Perencanaan Ulang Instalasi Perpipaan dan Pompa pada Chlorination Plant PLTGU PT. PJB Unit Pembangkitan Gresik
Oleh : Dunung Sarwo Jatikusumo 2110 038 017 Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Heru Mirmanto, MT
Latar Belakang PT. PJB Unit Pembangkitan Gresik
Tingkat keandalan dalam produksi listrik
Effisiensi unit pembangkitan
Perencanaan Ulang
Chlorination Plant
Chlorination Plant
Circulating Water Pump (CWP)
Chlorination Plant
Kanal air laut (reservoir suction) Sea Water Feed Pump (SWFP)
Sea Water Booster Pump Degassing Tank
Chlorination Plant
Permasalahan Chlorination Plant
Header CWP PLTGU
SWFP PLTU
Batasan Masalah - Redesign dilakukan pada instalasi perpipaan dan pompa pada Chlorination Plant PLTGU dengan inlet reservoir berada pada header CWP Blok II PLTGU - Redesign dilakukan dengan mendesain ulang drawing instalasi perpipaan - Fluida yang dialirkan adalah air laut yang memiliki sifat incompressible - Keadaan aliran dalam pipa adalah steady state, steady flow, dan fully developed.
Tujuan - Membuat desain instalasi perpipaan yang baru - Menghitung Head Efektif Instalasi - Membandingkan perhitungan teoritis dengan perhitungan numerik - Pemilihan ulang pompa yang sesuai dengan kebutuhan - Menghitung penghematan daya setelah perencanaan ulang
Metodologi Data Hasil Survey – Data Fluida Jenis fluida Temperatur fluida (Tfluida) Massa jenis fluida (ρ) Viskositas fluida (μ) Tekanan uap jenuh fluida (Pv) Gravitasi (g) Kapasitas pada beban puncak (Qpuncak)
: Air : 30oC : 996 kg/m3 : 8 x 10-4 Ns/m2 : 4,239 kPa : 9,81 m/s2 : 107 m3/h
– Data Tangki Tekanan reservoir suction (PRS) Tekanan reservoir discharge (PRD) Head suction (Hs) Head discharge (Hd) Level air reservoir suction Level air reservoir discharge
: 181325 Pa : 101325 Pa :3m : 5,33 m : 2,7 m :7m
– Data Pompa yang ada Sea Water Feed Pump (SWFP) Head (Hpump) Speed (n) Capacity (Q) Power (P)
: 33 m : 1460 rpm : 321,3 m3/h : 45 kW
Sea Water Booster Pump (SWBP) : 60 m Head (Hpump) Speed (n) : 1750 rpm Capacity (Q) : 90 m3 /h Power (P) : 15 kW
– Data Pipa Pipa suction Nominal Pipe Size (NPS) : 8 inch Jenis material : Polivinyl Chloride (PVC) ANSI Sch. 80 Pipa discharge Nominal Pipe Size (NPS) : 6 inch Jenis material : Polivinyl Chloride (PVC) ANSI Sch. 80
Pipa modul chlorination Nominal Pipe Size (NPS) : 2,5 inch Jenis material : Stainless Steel ANSI Sch. 40S
– Data Fitting dan Accessory Elbow 90o
Tee branch
Strainer and foot valve
U Turn
Gate valve
Ball valve
Swing check valve
Butterfly valve
Drawing Instalasi Desain Baru
Data Perencanaan Ulang Data Pipa perencanaan ulang
Head Efektif Instalasi Pompa
Gambar 1 Instalasi Suction Lift
Head loss instalasi ( hLT )
Head loss mayor
Head loss minor
Colebrook Equation
Net Positive Suction Head (NPSH)
Gambar 1 Instalasi Suction Lift
Daya Air (WHP)
Daya Poros (Pshaft)
Daya Motor (Pm)
Perhitungan numerik Perhitungan numerik dilakukan dengan menggunakan bantuan software Pipe Flow Expert versi 5.12
