Penentuan Besar Daya Motor Induksi 3 Fasa Untuk Penggerak Conveyor Dan Pompa Pada Pltbs Sei Mangkei
PENENTUAN BESAR DAYA MOTOR INDUKSI 3 FASA UNTUK PENGGERAK
CONVEYOR DAN POMPA PADA PLTBS SEI MANGKEI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam
menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
oleh
FRANSISCO SIMANIHURUK
NIM : 090402035
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PLTBS merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan limbah sawit sebagai
bahan bakarnya untuk menghasilkan uap yang bertekanan yang memutar turbin untuk
menggerakkan rotor pada generator. Bahan bakar yang digunakan pada PLTBS sei
mangkei saat ini adalah cangkang. Cangkang sawit di masukkan dengan menggunakan
conveyor yang diputar motor induksi menuju ruang pembakaran boiler.
Motor induksi juga digunakan sebagai pompa air untuk kebutuhan air pada boiler
di PLTBS. Motor induksi yang digunakan memiliki besar daya yang berbeda-beda
berdasarkan kebutuhan dari conveyor dan pompa itu sendiri.
Dengan menentukan dimensi dan banyaknya material yang akan diangkut conveyor dan
debit beserta head pada pompa maka akan didapat motor yang berdaya berapa cocok
sebagai penggeraknya. Pada Tugas Akhir ini diperoleh daya motor yang dibutuhkan
untuk menggerakkan screw conveyor adalah 2,2KW, 3KW, dan 4 KW, dan daya motor
yang diperlukan untuk memompa air untuk boiler adalah 12,5KW, 75KW, 110KW.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus dimana atas berkat, karunia dan
kasih-NYA lah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan judul
“PENENTUAN BESAR DAYA MOTOR INDUKSI 3 FASA UNTUK PENGGERAK
CONVEYOR DAN POMPA PADA PLTBS SEI MANGKEI“
Tugas Akhir ini merupakan suatu syarat bagi penulis untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara
Dengan selesainya Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya
kepada
semua
pihak
yang
telah
membantu
penulis
dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini, antara lain kepada :
1. Kedua orangtua saya J Manihuruk dan T br Harefa, terima kasih atas do’a dan
kasih sayangnya hingga saat ini.
2. Keempat Saudariku Irene Firstina Manihuruk,Am.Keb., Selvi F. Manihuruk,
Melisa M. Manihuruk dan Vanesha G. Manihuruk
atas dorongan dan
motivasinya untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro FT-USU
4. Bapak Ir. Syamsul Amin, M.S, selaku dosen pembimbing penulis yang telah
membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ii
Universitas Sumatera Utara
5. Bapak Ir.Riswan Dinzi, MT, selaku dosen wali dan dosen pengguji penulis yang
telah membimbing penulis selama menjalani masa perkuliahan.
6. Bapak Ir Eddy Warman, MT, selaku dosen penguji penulis yang membantu dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
7. Bapak Ir. Deny Mulyawan, MT, selaku Manager PLSMK dan Bapak Ir Dommy
Simatupang selaku Kepala teknik PLSMK yang telah membantu penulis dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
8. Rekan-rekan seperjuangan angkatan 2009 atas motivasi dan dorongannya,
9. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan
di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak
kesalahan dan kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik
dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang
ini sangat penulis harapkan.
Akhir kata, penulis berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan
menambah wawasan bagi para pembacanya.
