BAB III ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1
SPESIFIKASI TURBIN Turbin uap yang digunakan pada PLTU Kapasitas 330 MW didesain dan pembuatan manufaktur dari Beijing BEIZHONG Steam Turbine Generator Co., Ltd. Model
N350-17.75/540/540
Rated output (guarantee)
330 MW
Main steam flow
969 t/h
Main steam pressure
17,75mPa (a)
Main steam temperature
540 °C
Reheat steam flow
880.1 t/h
Reheat steam temperature
540 °C
Rated cooling water temperature
30 °C
Rated speed
3000 rpm
Maximum output at VWO
346,571 MW
Main steam flow at VWO
1025 t/h
Maximum feedwater temperature
282.1 °C
Steam flow at reheater outlet
929.4 t/h
Steam pressure at reheater outlet
4.235MPa (g)
Steam temperature at reheater outlet
543 °C
Steam pressure at reheater inlet
4.425MPa (g)
Steam temperature at reheater inlet
344 °C
42
3.2
PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN ISENTROPIK DENGAN REHEATER DAN SUPERHEATER (TURBIN KESELURUHAN) Pada data operasi, rata-rata load/daya keluaran menghasilkan ±307 MW. Main steam outlet flow mencapai 929,094 Ton/jam, Tekanan kerja main steam outlet 16,8 MPa, Main steam outlet temperature 531,2 ºC. HP exhaust steam pressure 3,9 Mpa, Cold reheat before reheat spray temperature 333,7 ºC , hot reheat outlet steam temperature 526,4 ºC. Condenser pressure 8,1 kPa. Dengan kondisi tersebut maka dapat dilakukan perhitungan efisiensi turbin secara keseluruhan. Menurut Thermodynamics An Engineering Approach 5th Edition – Gengel,Boles. Menjelaskan cara perhitungan daya spesifik untuk turbin keseluruhan sebagai berikut :
wturb,out= wturb,I+ wturb,II = (h3 – h4) + (h5 – h6) Sedangkan untuk efisiensinya, yaitu:
43
Data operasi turbin kapasitas 330 MW sbb : No. Dok. :
SISTEM MANAJEMEN UBJ O&M PLTU INDRAMAYU
Tgl Berlaku : No. Revisi :
DATA PERFORMANCE TEST UNIT #2 NO
TAGNAME
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
D2_2DEH02_MWAIN D2_20CFA01_CE015 D2_20CGB03MD_LBA80CT601 D2_20CGB03MD_LBA80CT602 D2_20CGB03DA_LBA80CP101 D2_20TDM02DB_LBA11CP101 D2_20TDM02DB_LBA12CP101 D2_20TDM03DA_LBA11CT601 D2_20TDM03DA_LBA12CT601 D2_20TDM03DA_LBC11CT601 D2_20TDM03DA_LBC12CT601 D2_20TDM02DB_LBC11CP101 D2_20TDM02DB_LBC12CP101 D2_20FW_MATH_STM_FLW D2_20CGB03DB_LBC20CP101 D2_20CGB03DD_LBC20CT601 D2_20CGB03MD_LBB80CT601 D2_20CGB03MD_LBB80CT602 D2_20CGB03DB_LBB80CP101 D2_20CGB03DB_LBB80CP102 D2_20TDM03DA_LBB11CT601 D2_20TDM03DA_LBB12CT601 D2_20TDM02DB_LBB11CP101 D2_20TDM02DB_LBB12CP101 D2_20TDM02DB_MAB10CP101 D2_20TDM02DB_MAB10CP102 D2_20TDM03DA_LBS40CT601 D2_2ATCIO_CNDP D2_2ATCIO_FLPTREXHT D2_20CGB03MA_LAB40CP101 D2_20CGB03MA_LAB40CP102 D2_20CGB03MD_LAB40CT601 D2_20CGB03MD_LAB40CT602 D2_20CGB03MC_HAC60CT601 D2_20CGB03MC_HAC60CT602 D2_20CGB03MC_HAC60CT603 D2_20CGB03MC_HAC60CT604 D2_20CGB03MA_HAD20CP101 D2_20CGB03MA_HAD20CP102 D2_20CGB03MA_HAD20CP103
