Studi Tentang Feed Water Control Pada Boiler Di PLTU Unit III Dan IV Belawan

(1)

ASTUDI TENTANG FEED WATER CONTROL

PADA BOILER DI PLTU UNIT III DAN IV BELAWAN

TUGAS AKHIR

FRENKY A MANALU

032408046

PROGRAM D3 FISIKA INSTRUMENTASI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

(2)

PERSETUJUAN

Judul : STUDI TENTANG FEEDWATER CONTROL PADA BOILER DI PLTU UNIT III DAN IV BELAWAN

Kategori : TUGAS AKHIR Nomor Induk Mahasiswa : 032408046

Program Studi : DIPLOMA 3 (D3) FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan , 29 Mei 2008

Komisi pembimbing :

Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang, MSc Dra. Manis Sembiring

(3)

(4)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

..

i

DAFTAR ISI

...

iii

DAFTAR ISTILAH

...

vi

DAFTAR GAMBAR

...

iii

BAB I PENDAHULUAN

.

1 I.1 Latar Belakang Penulisan

...

1 I.2 Tujuan Penulisan

....

1 I.3 Batasan Masalah

....

2 I.4 Metodelogi

...

2 I.5 Sistimatika Penulisan

...

2 BAB II LANDASAN TEORI

...

3 II.1 Sistem Kontrol

..

3 II.1.1 Pengelompokan

..

3 II.1.2 Evaluasi Suatu Proses control

4 II.1.3 Perbandingan Kontrol Loop terbuka dan tertutup

..

5 II.1.4 Elemem Sistem dan Variabel Sistem

...

5

(5)

II.2 Sistem Kontrol Otomatis

7 II.2.1 Cybernetics

.. 7

II.2.2 Blok Diagram

.. 8

II.3 Komponen Sistem Kontrol

10 II.3.1 Transduser

...

10 II.3.1.1 Transduser Kapasitif

...

10 II.3.1.2 Termokopel

11 II.3.1.3 Flow Pick up dan Magnetic Pick up ...

12 II.3.2 Alat Penggerak

...

13 II.3.2.1 Roda Gigi

14 II.3.2.2 Katup Pengatur

...

14 BAB III OPERASI DASAR PLTU BELAWAN

.

15 BAB IV PEMBAHASAN

18

(6)

IV.2 Fungsionalisasi Komponen Feedwater Control

..

19 IV.2.1 Supply Unit

.

19 IV.2.2 Noise Protected PI Controller

.

20 IV.2.3 Servo Actuator with Possitioner

.

20 IV.2.4 Galvanic Signal Seperator

..

22 IV.2.5 Corector

...

23 IV.2.6 Adder dan Subtractor Unit

.

24 IV.2.7 Frequency to Current Converter

25 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

.

26 V.1 Kesimpulan

...

26 V.2 Saran

...

26 DAFTAR PUSTAKA

.

27

(7)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penulisan

Didalam dunia pendidikan interaksi antara teori dan praktek merupakan hal yang relevan dan dianggap penting. Interaksi ini bertujaun untuk membandingkan dan membuktikan hal-hal yang dipelajari dalam bentuk teori yang didapat diperkuliahan dengan yang terjadi dilapangan. Antara teori dan praktek memiliki perbandingan dari segi jumlah jam pelajaran ataupun waktu yang tersedia didalam kurikulum yang ditetapkan. Khususnya pada program D III Fisika Instrumen FMIPA USU perbandingan antara teori dan praktek hampir seimbang.

Oleh sebab itu dengan segala upaya dan usaha penulis ingin mengembangkan ilmu yang penulis peroleh selama dibangku perkuliahan dengan kenyataan dilapangan (industri).

Salah satu syarat kelulusan mahasiswa program Diploma IIAI Fisika Instrumentasi adalah melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL). PKL yang diwajibkan disini yaitu memperdalam ilmu yang diperoleh selama berada dibangku perguruan tinggi ke perusahaan. Dalam pelaksanaan PKL tersebut mahasiswa mengambil suatu masalah yang diangkat untuk menjadi suatu laporan tugas akhir. Didalam tugas akhir mahasiswa mengangkat masalah tentang suatu unit instrumen. Dalam hal ini penulis tertarik untuk membahasfeedwater controlpadaboiler.

1.2 Tujuan Penulisan

Adapun yang menjadi tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk menambah wawasan dan memperdalam pengetahuan penulis tentangfeedwater control yang berguna sebagai tangki tempat untuk menghasilkan uap. Disamping itu juga untuk memenuhi salah satu syarat dalam penyelesaian studi pada program D III Fisika Instrumen.

(8)

1.3 Batasan Masalah

Karena sangat luasnya proses PLTU Belawan dalam perubahan energi, dari energi panas berubah menjadi mekanik (gerak) dan selanjutnya energi mekanik menghasilkan listrik yang pada setiap fase memerlukan pengontrolan dari berbagai besaran yang timbul yang akan digunakan sebagai pengontolan sistem secara otomatis. Oleh sebab itu penulis membatasi masalah pada satu unit instrumen, yaitu feedwater controlpadaboileryang berfungsi sebagai tangki atau tempat menghasilkan uap dari fase cair.

1.4 Metodelogi

Dalam penulisan tugas akhir ini penulis menggunakan metode : 1. Studi literatur

Literatur yang penulis peroleh dalam penulisan tugas akhir ini adalah dari buku-buku diktat, buku manual peralatan, dan buku-buku teori yang mendukung tentang instrument yang penulis bahas.

