A Series
Sistem T/A series terdiri dari peralatan yang di sebut modul.Tiap modul di
program dengan tugas sesuai untuk memonitor dan mengontrol sistem operasi
manupacturing. Sistem I/A Serie mempunyai 3 standart untuk produknya, yaitu :
Software, Hardware dan Network. Kelebihan sistem I/A series diantaranya adalah :
1. Hardware dan Soptware dapat di upgrade secara independen.
2. Type hardware lebih sedikit, mengurangi biaya back up.
3. Menggunakan protocol Fieldbus pada FBM.
4. Menggunakan sistem Fault Tolerant System (FT System).
32
3.4.3. Hardware pada I/A Series
Perangkat-perangkat keras (hardware) yang digunakan pada I/A Series sebagai
berikut :
1. Switch Hub
2. Work Station
3. Control Processor
33
4. Field Bus Module
5. Module FCM100
6. Baseplate
34
3.4.4. Software Yang Digunakan Pada I/A Series
Software platform :
1.Unix dengan sistem operasi Solaris
2.Windows dengan sistem operasi Windows XP dan Windows Server
2003.
Software paket :
1.Paket Configuration. Terdiri FoxView, Integrated Control
Configurator (ICC) dan FoxDraw.
2.Sistem Monitor. Sistem manager : network fault, pault location,
hardware management.
3.AIM Historian/ Paket Report.
4.Paket API
5.Paket Library
6.Paket Plant Management
7.Alarm di I/A sistem. Yang akan menampilkan diantaranya process
alarm, alarm priority.
8.Sistem security. Penggunaan user name dan password.
9.Operator Action Journal (OAJ). Record yang berisi waktu operasi,
user dan parameter yang di ubah.
3.4.5. I/A Series Network
35
Mesh Control Network adalah switch Fast Ethernet Network berdasarkan
standar IEEE802.3u (Fast Ethernet) dan IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet). Mesh
Control Network terdiri dari sejumlah Ethemet switch yang terhubung dalam
konfigurasi Mesh. Keuntungan konfigurasi ini adalah redundant aliran data dan dapat
tetap beroperasi meski ada satu aliran yang mengalami kerusakan.Fleksibilitas dari
arsitektur Mesh Control Network membuat kita dapat merancang konfigurasi network
yang sesuai dengan kebutuhan sistem kontrol.
3.5. Field Bus Module
Sistem Fieldbus adalah sistem kendali yang menggunakan media komunikasi
digital, serial, dua arah, multidrop, dengan kecepatan transper data 31.25 kbps yang
saling menghubungkan peralatan lnstrument di lapangan seperti sensor, transmitter,
aktuator dan peralatan di level hirarki lebih tinggi seperti DCS. Fieldbus berfungsi
seperti layaknya Local Area Network di hirarki tingkat paling bawah yang
mempunyai kemampuan untuk mendistribusikan applikasi pengendalian diantara
peralatan lnstrument di lapangan (misalnya : Transmitter dengan Control Valve).
Selain itu juga dapat mendistribusikan applikasi pengendalian dari peralatan di
hirarki level lebih tinggi (DCS) ke peralatan lnstrument di lapangan.
36
Fieldbus dapat melakukan diagnostik lengkap dan manajemen asset peralatan
Instrument di lapangan sehingga dapat meningkatkan kehandalan kilang (Plant
Availability).Sistem pengkabelan Fieldbus hanya membutuhkan satu pasang kabel
yang dihubungkan secara paralel dengan peralatan Instrument di lapangan dengan
peralatan di hirarki lebih tinggi (DCS).
37
Fungsi FBM
1. Merubah Sinyal Analog ke Digital
a. Transmitters,
b. Koneksi ke PLCs,
c. Third party devices
2. Merubah Sinyal Digital ke Analog
a. Valves
b. Motors, pumps
3. Memperbaiki Kualitas Sinyal
4. Status Indikator untuk Sinyal Diskrit
Beberapa fitur yang dimiliki oleh Sistem Fieldbus adalah :
1.Dikarenakan dapat dihubungkan pada beberapa peralatan lnstrument sekaligus dan
beberapa variabel data pengukuran dan diagnostik dapat dikomunikasikan pada
satu kabel, sehingga dapat mengurangi jumlah kabel dan biaya dapat dikurangi.
2.Protokol transmisi digital meyakinkan proses informasi secara akurat dan kendali
kualitas yang ketat.
