pembangkit listrik tenaga uap PLTU (4)

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP ( PLTU )

Apa
Itu
PLTU......?
Apa Itu PLTU......?
PLTU merupakan pembangkit listrik

yang memanfaatkan uap air untuk
menghasilkan energi listrik. Pembangkit
ini termasuk dalam pembangkit listrik
termis, yaitu pembangkit listrik yang
memanfaatkan panas sebagai penggerak
mulanya.

Komponen
Komponen- -Komponen
KomponenUtama
UtamaPLTU
PLTU
Komponen – komponen utama pltu terbagi 4

yaitu :

1.1.BOILER
BOILER
Boiler berfungsi untuk mengubah air(feedwater)
menjadi uap panas lanjut (superheated steam)
yang akan digunakan untuk memutar turbin.

Bagian
BagianBagian
BagianPada
PadaBoiler
Boiler
•
•
•
•
•
•

Economizer
Ruang bakar (furnace)
Pipa air (tube water wall)
Burner
Drum uap (steam drum)
Pemanas lanjut
Sight glass furnace
(superheater)
• Desuperheater
Burner
• Pemanas ulang (reheater)

Steam drum

Boiler tubes

furnace

Pompa bahan bakar

Sirkulasi
SirkulasiAir
AirPada
PadaBoiler
Boiler

2.TURBIN
2.TURBIN
Turbin Uap berfungsi untuk mengkonversi energi
panas yang dikandung oleh uap menjadi energiputar
(energi mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros
generator sehingga ketika turbinberputar generator
juga ikut berputar.

Jenis
Jenis -- Jenis
Jenis Turbin
Turbin
1.   Turbin Impuls.
Turbin impuls adalah turbin dimana proses ekspansi

(penurunan tekanan) dan fluida kerja.uap hanya terjadi didalam
nosel atau baris sudu tetapnya saja. Penurunan tekanan uap inilah
yang akan menimbulkan terjadinya perubahan kecepatan, dan hal
ini terjadi karena sudu gerak berputar maka ada kecepatan relative
antara uap dengan sudu gerak
2. Turbin Reaksi.
Turbin rekasi adalah turbin dimana proses ekspansi (penurunan
tekanan) terjadi baik didalam baris sudu tetap maupun sudu
geraknya. Dalam hal ini baris sudu tetap maupun sudu geraknya
berfungsi sebagai nosel (nozzle), sehingga kecepatan relative uap
keluar setiap sudu lebih besar dan kecepatan relative uap masuk
sudu yang bersangkutan.

Jenis
Jenis -- Jenis
Jenis Turbin
Turbin
4. Turbin condensing
Secara normal membuang uap pada kondenser vakum
dan ini meningkatkan efisiensi panas dari siklus. Tidak

memerlukan make-up water.
5. Turbin non condesing
Tekanan sisa turbin sama atau diatas tekanan atmosfer
dan sistem dapat bekerja dengan atau tanpa pendingin.
Sistem ini memerlukan water make-up yang kontinyu

Jenis
Jenis - - Jenis
JenisTurbin
Turbin Berdasarkan
Berdasarkan Silinder
Silinder
1. Single Cylinder Turbine
Turbin dengan Silinder tunggal beroperasi pada suhu dan
tekanan yang rendah. Turbin jenis ini hanya mempunyai satu
silinder.
2. Multi Cylinder Turbine
Ketika daya yang dibutuhkan semakin besar maka turbin
dengan silinder tunggal tidak lagi mampu mengatasinya.
Oleh karena itulah kemudian turbin dengan multi silinder.

Turbin Multisilinder mampu mengatasi perubahan volume
yang terjadi secara lebih efisien

Turbin
TurbinMulti
Multisilinder
silinderdibedakan
dibedakandua
duajenis
jenis
yaitu
yaitu: :
a. Tandem Compound
Tandem Compound Multi silinder turbin adalah turbin
multi silinder yang menggunakan satu poros untuk
keseluruhan silinder.
b. Cross Compound
Cross Compound Multi silinder turbin adalah turbin
multi silinder yang menggunakan dua poros untuk
keseluruhan silinder.

