Konfigurasi Sistem Kontrol Level

            Pada umumnya parameter-parameter steam drum boiler yang digunakan untuk pembangkit listrik selalu memberikan input yang dinamis sehingga diperlukan suatu konfigurasi sistem kontrol jenis three element control. Pada jenis three element control,terdapat 3 komponen yang digunakan untuk mengontrol level pada steam drum yakni laju aliran feed water, laju aliran outlet steam, dan ketinggian air pada steam drum.             Jenis konfigurasi level kontrol terbagi menjadi 3 jenis berdasarkan jumlah komponen yang digunakan sebagai masukan untuk mengontrol bukaan control valve. Ketiga konfigurasi sistem kontrol yang digunakan untuk mengatur level ketinggian air pada steam drum yakni single element control, two element control, dan three element control.  Pemilihan salah satu konfigurasi sistem kontrol yang digunakan berdasarkan kebutuhan dan kapasitas tangki yang digunakan. Terdapat empat  parameter yang mempengaruhi level pada permukaan steam drum, yakni kecepatan aliran massafeedwater, kecepatan aliran  massa outlet-steam, tekanan dan suhu pada steam drum.            Konfigurasi single element control  pada steam drum boiler merupakan konfiurasi sistem kontrol yang memerlukan satu parameter yang dapat menentukan bukaancontrol valve. Biasanya digunakan saat kondisi beban pada steam drum relatif stabil atau tidak fluktuatif. Sistem kontrol ini  memberikan respon lambat dalam menjaga keadaan level jika terjadi perbedaan dengan setpoitn yang telah ditentukan karena sistem kontrol ini hanya mengandalkan level transmitter sebagai acuan untuk mengontrol bukaan valve. Namun, biaya untuk instalasi murah karena sistem ini menggunakan perangkat instrumen sedikit.            Konfigurasi two element control merupakan konfigurasi sistem kontrol yang memerlukan dua parameter untuk menentukan besaran bukaan control valve feedwater. Kedua parameter tersebut adalah flow control dan level control. Konfigurasi sistem kontrol ini sering disebut sebagai feedforward –feedback karena konfigurasi ini menggunakan gabungan prinsip feedforward yang mengatur kebutuhan aliran steam danfeedback control yang mengirimkan sinyal keadaan level pada steam drum. Berikut gambar konfigurasi two element sistem kontrol.             Konfigurasi three element control merupakan konfigurasi sistem kontrol yang memerlukan tiga parameter untuk menentukan bukaan control valve feedwtarer. Tiga parameter tersebut adalah laju aliran steam flow, ketinggian air didalam steam drum, dan laju aliran feedwater. Sistem kontrol ini memberikan respon yang sangat cepat sehingga sistem kontrol ini dapat digunakan untuk porses yang sering terjadi fluktuatif dan tidak dapat diprediksi.                Dari gambar diatas menunujukkan level transmitter dibandingkan dengan set-poi-nt dari steam drum dan dicari selisihnya. Perubahan dari selisih antara set-point denganlevel yang diperoleh dibandingkan dengan selisih kecepatan aliran massa uap yang keluar dengan air yang masuk. Kemudian perubahan dari selisih tersebut yang nanti akan mengatur bukaan controlvalve            Pada umumnya steam drum merupakan salah satu komponen boiler yang menentukan boiler bekerja secara aman dan baik atau tidak. Selain itu, steam drum sangat mempengaruhi

kinerja dari sistem boiler. Oleh karena itu, level steam drum harus dikendalikan sesuai dengan prosses pada boiler yang dinyatakan dengan set point            Jika level pada steam drum  melebihi dari batas set point maka air akan terbawa bersama uap menuju turbin. Hal ini menyebabkan kerusakan pada sudu-sudu turbin sedangkan jika level pada steam drum kurang dari set point maka terjadi overheatingpada tubing-tubing dan terjadi ledakan bahkann dapat mengakibatkan kematian.

         Gambar 5 : Diagram Alur Kontrol Level

            Laju aliran feedwater yang masuk ke dalam steam drum berlangsung secara dinamik (tidak steady state). Jika tidak dikontrol maka laju aliran tersebut dapat mengganggu variabel yang dikontrol yaitu bukaan control valve. Karena proses tersebut dipengaruhi oleh parameter (laju aliran feedwater) dengan keadaan seperti yang dijelaskan sebelumnya maka dibutuhkan konfigurasi sistem kontrol yang sesuai dengan proses tersebut.            Pada kasus pengontrolan level HRSG Sengkang dibutuhkan konfigurasi gabungansingle dan three element control. Konfigurasi single elemen control digunakan saat laju aliran kurang dari set point atau biasanya pada saat HRSG sedang melakukan start up.Sedangkan konfigurasi three element control digunakan saat proses berjalan normal. Berikut diagram blok pengendalian level steam drum.

Diagram blok di atas menjelaskan tentang alur pengendalian ketinggian air padasteam drum dengan mengendalikan besarnya bukaan control valve. Sistem kontrol di atas merupakan sistem yang bersifat feed-back atau umpan-balik. Sistem umpan-balik memerlukan data, yang digunakan sebagai perbandingan terhadap set-point yang diinginkan dari keluaran sistem, yakni level steam drum dengan menggunakan level transmitter. Hasil kalkulasi yang diperoleh pada sistem level transmitter dikurangi dengan set-point untuk dicari selisihnya.            Jumlah elemen kontrol tergantung pada jumlah aliran massa uap yang keluar dihasilkan HRSG. Ada persyaratan bahwa agar menjalankan kontrol tiga element, diperlukan kecepatan aliran massa uap yang keluar minimal telah mencapai batas atau lebih dari setpoint yang diberikan.

Kontrol Tekanan pada steam drum HRSG            Selain sistem proteksi ketinggian muka air pada steam drum evaporator, terdapat sistem proteksi lain pada steam drum yaitu sistem proteksi tekanan. Tekanan drum perlu mendapat perhatian karena drum memiliki sifat material yang terbatas. Artinya materialsteam drum memiliki batas tekanan yang dapat diterima.            Berdasarkan proses yang telah dianalisis, Tekanan pada drum dengan operasi normal adalah 62 barg. Tekanan pada steam drum dapat berubah sebagai dampak dari berbagai faktor seperti pompa dan suhu gas buang yang masuk ke dalam HRSG. Hal ini menyebabkan tekanan dapat sewaktu-waktu meningkat. Walaupun steam drumdilengkapi dengan PSV (pressure safety valve) yang akan melepaskan tekanan padasteam drum jika tekanan meningkat. Namun, hal ini sangat tidak disarankan menggunnakan PSV karena menyebabkan uap air yang dihasilkan terbuang percuma dan menyebabkan kerugian yang lebih besar sehingga dibutuhkan sistem proteksi tekanan lain pada steam drum. Berikut diagram respon sistem proteksi pada steam drum.