3.Komunikasi berlapis memungkinkan berbagai informasi seperti halnya Variabel
Proses (PV) dan Variabel Manipulasi (MV) dikirimkan dariperalatan
lnstrument di lapangan.
38
4.Kemampuan komunikasi antar peralatan lnstrument di lapangan dapatmembentuk
Sistem Pengendalian Terdistribusi (DCS) yangsesungguhnya.
5.Kesesuaian (Interoperability) memungkinkan peralatan dari
pabrikan (manufaktur) yang berbeda untuk diintegrasikan.
6.Pilihan peralatan lnstrument yang , luas dari berbagai pabrikan membuatkontruksi
sistem menjadi fleksibel.
7.Sistem Instrumentasi, peralatan elektrik, Analyzer, dll dapat saling berintegrasi.
8.Beberapa penyesuaian (adjustment) dan inspeksi peralatan di lapangandapat
dilakukan dari ruang kendali (remote).
Fieldbus menggantikan peran sistem analog konvensional 4-20mA
secarabertahap untuk mengirim data pengukuran dan pengendalian antara ruang
kendali dan lapangan.
3.6. Control Processor
Control Processor (CP) adalah sebuah modul yang berpungsi sebagai pusat
pengaturan untuk mengerjakan proses pengaturan, sistem logic, timing, sistem control
sequensial bersama dengan modul lain (FMB) dan peralatan interface proses lain.
Control Processor juga berfungsi mengakuisisi data (lewat FBM atau peralatan lain),
deteksi alarm dan notifikasi. Sistem CP dibuat fault toleran, merupakan high speed
redundancy system. Indikator lampu pada FCP menunjukkan Green untuk sistem OK
dan Red untuk sistem Fault/Wrong. Maintenance dapat dilakukan saat sistem online,
untuk penggantian CP maupun perubahan konfigurasi dalam program.
Di PLTU Pacitan control processor yang digunkan adalah FCP270 yang
merupakan modul CP produksi IA Series Foxboro. Beberapa kelebihan FCP270
adalah
39
Status Operasional FCP270 adalah nyala lampu LED:
Tabel 3.1 Indikator pada kontrol prosessor
Merah Hijau Status
OFF ON Normal
OFF OFFTidak ada power, atau
fault
ON ON Saat sistem start up
ON OFF
Modul fail, atau sedang
diagnose online saat
booting
Permasalahan yang sering muncul adalah fault dikarenakan sistem komunikasi
seperti pada kabel, konektor, internal data, tegangan turun dll. Untuk permasalahan di
40
CP cara paling cepat menyelesaikan dan memperbaiki adalah dengan mengganti
modul CP dengan spare part yang ada dan sesuai.
Menyediakan transmisi data yang handal dan penerimaan
Kekurangan
Membutuhkan overhead yang cukup.
Memiliki lubang keamanan yang dikenal
Sistem kurang realistic
3.7. Protokol Field Bus
Fieldbus merupakan salah satu protokol komunikasi yang sangat popular di
dunia industri karena merupakan salah satu protokol yang banyak dipakai pada
komunikasi sistem kendali terdistribusi saat ini.Protokol ini pertama kali
dikembangkan Oleh Komite ISA SP50 yang merupakan suatu organisasi yang
konsen terhadap peningkatan kualitas otomasi sistem kendali.
Keunggulan Fieldbus
Biaya pemasangan rendah
Sangat handal
Mudah dioperasikan
real time
41
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Draft system adalah perbedaan antara tekanan atmosfer dengan tekanan statis
di ruang pembakaran, saluran gas buang maupun cerobong yang menghasilkan laju
aliran tertentu.
Secara garis besar, draft system mempunyai peranan penting yang sama pada
sistm pembangkit, di antaranya :
a. Untuk menyuplai udara di ruang bakar boiler agar memenuhi kebutuhan
untuk pembakaran antara udara dan bahan bakar.
b. Untuk menghilangkan gas buang dari ruang bakar dan mengalirkannya ke
cerobong dan atmosfer dengan sempurna.
c. Mengurangi polusi dari fly ash (mempermudah fly ash masuk ke hopper).
Fly ash merupakan butiran halus yang berasal dari proses akhir pembakaran
batu bara.
