Kajian Ilmiah Penyetelan Ulang Parameter Sistem Proteksi Turbin Unit 2 di Star Energy Geothermal Ltd. | Agha | Teknofisika 5822 9946 1 PB
Kajian Ilmiah Penyetelan Ulang Parameter Sistem
Proteksi Turbin Unit 2 di Star Energy Geothermal Ltd.
Muhammad Agha1, Sihana2, Nazrul Effendy3
Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik UGM
Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 INDONESIA
1,2,3
1
aghahutama@mail.ugm.com
2
sihana@ugm.ac.id
3
nazrul@gadjahmada.edu
Intisari - Semakin bertambahnya jumlah penduduk berarti semakin bertambah pula kebutuhan akan energi listrik.
Salah satu solusi untuk memecahkannya yaitu dengan membangun PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi)
sebagai penyedia energi listrik ramah lingkungan.Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji kinerja dan tingkat
kehandalan dari sistem proteksi vibrasi dari turbin unit 2 PLTP Wayang Windu, metode Fault Tree Analysis digunakan
untuk mengetahui tingkat kehandalan suatu sistem yang disebut SIL (Safety Integrity Level). PFD (Probability of Failure
on Demand) dari masing-masing sub-sistem sensor, sub-sistem logic solver dan sub-sistem aktuator juga dihitung guna
menentukan SIL dari sistem tersebut.Menurut aturan IEC 61508, hubungan antara besarnya nilai PFD dengan SIL
berbanding terbalik dan terdapat pengklasifikasian untuk mengetahui tingkat kehandalan pada suatu Plant/Kilang.
Pada 2 turbin yang ada di PLTP Wayang Windu terdapat perangkat pengaman yaitu TSI (Turbine Supervisory
Instrument) Bently Nevada 3500 yang berfungsi untuk merekam getaran pada shaft bearing. Pada Turbin unit 2,
penyetelanSet Alert (High) dan Set Danger (High-High) pada TSI sebaiknya di-setting sama dengan TSI pada Turbin
unit-1 yaitu pada batas 100 um (High) dan 146 um (High-High). Parameter lain adalah Set Time Delay yang sebaiknya
diubah dari 100 milidetik menjadi 3 detik untuk menghindari sinyal palsu yang selama ini sering mematikan turbin
sebagai langkah otomasi untuk upayapengamanan dari terjadinya kerusakan yang lebih meluas, padahal kondisi
faktualnya getaran yang terjadi sangat singkat dan tidak membahayakan kinerja turbin yang sedang running, justru
langkah berupa shut down yang terjadi berulang-ulang ini dapat mengganggu proses produksi dan mengakibatkan
kerusakan pada turbin tersebut. Oleh karena itu, penyetelan yang dilakukan akan meningkatkan kehandalan dari
sistem proteksi vibrasi pada turbin unit 2.
Kata Kunci: PLTP, Fault Tree Analysis, tingkat kehandalan, PFD, Turbine Supervisory Instrument, Time Delay, Set Alert, Set
Danger.
Abstract - The increasing number of population also equal with increasing demand for electrical energy, optional
solution to solve it is building a geothermal power plant as a provider of electrical energy that are renewable energy. The
purpose of this study is to analyze the reliability of the turbine vibration protection system unit-2 Wayang Windu
geothermal power plants. Fault Tree Analysis method is used to determine SIL (Safety Integrity Level). PFD
(Probability of Failure on Demand) of each sub-system sensor, logic solver and actuator are also calculated to determine
the SIL of the system, according to the rules ofIEC61508. In the Wayang Windu geothermal power plant, there are a
safety devices for turbines that call TSI (Turbine Supervisory Instrument) BentlyNevada3500 which is have a function
to record the vibration of turbine shaft bearing. On the turbine unit-2, setting Set Alert (High) and Set Danger (HighHigh) on TSI should be set equal to TSI intheturbineunit-1, there are at the limit of 100um (High) and 146um (HighHigh). Another parameter is the Set Time Delay should be changed from100millisecondsto
3secondstoavoidfakesignals.A fake signal will shut down the turbine as a next sequence or preventive action to protect
the turbine from widespread damage. Whereas the factual condition of vibration that occurs is very short and it won’t
interrupt performance of the turbine, it just will interrupt the production process and damage the turbine if it happens
repeatedly. Therefore that adjustment will improve the reliability of the turbine vibration protection system unit 2.
Keywords: Power Plant, Safety Integrity Level, Turbine Supervisory Instrument, Time Delay, Set Alert, Set Danger
I. PENDAHULUAN
Salah satu sumber daya alam potensial di Indonesia yang
dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik ialah panas
bumi (geothermal). Jenis pembangkit ini cocok
dikembangkan di Indonesia mengingat banyaknya sumber
panas bumi yang tersedia di Indonesia. Potensi panas bumi di
Indonesia adalah sekitar 27.237 MWe atau sekitar 40% dari
panas bumi di dunia[1].
Dalam PLTP Wayang Wiindu banyak dijumpai
bermacam-macam jenis mesin dan instrumen yang
memerlukan perawatan serta pengontrolan rutin kondisi dan
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi September 2013, ISSN 2089-7154 | 75
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
2) Rotor; Rotor adalah bagian
b
terpenting dari suatu
kontruksi turbin yangg berputar, dimana fungsinya
sebagai pengikat sudu-su
sudu.
3) Nozzle; Alat untuk men
engarahkan tekanan uap untuk
memutar sudu ( blade ) turbin.
t
4) Wheel;Merupakan kum
umpulan rangkaian sudu-sudu
jalan yang terangkai pa
pada shaft rotor, diikat dengan
shroud dan dibuat per
er bagian sesuai dengan desain
dari pabrikan.
5) Gland Packing; Sebag
agai penyekat untuk menahan
kebocoran baik kebocora
oran uap maupun kebocoran oli.
6) Labirinthe Ring ; Mempunyai
Me
fungsi yang sama
dengan gland packing
ing yaitu pengaman terhadap
kebocoran oli.
7) Bearing Pendestal; Merupakan
M
kedudukan atau
tahanan dari poros rotor
or agar dapat bekerja efisien.
8) Journal Bearing; Berf
erfungsi untuk menahan gaya
radial poros rotor (gaya
aya tegak lurus terhadap poros
rotor).
9) Thrust Bearing; Berfung
ngsi untuk menahan atau untuk
menerima gaya aksial
ial rotor (gaya sejajar terhadap
poros).
10) Oil Deflector; Merupak
akan bagian dari inner part yang
terpasang pada sisi dep
epan dan belakang dari bearing ,
yang fungsinya sebag
bagai seal atau perapat agar
pelumas tidak terjadii ccross air pada saat pelumasan
pada bearing beroperas
rasi.
11) Coolar; Disebut juga
ga Trust Dish yang berfungsi
sebagai tumpuan dari trust
tr - pad.
12) Main Oil Pump; Berfu
rfungsi untuk memompakan oli
dari tangki untukdisalu
alurkan pada bagian-bagian yang
berputar pada turbin
batas kemampuan dari mesin yang diope
operasikan, sehingga
tindakan penyelamatan sesegera mungkin
kin dapat dilakukan
jika terdeteksi adanya kerusakan.
