Makalah Seminar Kerja Praktek
MAINTENANCE MOTOR LISTRIK PADA SISTEM FLUE GAS DESULFURIZATION PLTU TANJUNG JATI B UNIT 3&4 PT. KOMIPO – PEMBANGKITAN JAWA BALI (PT. KPJB) JEPARA Heru Pujiyatmoko1, Dr. Ir. Hermawan, DEA2 1
2
Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jalan Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang Kode Pos 50275 Telp. (024) 7460053, 7460055 Fax. (024) 746055
[email protected]
Abstrak Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang penting bagi kehidupan manusia dewasa ini. Kebutuhan akan energi listrik cenderung meningkat setiap tahunnya. PLTU Tanjung Jati B merupakan salah satu penyuplai energi listrik yang terbesar di Pulau Jawa. PLTU Tanjung Jati B ini menggunakan suatu teknologi untuk mengurangi pencemaran udara seperti gas SOx yang bernama Flue Gas Desulfurization (FGD). Proses kinerja dalam FGD pada tiap – tiap bagiannya atau sub sistem dibantu (support) oleh motor listrik yang terdiri dari LV motor dan MV motor. Oleh karena itu, pada motor listrik ini harus dilakukan perawatan atau maintenance agar motor listrik dapat beroperasi dengan baik dan dapat mencegah kegagalan operasi pada sistem FGD. Dalam melakukan maintenance terhadap motor listrik, sebelumnya dilakukan pengujian terlebih dahulu pada motor tersebut seperti on line inspection dan off line inspection. Motor listrik jenis LV motor dalam perawatan atau maintenancenya perlu diperhatikan beberapa item seperti tegangan, arus, temperatur bearing, abnormal sound, korosi motor dan kondisi supply sedangkan untuk MV motor harus diperhatikan beberapa item seperti vibrasi, temperatur belitan, filter udara, tegangan, arus, temperatur bearing, abnormal sound, korosi motor dan kondisi supply motor listrik. Kata kunci: Flue Gas Desulfurization (FGD), motor listrik, maintenance
Proses kinerja dalam Flue Gas Desulfurization (FGD) pada tiap – tiap bagiannya atau sub sistem dibantu (support) oleh motor listrik. Meskipun motor listrik disini terlihat sebagai pendukung saja akan tetapi memiliki peran yang sangat vital dalam membantu proses terjadinya penghilangan gas SOx pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD). Oleh karena itu, pada motor listrik harus dilakukan perawatan atau maintenance agar motor listrik dapat beroperasi dengan baik dan dapat mencegah kegagalan operasi pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD).
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang penting bagi kehidupan manusia dewasa ini. Kebutuhan akan energi listrik cenderung meningkat setiap tahunnya. PLTU Tanjung Jati B merupakan salah satu penyuplai energi listrik yang terbesar di Pulau Jawa. Sebagai pembangkit listrik modern PLTU Tanjung Jati B dilengkapi instalasi pengendali dampak lingkungan yang lengkap termasuk peralatan pemantau dan pengendali kandungan SOx serta pengendali polusi untuk mengurangi debu demi memelihara lingkungan. Flue Gas Desulfurization (FGD) merupakan salah satu bagian penting dari sistem PLTU Tanjung Jati B Unit 3&4 yang berfungsi untuk menghilangkan gas SOx dan mengolahnya menjadi gipsum sehingga aman bagi lingkungan. Dalam proses penghilangan SOx ini FGD menggunakan bahan utama berupa limestone slurry yang disemprotkan di bagian absorber.
1.2. Tujuan Tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut. 1. Mengetahui sistem maintenace atau perawatan motor listrik pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) pada PLTU Tanjung Jati B unit 3&4. 2. Mengetahui tindakan preventif atau pencegahan yang harus dilakukan dalam menjaga kinerja motor listrik. 1
3. Memahami pentingnya peranan motor listrik dalam proses kinerja Flue Gas Desulfurization (FGD). 4. Mengetahui penyebab buruknya kinerja motor 5. Mengetahui cara untuk mengatasi buruknya kinerja motor listrik.
pemisahan berupa gipsum. Gas yang kemudian dibuang kini tinggal uap air tanpa ada kandungan oksida sulfur. Berikut ini reaksi kimianya.
