laporan kerja praktek sistem proteksi suhu pada
TRANSCRIPT
LAPORAN KERJA PRAKTEK
SISTEM PROTEKSI SUHU PADA MILL PULVERIZE DI PLTU 1 JATIM
PACITAN
Oleh:
NUR AHMAD WIDODO
11/316876/PA/13998
PROGRAM STUDI ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI
JURUSAN ILMU KOMPUTER DAN ELEKTRONIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
1
2015
LEMBAR PENGESAHAN KERJA PRAKTEK
PLTU 1 JAWA TIMUR PACITAN
Disusun Oleh:
Nama : NUR AHMAD WIDODO
NIM : 11/316876/PA/13998
Prodi : Elektronika dan Instrumentasi
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas : Universitas Gadjah Mada
Judul Laporan : SISTEM PROTEKSI SUHU PADA MILL
PULVERIZE di PLTU 1 Pacitan
Periode Kerja Praktik : 20 Februari 2015 s.d. 20 Maret 2015
Laporan Kerja Praktek ini disetujui oleh :
Manager Pemeliharaan Manajer Operational
2
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN KERJA PRAKTEK
Laporan ini telah disetujui dan disahkan oleh :
Mengetahui
,
Ketua Program Studi
Elektronika &Instrumentasi
Dosen Pembimbing
Kerja Praktek
3
Dr. Agfianto Eko Putra, M.Si
NIP. 196802241994031003
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Allah SWT, karena berkat limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga dapat menyelesaikan kegiatan Kerja Praktek ini.Dalam hal ini, penulis dapat melaksanakan Kerja Praktek di PT.PJB PLTU 1 JATIM
PACITAN selama terhitung dari tanggal 20 Februari 2015 s.d. 20 Maret 2015. Dalam
penulisan ini penulis berusaha untuk memaparkan seluruh kegiatan yang telah
dilaksanakan selama Kerja Praktek yang tentu sesuai dengan judul yang dipilih yaitu
” SISTEM PROTEKSI SUHU PADA MILL PULVERIZE”
Penulis juga berterimakasih atas kerjasama serta dukungan-dukungan dari beberapa pihak secara moral maupun material. Untuk itu, kata terima kasih berikan sebagai rasa balas budi penulis kepada pihak-pihak perusahaan atas segala bantuan dan dukungan dalam menyelesaikan Kerja Praktek dan Laporan Kerja Praktek ini, terutama pada:
1. Allah SWT. karena atas rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Kerja Praktek dan Laporan Kerja Praktek ini.
2. Keluarga yang turut mendoakan kesehatan dan kelancaran selama proses Kerja Praktek.
3. Bapak Alwin selaku Supervisor I & C yang memberikan izin kepada penulis untuk dapat mengikuti proses kerja selama 1 bulan di Unit I&C PLTU Pacitan.
4. Bapak Drs. Bambang N Prastowo. selaku Dosen Pembimbing Kerja Praktek.
5. Rekan-rekan teknisi di bagian Common dan BTG di Unit I & C yang bersedia membagi ilmu dan pengalamannya mengenai siklus kerja dan sistematika di PLTU Pacitan.
6. Seluruh karyawan PLTU 1 Pacitan, yang telah memberikan bantuannya kepada 4
penulis dalam hal teknis dilapangan.
7. Rekan – rekan mahasiswa Kerja Praktek (Syamsul, Sebry, Fajrul) dan mahasiswa S1 ELINS UGM khususnya angkatan 2011.
Terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penyusun dan mohon maaf atas segala kesalahan yang pernah dilakukan selama mengikuti Kerja Praktek ini baik disengaja atau tidak disengaja.
Penulis menyadari bahwa penyusunan ini laporan ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik membangun untuk menyempurnakan laporan selanjutnya yang akan dihadapi dimasa yang akan datang. Akhir kata, semoga laporan ini dapat menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Pacitan, 30 Maret 2015
Penulis
NUR AHMAD WIDODO
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pengetahuan yang bersifat praktis menjadi sesuatu hal penting dan bermanfaat bagi
seorang mahasiswa, terutama pada saat terjun kedalam dunia kerja yang sesungguhnya.
Berbeda dengan pengetahuan teoritis yang dapat diperoleh mahasiswa melalui bangku
kuliah, pengetahuan yang bersifat praktek serta sesuai dengan perkembangan zaman
5
tentunya hanya dapat diperoleh dari luar lingkungan kampus, yaitu melalui suatu kegiatan
kerja praktek lapangan pada suatu instansi atau perusahaan. Dengan harapan mahasiswa
dapat mengetahui kondisi lapangan sesungguhnya dan mengetahui perkembangan ilmu
pengetahuan sehingga tidak hanya berbekal pengetahuan yang bersumber dari buku
pegangan dalam kegiatan perkuliahan semata.
Program studi Elektronika dan Instrumentasi, Universitas Gadjah Mada mewajibkan
mahasiswanya untuk melakukan kerja praktek dilingkungan yang mengaplikasikan ilmu
dan teknologi kelistrikan dengan bidang lainnya, seperti telekomunikasi, sistem kendali,
sistem komputer dan instrumentasi. Kerja praktek juga bertujuan untuk memberikan
kesempatan kepada mahasiswa untuk dapat lebih memahami konsep-konsep non-akademis
dan non-teknis dalam dunia kerja nyata dengan memberikan sedikit kontribusi
pengetahuan pada instansi secara konsisten.
PLTU Pacitan merupakan salah satu Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang berada di
Pacitan Jawa Timur. PLTU Pacitan juga memiliki dua unit pembangkit dengan kapasitas
total tenaga listrik yang di hasilkan sebesar 630 MW. Kapasitas masing-masing unit
pembangkit sebesar 315 MW. Energi listrik yang dihasilkan PLTU Pacitan nantinya akan
disalurkan melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 KV sepanjang 35,65
kilometer ke Gardu Induk Pacitan Baru dan sepanjang 84,8 kilometer ke Gardu Induk
Wonogiri.
Nama Kegiatan
Kegiatan yang akan kami lakukan adalah kegiatan kerja praktek, sebagai salah satu
syarat kelulusan.
6
Maksud dan Tujuan
Kerja praktek sebagai kegiatan belajar komprehensif yang berbentuk pengamatan
terhadap praktek kerja di industri atau instansi diharapkan dapat memberikan wawasan
bagi mahasiswa terhadap dunia kerja yang sesungguhnya, terutama pada lingkungan kerja
PLTU Pacitan. Mengetahui perkembangan ilmu dan teknologi yang digunakan dalam
proses produksi dan penelitian alat industri yang terdapat pada PLTU Pacitan, serta
mampu mengkomunikasikan antara ilmu yang diperoleh di bangku pendidikan dengan
realita di lapangan.
Adapun maksud dan tujuan utama dari kuliah praktek ini adalah sebagai berikut:
Menerapkan ilmu serta teori yang telah didapat dari bangku perkuliahan.
Mendapatkan pengalaman serta menambah kemampuan di bidang Teknologi dan
industri diluar bangku kuliah.
Mengetahui dan mempelajari teknologi yang digunakan dalam proses penelitian.
Menambah network serta relationship di lingkungan kerja dengan bertemu orang-
orang baru dan berpengalaman di dunia kerja.
Objek Pengamatan
Objek pengamatan yang kami ajukan dan nantinya akan diteliti pada saat kerja
praktek lapangan di PLTU Pacitan adalah penerapan Sistem Kontrol Suhu di Force Draft
Fan pada Boiler. Adapun posisi yang diharapkan adalah posisi yang sesuai dengan keahlian
kami sebagai mahasiswa Elektronika dan Instrumentasi Universitas Gadjah Mada.
Pembimbing
Lapangan.
Dalam pelaksanaan kerja praktek di PLTU Sudimoro Pacitan, kami meminta
bantuan dan bimbingan dari pihak perusahaan demi kelancaran kerja praktek yang akan
kami lakukan.
7
Akademis.
Selain melakukan hubungan dengan perusahaan, kami juga akan tetap menghubungi
kampus Elektronika dan Instrumentasi Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta mengenai
kerja praktek yang kami lakukan di PLTU Sudimoro Pacitan.
BAB II
PROFIL PT. PJB UBJOM PACITAN
8
PLTU 1 JATIM UBJOM Pacitan
PLTU 1 Jatim UBJOM Pacitan dibangun dalam proyek percepatan pembangkitan
tenaga listrik berbahan bakar batubara berdasarkan pada Peraturan Presiden RI Nomor 71
tahun 2006 tanggal 05 Juli 2006 tentang penugasan kepada PT. PLN (Persero) untuk
melakukan percepatan pembangunan pembangkit tenaga listrik yang menggunakan
batubara. Peraturan Presiden tersebut menjadi dasar pembangunan 10 PLTU di Jawa dan
25 PLTU di Luar Jawa Bali atau yang dikenal dengan nama Proyek Percepatan PLTU
10.000 MW. Pembangunan proyek PLTU tersebut guna mengejar pasokan listrik yang
akan mengalami defisit sampai beberapa tahun mendatang, serta pengalihan penggunaan
bahan bakar minyak (BBM) ke batubara yang berkalori rendah (4200 kcal/kg ). Dalam
pelaksaaan pembangunan proyek PLTU 1 Jatim, Pacitan yang mempunyai kapasitas
sebesar 2 x 315 MW, PT. PLN ( Persero ) ditunjuk sebagai pelaksana Jasa Manajemen
Konstruksi untuk melakukan Supervisi selama periode konstruksi, sesuai surat penugasan 9
Direksi No.01041/121/DIRKIT/2007 bulan Juni 2007. Kontrak EPC PLTU 1 Jatim,
Pacitan ditanda tangani pada tanggal 7 Agustus 2007 oleh PT. PLN (Persero) dan
Konsorsium Dongfang Electric Company dari China dan Perusahaan Lokal PT. Dalley
Energy. Nilai kontrak dari proyek ini sebesar US$ 344.971.840,- dan Rp. 1.230.499.108,-
belum termasuk Value Added Tax.