Pada penelitian ini akan dibahas
as mengenai sistem
proteksi vibrasi turbin unit-2 agar dike
iketahui cara kerja
displacement transducer dan setting pada Turbin
T
Supervisory
Instrument (TSI) Bently Nevada 3500
00 sehingga dapat
meningkatkan kehandalan sistem tersebut.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Pengukuran getaran pada suatu mesi
esin secara normal
diambil pada bearing dari mesin tersebut. Tranduser
Tr
sebaiknya
harus ditempatkan sedekat mungkin deng
ngan bearing mesin
karena melalui bearing tersebut gaya ge
getaran dari mesin
ditransmisikan. Gerakan bearing adalahh merupakan hasil
reaksi gaya dari mesin tersebut, disamp
mping karakteristik
getaran seperti :Amplitudo, frekuensi dan phase
ph
[2].
III. DASAR TEORI
A. PLTP Wayang Windhu
PLTP Wayang Windu merupakan pembbangkit geothermal
dengan menggunakan sistem flash steam.Fl
Flash Steam System
merupakan sistem geothermal yang paling
ng sering digunakan
daripada sistem yang lain (dry steam, binary
bin
cycle, double
flash system, combined cycle). Komponenn utama pada PLTP
Wayang Windu terdiri dari production
on well, separator,
control valve system, steam turbine, gener
nerator, trafo utama,
switch yard,condenser, cooling tower, dan injection
in
well.
2.
Gambar 1. Skema Flash Steam System
S
[3]
B. Turbin Uap
1. Komponen-komponen yang terdapat pada
p
turbin uap
Komponen-komponen yang terdapat
pada turbin uap,
diantaranya: [5]
1) Casing; Berfungsi sebagai penut
utup bagian-bagian
utama turbin.material yang dipak
akai harus mampu
menahan tekanan dan temperatur tinggi.
tin
Prinsip Dasar Turbin Uap
Uap masuk kedalam turbin
in melalui nosel. Didalam nosel
energi panas dari uap diubah menjadi
m
energi kinetis dan uap
mengalami pengembangan.Teka
ekanan uap pada saat keluar dari
nosel lebih kecil dari pada saat
at masuk ke dalam nosel, akan
tetapi sebaliknya kecepatan uap
ap keluar nosel lebih besar dari
pada saat masuk ke dalam nosel.
sel.
Uap yang memancar keluar
ar dari nosel diarahkan ke sudusudu turbin yang berbentuk
uk lengkungan dan dipasang
disekeliling roda turbin.
Uap yang mengalir melaluii celah-celah
c
antara sudu turbin
itu dibelokkan kearah mengikut
uti lengkungan dari sudu turbin.
Perubahan kecepatan uap ini
in menimbulkan gaya yang
mendorong dan kemudian memu
mutar roda dan poros turbin.
C. Turbine Supervisory Instrum
ument (TSI)
Turbine Supervisory System
tem (TSI) adalah suatu sistem
yang bertugas mengawasi kerja
k
turbin sesuai dengan
parameter-parameter yang diu
diukur dan dapat memberikan
perintah kepada instrumen pen
endukung lainnya agar kinerja
turbin tetap berjalan baik, parameter
pa
tersebut diantaranya
getaran bearing, ekspansi, posisi
p
katup, kecepatan dan
percepatan turbin, sudut fase, dan
da suhu pada bearing. [5]
76 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septem
tember 2013, ISSN 2089-7154
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
D. Safety
m
sebuah
Safety Instrumented Function (SIF) merupakan
fungsi keselamatan yang berhubungan dengan
de
sistem, atau
fasilitas reduksi risiko eksternal yang mamp
mpu membawa suatu
proses ke keadaan aman untuk satu kead
eadaan bahaya yang
spesifik. Satu SIF atau lebih akan membe
bentuk SIS. Sebuah
SIF terdiri dari (input element) sensor-sensor
sor, logic solver, dan
aktuator sebagai final element sepertii ditunjukkan pada
Gambar 2.
2. Rolling-Elemen Bearin
ring
Bantalan Bearing yang berputa
utar adalah salah satu penyebab
kegagalan mesin walaupun san
sangat kecil perubahan tingkat
getarannya dan hampir tidak
ak terdeteksi di tahap awal
kerusakan. Frekuensi lemah yan
ang mengindikasikan kerusakan
dan menimbulkan getaran ters
tersebut dapat disebabkan oleh
cacat bantalan geometri bantala
alan, dan kecepatan rotasi yang
ditimbulkan.
Gambar 4. Bearing
ng dan Bantalannya
Gambar 2. Safety Instrumented Functio
tion (SIF)
E.
1.
3.
Penyebab Getaran pada Turbin
Ketidakseimbangan
Misalignment
Getaran akibat misalignm
gnment biasa ditandai dengan
kecepatan komponen meningkat
me
dua kali lipat dan
tingkat getaran aksial yang
ng sangat tinggi.
Ketidakseimbanganterjadi
ketikapusatma
massadari
sistem
berputartidakbertepatan denganpusat rrotasi. Hal ini
dapatdisebabkan olehsejumlah hal, termasu
asuksalah perakitan,
dan build-up/lossmaterial.
Gambar 5 Grafik
fik Misalignment
4. Mechanical Looseness
ss
Getaran yang terjadi akibatt kkesalahan mekanik, misalnya
akibat longgarnya baut, terlepasn
asnya pengaman bearing.
Gambar 3 Macam-macam ketidakseimbangan
an pada turbin [6]
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septemb
ember 2013, ISSN 2089-7154 | 77
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
Gambar 6. Hubungan Loose pada Bearing dengan Spek
pektrum Gelombang yang
dihasilkan[9]
Gambar 8. Penampang berbaga
gai sensor pada turbin unit-2 [6]
B. Analisis Sistem Proteksi Vib
Vibrasi pada Turbin Unit-1 dan
Unit-2
5.
Faktor Eksternal (Bencana Alam)
Getaran juga dapat berasal dari Benc
ncana alam seperti
gempa bumi, ledakan gunung berapi.
IV. HASIL DAN PEMBAHASA
SAN
A. Identifikasi Sistem Proteksi Vibrasi Pada
ada Turbin Unit-2
Penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi dan
menganalisis kinerja dari sistem
tem proteksi vibrasi pada turbin
unit-1 dan unit-2, khususnya pada
pa Displacement Transmitter
yang digunakan untuk mereka
kam getaran yang ditimbulkan
oleh perputaran shaft bear
earing. Pembahasan meliputi
perbedaan antara kedua sistem
em tersebut dan akan terfokus
pada Sistem Proteksi pada Turb
rbin Unit-2 yang dimonitor oleh
Bently Nevada 3500.
Dalam menjawab masalahh yang sudah dijelaskan pada
sebelumnya, dilakukan analisis
is sistem proteksi vibrasi turbin
pada PLTP Wayang Windu, den
engan batasan masalah yaitu:
a.
b.
c.
d.
a.
Cara kerja sensor vibras
rasi.
Konfigurasi sistem prot
roteksi vibrasi kedua turbin.
Trip Point dan karakter
teristik monitoring sistemnya.
Trending vibrasi darii ke
kedua turbin.
