TUGAS AKHIR ANALISIS VIBRASI PADA GENERATOR SINKRON (STUDI KASUS PLTU PANGKALAN SUSU 2 x 200 MW) Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh : SEPRIANTI NIM : 110402049
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Penggunaan generator sinkron di dunia, khususnya di pusat pembangkit listrik tidak terlepas dari permasalahan yang dapat menyebabkan kerugian. Kerugian yang timbul tidak hanya dalam jumlah kecil, melainkan dapat juga menghasilkan kerugian dalam jumlah cukup besar dalam proses produksi. Menjaga mesin listrik agar selalu dalam kondisi ideal, sehingga menghasilkan daya output yang maksimal adalah harapan perusahaan listrik. Mesin yang ideal dipandang dari sudut vibrasi, adalah mesin yang tidak menghasilkan vibrasi sama sekali. Namun kelihatannya kondisi tersebut mustahil diperoleh karena sangat sulit mendapatkan fabrikasi mesin tanpa sisa ketidakseimbangan atau mesin yang bergerak berputar tanpa menimbulkan gesekan satu bagian dengan bagian lainnya . Oleh karena itu dilakukan pengukuran vibrasi dan metode condition monitoring akibat vibrasi yang terjadi pada mesin. Sehubungan dengan hal tersebut di atas, maka penulis mencoba untuk menganalisa vibrasi sehingga dapat meminimalisir kerugian yang timbul jika terjadi vibrasi yang melebihi batas ambang normal. Hal ini diharapkan dapat membantu pemeliharaan prediktif yang terjadi akibat gangguan vibrasi pada generator. Penelitian akan dilakukan di PLTU PangkalanSusu 2 x 200 MW. Metode analisis yang digunakan adalah metode condition monitoring, yaitu memonitor kondisi mesin melalui data yang diambil, membandingkannya dengan data sebelumnya sehingga dapat dilihat perubahan yang terjadi pada mesin , kemudian menganalisa
kategori
vibrasi
tersebut
berdasarkan
standar
vibrasi
ISO
(International Standar Organization) 7919. i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas izin dari Tuhan Yang Maha Esa, penulis dapat menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini. Saya sebagai penulis menghaturkan terima kasih sebanyak – banyaknya kepada Tuhan Yang Maha Esa dan orang tua yang menjadi teladan bagi penulis untuk selalu belajar dan mencari ilmu. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus penulis penuhi untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir penulis adalah : “ANALISIS VIBRASI PADA GENERATOR SINKRON (STUDI KASUS PADA PLTU PANGKALAN SUSU 2 x 200 MW)”
Dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak, Oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ayah dan Ibu tercinta yang senantiasa berdoa untuk keberhasilan penulis dan banyak memberikan dukungan moril maupun spiritual kepada penulis dari kecil hingga saat ini. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT. USU serta selaku
dosen penguji Tugas Akhir yang telah
banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Rachmad Fauzi S.T., M.T. selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.
Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Ir. Raja Harahap, MT., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Pak Hasdari, ST. MT selaku dosen wali penulis. 6. Bapak Ir. Edy Warman, MT., dan Ibu Ir. Windalina Syafiar selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini. 7. Bapak Ir.Syamsul Amien, MS selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang membantu memberikan masukan dan nasehat untuk memperbaiki Tugas Akhir ini. 8. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis menuju jenjang Sarjana. 9. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi. 10. Bapak Muhammad Yusuf selaku Manajer UPK Pembangkit Sumatera 2. 11. Bapak Gusthama D. Zachrandy selaku Asisten Manajer UPK Pembangkit Sumatera 2. 12. Bapak Sandi Anugraha selaku pembimbing lapangan selama Kerja Praktek. 13. Bapak Fandy & Bapak Eko Bambang yang telah memberikan banyak ilmu kepada penulis, baik secara teori maupun praktek secara langsung ke lapangan. 14. Seluruh pegawai PT. PLN (Persero) UPK Kitsum 2 (Pak Leo, Pak Choy, Pak Jimy, Pak Syahrul, Buk Ira) dan seluruh pegawai Indonesia Power iii
Universitas Sumatera Utara
(Pak Heri, Pak Aji, Pak Rafi, Pak Reo, dan Pak Abu) yang telah bersedia memberikan ilmu pengetahuannya kepada penulis selama melaksanakan. 15. Kakak dan abang kandung saya yang membantu memberikan semangat dan doa dalam mengerjakan Tugas Akhir ini. 16. Faisal, Alisa, Hazijah Afni dan Sakinah yang selalu memberi semangat, bantuan, tangisan dan senyuman kepada saya, selama menjalani pendidikan di Departemen Teknik Elektro FT USU hingga jenjang Sarjana. 17. Seluruh teman-teman stambuk 2011 yang selalu saling memberi semangat, bantuan, dan cerita selama mengerjakan tugas akhir ini. 18. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberi dukungan dan bantuan. 19. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan segala saran dan kritik yang membangun.
Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa yang ingin mendalami sistem pembangkitan energi listrik.
Medan,
Januari 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ...........................................................................................
ii
DAFTAR ISI..........................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vii DAFTAR TABEL .................................................................................................
BAB I
ix
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang...............................................................................................
1
1.2
Perumusan Masalah .......................................................................................
