Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
=
kVA kW
= cos Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. Secara teoritis, jika
seluruh beban daya yang dipasok oleh pembangkit listrik memiliki faktor daya satu, daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistim
pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,3, kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan.
Jadi, daya reaktif kVAR harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total kVA.
II.7.3 Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya pada sistim distribusi daya pabrik. kapasitor bertindak sebagai
pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya total yang dihasilkan oleh bagian utilitas.
Gambar II.41 Kapasitor Sebagai Arus kVAr
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel II.1 Daftar Faktor Daya
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
Sebelum Kompensasi
Sesudah Kompensasi Faktor Daya Yang Diinginkan
cos 0,40
0,41 0,42
0,43 0,44
0,45 0,46
0,47 0,48
0,49 0,50
0,51 0,52
0,53 0,54
0,55 0,56
0,57 0,58
0,59 0,60
0,61 0,62
0,63 0,64
0,65 0,66
0,67 0,68
0,69 0,70
0,71 0,72
0,73 0,74
0,75 0,76
0,77 0,78
0,79 0,80
0,81 0,82
0,83 0,84
0,85 0,86
0,87 0,88
0,89 0,90
0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 1,67
1,60 1,54
1,48 1,42
1,36 1,31
1,26 1,21
1,70 1,72 1,75 1,78 1,81 1,84 1,87 1,63 1,66 1,68 1,71 1,74 1,77 1,80
1,57 1,59 1,62 1,65 1,68 1,71 1,73 1,51 1,53 1,56 1,59 1,62 1,64 1,67
1,45 1,47 1,50 1,53 1,56 1,59 1,61 1,39 1,42 1,44 1,47 1,50 1,53 1,56
1,34 1,36 1,39 1,42 1,45 1,47 1,50 1,28 1,31 1,34 1,37 1,39 1,42 1,45
1,23 1,26 1,29 1,32 1,34 1,37 1,40 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00
1,90 1,83
1,77 1,70
1,65 1,59
1,54 1,48
1,43 1,93 1,96 2,00 2,04 2,09 2,15 2,29
1,86 1,90 1,93 1,97 2,02 2,08 2,22 1,80 1,83 1,87 1,91 1,96 2,02 2,16
1,74 1,77 1,81 1,85 1,90 1,96 2,10 1,68 1,71 1,75 1,79 1,84 1,90 2,04
1,62 1,66 1,69 1,73 1,78 1,84 1,98 1,57 1,60 1,64 1,68 1,73 1,79 1,93
1,52 1,55 1,59 1,63 1,67 1,74 1,88 1,46 1,50 1,54 1,58 1,62 1,69 1,83
1,16 1,19 1,21 1,24 1,27 1,29 1,32 1,35 1,11
1,07 1,02
0,98 0,94
0,90 0,86
0,82 0,78
1,14 1,17 1,19 1,22 1,25 1,28 1,31 1,09 1,12 1,15 1,17 1,20 1,23 1,26
1,05 1,08 1,10 1,13 1,16 1,19 1,22 1,01 1,03 1,06 1,09 1,12 1,14
0,97 0,99 1,02 1,05 1,07 1,10 0,93 0,95 0,98 1,01 1,03 1,06
0,89 0,91 0,94 0,97 1,00 1,02 0,85 0,87 0,90 0,93 0,96 0,99
0,81 0,84 0,86 0,89 0,92 0,95 1,38 1,42 1,45 1,49 1,53 1,58 1,64 1,78
1,34 1,29
1,25 1,20
1,16 1,12
1,08 1,05
1,01 1,37 1,40 1,44 1,48 1,53 1,59 1,73
1,32 1,36 1,39 1,44 1,48 1,54 1,69 1,28 1,31 1,35 1,39 1,44 1,50 1,64
1,24 1,27 1,31 1,35 1,40 1,46 1,60 1,20 1,23 1,27 1,31 1,36 1,42 1,56
1,16 1,19 1,23 1,27 1,32 1,38 1,52 1,12 1,15 1,19 1,23 1,28 1,34 1,48