(
Nevada 3500)
Cara Kerja Sensor Vibrasi (Bently
Bently Nevadaa 3500 berfungsi untuk
memberikan perlindungann terhadap engine dengan cara
memonitor secara terus-men
enerus dengan membandingkan
parameter terhadap nilai pe
pengaturan alarm. Memberikan
Informasi penting apabila
ila terjadi satu kondisi critical
pada mesin dalam hal vibras
rasi (alarm).
Gambar 7. Bently Nevada 3500 pada turbin
bin unit-2
Turbin Unit 2 menggunakan Bent
ently Nevada 3500
sebagai alat untuk melakukan pemrograma
man dan monitoring
getaran. Untuk pemrograman dan pengatu
aturan trip pointnya
dapat diatur dengan mudah sesuaii keinginan user
menggunakan software yang telah disedia
iakan dari vendor,
berbeda pada monitoring turbin unit-1 Bently
Ben
Nevada 3300
yang belum dapat menggunakan software.
Gambar 9. Posisi Sensor
or Getaran pada Bearing [9]
78 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septe
ptember 2013, ISSN 2089-7154
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
ibrasi dari generator,
Cara Kerja Sistem Vibrasi Sensor vibr
gearbox, dan turbin masing-masing mem
embangkitkan sinyal
elektrik, masing-masing sinyal diterima oleh
ol suatu alat yaitu
Bently Nevada 3500 yang terpasang pad
pada turbine control
panel (TCP). Terdapat beberapa kompo
ponen pada Bently
Nevada 3500 yang akan menyaring ssinyal yang telah
diterima dan mengolah signal tersebu
ebut menjadi data,
kemudian data tersebut ditampilkan padaa screen HMI sesuai
dengan jenis sensornya. Satuan pemba
bacaan pada screen
HMI untuk sensor jenis accelerometerr aadalah inch/second
(in/s),sedangkan untuk sensor jenis pro
roximiter satuannya
adalah Mils Bently Nevada 3500 m
menggunakanpower
supply 24 VDC, terdapat dua power supply
su
yaitu power
supply utama dan power supply cadangan
an/back up, Apabila
power supply utama bermasalah m
makapower supply
cadangan/back up akan menyediakan ppower untuk kerja
dari Bently Nevada 3500 tanpa mengga
ganggu sistem yang
sedang bekerja.
Prinsip kerja sensor displacement pad
ada mesin berputar,
proximity sensor digunakan untuk mengu
gukur getaran poros
tanpa menyentuh poros tersebut.Sinyal
al dikirimkan pada
koil. Suatu permukaan logam (dalam hal
ha ini poros) yang
dekat dengan koil akan menyerap energii dari
d medan magnet
tersebut dan akan mengurangi amplitud
tude sinyal. Apabila
jarak antara poros dengan ujung koil berubah-ubah,
be
maka
amplitude sinyal juga akan berubah-ubah
ah sebanding dengan
jarak antara poros dengan koil tersebut.
ut. sensor proximiter
dipasang pada suatu mesin dengan jarak
jar
tertentu, jarak
antara ujung sensor dengan poros darii m
mesin disebut gap.
Output sinyal tersebut kemudian dikirim
irim menuju Bently
Nevada 3500 dan kemudian diproses untu
ntuk dijadikan data.
Gambar 11. Perbedaan Gerbang Logika
Lo
Sensor Vibrasi unit-1 dan unit-2
Jika dibandingkan antaraa kedua
k
konfigurasi diatas, turbin
unit-1 seharusnya lebih mudah
dah trip jika terjadi vibrasi yang
melebihi set point dibandingka
kan dengan turbin unit-2 karena
logika Turbin unit-1 yan
yang sederhana dan hanya
menggunakan satu gerbang logika
lo
OR tanpa menggunakan
gerbang logika AND, dan mem
emiliki kesamaan dengan turbin
unit-1 yaitu memiliki 4 kemungkinan
ke
utama penyebab
terjadinya TRIP.
Sedangkan pada turbinn unit-2, konfigurasi tersebut
mewakilkan bahwa ketika sensor
sen
mendeteksi vibrasi diatas
nilai danger yang sudah di
ditentukan, sistem tidak akan
mengirimkan sinyal perintahh uuntuk Trip sebelum mendapat
konfirmasi dari sensor padaa llokasi yang lain. Dibutuhkan
suatu sistem voting agar turbin
in-2 TRIP.
Dapat disimpulkan bahw
hwa Turbin Generator 2 lebih
konfirmatif untuk mengak
aktifkan sinyal untuk trip
dibandingkan Turbin Generator
tor unit-1, selain itu :
1. Untuk TRIP menggunakan
an voting AND
2. Untuk ALARM mengguna
nakan gerbang logika OR
Namun keanehan terjadi
di pada kenyataan dilapangan,
Nyatanya Turbin unit-2 lebi
ebih mudah trip. Untuk lebih
mudahnya, dapat dilihat pada
ada simulasi excel yang sudah
dibuat.
Gambar 10. Skema Diagram Cara Kerja Sensor
Sen Vibrasi [9]
Terdapat komponen didalam Bently N
Nevada 3500 yang
berfungsi menyaring signal dari masing--masing sensor dan
mengolah signal tersebut menjadi data
ta yang ditampilkan
pada monitor HMI.
b.
Konfigurasi sistem proteksi kedua turb
urbin.
Perbedaan logic diagram antara unit-22 dan unit-1 :
Gambar 12. Letak Sensorr Vibrasi
V
pada Turbin unit-2
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septem
tember 2013, ISSN 2089-7154 | 79
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
c. Trip Point dan karakteristik monitoringg system.
s
Beberapa pembaruan setting pada unit-22 tidak dapat secara
langsung diterapkan, sebelumya dibut
utuhkan prosedurprosedur yang perlu dilakukan.
Persetujuan dari FUJI ELECTRIC
a
sama dengan
Untuk melakukan setting ulang unit-22 agar
konfigurasi pada unit-1, diperlukan konfirm
irmasi ulang dengan
FUJI ELECTRIC yang berlaku sebagai vendor
ve
dari Turbin
Generator pada Plant ini. FUJI ELECTRIC
IC akan melakukan
pengkajian kembali agar perubahan tersebut tidak
menimbulkan hal-hal yang membahayakan
an kinerja dari turbin
gernarator tersebut.
Mengenai alasan memilihh nilai 146 um, karena aturan
keamanan dalam konfigurasi setting
set
pada proximity probe dan
TSI adalah sebagai berikut,
“Prior to the early 1970s,
s, many
m
critical machines either
had no vibration instrumentatio
tion at all, or used less capable
methods such as casing velocit
city measurements. By the mid1970s, vibration instrumentatio
tion based on proximity probe
measurements was gaining acceptance
a
in industry and
many users were beginningg to receive machinery with
proximity probes already ins
installed. However, there was
wide variation in the types and
an configurations of systems
being supplied. Outputs variedd – some supplied a 100 mV/mil
signal while others usedd 200 mV/mil.( Steve Sabin,
Corporate Marketing Manager,, Bently Nevada Corporation )
Sedangkan alasan mengenai
nai mengapa time delay 3 detik
karena daerah Wayang winduu tergolong daerah yang sering
terjadi gempa bumi. Dikutip dari
d
API 670 point d, sebagai
berikut:
(a
and shutdown (danger)
a. For each channel, alarm (alert)
setpoints that are individua
ually adjustable over the entire
monitored range.
b. An alarm (alert) outpu
tput from each channel to
thcorresponding alarm (aler
lert) relay. Nonvoting (OR) logic
is required.
c. A shutdown (danger) output
put from each channel or voted
channels to the correspondin
ding shutdown (danger) relay, as
discussed in 5.4.2.4, 5.4.3.4,
.4, 5.4.4.6, and 5.4.6.4.
d. With exception of electronic
ic overspeed detection, fixedtime
delays for shutdown (danger
ger)relay activation that arefield
changeable (via controlled
ed access) to require from 1 to
3seconds sustained violation
tion . A delay of 1 second shall
bestandard.