Medan,
juni 2014
Penulis
Fransisco Simanihuruk
NIM 090402035
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .. ............................................................................................................i
KATA PENGANTAR … ........................................................................................ ii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .. ................................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR .. ............................................................................................ viii
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang .. ............................................................................... 1
I.2. Tujuan Penulisan ............................................................................... 2
I.3. Batasan Masalah .. ............................................................................ 3
I.4. Metode Penulisan .. ............................................................................ 3
I.5. Sistematika Penulisan .. .................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Motor Induksi 3 Fasa .. ..................................................................... 6
II.1.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa.. ...................................... 6
iv
Universitas Sumatera Utara
II.2. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit(PLTBS).. ..................... 7
II.3. Mesin dan Peralatan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit.. ... 8
II.3.1. Unit Persiapan Bahan Bakar.. ................................................. 9
II.3.2. Unit Pembangkit Uap (Boiler) .. ............................................ 10
II.3.3. Unit Pengolahan Air Umpan Boiler.. ...................................... 16
II.3.4. Unit produksi tenaga gerak dan listrik (turbin).. ..................... 24
II.3.5. Sistem Air Pendingin (Cooling Water).. ................................. 25
BAB III PENENTUAN BESAR DAYA MOTOR INDUKSI 3 FASA UNTUK
PENGGERAK CONVEYOR DAN POMPA
III.1. Conveyor ............................................................................................ 26
III.1.1. Screw Conveyor .. .................................................................. 27
III.1.2. Belt Conveyor ....................................................................... 29
III.1.3. Vibrating Conveyor ............................................................... 30
III.1.4. Bucket Elevator ...................................................................... 32
III.2. Pompa .. ............................................................................................. 34
III.2.1. Pompa Gear(Pompa Gigi) .. ................................................... 34
v
Universitas Sumatera Utara
III.2.2. Pompa baling-baling.. ............................................................ 35
III.2.3. Pompa Piston.. ....................................................................... 36
III.2.4. Pompa Sentrifugal.. ................................................................ 36
III.3. Penentuan Daya Motor Untuk Kerja Screw Conveyor.. .................... 37
III.4. Penentuan Daya Motor Untuk Pompa .. ............................................ 40
BAB IV PERHITUNGAN PENENTUAN BESAR DAYA MOTOR 3 FASA
UNTUK PENGGERAK CONVEYOR DAN POMPA
IV.1. Perhitungan Daya Motor Untuk Kerja Screw Conveyor .. ................ 42
IV.2. Perhitungan Daya Motor Untuk Kerja Pompa.. ................................. 49
BAB V PENUTUP
V.1. Kesimpulan .. ..................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
TABEL 2.1. Kualitas air umpan boiler.. ...................................................................16
TABEL 2.2. Kualitas air dalam boiler.. ....................................................................16
TABEL 4.1. Data hasil pengukuran panjang, diameter, ketinggian dan volume
cangkang dari masing-masing screw conveyor .. ......................................................43
TABEL 4.2. Data hasil pengukuran tegangan masuk(V), arus masuk(I), dan
factor daya(cos ) dari masing-masing motor induksi … ......................................... 43
TABEL 4.3. Hasil analisis data daya beban, daya input, dan efisiensi motor 3
fasa untuk kerja screw conveyor ................................................................................ 48
TABEL 4.4. Data debit air, head, massa jenis, dan gravitasi dari pompa … ............ 50
TABEL 4.5. Data motor induksi untuk kerja pompa berupa tegangan
masuk(V), arus masuk(I), dan factor daya(cos ø) ...................................................... 50
TABEL 4.6. Hasil analisis data penentuan daya beban pompa, daya input, dan
efisiensi motor 3 fasa untuk kerja pompa ................................................................. 53
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Penampang rotor dan stator motor induksi..........................................7
Gambar 2.2. efisiensi motor beban sebagian(fungsi dari % efisiensi beban)…...... 8
Gambar 2.3. Boiler .. ............................................................................................... 14
Gambar 2.4. Karbon aktif.. ....................................................................................... 17
Gambar 2.5. Kation exchanger & resin .. ............................................................... 18
Gambar 2.6. Anion exchanger & resin .. ................................................................ 19
Gambar 2.7. Denim water tank .. ............................................................................ 20
Gambar 2.8. Mixed bed exchanger.. ........................................................................ 20
Gambar 2.9. Boiler feed tank .. ............................................................................... 21
Gambar 2.10. Deaerator .. ........................................................................................ 22
Gambar 2.11. Kondenser .. ...................................................................................... 24
Gambar 2.12. Alternator 3,5 MW Sei Mangkei .. ................................................... 25
Gambar 2.13. Cooling tower .. ................................................................................ 25
Gambar 3.1. Screw Conveyor.. ................................................................................ 27
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2. Flight Screw Conveyor.. ...................................................................... 28
Gambar 3.3. Screw Conveyor PLTBS Sei Mangkei.. .............................................. 29
Gambar 3.4. Belt Conveyor.. .................................................................................... 30
Gambar 3.5. Vibrating Conveyor.. ........................................................................... 32
Gambar 3.6 Bucket (timba) Minneapolis Type.. ...................................................... 33
Gambar 3.7. Bucket wet or sticky material.. ............................................................ 33
Gambar 3.8. Bucket crushed rock.. .......................................................................... 34
Gambar 3.9. Pompa gear.. ........................................................................................ 35
Gambar 3.10. Pompa baling-baling.. ........................................................................ 35
Gambar 3.11. Pompa piston.. ................................................................................... 36
Gambar 3.12. Pompa sentrifugal.. ............................................................................ 37
Gambar 3.13. Boiler Feed Water Pump.. ................................................................. 37
ix
Universitas Sumatera Utara
CONVEYOR DAN POMPA PADA PLTBS SEI MANGKEI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam
menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
oleh
FRANSISCO SIMANIHURUK
NIM : 090402035
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PLTBS merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan limbah sawit sebagai
bahan bakarnya untuk menghasilkan uap yang bertekanan yang memutar turbin untuk
menggerakkan rotor pada generator. Bahan bakar yang digunakan pada PLTBS sei
mangkei saat ini adalah cangkang. Cangkang sawit di masukkan dengan menggunakan
conveyor yang diputar motor induksi menuju ruang pembakaran boiler.
