ANALISA PERFORMANSI GENERATOR SET DI PABRIK KELAPA SAWIT PTP NUSANTARA IV (PERSERO) UNIT USAHA SAWIT LANGKAT LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam menyelesaiakan program pendidikan diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh
ANAS SIREGAR NIM : 1105051002
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
i
INTISARI
Generator set adalah sebuah pembangkit listrik dimana penggerak mulanya (prime mover) terhubung langsung dengan generator listrik dalam satu dudukan (base frame) yang kokoh dan terinstal dengan baik sehingga dapat dioperasikan dengan baik. Masalah pengoperasian mesin diesel pada genset sangat tergantung pada kondisi peralatan utama dan peralatanpendukung, untuk mesin
diesel
pemeliharaan terfokus bagaimana caranya menjaga tekanan kompresi sebaik mungkin sesuai dengan buku petunjuk mesin, yang merupakan salah satu syarat penting agar terjadi pembakaran sempurna terutama pada daya/ beban nomonal mesin. Generator set pada industri umumnya menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mulanya dan generator sinkron atau alternator sebagai pemasok listrik cadang, yaitu mesin mengubah energi mekanis dan energi magnet menjadi energi listrik arus bolak balik dimana medan diletakkan pada bagian yang bergerak yaitu rotor dan lilitan jangkar pada bagian yang diam atau stator dari generator. Daya poros (
) = 1.059,41HP (790,51 kW), efisiensi volumetrik (ɳv ) = 96,1 % dan,
efisiensi thermal (ɳth ) = 45,80 %, dan kebutuhan bahan bakar pada mesin diesel jika beroperasi maksimal adalah = 201,9 kg/jam. rata-rata efisiensi generator di pabrik kelapa sawit PTPN IV. Unit Usaha Sawit Langkat pada hari senin, 07 juli 2014 adalah = 57,6851% . Kata Kunci: mesin diesel, generator, efisiensi mesin diesel, efisiensi generator, kebutuhan bahan bakar.
v
ABSTRACT
Generator set is a power plant in which the first mover (prime mover) connect directly to electricity generators in the seat (base frame) are sturdy and properly installed so that it can be operated with either. Problems in the operation of a diesel engine generator set is highly dependent on the condition of major equipment and peralatanpendukung. for diesel engine maintenance field focused how to keep the compression pressure as possible in accordance with the instruction manual machines, which is one of the important requirement that complete combustion occurs mainly in the power / load nomonal machine. Generator sets in general industrial use diesel engines as of the beginning and the synchronous generator or alternator as a spare power supply, the machine change mechanical energy and magnetic energy into electrical energy alternating current. Where the field is placed on the moving parts of the rotor and winding anchor on stationary part or stator of the generator. Shaft power ( 1.059,41HP (790,51 kW), volumetric efficiency (ɳv
) =
) =
96,1 % dan, thermal
efficiency (ɳth ) = 45,80 %, and the need for fuel in diesel engines if the maximum operation is = 201,9 kg/h. The average efficiency of the generator at palm oil mill PTP Nusantara IV . Langkat Oil Usiness Unit on Monday, 07 july 2014 is = 57,6851%.
.
Keywords: diesel engines, generators, diesel engine efficiency, generator efficiency, fuel requirements.
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi petunjuk, rahmat serta kekuatan dan kesehatan bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Laporan tugas akhir ini berjudul “ Analisa Ferformansi Generator Set di Pabrik Kelapa Sawit
PTP. Nusantara IV (Persero) Unit Usaha Sawit
Langkat”disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi setiap mahasiswa untuk menyelesaikan program Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. Dalam pembuatan laporan tugas akhir ini penulis mendapat kesulitan, namun karena adanya bimbingan dari semua pihak, masalah tersebut dapat diselesaikan. Untuk itu penulis pada kesempatan ini menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnyakepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T.,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Idham Kamil, S.T.,M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Ir. Burhanuddin Tarigan,M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan pengajaran kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. 5. Buat Ayah dan Ibunda yang telah memberikan semangat, motivasi, dukungan doa dan bantuan moril kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. 6. Buat abang dan Adik saya yang telah memberikan motivasi, dukungan doa dan memberi semangat kepada penulis dalam menyelesaikan tuagas akhir.