TAGDESC LOAD GEN ACTIVE POWER MAIN STEAM OUTLET TEMPERATURE 1 MAIN STEAM OUTLET TEMPERATURE 2 MAIN STEAM OUTLET PRESSURE LEFT MAIN STEAM PRESSURE RIGHT MAIN STEAM PRESSURE LEFT MAIN STEAM TEMPERATURE RIGHT MAIN STEAM TEMPERATURE HP EXHAUST STEAM TEMPERATURE (LEFT) HP EXHAUST STEAM TEMPERATURE (RIGHT) HP EXHAUST STEAM PRESSURE (LEFT) HP EXHAUST STEAM PRESSURE (RIGHT) MAIN STEAM OUTLET FLOW CALCULATED COLD REHEAT BEFORE RH SPRAY PRESSURE COLD REHEAT BEFORE RH SPRAY TEMPERATURE HOT REHEAT OUTLET STEAM TEMPERATURE HOT REHEAT OUTLET STEAM TEMPERATURE HOT REHEAT OUTLET STEAM PRESSURE HOT REHEAT OUTLET STEAM PRESSURE LEFT RH STEAM VALVE PIPE TEMPERATURE RIGHT RH STEAM VALVE PIPE TEMPERATURE LEFT RH STEAM VALVE PIPE PRESSURE RIGHT RH STEAM VALVE PIPE PRESSURE IP TO LP LINK PIPE PRESSURE 1 IP TO LP LINK PIPE PRESSURE 2 4TH EXTRACTION STEAM TEMPERATURE (LPH4) CONDENSOR PRESSURE LP EXHAUST TEMPERATURE FEEDWATER INLET ECONOMISER PRESSURE 1 FEEDWATER INLET ECONOMISER PRESSURE 2 FEEDWATER INLET ECONOMISER TEMPERATURE 1 FEEDWATER INLET ECONOMISER TEMPERATURE 2 FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE L FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE L FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE R FEEDWATER OUTLET ECONOMISER TEMPERATURE R DRUM OUTLET PRESSURE 1 DRUM OUTLET PRESSURE 2 DRUM OUTLET PRESSURE 3
Halaman :
MIN
MAX
302.101 279.795 530.933 537.798 16.168 16.979 17.049 537.305 537.992 334.34 408 3.663 3.643 846.779 3.475 331.297 525.138 533.098 3.305 3.302 529.395 529.464 3.294 3.297 0.33 0.346 259.546 8.192 42.16 18.24 18.244 248.54 248.55 279.303 279.759 280.44 280.854 17.582 17.777 17.75
313.476 312.491 532.844 542.503 17.012 17.78 17.826 541.276 541.551 336.04 408 4.086 4.061 951.3 3.889 335.936 528.162 539.157 3.699 3.698 535.223 535.292 3.681 3.684 0.377 0.393 263.189 8.18 43.254 19.194 19.197 254.094 254.074 284.54 284.934 285.5 285.878 18.5 18.704 18.677
AVG 307.522375 305.405625 531.8885 539.997375 16.80275 17.578625 17.594375 539.17375 539.700625 335.137125 408 3.996 3.97175 929.09475 3.80125 333.642875 526.39975 535.308625 3.6155 3.613125 531.60925 531.68375 3.599125 3.6015 0.36525 0.382 261.02375 8.822875 42.90975 18.96225 18.966625 252.937 252.935875 283.326 283.727125 284.275625 284.660125 18.278125 18.480625 18.453375
TAGUNIT MW MW °C °C Mpa Mpa Mpa °C °C °C °C Mpa Mpa Ton/Jam Mpa °C °C °C Mpa Mpa °C °C Mpa Mpa Mpa Mpa °C kPa °C Mpa Mpa °C °C °C °C °C °C Mpa Mpa Mpa
44
1.