2. Riset

Riset dilakukan untuk melihat secara langsung objek yang akan diteliti. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mengadakan riset atau observasi langsung kelapangan, dan apabila penulis menghadapi kendala atau masalah waktu observasi maka penulis bertanya langsung pada operator dilapangan.

1.5 Sistimatika Penulisan

Dalam penulisan tugas akhir ini penulis membagi kedalam lima bab. Bab I pendahuluan, yang memuat tentang latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi dan sistimatika penulisan. Bab II landasan teori, yang memuat tentang teori dasar yang berhubungan dengan bab IV, sedang dalam bab III operasi dasar PLTU. Bab IV fungisionalisasi komponen feedwater control, yang berisikan tentang fungsi dari masing-masing komponen yang digunakan pada feedwater control. Dalam Bab V kesimpualn dan saran yang berisikan penulisan tugas akhir ini.

(9)

BAB II

LANDASAN TEORI

II.1. Sistem Kontrol

Dalam proses industri sering dibutuhkan besaran-besaran yang memerlukan kondisi atau persyaratan yang khusus seperti ketelitian yang tinggi, harga yang konstan untuk selang waktu tertentu, perbandingan yang tetap antara dua variabel atau besaran, atau suatu besaran sebagai fungsi dari pada besaran lainnya.

Jelas semuanya ini tidak perlu dilakukan hanya dengan pengukuran saja, tetapi juga memerlukan suatu cara pengontrolan agar syarat-syarat tersebut dapat dipenuhi. Karena alasan inilah diperkenalkan suatu konsep pengontrolan yang disebut sistem pngontrolan, sistm kontrol, tehinik pengaturan atau sistem kendali. Istilah yang lebih populer adalah pengontrolan secara otomatik. Instrumentasi dan pngontrolan merupakan suatu bidang yang saling menunjang, terutama dalam syarat-syarat khusus seperti diatas. II.1.1. Pengelompokan

Secara sederhana dapat disebutkan, sistem kontrol adalah proses pengaturan atau pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga tertentu. Ditinjau dari segi peralatan, sistem kontrol terdiri dari berbagai susunan komponen fisis yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke suatu mesin atau proses agar dapat menghasilakan yang kita inginkan.

Tujuan utama dari suatu sistem pengontrolan adalah untuk mendapatkan optimasi dimana hal ini diperoleh berdasarkan fungsi daripada sistem kontrol itu sendiri

Sistem dapat dikelompokkan menjadi: a. Manual dan otomatis

Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan yang dilakukan oleh manusia yang bertindak sebagai operator, sedang pengontrolan secara otomatis yaitu pengontrolan yang dilakukan oleh mesin atau peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya dibawah pengawasan manusia.

(10)

Close loopadalah : Sistem pengontrolan dimana besaran kekuatan memberiakan efek terhadap besaran masukan sehingga besaran yang dikontrol dapat dibandingakan dengan harga yang diinginkan.

Open loop adalah : Dimana kekuatan tidak memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga variabel yang dikontrol tidak dapat dibandingkan dengan harga yang diinginkan.

II.1.2 Evaluasi Suatu Proses Kontrol

Evaluasi adalah suatu performa atau unjuk kerja dari sistem sederhana yang menjelaskan suatu proses kontrol lup dalam tugas trtntu untuk meregulasi beberapa variabel dinamis proses.

Secara umum dapat diuraikan menjadi :

 Error, suatu sistem yang mempertahankan suatu variabel dinamis yang diukur (C) pada harga tertentu sesuai dengan set pint Csp

 Sistem Error, Suatu sistem pengukuran dari perbedaan error antara nilai set poin variabel kontrol dengan aktual dari variabel yang dipertahankan oleh sistem, dan sistemerror ini dapat diperbaiki dengan suatu pengurangan sistenerror.

 Set Point, adalah niali dari suatu variabel dinamik yang diukur dalam proses nilai setpoint atau Csp. Jadi bila suatu variabel kontrol diperlukan maka nilai aktual

variabel yang dikontrol berkisar sebagai Csp± C. Semakin besar C mak asemakin

mudahlah untuk melakukan pengontrolan.

 Respon Dinamik,suatu sistem merupakan pengukuran reaksi sistem sebagai fungsi waktu dalam pengoreksian transien input atau pengesetan set poin yang baru. Respon dinamik adalah kriteria dasar dari evaluasi sistem yang dibentuk.

 Respon Transein, merupakan kemampuan dari suatu sistem dinamik untuk mempertahankan keadaan ketika menerima perubahan yang tiba-tiba dari proses yang menyebabkan dari berubahnya variabel kontrol.

(11)

v + e c II.1.3 Perbandingan Kontrol Lup Terbuka dan Tertutup.

Suatu kelelbihan dari sistem lup kontrol tertutup adalah penggunaan umpan balik yang membuat respon sistem relatif berkutang terhadap gangguan eksternal dan perubahan internal pada parameter sistem. Jadi dapat dimungkin untuk menggunakan komponen yang relatif kurang teliti dan lebih mudah untuk mendapatkan pengontrolan plant dengan teliti. Hal ini tidak mungkin didapat pada sistem kontrol lup terbuka.

Dari segi kestabilan sistem kontrol lup terbuka lebih mudah dibuat karena kestabilan bukanlah merupakan persoalan yang utama pada sistem kontrol lup tertutup untuk menghadapi kecenderungan terjadinya perubahan ataupun kesalahan.