C. Analisis Data
Standart API 670 Perihal Keamanan
Terkait akan kondisi lingkungan sekitar
ar PLTP Star Energy
Analisis data diambil dari trand
nding vibrasi saat terjadi gempa
Geothermal yang sering terjadi gempa bum
umi membuat sistem
bumi
tanggal
18
Maret
2011.
proteksi pada plant ini harus benar-ben
enar terjaga sesuai
standart. Salah satu standart internasio
sional yang harus
diterapkan dikeluarkan oleh API yang mengatur
m
masalah
engineering dibidang kelistrikan dan instrumentasi
in
pada
industri pengeboran minyak dan gas bumi.
“A significant milestone in Bentlyy Nevada’s history
was in 1970 when the American Petr
etroleum Institute’s
Subcommittee on Mechanical Equipme
ment adopted the
proximity probe as the measurement devic
vice for determining
acceptable shaft vibration during factoryy acceptance
a
testing.
This requirement was added to API 617,
17, the standard for
centrifugal compressors, which became the
he forerunner of API
670. As a result, shaft vibration measurem
ement with proximity
probes rapidly emerged as the indust
ustry standard for
turbomachinery acceptance testing and mac
achinery protection.”
( Steve Sabin, Corporate Marketing Manag
ager, Bently Nevada
Corporation )
Gambar13. Grafik
fik Vibrasi Turbin Unit-2
80 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septe
ptember 2013, ISSN 2089-7154
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
Tabel 1. Re-setti
tting unit 1 and 2
Gambar 14. Penyebab getaran dan ampplitudonya [9]
Tahap selanjutnya ialah Supe
uperintendent Maintenanceakan
memeriksa dan memberikan izin
zin.
V. KESIMPULAN
Kesimpulan dari penelitian ini antara lain :
1. Identifikasi Sistem Proteksi Vibrasii Pada
P
Turbin pada
PLTP Wayang Windu, terutama setting pada TSI
2. (Turbine Supervisory Instrument) yaitu:
a. Time Delay
b. Vibration Alert Setting
c. Konfigurasi pada Sistem Protek
teksi Vibrasi
d. Relays Latching
3. Jenis Sensor Vibrasi adalah Displace
acement Transducer
dengan prinsip kerjanya yaitu eddy curr
urrent.
4. Jenis TSI pada turbin unit-2 adalah Bently
Ben Nevada 3500,
sedangkan pada unit-1 adalah Bently Nevada
Ne
3300.
5. Gerbang Logika dalam interlock diagra
gram sistem proteksi
vibrasi pada turbin unit-1 dan unit-22 sangat berbeda.
Gerbang logika pada turbin unit-22 dikatakan lebih
responsif karena Set Delay yang terlalu
alu pendek membuat
terjadinya sinyal gangguan palsu,, namun memiliki
keunggulan yaitu lebih konfirmatif
if karena memiliki
banyak gerbang logika OR yang menjadikan
m
suatu
aturan/syarat turbin untuk melakuka
kan shutdown saat
terjadi vibrasi yang berlebih.
6. Time Delay pada Unit-2 akan lebih baik
bai jika diatur sama
dengan time delay pada Unit-1 yaituu pada
p
batas 3 detik
yang bertujuan untuk menghindari sinya
nyal gangguan palsu,
dan sudah teruji pada turbin unit-1.
7. Set Alert (High) dan Set Danger (High--High) pada Unit-2
juga sebaiknya diatursama dengan Unit
nit-1 yaitu pada batas
100 um (High) dan 146 um (High
igh-High). Jadi jika
amplitudo getaran jika melebihinya se
selama lebih dari 3
detik maka akan terjadi Trip/ShutDown
wn.
8. Laporan lengkap mengenai peruba
bahan yang harus
dilakukan pada setting TSI pada turbin
in unit-2 ditampilkan
dalam tabel berikut:
Gambar 15. HMI re-settingg time
ti delay, alert and danger
Gambar 16. setting alert dan
an danger yang harus diubah[7]
Saran
Saran untuk penelitian selanjutn
tnya antara lain :
1.
2.
Perlu diidentifikasi lebih
le
rinci mengenai sistem
keamanan getaran pada
da turbin jika dilengkapi dengan
disajikannya grafikk simulasi getaran dengan
perhitungan.
Melakukan re-settingg TSI dengan modifikasi pada
parameter lain ditamba
bah pemodelan ulang agar SIL
meningkat.
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septemb
ember 2013, ISSN 2089-7154 | 81
Muhammad Agha, Sihana, Nazrul Effendy
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Allah SWT dan
orang-orang yang telah membantu hingga terselesaikannya
penelitian ini, kepada Jurusan Teknik Fisika yang telah
memberikan banyak ilmu yang bermanfaat, serta kepada Star
Energy Geothermal Ltd. yang memberikan kesempatan
kepada penulis untuk melaksanakan penelitian.
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
REFERENSI
[1]
[2]
[3]
[4]
Saptadji & Nenny, Kebutuhan Energy Indonesia. 2008
Diunduh dan disampaikan dengan bahasa penulis tanggal 1 mei
2013 http://vibrasi.wordpress.com/2009/03/13/bab-iv-pengukurangetaran/
Stephen Lawrence:University of Colorado. 2005
William.T.Vibration analysis. 2006
[10]
[11]
82 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi September 2013, ISSN 2089-7154
Messrs. Mandala Nusantara Limited WWP (O/S No. E69011 ) Fuji
Electric Co., Ltd. OPERATION and MAINTENANCE MANUAL
Vol. 1 Descriptive Manual for Power Station n Vol.2 Operations
procedures for Power Station (1/41).1997
Magma Nusantara Limited. Wayang Windu Geothermal Project.
Turbine Supervisory Instrument Operation and Maintenance
Manual Vol. 1&2 FUJI ELECTRIC.1997
33500 Monitoring system Training Manual GE Energy.2007
HP Effective Machinery Measurements using Dynamic Signal
Analyzers Application Note 243-1
Mc Graw , Process Instruments and controls handbook 3rd Edition.
Douglass M Considine. 2009
Diunduh dan disampaikan dengan bahasa penulis tanggal 1 mei
2013http://www.cnccookbook.com/CCSteamTurbines.htm
Rostaman, Irman. Perancangan Desain Konseptual Safety
Instrumented System (SIS) untuk Sistem Furnace pada Proses
Suplai dan Pemanasan Minyak Mentah di Kilang Pusdiklat Migas
Cepu
(Berbasis
ISA-TR84.00.02-2002:
2/3)
2011.