Perhitungan untuk efisiensi turbin isentropik keseluruhan dengan reheater dan superheater
P3 = 16,8 Mpa = 168 bar T3 = 531,2 ºC P4 = 3,9 Mpa = 39 bar T4 = 333,7 ºC T5 = 526,4 ºC P5 = 3,6 Mpa = 36 bar P6 = 8,1 Kpa = 0,081 bar P(load) = 307 MW s = 929,094 Ton/jam = 258,08 Kg/s P aktual = Load = 307 MW= 307.103 KW
45
Untuk mencari nilai enthalpy h3 menggunakan superheated steam table Tabel 3.2 Nilai Enthalphy Superheated
Sumber: Steam Table
Untuk mencari nilai enthalpy h4 menggunakan superheated steam table Tabel 3.3 Nilai Enthalphy dan Entropy Superheated
Sumber: Steam Table
46
Untuk mencari nilai enthalpy h5 menggunakan superheated steam table Tabel 3.4 Nilai Enthalphy Superheated
Sumber: Steam Table
Nilai S (entrophy h5) = 7,221 dimana S5 = S6 Pada siklus rankine reheater dan superheater, Nilai entropy LP turbin sama dengan nilai entropy IP turbin. Tetapi pada LP turbin ada 2 fase campuran yaitu uap dan basah atau disebut uap basah. Dengan kondisi ini untuk mencari nilai entropy (S) menggunakan rumus fraksi(two phase) saturated steam table
s = sf + (x. (sg– sf) )
47
Nilai Sg saturated steam table vapor phase
Nilai Sf saturated steam table liquid phase
Tabel 3.5 Nilai Entropy Saturated Vapor
Tabel 3.6 Nilai Entropy Saturated Liquid
Sumber: Steam Table
Sumber: Steam Table
Dengan nilai fraksi (two phase) 0,87, maka Nilai Enthalpy h6 dicari dengan saturated steam table two phase Tabel 3.7 Nilai Enthalphy Saturated Two Phase
Sumber: Steam Table
48
3.3 PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN ISENTROPIK TIAP TINGKAT
49
-
Perhitungan nilai efisiensi pada HP Cylinder
Untuk mencari nilai enthalpy h3 menggunakan superheated steam table Tabel 3.8 Nilai Enthalphy Superheated
Sumber: Steam Table
Untuk mencari nilai enthalpy h4 menggunakan superheated steam table Tabel 3.9 Nilai Enthalphy Superheated
Sumber: Steam Table 50
Nilai S (entrophy h3) = 6,387 dimana S3 = S4' Untuk mencari nilai enthalpy h4' menggunakan superheated steam table Dimana Nilai entrophy S3 = S4', Pada pressure 39 Bar Tabel 3.10 Nilai Enthalphy Superheated
Sumber: Steam Table
-
Perhitungan nilai efisiensi pada IP Cylinder
51
Untuk mencari nilai enthalpy h6 menggunakan superheated steam table Dimana temperaturnya 261,02 °C berdasarkan
dengan data operasi
Tabel 3.11 Nilai Enthalphy Superheated
Sumber: Steam Table
Untuk mencarinilai enthalpy h6’ menggunakan superheated steam table Tabel 3.12 Nilai Enthalphy Superheated
Nilai S (entrophy h5) = 7,24. dimana S5 = S6’
Sumber: Steam Table
52
-
Perhitungan nilai efisiensi pada LP Cylinder
Untuk mencari nilai enthalpy h7 menggunakan saturated steam table Tabel 3.13 Nilai Enthalphy Superheated
Sumber: Steam Table
Nilai S (entrophy h ) = 7,473. dimana S6 = S7’
53
Pada siklus rankine reheater dan superheater, Nilai entropy LP turbin sama dengan nilai entropy IP turbin. Tetapi pada LP turbin ada 2 fase campuran yaitu uap dan basah atau disebut uap basah. Dengan kondisi ini untuk mencari nilai entropy (S) menggunakan rumus fraksi (two phase) saturated steam table
s = sf + (x. (sg– sf) )
Nilai Sg saturated steam table vapor phase Tabel 3.14 Nilai Entropy Saturated Vapor
Sumber: Steam Table
Nilai Sf saturated steam table liquid phase Tabel 3.15 Nilai Entropy Saturated Liquid
Sumber: Steam Table
54
Dengan nilai fraksi (two phase) 0,90, makaNilai Enthalpy h7’ dicari dengan saturated steam table two phase Tabel 3.16 Nilai Entropy Saturated two phase
Sumber: Steam Table
55
3.4 ANALISA EFISIENSI ISENTROPIK PADA HP TURBIN Data menurut DCS
Gambar 3.17 Data Print Out DCS
