Penentuan Besar Daya Motor Induksi 3 Fasa Untuk Penggerak Conveyor Dan Pompa Pada Pltbs Sei Mangkei
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Motor Induksi 3 Fasa
Motor induksi 3 fasa adalah mesin yang mengubah energi listrik arus bolak-balik
(AC) 3 fasa menjadi energi mekanis berupa putaran. Motor induksi merupakan motor
arus bolak-balik(AC) yang paling luas penggunaannya dan dapat dijumpai dalam setiap
aplikasi industri maupun rumah tangga. Sesuai dengan penamaannya arus rotor dari
motor induksi ini diperoleh dari arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan
relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan
arus stator.
Motor induksi memiliki konstruksi yang kuat, sederhana, serta berbiaya murah
dalam perawatannya. Motor induksi memiliki efisiensi yang tinggi saat berbeban penuh.
Akan tetapi jika dibandingkan dengan motor DC, motor induksi memiliki kelemahan
dalam pengaturan kecepatan. Pada motor DC pengaturan kecepatan lebih mudah
dilakukan dari motor induksi.
2.1.1. Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa
Motor induksi terdiri dari 2 komponen utama yaitu rotor dan stator. Bagian yang
bergerak merupakan rotor dan bagian yang tidak bergerak atau diam disebut stator.
Terdapat celah udara antara rotor dan stator yang jaraknya kecil. Konstruksi motor
induksi dapat dilihat pada Gambar 2.1.
6
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1. Penampang rotor dan stator motor induksi.
2.1.2. Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa
Jika pada terminal tiga fasa stator motor induksi diberi suplai tegangan tiga fasa
seimbang, maka akan mengalir arus pada konduktor di tiap belitan fasa stator dan akan
menghasilkan fluksi bolak-balik . Amplitudo fluksi per fasa yang dihasilkan berubah
secara sinusoidal dan menghasilkan fluks resultan (medan putar) dengan magnitud yang
nilainya konstan yang berputar dengan kecepatan sinkron. Medan putar akan terinduksi
melalui celah udara menghasilkan ggl induksi (ggl lawan) pada belitan fasa stator Medan
putar tersebut juga akan memotong konduktor-konduktor belitan rotor. Hal ini terjadi
karena adanya perbedaan relatif antara kecepatan fluksi yang berputar dengan konduktor
rotor yang diam, yang disebut juga dengan slip (s). Akibat adanya slip, maka ggl (gaya
gerak listrik) akan terinduksi pada konduktor-konduktor rotor. Karena belitan rotor
merupakan rangkaian tertutup, baik melalui cincin ujung (end ring) ataupun tahanan luar,
maka arus akan mengalir pada konduktor-konduktor rotor. Karena konduktor-konduktor
rotor yang mengalirkan arus ditempatkan di dalam daerah medan magnet yang dihasilkan
stator, maka akan terbentuklah gaya mekanik (gaya lorentz) pada konduktor-konduktor
rotor. Hal ini sesuai dengan hukum gaya lorentz yaitu bila suatu konduktor yang dialiri
7
Universitas Sumatera Utara
arus berada dalam suatu kawasan medan magnet, maka konduktor tersebut akan
mendapat gaya elektromagnetik (gaya lorentz). Gaya F yang dihasilkan pada konduktorkonduktor rotor tersebut akan menghasilkan torsi (τ). Bila torsi mula yang dihasilkan
pada rotor lebih besar daripada torsi beban (τ0 > τb), maka rotor akan berputar searah
dengan putaran medan putar stator.
Motor induksi 3 fasa memiliki daya input yang bersumber dari daya masukkan
berupa tegangan dan arus listrik yang dimana rumus untuk mencari daya motor induksi 3
fasa adalah
P=
.............................................................(1.1)
Beban dari motor induksi memiliki hubungan dengan efisiensi motornya. Motor
induksi biasanya dirancang untuk beroperasi pada beban 50-100% dan akan paling
efisien pada beban 75%. Pada saat beban turun dibawah 50% efisiensi akan turun dengan
cepat seperti pada Gambar 2.2. Maka dalam penentuan kerja motor akan bermanfaat bila
menenttukan beban dan efisiensinya.
Gambar 2.2 efisiensi motor beban sebagian(fungsi dari % efisiensi beban)
8
Universitas Sumatera Utara
2.2. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit(PLTBS)
Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit (PLTBS) merupakan salah satu
pembangkit listrik yang sedang dikembangkan oleh Indonesia dikarenakan sumbernya
yang merupakan energi terbarukan. Dalam hal ini sumber energi terbarukan yang
digunakan oleh Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit adalah limbah dari hasil
pengolahan kelapa sawit berupa cangkang dan tandan kosong. Sumber bahan bakar ini
biasanya didatangkan dari sejumlah Pabrik Kelapa Sawit.
Pembangkit Listrik Tenaga Biomasa Sawit (PLTBS) Sei Mangkei yang telah
dibangun, didesain dengan dua sistem pembangkit (2 x 3,5 MW). Sistem pembangkit
dibuat paralel, sehingga jika salah satu pembangkit tidak beroperasi maka pembangkit
yang lain masih tetap dapat memberikan suplai listrik tanpa kendala yang berarti.
2.3. Mesin dan Peralatan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit
Pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) yang berbahan bakar biomassa sawit
yaitu PLTBS, di dalamnya terdapat mesin-mesin dan peralatan yang di mana setiap
peralatannya dikelompokkan dalam unit-unit berdasarkan kegunaannya. Unit-unit utama
yang menyusun PLTBS terdiri dari :
a.
Unit persiapan bahan bakar
b. Unit pembangkit uap (boiler)
c. Unit pengolahan air umpan boiler
d. Unit produksi tenaga gerak dan listrik (turbin)
e. Unit pendingin (cooling tower)
9
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Unit Persiapan Bahan Bakar
Kebutuhan cangkang untuk bahan bakar PLTBS diperoleh dari PKS Sei Mangkei
serta didapat dari PKS lainnya. Seluruh cangkang yang masuk ditimbun disekitaran
pabrik dan akan diangkat menggunakan alat berat menuju unloading station sebelum
dijatuhkan menuju screw conveyor untuk dibawa menuju ruang pembakaran yang ada
dalam dua unit ruang pembakaran di boiler.