Motor induksi juga digunakan sebagai pompa air untuk kebutuhan air pada boiler
di PLTBS. Motor induksi yang digunakan memiliki besar daya yang berbeda-beda
berdasarkan kebutuhan dari conveyor dan pompa itu sendiri.
Dengan menentukan dimensi dan banyaknya material yang akan diangkut conveyor dan
debit beserta head pada pompa maka akan didapat motor yang berdaya berapa cocok
sebagai penggeraknya. Pada Tugas Akhir ini diperoleh daya motor yang dibutuhkan
untuk menggerakkan screw conveyor adalah 2,2KW, 3KW, dan 4 KW, dan daya motor
yang diperlukan untuk memompa air untuk boiler adalah 12,5KW, 75KW, 110KW.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus dimana atas berkat, karunia dan
kasih-NYA lah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan judul
“PENENTUAN BESAR DAYA MOTOR INDUKSI 3 FASA UNTUK PENGGERAK
CONVEYOR DAN POMPA PADA PLTBS SEI MANGKEI“
Tugas Akhir ini merupakan suatu syarat bagi penulis untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara
Dengan selesainya Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya
kepada
semua
pihak
yang
telah
membantu
penulis
dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini, antara lain kepada :
1. Kedua orangtua saya J Manihuruk dan T br Harefa, terima kasih atas do’a dan
kasih sayangnya hingga saat ini.
2. Keempat Saudariku Irene Firstina Manihuruk,Am.Keb., Selvi F. Manihuruk,
Melisa M. Manihuruk dan Vanesha G. Manihuruk
atas dorongan dan
motivasinya untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro FT-USU
4. Bapak Ir. Syamsul Amin, M.S, selaku dosen pembimbing penulis yang telah
membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ii
Universitas Sumatera Utara
5. Bapak Ir.Riswan Dinzi, MT, selaku dosen wali dan dosen pengguji penulis yang
telah membimbing penulis selama menjalani masa perkuliahan.
6. Bapak Ir Eddy Warman, MT, selaku dosen penguji penulis yang membantu dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
7. Bapak Ir. Deny Mulyawan, MT, selaku Manager PLSMK dan Bapak Ir Dommy
Simatupang selaku Kepala teknik PLSMK yang telah membantu penulis dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
8. Rekan-rekan seperjuangan angkatan 2009 atas motivasi dan dorongannya,
9. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan
di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak
kesalahan dan kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik
dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang
ini sangat penulis harapkan.
Akhir kata, penulis berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan
menambah wawasan bagi para pembacanya.
