Session 11 Session 11 Steam Turbine ProtectionSteam Turbine Protection

Pendahuluan

Kesalahan dan kondisi tidak normal pada Kesalahan dan kondisi tidak normal pada turbin dapat menyebabkan kerusakan turbin dapat menyebabkan kerusakan pada plant ataupun komponen lain dari pada plant ataupun komponen lain dari pembangkit. pembangkit.

Dibutuhkan sistem pengaman untuk Dibutuhkan sistem pengaman untuk menjaga sistem dari kerusakan dan menjaga sistem dari kerusakan dan kondisi tidak normal kondisi tidak normal

Syarat sistem proteksiSyarat sistem proteksi

• Kesalahan dan kerusakan pada item pembangkit harus dapat diputus dengan segera.

• Sistem proteksi harus dapat beroperasi dengan stabil.

• Kerusakan yang tidak dapat ditangani oleh sistem proteksi utama harus didukung oleh sistem proteksi tambahan (secondary protection)

Governor ValveGovernor ValveGV mengontrol aliran uap yang masuk ke turbin

Emergency Stop ValveEmergency Stop ValveKegunaan utama ESV;1. Menutup dengan cepat aliran uap saat

terjadi emergency trip.2. Menghentikan suplai uap saat shutdown.

ActuatorActuatorActuator merupakan alat yang mengubah sinyal Actuator merupakan alat yang mengubah sinyal listrik dari sistem kontrol menjadi gerak mekanik.listrik dari sistem kontrol menjadi gerak mekanik.

Dalam hal steam turbine actuator bertindak Dalam hal steam turbine actuator bertindak sebagai penggerak valve.sebagai penggerak valve.

Jenis Actuator:Jenis Actuator:–– Hydraulic fluid actuatorHydraulic fluid actuator–– Pneumatic actuatorPneumatic actuator–– Electric actuatorElectric actuator–– Electrohydraulic actuator Electrohydraulic actuator

ActuatorActuator

Hydraulic Fluid ActuatorHydraulic Fluid Actuator

Turbin medium dan besar menggunakan kontrol hidrolik untuk Turbin medium dan besar menggunakan kontrol hidrolik untuk mengaktifkan mekanisme mengaktifkan mekanisme valvevalve

Sistem hidrolik biasanya memiliki Sistem hidrolik biasanya memiliki reservoirreservoir dan pompa yang dan pompa yang independen.independen.

GasGas--charged accumulators charged accumulators digunakan untuk menyediakan aliran fluida digunakan untuk menyediakan aliran fluida yang seketika saat terjadi perubahan pada beban.yang seketika saat terjadi perubahan pada beban.

Bencana dapat terjadi jika kualitas minyak hidrolik tidak dijagaBencana dapat terjadi jika kualitas minyak hidrolik tidak dijaga, , untuk itu minyak.hidrolik harus memiliki kriteria umum berikut:untuk itu minyak.hidrolik harus memiliki kriteria umum berikut:–– Terjaga kebersihannya.Terjaga kebersihannya.–– FireFire--resistant fluids resistant fluids (FRF). (FRF). –– Mampu melewati pipaMampu melewati pipa--pipa kecil pada pipa kecil pada valvevalve relai.relai.–– Memiliki pompa Memiliki pompa backupbackup..

ActuatorActuatorPneumatic actuator Pneumatic actuator

•• Bekerja dengan Bekerja dengan meniupkan udara meniupkan udara bertekanan pada sistem bertekanan pada sistem valve. valve.

•• Beberapa jenis Beberapa jenis pneumatic actuator pneumatic actuator yaitu:yaitu:•• Diaphragm actuatorsDiaphragm actuators•• Piston actuatorsPiston actuators,,

ActuatorActuatorElectric actuators Electric actuators •• Dapat bekerja di Dapat bekerja di

berbagai situasiberbagai situasi•• Biasanya terdiri dari Biasanya terdiri dari

motor dan gear train motor dan gear train •• Dapat menghasikan torsi Dapat menghasikan torsi

dengan rentang yang dengan rentang yang besar.besar.

ActuatorActuatorElectrohydraulic actuator Electrohydraulic actuator •• Menggunakan motor pompa Menggunakan motor pompa

untuk memompakan oli ke untuk memompakan oli ke piston dan mengasilkan piston dan mengasilkan gaya keluaran. gaya keluaran.

Gangguan Pada TurbinGangguan Pada Turbin• Loss of lubricating oil• High turbine exhaust pressure (Low condenser

vacuum)• LP exhaust steam temperature high• Loss of electric energy in Governor• Overspeed trip

Gangguan Pada Turbin

Loss of LubricationOli digunakan untuk mendinginkan bearing dan melumasi bearing pada turbin dan generator.