PLTU 1 Jawa Timur - Pacitan ini mempunyai 2 unit pembangkit yang mempunyai
kapasitas total tenaga listriknya mempunyai sebesar 2 x 315 MW = 630 MW. Energi yang
dihasilkan oleh PLTU 1 Jawa Timur - Pacitan nantinya akan disalurkan melalui Saluran
Udara Tegangan Tinggi ( SUTT ) 150 kV sepanjang 35,65 Kilometer ke Gardu Induk
Pacitan Baru dan sepanjang 84,8 Kilometer ke Gardu Induk Wonogiri. Proyek PLTU ini
selesai secara operasional unit 1 pada tanggal 24 Juni 2014 dan unit 2 pada tanggal 21
Agustus 2013.
Struktur Organisasi
Manajemen merupakan suatu sistem yang mengatur jalannya suatu perusahaan.
Manajemen akan merencanakan, mengatur, mengendalikan, dan mengarahkan perusahaan
untuk mencapai tujuan yang diharapkan. Suatu perusahaan yang baik akan memiliki sistem
manajemen yang baik dan tertata rapi agar mampu bertahan.
10
Visi dan Misi PLTU UBJOM Pacitan
2.3.1. Visi
"Menjadi perusahaan pembangkit tenaga listrik Indonesia yang terkemuka dengan
standar kelas dunia"
2.3.2. Misi
Memproduksi tenaga listrik yang handal dan berdaya saing.
Meningkatakn kinerja secara berkelanjutan melalui implementasi tata kelola
11
pembangkitan dan sinergi business partner dengan metode best practice dan
ramah lingkungan.
Mengembangkan kapasitas dan kapabilitas SDM yang mempunyai kompetensi
teknik dan manejerial yang unggul serta berwawasan bisnis.
2.3.3. Motto
"Menjadikan PLTU Pacitan, pembangkit listrik yang handal serta efisien".
Lokasi PLTU UBJOM Pacitan
Nama Perusahaan : PLTU 1 Jawa Timur — Pacitan
Tahun Berdiri : Unit 1 pada tanggal 24 Juni 2013 Unit 2 pada tanggal 21
Agustus 2013
Pemilik : PT. Pembangkitan Jawa Bali ( PJB )
Luas Pabrik : ± 65 Ha
Kantor Pusat : J1. Pacitan - Trenggalek Km. 55 Desa
Sukorejo, Kecamatan Sudimoro, Kabupaten Pacitan, Jawa Timur, Indonesia
Telepon : (0357) 442241
Fax : (0357) 442241
Kordinat : 0150-7080
Daya Output : 2 x 315 MW
Transmisi : JAMALI ( Jawa Madura Bali )
Bahan Bakar Utama : Batubara Kalori Rendah (4200 kcal/kg
BAB III
LANDASAN TEORI
12
Sistem Instrumentasi dan Kontrol
Pengukuran dan kontrol adalah sistem otak dan syaraf pada setiap pembangkit
tenaga listrik modern. Sistem pengukuran dan kontrol memonitor dan mengatur proses-
proses yang jika tidak demikian akan sulit untuk mengoperasikan dengan efi sien dan aman
serta mencapai kualitas yang tinggi dan biaya yang rendah. Proses pengukuran dan kontrol
diperlukan dalam proses pembangkit modern sebagai bisnis agar tetap menguntungkan.
Untuk meningkatkan mutu, mengurangi emisi, meminimalkan kesalahan manusia dan
menurunkan biaya operasi, dan banyak keuntungan lainnya.
Dengan munculnya fungsi berbasis software dan berkembangnya teknologi di
banyak bidang, keahlian, khusus bidang ini telah bercabang menjadi sub-keahlian khusus
tersendiri. Pengukuran dan kontrol proses, yang juga umumnya di istilahkan sebagai
"Instrumentasi dan Kontrol (Instrumentation and Control)", telah berkembang dari
teknologi manual dan mekanis berturut-turut menjadi teknologi pnumatik, elektronik dan
kini teknologi digital.
Perancang instrumentasi dan kontrol harus memahami terlebih dahulu proses agar
bisa menerapkan sistem kontrol yang diperlukan dengan instrumen yang tepat, pemilihan
peralatan instrumentasi dan kontrol mencakup beberapa aspek penting selain teknologi
spesifik meliputi :
Safety, (keselamatan) harus sebagai prioritas utama. Material-material yang tidak
layak, dapat menyebabkan korosi dan kegagalan materi al yang dapat memicu
kebocoran. Semua ukuran dan peralatan kontrol harus diproduksi, diinstal, dan
dimaintain sesuai dengan standart ketika ditempatkan pada area yang penuh resiko.
Performa, implementasi pengukuran dan peralatan kontrol harus sesuai dengan syarat
performa sesuai dengan proses kebutuhan user, seperti akurasi dankecakapan.
Lokasi Peralatan, Semua pengukuran dan peralatan kontrol harus diinstal pada lokasi
yang mudah diakses. Sebagai tambahan, user harus mempertimbangkan baik
temperature maximum dan minimum lingkungan, dan peralatan elektronik harus
dilindungi dari temperature proses.
Supply Udara,. Dalam sistem kontrol modern, udara biasanya dibutuhkan untuk
mengontrol gerakan katup. Dalam banyak desain, kontrol katup akan berpindah dari
13
posisi aman ketika sistem instrument udara mengalami kegagalan. Instrumen sistem
supply udara terdiri dari pembangkitan udara (kompresor), pemanas udara, dan
distribusi udara, termasuk penerima udara yang menjaga hilangnya tekanan udara dan
independensi pengguna non instrumen udara.
Suplai Listrik, dibutuhkan pada semua sistem kontrol modern. Pada kebanyakan
aplikasi industri, sangat penting bahwa kualitas dan integritas persediaan tenaga untuk
proses komputer dan hardware pelengkap harus dimaintan pada level yang sangat
tinggi. Misalnya integritas dapat dicapai menggunakan perlengkapan dengan ukuran
yang baik misalnya on-line uninterruptible power supply (UPS), ferroresonant isolating
transformer, atau a surge suppressor.
Grounding, merupakan bagian yang esensial pada system kontrol modem. Peralatan
grounding yang baik akan membantu memastikan kualitas installation dan bebas
gangguan operasi. Pengguna harus menerapkan sistem grounding yang disesuaikan
dengan aturan dan rekomendasi vendor sistem.
Installation And Maintenance, Pengguna harus melihat kemampuan staff pemeliharaan
pada pembangkit ketika memilih pengukuran dan peralatan kontrol. Pemeliharaan
mungkin harus dilakukan oleh orang kontraktor. Pertimbangan lain termasuk kesulitan
dan frekuensi pada kalibrasi, dan kalibrasi juga harus dilakukan oleh penyedia fasilitas.
Sistem Instrumentasi
Sistem instrumentasi berfungsi untuk mengetahui dan memantau tingkat keadaan
atau kondisi proses suatu sistem yang sedang berlangsung, serta pencatatan dan pendataan
parameter prosesnya. Tingkat keadaan atau kondisi proses dapat diketahui dengan cara
mengukur dengan sensor atau dan dipantau melalui alat penunjuk atau tampilan . Sistem
instrumentasi juga meliputi sistem peringatan alarm, sistem annunsiasi serta sistem
penerimaan dan penyimpanan data (data acquisition system), juga sistem tombol ataupun
saklar pengoperasian (termasuk monitor operasi - Work/Operator Station). Sistem kontrol
memerlukan pengukuran, dan hasil pengkontrolan perlu ditampilkan, sehingga dapat 14
dikatakan bahwa Instrumentasi adalah seni dan pengetahuan tentang pengukuran dan
kontrol ("the art and science of measurement and control").
Pengukuran Tekanan
Bourdon Tube
Gambar 3.1 di atas menunjukkan pengukuran tekanan dengan menggunakan
metode bourdon tube (tabung bourdon). Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung
Bourdon akan menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabungtersebut
ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya ukuran skala tekanan ini
dikalibrasi dalam beberapa ukuran antara lain : PSI, kPa, Bar ad Kg/cm2. Tekanan gauge
merupakan ukuran relatif.
15
Diaphgram
Gambar 3.2 di atas menunjukkan sebuah diaphragma yang digunakan sebagai
prinsip pengukuran tekanan. Prinsip kerjanya mengkonversikan kenaikan tekanan pada
salah satu sisi disk ( piringan ) menjadi bentuk pergerakan mekanikal.