Gambar 3.18 Data Print Out DCS
56
Efisiensi Isentropik HP Turbine 83.00% 82.00% 81.00% 80.00% 79.00% 78.00% 77.00% 76.00% 75.00% 74.00%
Efisiensi Isentropik HP Turbine
Gambar 3.19 Grafik Nilai Efisiensi HP Turbin Tiap SIklus Waktu
Gambar 3.20 Grafik Nilai Main Steam Pressure, Temperatur dan Main Steam Flow
57
Gambar 3.21 Nilai Steam Pada Proses Pemanasan Pada Boiler
Nilai efisiensi HP Turbin pada bulan maret mengalami penurunan yang cukup besar yaitu sebesar 4,96% dari komisioning, kemungkinan utamanya disebabkan oleh kondisi Main Steam. Tetapi banyak faktor lain yang mempengaruhi penurunan efisiensi yaitu adanya degradasi pada blade turbin, deposit yang menempel pada nozzle turbin, erosi pada blade dan kebocoran pada tiap packing Proses komisioning/pengetesan dilakukan pada bulan April 2011, jenjang waktu dari april 2011- maret 2012 cukup lama dengan durasi waktu ± 1 tahun. Kondisi/kualitas main steam pada nilai efisiensi bulan maret 2012 ini kurang bagus karena dipengaruhi oleh banyak faktor .
58
Pada grafik nilai main steam pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate tersebut yang mempengaruhi nilai efisiensi turbin secara keseluruhan dan efisiensi pada HP turbin. Apabila nilai main steam pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate tersebut nilainya maksimal atau mendekati nilai pada saat komisioning, maka nilai efisiensinya tinggi. Begitu pula sebaliknya apabila nilai main steam pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate tersebut nilainya kurang, maka nilai efisiensi turbin secara keseluruhan dan efisiensi HP turbin rendah. Nilai
main steam
pressure, main steam temperature dan main steam outlet flow calculate dipengaruhi oleh kuaitas steam. Pada siklus pembacaan DCS menggambarkan nilai kualitas steam dari boiler, dimana kualitas team diawali pada proses penjagaan siklus air yang akan dijadikan uap dari intake, kemudian dipanaskan ada IP heater, LP Heater dan HP Heater. Kemudian setelah air dipanasan pada IP heater, LP Heater dan HP Heater kemudian dipanaskan kembali atau pemanasan awal pada boiler melalui economizer. Setelah melewati economizer uap basah kemudian dialirkan kedalam steam drum. Dari steam drum uap basah dipanaskan pada ruang burner melewati pipa downcomer, uap basah dipanaskan pada tubing-tubing yang ada pada ruang burner. Setelah uap basah dipanaskan kemudian dialirkan kembali pada steam drum untuk memisahkan antara uap kering dan air. Setelah keluar dari steam druam berupa uap kering, uap ini dialirkan kedalam HP turbin atau yang disebut dengan main steam. Kualitas steam dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya:
59
1. Adanya pengerakan/pengotoran pada tubing-tubing komponen boiler yaitu pada tubing economizer, wall tube, superheater dan reheater. Pengerakan pada tubing-tubing tersebut disebabkan oleh abu dari hasil pembakaran yang kemudian menempel pada tubing-tubing komponen boiler, sehingga mengakibatkan heat transfer berkurang. Maka, apabila heat transfer berkurang tekanan dan temperature steam yang masuk pada HP turbin menjadi turun. Hal ini yang mempengaruhi nilai efisiensi tersebut mengalami penurunan. 2. Pipa sudah mengalami korosi, sehingga dapat mengakibatka nadanya kebocoran steam papa pipa-pipa boiler. Kebocoran steam mengakibatkan tekanan dan temperature turun pada saat steam masuk HP Turbin, sehingga nilai efisiensinya juga mengalami penurunan. Nilai efisiensi pra FYI (first years inspection) dan bulan-bulan berikutnya cukup konstan dan hanya sedikit mengalami kenaikan.
60