II.1.4. Elemen dan Variabel Sistem

Setiap proses kontrol terdiri dari unit yang membentukntya yang disebut elemen sistem dan selajutnya elemen ini terdiri dari komponen-komponen

Suatu proses kontrol sewcara fungsional dapat dinyatakan oleh blok diagram yang bentuknya bergantung pada jumlah elemen.

Gambar 2.1 Elemen sistem kontrol loop tertutup

Gv G1 G2

c b

(12)

Secara umum elemen dari sebuah sistem kontrol rangkaian terdiri dari :

1. Masukan (Gv), elemen ini berfungsi untuk mengubah besaran yang dikontrol menjadi sinyal masukan acuan (r) bagi sistem kontrol

2. Pengontrol (G1), berfungsi untuk memproses kesalahan yang terjadi setelah kesalahan tersebut dilewatkan (fimasukkan) melaui elemen pengontrol, akan dihasilkan sinyal yang berfungsi sebagai pengontrol proses.

3. Sistem (proses, G2), elemen ini dapat berupa proses mekanis, elektris, hidraulis, pneumatis, maupun kombinasinya.

4. Jalur umpan balik (feedback element, H), bagian sistem yang mengukur keluaran yang dikontrol dan kemudian mengubahnya menjadi sinyal umpan balik

5. Elemen/jalur maju (forward gain), bagian daripada sistem kontrol tanpa elemen umpan balik.

Berdasarkan jumlah elemen yang menyusun suatu sistem kontrol, terdapat beberapa variabel pengontrolan, yaitu :

a. Set Point (V), adalah harga yang diinginkan bagi variabel yang dikontrol selama pengontrolan. Harga ini tidak tergantung dari keluaran sistem.

b. Masukan acuan (r), sinyal aktual yang masuk kedlam sistem kontrol. Sinyal ini diperoleh dengan menyetel harga set point melalui masukan (misal sebuah saklar pemilih atau(selector swich)sehingga dapat dipakai dalam sistem kontrol.

c. Keluaran yang dikontrol (controlled output, c), merupakan harga atau nilai yang akan dipertahankan bagi variabel yang dikontrol, dan merupakan harga yang yang ditunjukkan oleh pencatat.

d. Variabel yang dimanipulasi (manipulated variabel, ). Sinyal yang keluar dari elemen pengontrol dan perfungsi sebagai sinyal pengontrol tanpa adanya gangguan (u)

e. Sinyal umpan balik (feedblack sinyal, b ). Sinyal yang merupakan fungsi dari keluaran yang dicatat oleh pencatat.

f. Kesalahan (error, actuating singnal, e). Selisih antara sinyal acyan masukan dan sinyal umpan balik. Sinyal ini adalah sinyal yang dimasukkan ke elemen pengontrol dan harganya diinginkan sekecil mungkin.

(13)

g. Sinyal gangguan (disturbance, u) merupakan sinyal-sinyal tambahan yang tidak diinginkan. Gangguan ini cenderung mengakibatkan harga keluaran masukan acuan. Gangguan ini disbabkan oleh perubahan sistem, misalnya perubahan kondisi lingkungan, derau dan lain-lain.

II.2. Sistem Kontrol Otomatis

Sebuah kontrol otomatis adalah suatu susunan alat yang dikonversikan atau diatur untuk menghasilkan getaran-getaran atau akibat lain yang bisa digunakan tanpa pengaturan oleh manusia.

Sistem kontrol otomatik dapat terjadi bila sistem tersebut merupakan jaringan tertutup (closed loop) dan cara pengontrolan variabel dilakukan oleh peralatan-peralatan otomatik, dapat berupa peralatan elektris, pneumatis, maupun kombinasinya.

Berdasarkan hal tersebut maka dapat disimpulkan ada beberapa karakteristik penting dari sistem kontrol otomatik, yaitu :

 Sistem kontrol otomatik merupakan sistem dinamis (berubah terhadap waktu) yang dapat berbentuk linier. Secara matmatis kondisi ini dinyatakan oleh persamaan-persaman yang berubah terhadap waktu, misalnya persamaan diferensial linier maupun tidak linier.

 Bersifat menerima informasi, memproses, mengelolahnya dan kemuidian mengembangkannya.

 Komponen atau unit yang berbentuk sistem kontrol ini akan saling mempengaruhi (berinteraksi)

 Bersifat mengembalikan sinyal ke bagian masukan (feedback) dan ini digunakan untuk memperbaiki sifat sistem.

 Karena adanya pengembalian sinyal ini (sistem umpan balik) maka pada sistem kontrol otomatik seelalu terjadi masalah stabilisasi.

II.2.1Cybernetics

Cybernetics adalah suatu ilmu pengetahuan yang membandingkan fungsi mekanisme otomatis dengan sistem mekanisme tubuh manusia.

(14)

Mata berfungsi sebagai alat ukur yang mendeteksi penyimpangan dari posisi mobil kearah yang diinginkan.

Otak berfungsi sebagai kontroller yang menilai kesalahan atau penyimpangan dalam memberi komando.

Tangan berfungsi sebagai alat gerak yang menggerakkan kemudi untuk memperbaiki kesalahan.

II.2.2 Blok Diagram

Telah diketahui bahwa sistem jaringan terbujka keluarannya tidak memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga variabel yang dikontrol tidak dapat dibandingkan dengan yang diinginkan.

Gambar 2.2 Blok diagram sistem open Loop

Untuk menganalisisnya kita ambil contoh sebuah bejana yang berisi air dipanaskan dengan uap. Pada bejana tersebut terdapat sebuah temperatur indikator sebagai penunjukkan temperatur air. Pada sisi masuknya uap terdapat katup untuk mengatur banyaknya uap yang dimasukkan kedalam proses.