Capacitive Transducer
16
Gambar 3.3 di atas menunjukkan sebuah capacitive pressure transducer yang
digunakan sebagai metode untuk pengukuran tekanan. Menggunakan sebuah diaphragma
yang tipis, umumnya terbuat dari metal yang dilapisi dengan kwarsa ( quartz ) sebagai
salah satu dari plat kapasitor. Diaphragma digerakkan saat terjadinya proses tekanan.
Perubahan , tekanan menyebabkan terjadi penyimpangan akibat adanya gaya lawan dari
reference pressure. Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan kapasitansi sekaligus
merubah besarnya frekwensi osilasi. Perubahan ini yang dikonversikan menjadi besaran
ukur tekanan.
Differential Transformer
17
Gambar 3.4 di atas menunjukkan prinsip sebuah differentialtransformer yang
digunakan sebagai pengukuran tekanan. Tekanan masuk akan mengaktifkan diaphragma
(pada beberapa peralatan diketahui menggunakan bellows) dan menggerakkan inti dari
transformer. Pergerakan inti transformer ini akan menghasilkan ketidakseimbangan pada
sisi sekunder transformer. Ketidakseimbangan inilah yang diukur s ecara elektronik dan
dikonversikan ke dalam besaran ukur tekanan.
Pengukuran Temperatur
Pengukuran temperatur dilakukan dalam skala Farenheit dan skala celcius. Sifat
fisik yang berubah terhadap temperatur digunakan untuk mengukur temperatur. Sebagai
contoh, properti ekspansi bahan apabila dipanaskan digunakan dalam bentuk cair-dalam-
kaca, bimetallics, dan sistem pengukuran penuh. Gaya listrik (ggl) prinsip yang digunakan
dalam termokopel, dan perubahan tahanan listrik yang digunakan dalam detektor suhu
resistansi (RTD) dengan kata lain meliputi pengukuran temperatur suhu cat-sensitif,
krayon dan perangkat Optical.
18
Thermocouple
Secara teoritis, setiap dua logam berbeda akan membentuk termokopel (T/C), ada
banyak jenis termokopel, masing-masing dengan keuntungan dan kerugiannya. Evolusi
elektronika modern telah menciptakan transducer-transducer yang cukup kecil untuk dapat
muat di kotak T/C. Keuntungan utama dari pengaturan ini adalah untuk menghindari
transmisi jarak jauh dari tegangan T/C yang sangat rendah, rentan terhadap noise listrik
(dengan rentang sinyal 4-20 mA). Termokopel tidak memerlukan daya, sederhana dan
konstruksinya kuat (shock-resistant). Selain itu, mereka dapat dikalibrasi untuk
menghasilkan suatu kurva tertentu (untuk biaya tamb ahan) dan mudah untuk pertukaran.
Mereka memberikan respon dan pengukuran cepat pada satu titik tertentu. Waktu tipikal
respon dari sebuah T / C 0.2 sampai 12 detik.
19
Resistance Temperature Detector (RTD)
Logam murni akan menghasilkan peningkatan ketahanan sesuai peningkatan suhu.
Dalam resistance temperature ditector (RTD), elektronik m erasakan perubahan resistansi
dari resistor (pada jembatan Wheatstone) sebagaiperubahan suhu dan menghasilkan output
yang proporsional. Untuk informasi lebih lanjut tentang jembatan Wheatstone. Yang
20
paling umum elemen RTD adalah 100 Ohmpada platinum 0 ° C; nikel umumnya pilihan
kedua . RTD adalah sebuah sensor akurat yang secara teoritis dapat men gukur perubahan
suhu 0,00002 °F (0,00001 °C).
RTD biasanya terlindung dari lingkungan oleh sarung yang terbuat dari stainless
steel atau material yang tahan temperature dan korosi lainnya (lihat gambar 7-7). Elemen
pas di dalam sarungnya untuk menghasilkan tingkat suku tinggi dari perpindahan panas.
Serbuk halus digunakan untuk menghilangkan kantong udara insulator keramik biasanya
digunakan untuk mengisolasi kabel timah internal. Pada ujung tabung sebuah hermetis
melindungi elemen. Perakitan dapat diakhiri dengan kawat timah atau mungkin diberikan
dengan blok terminal yang tepat sama dengan perakitan T/°C.
Pengukuran Level
Pengukuran level didefinisikan sebagai pengukuran posisi dari sebuah interface yang
berada pada dua media. Media yang dimaksud khususnya adalah gas dan cairan. Namun
dapat juga kedua-duanya berupa cairan, pengukuran level dilakukan dengan beberapa
prinsip yang berbeda ,yaitu tinggi, pressure head, berat dari material. Berikut beberapa alat
pengukuran level yang dipakai di PLTU Pacitan :
Load Cells/Strain Gage
21
Load cells, biasa juga disebut dengan strain gage. Pada umumnya terpasang melekat
pada struktur tiang (beam). Load cell ini akan membengkok (bend) seiringdengan
bertambahnya berat di atas beam. Perubahan bentuk strain gage ini akan merubah
tahanannya sekaligus merubah besaran listrik yang dihasilkan. Besaran listrik inilah yang
dirubah menjadi besaran berat. Instalasi strain gage ini umumnya terpasang dalam
rangkaian jembatan Wheatstone.
Differential Pressure
22
Gambar 3.8 Differential Pressure
Float
Instrumen float dan cable yaitu mengukur ketinggian level dengan alat yang
menggunakan metode naik dan jatuh dari pelampung pada permukaan level. Mekanisme
yang digunakan untuk menghitung variasi level dengan range antara beberapa inci sampai
ukuran feet. Float dan cable biasanya digunakan pada tangki terbuka, karena perubahan
ketinggian pelampung ini didesain untuk tangki yang bertekanan. Pelampung ini
mempunyai keuntungan yaitu : sangat simple dan sensitive terhadap perubahan densitas.
Float diklasifikasikan dengan tipe dari posisi sensor. Keuntungan menggunakan
float tidak ada batas ketingian tangki, akurasi yang bagus dan harga relatif murah. Prinsip
float dari pengukuran level ini adalah displencer.
Ultrasonic
23
Sensor Level Ultrasonic terdiri dari sebuah generator ultrasonic dengan
menggunakan oscillator pada frekuensi ± 20.000 Hz. Waktu yang dibutuhkan gelombang
suara untuk bersentuhan dengan material dan balik kembali ke penerima merupakan
representasi dari tinggi level yang diukur.Instrumen sonic mendeteksi level dengan
mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk gelombang suara dan kembali ke
piezoelectric transducer setelah mengenai material. Untuk akurasi yang maksimum
transmitter harus diletakkan pada bagian atas vessel dan diposisikan sedemikian rupa, agar
struktur dalam vessel tidak mengenai sinyal. Peralatan sonic ini tidak saling berhubungan.
Debu, uap-uap pelarut, busa, turbulance pada permukaan dan bunyi ambient
mempengaruhi tingkat akurasi. Perpanjangan temperatur proses dapat membatasi aplikasi.
Sonic dan ultrasonic tidak dapat digunakan untu pengukuran level dengan jenis
material busa(foam). Hal ini karena busa akan menyerap sinyal suara yang dihasilkan.
Peralatan ini juga tidak dapat berfungsi jika dioperasikan didalam ruang vacum karena
tidak adanya fasilitas untuk mengukur waktu sinyal merambat.
Tape
24
Pita terhubung dengan pelampung pada salah satu ujung pita sementara ujung pita
yang lain terhubung dengan beban penyeimbang. Beban penyeimbang ini digunakan untuk
mempertahankan agar pita tetap dalam regangan yang ideal pada saat pelampung naik atau
turun mengikuti level cairan. Penggunaan jenis pengukuran level dengan tipe ini umumnya
digunakan untuk pengamatan secara lokal saja. Sangat jarang sekali digunakan untuk
mentransmisikan sinyal.
Weight and Cable
25
Gambar 3.11 adalah tipe pengukuran dengan menggunakan weight dan cable. Kabel
atau pita terikat dengan beban yang turun kedalam tanki. Pergerakannya diaktifkan oleh
sebuah timer. Saat beban bersentuhan dengan permukaan cairan maka motor secara
otomatis memutar dengan arah terbalik dan mengembalikan posisi beban 1 ft/s. Selama
periode beban diturunkan kembali pulsa akan dibangkitkan oleh unit penghitung yang
mengindikasikan jumlah material yang tersimpan di dalam tangki.
Resistan Tape
26
Prinsip kerjanya adalah ketika level di dalam tanki naik maka element resistan akan
terhubung dengan probe penghantar, hal ini mempengaruhi besar tahanan pada loop
resistance. Perubahan besar tahanan ini akan mengindikasikan besaran level yang diukur.
Kapasitansi
27
Teori kapasitansi yang digunakan sebagai pengukur level sering juga disebut
sebagai metode pengukuran RF. Prinsip kerja kapasitansi dipengaruhi oleh tiga hal, yaitu :
luas plat , jarak antara plat dan dielektrik material. Saat kedua konduktor mempunyai beda
potensial maka sistem akan mempunyai kemampuan untuk menyimpan energi listrik.
Besarnya kapasitansi akan bervariasi sebagai fungsi dari dielektrik material yang mengisi
celah kedua plat. Perubahan besanya kapasitansi ini yang digunakan sebagai besaran
pengukuran level.
