BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap, untuk menghasilkan uap dibutuhkan
air yang dipanaskan secara bertahap melalui beberapa heater sebelum masuk ke boiler untuk dipanaskan lebih lanjut sehingga menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin, yang akan menggerakkan generator sehingga akan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Tujun pemanasan yang bertahap adalah untuk mendapatkan kualitas uap kering yang baik. Dalam proses PLTU dibutuhkan fresh water yang di dapat dari proses desalination (pemurnian air laut menjadi air tawar), air tersebut kemudian di tampung dalam Reserve Feed Water Tank (RFW Tank), yang digunakan sebagai air penambah apabila level Hotwell di bawah normal. Hotwell sendiri adalah tempat penampungan kondensasi uap dari sisa uap yang digunakan untuk memutar LP (Low Pressure) turbin. Karena pada PLTU menggunakan siklus air tertutup sehingga diharapkan meminimalkan penggunaan air penambah. Apabila level hotwell di bawah normal maka pompa CEP tidak 1
2
akan bekerja. Air yang ditampung di hotwell akan dipomakan oleh Condensate Extraction Pump (CEP) menuju LP Heater 1, LP Heater 2 dan LP Heater 3, sehingga temperature dan pressure dari air akan naik secara bertahap. Proses selanjutnya adalah pemisahan air dari oksigen-oksigen yang masih terkandung di dalamnya. Proses pemisahan itu terjadi di Deaerator, disini selain terjadi proses pemanasan juga terjadi injeksi kimia sehingga oksigen yang masih terkandung dalam air akan terlepas dan dibuang ke udara. Level deaerator adalah salah satu hal penting yang harus di jaga, karena jika levelnya tinggi maka dikhawatirkan air akan masuk ke dalam turbin dan merusak sudusudu turbin. Hal ini dikarenakan pemanas dari deaerator menggunakan ceratan uap dai LP turbin. Apabila level deaerator terlalu rendah, maka Boiler Feed Pump tidak akan bekerja. Boiler Feed Pump adalah pompa yang digunakan untuk memompakan air dari deaerator menuju ke pemanasan selanjutnya yaitu HP Heater 5, HP Heater 6 dan HP Heater 7. Pada HP Heater 5, 6 dan 7 terjadi kenaikan temperatur dan pressure air secara bertahap. Setelah itu air akan masuk ke dalam economizer, selanjutnya ke steam drum, dimana akan terjadi pemisahan antara uap dan air. Fasa air akan turun dan dipanaskan melalui primary superheater, dan secondary superheater. Uap yang dihasilkan akan menggerakkan turbin yang telah dikopel dengan poros generator sehingga akan menghasilkan listrik dengan tegangan sebesar 23 KV, kemudian dengan trafo step up tegangannya dinaikkan menjadi 500 KV. Tegangan sebesar 500 KV akan masuk ke jaringan tegangan tinggi dan digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik pada jaringan Jawa-Bali.
3
Gambar 1.1. Sistem Air Pengisi PLTU Suralaya
Seperti telah dijelaskan diatas bahwa level hotwell dan level deaerator adalah 2 hal penting yang harus dijaga. Dalam sistem kontrol terdahulu,terlihat lebih sederhana apabila level hotwell dibawah Set Point (SV), maka Control Valve Air penambah akan membuka dan akan mengisi hotwell dengan air dari RFW Tank, sebaliknya apabila level hotwell di atas Set Point maka control valve Spill Over akan membuka dan mengembalikan air dari hotwell menuju RFW Tank. Kontrol level deaerator adalah apabila level deaerator naik di atas set point maka control valve deaerator make up akan membuka dan menambah air di deaerator, sebaliknya apabila level deaerator di atas set point maka control valve over flow deaerator akan membuka dan mengembalikan air ke hotwell. Seiring dengan berkembangnya kontrol dan untuk mendapatkan hasil dari pengontrolan yang paling baik, maka dilakukan modifikasi terhadap sistem
4
kontrol air kondensat ini. Pembukaan Control Valve air penambah dan Spill Over diatur oleh level hotwell dan level deaerator secara bergantian. Normalnya Control valve ini diatur oleh level deaerator. Namun apabila Deaerator level valve membuak diatas 98% atau di bawah 2% maka kontrol dari air penambah akan berpindah ke level hotwell. Hal ini dengan asumsi bahwa ketika Deaerator level valve membuka lebih dari 98%,maka Deaerator dalam keadaan penuh, dan apabila Deaerator level valve membuka kurang dari 2%, maka level Deaerator dalam kondisi sangat rendah, sehingga kontrol akan berpindah ke level hotwell tanpa memperdulikan tinggi dari level Hotwell itu sendiri. Deaerator Level Valve sendiri pembukaannya diatur hanya oleh level Hotwell. Mengingat pentingnya pengaturan kontrol level hotwell dan level deaerator maka penulis bermaksud menulis tugas akhir dengan judul “ANALISIS TUNING
PID
DEAERATOR
LEVEL
KONTROL
BERBASIS
LABVIEW DI PT. INDONESIA POWER UBP SURALAYA”. Dalam Perancangan Tugas Akhir ini menggunakan Distributed Control System (DCS) Centum 3000 dari yokogawa. Centum 3000 adalah generasi terbaru dari Centum, mempunyai kelebihan terdiri dari beberapa control station yang setiap control stationnya dapat berdiri sendiri atau terdistribusi dengan keseluruhan proses. Sehingga memudahkan dalam sistem pengendalian, monitoring maupun manipulating. Untuk memudahkan simulasi tunimg PID, maka function blok dalam Centum 3000 akan direprentasikan dalam pemrograman Labview 2011 , agar dapat dilakukan trial dan eror dengan mudah, tanpa mengganggu proses yang sedang berjalan.