Dimana uap berfungsi sebagai input, operator sebagai alat kontrol, pemanas air sebagai proses sedangkan pengukuran temperatur sebagai autput.

Alat Kontrol

Akhir

Proses input _Alat

Kontrol

(15)

Dari blok diagram sistem ini dapat diketahui bahwa orang yang mengatur katup tidak bisa melihat temperatur sehingga ia hanya membuka dan menutup uap masuk tanpa mengetahui uap yang dialirkan sudah cukup, terlalu banyak atau sedikit.

Dengan cara demikian sudah tentu kita tidak mendapatkan hasil yang sesuai dengan yang dikehendaki. Jadi dalam praktek sistem open looptidak atau jarang dipakai. Untuk mendapatkan hasil output sesuai yang dikehendaki dipakai sistemclosed loop.

Gambar2.3 Blok diagram sistem close loop

Masih seperti pada contoh diatas untuk menerangkan sistem ini, hanya saja bedanya sekarang adalah orang yang mengatur katup uap masuk tadi bisa melihat penunjukkan pada temperatur indikator.

Fungsi alat tersebut adalah uap sebagai input, operator (tangan, otak) sebagai alat kontrol, katup sebagai alat kontrol akhir, pemanas air sebagai proses, pengukuran pada temperatur indikator sebagai output, operator (mata) sebagai alat ukur, sedang set point

Set pointn t

Alat kontrol

akhir

Alat ukur

proses disturb a

(16)

sebagai temperatur yang dikehendaki dan disturbancemerupakan hal yang mngakibatkan perubahan kondisi dari temperatur air.

Jadi dalam sistem ini bila operatur melihat temperatur turun yang berarti tidak sesuai dengan yang dikehendaki (setpointy), maka ia membuka katup uap untuk mendapatkan temperatur air sesuai dengan yang dikehendaki, meskipun ketepatannya dipengartuhi respon operator terhadap perubahan.

II.3. Komponen Sistem Kontrol II.3.1 Transduser

Transduser ialah : suatu piranti yang mengubah energi dari bentuk yang satu menjadi bentuk yang lain atau dengan kata lain mengubah besaran fisis yang diukur menjadi besaran fisis lainnya. Pada umumnya adalah mengubah besaran-besaran fisis tersebut menjadi besaran listrik. Misalnya tekanan, temperatur, aliran, posisi dan lain-lain.

II.3.1. Transduser Kapasitif

Kapasitasi dari sebuah plat pararel diberikan oleh : ) ( .

. 0 _farad DE

A K c

Dengan A = Luas masing-masing plat (m2₎

D = Jarak kedua plat (m) E0= 8.85 x 10-12(F/m)

K = Konstanta dielektrik

Karena kapasitansi berbanding terbalik dengan jarak kedua plat pararel, setiap varians dalam menyebabkan variansi yang berkaitan dengan kapasitansi, Prinsip ini ditetapkan pada transduser kapasitif. Sebauh gaya yang diberikan pada diafrakma yang berfungsi sebagai salah satu plat sebuah kapasitor sederhana mengubah jarak antara diafrakma dan plat diam. Perubahan kapasitas yang dihasilkan ini dapat diukur oleh

(17)

sebuah jembatan ac, tetapi biasanya dia diukur dengan sebuah rangkaian osilator. Transduser sebagai bahan bagian dari rangkaian osilator menyebabkan perubahan frekuensi osilator. Perubahan frekuensi ini merupakan ukuran dari besarnya gaya yang dipasang. Transduser kapasitif mempunyai respon frekuensi yang sangat baik dan dapat mengukur fenomena statik dan dinamis. Kekurangannya adalah kepekaan terhadap variasi temperatur dan kemungkinan sinyal-sinyal tak teratur atau cacat (distorsi) karena kawat panjang. Jaga instrumntasi peralatan bisa besar dan rumit dan sering membutuhkan sebuah osilator kedua dengan frekuensi yang tetap untuk tujuan pencampuran frekuensi guna menghasilkan selisih frekuensi yang dapat dibaca oleh sebuah alat keluaran yang sesuai dengan pencacah elektronik.

Pada feedwatr control traduser kapasitif dipasangkan pada pressure transmitter yang berfungsi sebagai sensor bagi gaya (tekanan) pada suatu pipa drum yang bertekanan atau yang terdapat gaya yang perlu dipantau besaranh bagi kontrol ini.

II. 3.1.2 Termokopel

Transduser ini paling banyak dipakai untuk mengukur temperatur berdasarkan pengubahan temperatur menjadi sinyal listrik. Termokopel ini bekerja berdasarkan pembangkitan tenaga listrik pada titik sambung dua buah logam yang tidak sama, tegangan ini sebanding dengan temperatur sambungan. Tegangan termokopel dapat diukur oleh galvanometer atau rangkaian jembatan. Walaupun titik panas (hot junction) sering ditempatkan pada suatu jarak dari alat pencatat, dalam prakteknya kawat-kawat termokopel sendiri dibuat cukup pendek dan untuk memperpanjang jarak digunakan kawat tembaga bertahannan rendah.

Dalam beberapa hal kabel-kabel dengan sifat temoelektris yang sama dengan kabel termokopel digunakan untuk memperpanjang jarak ukur termokopel ke saru titik dimana tersedia suatu temperatur yang mantap bagi titik dingin (cold juction). Kabel ini disebut compensating leads .