Radar
Sinyal dari radar dipancarkan oleh antena yang kemudian dipantulkan kembali ke
penerima dalam jangka waktu "t". Delay time dapat dihitung dengan menggunakan
formula berikut ini :
t = 2d/c
dimana : d = jarak peralatan ke permukaan yang akan diukur
28
c = kecepatan cahaya di udara
sinyal yang diproses akan menghasilkan beda frekuensi antara frekuensi saat dipancarkan
dengan frekuensi saat kembali. Perbedaan ini proporsional dengan jarak. Hasil pengukuran
tinggi permukaan sebenarnya adalah perbedaan antara tanki dengan jarak yang diukur
melalui beda frekuensi tersebut. Keuntungan penggunaan jenis ini adalah :Mudah untuk
diinstal, tidak bersentuhan langsung dengan material yang akan diuk-ur. Kerugian
penggunaan jenis ini adalah :Harga yang mahal, performanya dipengaruhi oleh interfensi
sinyal sebagai akibat benda-benda metal.
Paddle Wheel
29
Gambar 3.14 Paddle Wheel
Gambar 3.14 menunjukkan pengukuran level dengan menggunakan metode paddle
wheel. Motor akan terus memutar paddle wheel. Ketika paddle wheel bersentuhan dengan
material, maka material tersebut akan menghalangi putaranya sehingga mengaktifkan
switch.
Pengukuran Flow
Pengukuran flow (aliran) adalah merupakan parameter utama yang digunakan oleh
pembangkit sebagai pembacaan nilai-nilai besaran dan digunakan juga sebagai besaran
proses kontrol. Teknologi pengukuran flow saat ini telah berkembang hingga
mencapaititik yang lebih akurat. Pengertian flow dapat dijelaskan sebagai volume fluida
yang mengalir di dalam pipapersatuan waktu. Dapat dijelaskan juga melalui formula
berikut ini:
Q=AxV
Dimana :
A = diameter pipa
30
V = kecepatan rata-rata fluida
Perlu dicermati bahwa pengukuran flow dapat dipengaruhi oleh perubahan
temperatur dan perubahan densitas fluida. Perubahan parameter-parameter tersebut dapat
juga mempengaruhi keakuratan pembacaan jika perhitungan tidak dilengkapi dengan
parameter kompensasi. Adapun beberapa alat ukur flow (aliran) yang digunakan di PLTU
pacitan:
Differential Pressure Flow Meter
Ada beberapa tipe umum yang digunakan pada flow meter dengan jenis differential
pressure yaitu orifice plate, segmental orifice dan integral orifice,venture tube dan flow
nozzle, elbow, pitot tube. Pada umunya flow meter dengan jenis differential pressure
terdiri dari elemen primer( seperti orifice plae ) dan elemen sekunder ( seperti differential
pressure transmitter ).Elemen sekunder akan mengukur perbedaan tekanan yang dihasilkan
oleh elemen primer.
Orifice plate
Terdiri dari sebuah plat metal berlubang dengan ukuran tertentu (concentric atau
eccentric). Fluida yang mengalir menghasilkan perbedaan tekanan di kedua sisi plat.Akar
dari perbedaan tekanan ini merupakan proporsional dari flow. Nilai umum yang digunakan
31
pada pengukuran dengan orifice ini disebut dengan beta ratio (perbandingan beta).
Perbandingan ini sama dengan diameter dalam orifice dibagi dengan diameter dalam pipa.
Segmental orifice plate
Hampir sama dengan square-edged orifice plate, hanya saja perbedaannya terletak
daribentuk lubang yang dibuat tangensial dengan diameter sama dengan 98% diameter
dalam pipa. Sangat cocok digunakan untuk aplikasi pengukuran aliran yang rendah.
Integral orifice plate
Identik dengan square-edged orifice plate. Perbedaannya terletak pada plat, flange
dan dp transmitter merupakan satu kesatuan (tidak terpisah). Pada umumnya digunakan
untuk pengukuran flow pada pipa dengan diameter yang relative kecil (berada pada
kisaran 2 inchi (50mm)).
Venturi tube
Kecepatan akan bertambah sementara tekanan berkurang pada sisi masuk.
Differential pressure diukurpada sisi P1 dan P2.Venturi tube digunakan untuk pengukuran
dengan tekanan yang rendah, berada padakisaran 25% hingga 50% dari kemampuan
orifice plate. Sangat cocok digunakan padapipa-pipa besar
Flow nozzle
Pada prinsipnya hampir sama dengan venture tube namun tidak mempunyai
recovery cone ( corong ) pada sisi keluar.Pada umunya digunakan untuk mengukur aliran
uap. Sangat ekonomis jika digunakan untuk mengukur flow tinggi. Dapat mengukur 60%
lebih tinggi dibandingkan dengan orifice plate.
Elbow
Saat cairan mengalir di dalam elbow, gaya sentrifugal akan terjadi pada sisi luar.
Besarnya gaya sentrifugal ini relative tergantung kepada kecepatan aliran. Titik
pengukuran tekanan berada pada sisi luar dan dalam elbow pada sudut 45°.
Pitot tube
Sering juga disebut dengan flow meter tipe insertion dp meter. Sebuah probe yang 32
terdiri dari dua bagian yang akan men-sensor dua tekanan : impact dynamic dan static.
Tekanan impact di sensor oleh satu impact tube yang akan membengkok searah aliran
fluida (dynamic head).
Magnetic
Magnetic flow meter menggunakan prinsip dasar hukum Faraday tentang induksi
magnetic. Hukum Faraday menyatakan bahwa tegangan yang diinduksikan sepanjang
konduktor memotong sebuah medan magnet adalah proporsional terhadap velocity dari
konduktor tersebut. Magnetic flow meter membangkitkan sebuah medan magnet. Aliran
fluida yang mengalir memotong medan magnet ini dideteksi oleh sebuah elektroda.
Tegangan yang dihasilkan oleh magnetic flow meter ini akan proporsional terhadap
velocity rata-rata dari volumetric flow rate.
Mass Coriolis
Prinsip dari flow meter dengan desain coriolis. Satu atau dua tabung dipaksa untuk
berosilasi pada frekwensi alami mereka yang tegak lurus terhadap arah aliran fluida.Hasil
gaya coriolis ini menginduksi gerakan tabung. Gerakan ini di sensor oleh pickup dan
berhubungan dengan jumlah massa flow. Ada dua jenis efek umum dari tabung coriolis,
yaitu : straight dan curved (lurus dan berbentuk kurva). Straight tube hanya membutuhkan
sedikit ruang, dapat untuk di drain, mempunyai sifat kehilangan tekanan yang rendah.
Dibandingkan dengan straight tube , curved tube memiliki range operasi yang lebih lebar,
lebih akurat jika digunakan untuk mengukur aliran flow yang rendah, tersedia dalam
ukuran yang besar, cenderung berharga lebih murah, mempunyai temperatur operasi yang
lebih tinggi. Namun demikian curved tube lebih sensitif terhadap vibrasi dibandingkan
dengan straight tube.
Variable Area
Sering jugadisebut dengan rotameter, rotameter ini terdiri dari sebuah kerucut yang
terbuat dari gelas (kaca) atau bahan transparan lainnya yang berskala dan mempunyai
pelampung di dalamnya. Pelampung ini terbut dari bahan-bahan yang tahan terhadap karat,
pada umumnya terbuat dari stainless-steel. Oleh karena adanya aliran fluida maka
pelampung akan naik, dalam keadaan seimbang dan diam pada satu posisi. Semakin besar
33
aliran fluidayang mengenai pelampung maka posisinya akan semakin tinggi. Rotameter
harusdipasang tegak lurus terhadap aliran fluida dengan kemiringan < 2°.
Ultrasonic Flow Meter
Pengukuranflow dengan menggunakan tipe ini melibatkan elemen transmitter,
berfungsi untuk merubah tegangan listrik frekwensi tinggi menjadi getaran akustik.
Receiver, mengubah getaran akustik menjadi sinyal
Secara umum pengukuran flow dengan metode ultrasonic dibedakan atas :
Model Transit Time Ultrasonic Flow Meter, waktu yang digunakan gelombang
akustikuntuk melintas dari transducer upstream ke transducer downstream adalah lebih
pendekdibandingkan dengan waktu yang digunakan untuk melintas dari downstream
keupstream.
Model Doppler Ultrasonic Flow Meter, bekerja berdasarkan pada efek Doppler yang
menghubungkan frekwensi gelombang akustik dengan kecepatan aliran.
Pengukuran Vibrasi
Vibrasi merupakan gerak osilasi dari suatu objek relatif terhadap satu titik acuan.
Secara umum vibrasi dapat berupa osilasi periodik,gerak acak, atau gerak transien.
Pengukuran vibrasi memiliki dampak terhadap peralatan yang jauh lebih besar daripada
dampak terhadap proses itu sendiri. Sebagai contoh, pengukuran vibrasi pada bearing
steam turbine tidak berpengaruh secara langsung terhadap proses yang terjadi pada turbin
tetapi sangat berpengaruh dalam memperpanjang usia kerja steam turbin itu sendiri.