Proteksi Turbin Unit 2 di Star Energy Geothermal Ltd.
Muhammad Agha1, Sihana2, Nazrul Effendy3
Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik UGM
Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 INDONESIA
1,2,3
1
aghahutama@mail.ugm.com
2
sihana@ugm.ac.id
3
nazrul@gadjahmada.edu
Intisari - Semakin bertambahnya jumlah penduduk berarti semakin bertambah pula kebutuhan akan energi listrik.
Salah satu solusi untuk memecahkannya yaitu dengan membangun PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi)
sebagai penyedia energi listrik ramah lingkungan.Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji kinerja dan tingkat
kehandalan dari sistem proteksi vibrasi dari turbin unit 2 PLTP Wayang Windu, metode Fault Tree Analysis digunakan
untuk mengetahui tingkat kehandalan suatu sistem yang disebut SIL (Safety Integrity Level). PFD (Probability of Failure
on Demand) dari masing-masing sub-sistem sensor, sub-sistem logic solver dan sub-sistem aktuator juga dihitung guna
menentukan SIL dari sistem tersebut.Menurut aturan IEC 61508, hubungan antara besarnya nilai PFD dengan SIL
berbanding terbalik dan terdapat pengklasifikasian untuk mengetahui tingkat kehandalan pada suatu Plant/Kilang.
Pada 2 turbin yang ada di PLTP Wayang Windu terdapat perangkat pengaman yaitu TSI (Turbine Supervisory
Instrument) Bently Nevada 3500 yang berfungsi untuk merekam getaran pada shaft bearing. Pada Turbin unit 2,
penyetelanSet Alert (High) dan Set Danger (High-High) pada TSI sebaiknya di-setting sama dengan TSI pada Turbin
unit-1 yaitu pada batas 100 um (High) dan 146 um (High-High). Parameter lain adalah Set Time Delay yang sebaiknya
diubah dari 100 milidetik menjadi 3 detik untuk menghindari sinyal palsu yang selama ini sering mematikan turbin
sebagai langkah otomasi untuk upayapengamanan dari terjadinya kerusakan yang lebih meluas, padahal kondisi
faktualnya getaran yang terjadi sangat singkat dan tidak membahayakan kinerja turbin yang sedang running, justru
langkah berupa shut down yang terjadi berulang-ulang ini dapat mengganggu proses produksi dan mengakibatkan
kerusakan pada turbin tersebut. Oleh karena itu, penyetelan yang dilakukan akan meningkatkan kehandalan dari
sistem proteksi vibrasi pada turbin unit 2.
Kata Kunci: PLTP, Fault Tree Analysis, tingkat kehandalan, PFD, Turbine Supervisory Instrument, Time Delay, Set Alert, Set
Danger.
Abstract - The increasing number of population also equal with increasing demand for electrical energy, optional
solution to solve it is building a geothermal power plant as a provider of electrical energy that are renewable energy. The
purpose of this study is to analyze the reliability of the turbine vibration protection system unit-2 Wayang Windu
geothermal power plants. Fault Tree Analysis method is used to determine SIL (Safety Integrity Level). PFD
(Probability of Failure on Demand) of each sub-system sensor, logic solver and actuator are also calculated to determine
the SIL of the system, according to the rules ofIEC61508. In the Wayang Windu geothermal power plant, there are a
safety devices for turbines that call TSI (Turbine Supervisory Instrument) BentlyNevada3500 which is have a function
to record the vibration of turbine shaft bearing. On the turbine unit-2, setting Set Alert (High) and Set Danger (HighHigh) on TSI should be set equal to TSI intheturbineunit-1, there are at the limit of 100um (High) and 146um (HighHigh). Another parameter is the Set Time Delay should be changed from100millisecondsto
3secondstoavoidfakesignals.A fake signal will shut down the turbine as a next sequence or preventive action to protect
the turbine from widespread damage. Whereas the factual condition of vibration that occurs is very short and it won’t
interrupt performance of the turbine, it just will interrupt the production process and damage the turbine if it happens
repeatedly. Therefore that adjustment will improve the reliability of the turbine vibration protection system unit 2.
Keywords: Power Plant, Safety Integrity Level, Turbine Supervisory Instrument, Time Delay, Set Alert, Set Danger
I. PENDAHULUAN
Salah satu sumber daya alam potensial di Indonesia yang
dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik ialah panas
bumi (geothermal). Jenis pembangkit ini cocok
dikembangkan di Indonesia mengingat banyaknya sumber
panas bumi yang tersedia di Indonesia. Potensi panas bumi di
Indonesia adalah sekitar 27.237 MWe atau sekitar 40% dari
panas bumi di dunia[1].
Dalam PLTP Wayang Wiindu banyak dijumpai
bermacam-macam jenis mesin dan instrumen yang
memerlukan perawatan serta pengontrolan rutin kondisi dan
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi September 2013, ISSN 2089-7154 | 75
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
2) Rotor; Rotor adalah bagian
b
terpenting dari suatu
kontruksi turbin yangg berputar, dimana fungsinya
sebagai pengikat sudu-su
sudu.
3) Nozzle; Alat untuk men
engarahkan tekanan uap untuk
memutar sudu ( blade ) turbin.
t
4) Wheel;Merupakan kum
umpulan rangkaian sudu-sudu
jalan yang terangkai pa
pada shaft rotor, diikat dengan
shroud dan dibuat per
er bagian sesuai dengan desain
dari pabrikan.
5) Gland Packing; Sebag
agai penyekat untuk menahan
kebocoran baik kebocora
oran uap maupun kebocoran oli.
6) Labirinthe Ring ; Mempunyai
Me
fungsi yang sama
dengan gland packing
ing yaitu pengaman terhadap
kebocoran oli.
7) Bearing Pendestal; Merupakan
M
kedudukan atau
tahanan dari poros rotor
or agar dapat bekerja efisien.
8) Journal Bearing; Berf
erfungsi untuk menahan gaya
radial poros rotor (gaya
aya tegak lurus terhadap poros
rotor).
9) Thrust Bearing; Berfung
ngsi untuk menahan atau untuk
menerima gaya aksial
ial rotor (gaya sejajar terhadap
poros).
10) Oil Deflector; Merupak
akan bagian dari inner part yang
terpasang pada sisi dep
epan dan belakang dari bearing ,
yang fungsinya sebag
bagai seal atau perapat agar
pelumas tidak terjadii ccross air pada saat pelumasan
pada bearing beroperas
rasi.
11) Coolar; Disebut juga
ga Trust Dish yang berfungsi
sebagai tumpuan dari trust
tr - pad.
12) Main Oil Pump; Berfu
rfungsi untuk memompakan oli
dari tangki untukdisalu
alurkan pada bagian-bagian yang
berputar pada turbin
batas kemampuan dari mesin yang diope
operasikan, sehingga
tindakan penyelamatan sesegera mungkin
kin dapat dilakukan
jika terdeteksi adanya kerusakan.