Medan,
juni 2014
Penulis
Fransisco Simanihuruk
NIM 090402035
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .. ............................................................................................................i
KATA PENGANTAR … ........................................................................................ ii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .. ................................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR .. ............................................................................................ viii
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang .. ............................................................................... 1
I.2. Tujuan Penulisan ............................................................................... 2
I.3. Batasan Masalah .. ............................................................................ 3
I.4. Metode Penulisan .. ............................................................................ 3
I.5. Sistematika Penulisan .. .................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Motor Induksi 3 Fasa .. ..................................................................... 6
II.1.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa.. ...................................... 6
iv
Universitas Sumatera Utara
II.2. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit(PLTBS).. ..................... 7
II.3. Mesin dan Peralatan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit.. ... 8
II.3.1. Unit Persiapan Bahan Bakar.. ................................................. 9
II.3.2. Unit Pembangkit Uap (Boiler) .. ............................................ 10
II.3.3. Unit Pengolahan Air Umpan Boiler.. ...................................... 16
II.3.4. Unit produksi tenaga gerak dan listrik (turbin).. ..................... 24
II.3.5. Sistem Air Pendingin (Cooling Water).. ................................. 25
BAB III PENENTUAN BESAR DAYA MOTOR INDUKSI 3 FASA UNTUK
PENGGERAK CONVEYOR DAN POMPA
III.1. Conveyor ............................................................................................ 26
III.1.1. Screw Conveyor .. .................................................................. 27
III.1.2. Belt Conveyor ....................................................................... 29
III.1.3. Vibrating Conveyor ............................................................... 30
III.1.4. Bucket Elevator ...................................................................... 32
III.2. Pompa .. ............................................................................................. 34
III.2.1. Pompa Gear(Pompa Gigi) .. ................................................... 34
v
Universitas Sumatera Utara
III.2.2. Pompa baling-baling.. ............................................................ 35
III.2.3. Pompa Piston.. ....................................................................... 36
III.2.4. Pompa Sentrifugal.. ................................................................ 36
III.3. Penentuan Daya Motor Untuk Kerja Screw Conveyor.. .................... 37
III.4. Penentuan Daya Motor Untuk Pompa .. ............................................ 40
BAB IV PERHITUNGAN PENENTUAN BESAR DAYA MOTOR 3 FASA
UNTUK PENGGERAK CONVEYOR DAN POMPA
IV.1. Perhitungan Daya Motor Untuk Kerja Screw Conveyor .. ................ 42
IV.2. Perhitungan Daya Motor Untuk Kerja Pompa.. ................................. 49
BAB V PENUTUP
V.1. Kesimpulan .. ..................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
TABEL 2.1. Kualitas air umpan boiler.. ...................................................................16
TABEL 2.2. Kualitas air dalam boiler.. ....................................................................16
TABEL 4.1. Data hasil pengukuran panjang, diameter, ketinggian dan volume
cangkang dari masing-masing screw conveyor .. ......................................................43
TABEL 4.2. Data hasil pengukuran tegangan masuk(V), arus masuk(I), dan
factor daya(cos ) dari masing-masing motor induksi … ......................................... 43
TABEL 4.3. Hasil analisis data daya beban, daya input, dan efisiensi motor 3
fasa untuk kerja screw conveyor ................................................................................ 48
TABEL 4.4. Data debit air, head, massa jenis, dan gravitasi dari pompa … ............ 50
TABEL 4.5. Data motor induksi untuk kerja pompa berupa tegangan
masuk(V), arus masuk(I), dan factor daya(cos ø) ...................................................... 50
TABEL 4.6. Hasil analisis data penentuan daya beban pompa, daya input, dan
efisiensi motor 3 fasa untuk kerja pompa ................................................................. 53
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Penampang rotor dan stator motor induksi..........................................7
Gambar 2.2. efisiensi motor beban sebagian(fungsi dari % efisiensi beban)…...... 8
Gambar 2.3. Boiler .. ............................................................................................... 14
Gambar 2.4. Karbon aktif.. ....................................................................................... 17
Gambar 2.5. Kation exchanger & resin .. ............................................................... 18
Gambar 2.6. Anion exchanger & resin .. ................................................................ 19
Gambar 2.7. Denim water tank .. ............................................................................ 20
Gambar 2.8. Mixed bed exchanger.. ........................................................................ 20
Gambar 2.9. Boiler feed tank .. ............................................................................... 21
Gambar 2.10. Deaerator .. ........................................................................................ 22
Gambar 2.11. Kondenser .. ...................................................................................... 24
Gambar 2.12. Alternator 3,5 MW Sei Mangkei .. ................................................... 25
Gambar 2.13. Cooling tower .. ................................................................................ 25
Gambar 3.1. Screw Conveyor.. ................................................................................ 27
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2. Flight Screw Conveyor.. ...................................................................... 28
Gambar 3.3. Screw Conveyor PLTBS Sei Mangkei.. .............................................. 29
Gambar 3.4. Belt Conveyor.. .................................................................................... 30
Gambar 3.5. Vibrating Conveyor.. ........................................................................... 32
Gambar 3.6 Bucket (timba) Minneapolis Type.. ...................................................... 33
Gambar 3.7. Bucket wet or sticky material.. ............................................................ 33
Gambar 3.8. Bucket crushed rock.. .......................................................................... 34
Gambar 3.9. Pompa gear.. ........................................................................................ 35
Gambar 3.10. Pompa baling-baling.. ........................................................................ 35
Gambar 3.11. Pompa piston.. ................................................................................... 36
Gambar 3.12. Pompa sentrifugal.. ............................................................................ 37
Gambar 3.13. Boiler Feed Water Pump.. ................................................................. 37
ix
Universitas Sumatera Utara