1,08 1,11 1,15 1,19 1,24 1,30 1,44 1,04 1,08 1,11 1,15 1,20 1,26 1,40
0,75 0,78 0,80 0,83 0,86 0,88 0,91 0,71
0,68 0,65
0,61 0,58
0,55 0,52
0,49 0,46
0,74 0,77 0,79 0,82 0,85 0,88 0,71 0,73 0,76 0,79 0,81 0,84
0,67 0,70 0,73 0,75 0,78 0,81 0,64 0,67 0,69 0,72 0,75 0,78
0,61 0,63 0,66 0,69 0,72 0,74 0,58 0,60 0,63 0,66 0,68 0,71
0,54 0,57 0,60 0,63 0,65 0,68 0,51 0,54 0,57 0,60 0,62 0,65
0,48 0,51 0,54 0,57 0,59 0,62 0,97 1,01 1,04 1,08 1,12 1,17 1,23 1,37
0,94 0,90
0,87 0,84
0,81 0,77
0,74 0,71
0,68 0,97 1,00 1,04 1,08 1,13 1,19 1,33
0,94 0,97 1,01 1,05 1,10 1,16 1,30 0,90 0,94 0,97 1,01 1,06 1,12 1,27
0,87 0,90 0,94 0,98 1,03 1,09 1,23 0,84 0,87 0,91 0,95 1,00 1,06 1,20
0,81 0,84 0,88 0,92 0,97 1,03 1,17 0,78 0,81 0,85 0,89 0,94 1,00 1,14
0,75 0,78 0,82 0,86 0,90 0,97 1,11 0,72 0,75 0,79 0,83 0,88 0,94 1,08
0,43 0,46 0,48 0,51 0,54 0,56 0,59 0,40
0,37 0,34
0,32 0,29
0,26 0,24
0,21 0,18
0,43 0,45 0,48 0,51 0,54 0,56 0,40 0,43 0,45 0,48 0,51 0,54
0,37 0,40 0,42 0,45 0,48 0,51 0,34 0,37 0,40 0,42 0,45 0,48
0,32 0,34 0,37 0,40 0,42 0,45 0,29 0,32 0,34 0,37 0,40 0,43
0,26 0,29 0,32 0,34 0,37 0,40 0,24 0,26 0,29 0,32 0,34 0,37
0,21 0,24 0,26 0,29 0,32 0,35 0,65 0,69 0,72 0,76 0,80 0,85 0,91 1,05
0,62 0,60
0,57 0,54
0,51 0,49
0,46 0,43
0,41 0,66 0,69 0,73 0,77 0,82 0,88 1,02
0,63 0,66 0,70 0,74 0,79 0,85 0,99 0,60 0,64 0,67 0,71 0,76 0,82 0,96
0,57 0,61 0,64 0,69 0,73 0,79 0,94 0,55 0,58 0,62 0,66 0,71 0,77 0,91
0,52 0,55 0,59 0,63 0,68 0,74 0,88 0,49 0,53 0,56 0,60 0,65 0,71 0,86
0,47 0,50 0,54 0,58 0,63 0,69 0,83 0,44 0,47 0,51 0,55 0,60 0,66 0,80
0,16 0,18 0,21 0,24 0,26 0,29 0,32 0,13
0,10 0,08
0,05 0,03
0,00
- -
- 0,16 0,18 0,21 0,24 0,27 0,29
0,13 0,16 0,18 0,21 0,24 0,27 0,10 0,13 0,16 0,19 0,21 0,24
0,08 0,10 0,13 0,16 0,19 0,22 0,05 0,08 0,10 0,13 0,16 0,19
0,03 0,05 0,08 0,11 0,13 0,16 0,00 0,03 0,05 0,08 0,11 0,14
- 0,00 0,03 0,05 0,08 0,11 0,14
- -
0,00 0,03 0,06 0,08 0,11 0,38 0,41 0,45 0,48 0,53 0,57 0,63 0,78
0,35 0,33
0,30 0,28
0,25 0,22
0,20 0,17
0,14 0,39 0,42 0,46 0,50 0,55 0,61 0,75
0,36 0,40 0,43 0,47 0,52 0,58 0,72 0,34 0,37 0,41 0,45 0,49 0,56 0,70
0,31 0,34 0,38 0,42 0,47 0,53 0,67 0,28 0,32 0,35 0,40 0.44 0,50 0,65
0,26 0,29 0,33 0,37 0,42 0,48 0,62 0,23 0,26 0,30 0,34 0,39 0,45 0,59
0,20 0,24 0,28 0,32 0,36 0,42 0,57 0,18 0,21 0,25 0,29 0,34 0,40 0,54
- -
- -
- 0,00 0,03 0,06 0,09
- -
- -
0,00 0,03 0,06 0,12
0,09 0,15 0,18 0,22 0,26 0,31 0,37 0,51
0,12 0,16 0,19 0,23 0,28 0,34 0,48 1,13
1,09 1,05
1,02 0,98
0,94 0,91
0,87 0,84
0,81 0,77
0,74 0,71
0,68 0,65
0,62 0,59
0,57 0,54
0,51 0,48
0,46 0,43
0,40 0,38
0,35 0,32
0,30 0,27
0,25 0,22
0,19 0,17
1,17
BAB III
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
OPERASIONAL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP DAN DIESEL PT. MUSIM MAS MEDAN