vii
7. Bapak dan Ibu Staf pengajar di jurusan Teknik Mesin khususnya dosen Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. 8. Seluruh staf administrasi dan teknisi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 9. Rekan-rekan seperjuangan Mahasiswa Politeknik Negeri Medan Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik angkatan 2011, khususnya EN6B buat kebersamaannya selama penulis menjalankan perkuliahan. 10. Sahabat anak kos ajo yang telah memberikan semangat dan membantu penulis dalam menyelesaiakan Tugas Akhir.
Penulis berharap Tugas Akhir ini bernanfaat bagi semua pihak yang membacanya, khususnya Mahasiswa Program Studi Teknik konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih kurang sempurna, untuk itu penulis dengan tulus mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun agar lebih baik dimasa yang akan datang.
Medan, Agustus 2014 Hormat Penulis,
Anas Siregar NIM: 1105051002
viii
DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ..................................................................... ii PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR ............................................iii PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR .............................................. iv INTISARI .......................................................................................................... v ABSTRACT ...................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xi DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1 A. Latar Belakang .......................................................................... 1 B. Batasan Masalah........................................................................ 2 C. Tujuan Tugas Akhir .................................................................. 2 D. Manfaat Tugas Akhir ................................................................ 2 E. Sistematika Penulisan Tugas Akhir .......................................... 3
BAB II
DASAR TEORI ............................................................................. 4 A. Generator Set ............................................................................. 4 1. Peralatan pendukung ..................................................... 4 2. Prinsip kerja generator set ............................................. 6 B. Mesin Diesel ............................................................................. 7 1. Pengertian mesin diesel ................................................. 7 2. Komponen mesin diesel ................................................ 8 3. Prinsip kerja mesin diesel ............................................ 10 C. Generator Sinkron ................................................................... 26 1. Pengertian Generator Sinkron ..................................... 26 2. Konsturuksi Generator Sinkron ................................... 26 3. Prinsip kerja Generator Sinkro .................................... 30 4. Kecepatan putaran generator sinkron .......................... 32
ix
5. Pengaturan putaran ...................................................... 32
BAB III
PENGUMPULAN DATA .......................................................... 34 A.Spesifikasi Generator Set ........................................................ 34 B.Pengoperasian Generator Set .................................................. 35 1. Persiapan Start ............................................................. 35 2. Start mesin ................................................................... 37 3. Paralel .......................................................................... 37 4. Pembebanan ................................................................ 38 5. Mematikan mesin ........................................................ 38 C. Data ......................................................................................... 39
BAB IV
ANALISA DATA ......................................................................... 40 A. Analisa Performa Mesin Diesel .............................................. 40 B. Kebutuhan Bahan Bakar ......................................................... 49 C. Efisiensi Generator .................................................................. 49
BAB V
PENUTUP ..................................................................................... 53 A. Simpulan ................................................................................ 53 B. Saran........................................................................................ 53