5
1.2.
Rumusan Masalah Masalah yang penulis angkat dalam Tugas akhir ini adalah bagaimana
membuat simulasi dari pengontrolan level deaerator pada PLTU Suralaya, sekaligus dilakukan analisis dari Tuning Kontrol PID pada pengontrolan level deaerator menggunakan metode Zieger Nichlos dan Tyerus Luyben. Dari kedua metode tuning tersebut akan dilakukan simulasi dan analisis, kemudian hasilnya akan dibandingkan, sehingga akan didapat hasil tuning yang memiliki respon yang paling baik terhadap kontrol level deaerator.
1.3.
Batasan Masalah Agar penulisan Tugas akhir ini lebih terarah dan tepat sasaran, maka
penulis melakukan pembatasan masalah, yaitu: 1. Penalaan (Tuning) Control Valve melalui sistem PID (Proportional, Integral, Derivative) menggunakan metode Ziegler – Nichlos dan Tyerus Luyben. 2. Menggunakan program Labview 2011 untuk simulasi sistem kontrol, agar memudahkan dalam trial dan eror. 3. Pembahasan prinsip kerja complicated control loop yang digunakan di sistem kontrol air level deaerator. 4. Perancangan kontrol pada DCS (Distributed Control System) Centum 3000 dari yokogawa yang di representasikan pada Labview 2011. 5. Pembahasan cara kerja kontrol level deaerator.
6
1.4.
Tujuan Penelitian Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Meingkatkan kehandalan PLTU Suralaya, sehingga produksi listrik tetap terjaga serta meminimalisasi terjadinya derated (pengurangan beban). 2. Mengetahui
secara
matematis
perhitungan
tuning
PID
level
Deaerator,sehingga didapat perhitungan yang presisi. 3. Mempermudah dalam perubahan tuning, tanpa mengganggu proses yang sedang berjalan.
1.5.
Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini adalah: 1. Metode Kajian Pustaka Penulis menggunakan buku-buku literatur, diktat kuliah, manual book operation serta sumber pendukung lain untuk dijadikan landasan yang berhubungan dengan pokok pembahasan. 2. Metode Eksperimen Penulis melakukan perancangan kontrol, pemasangan serta pemrograman kontrol, karena akan membahayakan apabila hasil kontrol tersebut langsung dipergunakan pada plant sebenarnya, maka simulasi kontrol dibuat di Labview 2011.
7
1.6.
Sistematika Penulisan
Untuk mendapatkan gambaran secara umum tentang pokok pembahasan Tugas Akhir ini, penulis membaginya dalam beberapa bab yang secara garis besar adalah sebagai berikut: BAB I. PENDAHULUAN Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, tujuan, batasan masalah, metode penyelesaian masalah serta sistematika penulisan yang melatar-belakangi Tugas Akhir ini disusun. BAB II. LANDASAN TEORI Pada bab ini akan diuraikan tentang landasan teori dasar serta pendukung yang membantu penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Di antaranya teori tentang Kontroller, PID, DCS, Sensor Tranduser, Transmitter dan Karakteristik Control Valve yang digunakan. BAB III. PERANCANGAN Pada bab ini dijelaskan tentang perancangan sistem kontrol air kondensat yang baru. Perancangan modifikasi dilakukan dengan Centum VP 3000, namun dibuat simulasi dengan menggunakan pemrograman Labview 2001 agar memudahkan dalam eksperimen tuning PID dan tidak mengganggu proses sebenarnya.
8
BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS HASIL SIMULASI Pada bab ini, penulis akan menguraikan tentang analisis tuning Control PID dengan metode Ziegler – Nichlos dan Tyerus Luyben, sesuai dengan input-input yang didapat dari keadaan sebenarnya. BAB V. PENUTUP Penulis akan menguraikan kesimpulan yang diperoleh dari hasil analisa serta saran-saran agar diperoleh suatu system yang lebih baik.
9