Pada penelitian ini akan dibahas
as mengenai sistem
proteksi vibrasi turbin unit-2 agar dike
iketahui cara kerja
displacement transducer dan setting pada Turbin
T
Supervisory
Instrument (TSI) Bently Nevada 3500
00 sehingga dapat
meningkatkan kehandalan sistem tersebut.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Pengukuran getaran pada suatu mesi
esin secara normal
diambil pada bearing dari mesin tersebut. Tranduser
Tr
sebaiknya
harus ditempatkan sedekat mungkin deng
ngan bearing mesin
karena melalui bearing tersebut gaya ge
getaran dari mesin
ditransmisikan. Gerakan bearing adalahh merupakan hasil
reaksi gaya dari mesin tersebut, disamp
mping karakteristik
getaran seperti :Amplitudo, frekuensi dan phase
ph
[2].
III. DASAR TEORI
A. PLTP Wayang Windhu
PLTP Wayang Windu merupakan pembbangkit geothermal
dengan menggunakan sistem flash steam.Fl
Flash Steam System
merupakan sistem geothermal yang paling
ng sering digunakan
daripada sistem yang lain (dry steam, binary
bin
cycle, double
flash system, combined cycle). Komponenn utama pada PLTP
Wayang Windu terdiri dari production
on well, separator,
control valve system, steam turbine, gener
nerator, trafo utama,
switch yard,condenser, cooling tower, dan injection
in
well.
2.
Gambar 1. Skema Flash Steam System
S
[3]
B. Turbin Uap
1. Komponen-komponen yang terdapat pada
p
turbin uap
Komponen-komponen yang terdapat
pada turbin uap,
diantaranya: [5]
1) Casing; Berfungsi sebagai penut
utup bagian-bagian
utama turbin.material yang dipak
akai harus mampu
menahan tekanan dan temperatur tinggi.
tin
Prinsip Dasar Turbin Uap
Uap masuk kedalam turbin
in melalui nosel. Didalam nosel
energi panas dari uap diubah menjadi
m
energi kinetis dan uap
mengalami pengembangan.Teka
ekanan uap pada saat keluar dari
nosel lebih kecil dari pada saat
at masuk ke dalam nosel, akan
tetapi sebaliknya kecepatan uap
ap keluar nosel lebih besar dari
pada saat masuk ke dalam nosel.
sel.
Uap yang memancar keluar
ar dari nosel diarahkan ke sudusudu turbin yang berbentuk
uk lengkungan dan dipasang
disekeliling roda turbin.
Uap yang mengalir melaluii celah-celah
c
antara sudu turbin
itu dibelokkan kearah mengikut
uti lengkungan dari sudu turbin.
Perubahan kecepatan uap ini
in menimbulkan gaya yang
mendorong dan kemudian memu
mutar roda dan poros turbin.
C. Turbine Supervisory Instrum
ument (TSI)
Turbine Supervisory System
tem (TSI) adalah suatu sistem
yang bertugas mengawasi kerja
k
turbin sesuai dengan
parameter-parameter yang diu
diukur dan dapat memberikan
perintah kepada instrumen pen
endukung lainnya agar kinerja
turbin tetap berjalan baik, parameter
pa
tersebut diantaranya
getaran bearing, ekspansi, posisi
p
katup, kecepatan dan
percepatan turbin, sudut fase, dan
da suhu pada bearing. [5]
76 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septem
tember 2013, ISSN 2089-7154
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
D. Safety
m
sebuah
Safety Instrumented Function (SIF) merupakan
fungsi keselamatan yang berhubungan dengan
de
sistem, atau
fasilitas reduksi risiko eksternal yang mamp
mpu membawa suatu
proses ke keadaan aman untuk satu kead
eadaan bahaya yang
spesifik. Satu SIF atau lebih akan membe
bentuk SIS. Sebuah
SIF terdiri dari (input element) sensor-sensor
sor, logic solver, dan
aktuator sebagai final element sepertii ditunjukkan pada
Gambar 2.
2. Rolling-Elemen Bearin
ring
Bantalan Bearing yang berputa
utar adalah salah satu penyebab
kegagalan mesin walaupun san
sangat kecil perubahan tingkat
getarannya dan hampir tidak
ak terdeteksi di tahap awal
kerusakan. Frekuensi lemah yan
ang mengindikasikan kerusakan
dan menimbulkan getaran ters
tersebut dapat disebabkan oleh
cacat bantalan geometri bantala
alan, dan kecepatan rotasi yang
ditimbulkan.
Gambar 4. Bearing
ng dan Bantalannya
Gambar 2. Safety Instrumented Functio
tion (SIF)
E.
1.
3.
Penyebab Getaran pada Turbin
Ketidakseimbangan
Misalignment
Getaran akibat misalignm
gnment biasa ditandai dengan
kecepatan komponen meningkat
me
dua kali lipat dan
tingkat getaran aksial yang
ng sangat tinggi.
Ketidakseimbanganterjadi
ketikapusatma
massadari
sistem
berputartidakbertepatan denganpusat rrotasi. Hal ini
dapatdisebabkan olehsejumlah hal, termasu
asuksalah perakitan,
dan build-up/lossmaterial.
Gambar 5 Grafik
fik Misalignment
4. Mechanical Looseness
ss
Getaran yang terjadi akibatt kkesalahan mekanik, misalnya
akibat longgarnya baut, terlepasn
asnya pengaman bearing.
Gambar 3 Macam-macam ketidakseimbangan
an pada turbin [6]
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septemb
ember 2013, ISSN 2089-7154 | 77
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
Gambar 6. Hubungan Loose pada Bearing dengan Spek
pektrum Gelombang yang
dihasilkan[9]
Gambar 8. Penampang berbaga
gai sensor pada turbin unit-2 [6]
B. Analisis Sistem Proteksi Vib
Vibrasi pada Turbin Unit-1 dan
Unit-2
5.
Faktor Eksternal (Bencana Alam)
Getaran juga dapat berasal dari Benc
ncana alam seperti
gempa bumi, ledakan gunung berapi.
IV. HASIL DAN PEMBAHASA
SAN
A. Identifikasi Sistem Proteksi Vibrasi Pada
ada Turbin Unit-2
Penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi dan
menganalisis kinerja dari sistem
tem proteksi vibrasi pada turbin
unit-1 dan unit-2, khususnya pada
pa Displacement Transmitter
yang digunakan untuk mereka
kam getaran yang ditimbulkan
oleh perputaran shaft bear
earing. Pembahasan meliputi
perbedaan antara kedua sistem
em tersebut dan akan terfokus
pada Sistem Proteksi pada Turb
rbin Unit-2 yang dimonitor oleh
Bently Nevada 3500.
Dalam menjawab masalahh yang sudah dijelaskan pada
sebelumnya, dilakukan analisis
is sistem proteksi vibrasi turbin
pada PLTP Wayang Windu, den
engan batasan masalah yaitu:
a.
b.
c.
d.
a.
Cara kerja sensor vibras
rasi.
Konfigurasi sistem prot
roteksi vibrasi kedua turbin.
Trip Point dan karakter
teristik monitoring sistemnya.
Trending vibrasi darii ke
kedua turbin.
(
Nevada 3500)
Cara Kerja Sensor Vibrasi (Bently
Bently Nevadaa 3500 berfungsi untuk
memberikan perlindungann terhadap engine dengan cara
memonitor secara terus-men
enerus dengan membandingkan
parameter terhadap nilai pe
pengaturan alarm. Memberikan
Informasi penting apabila
ila terjadi satu kondisi critical
pada mesin dalam hal vibras
rasi (alarm).