1.3 Batasan Masalah Dalam penulisan makalah ini, penulis hanya menjelaskan tentang maintenance atau perawatan motor listrik pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) yang dimiliki PLTU Tanjung Jati B unit 3&4.
Jika dilepaskan ke atmosfer, kombinasi SO2 dengan oksigen dan air akan membentuk asam sulfat (H2SO4) yang berpotensi berbahaya bagi lingkungan dan salah satu komponen dari apa yang dikenal sebagai hujan asam.
SO2 (gas) + O (gas) → SO3 (gas) SO3 (gas) + H2O (liquid) → H2SO4 (liquid) H2SO4 + Ca(OH) 2 → CaSO4 . 2H2O
2.2 Motor Listrik Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW).
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Flue Gas Desulfurization (FGD) Flue Gas Desulfurization (FGD) adalah suatu system yang didesain untuk mengurangi emisi oksidasi belerang (SOx) agar aman bagi lingkungan sehingga mematuhi Regulasi Emisi Menteri Lingkungan Hidup.
Gambar 1. Flue Gas Desulfurization (FGD)
Sistem FGD menghilangkan gas buang SO2 dengan menyemprotkan batu kapur ke dalam aliran gas. Gas buang dari proses pembakaran sebelum dibuang melalui cerobong, dimasukkan ke mesin FGD dan disemprotkan udara hingga teroksidasi menjadi S03. Kemudian didinginkan dengan menggunakan air (H20) agar bereaksi menjadi asam sulfat (H2S04). Asam sulfat kemudian direaksikan dengan batu kapur hingga diperoleh hasil
Gambar 2. Konstruksi motor induksi
Prinsip kerja motor listrik adalah berdasarkan hukum gaya lorentz dan kaidah tangan kiri fleming. Untuk motor induksi prinsip kerjanya adalah 2
sebagai berikut. Apabila sumber tegangan tiga phasa dihubungkan pada kumparan stator, maka akan timbul medan putar dengan kecepatan
Berikut ini merupakan fungsi dari megger. 1. Megger dilakukan untuk mengetahui kondisi suatu mesin agar dapat diposisikan standby (siap operasi). Jika nilainya megger lebih rendah dari nilai minimum yang diijinkan maka mesin tidak boleh dioperasikan 2. Jika pada winding akan dilakukan High Voltage Test maka perlu dilakukan megger, jika nilainya rendah maka High Voltage Test tidak dapat dilakukan sampai diperoleh nilai megger yang besar. 3. Untuk mengetahui short atau tidaknya suatu line cable.
ns = 120 f / p dimana. ns = kecepatan sinkron (rpm) f = frekuensi sumber (Hz) p = jumlah kutub kemudian medan putar tersebut memotong batang konduktor (rotor) akibatnya timbul ggl induksi sebesar E = 44,4f N Ø dimana. E = tegangan induksi (volt) f = frekuensi (Hz) N = banyak lilitan Ø = fluks magnetic (Weber) karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl (E) akan menghasilkan arus (I), adanya arus didalam medan magnet akan menimbulkan gaya ( F ) pada rotor. Bila torsi awal yang dihasilkan oleh gaya pada rotor cukup besar untuk memikul torsi beban, maka rotor akan berputar searah dengan arah medan putar stator.
III. PEMBAHASAN 3.1 Jenis – Jenis Motor Listrik Pada Sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) Motor listrik yang digunakan pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) ini adalah jenis motor induksi tiga fasa. Motor ini terdiri dari LV motor (motor yang bekerja pada tegangan 220 V) dan MV motor (motor yang bekerja pada tegangan 3 kV). Motor listrik yang digunakan pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) ada beberapa jenis di antaranya adalah sebagai berikut. 1. Absorber Recirculation Pump Motor 2. Cooling Fan Motor 3. Limestone Slurry Feed Tank Pump Motor 4. Emergency Slurry Tank Pump Motor 5. Reclame Water Tank Pump Motor 6. Chloride Purge Tank Pump Motor 7. Process Water Pump Motor 8. Mist Eliminator Wash Water Pump Motor 9. Gypsum Slurry Pump Motor
2.3 Megger Megger atau insulation resistant test merupakan suatu alat ukur (test) yang digunakan untuk mengetahui besarnya tahanan isolasi suatu winding pada mesin listrik.