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Komponen mesin diesel ................................................................. 8 Gambar 2.2 Langkah Hisap.............................................................................. 12 Gambar 2.3 Langkah kompresi ......................................................................... 13 Gambar 2.4 Langkah kerjah .............................................................................. 14 Gambar 2.5 Langkah Buang ............................................................................. 14 Gambar 2.6 Diagram P-V (Teoritis) ................................................................. 18 Gambar 2.7 Diagram P-V siklus aktual ........................................................... 21 Gambar 2.8 Konstruksi generator sinkron ...................................................... 27 Gambar 2.9 Stator .......................................................................... ................. 27 Gambar 2.10 inti dan alur stator....................................................................... 28 Gambar 2.11 bentuk rotor generator belitan jangkar ........................................ 28 Gambar 2.12 konstruksi rotor kutup silindris ................................................... 29 Gambar 2.13 konstruksi rotor kutup menonjol ................................................. 30 Gambar 2.14 belitan jangkar ............................................................................ 31 Gambar 3.1 Generator set ................................................................................ 35
xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Proses kerja mesin diesel 4 langkah .................................................. 15 Tabel 3.1 data jurnal Mesin Diesel .................................................................. 35
xii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat pesat, serta penerapannya dalam dunia industri dan sektor penggunaan lain maka manusia dituntut berfikir dan mampu mengikuti perkembangan tersebut. Sebagian besar pekerjaan dalam proses pengolahan di industri, dikerjakan dengan tenaga mesin-mesin konversi energi dalam memenuhi energi yang dibutuhkan tersebut perlu memikirkan tentang alat pengkonversi energi dan penghematan energi serta meningkatkan efisiensi alat pengkonversi tersebut. Dalam menghadapi serta mengantisipasi akan kebutuhan energi ini diperlukan suatu sumber penghasil energi listrik sebagai cadangan pada industri dan sektor lainnya. Salah satu solusinya adalah dengan menyediakan generator set sebagai cadangan jika pasokan energi listrik dari PLN kurang atau jika ada masalah teknis pada Pembangkit. Generator set merupakan suatu alat pembangkit energi atau tenaga yang siap digunakan pada pabrik (industri) jika pasokan listrik dari PLN kurang, apa lagi krisis energi yang terjadi pada masa ini. Sehubungan` dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik dan pemakaian generator set sebagai penyedia energi listrik maka penulis tertarik untuk mengambil tugas akhir dengan judul“Analisa Performansi Generator Set di Pabrik Kelapa Sawit PTP Nusantara IV (persero) Unit Usaha Sawit Langkat”.
1
B. Batasan Masalah Pada laporan tugas akhir ini, permasalahan yang akan dibahas ialah: 1.
Prinsip kerja mesin diesel dan generator
2.
Konsumsi bahan bakar
3.
Efisiensi mesin diesel
4.
Efisiensi generator set
C. Tujuan Tugas Akhir
Adapun tujuan penulisan laporan tugas akhir ini adalah: 1.
Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan program Diploma Tiga (D-III) Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan.
2.
Menganalisis Sistem pembangkit listrik
3.
Memahami sistem-sistem proses kerja generator set.
D. Manfaat Tugas Akhir
Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi: 1.
Manfaat bagi penulis untuk menambah khasanah ilmu pengetahuan dan pengalaman agar mampu melakukan kegiatan yang sama kelak setelah bekerja atau terjun kelapangan.
2.
Sebagai pengembangan pengetahuan mahasiswa/i tentang generator set berbahan bakar solar dan referensi tambahan.
3.
Manfaat bagi industrisebagai bahan pertimbangan untuk memperbaiki performa generator set yang ada dalam industri tersebut.
2
E. Sistematika Penulisan Tugas akhir
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika penulisan dalam laporan tugas akhir ini sebagai berikut: BAB I.
PENDAHULUAN Bab ini berisikan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan tugas akhir, manfaat tugas akhir dan sistematiaka penulisan tugas akhir.
BAB II. TEORI DASAR Bab
ini
menjelaskan
tentang
teori
generator
set,
bagaimanaprinsip kerja mesin diesel, prinsip kerja generator, konsumsi bahan bakar, sistem-sistem pada mesin diesel, dan bagaimana perawatan pada generator set. BAB III. PENGUMPULAN DATA Bab ini berisikan tentang spesifikasi mesin, spesikasi generator,
peralatan
penunjang
pada
generator
set,
dan
pengoperasian mesin. BAB IV. ANALISA DATA Bab ini berisikan tentang perhitunagan kebutuhan bahan bakar, efisiensi mesin diesel, dan efisiensi generator set. BAB V. PENUTUP Bab ini merupaka bab penutup yang berisikan kesimpulan dan saran.
3
