Tugas Akhir KONFIGURASI PARALEL POMPA SENTRIFUGAL LOW PRESSURE BOILER PADA INSTALASI PERPIPAAN FEED WATER SYSTEM DI BLOK I PLTGU, PT PJB UP.GRESIK Surabaya, 04 Juli 2013
ERNA INDAH PRATIWI 2110 038 003
DOSEN PEMBIMBING : Dr.Ir. Heru Mirmanto, MT
JURUSAN D3TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2008
PENDAHULUAN
PT.Pembangkitan Jawa-Bali (PJB) PT.PLN (PERSERO)
PT.PJB Unit Pembangkitan Gresik
PLTG ±80,4 MW PLTU ±600 MW PLTGU ±1500 MW
FEED WATER SYSTEM
PLTU
TURBIN UAP
HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR (HRSG)
TURBIN GAS
PLTG
PLTGU
terdiri dari :
P&ID
LP DRUM
DEAERATOR
End
Start
LP BFP
LP ECONOMIZER
RUMUSAN MASALAH •
Deaerator
•
HRSG
•
LP BFP Single Stage Impeller
•
Konfigurasi Pompa
•
Pemilihan Pompa Sentrifugal Single Stage
Batasan Masalah Perhitungan head efektif instalasi pada pompa Low Pressure Boiler Feed Pump ( LP BFP ) dimulai dari Deaerator sampai menuju LP Drum (Low Pressure Drum) pada Blok 1 PLTGU UP Gresik. Tidak ada perpindahan panas Kondisi Steady State. Temperatur tiap section dianggap konstan
TUJUAN • • • •
Perhitungan kebutuhan air (kapasitas) pompa Perhitungan head efektif instalasi pompa LP BFP Perhitungan melalui pemodelan numerik Pemilihan tipe pompa yang sesuai untuk konfigurasi secara paralel. • Mempelajari perawatan pompa LP BFP
Tinjauan Pustaka
Maka 𝒆� 𝟐, 𝟓𝟓 𝑫 = −𝟐. 𝒍𝒍𝒍 + 𝟑, 𝟕 𝒇 𝑹𝑹 𝒇
𝟏
𝛴𝑯𝒍𝒍 =
𝑽𝟐 𝑲 𝟐𝟐
𝛴𝒉𝑳 = 𝒇
𝑳 𝑽𝟐 𝑫 𝟐𝟐
ColeBrooke
∑ 𝑯𝒔𝒔 =
𝑷𝟐 −𝑷𝟏 𝜸
+ 𝑯𝒅 − 𝑯𝒔
𝑯𝒆𝒆𝒆
∑ 𝑯𝒅𝒅𝒅 =
� 𝐻𝐿𝐿 = 𝐻𝐻 + 𝐻𝐻𝐻
𝑉𝐷 2 −𝑉𝑠 2 2𝑔
= � 𝑯𝒔𝒔 + � 𝑯𝒅𝒅𝒅
+ ∑ 𝐻𝐿𝐿
Pers.Energi :
2
1 𝑽𝟏 𝟐 𝑷𝟐 𝑽𝟐 𝟐 𝑷𝟏 +𝜶 + 𝒛𝟏 = +𝜶 + 𝒛𝟐 + � ∆𝑯𝑳𝑳 𝜸 𝟐𝟐 𝜸 𝟐𝟐
Dimana : 𝑃1 = tekanan pada kondisi awal ( suction ) 𝑃2 = tekanan pada kondisi akhir ( discharge ) 𝑉1 = kecepatan pada kondisi awal ( suction ) 𝑉2 = kecepatan pada kondisi akhir ( discharge ) ∑ ∆𝐻𝑙𝑡 = jumlah head loss
Operasi Pompa Paralel
𝑸 𝟎 = 𝑸𝟏 + 𝑸 𝟐 + 𝑸 𝟑 𝑸𝟎 = 𝑨𝟏 𝑽𝟏 + 𝑨𝟐 𝑽𝟐 + 𝑨𝟑 𝑽𝟑 𝑯𝒍 = 𝑯𝒍𝒍 = 𝑯𝒍𝒍 = 𝑯𝒍𝒍
Kurva Karakteristik Kerja • Head Karakteristik sama • kurva untuk pompa tunggal diberi tanda (1) • dua buah pompa diberi tanda (2). • susunan paralel yang terdiri dari dua buah pompa, diberi tanda (3).