Sensor vibrasi biasanya tergabung dengan sistem proteksi untuk komponen mesin
apabila terjadi vibrasi yang terlalu melindungi besar. Area inilah yang menjadi tanggung
jawab teknisi instrumentasi. Ada tiga paremeter utama viibrasi, yaitu displacement,
velocity dan akselerasi. Berikut penjelasan antara lain :
Sensor Proximity
34
Sensor Proximity mengukur perubahan jarak antara elemen putar mesin dengan
bagian statisnya (frame). Pengukuran vibrasi dengan menggunakan Proximity sensor
biasanya memanfaatkan fenomena electromagnetic eddy current untuk mengukur jarak
antara ujung probe sensor dengan poros mesin. Sensor tersebut terdiri dari kumparan yang
diberi arus bolak-balik frekuensi tinggi. Medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan
menyebabkan induktansi eddy currentpada poros mesin. Semakin dekat posisi poros mesin
terha dap ujung probe sensor maka semakin besar medan magnet yang terjadi. Akibatnya,
semakin besar pula eddy current akibat induktansi. Rangkaian osilator frekuensi tinggi
(100 kHz hingga 2 MHz) yang memberikan sinyal eksitasi pada kumparan menjadi
bertegangan akibat induksi dari eddy current. Sehingga, tegangan osilator menunjukkan
secara langsung seberapa dekat ujung probe dengan poros mesin, pada saat tidak ada
pennukaan konduktif di sekitar probe maka rangkaian jembatan dalam keadaan seimbang.
Pada saat ada permukaan konduktif di dekat probe rangkaian jembatan menjadi tidak
seimbang dan sinyal keluarannya akan sebanding dengan jarak dari permukaan objek yang
diukur. Amplitudo sinyal keluaran menggambarkan amplitude vibrasi atau displacement,
sedangkan frekuensinya menggambarkan frekuensi dari vibrasi yang terjadi.
Akselerator Kumparan Magnetik
Sensor ini bekerja berdasarkan hukum ampere yang berbunyi, " sebuah konduktor
dialiri arus yang berada di dalam medan magnet maka akan dikenai gaya yang sebanding
dengan besar arus, panjang konduktor yang terkena medan magnet kerapatan medan
35
magnet dan sudut antara konduktor dengan medan magnet". Arus listrik yang dihasilkan
rangkaian sensor ini berbanding lurus dengan akselerasi yang terjadi.
Pengukuran Posisi
Pengoperasian turbin yang terus menerus dengan kondisi abnormal dapat
mengakibatkan kerusakan pada turbin dan komponen-komponennya. Sehingga dibutuhkan
peralatan instrumen yang berfungsi untuk memantau kondisi turbin, dan membantu
mendapatkan data yang dapat dijadikan acuan dalam pengoperasian dan pemeliharaan.
Dari beberapa peralatan pemantau kondisi turbin, salah satunya adalah Peralatan Pengukur
Posisi (Position Measurement) peralatan ini memberikan informasi secara kontinyu
pergerakan Governoor Valve, By Pass Valve, kondisi thrust bearing, perbedaan pemuaian
antara bagian yang berputar (rotor) dan bagian diam (stator) dari turbin. Dengan adanya
peralatanini, akan segera terpantau apabila terjadi perubahan yang menyimpang dari
parameter normalnya. Sehingga petugas dapat segera melakukan tindakan yang
dibutuhkan guna pengamanan sistim dengan cepat dan tepat. Peralatan pengukur posisi
pada turbin berfungsi: Mendeteksi kondisi yang ada pada peralatan. Memastikan operasi
pada batasan yang aman. Memberikan peringatan jika ada ketidaknormalan pada turbin.
Sistem Kontrol
Sistem kontrol berfungsi untuk membawa dan mengendalikan proses suatu sistem
ke tingkat keadaan atau kondisi yang diinginkan atau dibutuhkan, serta menjaga parameter
proses yang penting dalam batasan yang diperbolehkan. Fungsi kontrol adalah menerima
masukan (input) dari alat pengukur proses (sensor) dan membandingkan dengan
harga/nilai yang diinginkan untuk mendapatkan deviasi yang untuk selanjutnya dikalkulasi
menjadi keluaran kontrol yang akan mengatur posisi penggerak. Pada PLTU Pacitan
digunakan sistem kontrol DCS (Distributed Control System) seperti PLTU lainnya sesuai
dengan ketentuan dari PLN.
36
Pengertian Distributed Control System
DCS (Distributed Control System) sesuai dengan namanya adalah sebuah sistem
pengontrolan yang bekerja menggunakan beberapa controller dan mengkoordinasikan
kerja semua controller tersebut. Masing-masing controller tersebut menangani sebuah
plant yang terpisah. DCS pertama kali diciptakan oleh Honeywell pada tahun 1975 dengan
nama TDC-2000. DCS banyak diproduksi oleh manufacture yang terkenal antara lain
Honeywell, ABB, Siemens, Scheneider, Foxboro dll, sedangkan pabrik DCS Foxboro di
cina antara lain Xin Hua (Shanghai), Helishi dan Guo Dian (di Beijing), Pembangkit
Pacitan menggunakan DCS I/A Series merk Foxboro.
37
Struktur dasar DCS pada Power Plant :
38
Keterangan :
CEMS (Continuous Emission Monitoring System) untuk monitoring kadar
emisi gas buang.
FSSS (Furnace Safety Supervisory System) untuk mengontrol boiler.
DEHC (Digital Electro Hydraulic Control) untuk mengontrol CV turbin.
ECS (Sequence control system) untuk mengontrol generator dan transformer.
MCS (Manajement Control System) untuk mengontrol common equipment (
water treatment plant. Desalination plant, Boiler Feed pump, condensate
polishing). Pada common equipment ini pengontrolan menggunakan PLC.
ETS (Emergency Trip System) untuk mengontrol turbin.
DAS (Data Acquisition System) untuk mengumpulkan data-data dari lokal untuk
masing-masing unit.
PLC (Programmable Logic Controller) sesuai dengan namanya adalah sebuah
39
controller yang dapat diprogram.
Kegunaan DCS
DCS berfungsi sebagai alat untuk melakukan Kontrol suatu loop system dimana satu
loop bisa terjadi beberapa proses control.
Berfungsi sebagai pengganti alat alat Control manual dan auto yang terpisah-
pisah menjadi suatu kesatuan sehingga lebih mudah untuk pemeliharaan dan
penggunaanya.
Sarana pengumpul data dan pengolah data agar didapat suatu proses yang
benar-benar diinginkan.
Cara Kerja DCS
DCS digunakan sebagai alat control suatu proses. Untuk mempelajari suatu sistem
kontrol dengan DCS, harus dipahami terlebih dahulu apa yang disebut dengan loop
system, dimana pada suatu loop system terdiri dari :
Alat pengukur ( Sensor Equipment)
Alat control untuk pengaturan proses (Controller)
Alat untuk aktualisasi (Actuator).
DCS terhubung dengan sensor dan actuator serta menggunakan setpoint untuk
mengatur aliran material dalam sebuah plant / proses. Sebagai contoh adalah pengaturan
setpoint control loop yang terdiri dari sensor tekanan, controller, dan control valve.
Pengukuran tekanan atau aliran ditransmisikan ke kontroler melalui I/O device. Ketika
pengukuran variable tidak sesuai dengan set point (melebihi atau kurang dari setpoint),
kontroller memerintahkan actuator untuk membuka atau menutup sampai aliran proses
mencapai set point yang diinginkan.
40
Komunikasi pada DCS
Pada sistem kontrol DCS, diperlukan komunikasi antara sensor yang mendeteksi
kondisi di plat untuk mengirimkan data kepada kontroler sehingga kontroler dapat
menampilkan data field yang dikontrol secara real time dan dapatmemerintahkan aksi
kontrol untuk memanipulasi output agar mencapai nilai sesuai dengan set point. Oleh
karena itu sistem DCS membutuhkan aturan-aturan yang dipahami oleh masing-masing
komponen sistem.
Aturan-aturan dalam berkomunikasi pada sebuah sistem disusun dalam sebuah
protokol. Protokol merupakan suatu aturan atau standar atau tata cara berkomunikasi
antar komponen (modul DCS, PLC, PC, field devices, dll) yang terkoneksi dalam sebuah
jaringan. Pada DCS, masing-masing komponen saling berkomunikasi sehingga perlu diatur
bagaimana cara komponen-komponen ini berkomunikasi dengan komponen lainnya.
Masing-masing vendor atau pengembang DCS biasanya mengembangkan sendiri aturan-
aturan atau protokol dalam komunikasinya sehingga memunculkan banyak protokol yang
sudah distandarkan. Berikut ini adalah protokol yang dikembangkan dan dipakai oleh
produk-produk sistem kontrol DCS :
Protokol Modbus
Protokol Modbus merupakan protokol komunikasi data antara device dalam sistem
kontrol yang dikembangkan oleh Perusahaan Modicon Square D yang merupakan grup
dari PT Schneider. Protokol Modbus pada jaringan kontrol terdiri dari sebuah Master dan
slave. 1 master dapat dihubungkan dengan beberapa slave. Protokol Modbus enggunakan
TCP/IP, bahasa dapat dibagi dan diarahkan.
