KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia yang diberikan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, mulai dari awal penyusunan hingga selesai. Laporan yang berjudul Analisis Penggunaan Bahan Bakar dengan Fluktuasi Beban pada Mesin Gas Rolls Royce Kapasitas 8,5 MW di PLTMG Panaran-Batam ini, dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir Semester VI pendidikan program Diploma III, Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis telah banyak menerima bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Ir.Gidion Sembiring, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Ir.Isman Harianda, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan; 4. Bapak Ir.Roket Angkasa, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan tenaga dalam memberikan saran dan arahan kepada penulis; 5. Seluruh staf pengajar Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan; 6. Bapak Ir.Abdul Razak, M.T., selaku wali kelas Teknik Konversi Energi EN-6C; 7. Seluruh staf karyawan PLN Batam unit PLTMG Panaran Batam
8. Teristimewa kepada orangtua penulis, Bapak J.Damanik dan Ibu M.Tarigan serta adik saya, Vhina Damanik yang telah banyak memberikan doa dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini tepat waktunya; 9. Yang selalu memberi dukungan kasih sayang dan semangat suamiku Ahmad Abrar; 10. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2010 khususnya EN-6C, Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan; 11. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih ada
kekurangan dalam menyelesaikan
laporan tugas akhir ini baik dari segi pembuatannya maupun dari segi penyajiannya. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi kita semua khususnya untuk mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan.
Medan,
September 2013
Hormat Penulis
ANITA SRIULINA DAMANIK NIM. 1005052055
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ........................................................................ii LEMBAR PERSETUJUAN ...............................................................................iii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................iv KATA PENGANTAR .........................................................................................v DAFTAR ISI ........................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................x DAFTAR TABEL ...............................................................................................xii DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................xiii INTISARI .......................................................................................................... .xiv ABSTRACT .........................................................................................................xv
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................1 A. Latar Belakang ....................................................................................1 B. Topik Bahasan .....................................................................................2 C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir ..............................................2 D. Manfaat Penulisan ...............................................................................3 E. Metode Pengumpulan data ..................................................................3
BAB II PENGENALAN PLTMG ......................................................................4 A. Pendahuluan ........................................................................................4 B. Bergen Rolls Royce Gas Engine .........................................................5 C. Prosedur Operasi Penyalaan Pembangkit ...........................................6 1. Persiapan Auxiliary Device.....................................................6 a. LT Cooling System (Low Temperature). ....................7 b. HT Cooling System (High Temperature). ...................7 c. Compressor. ................................................................7 d. Air Filter. .....................................................................7
e. Pre-ventilation. ............................................................7 f. Priming Pump. ............................................................8 2. Pengaturan Eksitasi .................................................................8 3. Sinkronisasi Generator ke Sistem ...........................................8 a. Cara Manual. ...............................................................8 b. Cara Otomatis..............................................................10 D. Cara Kerja PLTMG .. .......................................................................... 10 E. Sistem Pendukung PLTMG. ............................................................... 13 1. Starting dan Control Air System (Sistem kontrol udara) ........ 13 a. Starting Air Compressor .............................................13 b. Air Receiver Tank. ......................................................14 c. Motor Starter. ..............................................................14 d. Drying System. ............................................................15 2. Charge Air System .................................................................. 16 3. Cooling Water System.. .......................................................... 17 a. HT Cooling System (High Temperature) ....................18 1) Electric Driven (EL Driven)............................18 a) Thermostat. .............................................19 b) Pre heater. ...............................................20 b. LT Cooling System (Low Temperatur).......................21 c) Heat Exchanger. .....................................21 4. Lubrication Oil System (Sistem Pelumasan) .......................... 22 5. Iginition System (Sistem Pengapian) ...................................... 24 6. Governor System (Sistem Governor) ...................................... 24 7. Exhaust System (Sistem Pembuangan) ................................... 25 8. Generator Sinkron ................................................................... 27 9. Transformator Step Up............................................................ 29 F. Prosedur Operasi untuk Mematikan Mesin.. ....................................... 31 1. Pengurangan Beban.. ............................................................... 31 2. Menonaktifkan Circuit Breaker............................................... 31
BAB III TEORI SISTEM BAHAN BAKAR .................................................... 32 A. Sistem Bahan Bakar Gas. .................................................................... 32 1. Katup Suplai Bahan Bakar (Gas Admission Valve) ...............33 2. Katup Pengontrol Bahan Bakar (Gas Actuator Valve) ...........34 3. Pre-chamber nozzle holder ......................................................35 4. Pre-chamber gas supply pipe ..................................................35