III.1 BLOK DIAGRAM UAP DAN AIR
Gambar III.1 Blok Diagram Alir Uap dan Air PT. Musim Mas
Keterangan gambar : P-1
: pipa uap utama boiler 1 P-2
: pipa uap utama boiler 2 P-3
: pipa uap utama boiler 3 P-4
: pipa uap utama boiler 4 V-1
: valve keran uap dari boiler 1 ke header V-2
: valve keran uap dari boiler 2 ke header
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
V-3 : valve keran uap dari boiler 3 ke header
V-4 : valve keran uap dari boiler 4 ke header
V-5 : control valve uap dari header ke plan alkohol
V-6 : control valve uap dari header ke plan speciallity fat
V-7 : control valve uap dari header ke plan MTC
V-8 : control valve uap dari header ke plan fatty acid I II
V-9 : valve uap dari boiler 4 ke turbin 4
V-10 : valve uap dari header ke turbin 1 dan 3 V-11 : valve uap dari header ke turbin 2
V-12 : valve uap dari header ke turbin 1 V-13 : main valve uap ke turbin 4
V-14 : main valve uap ke turbin 3 V-15 : control valve air kondensat turbin 4 ke deaerator 3
V-16 : control valve air kondensat turbin 3 ke deaerator 1 dan 2 V-17 : valve manual air ke feed tank 1
V-18 : valve manual air ke feed tank 2 V-19 : valve manual air ke feed tank 3
V-20 : main valve uap ke turbin 1 V-21 : main valve uap ke turbin 2
V-22 : control valve air kondensat turbin 1 ke deaerator 1 dan 2 V-23 : Back Pressure Valve control valve
Sistem pembangkit di PT. Musim Mas Medan menggunakan empat unit boiler sebagai pemanas airnya untuk menghasilkan uap. Untuk boiler 1 sampai
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
boiler 3 memiliki kapasitas yang sama yaitu tekanan uap maksimal 30 bar dengan temperatur maksimal 300
C. Sedangkan untuk boiler 4 memilki kapasitas yang berbeda dengan boiler lainnya yaitu tekanan uap 40 bar dengan temperatur uap
400 C.
Di dalam operasi normal turbin artinya tidak kekurangan daya listrik ke beban, maka turbin yang beroperasi adalah turbin 2 dan turbin 4. Sedangkan
turbin 1 dan turbin 3 adalah cadangan untuk beban puncak dan apabila ada gangguan di turbin 2 dan turbin 4. Begitu juga dengan boiler, untuk operasi
normal, boiler yang beroperasi hanya tiga unit dari empat unit yang ada yaitu dua dari boiler 1, 2, 3 dan satu lagi boiler 4. Untuk boiler 1, 2, 3 mensuplai uapnya
terlebih dahulu ke header sebelum diberikan ke turbin. Oleh karena itu perlu dilakukan sinkronisasi boiler sebelum uap-uapnya di masukkan ke header, yaitu
dengan menyamakan tekanan uapnya yaitu sebesar 30 bar untuk setiap bolier yang akan disinkron. Untuk boiler 4 digunakan khusus untuk mensuplai uap ke turbin 4
yang memiliki daya yang cukup besar yaitu 10 MW. Ada dua jenis tipe turbin yang dipergunakan pada sistem pembangkit ini,
yaitu : 1.
turbin tipe kondensing 2.
turbin tipe back pressure.