41
Kelebihan
standar terbuka
Gratis
Bahasa Internet
42
Highway Addressable Remote Transducer (HART)
HART merupakan kependekan dari "Highway addressable remote transducer" yaitu
suatu standar komunikasi data yang banyak digunakan pada sistem kontrol terdistribusi.
Sistem HART merupakan jembatan peralihan dari penggunaan komunikasi data secara
analog menuju sistem komunikasi digital, sehingga kadang HART digolongkan dalam
sistem analog dan terkadang juga dimasukkan dalam sistem komunikasi digital. Secara
umum, sistem HART menggunakan pengawatan (wiring) dengan menggunakan standar
anus dengan 4-20mA. Super imposes the digital signal on the top of the analog one.
43
Fitur-fitur HART
35-40 data items Standard in every HART device.
Device Status & Diagnostic Alerts.
Process Variables & Units.
Loop Current & % Range.
Basic Configuration Parameters.
Manufacturer & Device Tag.
Akses standar untuk command lebih mudah.
Tidak memperlukan file DDL untuk mendapatkan.
Meningkatkan integritas sistem kontrol.
Sinyal peringatan lebih cepat.
Secara otomatis melacak dan mendeteksi perubahan (mismatch) dalam rentang atau
secara per bagian dari unit.
44
Keunggulan HART :
HART sebagai sebuah sistem komunikasi data peralihan dari analog menuju digital
mempunyai berbagai keunggulan yang diantaranya adalah Aman (Sape), Terjamin
keandalannya (Secure), dan mempunyai tingkat ketersediaan yang tinggi (Available).
Standar HART sudah diterima secara global oleh pabrikan yang bergelut dalam bidang
instrumentasi dan kendali. Pengujian sistem komunikasi HART sudah teruji dalam
berbagai aplikasi di industri baik industri manupaktur,industri proses maupun industri
minyak dan gas. Sistem HART juga didukung oleh banyak industry instrumentasi dan
kendali serta menghemat waktu dan investasi.
Foxboro Invensys
Invensys menawarkan sistem otomasi yang benar-benar terbuka yang interoperasi
dengan beberapa jenis perangkat, dari beberapa vendor, dengan beberapa protokol, paling
banyak ditemukan pada proses pembangkitan.
Sistem Jaringan dan perangkat I/O Foxboro menyediakan integrasi kemampuan
45
fieldbus, termasuk Fieldbus Foundation, Fieldbus Kontrol di Lapangan, HART, Profibus,
DeviceNet, Modbus, dan Foxcom kita sendiri,dll .Invensys juga merupakan kontributor
utama munculnya Alat Lapangan Perangkat (FDT) teknologi dan bangga menjadi anggota
pendiri FDT Bersama Interest Group.
Foxboro I / A Series remote fieldbus dan lapangan dipasang FBMS tmenunjukkan
penghematan kabel yang signifikan, hingga 70%, dibandingkan dengan metode
konvensional. Ethernet menghubungkan I / O dapat ditempatkan di pusat kontrol, dekat
dengan prosesor kontrol dan workstation, atau di lapangan, dekat dengan proses
pengukuran dan perangkat kontrol.
Sistem I/A Series
Sistem (Intellegent Automation) Series adalah sistem operasi yang menggabungkan
dan mengotomatisasi proses operasi manupacturing. Ini merupakan sistem distribusi yang
berkembang sehingga dapat menyesuaikan dengan kebutuhan sistem. Modul yang
membentuk sistem komunikasi I/A Series dapat terletak di berbagai lokasi. Tempat ini
tergantung kondisi dan layout dari plant process. Tiap modul memiliki fungsi yang
spesifik.
46
Spesifikasi Sistem I/A Series
Sistem T/A series terdiri dari peralatan yang di sebut modul. Tiap modul di program
dengan tugas sesuai untuk memonitor dan mengontrol sistem operasi manupacturing.
Sistem I/A Serie mempunyai 3 standart untuk produknya, yaitu : Software, Hardware dan
Network. Kelebihan sistem I/A series diantaranya adalah:
Hardware dan Soptware dapat di upgrade secara independen.
Type hardware lebih sedikit, mengurangi biaya back up.
Menggunakan protocol Fieldbus pada FBM.
Menggunakan sistem Fault Tolerant System (FT System).
Hardware pada I/A Series
Perangkat-perangkat keras (hardware) yang digunakan pada I/A Series sebagai
berikut :
Switch Hub
47
Work Station
Control Processor
48
Field Bus Module
49
Module FCM100
Baseplate
50
Software Yang Digunakan Pada I/A Series
Software platform :
Unix dengan sistem operasi Solaris
Windows dengan sistem operasi Windows XP dan Windows Server
2003.
Software paket :
Paket Configuration. Terdiri FoxView, Integrated Control Configurator
(ICC) dan FoxDraw.
Sistem Monitor. Sistem manager : network fault, pault location,
hardware management.
51
AIM Historian/ Paket Report.
Paket API
Paket Library
Paket Plant Management
Alarm di I/A sistem. Yang akan menampilkan diantaranya process
alarm, alarm priority.
Sistem security. Penggunaan user name dan password.
Operator Action Journal (OAJ). Record yang berisi waktu operasi, user
dan parameter yang di ubah.
I/A Series Network
52
Mesh Control Network adalah switch Fast Ethernet Network berdasarkan standar
IEEE802.3u (Fast Ethernet) dan IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet). Mesh Control Network
terdiri dari sejumlah Ethemet switch yang terhubung dalam konfigurasi Mesh. Keuntungan
konfigurasi ini adalah redundant aliran data dan dapat tetap beroperasi meski ada satu
aliran yang mengalami kerusakan. Fleksibilitas dari arsitektur Mesh Control Network
membuat kita dapat merancang konfigurasi network yang sesuai dengan kebutuhan sistem
kontrol.
Field Bus Module
Sistem Fieldbus adalah sistem kendali yang menggunakan media komunikasi digital,
serial, dua arah, multidrop, dengan kecepatan transper data 31.25 kbps yang saling
menghubungkan peralatan lnstrument di lapangan seperti sensor, transmitter, aktuator dan
peralatan di level hirarki lebih tinggi seperti DCS. Fieldbus berfungsi seperti layaknya
Local Area Network di hirarki tingkat paling bawah yang mempunyai kemampuan untuk
53
mendistribusikan applikasi pengendalian diantara peralatan lnstrument di lapangan
(misalnya : Transmitter dengan Control Valve). Selain itu juga dapat mendistribusikan
applikasi pengendalian dari peralatan di hirarki level lebih tinggi (DCS) ke peralatan
lnstrument di lapangan.
54
Fieldbus dapat melakukan diagnostik lengkap dan manajemen asset peralatan Instrument
di lapangan sehingga dapat meningkatkan kehandalan kilang (Plant Availability). Sistem
pengkabelan Fieldbus hanya membutuhkan satu pasang kabel yang dihubungkan secara
paralel dengan peralatan Instrument di lapangan dengan peralatan di hirarki lebih tinggi
(DCS).
Fungsi FBM
Merubah Sinyal Analog ke Digital
55
Transmitters,
Koneksi ke PLCs,
Third party devices
Merubah Sinyal Digital ke Analog
Valves
Motors, pumps
Memperbaiki Kualitas Sinyal
Status Indikator untuk Sinyal Diskrit
Beberapa fitur yang dimiliki oleh Sistem Fieldbus adalah :
Dikarenakan dapat dihubungkan pada beberapa peralatan lnstrument sekaligus dan
beberapa variabel data pengukuran dan diagnostik dapat dikomunikasikan pada satu
kabel, sehingga dapat mengurangi jumlah kabel dan biaya dapat dikurangi.
Protokol transmisi digital meyakinkan proses informasi secara akurat dan kendali
56
kualitas yang ketat.
Komunikasi berlapis memungkinkan berbagai informasi seperti halnya Variabel
Proses (PV) dan Variabel Manipulasi (MV) dikirimkan dariperalatan lnstrument di
lapangan.
Kemampuan komunikasi antar peralatan lnstrument di lapangan dapatmembentuk
Sistem Pengendalian Terdistribusi (DCS) yangsesungguhnya.
Kesesuaian (Interoperability) memungkinkan peralatan dari pabrikan
(manufaktur) yang berbeda untuk diintegrasikan.
Pilihan peralatan lnstrument yang , luas dari berbagai pabrikan membuatkontruksi
sistem menjadi fleksibel.
Sistem Instrumentasi, peralatan elektrik, Analyzer, dll dapat saling berintegrasi.
Beberapa penyesuaian (adjustment) dan inspeksi peralatan di lapangandapat
dilakukan dari ruang kendali (remote).
Fieldbus menggantikan peran sistem analog konvensional 4-20mA secarabertahap
untuk mengirim data pengukuran dan pengendalian antara ruang kendali dan lapangan.
Control Processor
Control Processor (CP) adalah sebuah modul yang berpungsi sebagai pusat
pengaturan untuk mengerjakan proses pengaturan, sistem logic, timing, sistem control
sequensial bersama dengan modul lain (FMB) dan peralatan interface proses lain. Control
Processor juga berfungsi mengakuisisi data (lewat FBM atau peralatan lain), deteksi alarm
dan notifikasi. Sistem CP dibuat fault toleran, merupakan high speed redundancy system.