2.3.2 Unit Pembangkit Uap (Boiler)
Boiler adalah suatu alat untuk membangkitkan uap yang digunakan dalam power
plant, proses atau tujuan pemanasan dengan spesifikasi kapasitas, tekanan dan temperatur
tertentu. Boiler merupakan peralatan utama yang diperlukan dalam proses konversi
energi panas hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi kinetis uap yang mempunyai
tekanan dan temperatur tertentu.
Pada PLTBS, cangkang merupakan bahan bakar utama pada boiler. Boiler
berguna untuk mengubah air menjadi uap panas bertekanan tinggi yang kemudian
dipergunakan untuk memutar sudu turbin yang terintegrasi dengan generator listrik untuk
membangkitkan energi listrik.
Limbah biomassa dapat dikonversi menjadi energi yang bermanfaat (panas/listrik)
menggunakan teknologi konversi pembakaran langsung. Produk utama dari pembakaran
langsung ini adalah panas.
Untuk menjaga pembakaran biomassa yang kontinu ada kondisi tertentu yang
harus di penuhi, yaitu :
Kecukupan campuran bahan bakar dan oksigen (udara) dalam perbandingan yang
terkontrol dan terjaga.
10
Universitas Sumatera Utara
Api yang sudah dimulai dalam ruang pembakaran boiler akan memindahkan
panasnya ke umpan bahan bakar baru untuk menjaga kelangsungan pembakaran.
Selama pencampuran bahan bakar dan udara, kontak antara oksigen dalam udara
dengan bahan bakar merupakan hal penting untuk mencapai pembakaran yang sempurna.
Makin baik kontaknya maka pembakaran akan berlangsung lebih cepat dan sempurna.
Pada proses pembakaran bahan bakar padat, hanya bahan bakar bentuk gas yang menyala
dan menghasilkan panas, sedang bentuk lainnya (cair dan padat) tidak menyala tetapi
sebetulnya akan mengkonsumsi panas dalam proses pengeringan dan terbentuknya zat
volatile untuk kemudian secara kimia dikonversi menjadi bahan bakar gas. Sehingga
kunci pada pembakaran biomassa adalah laju pembentukan gas dari biomassa padat dan
arang.
Untuk mencapai pembakaran yang cepat diperlukan ukuran partikel limbah
biomassa yang lebih kecil, makin besar ukuran partikel, maka akan mengakibatkan makin
lama terjadinya proses pembakaran. Sehingga ukuran partikel limbah biomassa menjadi
faktor penting pada proses kecepatan pembakaran.
Kandungan air (moisture content) dalam biomassa akan mengurangi kandungan
energi yang dinyatakan dalam nilai kalor, karena sebagian energi akan digunakan untuk
menguapkan air dalam biomassa.
Biomassa mengandung beberapa komponen yang tidak dapat terbakar berupa abu.
Abu itu sendiri tidak dinginkan, karena akan memerlukan pemurnian gas buang.
Kandungan abu dalam biomassa dapat berasal dari tanah dan pasir. Juga garam-garam
yang terabsorbsi selama periode proses pertumbuhan tanaman.
11
Universitas Sumatera Utara
Limbah biomassa umumnya mengandung sekitar 80% (dalam persentase zat
kering) zat terbang ( volatile matter). Ini artinya bahwa komponen biomassa ini akan
melepas 80% beratnya dalam bentuk gas, sementara yang tertinggal adalah arang.
Bagian-bagian dari boiler dapat dilihat pada Gambar 2.3. Syarat yang harus
dipenuhi oleh suatu generator uap atau boiler antara lain fluida harus terlindung secara
aman, uap harus terkirim ke pengguna dengan spesifikasi tekanan, temperatur, kapasitas
dan kualitas sesuai dengan yang dibutuhkan, kalor harus dibangkitkan dan disalurkan
dengan kerugian seminimal mungkin.
Bagian-bagian dari boiler adalah :
a. Ruang Bakar (furnace)
Ruang bakar adalah ruang tempat terjadinya proses pembakaran bahan bakar
untuk menghasilkan kalor yang akan digunakan untuk mengubah air menjadi uap.
Sistem pemasukan bahan bakar ke dalam dapur ketel diatur oleh suatu alat
pengumpan dan dibantu oleh hembusan udara, sehingga bahan bakar tersebut merata
keseluruh permukaan ruang dapur. Di dalam ruangan pembakaran ini, pipa ketel
menerima radiasi panas dari nyala api dan gas asap.
b. Upper Drum
Upper drum merupakan tempat penampungan air umpan dari economizer
dan steam yang masih bersifat jenuh (saturated steam). Upper drum memiliki diameter
1200 mm dengan volume 8,3 m3. Hal yang harus dikontrol di upper drum adalah level
air.
12
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Boiler
c. Pemanas Lanjut (Superheater)
Pemanas lanjut adalah bagian boiler yang berfungsi untuk menaikkan temperatur
uap jenuh menjadi uap panas lanjut. Proses yang terjadi yaitu merubah uap basah
(saturated steam) menjadi uap kering (superheated steam). Saluran pipa yang berisi uap
jenuh dilewatkan ke gas pembakaran sehingga terjadi perpindahan kalor kembali ke uap.
Karena ada kalor yang masuk, temperatur uap jenuh akan naik sampai kondisi uap panas
lanjut. Dengan kondisi uap panas lanjut yang masuk turbin akan menaikkan efisiensi
turbin.
d. Economizer
Economizer adalah sejenis heat exchanger yang terdiri dari fluida air yang akan
masuk boiler. Komponen ini berfungsi untuk menaikkan temperatur air isian sebelum
masuk tangki uap (steam drum) dengan memanfaatkan kalor yang dibawa oleh aliran gas
buang (Flue Gas).