42
Dalam draft system tersebut terdapat beberapa fan yang sangat penting bagi
proses pembakaran di dalam boiler agar terjadi keseimbangan dan efisiensi.Fan
tersebut adalah Primary Air Fan (PA Fan), Force Draft Fan (FD Fan), dan Induced
Draft Fan (ID Fan). Pada pembahasan ini hanya akan menjelaskan tentang Force
Draft Fan (FD Fan).
4.1. Force Draft Fan (FD Fan)
FD Fan merupakan fan yang berfungsi menghasilkan udara secondary
(Secondary Air) yang digunakan sebagai udara pembakaran pada furnace boiler.FD
Fan terletak pada bagian ujung saluran udara masuk boiler dan digerakkan oleh motor
listrik. Fan ini bekerja pada tekanan tinggi dan berfungsi menghasilkan udara
sekunder (Secondary Air) yang akan dialirkan ke dalam boiler untuk mencampur
udara dan bahan bakar dan selanjutnya digunakan sebagai udara pembakaran pada
furnace boiler. Udara yang diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan) diambil dari
udara luar. Dalam perjalananya menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh
secondary air heater (pemanas udara sekunder) agar proses pembakaran bisa terjadi di
boiler. FD Fan dan PA Fan bekerja sama untuk membuat campuran antara udara dan
serbuk batubara dengan perbandingan kurang lebih 13 : 1 agar terjadi pembakaran
sempurna. Bercampurnya udara dan serbuk batubara dibantu oleh Dumper tetap yaitu
pengatur pengaduk udara sehingga menimbulkan turbulensi yang memungkinkan
terjadinya pembakaran yang efisien.Turbulensi mengacu pada gerakan udara didalam
Furnace, gerakan ini perlu karena dapat menyempurnakan pencampuran udara dan
bahan bakar.
Berikut adalah hal yang harus diperhatikan untuk FD fan :
a. FD fan akan beroperasi hingga dua tahun non – stop, sehingga
konstruksinya harus dapat diandalkan dan bebas perawatan selama masa
pakai.
b. Mempunyai efisiensi yang tinggi, karena boiler selalu bekerja dalam
kondisi yang bervariasi maka kinerja FD fan juga disesuaikan dengan
kondisi kerja boiler.
c. FD fan harus stabil karena keadaan tekanan yang bervariasi dan masa pakai
FD fan tersebut sehingga FD fan harus tetap dapat mengontrol aliran udara
ke boiler selama masa kerjanya.
43
d. FD fan harus mempunyai proteksi terhadap dirinya sendiri, dalam hal ini
berarti FD fan harus dapat memutuskan arus saat kerja lebih dan mengatur
kinerja motor FD fan tersebut.
Gambar 4.1 Force Draft Fan
Gambar 4.2 FD Fan Motor
Gambar 4.2 merupakan motor untuk menggerakkan FD Fan.
44
Pada PLTU 1 Jatim – Pacitan memiliki 2 FD Fan untuk menjalankan
operasinya.Di bawah ini merupakan gambar operasi FD Fan pada software Foxview
pada ruang control.
Gambar 4.3 FD Fan Start Permit dan First out
Pada gambar 4.3, window sebelah kanan merupakan window kondisi yang
harus dipenuhi saat FD Fan akan mulai beroperasi. Sedangkan window sebelah kanan
merupakan kondisi pada saat First Out FD Fan dioperasikan.
45
Gambar 4.4 Diagram Sistem FD Fan pada Software Foxview
4.2. Sistem Proteksi Suhu dengan Hydraulic Oil Station
Gambar 4.5FD Fan Hydraulic Oil Station
Gambar 4.3 merupakan station untuk menyupali Hydraulic Oil pada FD Fan.
Hydraulic oil mempunyai 5 fungsi, yaitu:
a. Cooling (mendinginkan)
46
Ketika sedang bekerja mengubah energi mekanik ke energi hidrolik atau
sebaliknya, sistem hidrolikakan menghasilkan panas. Ketika oli bergerak melalui
sistem, panas akan merambat dari komponen-komponen yang lebih hangat ke cooler
(pendingin). Oliakan memberikan panas tersebut ke cooler atau reservoir yang telah
dirancang untuk menjaga suhu oli tidak melampaui nilai batas yang ditentukan.
b. Transmitting Power (meneruskan tenaga)
Karena hydraulic fluid nilai viscositasnya tinggi, maka tidak dapat dikompres.