Indikator lampu pada FCP menunjukkan Green untuk sistem OK dan Red untuk sistem
Fault/Wrong. Maintenance dapat dilakukan saat sistem online, untuk penggantian CP
maupun perubahan konfigurasi dalam program.
Di PLTU Pacitan control processor yang digunkan adalah FCP270 yang merupakan
modul CP produksi IA Series Foxboro. Beberapa kelebihan FCP270 adalah
57
Status Operasional FCP270 adalah nyala lampu LED:
Tabel 3.1 Indikator pada kontrol prosessor
Merah Hijau Status
OFF ON Normal
OFF OFF Tidak ada power, atau
fault
ON ON Saat sistem start up
58
ON OFF Modul fail, atau sedang
diagnose online saat
booting
Permasalahan yang sering muncul adalah fault dikarenakan sistem komunikasi
seperti pada kabel, konektor, internal data, tegangan turun dll. Untuk permasalahan di CP
cara paling cepat menyelesaikan dan memperbaiki adalah dengan mengganti modul CP
dengan spare part yang ada dan sesuai.
Menyediakan transmisi data yang handal dan penerimaan
Kekurangan
Membutuhkan overhead yang cukup.
Memiliki lubang keamanan yang dikenal
Sistem kurang realistic
Protokol Field Bus
Fieldbus merupakan salah satu protokol komunikasi yang sangat popular di dunia
industri karena merupakan salah satu protokol yang banyak dipakai pada komunikasi
59
sistem kendali terdistribusi saat ini. Protokol ini pertama kali dikembangkan Oleh Komite
ISA SP50 yang merupakan suatu organisasi yang konsen terhadap peningkatan kualitas
otomasi sistem kendali.
Keunggulan Fieldbus
Biaya pemasangan rendah
Sangat handal
Mudah dioperasikan
real time
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
SIKLUS BATUBARA.
Sistem pembakaran dalam PLTU dimulai dari coal storage (stockpile) batu bara
diangkut dengan belt conveyor menuju boiler house dan disimpan di dalam coal bunker
setelah itu menuju coal feeder, pulverizer, coal pipes dan combustion burner,. Dalam
bangunan PLTU, coal bunker berfungsi sebagai tempat penampung batubara yang akan
didistribusikan ke pulverizer melalui coal feeder.
Untuk menghasilkan pembakaran yang efisien, batu bara yang masuk ruang
pembakaran harus digiling terlebih dahulu hingga berbentuk serbuk/tepung (pulverized
coal). Penggilingan batu bara menjadi serbuk dilakukan mill pulverizer yang dikenal juga
dengan nama bowl-mill, batubara digiling hingga berukuran 200 mesh (200 bagian/inchi).
60
Disebut bowl-mill karena di dalamnya terdapat mangkuk (bowl) tempat batu bara
ditumbuk dengan grinder. Pemasukan batu bara dari coal bunker ke pulverizer diatur
dengan coal feeder, sehingga jumlah batu bara yang masuk ke pulverizer bisa diatur dari
control room.
Batu bara yang sudah digiling menjadi serbuk ditiup dengan udara panas (udara
primer) dari pulverizer menuju combustion burner melalui pipa-pipa coal piping. Pada saat
start up, pembakaran tidak langsung dilakukan dengan batu bara, tetapi terlebih dahulu
mempergunakan bahan bakar minyak (Fuel Oil). Baru setelah beban mencapai 30% tetapi
kenyataannya dilapangan baru bisa bila beban lebih dari 50%. Batu bara pelan-pelan mulai
masuk menggantikan minyak. Maka selain coal piping, burner juga terhubung dengan oil
pipe, atomizing air dan scavanging air pipe yang berfungsi untuk mensuplai BBM.Agar
pembakaran dalam combustion chamber berlangsung dengan baik perlu didukung dengan
sistem suplai udara dan sistem pembuangan gas sisa pembakaran yang baik.
Tugas ini dilakukan oleh Air and Flue Gas Sistem. Air and Flue Gas Sistem terdiri
dari Primary Air (PA) Fans, Forced Draft (FD) Fans, Induced Draft (ID) Fans, Air Heater,
Primary Air Ducts, Secondary Air Ducts dan Flue Gas Ducts. Udara yang akan disuplai ke
ruang pembakaran dipanaskan terlebih dahulu agar tercapai efisiensi pembakaran yang
baik. Pemanasan tersebut dilakukan oleh Air Heater dengan cara konduksi dengan
memanfaatkan panas dari gas buang sisa pembakaran di dalam furnace.
Ada 2 (dua) tipe Air Heater yang banyak dipakai di PLTU. Yang pertama air heater type
tubular, banyak dipakai di PLTU yang berkapasitas kecil. Sedangkan air heater type rotary
lebih dipilih untuk PLTU kapasitas besar.
Primary Air Fans berfungsi untuk menghasilkan primary air (udara primer) yang
diperlukan untuk mendorong serbuk batu bara dari pulverizer ke burner. Forced Draft
Fans berfungsi untuk menghasilkan secondary air (udara sekunder) untuk mensuplai udara
ke ruang pembakaran. Sedangkan Induced Draft Fans berfungsi untuk menyedot gas sisa
pembakaran dari combustion chamber untuk dikeluarkan ke cerobong asap.
Flue Gas sistem adalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU
tidak menyebabkan polusi berlebihan kepada lingkungan. Bagian dari flue gas sistem yang
umum terdapat di semua PLTU adalah Electrostatic Precipitator (EP). EP hanya
digunakan untu batu bara bilamana pada waktu start awal yang menggunakan HSD EP
61
tersebut dimatikan karena bisa merusak komponen EP tersebut.Electrostatic Precipitator
adalah alat penangkap debu batu bara
Sebelum dilepas ke udara bebas, gas buang sisa pembakaran batu bara terlebih
dahulu melewati electrostatic precipitator untuk dikurangi semaksimal mungkin
kandungan debunya. Bagian utama dari (EP) ini adalah housing (casing), bagian dalam
yang terdiri dari discharge electrode, collecting plates dan hammering sistem, dan ash
hoppers yang terletak di bagian bawah untuk menampung abu.
2. PENGERTIAN DAN SISTEM KERJA MILL
Dengan kapasitas terpasang 2 x 315 MW, tiap unit PLTU 1 Pacitan memiliki satu buah boiler dengan 5 mill pulveriser yang mensuplai bahan bakar ke burner (ruang bakar). Berikut adalah spesifikasi boiler PLTU 1 Pacitan 1&2 pada beban 300 MW :
- Beban : 300 MW
- Main Steam Flow : 837,7 t/h (B-MCR)
- Main Steam Pressure :16,1MPa
- Main Steam Temp. : 539oC
- Reheat Pressure : 3,4 MPa
- Reheat Temperature :538,2oC
- Feed Water Flow. :1003,6oC
62
- Coal Rate Max : 170 ton/h (B-MRC)
- Burner System : 20Corner Burners
- Boiler Efficiency : 82.27 %
- Coal Pulverizer/Feeders : 4 operasi, 1 stand by
63
64
Gambar 1
Boiler300 MW (net) Corner burner for mill pulverizercoal
Setiap boiler memiliki 4 pulverizer dimana tiap-tiap pulverizer menyuplai ke 4 burner sehingga setiap boiler memiliki 20 burner, berikut adalah konfigurasi untuk sistem bahan bakar.
65
Gambar 2.
Konfigurasi mill pulverizer tiap boiler
66
Gambar 3.
67
Konfigurasi suplai batu bara dari mill pulverizer ke burner (boiler)
2.1.Prinsip Kerja Mill Pulverizer
Adalah alat yang dipergunakan untuk menghancurkan/menggiling batubara menjadi butiran halus (powder),kemudian butiran halus ini dihembus udara yang bertekanan dari bagian bawah mill pulverizersehingga naik/terbang menuju outlet mill pulverizerdan kemudian menuju ruang bakar bersama udara untuk pembakaran pada boiler. Ukuran kehalusan batubara dari mill pulverizerdisebut Fineness. Untuk batubara Lower Ranked (Subbituminus dan lignite) Finenesnya sering diijinkan = 65% sampai 70% untuk mesh 200. Untuk batubara Higher Ranked (bituminus) Finenessnya = 70% sampai 75 % untuk mesh 200.
68
Gambar 4.
Mill pulverizer tampak dari luar
2.2.Type Mill pulverizer
Setiap pabrik mempunyai cara untuk menentukan type mill pulverizer. Jika dilihat dari putaranya mill pulverizerdi bagi menjadi tiga, yaitu : High Speed Mill pulverizer, Medium Speed Mill pulverizer, Low Speed Mill pulverizer. Mill pulverizeryang digunakan di PLTU 1 Pacitan adalah jenis Medium Speed Mill pulverizer.Kebanyakan type mill pulverizer pulverizer ditandai huruf dan angka, B & W 89G untuk produk Babcock & Wilcox, sedangkan pabrik ABB CE type HP 963. Untuk HP 963 mengandung arti : untuk 96 adalah ukuran diameter Bowl= 96 inchi, sedangkan angka 3 adalah jumlah grinding roll, untuk lebih jelasnya bisa dilihat gambar di bawah.
69
70
Gambar 5.