13
Universitas Sumatera Utara
e. Fan
Fan berfungsi sebagai sistem tarikan paksa dalam generator uap. Terdiri dari dua
jenis fan yaitu induced draft fan dan forced draft fan. Induced draft fan adalah fan
sebagai penghisap gas buang dan ditempatkan pada saluran gas buang setelah air
preheater untuk dikeluarkan melalui cerobong asap/chimney. Sedangkan force draft fan
adalah fan penghembus untuk mengalirkan udara ke ruang bakar, ditempatkan sebelum
air preheater, tekanan yang disediakan fan tidak tinggi hanya untuk mengimbangi
penurunan tekanan pada saluran udara sampai masuk dapur. Forced draft fan terbagi ada
2 yaitu: Primary FD Fan yang berfungsi untuk mensuplai udara segar melalui bagian kisi
bawah sedangkan Secondary FD Fan berfungsi untuk menghembuskan bahan bakar
hingga tersebar ke seluruh permukaan dapur (furnace).
f. Multi cyclone
Multi cyclone berfungsi untuk menangkap abu-abu dari gas buang ke chimney.
g. Air preheater
Alat ini dipergunakan untuk memanaskan air dengan udara pembakaran dari
Force Draft Fan (FDF). Adapun proses pemanasan air ini menggunakan gas buang dari
pembakaran.
h. Alat penampung abu (Bottom Ash Hopper)
Untuk mencegah pencemaran udara oleh debu-debu halus maka dipasang dust
cyclone atau pun airlock.
i. Cerobong asap (Chimney)
Cerobong berfungsi untuk membuang gas buang hasil pembakaran ke lingkungan.
14
Universitas Sumatera Utara
2.3.3 Unit Pengolahan Air Umpan Boiler
Air umpan boiler untuk PLTBS disuplai dari satu unit demin plant. Sistem
pengolahan air ini terdiri dari unit carbon active filter, unit cation ion exchanger, dan unit
anion ion exchanger serta mixbed yang dipasang untuk memenuhi kriteria air umpan
boiler. Air digunakan sebagai air umpan boiler untuk menghasilkan uap. Air yang akan
diolah ini, berasal dari water treatment plant (WTP) Kawasan Industri yang terdapat di
area PKS Sei Mangkei. Air di supply dengan menggunakan pompa dari WTP melalui
Ground Tank (kapasitas 20 m3) dan Water tower Tank (kapasitas 60 m3) di PLTBS.
Sebelum masuk ke boiler, kualitas air harus sesuai dengan standar mutu air umpan boiler
dan air boiler dengan melakukan proses demineralisasi di demin plant, agar tidak
menimbulkan permasalahan pada pipa boiler.
Kandungan logam-logam terlarut didalam air seperti silika, Alkalinity, hardness,
besi dapat menyebabkan proses yang tidak diinginkan didalam perpipaan boiler dan
steam yang dihasilkan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengontrolan secara terus
menerus terhadap parameter tersebut. Semua proses pengolahannya disebut proses demin
plant.
Kriteria kualitas air umpan boiler dan air dalam boiler adalah sebagai berikut
Table 2.1 Kualitas air umpan boiler(sebelum proses demin plant)
pH value
7,0-10
TDS
Max 100 ppm
Total Solid
Max 2 ppm
Total Hardness
0,5 - 2 ppm
Silika (SiO2)
Max 5 ppm
Turbidity
Max 5 ppm
15
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Kualitas air dalam boiler(setelah proses demin plant)
1
pH value
9,0 - 10,5
TDS
Max 2000 ppm
Hardness
Max 2 ppm
Silika (SiO2)
Max 150 ppm
M. Alkalinity
500-800 ppm
P. Alkalinity
Max 600 ppm
O. Alkalinity
300-500 ppm
Sulphit
20-80 ppm
Phospat
30-70 ppm
Karbon Aktif
Karbon aktif filter berfungsi untuk menghilangkan pengotor didalam air yang
belum tersaring pada sand filter. Karbon aktif berfungsi untuk mengurangi bau dan warna
dari feed water. Prinsip kerja karbon aktif adalah dengan proses absorpsi, dimana feed
water akan terkontak langsung dengan media karbon aktif di dalam vessel sehingga
terjadi proses absorpsi.
Gambar 2.4 Karbon Aktif
2
Kation Exchanger
Kation exchanger berfungsi untuk menukar mineral – mineral terlarut dalam air
dengan menggunakan resin (seperti pada Gambar 2.5). Resin pada kation exchanger akan
16
Universitas Sumatera Utara
mengurangi kandungan hardness dalam air. Prinsip pertukaran mineral ini dengan
memanfaatkan pertukaran ion dengan menggunakan resin. Proses pengolahan di kation
exchanger tank, air masuk dari puncak tangki dan didistribusi melalui nozzles, lalu terjadi
kontak dengan resin dan air keluar melalui bawah tangki. Jika didapat kadar hardness
sudah tinggi, maka perlu dilakukan proses regenerasi resin.
Adapun proses yang dilakukan pada regenerasi kation adalah
-
Backwash
Backwash bertujuan untuk mengurangi kepadatan di resin. Pada proses backwash,
aliran air masuk dari bawah, sehingga kepadatan resin berkurang. Dengan proses
backwash ini juga diharapkan kotoran yang melekat di resin dapat terlepas, sehingga
kinerja resin dapat lebih baik.
-
Injeksi bahan kimia (regeneran)
Injeksi bahan kimia regeneran di kation exchanger berfungsi untuk menghilangkan logam
alkali seperti Ca, Na dan Mg yang melekat di resin, yang mana menyebabkan resin
menjadi jenuh dan kemampuannya berkurang. Regeneran yang digunakan saat ini adalah
HCl 33%.
-
Pembilasan (Slow rinse dan Fast rinse)
Slow rinse dan fast rinse bertujuan untuk menghilangkan sisa regeneran yang telah
berikatan dengan pengotor. Slow rinse ini menggunakan kecepatan air yang
rendah sedangkan fast rinse ini menggunakan kecepatan air yang tinggi.
Berikut penggunaan kation exchanger pada PLTBS.
17
Universitas Sumatera Utara
(b)
(a)
Gambar 2.5 a. Kation Exchanger
b. Resin yang digunakan
3
Anion Exchanger
Anion exchanger berfungsi untuk menukar mineral yang mengandung ion-ion
negatif pengotor di air seperti SO42, CL-, SiO2. Pada proses pengolahan di anion
exchanger tank, air masuk dari puncak tangki dan didistribusi, lalu terjadi kontak dengan
resin dan air keluar melalui bawah tangki. Jika sudah jenuh, maka resin harus
diregenerasi. Adapun proses regenerasi yang dilakukan di anion exchanger sama dengan
kation exchanger, hanya perbedaannya terdapat pada injeksi regenerannya yang
menggunakan NaOH 40%.