(18)

Gambar 2.4 Rangkaian dasar termokopel

II.3.1.3 Flow Pick Up

Dalam metode pengukuran jumlah aliran ada beberapa macam sensor yang digunakan, misalnya : head flow meter, rota meter, magnetik flow meter, turbin flow meter.

Sensor flow yang paling sering digunakan diindustri adalah head flow meter. Head flow meter terdiri atas dua elemen utama, yaitu elemen primer yang berfungsi sebagai penghambat aliran untuk mendapatkan perbedaan tekanan, dan elemen sekunder. Elemen sekunder itu bisa berupa pipa U manometer, dimana besar perbedaan tekanan ini dikonversikan kepenunjukan jumlah aliran cairan.

Selain itu jenis sensor yang sering digunakan adalah magnetik pick up. Pada sensor ini perputaran turbin (sudu-sudu turbin) akan melintasi magnetik pick up akan secara periodik sesuai dengan laju aliran sehingga magnetik pick up akan mengeluarkan pulasa secara periodik. Amplitudo pulsa-pulsa yang terbentuk pada magnetik pick up akan memberikan frekuensi yang sesuai dengan laju aliran cairan yang memutar

sudu-to

Alat ukur Titik indera

(19)

sudu turbin. Kecepatan aliran dengan demikian bersesuaian dengan frekuensi pulsa yang dikeluarkan oleh magnetik pick up tersebut.

Opada hakekatnya gaya yang memutar turbin berasal dari momentum cairan yang bergerak. Jadi setiap alat yang memakai prinsip perputaran turbin disebut dengan flow meter massa. Untuk menghitung besarnya debit dari kecepatan aliran diperlukan faktor konversi yang meliputi diameter pipa dan distribusi laju aliran pada pipa. Biaanya laju aliran diukur berdasarkan pengukuran debit (volume cvairan/satuan waktu) dan dihubungkan dengan frekuensi yang diukur sehingga akan diperoleh hubungan laju aliran dan frekuensi yang diukur.

Gambar 2.5 Prinsip dasar sensor magnetik pickup II.3.2. Alat Penggerak

Alat ini berfungsi mengontrol aliran energi ke sistem yang dikontrol. Alat ini disebut juga elemen kontrol akhir (final control element). Misalnya katup pengontrol, pompa, roda gigi dan lain-lain. Elemen ini harus mempunyai kemampuan untuk menggerkkan beban ke suatu harga yang diinginkan.

Aliran keluar

turbin

Magnetik Pick up

(20)

II.3.2.1 Roda Gigi

Roda gigi (gears) adalah sebuah transmisi daya mekanis yang berfungsi utnuk mempercepat atau memperlambat putaran bergantung pada diameter masing-masing roda gigi tersebut.

II. 3.2.2 Katup Pengatur

Katup pengatur dipakai untuk mengatur aliran fluida agar menghasilkan kondisi operasi tertentu (misalkan kondisi temperatur, tekanan, tinggi permukaan cairan).

Didalam sistem pengaturan, katup ini merupakan elem,en pengatur terkhir yang memerlukan daya kecil namun menghasilakan output yang besar. Pada dasarnya yang tyerjadi adalah mengontrol luas permukaan yang dialiri oleh fluida, dan ini disebut variable orifice. Katup dapat dihubungkan ke garis aliran dengan las, baut, dan sekrup. Katup pengatur terdiri dari sumbat (plug) beserta tangkai (stem) yang dihubungklan ke aktuator (motor hidrolik, elektrik, solenoida elektro magnetik atau diafrakma pnematik) sebagai penggerak sumbat dalam arah turun naik (vertikal). Katup pengatur yang digerakkan oleh aktuator secara linier disebut katup bergeser (sliding stem valve).Sedang jika penyumbatan terjadi karena perputaran sumbat disebut katup tangkai berputar(rotating sistem valve).

(21)

BAB III

OPERASI DASAR PLTU BELAWAN

Prinsip dasar dari pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga uap adalah perubahan energi panas yang berbentuk uap diubah menjadi energi mekanik.

Energi panas tersebut diubah melalui sudu-sudu yang terdapat pada turbin sehingga berbentuk uap yang menggerakkan tirbin. Perputaran turbin tersebut digunakan untuk memitar rotor dari generator sehinnga menghasilkan energi listrik. Generator yang digunakan yang digunakan pada PLTU Belawan dapat menghasilkan tegangan 11 Kilo Volt.

Secara umum bagian utama PLTU Belawan terdiri dari : 1. Condenser : Pemadat uap menjadi air

2. Condenser Pump : Pompa pemadat

3. L P H : Pemanas bertekanan rendah

4. H P H : Pemanas bertekanan rendah

5. F W T : Tangki pengumpul air

6. Economiser : Tangki pengumpil air

7. Boiler : Pemanas awal

8. Turbin : bagian yang merubah energi panas menjadi mekanik 9. Generator : bagian yang berfungsi merubah energi mekanik menjadi listrik

(22)

Gambar 3.1 Blok Diagram PLTU belawan

Dari blok diagram dapat diketahui bahwa pertama sekali air yang berada di condenser dipompakan, kemudian dialirkan by passmelalaui LPH1, LPH2, FWT, HPH4, HPH5. Setelah itu pada economiser dipanaskan atau disebut pemanas awal hingga 40C.