Bagian-bagian
Bagian-bagianpenting
pentingdari
dariturbin
turbinuap:
uap:
a. Shaft Seals
Shaft seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan casing
yang berfungsi untuk mencegah uap air keluar dari dalam turbin
melewati sela-sela antara poros dengan casing akibat perbedaan
tekanan dan juga untuk mencegah udara masuk ke dalam turbin
(terutama turbin LP karena tekanan uap air yang lebih vakum) selama
turbin uap beroperasi.
b. Turbine Bearings
Jenis bearing yang digunakan dalam desain turbin uap yaitu thrust
bearing, journal bearing, dan kombinasi antara keduanya. Selain itu
juga dibutuhkan sebuah sistem pelumasan menggunakan oli, yang
secara terus-menerus disirkulasi dan didinginkan untuk melumasi
bearing yang terus mengalami pergesekan pada saat turbin uap

beroperasi normal.

Bagian-bagian
Bagian-bagianpenting
pentingdari
dariturbin
turbinuap:
uap:
a. Shaft Seals
Shaft seals adalah bagian dari turbin antara poros dengan casing
yang berfungsi untuk mencegah uap air keluar dari dalam turbin
melewati sela-sela antara poros dengan casing akibat perbedaan
tekanan dan juga untuk mencegah udara masuk ke dalam turbin
(terutama turbin LP karena tekanan uap air yang lebih vakum) selama
turbin uap beroperasi.
b. Turbine Bearings
Jenis bearing yang digunakan dalam desain turbin uap yaitu thrust
bearing, journal bearing, dan kombinasi antara keduanya. Selain itu
juga dibutuhkan sebuah sistem pelumasan menggunakan oli, yang
secara terus-menerus disirkulasi dan didinginkan untuk melumasi

bearing yang terus mengalami pergesekan pada saat turbin uap
beroperasi normal.

Bearing / bantalan pada turbin uap memiliki fungsi sebagai
berikut:
1. Menahan diam komponen rotor secara aksial
2. Menahan berat dari rotor
3. Menahan berbagai macam gaya tidak stabil dari uap air
terhadap sudu turbin
4. Menahan gaya kinetik akibat dari sisa-sisa
ketidakseimbangan atau ketidakseimbangan karena
kerusakan sudu (antisipas
5. Menahan gaya aksial pada beban listrik yang bervariasi
c. Balance Piston
Pada turbin uap, ada 50%ngaya reaksi dari sudu
yang berputar menghasilkan gaya aksial terhadap sisi
belakang dari silinder pertama turbin, gaya inilah yang
perlu dilawan oleh sistem balance piston.

d. Turbine Stop Valves

Atau disebut juga Emergency Stop Valve karena
berfungsi untuk mengisolasi turbin dari supply uap air pada
keadaan darurat untuk menghindari kerusakan atau juga
overspeed.
e. Turbine Control Valve
Berfungsi untuk mengontrol supply dari uap air yang
masuk ke dalam turbin sesuai dengan sistem kontrol yang
bergantung pada besar beban listrik.
f. Turning Device
Adalah suatu mekanisme untuk memutar rotor dari
turbin pada saat start awal atau pada saat setelah shut down
untuk mencegah terjadinya distorsi/bending akibat dari
proses pemanasan atau pendinginan yang tidak seragam
pada rotor.

Adapun beberapa alat bantu (auxiliary
equipments) untuk membantu proses siklus
turbin uap berjalan dengan baik, seperti :

1). Sistem pendingin (cooler system).

2). Sistem air dan uap
3). Sistem bahan bakar
4).Sistem udara pembakaran
5).Sistem penyaluran tenaga listrik
6).Sistem air penambah

Turbine
Turbinedibagi
dibagimenjadi
menjaditiga
tigatingkatan,
tingkatan,
yaitu
yaitu: :
1. High Pressure (HP) Turbine mengekspansikan uap utama yang
dihasilkan dari superheater dengan tekanan 169kg/cm2 dan
temperatur 538oC, kemudian uap keluar HP Turbin (41 kg/cm2)
dengan temperatur 336oC dipanaskan kembali pada bagian reheater
diboiler untuk menaikkan entalpi uap. Uapreheat lalu diekspansikan
di dalam Intermediate Pressure (IP) turbine
2. Intermediate Pressure (IP) TurbineIP Turbine mengekspansikan uap
reheat dengan tekanan 39 kg/cm2 dan temperatur 538oC,sedang uap
keluarnya bertekanan 8 kg/cm2 dan suhunya sekitar 330oC.
3. Low Pressure (LP) TurbineLP Turbine mengekspansikan uap
bertekanan 8 kg/cm2 dan temperatur 330oC, dan tekanan uapkeluar
dari LP Turbin pada tekanan 56 mmHg (Vaccum), kondisi vakum ini
diciptakan di dalamcondenser dengan temperatur 40oC.