BAB IV ANALISA KEBUTUHAN BAHAN BAKAR PLTMG ..................... 37 A. Fluktuasi Beban dan Dampaknya ....................................................... 37 B. Konversi Energi .................................................................................. 37 C. British Thermal Unit (BTU) ............................................................... 38 D. Rating Generator ................................................................................. 38 E. Penggunaan Bahan Bakar Gas PLTMG Panaran ................................ 39 1. Daya Input ...............................................................................41 2. Daya Output / Total Energi .....................................................41 F. Efisiensi Mesin .................................................................................... 42 G. Heat Rate ............................................................................................. 43 H. Pemakaian Gas PLTMG Panaran........................................................ 44 I. Perbandingan Beban dan Bahan Bakar PLTMG Panaran................... 46
BAB IV PENUTUP ............................................................................................. 47 1. Simpulan ................................................................................. 47 2. Saran ........................................................................................ 47
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bergen Rolls Royce Gas Engine .......................................................5 Gambar 2.2 Flow chart Penyalaan Mesin Gas ......................................................6 Gambar 2.3 Paralel Generator Secara Manual ......................................................9 Gambar 2.4 Syncronoscope ..................................................................................9 Gambar 2.5 Cara Kerja PLTMG ..........................................................................11 Gambar 2.6 Starting Air Compressor....................................................................13 Gambar 2.7 Air Receiver Tank .............................................................................13 Gambar 2.8 Motor Starter .....................................................................................15 Gambar 2.9 Drying System ...................................................................................15 Gambar 2.10 Turbocharger ...................................................................................16 Gambar 2.11 Oil Bath Filter..................................................................................17 Gambar 2.12 Circulating Pump.............................................................................18 Gambar 2.13 Engine Driven Pump .......................................................................18 Gambar 2.14 HT System Control .........................................................................19 Gambar 2.15 Thermostat.......................................................................................20 Gambar 2.16 Pre heater Pump ..............................................................................21 Gambar 2.17 LT Pump ..........................................................................................21 Gambar 2.18 Heat Exchanger ...............................................................................22 Gambar 2.19 Pelumasan Tipe Wet Sump .............................................................23
Gambar 2.20 Priming Pump..................................................................................23 Gambar 2.21 Electronic Governor ........................................................................25 Gambar 2.22 Woodward control ...........................................................................25 Gambar 2.23 Pre ventilation Fan ..........................................................................26 Gambar 2.24 Pre ventilation System .....................................................................26 Gambar 2.25 Generator Sinkron ...........................................................................27 Gambar 2.26 Transformator Step Up ....................................................................29 Gambar 2.27 Flow chart mematikan engine .........................................................31 Gambar 3.1 Gas Module .......................................................................................32 Gambar 3.2 Sistem Bahan Bakar ..........................................................................33 Gambar 3.3 Gas Admission Valve ........................................................................34 Gambar 3.4 Gas Actuator Valve ...........................................................................34 Gambar 3.5 Pre-chamber Gas Supply Pipe ...........................................................35 Gambar 3.6 Gas Supply Valve ..............................................................................36
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Bergen Rolls Royce Gas Engine (B35:40V20AG) ............ 5 Tabel 2.2 Spesifikasi Generator ........................................................................... 28 Tabel 2.2 Spesifikasi Trafo Step Up ..................................................................... 30 Tabel 4.1 Rating Generator ................................................................................... 38 Tabel 4.2 Penggunaan Gas perjam ........................................................................ 40 Tabel 4.3 Pemakaian Gas PLTMG Panaran Bulan Mei ....................................... 44 Tabel 4.4 Perbandingan Beban dan bahan bakar PLTMG Panaran ...................... 46
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 01. Lampiran Berita Acara Beban Harian Engine 1 Lampiran 02. Lampiran Berita Acara Beban Harian Engine 2 Lampiran 03. Lampiran Berita Acara Beban Harian Engine 3 Lampiran 04. Rumus Konversi Gas Lampiran 05. Routine Maintenance Schedule 45.000
INTISARI
Listrik merupakan sumber energi yang sangat penting bagi kehidupan baik untuk kegiatan industri maupun rumah tangga. Ketersedian energi listrik tidak lepas dari adanya pembangkit listrik, perannya sangat penting dalam menghasilkan tenaga listrik. Pembangkit listrik yang dibahas adalah pembangkit listrik tenaga mesin gas. Pembangkit listrik ini menggunakan mesin gas yang dipasangkan dengan generator untuk membangkitkan tenaga listrik. Pembangkit listrik tenaga mesin gas menggunakan gas alam sebagai bahan bakar. Pembangkit listrik ini mempunyai kapasitas 8,5 MW dan mempunyai 20 kepala silinder setiap unitnya. Dalam pengoperasian pembangkit listrik tenaga mesin gas, penggunaan bahan bakar tergantung dari naik turunnya beban yang terjadi pada pembangkit. Efisiensi dari mesin gas pada pembangkit sebesar 47,7 %. Gas alam dianggap lebih efisien karena memiliki pembakaran yang lebih sempurna dan bersih sehingga perawatan mesin menjadi lebih murah.
Kata kunci : Pembangkit listrik, mesin gas, gas alam, dan efisiensi
ABSTRACT
Electricity is an energy source that is essential fo life both for industrial and domestic activities. Availability of electrical energy can not be separated from the power plant, it’s role is very important in generating electricity. Power plants covered are gas engine power plant. This power plant using gas engine are paired with a generator to generate electricity. Gas engine power plant using natural gas as fuel. The power plant has a capacity 8,5 MW and has 20 cylinder head per unit. In the operation of gas engine power plants, fuel use depends on the load fluctuations that occur in plants. Efficiency of the gas engine is 47,7 %. Natural gas is considered more efficient because it has a more complete combustion and clean so maintenance is more cheaper.