3.2 Pengujian Motor Listrik Dalam melakukan maintenance terhadap motor listrik, sebelumnya harus dilakukan pengujian terlebih dahulu pada motor tersebut. Hal ini dilakukan untuk mengetahui layak atau tidaknya motor tersebut dapat bekerja. Pengujian atau inspeksi pada motor listrik dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu: 1. Off Line Inspection 2. On Line Inspection 3.2.1. Off Line Inspection Off Line Inspection adalah suatu cara pemeriksaan pada mesin listrik yang dilakukan dalam kondisi mesin tidak beroperasi. Parameter pengukuran off line inspection ini meliputi:
Gambar 3. Megger Sonel MIC-5000
3
Temperatur Bearing
Pengukuran tahanan isolasi Pengukuran tahanan belitan Pengujian Polarisation Index (PI)
Item - item tersebut harus memenuhi standar yang telah ditetapkan dan jika pada saat pengecekan item-item diatas telah memenuhi standar maka motor telah beroperasi dengan baik.
3.2.2. On Line Inspection On Line Inspection adalah suatu cara pemeriksaan pada mesin listrik yang dilakukan dimana kondisi mesin beroperasi. Parameter pengukuran on line inspection ini meliputi: Pengukuran tegangan Pengukuran arus Pengukuran temperature Pengukuran getaran (vibration) Pengukuran noise (kebisingan)
3.4. Ulasan Pengujian 3.4.1. Pengukuran Tahanan Isolasi Pengukuran tahanan isolasi pada motor listrik dapat dilakukan dengan menggunakan megger. Untuk mengetahui bagus atau tidaknya tahanan isolasi pada motor listrik harus memenuhi resistansi insulasi minimum berikut ini: IR min = ( UN + 1) MΩ
3.3 Maintenance Motor Listrik Maintenance atau perawatan pada motor listrik pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) dibagi dalam dua jenis motor berikut ini. Low Voltage Motor (LV Motor) Medium Voltage Motor (MV Motor)
Dimana: IR min = Insulation Resistance (tahanan isolasi) minimum (MΩ) UN = Tegangan kerja mesin fasa – fasa (kV) Jika nilai tahanan isolasi yang di ukur (megger) lebih rendah dari nilai minimum yang diijinkan maka mesin tidak boleh dioperasikan. Berikut ini cara mengukur tahanan isolasi dengan menggunakan megger.
3.3.1. LV Motor (Low Voltage Motor) Motor tegangan rendah yang bekerja pada tegangan 380 Volt. Maintenance pada LV motor harus dilakukan tiap bulan (monthly) dengan mengecek beberapa item berikut ini. Tegangan Arus running motor Temperatur Bearing Kualitas supply Abnormal sound Korosi / polusi Item - item tersebut harus memenuhi standar yang telah ditetapkan dan jika pada saat pengecekan item-item diatas telah memenuhi standar maka motor telah beroperasi dengan baik.
Gambar 4. Rangkaian megger fasa - ground
3.4.2. Pengukuran Tahanan Belitan Pengukuran tahanan belitan (winding) pada motor listrik dapat dilakukan dengan menggunakan megger. Pengukuran tahanan belitan motor yang terukur biasanya sekitar 0.3 Ω – 0.6 Ω. Tahanan belitan (winding) pada motor harus seimbang antar fasanya. Jika tahanan belitan (winding) tidak seimbang maka kualitas belitan (winding) motor kurang baik sehingga motor tidak boleh beroperasi. Berikut ini cara mengukur tahanan belitan (winding) dengan menggunakan megger.