Tidak adanya lubrikasi akan menyebabkan kehausan pada bearing.

G

Skema Pelumasan TurbinSkema Pelumasan Turbin

Oil turbine boost pump

AC motor Oil pump DC motor

Oil pump

Main Oil pump

Turbine boost

Pressure Regulating

Oil Cooler

Oil Tank

Gangguan Pada Turbin

High turbine exhaust pressure (Low condenser vacuum)Jika tekanan keluar turbin tinggi blade tingkat akhir pada Jika tekanan keluar turbin tinggi blade tingkat akhir pada low pressure turbine akan terjadi overheating dan dapat low pressure turbine akan terjadi overheating dan dapat terjadi kerusakanterjadi kerusakan

Trip akan terjadi jika adanya deteksi terjadinya low vacuum Trip akan terjadi jika adanya deteksi terjadinya low vacuum dan terjadinya mechanical action yang menyebabkan dan terjadinya mechanical action yang menyebabkan emergency valve bekerjaemergency valve bekerja

Gangguan Pada Turbin

LP exhaust steam temperature high

Jika vakum rendah dan spray water system akan Jika vakum rendah dan spray water system akan digunakan untuk menjaga blade turbin agar digunakan untuk menjaga blade turbin agar tetap dingin.tetap dingin.

Temperatur exhaust steam menjadi indikasi spray Temperatur exhaust steam menjadi indikasi spray water system. water system.

Spray water bertindak sebagai sarana proteksi. Spray water bertindak sebagai sarana proteksi.

Skema low condenser vacuum & LP exhaust steam temperature high

Temperature & Pressure Control

Set point

Governor valveStop valve

ActuatorActuator

Steam

Gangguan Pada Turbin

Loss of electric energy in governorLoss of electric energy in governor

•• Governor ini biasanya menggunakan penggerak Governor ini biasanya menggunakan penggerak listrik atau elektronik.listrik atau elektronik.

•• Kegagalan operasi governor akan memberikan Kegagalan operasi governor akan memberikan sinyal trip dan sistem proteksi berfungsi.sinyal trip dan sistem proteksi berfungsi.

Gangguan Pada Turbin

OverspeedOverspeedTurbin akan overspeed ketika Turbin akan overspeed ketika

torsi yang dihasilkan oleh torsi yang dihasilkan oleh aliran steam lebih besar dari aliran steam lebih besar dari torsi lawan yang dihasilkan torsi lawan yang dihasilkan beban.beban.

Gaya yang dihasilkan melebihi Gaya yang dihasilkan melebihi dari disain motor jika dari disain motor jika diteruskan akan melebihi yield diteruskan akan melebihi yield point material akibatnya rotor point material akibatnya rotor akan rusakakan rusak

Fcf = m ω2 r

Gangguan Pada Turbin

OverspeedOverspeed•• Kemungkinan terjadinya Kemungkinan terjadinya

overspeedoverspeed–– Pada saat run upPada saat run up–– Ketika unit tibaKetika unit tiba--tiba diputus tiba diputus

dari bebandari beban

•• Kemungkinan overspeed Kemungkinan overspeed dapat dikurangi secara dapat dikurangi secara normal dengan normal dengan koordinasi ketika koordinasi ketika pembukaan circuit pembukaan circuit breaker dan penutupan breaker dan penutupan steam valvesteam valve

•• Sistem proteksi berfungsi Sistem proteksi berfungsi untuk menjaga kecepatan untuk menjaga kecepatan turbin agar tidak melebihi turbin agar tidak melebihi kecepatan maksimum kecepatan maksimum yang mempu ditahan oleh yang mempu ditahan oleh unit.unit.

Overspeed trip harus diatur sebisa mungkin jauh dibawah kecepataOverspeed trip harus diatur sebisa mungkin jauh dibawah kecepatan n maksimum untuk memberikan waktu respon yang memadai pada sistem maksimum untuk memberikan waktu respon yang memadai pada sistem proteksi.proteksi.

Waktu Respon overspeed protection

Overspeed ProtectionOverspeed Protection

RPM

Alarm

Os Logic

RPM

Alarm

Os Logic

Solenoid Valve

Solenoid Valve

Steam Turbine

Steam

Speed sensor

Trip valve

Power Supply Power Supply

Power Source

Electro Hydraulic Hydraulic trip header solenoid

A B

Overspeed ProtectionOverspeed ProtectionMechanicalMechanical OverspeedOverspeed