*kurva head‐kapasitas sistem, yaitu R1, R2, dan R3
INSTALASI LP BFP
Pengambilan Data DATA RESERVOAR
DATA FLUIDA
DATA POMPA
DATA PIPA
DATA FITTING DAN ASESORIS DATA LP ECONOMIZER
DATA LP DRUM
DATA FLUIDA • Jenis Fluida
: Air
• Temperatur masuk pompa
: 142oC
• Gravitasi (g)
: 9,81
𝒎 𝒔𝟐
• Mass Flow Rate pada beban puncak (𝒎̇) : 200,4
𝑇𝑇𝑇 𝑗𝑗𝑗
Tekanan pada Deaerator (PS) Tekanan LP Drum (PD) Ketinggian head suction (Hs) Ketinggian head discharge (Hd) Level air suction reservoir Level air discharge reservoir
𝐾𝐾 𝑐𝑐2 𝐾𝐾 : 12 2 𝐺 𝑐𝑐
: 2,5
𝐺
: 18,214 𝑚 : 15,515 𝑚 : 2,7 m : 2,6 m
DATA POMPA • Jenis Pompa • Head (Hpump) • Speed (n) • • • •
: Sentrifugal Single-Stage : 124,5 m : 2970 rpm 𝒎𝟑 𝒉
Capacity (Q) : 129,3 𝑵𝑵𝑵𝑵𝑹 Pompa : 𝟑, 𝟗 𝒎 Data performance test pompa : tertera pada lampiran Kurva karakteristik pompa : tertera pada lampiran
DATA PIPA Pipa suction • Nominal Pipe Size (NPS) • Jenis material
Pipa discharge • Nominal Pipe Size (NPS) • Jenis material
• Gambar P&ID • Gambar Instalasi Autocad
: 300 mm dan 150 m : Commercial Steel Weight Cast Iron ANSI Sch 40 : 100 mm dan 150 mm : Commercial Steel Weight Cast Iron ANSI Sch 40 :tertera pada lampiran :tertera pada lampiran
Pressure
Drop LP Economizer
:0,122
Tekanan
LP Drum (PD)
: 12
𝐾𝐾 𝐺 𝑐𝑐2
𝐾𝐾 𝐺 2 𝑐𝑐
DATA FITTING dan ASESORIS • • • • • • • • • • • • •
elbow log rad 90 elbow log rad 45 tee line flange tee branch flange pipe round entrance pipe exit rounded gate valve swing check valve butterfly valve motor control valve strainer Y reducer orrifice
METODOLOGI NUMERIK 1
5
4 6
2
3
HASIL PENGGAMBARAN NUMERIK
LP Economizer
LP Drum
Deaerator
LP BFP
HASIL PERHITUNGAN PEMODELAN NUMERIK Klik Calculate
didapatkan harga : Head Total Pompa = 119,398 m Hd Fluid.