Gambar 7. Bently Nevada 3500 pada turbin
bin unit-2
Turbin Unit 2 menggunakan Bent
ently Nevada 3500
sebagai alat untuk melakukan pemrograma
man dan monitoring
getaran. Untuk pemrograman dan pengatu
aturan trip pointnya
dapat diatur dengan mudah sesuaii keinginan user
menggunakan software yang telah disedia
iakan dari vendor,
berbeda pada monitoring turbin unit-1 Bently
Ben
Nevada 3300
yang belum dapat menggunakan software.
Gambar 9. Posisi Sensor
or Getaran pada Bearing [9]
78 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septe
ptember 2013, ISSN 2089-7154
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
ibrasi dari generator,
Cara Kerja Sistem Vibrasi Sensor vibr
gearbox, dan turbin masing-masing mem
embangkitkan sinyal
elektrik, masing-masing sinyal diterima oleh
ol suatu alat yaitu
Bently Nevada 3500 yang terpasang pad
pada turbine control
panel (TCP). Terdapat beberapa kompo
ponen pada Bently
Nevada 3500 yang akan menyaring ssinyal yang telah
diterima dan mengolah signal tersebu
ebut menjadi data,
kemudian data tersebut ditampilkan padaa screen HMI sesuai
dengan jenis sensornya. Satuan pemba
bacaan pada screen
HMI untuk sensor jenis accelerometerr aadalah inch/second
(in/s),sedangkan untuk sensor jenis pro
roximiter satuannya
adalah Mils Bently Nevada 3500 m
menggunakanpower
supply 24 VDC, terdapat dua power supply
su
yaitu power
supply utama dan power supply cadangan
an/back up, Apabila
power supply utama bermasalah m
makapower supply
cadangan/back up akan menyediakan ppower untuk kerja
dari Bently Nevada 3500 tanpa mengga
ganggu sistem yang
sedang bekerja.
Prinsip kerja sensor displacement pad
ada mesin berputar,
proximity sensor digunakan untuk mengu
gukur getaran poros
tanpa menyentuh poros tersebut.Sinyal
al dikirimkan pada
koil. Suatu permukaan logam (dalam hal
ha ini poros) yang
dekat dengan koil akan menyerap energii dari
d medan magnet
tersebut dan akan mengurangi amplitud
tude sinyal. Apabila
jarak antara poros dengan ujung koil berubah-ubah,
be
maka
amplitude sinyal juga akan berubah-ubah
ah sebanding dengan
jarak antara poros dengan koil tersebut.
ut. sensor proximiter
dipasang pada suatu mesin dengan jarak
jar
tertentu, jarak
antara ujung sensor dengan poros darii m
mesin disebut gap.
Output sinyal tersebut kemudian dikirim
irim menuju Bently
Nevada 3500 dan kemudian diproses untu
ntuk dijadikan data.
Gambar 11. Perbedaan Gerbang Logika
Lo
Sensor Vibrasi unit-1 dan unit-2
Jika dibandingkan antaraa kedua
k
konfigurasi diatas, turbin
unit-1 seharusnya lebih mudah
dah trip jika terjadi vibrasi yang
melebihi set point dibandingka
kan dengan turbin unit-2 karena
logika Turbin unit-1 yan
yang sederhana dan hanya
menggunakan satu gerbang logika
lo
OR tanpa menggunakan
gerbang logika AND, dan mem
emiliki kesamaan dengan turbin
unit-1 yaitu memiliki 4 kemungkinan
ke
utama penyebab
terjadinya TRIP.
Sedangkan pada turbinn unit-2, konfigurasi tersebut
mewakilkan bahwa ketika sensor
sen
mendeteksi vibrasi diatas
nilai danger yang sudah di
ditentukan, sistem tidak akan
mengirimkan sinyal perintahh uuntuk Trip sebelum mendapat
konfirmasi dari sensor padaa llokasi yang lain. Dibutuhkan
suatu sistem voting agar turbin
in-2 TRIP.
Dapat disimpulkan bahw
hwa Turbin Generator 2 lebih
konfirmatif untuk mengak
aktifkan sinyal untuk trip
dibandingkan Turbin Generator
tor unit-1, selain itu :
1. Untuk TRIP menggunakan
an voting AND
2. Untuk ALARM mengguna
nakan gerbang logika OR
Namun keanehan terjadi
di pada kenyataan dilapangan,
Nyatanya Turbin unit-2 lebi
ebih mudah trip. Untuk lebih
mudahnya, dapat dilihat pada
ada simulasi excel yang sudah
dibuat.
Gambar 10. Skema Diagram Cara Kerja Sensor
Sen Vibrasi [9]
Terdapat komponen didalam Bently N
Nevada 3500 yang
berfungsi menyaring signal dari masing--masing sensor dan
mengolah signal tersebut menjadi data
ta yang ditampilkan
pada monitor HMI.
b.
Konfigurasi sistem proteksi kedua turb
urbin.
Perbedaan logic diagram antara unit-22 dan unit-1 :
Gambar 12. Letak Sensorr Vibrasi
V
pada Turbin unit-2
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septem
tember 2013, ISSN 2089-7154 | 79
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
c. Trip Point dan karakteristik monitoringg system.
s
Beberapa pembaruan setting pada unit-22 tidak dapat secara
langsung diterapkan, sebelumya dibut
utuhkan prosedurprosedur yang perlu dilakukan.
Persetujuan dari FUJI ELECTRIC
a
sama dengan
Untuk melakukan setting ulang unit-22 agar
konfigurasi pada unit-1, diperlukan konfirm
irmasi ulang dengan
FUJI ELECTRIC yang berlaku sebagai vendor
ve
dari Turbin
Generator pada Plant ini. FUJI ELECTRIC
IC akan melakukan
pengkajian kembali agar perubahan tersebut tidak
menimbulkan hal-hal yang membahayakan
an kinerja dari turbin
gernarator tersebut.
Mengenai alasan memilihh nilai 146 um, karena aturan
keamanan dalam konfigurasi setting
set
pada proximity probe dan
TSI adalah sebagai berikut,
“Prior to the early 1970s,
s, many
m
critical machines either
had no vibration instrumentatio
tion at all, or used less capable
methods such as casing velocit
city measurements. By the mid1970s, vibration instrumentatio
tion based on proximity probe
measurements was gaining acceptance
a
in industry and
many users were beginningg to receive machinery with
proximity probes already ins
installed. However, there was
wide variation in the types and
an configurations of systems
being supplied. Outputs variedd – some supplied a 100 mV/mil
signal while others usedd 200 mV/mil.( Steve Sabin,
Corporate Marketing Manager,, Bently Nevada Corporation )
Sedangkan alasan mengenai
nai mengapa time delay 3 detik
karena daerah Wayang winduu tergolong daerah yang sering
terjadi gempa bumi. Dikutip dari
d
API 670 point d, sebagai
berikut:
(a
and shutdown (danger)
a. For each channel, alarm (alert)
setpoints that are individua
ually adjustable over the entire
monitored range.
b. An alarm (alert) outpu
tput from each channel to
thcorresponding alarm (aler
lert) relay. Nonvoting (OR) logic
is required.
c. A shutdown (danger) output
put from each channel or voted
channels to the correspondin
ding shutdown (danger) relay, as
discussed in 5.4.2.4, 5.4.3.4,
.4, 5.4.4.6, and 5.4.6.4.
d. With exception of electronic
ic overspeed detection, fixedtime
delays for shutdown (danger
ger)relay activation that arefield
changeable (via controlled
ed access) to require from 1 to
3seconds sustained violation
tion . A delay of 1 second shall
bestandard.