Gambar 2.6. Anion Exchanger
18
Universitas Sumatera Utara
4
Demin Water Tank
Demin Water Tank merupakan tangki penyimpan air sebelum dikirim ke Mixed
Bed Exchanger. Demin water tank yang digunakan sebanyak 1 unit (Gambar 2.7) dengan
volume 40 m3.
Gambar 2.7 Demin Water Tank
5
Mixed Bed Exchanger
Pada mixed bed tank terjadi pertukaran kation dan anion secara bersamaan.
PLTBS menggunakan mixed bed sebanyak 1 unit (Gambar 2.8) dengan debit aliran air
dalam mixed bed 10 m3/h.
Gambar 2.8 Mixed Bed Exchanger
19
Universitas Sumatera Utara
Bed yang terdapat pada mixed bed tank diregenerasi menggunakan HCl untuk
regenerasi kation sedangkan NaOH untuk regenerasi anion. Proses pengolahannya adalah
air dari demin water tank dipompa menggunakan mixed bed pump menuju ke mixed bed
tank, kemudian air mengalir menuju bagian bawah melalui tumpukan bed sehingga
terjadi pertukaran ion kemudian keluar menuju boiler feed tank.
6
Boiler Feed Tank
Boiler feed tank berfungsi sebagai tempat penampungan hasil pengolahan
demineralisasi dan sirkulasi air dari kondensor. Didalam boiler feed tank, air dipanaskan
melalui steam injeksi yang terdapat di dasar tangki. Kapasitas boiler feed tank yang ada
di PLTBS (seperti Gambar 2.9) adalah 40 m3. Steam yang digunakan untuk pemanasan di
boiler feed tank adalah superheated steam yang sebelumnya sudah diturunkan
tekanannya menggunakan PRV sehingga diharapkan suhunya 60-80 0C.
Gambar 2.9 Boiler Feed Tank
20
Universitas Sumatera Utara
7
Deaerator
Deaerator berfungsi untuk mengurangi gas yang terlarut dalam air (O2 dan CO2)
dan memanaskan temperatur feed water dengan menggunakan pemanfaatan injeksi
steam. Gas-gas terlarut tersebut harus dihilangkan karena dapat menyebabkan korosi.
PLTBS menggunakan deaerator sebanyak satu unit (seperti pada Gambar 2.10) dengan
kapasitas 50 m3, air masuk dearator pada suhu 50 oC dan keluar pada suhu 95-105 oC.
Selanjutnya air dari deaerator dipompakan ke boiler menggunakan electric pump
ataupun steam pump, dimana sebelumnya ditambahkan injeksi bahan kimia untuk
mengatur komposisi pH, oksigen, silica dan hardness yang masih terdapat dari hasil
pengolahan demin plant. Hal ini untuk menjaga agar tidak terjadi kerusakan pada boiler.
Gambar 2.10 Deaerator
8.
Kondenser
Tujuan utama dari kondenser dan sistem air sirkulasi adalah untuk mengambil
panas penguapan (latent heat) dari uap air yang keluar dari pengeluaran paling akhir dari
steam turbine, dan untuk mentransfer latent heat ke air sirkulasi yang merupakan media
untuk menghilangkan panas ini ke atmosfer. Tujuan dari kondenser dan sistem sirkulasi
21
Universitas Sumatera Utara
air adalah untuk menarik kembali kondensat hasil dari perubahan fase dalam uap keluar
turbin dan untuk mensirkulasikannya sebagai fluida kerja dalam siklus.
Peralatan yang dibutuhkan untuk suatu sistem tergantung pada jenis suatu sistem
yang digunakan. Ada 2 jenis kondenser, yaitu kontak permukaan dan kontak langsung.
Sistem kondensasi steam menggunakan 2 unit surface condenser dengan prinsip
vacuum condensation untuk mendinginkan steam dari masing-masing turbin. Kebutuhan
air pendingin dilengkapi dengan 6 unit cooling tower.
Kondenser berfungsi untuk mengkondensasikan steam keluaran turbin menjadi air
kembali dengan pemanfaatan pertukaran kalor (heat exchanger). Pada PLTBS digunakan
surface condenser yang berfungsi untuk merubah exhaust steam dari turbin ke fase
cairnya agar dapat disirkulasi kembali ke boiler sebagai air umpan boiler.
Kondensor (seperti pada Gambar 2.11) digunakan di PLTBS Sei Mangkei ini
adalah merupakan heat exchanger tipe shell and tube, dimana mekanisme perpindahan
panas utamanya adalah kondensasi saturated steam pada sisi luar tube dan pemanasan
secara konveksi paksa dari circulating water di dalam tube.
Prinsip kerja surface condenser adalah steam masuk ke dalam shell kondensor
melalui steam inlet connection pada bagian atas kondensor yang berasal dari outlet
turbin. Steam kemudian bersinggungan dengan tube kondensor yang bertemperatur
rendah sehingga temperatur steam turun dan terkondensasi, menghasilkan kondensat
yang terkumpul pada hot well. Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara
mensirkulasikan air dari cooling tower dengan temperatur 330C yang menyerap kalor dari
steam pada proses kondensasi.
22
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Kondenser
2.3.4 Unit produksi tenaga gerak dan listrik (turbin dan generator)
Turbin uap adalah merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi
potensial uap menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Kerja putaran
poros ini kemudian dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator.
Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi
listrik. Tenaga mekanik pada generator berasal dari turbin yang
diputar dengan
memanfaatkan energi potensial dari uap. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator
adalah arus AC (arus bolak-balik). Generator yang digunakan adalah generator sinkron
atau biasa disebut dengan alternator.
Alternator atau generator sinkron yang digunakan pada Pembangkit Listrik Sei
Mangkei berjumlah 2 buah, dimana masing-masing unitnya memiliki daya terpasang
sebesar 3,5 MW. Tegangan keluaran dari masing-masing alternator adalah 6600 V.
Gambar 2.12 Alternator 3,5 MW Sei Mangkei
23
Universitas Sumatera Utara
2.3.5 Sistem Air Pendingin (Cooling Water)
Cooling Tower yang terdapat pada Gambar 2.13 merupakan suatu peralatan yang
digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air
dan mengemisikannya ke atmosfir. Cooling tower menggunakan penguapan dimana
sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir.
Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan. Menara pendingin
mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan-peralatan yang hanya menggunakan
udara untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya
lebih efektif dan efisien energinya.