Pada boiler air yang telah dipanaskan tadi dimasak atau terjadi proses pembakaran yang mengubah air menjadi uap. Pada proses pembakaran tersebut menggunakan bahan bakar solar atau residu. Akan tetapi pada pengoperasian saat ini bahan bakarnya adalah residu, yang sisa dari penyulingan minyak mentah. Keuntungannya adalah biaya pembelian bahan bakar dapat ditekan, karena bahab bakar residu harganya murah dibandingkan dengabn minyak solar. Kembali kesistem pembakaran, dalam prose

economiser boiler

Condenser pump generator

condenser

FWT

turbin

LPH1 LPH2

HPH5 HPH4

(23)

pembakaran tersebut akan menghasilkan uap (steam). Uap dari boiler dipanaskan kembali di LTS pemanas bertemperatur rendah yang berguna untuk menghilangkan titik-titik air yang masih ada. Selanjutnya uap diteruskan ke HTS atau pemanas bertemperatur tinggi dan dipanaskan mencapai temperatur yang diinginkan sesuai dengan karakteristik turbin, dimana kecepatan turbin adalah 3000rpm. Karakteristik uap yang dikeluar dari superheater adalah:

Temperatur uap : 510c

Tekanan uap : 89 Atm

aliran uap : 259,42 ton/jam

Temperatur dan tekana diushakan tetap pada harga yang ditentukan. Apabila tekana dan temperatur tidak sesuai maka akan mempengaruhi kecepatan putar turbin umur material turbin dan karakteristik dari pipa-pipa saluran uap.

Uap dari turbin ini sebagian didinginkan kembali pada condenser, yaitu dengan air dingin dari water intake (air yang disalurkan) pada pipa-pipa dari condenser dan kemnali keluar dalam discharge channel setelah terlebih dahulu menguap panas dari uap.

Dalam pipa-pipa dialirkan air dingin sementara pada sekitar pipa terdapat uap panas sehingga air dingin menyerap panas dari uap dan mengakibatkan uap mengalami kondensi (pengembunan) pada sekeliling pipa yang akhirnya menjadi air.

Air dari condenser kembali dapat digunakan untuk dipanasi menjadi uap, jadi dengan demikian terjadilah sirkulasi tertutup antara air,uap kembali menjadi air. Untuk meghemat bahan bakar sebagian uap yang telah memutar turbin dimanfaatkan kembali untuk sistem lain. Uap tersebut dimanfaatkan sebagai pemanas,dan uap yang dialirkan kesistem tersebut anatara lain:

 Uap dari extraction (E!) diberikan kepemanasan bertekanan rendah LPH1

 Uap dari extraction (E2) diberikan kepemanasan bertekanan rendah LPH2

 Uap dari extraction (E3) diberikan ke feedwater tank

 Uap dari extraction (E4) diberikan kepemanasan bertekanan tinggi HPH5 Jelaslah dengan pemanasan air pada masing0masing peralatan diatas pada economiser akan mempermudah pemanasan pada boiler secara otomatis pemakaian bahan bakar lebih sedikit dibandingkan tanpa penggunaan dari segi ini.

(24)

BAB IV

PEMBAHASAN

IV. Feedwater Control

Guna dari sistem ini adalah untuk mengontrol air menggantikan air yang telah berubah menjadi uap didalamboiler drum.

Parameter yang mempengaruhi dalam pengontrolan ini adalah : 1. Aliran uap(steam flow)

2. Aliran air(water flow)

3. Ketinggian air pada boiler(boiler drum level)

Selama awal operasi pengontrolan ketinggian air pada boiler drum diutamakan konstan dengan menggunakan proportional dan proportional integrator control yang mengatur pembukaan katup elektro pneumatik bypass (feedwater bypass valve) LAB 50 AA 003.

Ketika aliran uap bertambah (>20%) dan katup feedwatr bypass (>75%) sebuah saklar pengalir(switch over)akan menarik dan mengalihkan tugas pengontrolan aliran air pengisian pada katup pengontrol utama(feedwter control valve)LAB 50AA 002.

Selama operasi normal ketinggian air pada boiler drumakan selalu sesuai dengan set point dengan harga yang ditentukan oleh tiga elemen kontrol. Penyimpangan antara aliran uap dengan aliran air yang masuk menghasilkan sinyal error pada proportional kontroller dan hasilnya dibandingkan dengan keluaran dari PI kontroller, apabila terjadi kesalahan maka sinyal error tersebut akan mengatur katup pengontrol utama untuk mengkoreksi aliran air yang masuk.

PI kontroller sangat mempengaruhi pneumatik drive melalui konverter elektro ke pneumatik (EP). Drive kontrol modul dapat berfungsi sebagai manual station, ini dihubungkan keruang kontrol dimana ia dapat dioperasikan secara langsung. Jika terjadi gangguan pada sumber tegangan yang mensplai drive pengontrol dan rangkaian elektronik feedwater bypass control value akan berada pada posisi terakhir, apabila gangguan hilang drive kontrol modul akan menyesuaikan sndiri dengan nilai aktual.

(25)

IV.2 Fungisionalisasi Komponen Feedwater Control

Sistem kontrol feedwater pada boiler dibentuk oleh beberapa komponen sistem yang mempunyai fungsi yang berbeda-beda sesuai dengan spesifikasi dan kemampuan komponen itu sendiri. Pada prakteknya komponen sistem ini berupa modul khusus (pada control board maupun contol desk), sensor dan transmitter (pada lokal), ataupun indikator (pada alarm). Adapun blok diagram feedwater controldapat diperhatikan pada lampiran.