3.3.2. MV Motor (Medium Voltage Motor) Motor tegangan menengah (MV motor) bekerja pada tegangan sekitar 3 kV. Maintenance MV motor ini harus dilakukan tiap bulan (monthly) dengan mengecek beberapa item berikut ini. Tegangan Filter Udara Arus running motor Kualitas supply Vibrasi atau getaran Abnormal sound Temperatur Belitan Korosi / polusi
Gambar 5. Rangkaian megger fasa - fasa
4
3.4.3. Pengujian Polarisation Index (PI) Polarisation Index (PI) adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengetahui kualitas belitan (winding) akibat pengaruh lingkungan, seperti penyerapan air, pengotoran debu, dll. Nilai PI dapat dihitung secara matematis dapat digambarkan sebagai berikut :
3.4.5. Pengukuran Arus Pengukuran arus pada motor listrik dapat dilakukan dengan menggunakan amperemeter atau clamp meter untuk arus running di bawah 50 A sedangkan untuk arus yang diatas 50 A harus menggunakan trafo arus (Current Transformator/CT). Jika arus running motor listrik tidak sesuai dengan range spesifikasi arus running motor maka motor dalam keadaan bermasalah. Biasanya masalah yang ditemukan dalam pengukuran arus adalah adanya arus berlebih (overcurrent). Arus berlebih seringkali terjadi karena kondisi operasi yang mengakibatkan motor menarik arus lebih besar dari kemampuannya (rated capacity). Biasanya terjadi tiba-tiba dan sulit diprediksi kapan akan terjadi. Hal ini bisa disebabkan karena adanya isolasi yang bocor (tahanan isolasi kurang baik), panas berlebih maupun adanya beban berlebih.
Berikut ini adalah nilai parameter PI Ref. IEEE Stds. 43, 9.2. Tabel 1. Parameter PI Ref. IEEE Stds. 43, 9.2
3.4.6. Pengukuran Temperatur Pengukuran temperatur pada motor listrik dapat dilakukan dengan menggunakan thermometer. Pengukuran temperatur pada motor listrik meliputi temperature bearing dan temperature belitan. Temperatur yang tinggi pada motor listrik dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti beban berlebih, kondisi power supply tidak normal, terlalu sering di-start dan di-stop dan kondisi lingkungan / ruang.
3.4.4. Pengukuran Tegangan Dalam pengukuran tegangan pada motor listrik biasanya diperhatikan besarnya tegangan operasi motor apakah sesuai tegangan kerjanya atau tidak serta diperhatikan juga besarnya tegangan antar fasanya apakah seimbang atau tidak seimbang. Jika kriteria - kriteria tersebut telah sesuai maka motor dalam kondisi normal. Biasanya masalah yang ditemui pada pengukuran tegangan pada motor ini adalah adanya perbedaan tegangan antar fasanya (unbalanced voltage). NEMA (National Electrical Manufacturers Association) memberikan rekomendasi : motor dapat dioperasikan secara normal pada kapasitas rated jika unbalance voltage tidak lebih dari 1%. NEMA memberikan cara menghitung unbalance voltage.
3.4.6.1. Temperatur Bearing Pengukuran temperatur bearing pada motor listrik dapat dilakukan dengan menggunakan thermometer. Jika temperatur pada motor tidak melebihi suhu 500 C untuk Low Voltage Motor (LV Motor) dan 900 C untuk Medium Voltage Motor (MV Motor) maka motor dalam kondisi normal. Bila temperatur motor listrik melebihi dari batas yang diijinkan maka motor tersebut mengalami masalah.