Gambar 2.13 Cooling Tower
24
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Motor Induksi 3 Fasa
Motor induksi 3 fasa adalah mesin yang mengubah energi listrik arus bolak-balik
(AC) 3 fasa menjadi energi mekanis berupa putaran. Motor induksi merupakan motor
arus bolak-balik(AC) yang paling luas penggunaannya dan dapat dijumpai dalam setiap
aplikasi industri maupun rumah tangga. Sesuai dengan penamaannya arus rotor dari
motor induksi ini diperoleh dari arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan
relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan
arus stator.
Motor induksi memiliki konstruksi yang kuat, sederhana, serta berbiaya murah
dalam perawatannya. Motor induksi memiliki efisiensi yang tinggi saat berbeban penuh.
Akan tetapi jika dibandingkan dengan motor DC, motor induksi memiliki kelemahan
dalam pengaturan kecepatan. Pada motor DC pengaturan kecepatan lebih mudah
dilakukan dari motor induksi.
2.1.1. Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa
Motor induksi terdiri dari 2 komponen utama yaitu rotor dan stator. Bagian yang
bergerak merupakan rotor dan bagian yang tidak bergerak atau diam disebut stator.
Terdapat celah udara antara rotor dan stator yang jaraknya kecil. Konstruksi motor
induksi dapat dilihat pada Gambar 2.1.
6
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1. Penampang rotor dan stator motor induksi.
2.1.2. Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa
Jika pada terminal tiga fasa stator motor induksi diberi suplai tegangan tiga fasa
seimbang, maka akan mengalir arus pada konduktor di tiap belitan fasa stator dan akan
menghasilkan fluksi bolak-balik . Amplitudo fluksi per fasa yang dihasilkan berubah
secara sinusoidal dan menghasilkan fluks resultan (medan putar) dengan magnitud yang
nilainya konstan yang berputar dengan kecepatan sinkron. Medan putar akan terinduksi
melalui celah udara menghasilkan ggl induksi (ggl lawan) pada belitan fasa stator Medan
putar tersebut juga akan memotong konduktor-konduktor belitan rotor. Hal ini terjadi
karena adanya perbedaan relatif antara kecepatan fluksi yang berputar dengan konduktor
rotor yang diam, yang disebut juga dengan slip (s). Akibat adanya slip, maka ggl (gaya
gerak listrik) akan terinduksi pada konduktor-konduktor rotor. Karena belitan rotor
merupakan rangkaian tertutup, baik melalui cincin ujung (end ring) ataupun tahanan luar,
maka arus akan mengalir pada konduktor-konduktor rotor. Karena konduktor-konduktor
rotor yang mengalirkan arus ditempatkan di dalam daerah medan magnet yang dihasilkan
stator, maka akan terbentuklah gaya mekanik (gaya lorentz) pada konduktor-konduktor
rotor. Hal ini sesuai dengan hukum gaya lorentz yaitu bila suatu konduktor yang dialiri
7
Universitas Sumatera Utara
arus berada dalam suatu kawasan medan magnet, maka konduktor tersebut akan
mendapat gaya elektromagnetik (gaya lorentz). Gaya F yang dihasilkan pada konduktorkonduktor rotor tersebut akan menghasilkan torsi (τ). Bila torsi mula yang dihasilkan
pada rotor lebih besar daripada torsi beban (τ0 > τb), maka rotor akan berputar searah
dengan putaran medan putar stator.
Motor induksi 3 fasa memiliki daya input yang bersumber dari daya masukkan
berupa tegangan dan arus listrik yang dimana rumus untuk mencari daya motor induksi 3
fasa adalah
P=
.............................................................(1.1)
Beban dari motor induksi memiliki hubungan dengan efisiensi motornya. Motor
induksi biasanya dirancang untuk beroperasi pada beban 50-100% dan akan paling
efisien pada beban 75%. Pada saat beban turun dibawah 50% efisiensi akan turun dengan
cepat seperti pada Gambar 2.2. Maka dalam penentuan kerja motor akan bermanfaat bila
menenttukan beban dan efisiensinya.
Gambar 2.2 efisiensi motor beban sebagian(fungsi dari % efisiensi beban)
8
Universitas Sumatera Utara
2.2. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit(PLTBS)
Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit (PLTBS) merupakan salah satu
pembangkit listrik yang sedang dikembangkan oleh Indonesia dikarenakan sumbernya
yang merupakan energi terbarukan. Dalam hal ini sumber energi terbarukan yang
digunakan oleh Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit adalah limbah dari hasil
pengolahan kelapa sawit berupa cangkang dan tandan kosong. Sumber bahan bakar ini
biasanya didatangkan dari sejumlah Pabrik Kelapa Sawit.
Pembangkit Listrik Tenaga Biomasa Sawit (PLTBS) Sei Mangkei yang telah
dibangun, didesain dengan dua sistem pembangkit (2 x 3,5 MW). Sistem pembangkit
dibuat paralel, sehingga jika salah satu pembangkit tidak beroperasi maka pembangkit
yang lain masih tetap dapat memberikan suplai listrik tanpa kendala yang berarti.
2.3. Mesin dan Peralatan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit
Pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) yang berbahan bakar biomassa sawit
yaitu PLTBS, di dalamnya terdapat mesin-mesin dan peralatan yang di mana setiap
peralatannya dikelompokkan dalam unit-unit berdasarkan kegunaannya. Unit-unit utama
yang menyusun PLTBS terdiri dari :
a.
Unit persiapan bahan bakar
b. Unit pembangkit uap (boiler)
c. Unit pengolahan air umpan boiler
d. Unit produksi tenaga gerak dan listrik (turbin)
e. Unit pendingin (cooling tower)
9
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Unit Persiapan Bahan Bakar
Kebutuhan cangkang untuk bahan bakar PLTBS diperoleh dari PKS Sei Mangkei
serta didapat dari PKS lainnya. Seluruh cangkang yang masuk ditimbun disekitaran
pabrik dan akan diangkat menggunakan alat berat menuju unloading station sebelum
dijatuhkan menuju screw conveyor untuk dibawa menuju ruang pembakaran yang ada
dalam dua unit ruang pembakaran di boiler.