C. Analisis Data
Standart API 670 Perihal Keamanan
Terkait akan kondisi lingkungan sekitar
ar PLTP Star Energy
Analisis data diambil dari trand
nding vibrasi saat terjadi gempa
Geothermal yang sering terjadi gempa bum
umi membuat sistem
bumi
tanggal
18
Maret
2011.
proteksi pada plant ini harus benar-ben
enar terjaga sesuai
standart. Salah satu standart internasio
sional yang harus
diterapkan dikeluarkan oleh API yang mengatur
m
masalah
engineering dibidang kelistrikan dan instrumentasi
in
pada
industri pengeboran minyak dan gas bumi.
“A significant milestone in Bentlyy Nevada’s history
was in 1970 when the American Petr
etroleum Institute’s
Subcommittee on Mechanical Equipme
ment adopted the
proximity probe as the measurement devic
vice for determining
acceptable shaft vibration during factoryy acceptance
a
testing.
This requirement was added to API 617,
17, the standard for
centrifugal compressors, which became the
he forerunner of API
670. As a result, shaft vibration measurem
ement with proximity
probes rapidly emerged as the indust
ustry standard for
turbomachinery acceptance testing and mac
achinery protection.”
( Steve Sabin, Corporate Marketing Manag
ager, Bently Nevada
Corporation )
Gambar13. Grafik
fik Vibrasi Turbin Unit-2
80 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septe
ptember 2013, ISSN 2089-7154
M
Muhammad
Agha, Sihana, Nazrul Effendy
Tabel 1. Re-setti
tting unit 1 and 2
Gambar 14. Penyebab getaran dan ampplitudonya [9]
Tahap selanjutnya ialah Supe
uperintendent Maintenanceakan
memeriksa dan memberikan izin
zin.
V. KESIMPULAN
Kesimpulan dari penelitian ini antara lain :
1. Identifikasi Sistem Proteksi Vibrasii Pada
P
Turbin pada
PLTP Wayang Windu, terutama setting pada TSI
2. (Turbine Supervisory Instrument) yaitu:
a. Time Delay
b. Vibration Alert Setting
c. Konfigurasi pada Sistem Protek
teksi Vibrasi
d. Relays Latching
3. Jenis Sensor Vibrasi adalah Displace
acement Transducer
dengan prinsip kerjanya yaitu eddy curr
urrent.
4. Jenis TSI pada turbin unit-2 adalah Bently
Ben Nevada 3500,
sedangkan pada unit-1 adalah Bently Nevada
Ne
3300.
5. Gerbang Logika dalam interlock diagra
gram sistem proteksi
vibrasi pada turbin unit-1 dan unit-22 sangat berbeda.
Gerbang logika pada turbin unit-22 dikatakan lebih
responsif karena Set Delay yang terlalu
alu pendek membuat
terjadinya sinyal gangguan palsu,, namun memiliki
keunggulan yaitu lebih konfirmatif
if karena memiliki
banyak gerbang logika OR yang menjadikan
m
suatu
aturan/syarat turbin untuk melakuka
kan shutdown saat
terjadi vibrasi yang berlebih.
6. Time Delay pada Unit-2 akan lebih baik
bai jika diatur sama
dengan time delay pada Unit-1 yaituu pada
p
batas 3 detik
yang bertujuan untuk menghindari sinya
nyal gangguan palsu,
dan sudah teruji pada turbin unit-1.
7. Set Alert (High) dan Set Danger (High--High) pada Unit-2
juga sebaiknya diatursama dengan Unit
nit-1 yaitu pada batas
100 um (High) dan 146 um (High
igh-High). Jadi jika
amplitudo getaran jika melebihinya se
selama lebih dari 3
detik maka akan terjadi Trip/ShutDown
wn.
8. Laporan lengkap mengenai peruba
bahan yang harus
dilakukan pada setting TSI pada turbin
in unit-2 ditampilkan
dalam tabel berikut:
Gambar 15. HMI re-settingg time
ti delay, alert and danger
Gambar 16. setting alert dan
an danger yang harus diubah[7]
Saran
Saran untuk penelitian selanjutn
tnya antara lain :
1.
2.
Perlu diidentifikasi lebih
le
rinci mengenai sistem
keamanan getaran pada
da turbin jika dilengkapi dengan
disajikannya grafikk simulasi getaran dengan
perhitungan.
Melakukan re-settingg TSI dengan modifikasi pada
parameter lain ditamba
bah pemodelan ulang agar SIL
meningkat.
TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi Septemb
ember 2013, ISSN 2089-7154 | 81
Muhammad Agha, Sihana, Nazrul Effendy
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Allah SWT dan
orang-orang yang telah membantu hingga terselesaikannya
penelitian ini, kepada Jurusan Teknik Fisika yang telah
memberikan banyak ilmu yang bermanfaat, serta kepada Star
Energy Geothermal Ltd. yang memberikan kesempatan
kepada penulis untuk melaksanakan penelitian.
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
REFERENSI
[1]
[2]
[3]
[4]
Saptadji & Nenny, Kebutuhan Energy Indonesia. 2008
Diunduh dan disampaikan dengan bahasa penulis tanggal 1 mei
2013 http://vibrasi.wordpress.com/2009/03/13/bab-iv-pengukurangetaran/
Stephen Lawrence:University of Colorado. 2005
William.T.Vibration analysis. 2006
[10]
[11]
82 | TEKNOFISIKA, Vol.2 No.3 Edisi September 2013, ISSN 2089-7154
Messrs. Mandala Nusantara Limited WWP (O/S No. E69011 ) Fuji
Electric Co., Ltd. OPERATION and MAINTENANCE MANUAL
Vol. 1 Descriptive Manual for Power Station n Vol.2 Operations
procedures for Power Station (1/41).1997
Magma Nusantara Limited. Wayang Windu Geothermal Project.
Turbine Supervisory Instrument Operation and Maintenance
Manual Vol. 1&2 FUJI ELECTRIC.1997
33500 Monitoring system Training Manual GE Energy.2007
HP Effective Machinery Measurements using Dynamic Signal
Analyzers Application Note 243-1
Mc Graw , Process Instruments and controls handbook 3rd Edition.
Douglass M Considine. 2009
Diunduh dan disampaikan dengan bahasa penulis tanggal 1 mei
2013http://www.cnccookbook.com/CCSteamTurbines.htm
Rostaman, Irman. Perancangan Desain Konseptual Safety
Instrumented System (SIS) untuk Sistem Furnace pada Proses
Suplai dan Pemanasan Minyak Mentah di Kilang Pusdiklat Migas
Cepu
(Berbasis
ISA-TR84.00.02-2002:
2/3)
2011.