III.1.1. Turbin Tipe Kondensing
Turbin tipe kondensing adalah turbin yang menggunakan kondensor, di mana uap yang dipakai ke turbin akan diembunkan kembali menjadi air di
kondensor untuk dikembalikan ke boiler melalui deaerator. Selain dari itu, kondensor juga berfungsi untuk meringankan kerja turbin dengan menambahkan
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
sistem injector ke sistem kondensor pada pembangkit ini. Prinsip kerja sistem injector ini yaitu dengan meng-inject-kan uap untuk menghasilkan vakum di
kondensor, sehingga vakum ini akan membantu kerja turbin dengan cara menghisap udara dari turbin, sehingga meringankan kerja turbin untuk memutar
generator. Uap yang di-inject-kan ke injector langsung berasal dari uap boiler dengan tekanan uap maksimal 15 bar yang dikontrol oleh keran kontrol control
valve.
turbine
kondensor Inlet steam 30 bar
Main valve
uap exhaust
pompa kondensat
boiler
control valve motive steam 15 bar
Sistem injector exhaust
air kondensat
Control valve Control valve ke boiler
air pendingin injector
air dari injector hot well
P-15
P-17 P-20
P-17
kondensor ruptured disc
safety valve
Gambar III.2 Blok Diagram Kondensor dan Injector PT. Musim Mas
Di dalam operasionalnya, pembangkit jenis ini harus benar-benar dijaga kevakumannya karena sangat berpengaruh terhadap kinerja turbin di dalam
memutar generator. Dalam kondisi pembangkit stop atau keluar dari sistem jaringan listrik, maka nilai tekanan di dalam kondensor adalah 1000 mbar atau
nilai kevakumannya daya hisap uap exhaust turbin ke injector adalah 0 mmHg atau dengan kata lain sistem injector tidak aktif menghisap udara dari kondensor.
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
Dalam kondisi operasi normal atau pembangkit berada di sistem jaringan listrik, nilai tekanan kondensor dijaga berada di nilai 60 mbar sampai 200 mbar sesuai
dengan beban yang dipikulnya. Berikut ini adalah contoh perhitungan nilai kevakuman kondensor :
misalkan di lapangan dengan daya pembangkit P = 1200 kW, didapat : tekanan kondensor P
= 60 mbar maka nilai vakumnya
= -
mmHg
x760 mbar
1000 P
- mmHg
760
= -
mmHg
x760 mbar
1000 mbar
60 -
mmHg 760
= - 714,4 mmHg Artinya dengan tekanan kondensor 60 mbar gauge pressure sama dengan 714,4
mmHg absolute pressure tanda minus menunjukkan absolute injector menghisap udara dari kondensor.
exhaust motive steam
control valve 15 bar pipa dari kondensor
uap 30 bar boiler auger
valve exhaust
tabung injector
tekanan tinggi tekanan rendah
air kondensat masuk air kondensat
keluar
air pendingin injector
Gambar III.3 Sistem Kerja Injector PT. Musim Mas
Untuk konsumsi uap, turbin jenis ini mempunyai karakter tersendiri. Di dalam operasionalnya, semakin tinggi beban yang dipikul pembangkit maka
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
pembangkit akan mensuplai daya yang semakin besar pula diikuti dengan konsumsi uap yang besar untuk memutar rotor turbin.
Pembangkit tipe kondensing di perusahaan ini ada 3 unit, yaitu Turbin 1 kapasitas 2400 kW, Turbin 3 kapasitas 4000 kW dan Turbin 4 kapasitas 10 MW.
Ketiga unit pembangkit ini memiliki karakter dan prinsip kerja yang sama. Oleh karena itu, maka diambil Turbin 3 sebagai contoh. Berikut ini adalah karakteristik
konsumsi uap dari pembangkit ini. Tekanan uap masuk barG
: 30.0 Suhu uap masuk
C : 300.0
Tekanan uap keluar barA : 0.100
Putaran per menit RPM : 4500
Steam Flow kg HR
Power Output kW
5000 10000
15000 20000
25000
500 1000
1500 2000
2500 3000
3500 4000
4500 RPM all HV closed
2 HV closed 1 HV closed
no HV closed
Gambar III.4 Kurva Karakteristik Pembangkit
Dari Gambar III.4 di atas, maka dapat dicari konsumsi uap untuk 1 kW melalui perhitungan di bawah ini :
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
Untuk daya 500 kW, konsumsi uap steam flow = 5200 kg HR dengan catatan seluruh hand valve dalam kondisi tertutup, maka :
Untuk 1 kW, steam flow X ⇒
kW kW
1 500
= X
HR kg
5200
⇒ 500X =
HR kg
5200
⇒ X =
500 5200
HR kg
⇒ X =
HR kg
4 ,
10
Atau dengan kata lain, pembangkit ini mengkonsumsi uap untuk 1 kW adalah sebesar 10,4 kg setiap jamnya.