Prinsip
Prinsipkerja
kerjaturbin
turbin uap
uapadalah
adalahsebagai
sebagai
berikut:
berikut:
Turbin uap terdiri dari sebuah cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cak
ram yang disebut sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap
bertekanan yang berasal dari ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan
menggunakan bahan bakar padat, cair dan gas.
Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve yang akan
dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga
sama halnya dikopel dengan sebuah generator singkron untuk menghasilkan
energi listrik.
Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi
tadi muncul menjadi uap bertekanan rendah. Panas yang sudah diserap oleh
kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan
kembali menuju boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah
jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi
thermodhinamika suatu turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang
modern mempunyai temperatur boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan
temperatur kondensor 200C sampai 300C.

Gangguan
GangguanPada
PadaTurbin
Turbin
1. kekurangan/kebocoran lubricating oil
Oli digunakan untuk mendinginkan bearing dan melumasi
bearing pada turbin dan generator. Tidak adanya lubrikasi akan
menyebabkan keausan pada bearing.

Skema pelumasan pada
Turbin

2. Tekanan yang tinggi pada exhaust Turbin (Low condenser
vacuum) ,akan menyebabkan terjadinya overheating dan dapat
terjadi kerusakan.
3. Temperatur steam exhaust LP tinggi
Jika vacuum rendah dan spray water system akan digunakan untuk
menjaga blade turbin agar tetap dingin. Temperatur exhaust steam
menjadi indikasi spray water system. Spray water bertindak sebagai
sarana proteksi.
4. kehilangan listrik pada Governor
5. Overspeed trip

Skema low condenser vacuum & temperatur steam LP exhaust tinggi

3.3.KONDESOR
KONDESOR
Kondensor adalah peralatan untuk merubah uap menjadi air.
Proses perubahan nya dilakukan dengan cara mengalirkan uap
kedalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir
diluar pipa-pipa sedangkan air sebagai pendingin mengalir didalam
pipa-pipa. Kondensor seperti ini disebut surface (tubes) condenser.
Sebagai pendingin digunakan air sungai atau air laut. Laju
perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin, kebersihan
pipa-pipa dan perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin.
Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada tekanan dan temperatur
jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum. Karena
temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka
temperatur air kondensat nya maksimum mendekati temperatur udara
luar. Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan
berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur.

Fungsi
Fungsikondensor
kondensor

Jenis
Jenis––jenis
jeniskondenser
kondenser
1. Surface Condenser
Pemakaian kondenser jenis ini adalah untuk
merendahkan atau menurunkan tekanan pada turbin dan
pemakaian kondenser sebagai pengisi ketel.
2. Direct Contact Condenser
Kondenser ini hanya digunakan untuk menurunkan
tekanan exhaust turbin saja. Air pendingin tidak akan
bercampur langsung dengan kondense sehingga tidak
dapat dipergunakan untuk mengisi boiler. Jenis
kondenser ini sangat jarang depergunakan di PLTU
karena kontak langsung dengan air pendingin yang
mengandun garam sehingga dapat menimbulkan korosi.

Pemeliharaan
Pemeliharaan Pada
PadaKondesor
Kondesor
Masalah pada maintenance kondensor dapat diklasifikasikan
menjadi 3 item sbb :
1. Fall of vacuum .
fall in vacuum, akan meningkatkan head loss pada tube dan
meningkatkan perbedaan temperatur antara uap air dan outlet dari
air pendingin yang diakibatkan oleh kontaminasi.
2. Kontaminasi dengan air pendinginan (air laut).
kontaminasi dengan air akan menimbulkan korosi, masuknya
benda asing (misal kulit kerang, lumpur, dll) yang bisa
menyebabkan penyumbatan tube.
3. Penurunan kemurnian air kondensat .
Bisa disebabkan oleh kebocoran pada tube, pada sambungan
(joint).

