OPTIMISASI KONSUMSI DAYA MULTI MOTOR INDUKSI TIGA FASA PENGGERAK POMPA AIR MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA
A C H M A D S YA H I D 2209201003
Dosen Pembimbing Prof. Ir. Mochamad Ashari, M. Eng, PhD. Heri Suryoatmojo, ST, MT, PhD. Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
1. Pendahuluan Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Kontribusi Penelitian Sistem Penulisan
1.1 Latar Belakang Motor induksi banyak digunakan di industri, pusat bisnis,
transportasi, dan lainnya. Motor industri konstruksinya yang kokoh, harganya murah, dan perawatannya mudah. Motor induksi tiga fasa banyak digunakan sebagai penggerak pompa air dengan kecepatan konstan yang menimbulkan water hammer. Penggunaan kecepatan variabel pada motor induksi tiga fasa penggerak pompa air lebih efisien dalam setiap perubahan kebutuhan kapasitas air (beban).
1.1 Latar Belakang Aplikasi multi motor induksi sebagai penggerak
pompa air cenderung meningkat dan untuk mendapatkan perfomasi yang optimal perlu dilakukan. Jauh sebelumnya berbagai macam penggunaan kecepatan variabel pada motor induksi telah dilakukan penelitian untuk menggerakkan kompresor, refrigerator, air conditioning, dan conveyor, untuk mengetahui besarnya saving energy.
1.2 Perumusan Masalah Berapa besarnya konsumsi daya listrik multi motor
induksi tiga fasa penggerak pompa air pada kecepatan konstan dan kecepatan variabel. Bagaimana perbandingan biaya konsumsi daya listrik multi motor induksi tiga fasa penggerak pompa air pada kecepatan konstan dan kecepatan variabel dengan menggunakan Algoritma Genetika.
1.3 Batasan Masalah Penelitian ini diterapkan pada sistem Pompa Air
Perusahaan Daerah Air Minum Karang Pilang 2 Surabaya. Proses optimisasi konsumsi daya multi motor induksi tiga fasa penggerak pompa air dilakukan pada saat sistem dioperasikan pada tanggal 1 Juli 2010 sampai dengan tanggal 7 Juli 2010.
1.4 Tujuan Penelitian Menganalisa karakteristik kapasitas aliran air (beban)
penggunaan multi motor induksi tiga fasa penggerak pompa air dengan kecepatan konstan. Menganalisa konsumsi daya listrik multi motor induksi tiga fasa penggerak pompa air dengan kecepatan konstan dan dengan kecepatan variabel dengan algoritma genetika. Menganalisa konsumsi biaya listrik multi motor induksi tiga fasa penggerak pompa air dengan kecepatan konstan dan dengan kecepatan variabel dengan algoritma genetika.
1.5 Kontribusi Penelitian Penelitian ini memberikan kontribusi terhadap perkem-
bangan elektronika daya, khususnya dalam penggunaan sistem kecepatan variabel, untuk meminimalkan konsumsi daya dan biaya operasional dan sekaligus memperbaiki keadaan sistem dengan mengurangi kerusakan (life time) dan kebisingan lingkungan. Melalui penerapan metode yang diusulkan, diharapkan akan dapat mempercepat proses komputasi dengan hasil yang optimum dan sekaligus memberikan wawasan ke sistem pompa yang lebih baik.
1.6 Sistem Penulisan Bab 1 Bab 2 Bab 3 Bab 4 Bab 5
: Pendahuluan : Kajian Pustaka dan Dasar Teori : Metoda Penelitian : Hasil Penelitian dan Pembahasan : Penutup
2. Teori Penunjang Kajian Pustaka Motor Induksi Pompa air Alogaritma Genetika Tarif Tenaga Listrik
2.1 Motor Induksi Tiga Fasa
Besarnya kecepatan sinkron
Ns = Dimana: Ns = kecepatan sinkron (rpm) f = frekwensi suplai (Hz) P = Jumlah kutub
2.1 Motor Induksi Tiga Fasa (lanjutan) Besarnya Slip dapat dihitung seperti pada
persamaan berikut ini.
Slip (%)
( Ns − Nr ) = Ns
x 100%
Dimana: Ns = kecepatan sinkron (rpm) Nr = kecepatan rotor (rpm)
2.3 Pompa Air
Gambar 2.1. Karakteristik Hubungan antara Konsumsi Daya Motor dan Kapasitas Aliran air.