Keywords: power plant, gas engine, natural gas head, and efficiency
`BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Listrik merupakan kebutuhan yang sangat vital bagi kehidupan manusia, dan hampir semua perangkat di dunia ini sekarang menggunakan listrik. Di saat sebuah wilayah mendapatkan akses listrik, biasanya dalam waktu dekat wilayah itu akan hidup dan akan segera menjadi ramai. Itulah alasan pertumbuhan listrik bisa menjadi indikator pertumbuhan ekonomi sebuah negara. Penggunaan energi listrik di Indonesia meningkat dengan sangat cepat, hampir seluruh aspek kehidupan baik itu sektor industri dan komersial maupun rumah tangga kemajuannya ditunjang oleh energi listrik. Bahkan dewasa ini dikatakan bahwa energi listrik adalah salah satu kebutuhan primer. Dengan meningkatnya permintaan konsumen akan energi listrik, maka pihak pengelola atau penjual energi listrik (PLN) berupaya memberikan pelayanan serta suplai energi yang handal kepada konsumen. Penyediaan tenaga listrik dapat dibedakan secara jelas dengan tiga fungsi yaitu pembangkit, transmisi dan distribusi. Pembangkit adalah tempat membangkitkan tenaga listrik dalam jumlah (daya) yang besar yang dilakukan pada pusat- pusat pembangkit dengan menggunakan generator yang di gerakkan oleh bermacam-macam penggerak mula seperti tenaga uap, diesel, tenaga surya, tenaga mesin gas dan sebagainya. Transmisi adalah penyaluran tenaga listrik dalam jumlah yang besar dari pusat-pusat pembangkit ke gardu induk dan dari gardu induk ke gardu induk yang lain. Jaringan transmisi biasanya beroperasi pada tegangan 150KV, 275 KV, 500KV.
Distribusi adalah penyaluran energi listrik dengan terlebih dahulu menurunkan tegangan jaringan distribusi primer (20 KV) yaitu tegangan yang dapat langsung digunakan oleh pelanggan dengan menggunakan trafo distribusi. Ketersedian listrik seperti yang diketahui tidak lepas dari peran pembangkit listrik. Dalam pengoperasiannya, sering terjadi fluktuasi beban akibat jumlah beban yang berbeda-beda yang berpengaruh pada banyaknya penggunaan bahan bakar. Untuk mengetahui penyebab terjadinya fluktuasi beban dan untuk mengetahui dampak yang ditimbulkan, hal ini lah yang membuat penulis mengangkat judul: “ Analisis Penggunaan Bahan Bakar dengan Fluktuasi Beban pada Mesin Gas Rolls Royce Kapasitas 8,5 MW di PLTMG Panaran Batam”, yang berlokasi di PLTMG Panaran Batam dengan tujuan untuk mengetahui cara mengatasinya sehingga tidak terjadi penggunaan bahan bakar yang berlebihan.
B. Topik Bahasan Mengingat pembahasan ini sangat luas dan waktu pengerjaannya terbatas, maka perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas untuk menghindari pembahasan yang tidak terarah sehingga dapat berfokus pada masalah yang dibicarakan. Adapun batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah : 1.
Cara kerja pembangkit;
2.
Sistem bahan bakar pada pembangkit;
3.
Dampak yang ditimbulkan dari fluktuasi beban pada pembangkit;
4.
Analisis perhitungan konsumsi bahan bakar pada pembangkit.
C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk : 1. Untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Program Diploma III Politeknik Negeri Medan, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi; 2. Untuk mengetahui cara kerja pembangkit;
3. Untuk mengetahui sistem bahan bakar; 4. Dampak yang ditimbulkan dari fluktuasi beban.
D. Manfaat Penelitian Penyusunan laporan tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat bagi :
1. Penulis demi menambah pengetahuan dan wawasan agar mampu melakukan kegiatan yang sama kelak saat bekerja; 2. Para pembaca yang ingin mengetahui bagaimana cara kerja pembangkit; 3. Semua mahasiswa yang membaca agar dapat membandingkan antara teori; 4. Dapat meningkatkan kerjasama antara Politeknik Negeri Medan dengan Perusahaan Listrik Negara Batam.
E. Metode Pengambilan Data Sebagai bahan dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa metode untuk mendapatkan data-data yang dibutuhkan antara lain : 1. Studi lapangan yaitu metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mengadakan pengambilan data langsung dari lokasi PLTMG PanaranBatam; 2. Studi literatur atau kepustakaan yakni mengumpulkan informasi dari berbagai referensi yang menyangkut tugas akhir ini; 3. Konsultasi dengan dosen pembimbing dan orang-orang yang memahami masalah tentang Pembangkit Listrik tenaga Mesin Gas (PLTMG); 4. Wawancara langsung dengan narasumber yang menguasai pokok permasalahan.