Flow CharT
A
B
C
Perhitungan Teoritis meliputi : 1. Kapasitas (Q) 2. Kecepatan (V) 3. Head Efektif Instalasi 4. NPSHA
Perhitungan dengan Software Pipe Flow Expert v.6.38.1
TIDAK SAMA
lanjutan Flow CharT
Perbandingan Perhitungan Teoritis dan Numerik
SAMA
Membuat Kurva Karakteristik Head fungsi Kapasitas 1 Pompa
Membuat Kurva Karakteristik Head fungsi Kapasitas 2 pompa dan 3 Pompa (Paralel)
D
D
Membuat kurva Head Pipe Line (H-Q)
Membuat kurva Head Pipe Line “Throttling 1 dan Throttling 2”
lanjutan Flow CharT
Didapat : 1. Head Pompa Throttling 2. Kapasitas Pompa 3. NPSHA ≥ NPSHR
Pemilihan Pompa
Perawatan pompa
Kesimpulan
SELESAI
MULAI
Menginput nilai pada setiap properties : 1. Jenis Material 2. Diameter Nominal Pipa 3. Kapasitas Pompa 4. Tmperatur Fluida 5. Nilai Koefisien Gesek Fitting dan Asesoris 6. Tekanan , Level air, Ketinggian Suction Reservoir
Calculate
Result
SELESAI
FLOW CHART NUMERIK
Pembuatan instalasi perpipaan dan pompa pada software Pipe Flow Expert v6.38.1 dengan properties antara lain : 1. Pipa 2. Pompa 3. Suction Reservoir 4. Discharge Reservoir 5. Fitting dan Asesoris 6. Jenis Fluida
Perhitungan Secara Manual/Teoritis
𝑸=
Reservoar (A) hingga percabangan (B)
percabangan (B) hingga C
ṁ 𝝆
C hingga D
𝑉=
D hingga E
4𝑄 𝜋𝐷2
E hingga F
F hingga G
G hingga H
Perhitungan Head Statis
� 𝐻𝑠𝑠 =
𝑃2 − 𝑃1 + 𝐻𝑑 − 𝐻𝑠 𝛾
= 100,0759 𝑚
Hasil Perhitungan Head Dynamis HEAD LOSS MINOR
HEAD LOSS MAYOR PIPA DISCHARGE
PIPA SUCTION PIPA
G-H
A-B
B-C
PIPA
C-D
D-E
E-F
F-G
𝑫𝑫omina 300 l (mm)
150
𝑫𝑫omin 100 al (mm)
150
150
100
2,44
3,23
2,15
2,44
𝑹𝑹
1,44E+06
2,86E+06
1,91E+06
1,44E+06
0,00045
0,000299
0,000299
0,00045
0,00045
𝒇
0,0166
0,0151
0,0165
0,0168
0,0164
28,653
45,463
9,18
51,8209
16,6916
𝑽
𝒎 𝒔
0,834
1,077
𝑹𝑹
1,45E+06
9,54E+06
0,000152
0,000299
𝒇
0,012
0,0156
18,7891
7,9309
𝜺⁄𝑫𝑫𝑫𝑫 𝑳 (𝒎)
Jumlah Head Loss Mayor
𝑯𝑳 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎
𝑯𝑳 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎
𝑽
𝒎 𝒔
𝜺⁄𝑫𝑫𝑫𝑫 𝑳 (𝒎)
Jumlah Head Loss Mayor
100
2,55 6,95E+06
𝑯𝑳 = 𝟏, 𝟒𝟒𝟒
𝑯𝑳 = 𝟐, 𝟑𝟑𝟑
𝑯𝑳 = 𝟎, 𝟑𝟑
𝑯𝑳 = 𝟐, 𝟓𝟓𝟓
𝑯𝑳 = 𝟎, 𝟖𝟖
Hasil Perhitungan Head Dynamis HEAD LOSS MAYOR Pipa
𝛴𝛴𝒍𝒍
A-B
0,07734 m
B-C
0,178012 m
C-D
3,1411 m
D-E
3,492 m
E-F
0,35 m
F-G
8,561 m
G-H
1,851 m
HEAD LOSS MINOR 𝑽𝟐 =𝑲 𝟐𝟐
Perhitungan Head Loss Economizer
� 𝐻𝐿
𝑒𝑒𝑒
∆𝑃 = 𝛾
= 1,3193 𝑚
Sehingga Head Dynamis Total � 𝑯𝒅𝒅𝒅
= � 𝑯𝑳 𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕 𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔 + � 𝑯𝑳 𝑬𝑬𝑬 = �� 𝐻𝐿 𝐴−𝐵 + � 𝐻𝐿 𝐵−𝐶
+ � 𝐻𝐿 𝐶−𝐷 + � 𝐻𝐿 𝐷−𝐸 + � 𝐻𝐿 𝐸−𝐹 + � 𝐻𝐿 𝐹−𝐺 + � 𝐻𝐿 𝐺−𝐻 � + � 𝑯𝑳 𝑬𝑬𝑬
= 17,99 𝑚 + 1,3193 𝑚 = 19,319 𝑚
HEAD EFEKTIF INSTALASI POMPA Dengan diketahui data hasil perhitungan berupa head statis dan dynamis serta head loss pada Economizer, maka dapat dihitung head efektif instalasinya
𝑯𝒆𝒆𝒆
= � 𝑯𝒔𝒔 + � 𝑯𝒅𝒅𝒅
= 100,0759 𝑚 + 19,319 𝑚 = 119,395 𝑚
Perhitungan Net Positive Suction Head Available (𝑵𝑵𝑵𝑵𝑨 ) 𝑃1 = 𝑷𝑷 = 0,346 Mpa 𝑷𝒗 = 238,76 𝐾𝐾𝐾.