V % Unbalance = 100% x Vmax – Vrata-rata Vrata-rata
3.4.6.2. Temperatur Belitan Temperatur belitan (winding) pada motor listrik dapat mempengaruhi nilai megger. Jika temperatur naik maka nilai megger akan rendah. Temperatur belitan yang tinggi bisa disebabkan karena akibat pengaruh lingkungan, seperti penyerapan air, pengotoran debu, dll. Temperatur belitan dapat diklasifikasikan sebagai berikut
dimana : V % Unbalance = Vmax = Vrata-rata
=
Tegangan unbalanced (%) Tegangan maksimum antar fasa (volt) Tegangan rata-rata antar fasa (volt) 5
melebihi standar lebih dari 100 dB maka motor tersebut mengalami masalah. Masalah yang terjadi pada motor listrik dapat berupa misalignment antara rotor dan bearing, mechanical looseness, kerusakan bearing kurangnya pelumas (grease) dan lain-lain. Masalah pada motor listrik ini dapat meningkatkan suara bising yang dihasilkan oleh motor listrik tersebut. IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Kinerja atau performa motor listrik pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) mempengaruhi beroperasinya sistem FGD dengan baik. 2. Jenis motor listrik yang digunakan pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) adalah motor induksi 3 fasa. 3. Motor pada sistem Flue Gas Desulfurization (FGD) terdiri dari LV motor (motor yang bekerja pada tegangan 220 V) dan MV motor (motor yang bekerja pada tegangan 3 kV). 4. Dalam melakukan maintenance atau perawatan pada motor listrik digunakan dua cara pemeriksaan yaitu offline inspection dan online inspection. 5. Maintenance atau perawatan pada LV motor dan MV motor harus dilakukan tiap bulan (monthly)
Gambar 6. Klasifikasi isolasi mesin listrik
Apabila temperatur belitan (winding) melebihi suhu maksimal yang diijinkan yang sesuai dengan kelasnya maka belitan tersebut dalam kondisi abnormal. 3.4.7. Pengukuran Getaran (vibration) Pengukuran getaran pada motor listrik dapat dilakukan secara horizontal, vertikal dan axial. Ada beberapa alat standard yang biasanya digunakan dalam suatu pengukuran getaran antara lain vibration meter, vibration analyzer, Shock Pulse Meter dan Osiloskop. Dalam pengukuran yang saya lakukan di PLTU Tanjung Jati B unit 3&4 menggunakan vibration meter untuk mengukur getaran pada motor listrik. Batasan – batasan level getaran menunjukkan kondisi suatu motor, apakah motor tersebut masih baik (layak beroperasi) ataukah motor tersebut mengalami suatu masalah sehingga memerlukan perbaikan. Besarnya getaran yang melebihi harga yang diijinkan (standard) dapat mengurangi efisiensi motor listrik bahkan dapat merusak motor listrik. Getaran (vibration) ini dapat disebabkan oleh faktor-faktor berikut: 1. Ikatan bagian-bagian mesin yang mengendor 2. Bagian-bagian mesin yang tidak sesuai 3. Bearing aus atau rusak, meyebabkan poros berputar tidak sentries 4. Adanya kotoran pada komponen putar (rotor) 5. Kurangnya pelumas atau sudah kotornya pelumas pada motor
4.2 Saran 1. Untuk mencegah kegagalan operasi pada sistem FGD sebaiknya dilakukan pemeliharaan secara berkala terhadap semua komponen termasuk kinerja dari motor listrik sehingga kita dapat mencegah kegagalan tersebut sebelum terjadi. 2. Sebelum melakukan maintenance atau perbaikan sebaiknya semua peralatan yang ingin diperbaiki telah terisolasi dan ditandai secara benar. DAFTAR PUSTAKA [1] O & M Report PT.KPJB PLTU Tanjung Jati B unit 3&4 [2] B&W Technical Training Services. 2005. Tanjung Jati B Power Station FGD Systems Training Manual. [3] http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_listrik
3.4.8. Pengukuran Noise (kebisingan) Pengukuran noise pada motor listrik dapat dilakukan dengan menggunakan sound level meter. Biasanya noise atau kebisingan motor yang standar sekitar 90 dB. Apabila noise atau kebisingan motor 6
[4] Lembaga Diklat dan Rekrutmen. Pemeliharaan Motor ListrikEdisi 2011 [5] Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org [6] Jati Nugroho, Muchamad. 2007. Inspection Pada mesin Listrik. Gresik. [7] Pratama, Muhammad Affan, Pengujian Getaran Pada Motor Listrik. Tugas Perawatan M&R Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya, 2010 [8] Wildi, Theodore. 1997. Electrical Machines, Drives, and Power Sstems 3rd, Prentice-Hall International, Inc. New Jersey. [9] Theraja, BL dan AK. 1994. A Text Book of Technology Volume II, Nirja Construction and Development co.(p) LTD. New Delhi.
BIODATA PENULIS Heru Pujiyatmoko lahir di Demak, 22 Agustus 1991. Telah menempuh studi mulai dari Taman Kanakkanak Mekar Sari Demak, Sekolah Dasar Negeri 01 pagi Jakarta Timur, SMP Negeri 27 Jakarta Timur, SMA Negeri 12 Jakarta Timur dan sekarang sedang melanjutkan studi S-1 di Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Semarang
Semarang, November 2012 Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Hermawan, DEA NIP. 19600223 198602 1 001
7