2.3.2 Unit Pembangkit Uap (Boiler)
Boiler adalah suatu alat untuk membangkitkan uap yang digunakan dalam power
plant, proses atau tujuan pemanasan dengan spesifikasi kapasitas, tekanan dan temperatur
tertentu. Boiler merupakan peralatan utama yang diperlukan dalam proses konversi
energi panas hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi kinetis uap yang mempunyai
tekanan dan temperatur tertentu.
Pada PLTBS, cangkang merupakan bahan bakar utama pada boiler. Boiler
berguna untuk mengubah air menjadi uap panas bertekanan tinggi yang kemudian
dipergunakan untuk memutar sudu turbin yang terintegrasi dengan generator listrik untuk
membangkitkan energi listrik.
Limbah biomassa dapat dikonversi menjadi energi yang bermanfaat (panas/listrik)
menggunakan teknologi konversi pembakaran langsung. Produk utama dari pembakaran
langsung ini adalah panas.
Untuk menjaga pembakaran biomassa yang kontinu ada kondisi tertentu yang
harus di penuhi, yaitu :
Kecukupan campuran bahan bakar dan oksigen (udara) dalam perbandingan yang
terkontrol dan terjaga.
10
Universitas Sumatera Utara
Api yang sudah dimulai dalam ruang pembakaran boiler akan memindahkan
panasnya ke umpan bahan bakar baru untuk menjaga kelangsungan pembakaran.
Selama pencampuran bahan bakar dan udara, kontak antara oksigen dalam udara
dengan bahan bakar merupakan hal penting untuk mencapai pembakaran yang sempurna.
Makin baik kontaknya maka pembakaran akan berlangsung lebih cepat dan sempurna.
Pada proses pembakaran bahan bakar padat, hanya bahan bakar bentuk gas yang menyala
dan menghasilkan panas, sedang bentuk lainnya (cair dan padat) tidak menyala tetapi
sebetulnya akan mengkonsumsi panas dalam proses pengeringan dan terbentuknya zat
volatile untuk kemudian secara kimia dikonversi menjadi bahan bakar gas. Sehingga
kunci pada pembakaran biomassa adalah laju pembentukan gas dari biomassa padat dan
arang.
Untuk mencapai pembakaran yang cepat diperlukan ukuran partikel limbah
biomassa yang lebih kecil, makin besar ukuran partikel, maka akan mengakibatkan makin
lama terjadinya proses pembakaran. Sehingga ukuran partikel limbah biomassa menjadi
faktor penting pada proses kecepatan pembakaran.
Kandungan air (moisture content) dalam biomassa akan mengurangi kandungan
energi yang dinyatakan dalam nilai kalor, karena sebagian energi akan digunakan untuk
menguapkan air dalam biomassa.
Biomassa mengandung beberapa komponen yang tidak dapat terbakar berupa abu.
Abu itu sendiri tidak dinginkan, karena akan memerlukan pemurnian gas buang.
Kandungan abu dalam biomassa dapat berasal dari tanah dan pasir. Juga garam-garam
yang terabsorbsi selama periode proses pertumbuhan tanaman.
11
Universitas Sumatera Utara
Limbah biomassa umumnya mengandung sekitar 80% (dalam persentase zat
kering) zat terbang ( volatile matter). Ini artinya bahwa komponen biomassa ini akan
melepas 80% beratnya dalam bentuk gas, sementara yang tertinggal adalah arang.
Bagian-bagian dari boiler dapat dilihat pada Gambar 2.3. Syarat yang harus
dipenuhi oleh suatu generator uap atau boiler antara lain fluida harus terlindung secara
aman, uap harus terkirim ke pengguna dengan spesifikasi tekanan, temperatur, kapasitas
dan kualitas sesuai dengan yang dibutuhkan, kalor harus dibangkitkan dan disalurkan
dengan kerugian seminimal mungkin.
Bagian-bagian dari boiler adalah :
a. Ruang Bakar (furnace)
Ruang bakar adalah ruang tempat terjadinya proses pembakaran bahan bakar
untuk menghasilkan kalor yang akan digunakan untuk mengubah air menjadi uap.
Sistem pemasukan bahan bakar ke dalam dapur ketel diatur oleh suatu alat
pengumpan dan dibantu oleh hembusan udara, sehingga bahan bakar tersebut merata
keseluruh permukaan ruang dapur. Di dalam ruangan pembakaran ini, pipa ketel
menerima radiasi panas dari nyala api dan gas asap.
b. Upper Drum
Upper drum merupakan tempat penampungan air umpan dari economizer
dan steam yang masih bersifat jenuh (saturated steam). Upper drum memiliki diameter
1200 mm dengan volume 8,3 m3. Hal yang harus dikontrol di upper drum adalah level
air.
12
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Boiler
c. Pemanas Lanjut (Superheater)
Pemanas lanjut adalah bagian boiler yang berfungsi untuk menaikkan temperatur
uap jenuh menjadi uap panas lanjut. Proses yang terjadi yaitu merubah uap basah
(saturated steam) menjadi uap kering (superheated steam). Saluran pipa yang berisi uap
jenuh dilewatkan ke gas pembakaran sehingga terjadi perpindahan kalor kembali ke uap.
Karena ada kalor yang masuk, temperatur uap jenuh akan naik sampai kondisi uap panas
lanjut. Dengan kondisi uap panas lanjut yang masuk turbin akan menaikkan efisiensi
turbin.
d. Economizer
Economizer adalah sejenis heat exchanger yang terdiri dari fluida air yang akan
masuk boiler. Komponen ini berfungsi untuk menaikkan temperatur air isian sebelum
masuk tangki uap (steam drum) dengan memanfaatkan kalor yang dibawa oleh aliran gas
buang (Flue Gas).