casing turbin
hand valve noozle
}
uap masuk
uap ke kondensor
penampang noozle
rotor turbin
Gambar III.5 Konstruksi Turbin
III.1.2. Turbin Tipe Back Pressure
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
Turbin tipe back pressure adalah turbin yang menggunakan tangki penampung uap dari turbin, di mana uapnya masih digunakan untuk keperluan
lain. Turbin jenis ini dirancang agar uap keluarannya exhaust steam memiliki tekanan yang sudah ditentukan untuk keperluan tertentu. Misalkan untuk
perusahaan PT. Musim Mas, turbinnya dirancang agar tekanan uap keluarannya exhaust steam pressure berkisar di 4,0 bar, dan di tangki back pressure tekanan
itu dijaga sekitar 3,0 sampai 3,6 bar. Untuk menjaga tekanan di tangki, maka ditambahkan pada sistem back pressure sebuah keran kontrol control valve
untuk menjaga tangki back pressure tidak kelebihan tekanan. Dan apabila terjadi kelebihan tekanan di tangki, maka control valve akan membuka mebuang uap
sampai tekanan di tangki seperti yang diharapkan. Jika terjadi kekurangan tekanan di tangki, maka pembangkit perlu ditambah beban sekitar beberapa kW, sehingga
governor akan membuka memasukkan uap ke turbin sesuai dengan kebutuhan beban yang ditambah, sehingga tekanan keluaran turbin akan bertambah diikuti
dengan naiknya tekanan di tangki back pressure.
turbine main valve
tangki back pressure
drain valve uap
exhaust by pass
valve Back Pressure
Valve BPV uap
buangan uap yang
dipakai inlet steam 30 bar
boiler
Gambar III.6 Turbin Tipe Back Pressure
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
St eam
F low
kg H
R
Power Output kW
5000 10000
15000 20000
25000 30000
35000 40000
45000
500 1000
1500 2000
2500 3000
3500
Turbin back pressure memiliki karakteristik yang berbeda dibanding dengan turbin tipe condensing. Perbedaannya terletak pada banyaknya konsumsi
uap untuk turbin. Turbin jenis ini mengkonsumsi lebih banyak uap dari pada turbin jenis kondensing dengan tujuan uap keluaran dari turbin steam exhaust
masih akan dipakai untuk keperluan lain, dalam hal ini uap tersebut dipakai untuk keperluan proses dari pabrik yaitu untuk memanaskan bahan baku. Berikut ini
akan dijelaskan mengenai karakteristik dari turbin tipe back pressure. Tekanan uap masuk barG
: 30.0 Suhu uap masuk
C : 300.0
Tekanan uap keluar barG : 3,2
Putaran per menit RPM : 7000
Gambar III.7 Kurva Karakteristik Pembangkit
Dari gambar III.7 di atas dapat dilihat konsumsi uap untuk setiap beban yang dipikul dari pembangkit jenis ini. Dapat juga diketahui konsumsi uap untuk
Ronny Samuel Sianturi : Studi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Aplikasi PT. Musim Mas Kim II Medan, 2008.
USU Repository © 2009
1000 kW adalah 17000 kg hr. Maka untuk 1 kW adalah sekitar 17 kg hr. Ini berarti konsumsi uap untuk turbin jenis back pressure mengkonsumsi uap lebih
banyak dari pada turbin jenis kondensing.
III.2 OPERASIONAL PLTU PT. Musim Mas KIM II Medan
Pembangkit Listrik Tenaga Uap di PT. Musim Mas terdiri dari empat unit yaitu :
1.1. Turbin 1 dengan kapasitas 2400 kW