Untuk memperpanjang umur dari tube kondensor,ada
beberapa metode sbb :
 Tapproge ball cleaning (seminggu sekali),
Menggunakan bola bola tapproge berdiameter suaian sesak
dengan tube
Backwashing of cooling water (setiap hari), Dilakukan
dengan cara mengatur valve pada inlet dan outlet
Chlorination treatment of cooling water (kontinyu) 
Untuk mencegah masuknya benda hidup/organisme
Prevention of flowing in of foreign matter,  Dilakukan
dengan memasang filter Debris pada sisi inlet .
Ferrous sulfate injection (setiap hari), Untuk melapisi
sisi dalam tube dengan Ferrous
Cathodic protection (kontinyu), Untuk mencegah korosi

4.4.GENERATOR
GENERATOR

Generator adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah
energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik. Dalam sebuah
pembangkitan tenaga listrik generator sendiri merupakan sebuah alat
yang memegang peran vital untuk menghasilkan listrik yang nantinya
digunakan oleh konsumen.
.

Jenis generator yang digunakan dalam sebuah PLTU adalah
generator sinkron revolving field, ciri - ciri generator Sinkron
Revolving Field:
1. Memiliki stationary armature yang disebut stator.
2. Lilitanstator 3 phase langsungdihubungkan kebeban.
3. Medan dibangkitkanolehgenerator DC.
4. Sering disebut juga alternator.
Pada generator jenis ini, bagian rotornya diberi arus ekstasi,
sedangkan bagian statornya menghasilkan energi listrik. Rotor
adalah bagian yang berputar pada turbin. Pada rotor terdapat
moving blading yang menempel pada sumbu rotor. Saat turbin
berhenti dari operasi maka rotor tidak boleh langsung berhenti
karena dapat menyebabkan rotor mengalami pembengkokan. Oleh
karena itu ketika turbin berhenti rotor diputar dengan kecepatan
rendah sampai panas yang diakibatkan saat turbin beroperasi
hilang.

Tegangan yang dihasilkan generator ini
biasanya 6,11 atau 22 kV. Karena sistem
transmisi di Indonesia bertegangan 150
kV(SUTET) atau 500 kV(SUTET), maka
digunakan
transformator
step-up
untuk
menaikkan tegangannya.
Transformator tenaga adalah suatu peralatan
tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurka
tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke
tegangan rendah atau sebaliknya. Jenis generator
yang digunakan pada PLTU
adalah jenis
transformator

Jenis
Jenis––Jenis
JenisTransformator
Transformator
1. MAT (Main Auxiliary Transformer)
MAT adalah trafo utama untuk pemakaian sendiri yang dipasang paralel
dengan trafo generator, berfungsi untuk menurunkan tegangan pembangkitan
18 KV menjadi 4.16 KV. Pada saat sistem keadaan normal seluruh kebutuhan
tenaga listrik untuk peralatan listrik maupun penerangan disuplai oleh trafo ini.
2. RAT (Reserve Auxiliary Transformer)
PLTU mempunyai 2 set trafo cadangan yang diparalelkan. Bila generator
mengalami gangguan atau over houl sehiungga trafo utama tidak berfungsi
maka daya listrik untuk start-up pembangkit disuplai dari bus 150 KV melalui
trafo cadangan ini. Jadi trafo ini menurunkan tegangan dari 150 KV menjadi
4160 V.
3. Trafo generator (Generator Transformer)
Trafo generator berfungsi menaikkan tegangan pembangkitan 18 KV
menjadi 150 KV yang di pasok pada bus A dan B 150 KV yang berhubungan
langsung dengan saluran transmisi.(pada system interkoneksi se Jawa.)

Komponen
KomponenPenunjang
PenunjangPLTU
PLTU
1. Desalination Plant (Unit Desal) 
Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi air
tawar (fresh water) denganmetode penyulingan (kombinasi evaporasi
dan kondensasi). Hal ini dikarenakan sifat air laut yangkorosif,
sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung masuk ke dalam
unit utama, makadapat menyebabkan kerusakan pada peralatan
PLTU.
2. Reverse Osmosis (RO) 
Mempunyai fungsi yang sama seperti desalination plant namun
metode yang digunakan berbeda.Pada peralatan ini digunakan
membran semi permeable yang dapat menyaring garam-garam
yangterkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar
seperti pada desalination plant.