13
Universitas Sumatera Utara
e. Fan
Fan berfungsi sebagai sistem tarikan paksa dalam generator uap. Terdiri dari dua
jenis fan yaitu induced draft fan dan forced draft fan. Induced draft fan adalah fan
sebagai penghisap gas buang dan ditempatkan pada saluran gas buang setelah air
preheater untuk dikeluarkan melalui cerobong asap/chimney. Sedangkan force draft fan
adalah fan penghembus untuk mengalirkan udara ke ruang bakar, ditempatkan sebelum
air preheater, tekanan yang disediakan fan tidak tinggi hanya untuk mengimbangi
penurunan tekanan pada saluran udara sampai masuk dapur. Forced draft fan terbagi ada
2 yaitu: Primary FD Fan yang berfungsi untuk mensuplai udara segar melalui bagian kisi
bawah sedangkan Secondary FD Fan berfungsi untuk menghembuskan bahan bakar
hingga tersebar ke seluruh permukaan dapur (furnace).
f. Multi cyclone
Multi cyclone berfungsi untuk menangkap abu-abu dari gas buang ke chimney.
g. Air preheater
Alat ini dipergunakan untuk memanaskan air dengan udara pembakaran dari
Force Draft Fan (FDF). Adapun proses pemanasan air ini menggunakan gas buang dari
pembakaran.
h. Alat penampung abu (Bottom Ash Hopper)
Untuk mencegah pencemaran udara oleh debu-debu halus maka dipasang dust
cyclone atau pun airlock.
i. Cerobong asap (Chimney)
Cerobong berfungsi untuk membuang gas buang hasil pembakaran ke lingkungan.
14
Universitas Sumatera Utara
2.3.3 Unit Pengolahan Air Umpan Boiler
Air umpan boiler untuk PLTBS disuplai dari satu unit demin plant. Sistem
pengolahan air ini terdiri dari unit carbon active filter, unit cation ion exchanger, dan unit
anion ion exchanger serta mixbed yang dipasang untuk memenuhi kriteria air umpan
boiler. Air digunakan sebagai air umpan boiler untuk menghasilkan uap. Air yang akan
diolah ini, berasal dari water treatment plant (WTP) Kawasan Industri yang terdapat di
area PKS Sei Mangkei. Air di supply dengan menggunakan pompa dari WTP melalui
Ground Tank (kapasitas 20 m3) dan Water tower Tank (kapasitas 60 m3) di PLTBS.
Sebelum masuk ke boiler, kualitas air harus sesuai dengan standar mutu air umpan boiler
dan air boiler dengan melakukan proses demineralisasi di demin plant, agar tidak
menimbulkan permasalahan pada pipa boiler.
Kandungan logam-logam terlarut didalam air seperti silika, Alkalinity, hardness,
besi dapat menyebabkan proses yang tidak diinginkan didalam perpipaan boiler dan
steam yang dihasilkan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengontrolan secara terus
menerus terhadap parameter tersebut. Semua proses pengolahannya disebut proses demin
plant.
Kriteria kualitas air umpan boiler dan air dalam boiler adalah sebagai berikut
Table 2.1 Kualitas air umpan boiler(sebelum proses demin plant)
pH value
7,0-10
TDS
Max 100 ppm
Total Solid
Max 2 ppm
Total Hardness
0,5 - 2 ppm
Silika (SiO2)
Max 5 ppm
Turbidity
Max 5 ppm
15
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Kualitas air dalam boiler(setelah proses demin plant)
1
pH value
9,0 - 10,5
TDS
Max 2000 ppm
Hardness
Max 2 ppm
Silika (SiO2)
Max 150 ppm
M. Alkalinity
500-800 ppm
P. Alkalinity
Max 600 ppm
O. Alkalinity
300-500 ppm
Sulphit
20-80 ppm
Phospat
30-70 ppm
Karbon Aktif
Karbon aktif filter berfungsi untuk menghilangkan pengotor didalam air yang
belum tersaring pada sand filter. Karbon aktif berfungsi untuk mengurangi bau dan warna
dari feed water. Prinsip kerja karbon aktif adalah dengan proses absorpsi, dimana feed
water akan terkontak langsung dengan media karbon aktif di dalam vessel sehingga
terjadi proses absorpsi.
Gambar 2.4 Karbon Aktif
2
Kation Exchanger
Kation exchanger berfungsi untuk menukar mineral – mineral terlarut dalam air
dengan menggunakan resin (seperti pada Gambar 2.5). Resin pada kation exchanger akan
16
Universitas Sumatera Utara
mengurangi kandungan hardness dalam air. Prinsip pertukaran mineral ini dengan
memanfaatkan pertukaran ion dengan menggunakan resin. Proses pengolahan di kation
exchanger tank, air masuk dari puncak tangki dan didistribusi melalui nozzles, lalu terjadi
kontak dengan resin dan air keluar melalui bawah tangki. Jika didapat kadar hardness
sudah tinggi, maka perlu dilakukan proses regenerasi resin.
Adapun proses yang dilakukan pada regenerasi kation adalah
-
Backwash
Backwash bertujuan untuk mengurangi kepadatan di resin. Pada proses backwash,
aliran air masuk dari bawah, sehingga kepadatan resin berkurang. Dengan proses
backwash ini juga diharapkan kotoran yang melekat di resin dapat terlepas, sehingga
kinerja resin dapat lebih baik.
-
Injeksi bahan kimia (regeneran)
Injeksi bahan kimia regeneran di kation exchanger berfungsi untuk menghilangkan logam
alkali seperti Ca, Na dan Mg yang melekat di resin, yang mana menyebabkan resin
menjadi jenuh dan kemampuannya berkurang. Regeneran yang digunakan saat ini adalah
HCl 33%.
-
Pembilasan (Slow rinse dan Fast rinse)
Slow rinse dan fast rinse bertujuan untuk menghilangkan sisa regeneran yang telah
berikatan dengan pengotor. Slow rinse ini menggunakan kecepatan air yang
rendah sedangkan fast rinse ini menggunakan kecepatan air yang tinggi.
Berikut penggunaan kation exchanger pada PLTBS.
17
Universitas Sumatera Utara
(b)
(a)
Gambar 2.5 a. Kation Exchanger
b. Resin yang digunakan
3
Anion Exchanger
Anion exchanger berfungsi untuk menukar mineral yang mengandung ion-ion
negatif pengotor di air seperti SO42, CL-, SiO2. Pada proses pengolahan di anion
exchanger tank, air masuk dari puncak tangki dan didistribusi, lalu terjadi kontak dengan
resin dan air keluar melalui bawah tangki. Jika sudah jenuh, maka resin harus
diregenerasi. Adapun proses regenerasi yang dilakukan di anion exchanger sama dengan
kation exchanger, hanya perbedaannya terdapat pada injeksi regenerannya yang
menggunakan NaOH 40%.
Gambar 2.6. Anion Exchanger
18
Universitas Sumatera Utara
4
Demin Water Tank
Demin Water Tank merupakan tangki penyimpan air sebelum dikirim ke Mixed
Bed Exchanger. Demin water tank yang digunakan sebanyak 1 unit (Gambar 2.7) dengan
volume 40 m3.