Ketika sistem hidrolik terisi fluida, saat itu juga sistemhidrolik akan mengalirkan
power dari satu area ke area yang lain. Tetapi kenyataannya bukan berarti tiap-tiap
fluida mempunyai nilai efisiensi yang sama dalam meneruskan power, karena tiap-
tiap fluida tersebut mempunyai sifat khusus masing-masing. Pemilihan hydraulic fluid
yang betul, harus disesuaikan dengan pemakaian dan kondisi operasi.
c. Cleaning (membersihkan)
Fungsi lain dari hydraulic oil adalah membersihkan. Meskipun pada tangki
hidrolik sudah ada screen, bukan tidak mungkin kotoran debu akan masuk ke dalam
sistem. Kotoran-kotoran ini akan dibawa oleh oil menuju ke tangki yang kemudian
akan ditangkap oleh filter yang ada di dalam tangki. Disamping fungsi-fungsi tersebut
di atas oil juga bisa mencegah karat dan korosi pada komponen-komponen metal,
mencegah oil membentuk buih dan oksidasi, memisahkan udara, air serta kotoran
yang lain dan juga menjaga oil dari perubahan temperatur yang besar.
d. Sealing (menutupi)
Viskositas (kekentalan) dari oil tersebut akan membantu menentukan
kemampuannya untuk melapisi semua komponen yang harus dilapisi pelumas.
Banyak komponen-komponen hidrolik yang dirancang menggunakan hydraulic oil
daripada mekanikal seal dalam satu kesatuan komponen.
e. Lubricating (melumasi)
Hydraulic fluid (oil) diposisikan untuk bisa melumasi seluruh komponen yang
bergerak pada suatu sistem hidrolik. Komponen-komponen yang bergerak, berputar,
47
atau meluncur, harus berfungsi optimal tanpa harus bersentuhan langsung dengan
komponen-komponen yang lain. Suatu keharusan bahwa hydraulic oil wajib
mempertahankan oil film di antara dua permukaan komponen untuk mencegah
terjadinya panas, gesekan, dan keausan yang tidak wajar.
Pada Hidraulic Oil Station inilah sistem akan melakukan proteksi terhadap FD
Fan serta Kondisi Start Permit yang akan menghentikan kerja FD Fan apabila terjadi
overheating pada sistem sikulasi udaranya.
BAB V
PENUTUP
48
5.1. Kesimpulan
Dari uraian materi dan hasil pengamatan selama melaksanakan Praktek Kerja
Industri dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
PLTU 1 JATIM UBJOM Pacitan mempunyai kapasitas sebesar 2x315 MW
Fan digunakan dalam peningkatan efisiensi pembangkit karena fan dapat
memaksimalkan tenaga dorong pada saluran inlet bahan bakar, menghemat
bahan bakar dan membantu pembakaran agar prosesnya sempurna.
PLTU 1 Jawa Timur Pacitan menggunakan dua buah forced draft fan yang
bekerja 2 x 50% untuk mensupply boiler.
5.2. Saran
Selama menjalankan Kerja Praktek Industri kurang lebih 1 bulan, penulis mendapat pengetahuan baru tentang proses-proses yang terjadi di sebuah pembangkit, khususnya PLTU 1 Jatim UBJOM Pacitan. Maka demi kemajuan bersama penulis ingin menyampaikan beberapa saran sebagai berikut :
1. Untuk dapat mengetahui dan mengamati dengan cepat dan akurat proses yang terjadi dilapangan, diperlukan akses data-data dan sumber informasi, sehingga akan menghasilkan sistem operasi yang tepat.
2. Bagi mahasiswa yang kerja praktek selanjutnya agar lebih proaktif.
DAFTAR PUSTAKA
49
Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik. Bandung: ITB Press.
Irwin Lazar, “Electrical System Analysis & Design for Industrial Plant”, Mc-Graw Hill Book Company.
PT. PLN (Persero). 1997. Kursus Pengoperasian Unit PLTU (modul 3/OP). Jakarta: PLN.
PT. PJBS .2007.Coal Handling System Technical Write Up for 1750 TPH Ship Unloader. Rembang: PLN.
PT. PJBS.2009. Modul Dasar Operasi Ship Unloader. Rembang: PLN.
PT. PLN (Persero). 2011. Sistem PLTU. Jakarta: PLN.
Arindya, Radita. 2014. Instrumentasi dan Kontrol Proses. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Lira, Carl., 2013, Brief History of Steam Engine, www.egr.msu.edu/~lira/supp/steam/, diakses tanggal 3 Februari 2015.
50