IV. 2.1 Supply Unit

Supply Unit pada sistem feedwater control khususnya di PLTU Belawan merupakan suatu komponen sistem vital tanpa mengesampingkan fungsi komponen yang lain. Supply Unit berfungsi sebagai unit pencatu daya yang memberikan tegangan yang sudah diregulasi dalam range yang telah diinginkan.

Umumnya industri yang menggunakan power supply dapat menyediakan tegangan standart sebesar 24 V 50 Hz dan terugulasi in sangat mendukung ketepatan dan kehandalan peralatan khususnya pada instrumentasi dan sistem kontrol.

Supply Unit biasanya menyediakan tegangan untuk satu komponen sistem saja, bukan berlaku sebagai master supply yang menyediakan tegangan untuk suatu sistem kontrol. Jadi untuk satu komponn sistem digunakan satu unit pencatu daya yang standart.

Alternatif untuk menggunakan Supply Unit adalah karena keunggulannya antara lain:

a) Tegangan yang terugulasi dan frekuensi yang konstan

b) Ketergantungan sistem kepada suatu sumber daya dapat dihindarkan c) Mempunyai ketepatan pengukuran dan kehandalan peralatan kontrol

d) Memberikan kemudahan dalam perawatan (maintenance)dantroubel shooting e) Menyederhanakan sistem perawatan yang terlalu berlebihan

(26)

Gambar 4.1 Simbol Supply Unit

VI. 2.2 Noise Protected PI Controller

Noise Protected PI Controller yang digunakan pada PLTU Belawan merupakan komponen sistem yang difungsikan untuk membatasi nilai variabel maksimum yang mungkin terjadi pada setiap perubahan yang ada. Noise Protected PI Controller dapat meredam error dengan baik hingga harga set pointnya. Pada sistem kontrol PLTU Belawan, didapati Controller PI yang digunakan untuk menjaga keseimbangan variabel dinamik lain yang mengalami perubahan lebih dulu merupakan set point bagi variabel yang akan diubah (yang diharapkan dapat mengikutinya).

IV. 2.3 Servo Actuator With Possitioner

Sehari-hari kita mengenal pembuka dan penutup aliran air pada pipa secara manual dirumah atau ditmpat lain dengan nama kran air. Di pabrik atau di industri-industri yang memanfaatkan air atau zat cair lain sebagai media ataupun bahan bakar untuk pembangkit daya maupun proses pengatur (pembuka ataupun penutup) alliran zat

(27)

cair didalam pipa banyak sekali digunakan yang disebut dengan valve (kataup). Katup-katup ini dapat digerakkan secara manual ataupun otomatis.

Katup-katup elektronik merupakan sistem kontrol yang bekerja pada bagian paling akhir dari suatu sistem yang menggunakannya. Isyarat atau sinyal yang diberikan olehcontrollermembuatactuatormemulai kerjanya. Kalau kita menyebut sensor sebagai perasa dari suatu sistem, maka dapat pula dikatakan bahwa penggerak merupakan akibat dari rasa yang tlah diproses.

Keunggulan-keunggulan penggunaan penggerak otomatis dengan pengatur posisi antara lain :

a) Kecepatan dalam mengatur (membuka dan menutup)

b) Ketepatan pengaturan (membuka dan menutup sesuai dengan yang diinginkan) c) Melakukan pekerjaan yang tidak mungkin dilakukan oleh pekerja pada sistem

besar (kompleks).

Biasanya ServoActuartor With Possioner ini diletakkan pada bagian yang setiap saat dapat mengalami perubahan dan bagian yang sangat mempengaruh kelangsungan oprasi sistem. Pada prakteknya peralatan ini dipasangan pararel dengan katup yang digerakkan secara manual sebagai adangan jikaactuatortidak bekerja dengan baik.

Gambar 4.3 Simbol Servo Actuator With Possitioner

EPC

(28)

VI.2.4 Galvanic Signal Separator

Sistm kontrolfeedwatrdibentuk oleh sistem-sistem kecil yang saling brhubungan. Sehingga dapat dikatakan sebagai kontrol bertingkat (cascade control loop). Sistem ini tentunya saling berhubungan satu sama lain. Oleh karena itu dibutuhkan suatu peralatan yang mampu menghubungkan sistem kecil tersebut, tanpa adanya hubungan rangkaian secara langsung (catu daya dan ground terpisah).

Umumnya modul Galvanic Signal Separator ini digunakan pada bagian yang mengakibatkan tripping pada sistem kesluruhan. Hal ini dilakukan untuk mengulangi kesulitan apabila sewaktu-waktu salah satu sistem kecil mengalami gangguan atau kerusakan yang harus diperbaiki segera.

Jika tidak digunakan dalam sistem kontrol bertingkat, maka kehandalan sistem secara keseluruhan jelas berkurang. Artinya bila terjadi kerusakan maka sistem yang tadinya beroperasi dalam keadaan otomatis harus dioperasikan secara manual untuk sistem keseluruhan. Sistem yang demikian disebut sebagai sistem kontrol cybernetics. Satu hal yang perlu diingat bahwa hampir tidak mungkin mengoperasikan suatu sistem yang kompleks secara manual.

(29)

IV.2.5 Corector

Corector adalah sebagai komponen sistem yang dapat melakukan pembetulan variabel dinamik yang diperoleh dari perubahan besaran fisik (aliran ataupun level) yang dipengaruhi oleh besaran fisis lain (tekanan ataupun temperatur).

Aliran udara misalnya bila dialirkan melalui pipa dalam keadaan temperatur yang tinggi, tidak dapat diukur seperti mengukur jumlah aliran udara pada temperatur normal (udara terbuka). Hal ini terjadi karena pada temperatur yang tinggi molekul udara akan merenggang sehingga jumlah udara yang menempati ruang yang sama besar menjadi lebih kecil.