Gambar 2.7 Demin Water Tank
5
Mixed Bed Exchanger
Pada mixed bed tank terjadi pertukaran kation dan anion secara bersamaan.
PLTBS menggunakan mixed bed sebanyak 1 unit (Gambar 2.8) dengan debit aliran air
dalam mixed bed 10 m3/h.
Gambar 2.8 Mixed Bed Exchanger
19
Universitas Sumatera Utara
Bed yang terdapat pada mixed bed tank diregenerasi menggunakan HCl untuk
regenerasi kation sedangkan NaOH untuk regenerasi anion. Proses pengolahannya adalah
air dari demin water tank dipompa menggunakan mixed bed pump menuju ke mixed bed
tank, kemudian air mengalir menuju bagian bawah melalui tumpukan bed sehingga
terjadi pertukaran ion kemudian keluar menuju boiler feed tank.
6
Boiler Feed Tank
Boiler feed tank berfungsi sebagai tempat penampungan hasil pengolahan
demineralisasi dan sirkulasi air dari kondensor. Didalam boiler feed tank, air dipanaskan
melalui steam injeksi yang terdapat di dasar tangki. Kapasitas boiler feed tank yang ada
di PLTBS (seperti Gambar 2.9) adalah 40 m3. Steam yang digunakan untuk pemanasan di
boiler feed tank adalah superheated steam yang sebelumnya sudah diturunkan
tekanannya menggunakan PRV sehingga diharapkan suhunya 60-80 0C.
Gambar 2.9 Boiler Feed Tank
20
Universitas Sumatera Utara
7
Deaerator
Deaerator berfungsi untuk mengurangi gas yang terlarut dalam air (O2 dan CO2)
dan memanaskan temperatur feed water dengan menggunakan pemanfaatan injeksi
steam. Gas-gas terlarut tersebut harus dihilangkan karena dapat menyebabkan korosi.
PLTBS menggunakan deaerator sebanyak satu unit (seperti pada Gambar 2.10) dengan
kapasitas 50 m3, air masuk dearator pada suhu 50 oC dan keluar pada suhu 95-105 oC.
Selanjutnya air dari deaerator dipompakan ke boiler menggunakan electric pump
ataupun steam pump, dimana sebelumnya ditambahkan injeksi bahan kimia untuk
mengatur komposisi pH, oksigen, silica dan hardness yang masih terdapat dari hasil
pengolahan demin plant. Hal ini untuk menjaga agar tidak terjadi kerusakan pada boiler.
Gambar 2.10 Deaerator
8.
Kondenser
Tujuan utama dari kondenser dan sistem air sirkulasi adalah untuk mengambil
panas penguapan (latent heat) dari uap air yang keluar dari pengeluaran paling akhir dari
steam turbine, dan untuk mentransfer latent heat ke air sirkulasi yang merupakan media
untuk menghilangkan panas ini ke atmosfer. Tujuan dari kondenser dan sistem sirkulasi
21
Universitas Sumatera Utara
air adalah untuk menarik kembali kondensat hasil dari perubahan fase dalam uap keluar
turbin dan untuk mensirkulasikannya sebagai fluida kerja dalam siklus.
Peralatan yang dibutuhkan untuk suatu sistem tergantung pada jenis suatu sistem
yang digunakan. Ada 2 jenis kondenser, yaitu kontak permukaan dan kontak langsung.
Sistem kondensasi steam menggunakan 2 unit surface condenser dengan prinsip
vacuum condensation untuk mendinginkan steam dari masing-masing turbin. Kebutuhan
air pendingin dilengkapi dengan 6 unit cooling tower.
Kondenser berfungsi untuk mengkondensasikan steam keluaran turbin menjadi air
kembali dengan pemanfaatan pertukaran kalor (heat exchanger). Pada PLTBS digunakan
surface condenser yang berfungsi untuk merubah exhaust steam dari turbin ke fase
cairnya agar dapat disirkulasi kembali ke boiler sebagai air umpan boiler.
Kondensor (seperti pada Gambar 2.11) digunakan di PLTBS Sei Mangkei ini
adalah merupakan heat exchanger tipe shell and tube, dimana mekanisme perpindahan
panas utamanya adalah kondensasi saturated steam pada sisi luar tube dan pemanasan
secara konveksi paksa dari circulating water di dalam tube.
Prinsip kerja surface condenser adalah steam masuk ke dalam shell kondensor
melalui steam inlet connection pada bagian atas kondensor yang berasal dari outlet
turbin. Steam kemudian bersinggungan dengan tube kondensor yang bertemperatur
rendah sehingga temperatur steam turun dan terkondensasi, menghasilkan kondensat
yang terkumpul pada hot well. Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara
mensirkulasikan air dari cooling tower dengan temperatur 330C yang menyerap kalor dari
steam pada proses kondensasi.
22
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Kondenser
2.3.4 Unit produksi tenaga gerak dan listrik (turbin dan generator)
Turbin uap adalah merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi
potensial uap menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Kerja putaran
poros ini kemudian dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator.
Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi
listrik. Tenaga mekanik pada generator berasal dari turbin yang
diputar dengan
memanfaatkan energi potensial dari uap. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator
adalah arus AC (arus bolak-balik). Generator yang digunakan adalah generator sinkron
atau biasa disebut dengan alternator.
Alternator atau generator sinkron yang digunakan pada Pembangkit Listrik Sei
Mangkei berjumlah 2 buah, dimana masing-masing unitnya memiliki daya terpasang
sebesar 3,5 MW. Tegangan keluaran dari masing-masing alternator adalah 6600 V.
Gambar 2.12 Alternator 3,5 MW Sei Mangkei
23
Universitas Sumatera Utara
2.3.5 Sistem Air Pendingin (Cooling Water)
Cooling Tower yang terdapat pada Gambar 2.13 merupakan suatu peralatan yang
digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air
dan mengemisikannya ke atmosfir. Cooling tower menggunakan penguapan dimana
sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir.
Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan. Menara pendingin
mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan-peralatan yang hanya menggunakan
udara untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya
lebih efektif dan efisien energinya.
Gambar 2.13 Cooling Tower
24
Universitas Sumatera Utara