Arti dari type HP 963 yang digunakan di PLTU Pacitan
Hal Yang Mempengaruhi Kapasitas Mill pulverizer
HGI (Hardgrove Grindability Index) makin tinggi,maka semakin banyak batubara
yang digiling, yang berarti kapasitas mill pulverizernaik, demikian juga sebaliknya.
Untuk setiap point perubahan HGI akan terjadi perubahan kapasitas mill
pulverizersekitar 1 – 1/3% .
Fineness makin tinggi berarti memerlukan waktu lebih lama untuk grinding,yangberarti kapasitas menurun,demikian sebaliknya.
Moisture makin tinggi,maka kapasitas akan menurun karena memerlukanwaktupengeringan lebih lama dan batubara basah lebih sulit digiling.
Komponen Utama Mill Pulverizer
Komponen uatama mill pulverize masing-masing memegang peranan penting pada saat mill pulverizer beroperasi. Dimana dalam operasinya mill pulverizer ini digerakan oleh sebuah motor dengan putaran 3000 rpm, yang di reduksi dalam mentranfer energinya dengan gearbox sampai menjadi kurang lebih 33 rpm, dimana scrapper dan bowl di couple sehingga putaranya sama. Di bawah ini adalah gambar dan letak komponen pada mill pulverizer beserta penjelasan tentang fungsinya.
71
72
Gambar 6.
Komponen utama mill pulverizer
1. Bowl
Berbentuk seperti piring besar dengan gerakan berputar sebagai dasaruntuk menggiling batubara bersama grinding roll yang berada diatasnya yang ikut berputar.Mill pulverizertype HP 96 3 berarti 96 inchi ukuran bowl dan 3 buah jumlah grinding.
73
Gambar 7.
Bowl dan grinding mill pulverizer
2. Grinding
74
Berbentuk roda besar terbuat dari logam yang berfungsi untukmenggilas/menggiling batubara diatas bowl dan berputar mengikuti putaran bowl. Clearance antara grinding roll dan bowl ring sekitar 5 mm.
Gambar 8. Grinding roll mill pulverizer
3. Motor puverizer
75
Berfungsi untuk memutar bowl melalui gigi reduksi dari planetory gear box.
4. Planetary gear box
Untuk mentransfer tenaga putar dari motor ke bowl. Di dalam gear box
terdapat 2 gear yakni n1 dengan putaran 977 rpm dan n2 dengan putaran 29,748 rpm,
n2 ini adalah yang di coupledengan bowl dan juga scrapper.
5. Mill pulverizerside
Adalah peralatan dan area dibawah bowl dimana udara dari Primary Air Fan
masuk,untuk menampung batubara atau material yang reject dari Mill pulverizer dan
jatuh ke bottomliner yang dilengkapi scraper untuk membersihkan serbuk batubara.
6. Scraper
Berjumlah 3 buah yang digunakan untuk membersihkan tumpahan batubara
dari mill pulverizer dan pyrites.
7. Vane wheel
Untuk pemerataan distribusi udara dari mill pulverizerside melalui mill
pulverizer dan terus keatas menujuclasifier, sehingga dapat meningkatkan efisiensi
pembagian batubara.
8. Classifier
Terletak pada bagian atas mill pulverizeryang berfungsi untuk memisahkan antarabatubara halus dan kasar.Batubara yang halus
langsung naik keoutlet dan menuju ruang bakar, sedangkan yang kasar akan
jatuh kembali ke mill pulverizer untuk ikut tergiling lagi. Classifier ini terdiri dari
deflector vane yang dapat disetel untuk mendapatkan tingkat kehalusan
76
(Fineness) sesuai yang diharapkan
9. Gate Discharge Valve
Berfungsi untuk mengisolasi atau membatasi pada waktu mill
pulverizertidak beroperasijangan sampai ada gas panas dari ruang bakar masuk
ke mill pulverizer.
10. Coal Pipe Orifices
Dipasang diatas discharge mill pulverizerpada pipa batubara dari mill pulverizeryang menuju ruang bakar. Fungsinya untuk menyamakan aliran campuran batubara dan udara dari mill pulverizerkeruang bakar.Karena panjang pipa yang menuju empat sudut ruang bakar panjangnya tidak sama dan pula banyaknya belokan juga berbeda satu sama lain. Lubang orifice tiap pipa tidak sama tergantung panjang pipa dan ukuranya ada pada gambar(master drawing).Orifice`harus direpair apabila lubangnya telah aus dan melebihi 10% dari lubang standardnya.
2.5. Pengertian Mesh dan Finenes
Mesh adalah lubang-lubang pada ayakan batubara. Gunanya ayakan adalah untuk mengukur tingkat kehalusan (finenes) dari batubarasetelah digiling pada mill puverizer artinya apabila batubara setelah digiling kemudian diayak, maka batubara yang halus akan lolos sedangkan yang kasar akan tertinggal dan tidak lolos ayak. Finenes adalah kehalusan
batubara,sedangkan satuannya adalah %. Misalnya batubara yang diayak 100 gram,
kemudian yang lolos ayakan 70 gram, sedangkan yang tertinggal adalah 30 gram,
maka finenes batubara = 70 gram/100 gram x 100 %= 70%.
Ada beberapa macam jumlah lubang atau Mesh ayakan yang biasa digunakan
yaitu Mesh30, 50, 100, dan 200 :
Mesh 50 berati untuk lebar 1 inchi terdapat 50 lubang, jadi lebar perlubang = 1 inchi / 50 = 1 / 50 inchi= 0,508 mm.Finenes batubara untuk pembangkit umumnya
77
berkisar 65 – 75 % untuk mesh 200.Berarti lebar lubangnya= 1 inchi / 200= 0,127 mm.
Gambar 9.
Coal fineness test
2.6. Hardgrove Grindability Index
Hardgrove Grindability Index(HGI) adalah angka yang menunjukkan kekerasan suatu batubara untuk digiling pada Mill pulverizer. pulverizer. Metode Hardgrove adalah standard yang diterima dan ASME standard D 409 adalah Grindability batubara yang menggunakan metode mesin
Hardgrove. Karena metode tersebut diatas,maka angka kekerasan batubara
78
sering juga disebut angka HGI.
Semua jenis batubara mempunyai angka HGI antara 35 sampai 110:
Angka semakin tinggi berarti semakin mudah digiling (semakin lunak)
Angka semakin kecil berarti semakin keras.
Rata-rata angka HGI adalah antara 50-55
79
Gambar 10.
Typical fineness / hubungan Kapasitas
SISTEM PROTEKSI SUHU PADA MILL
Mil melakukan start ketka kondisi temperature menunjukkan pada 53c– 65c dan
beberapa kondisi yang mendukung telah terpenuhi seperti pada gambar di bawah :
80
Gb kondisi mill untuk start permit dan first out.
Pada mill terdapat sensor suhu untuk memproteksi keadaan mill kapan waktu untuk
memulai proses dan kapan terjadi trip sehingga keadaan mill akan aman, pada temperature
51 derajat celcius sensor akan mengirim sinyal alaram dan kondisi ini dapat dipantau
melalui DCS pada ruang kontrol sehingga dapat dilakukan langkah-langkah untuk
menghindari mill dalam kondisi trip pada temperature71 derajat celcius.
81
Gb kondisi mill pada DCS.
82
BAB V
PENUTUP
Kesimpulan
Dari uraian materi dan hasil pengamatan selama melaksanakan Praktek Kerja
Industri dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
PLTU 1 JATIM UBJOM Pacitan mempunyai kapasitas sebesar 2x315 MW
Fan digunakan dalam peningkatan efisiensi pembangkit karena fan dapat
memaksimalkan tenaga dorong pada saluran inlet bahan bakar, menghemat bahan
bakar dan membantu pembakaran agar prosesnya sempurna.
PLTU 1 Jawa Timur Pacitan menggunakan dua buah mill masing-masing satu
mill pada unit.
Saran
Selama menjalankan Kerja Praktek Industri kurang lebih 1 bulan, penulis mendapat pengetahuan baru tentang proses-proses yang terjadi di sebuah pembangkit, khususnya PLTU 1 Jatim UBJOM Pacitan. Maka demi kemajuan bersama penulis ingin menyampaikan beberapa saran sebagai berikut :
Untuk dapat mengetahui dan mengamati dengan cepat dan akurat proses yang terjadi dilapangan, diperlukan akses data-data dan sumber informasi, sehingga akan menghasilkan sistem operasi yang tepat.
Bagi mahasiswa yang kerja praktek selanjutnya agar lebih proaktif.
83
DAFTAR PUSTAKA
Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik. Bandung: ITB Press.
Irwin Lazar, “Electrical System Analysis & Design for Industrial Plant”, Mc-Graw Hill Book Company.
PT. PLN (Persero). 1997. Kursus Pengoperasian Unit PLTU (modul 3/OP). Jakarta: PLN.
PT. PJBS .2007. Coal Handling System Technical Write Up for 1750 TPH Ship Unloader. Rembang: PLN.
PT. PJBS. 2009. Modul Dasar Operasi Ship Unloader. Rembang: PLN.
PT. PLN (Persero). 2011. Sistem PLTU. Jakarta: PLN.
Arindya, Radita. 2014. Instrumentasi dan Kontrol Proses. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Lira, Carl., 2013, Brief History of Steam Engine, www.egr.msu.edu/~lira/supp/steam/, diakses tanggal 3 Februari 2015.
84