Pada pengukuran kecepatan aliran udara, pengaruh temperatur sangat kecil (tidak sebanding dengan merenggang udara), maka untuk menghampiri keadaan ini dibutuhkan suatu peralatan yang dapat membrikan korelasi (pembetulan) nilai variabel dinamik yang dapat diukur agar dapat memberikan harga pengukuran yang sebenarnya.

Komponen sistem yang kita sebut corector disebut juga compensator, karena dapat memberikan harga manipulasi harga variabel dinamik untuk pengukuran harga yang sebenarnya.

Corector mendapat input dari transduser pengubah besaran fisik lain yang mempengaruhi. Dengan melihat kenyataan tersebut corector dapat digolongkan sebagai komponen yang termasukcontroller.

Pada pengujuran kecepatan aliran udara, pengaruh temperatur sangat kecil (tidak sebanding dengan merenggang udara), maka untuk menghadapi keadaan ini dibutuhkan peralatan yang dapat memberikan koreksi (pembetulan) nilai variabel dinamik yang diukur agar dapat memberika harga pengukuran yang sebenarnya.

Komponen sistem yang disebur corector ini disebut juga compensator, karena dapat memberikan harga manipulasi dan harga variabel dinamikuntuk pengukuran harga yang sebenarnya.

Corector mendapatkan input dari transduser pengubah besaran fisik lain yang mempengaruhi. Dengan melihat kenyataan tersebut corector dapat digolongkan sebagai komponen yang termasukcontroller.

(30)

Gambar 4.5 Simbol Corrector VI.2.6 Adder dan Subtractor Unit

Adder dan Subtractor Unit yang juga sering disebut Algebasic Unit merupakan modul yang didesain untuk dapat memberikan output yang dapat divariasikan dalam tiga bentuk berdasarkan pengsetan pada modul tersebut :

 Output yang berupa selisih masukan

 Output yang berupa hasil rata-rata masukan

 Output yang berupa jumlah masukan

Algebaric Unit sebagai penghasil sinyal rata-rata dari masukan biasanya digunakan untuk pengukuran dan pengaturan dua buah variabel yang diharapkan dapat sebanding dan setimbang.

Lain halnya Algebaric Unit penghasil jumlah masukan, modul ini akan menjumlahkan masukan untuk kemudian dibandingkan dengan variabel yang relatif sudah tinggi oleh modul pemilih sinyal maksimum. Perlu diingat bahwa pemilihan sinyal maksimum atau minimum tersebut dilakukan oleh modul analaog signal selector yang bertujuan untuk memberi isyarat agar terjadi perubahan variabel pada sub unit yang memberikan sinyal terpilih tersebut.

(31)

Gambar 4.6 Simbol Adder Dan SubtractorUnit

VI.2.7 Frequency to Current Coverter (FCC)

FCC (konverter frekuensi kearus) merupakan suatu komponen sistem yang termasuk alat pembantu sensor untuk mendeteksi jumlah aliran zat cair yang melewati. Frekuensi didapatkan dari putaran gear yang berbeda didalam pipa karena adanya gerakan zat cair (air ataupun minyak) yang kemudian diubah dalam bentuk tegangan yang mempunyai frekuensi. GearI (roda gigi) dan kelengkapannya berperan sebagai sensor atau transduser.

Frekuensi yang didapat oleh FCC ini dikonversikan menjadi arus karena kebutuhan komponen sistem lain yang mengikutinya sensitive terhadap perubahan arus, tetapi tidak terhadap perubahan frekuensi. Jadi seandainya komponen sistem yang mengikutinya tersebut sensitive terhadap perubahan frekuensi ke arus ini tidak dibutuhkan sama sekali.

(32)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.I Kesimpulan

1. Pada PLTU terjadi sirkulasi antara uap, air dan kembali menjadi uap. Dengan dmikian akan terjadi penghematan bahan bakar, yaitu sebagian uap dari turbin digunakan lagi untuk pemanasan awal air yang akan dipanaskan.

2. Feedwater Controlpadaboilerberfungsi sebagai tempat untuk menghasilkan uap dari fase cair (air)

3. Feedwater Control dibentuk oleh sistem kontrol bertingkat, sehingga bila sistem mengalamitripping, maka gangguan atau kerusakan dapat diperbaikai segera. 4. Seluruh kegiatan yang ada dalam proses kontrol feedwater, diakhiri oleh

bekerjanyaactuatorbaik membuka dan menutup katup V.2 Saran

1. Sewaktu mengkalibrasikan agar men-set peralatan sebaik mungkin, supaya pembacaan pada alat ukur mempunyai ketelitian yang tinggi.

2. Sewaktu pemasangan alat ukur harus diperhatikan kondisi sekeliling yang dapat mengurangi ketelitian hasil pengukuran

(33)

DAFTAR PUSTAKA

Pakpahan, Sahat. Ir. Teknik Kontrol Otomatik, Teoro dan Penerapan .

Erlangga , Jakarta, 1994.

Ogata, Katsuhito. TEknik Kontrol Automatik .

Erlangga, Jakarta, 1989.

Coper, William David. Instrumentasi Elektronika Dan Teknik pengukuran .

Erlangga, Jakarta, 1994

Loveday, George. Intisari Elektronik, Penjelasan Alfabetik A sampai Z .

PT Elex Media Komputindo, Gramedia Jakarta, 1992.

(1)