Sistem Proteksi Pada Turbin Uap Studi pada PLTU Gresik Unit 3 dan 4

Oleh

Yuliandra S Nurdin ST MT

PLN Puslitbang

Kesalahan dan kondisi tidak normal pada turbin dapat

menyebabkan kerusakan pada plant ataupun komponen

lain dari pembangkit.

Sehingga dibutuhkan sistem pengaman untuk menjaga

sistem dari kerusakan dan kondisi tidak normal

Pendahuluan

Kesalahan dan kondisi tidak normal pada turbin dapat

menyebabkan kerusakan pada plant ataupun komponen

lain dari pembangkit.

Sistem Proteksi harus dapat beroperasi dengan stabil.

Kerusakan yang tidak dapat ditangani oleh sistem

proteksi utama harus didukung oleh sistem proteksi

tambahan (secondary protection).

Syarat Sistem Proteksi

Loss of lubricating oil.

Tidak adanya lubrikasi akan menyebabkan kehausan pada bearing.

High turbine exhaust pressure (Low condenser vacuum)

Trip akan terjadi jika adanya deteksi terjadinya low vacuum dan terjadinya

mechanical action yang menyebabkan emergency valve bekerja.

LP exhaust steam temperature high Temperatur exhaust steam menjadi indikasi spray water system. Spray water bertindak

sebagai sarana proteksi apabila temperatur keluar LP turbin high.

Loss of electric energy in governor Governor ini biasanya menggunakan penggerak listrik atau elektronik. Kegagalan operasi

governor akan memberikan sinyal trip dan sistem proteksi berfungsi.

Over Speed Turbin akan overspeed ketika torsi yang dihasilkan oleh aliran steam lebih besar dari torsi

lawan yang dihasilkan beban. Gaya yang dihasilkan melebihi dari disain motor jika

diteruskan akan melebihi yield point material akibatnya rotor akan rusak.

Gangguan Pada Turbin

Skema Pelumasan Turbin

Main Oil pump Pressure

Oil Cooler

DC motor boost Oil pump

Oil turbine AC motor

pump Oil pump

Oil Tank

G

Regulating

Turbine

boost

Oli digunakan untuk mendinginkan bearing dan melumasi bearing pada turbin dan generator. Tidak adanya lubrikasi akan menyebabkan kehausan pada bearing.

Loss of lubricating oil.

Skema low condenser vacuum & LP

exhaust steam temperature high

Steam Set point

Stop valve Governor valve

Temperature &

Pressure Control

Actuator

Actuator

Overspeed

Turbin akan overspeed ketika torsi yang dihasilkan oleh aliran steam lebih

besar dari torsi lawan yang dihasilkan beban.

Gaya yang dihasilkan melebihi dari disain motor jika diteruskan akan melebihi

yield point material akibatnya rotor akan rusak

Fcf = m ω2 r

Kemungkinan terjadinya overspeed :

Pada saat run up.

Ketika unit tiba-tiba diputus dari

beban.

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

Sistem proteksi berfungsi untuk

menjaga kecepatan turbin agar tidak

melebihi kecepatan maksimum yang

mampu ditahan oleh unit

Waktu Respon overspeed protection

Overspeed trip harus diatur sebisa mungkin jauh dibawah kecepatan

maksimum untuk memberikan waktu respon yang memadai pada sistem proteksi.

Overspeed Protection

Electro Hydraulic Hydraulic trip header solenoid

Trip valve

Power Supply St Power Supply

Steam Turbine

Power Source

RPM

Alarm

Os Logic

Speed sensor A

B

eam

RPM

Alarm

Os Logic

Solenoid

Valve Solenoid

Valve

Overspeed

Mechanical Overspeed

Protection

Governor Valve

GV mengontrol aliran uap yang masuk ke turbin

Emergency Stop Valve Kegunaan utama ESV;

1) Menutup dengan cepat aliran uap saat

terjadi emergency trip.

2) Menghentikan suplai uap saat shutdown.

Prinsip Kerja ESV ;

The emergency stop valve is a single seat valve

with integral pilot valve. Steam enters via the

inlet of the valve casing (2) and remains above

the valve cone (7) when the stop valve is closed.

A pilot valve, integral with the valve spindle (6) is

provided for relieving, thereby reducing the force

necessary for opening. The valve cone (7) slides

in the bushing of the valve cover (4) and has a

bead on the back which lies against the base

bushing (5) and provides additional sealing at

this point when the valve is fully open. Valve

spindle is secured against rotation. Metal

packing bushes (3) seal the valve spindle.

Emergency Stop Valve

ESV terdiri dari single seat valve

yang terintegrasi dengan pilot

valve. Uap (steam) masuk ke valve

casing (2).

Prinsip Kerja ESV di PLTU Gresik

?

Kegunaan utama ESV;

1) Menutup dengan cepat aliran uap

saat terjadi emergency trip.

2) Menghentikan suplai uap saat

shutdown.

Actuator merupakan alat berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dari

sistem kontrol menjadi gerak mekanik.

Dalam hal ini steam turbine actuator bertindak sebagai penggerak

valve.

Jenis Actuator : Hydraulic fluid actuator Menggunakan kontrol hidrolik untuk mengaktifkan mekanisme valve.

Pneumatic actuator Bekerja dengan meniupkan udara bertekanan pada sistem valve.

Electric actuator Menggunakan kontrol electric untuk mengaktifkan mekanisme valve.

Electrohydraulic actuator Kombinasi kontrol electrik dan hidrolik, menggunakan motor pompa untuk

memompakan oli ke piston dan mengasilkan gaya keluaran.

Actuator

Hydraulic Fluid Actuator

Turbin uap kapasitas medium dan besar umumnya menggunakan kontrol

hidrolik untuk mengaktifkan mekanisme valve.

Sistem hidrolik biasanya memiliki reservoir dan pompa yang

independen. untuk menyediakan aliran fluida yang seketika saat terjadi

perubahan pada beban. Gas-charged accumulators digunakan

Gangguan dapat terjadi jika kualitas minyak hidrolik tidak dijaga, untuk itu minyak

hidrolik harus memiliki kriteria umum berikut:

Terjaga kebersihannya.

Fire-resistant fluids (FRF).

Mampu melewati pipa-pipa kecil pada valve relai.

Memiliki pompa backup.

Pneumatic actuator

Bekerja dengan meniupkan udara bertekanan pada sistem valve.

Beberapa jenis pneumatic actuator yaitu:

• Diaphragm actuators

• Piston actuators,

Electric actuators

Dapat bekerja di berbagai situasi

Biasanya terdiri dari motor dan gear train

Dapat menghasikan torsi dengan rentang yang

besar.

Electrohydraulic actuator

Menggunakan motor pompa

untuk memompakan oli ke piston dan

mengasilkan gaya keluaran.