𝒉𝒉 = 18,214 𝑚
� 𝑯𝑳 𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔 = � 𝐻𝐿 𝐴−𝐵 + � 𝐻𝐿 𝐵−𝐶
𝜸 = 𝝆. 𝒈
= 0,1076 𝑚 + 0,2256 𝑚 = 0,3332 𝑚
= 924,4
𝐾𝐾
𝑚3
. 9,81
= 9068,364
𝑁
𝑚3
𝑚
𝑠2
𝑃𝑃 𝑃𝑃 − + ℎ𝑠 − � 𝐻𝐿𝐿 𝛾 𝛾 346 𝐾𝐾𝐾 238,76 𝐾𝐾𝐾 = − 𝑁 𝑁 9068,364 3 9068,364 3 𝑚 𝑚 + 18,214 𝑚 − 0,3332 𝑚 = 29,706 𝑚
𝑵𝑵𝑵𝑵𝑨 =
PEMILIHAN POMPA •
•
Head Effektif = 119,935 𝑚 Kapasitas
= 216,792
𝑚3 ℎ
DATA PERFORMA POMPA LP BFP CN 80-32
Grafik Head fungsi Kapasitas berdasarkan Performance Test Pompa CN-80/32 150
Head eff (m)
100
50
0 0
20
40
60
80
100
120
140
Kapasitas (m³/h) Head fungsi Kapasitas
160
Grafik Head fungsi Kapasitas Pompa CN-80/32 PARALEL 3 150
Head eff (m)
140
130
120
110
100 0
50
100
150
200
250
300
350
Kapasitas (m³/h)
H-Q 1/2/3
PARALEL 3
PARALEL 2
400
450
500
Grafik Head fungsi Kapasitas Pompa CN-80/32 150
Head eff (m)
130
110
90
70
50 0
50
100
150
200
250
300
350
400
Kapasitas (m³/h) H-Q 1/2/3
PARALEL 3
Hpl sistem
PARALEL 2
450
500
Grafik Head fungsi Pompa CN-80/32 160 150 140
Head eff (m)
130 120 110 100 90 80 70 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Kapasitas (m³/h) H-Q 1/2/3
PARALEL 3
Hpl sistem
PARALEL 2
Hpl Throttling 1
Hpl Throttling 2
Grafik Head fungsi Pompa CN-80/32 160 150 140
Head eff (m)
130 120 P1
110 100 90 80 70 0
H-Q 1/2/3
50
100
PARALEL 3
150
200
250
300
Kapasitas (m³/h) Hpl sistem PARALEL 2
350
400
Hpl Throttling 1
450
500
Hpl Throttling 2
Q Total
Q tiap Pompa
Head Instalasi
NPSHa > NPSHr = 3,9 m
Kesimpulan? Pompa Sentrifugal Single Stage yang dikonfigurasi 2 pompa secara paralel. Dengan tipe CN 80-32 merk ARPEX pabrikan ENSIVAL-MORET
IMPELLER LP BFP
TERIMA KASIH