Pompa Air (lanjutan)
Pompa Air (lanjutan) Biaya hemat energi Ms (rupiah/tahun) yang diperoleh dengan
menggunakan kecepatan variabel adalah :
Biaya jika menggunakan motor dengan kecepatan konstan yaitu:
Biaya jika menggunakan motor dengan kecepatan variabel Bv yaitu:
Pompa Air (lanjutan) Keterangan :
Ms Mv Minv P A B Q finv fs D H M
= Biaya hemat energi (rupiah/tahun) = Biaya jika menggunakan motor dengan kecepatan konstan (rupiah/tahun) = Biaya jika menggunakan motor dengan kecepatan variabel (rupiah/tahun) = Daya motor (kW) = Kapasitas Tinggi Aktual (%) = Kapasitas Reduksi kran (%) = Kapasitas Aliran Air (%) = Frekwensi Operasi Inverter (Hz) = Frekwensi Power Suplai (Hz) = Jumlah hari operasi per tahun (hari/tahun) = Jumlah jam operasi per hari (jam/hari) = Harga energi listrik (Rp/kWh) m = Efisiensi motor (%) inv = Efisiensi inverter (%)
η η
Alogaritma Genetika
Gambar 2.4 Siklus Algoritma Genetika (Suyanto, 2005)
Alogaritma Genetika (lanjutan)
Nilai Fitness (f): Ukuran performansi suatu individu. Di dalam evolusi alam individu yang bernilai fitness tinggi
bertahan hidup sedangkan yang bernilai fitness rendah akan mati.
f.mak = h...................memaksimalkan fungsi h f.min = 1 / h..............meminimalkan fungsi h f.min = 1 / (h+a).......meminimalkan fungsi h
Komponen Utama Alogaritma Genetika Pengkodean : Real number encoding. Discrete decimal encoding. Binary encoding.
Gambar 2.3 Pengkodean real number, discrete decimal dan binary (Suyanto 2005)
Seleksi Kompetisi dan turnamen: Seleksi dilakukan dengan menggunakan prosentasi fitness setiap individu.
K4 K1 K3 K2
Gambar 2.4 Roda Roulette (Suyanto, 2005)
Pindah Silang (Crossover)
Gambar 2.5 Proses Pindah Silang (Suyanto, 2005)
Mutasi Banyaknya individu yang mengalami mutasi ditentukan oleh besarnya probabilitas mutasi.
Gambar 2.6 Contoh Proses Mutasi (Suyanto, 2005)
Penentuan Parameter AG
Jumlah generasi (MaxGen) Ukuran populasi (UkPop) Probabilitas crossover (pc) Probabilitas mutasi (pm)
Tarif Tenaga Listrik
Tarif Dasar Listrik untuk keperluan pelayanan sosial. Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Rumah Tangga. Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Bisnis. Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Industri. Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Kantor Pemerintah dan
Penerangan Jalan Umum. Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Traksi pada tegangan menengah. Tarif Dasar Listrik untuk keperluan Penjualan Curah (bulk) pada tegangan menengah. Tarif Dasar Listrik untuk keperluan khusus pada tegangan rendah
Tarif Tenaga Listrik (lanjutan)
3. METODE PENELITIAN
Mulai
Studi Literatur
Pengumpulan Data
Analisis Data
Simulasi Desain Akhir
Studi Literatur
Mencari bahan bacaan yang diperoleh dari jurnaljurnal internasional, laporan-laporan teknik, dan buku-buku teks yang berhubungan dengan permasalahan yang diteliti.
Pengumpulan Data
Gambar 3.1 Pompa Air Forwading PDAM Karang Pilang II Surabaya
Data-data pompa air forwading PDAM Karang Pilang II Surabaya
Nama pompa No. Produk Tipe & ukuran Tanggal Total Head Rate of Flow Kecepatan Daya Listrik Tegangan Poles Isolasi Frekuensi Syncro Speed Service Factor Pabrik
: Forwading Pump : P-928020 No. 6-1 : CDMV 500X400 : 18 September 1997 : 60 m : 30 m kubik per menit atau 500 liter per detik : 994 rpm : 400 kW : 6 kV :6P :F : 50 Hz : 1000 rpm :1 : Hyundai, HLBS 452-8 bv, ITOCHU Corporation
Data-data pompa air forwading PDAM Karang Pilang II Surabaya (lanjutan) Tabel 3.1 Pengoperasian Pompa Air tanggal 1 Juli sampai dengan tanggal 7 Juli 2010 [PDAM].
Tabel 3.2 Kapasitas Aliran Air Q rata-rata setiap hari dari jam 00 sampai dengan jam05[PDAM].
Tabel 3.3 Kapasitas Aliran Air Q rata-rata setiap hari dari jam 06 sampai dengan jam11[PDAM].
Tabel 3.4 Kapasitas Aliran Air Q rata-rata setiap hari dari jam 12.00 sampai dengan jam17 [PDAM].