Komponen
KomponenPenunjang
PenunjangPLTU
PLTU
3. Demineralizer plant (unit demin) 
Berfungsi untuk menghilangkan kadar mineral (ion) yang
terkadung dalam air tawar. Air sebagaifluida kerja PLTU harus bebas
dari mineral, karena jika air masih mengandung mineral
berartikonduktivitasnya masih tinggi sehingga dapat menyebabkan
terjadinya GGL induksi pada saat air tersebut melewati jalur
perpipaan di dalam PLTU. Hal ini dapat menimbulkan korosi pada
peralatan PLTU.
4. Chlorination plant (unit chlorin)
berfungsi untuk menghasilkan senyawa natrium hipoclorit
(naocl) yang digunakan untuk memabukkan/melemahkan/mematikan
sementara mikro organisme laut pada area water intake.Hal ini
dimaksudkan untuk menghindari terjadinya pengerakkan (scaling)
pada pipa-pipa kondensor maupun unit desal akibat
perkembangbiakan mikro organisme laut tersebut.

Komponen
KomponenPenunjang
PenunjangPLTU
PLTU
5. Auxiliary boiler (boiler bantu)
pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak (fuel
oil), yang berfungsi untukmenghasilkan uap (steam) yang digunakan
pada saat boiler utama start up maupun sebagai uapbantu (auxiliary
steam).
6. Coal handling (unit pelayanan batubara) 
merupakan unityang melayani pengolahan batubara yaitu dari
proses bongkar muat kapal (ship unloading) di dermaga, penyaluran
ke coalyard sampai penyaluran ke coal bunker.
7. Hidrogen plant (unit hidrogen) 
pada PLTU digunakan hydrogen (H2) sebagai pendingin
generator.

Komponen
KomponenPenunjang
PenunjangPLTU
PLTU
8.  Ash handling (unit pelayanan abu) 
merupakan unit yang melayani pengolahan abu baik itu abu jatuh
(bottom ash) maupun abu terbang (fly ash) dari electrostatic
precipitator hopper dan SDCC (submerged drag chain conveyor)
pada unit utama sampai ke tempat penampungan abu (ash valley/ash
yard)
Tiap-tiap komponen utama dan peralatan penunjang dilengkapi
dengan sistem-sistem dan alat bantu yang mendukung kerja
komponen tersebut. Gangguan atau malfunction dari salah satu
bagian komponen utama akan dapat menyebabkan terganggunya
seluruh sistem PLTU.

Prinsip
PrinsipKerja
KerjaPLTU
PLTU
Siklus PLTU ini adalah siklus tertutup (close
cycle) yang idealnya tidak memerlukan lagi air jika
memang kondisinya sudah mencukupi. Tetapi
kenyataannya masih diperlukan banyak air
penambah setiap hari. Hal ini mengindikasikan
banyak sekali kebocoran di pipa-pipa saluran air
maupun uap di dalam sebuah PLTU. Untuk
menjaga siklus tetap berjalan, maka untuk menutupi
kekurangan air dalam siklus akibat kebocoran,
hotwell selalu ditambah air sesuai kebutuhannya
dari air yang berasal dari demineralized tank.

Secara
Secarasederhana,
sederhana,siklus
siklusPLTU
PLTUdigambarkan
digambarkan
sebagai
sebagaiberikut
berikut: :

Keunggulan
KeunggulanPLTU
PLTU
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) memiliki beberapa
keunggulan dibandingkan dengan jenis pembangkit listrik lainnya:

1. Dapat dioperasikan menggunakan berbagai
jenis bahan bakar (padat, cair dan gas).
2. Dapat dibangun dengan kapasitas yang
bervariasi
3. Dapat dioperasikan dengan berbagai mode
pembebanan
4. Kontinyuitas operasinya tinggi
5. Usia pakai (life time) relatif lama

Kerugian
Kerugian PLTU
PLTU
1. Sangat tergantung pada tersedianya pasokan
bahan bakar
2. Membutuhkan waktu yang lama untuk
menghasilkan uap
3. Memerlukan tersedianya air pendingin yang
sangat banyak dan kontinyu
4. Investasi awalnya mahal
5. Menghasilkan polusi udara yaitu gas sisa
hasil pembakaran bahan bakar (gas CO2,
NOX, SOX dan debu batu bara)

SEKIAN
DAN
TERIMAKASIH