2
1.3
Tujuan ............................................................................................................
2
1.4
Batasan Masalah ............................................................................................
2
1.5
Manfaat ..........................................................................................................
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Generator Sinkron .........................................................................................
4
2.2
Konstruksi Generator Sinkron .......................................................................
5
2.2.1 Rotor ....................................................................................................
7
2.2.2 Stator.................................................................................................... 11 2.3
Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ........................................................ 12
2.4
Prinsip Kerja .................................................................................................. 16
2.5
Kecepatan Putar Generator Sinkron .............................................................. 18
2.6
Diagram Fasor ...............................................................................................
2.7
Torsi dan Daya Generator Sinkron ................................................................ 20
2.8
Generator Sinkron Tanpa Beban ................................................................... 22
2.9
Generator Sinkron Berbeban ........................................................................ 23
19
2.10 Teori Dasar Getaran....................................................................................... 25 2.11 Karakteristik Getaran .................................................................................... 25 2.11.1 Perpindahan Getaran........................................................................... 26 2.11.2 Kecepatan Getaran .............................................................................. 26 2.11.3 Percepatan Getaran ............................................................................. 27 v
Universitas Sumatera Utara
2.11.4 Frekuensi ............................................................................................ 27 2.11.6 Amplitudo .......................................................................................... 28 2.11.6 Phasa ................................................................................................... 28 2.12 Jenis –Jenis Vibrasi ....................................................................................... 29 2.13 Penyebab Terjadinya Vibrasi ........................................................................ 30 2.14 Vibrasi dan sensitivitas termal ....................................................................... 32 2.15 Sensivitas Termal dan Kurva Kapabiltas....................................................... 34 2.16 Penyebab Sensivitas Termal .......................................................................... 36 2.17 Standar Vibrasi ................................................................................................ 37
BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Tempat dan Waktu......................................................................................... 39
3.2
Bahan dan Peralatan ...................................................................................... 39
3.3
Variabel yang Diamati ................................................................................... 39
3.4
Prosedur Penelitian ........................................................................................ 40
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1
Umum ............................................................................................................ 41
4.2
Data Hasil Percobaan..................................................................................... 43
4.3
Pengukuran Vibrasi Generator ..................................................................... 44
4.4
Analisa Sensivitas Termal ............................................................................. 46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan .................................................................................................... 50
5.2
Saran .............................................................................................................. 51
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
(a) Diagram Generator AC Satu Fasa Dua Kutub........................
4
(b) Diagram Generator AC Tiga Fasa Dua Kutub.......................
4
Gambar 2.2
Konstruksi Generator Sinkron Secara Umum..............................
6
Gambar 2.3
Rotor Generator Sinkron..............................................................
8
Gambar 2.4
Rotor Kutub Menonjol Generator Sinkron...................................
9
Gambar 2.5
Rotor Kutub Silinder Generator Sinkron.....................................
10
Gambar 2.6
Stator Generator Sinkron.............................................................
11
Gambar 2.7
Bentuk-bentuk Alur.....................................................................
12
Gambar 2.8
Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron......................................
13
Gambar 2.9
Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tiga Phasa...................
14
Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Rotor pada Generator Sinkron...................
15
Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Perphasa......................
15
Gambar 2.12 Diagram Fasor.............................................................................
19
Gambar 2.13 Diagram aliran daya generator sinkron......................................... 21 Gambar 2.14 (a) Kurva Karakteristik Generator Sinkron Tanpa Beban..........
23
.
(b) Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tanpa Beban.........
23
Gambar 2.15 (a) Kurva Karakteristik Generator Berbeban.............................
24
.
24
(b) Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Berbeban...............
Gambar 2.16 Getaran Murni ..........................................................................
25
Gambar 2.17 Karakteristik Getaran..................................................................
26
Gambar 2.18 Fundamental Getaran.................................................................
28
Gambar 2.19 Hubungan Fase dengan gelombang yang sama.........................
29 vii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.20 Thermal Sensitivity..................................................................
33
Gambar 2.21 Kurva Kapabilitas secara umum................................................ 34 Gambar 2.22 Kurva Kapabilitas Generator Sinkron PLTU Pang. Susu.......... 35 Gambar 2.23 Layout bearing generator sinkron PLTU Pang Susu 220 MW.....35 Gambar 3.1
Prosedur Penelitian..................................................................
40
Gambar 4.1
Layout bearing .......................................................................
43
Gambar 4.1
Grafik respon getaran bearing 6..............................................
44
Gambar 4.3
Grafik respon getaran bearing 7..............................................
45
Gambar 4.4
Grafik Vibrasi vs Daya Output .............................................
47
Gambar 4.5
Grafik Vibrasi vs Q out ...........................................................
47
Gambar 4.6
Grafik Vibrasi vs If. .................................................................
48
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Standar Vibrasi ISO 7919..........................................................
37
Tabel 4.1
Trending data vibrasi bearing 6 ................................................
43
Tabel 4.2
Trending data vibrasi beaing 7..................................................
44
Tabel 4.3
Pengaruh vibrasi terhadap berbagai parameter ........................
46
Tabel 4.4
Tabel percobaan beban dinaikkan hingga 60% ........................
46
Tabel 4.5
Tabel percobaan beban konstan ...............................................
47
ix
Universitas Sumatera Utara