Membuat instalasi perpipaan
Input data pipa
Membuat instalasi perpipaan
Menginput fluida
Menginput data reservoir
Input data pompa
Menginput data fitting dan accessory
Data Hasil perhitungan numerik
Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir Mulai
A
B
Tidak sama
Survey lapangan Perbandingan perhitungan teoritis dan numerik
Redesign instalasi meliputi 1. Drawing instalasi pipa 2. Dimensi pipa 3. Fitting & accessory
Sama Pemilihan pompa
Tidak
Perhitungan 1. Head effektif = head pompa 2. Kapasitas perencanaan = Kapasitas pompa 3. NPSHa ≥ NPSHr 4. ηpump ≥ 50%
Perhitungan teoritis meliputi 1. Kapasitas tiap section 2. Kecepatan aliran 3. Head loss mayor & minor 4. Head effektif instalasi 6. NPSHa 7. WHP 8. Pshaft 9. Pm
Perhitungan numerik
Ya Perhitungan penghematan daya
Kesimpulan
A
B
Selesai
Diagram Alir Perhitungan Numerik Mulai
Pembuatan instalasi perpipaan dan pompa pada software Pipe Flow Expert dengan properties antara lain 1. Pipa 2. Pompa 3. Reservoir suction 4. Reservoir discharge 5. Fitting & accessory 6. Jenis fluida
Menginput nilai pada setiap properties 1. Jenis material 2. Nilai NPS 3. Kapasitas pompa 4. Temperatur fluida 5. Diameter aksesoris 6. tekanan, level air, ketinggian reservoir suction
Calculate
Result
Selesai
Perhitungan
Perhitungan Hasil Perhitungan Q, V, dan Hlt tiap section No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Section D in (m) A-B 0.1937 B-C 0.1463 C-D' 0.0972 C-D" 0.0972 D'-E' 0.0627 D"-E" 0.0627 E'-F 0.0972 E"-F 0.0972 F-G 0.1463
Q (m3/h) 128.4 128.4 64.2 64.2 7.1333 7.1333 64.2 64.2 128.4
V (m/s) 1.2102 2.1200 2.4033 2.4033 0.6412 0.6412 2.4033 2.4033 2.1200
Hlt (m) 2.4247 6.8412 1.1988 1.1988 0.4036 0.4036 0.4099 0.4099 2.6527
Hasil Perhitungan Heff Instalasi, NPSHA, WHP, Pshaft, Pm Heff Instalasi teoritis (m)
18,087
Heff Instalasi numerik (m)
18,232
NPSHA (m)
4.5116
WHP (kW)
5.8597
Pshaft (kW)
7.2342
Pm (kW)
8.6811
Pemilihan Pompa
Penentuan Jenis Pompa Penentuan jenis pompa pada instalasi baru didasarkan pada putaran spesifik (ns) pompa. Diketahui nilai ns yaitu ns =
Diagram penentuan jenis pompa berdasarkan Ns
1621,515
Pemilihan Pompa Dengan data perencanaan Q =128 m3/h dan data hasil perhitungan Heff = 16.8146 m, NPSHA = 4.5116 m dapat ditentukan jenis pompa sebagai berikut
Grafik unjuk kerja pompa (EBARA CENTRIFUGAL PUMPS) Tipe: 65160/9.2
Grafik NPSHR fungsi kapasitas (EBARA CENTRIFUGAL PUMPS) Tipe: 65-160/9.2 NPSHR: 4,3 m
Grafik daya motor fungsi kapasitas (EBARA CENTRIFUGAL PUMPS) Daya Motor: 9 kW
Grafik effisiensi fungsi kapasitas (EBARA CENTRIFUGAL PUMPS) Effisiensi : 73 %
Spesifikasi EBARA CENTRIFUGAL PUMPS Jenis Pompa Merk Tipe Putaran Kapasitas Head Daya Motor NPSHR
: Centrifugal Pump : EBARA CENTRIFUGAL PUMPS : 65-160/9.2 : 2900 rpm : 128,4 m3/h : 17,281 m : 9 kW : 4,3 m
Hasil Perhitungan WHP, Pshaft, Pm pada SWFP WHP (kW)
17.2770
Pshaft (kW)
22.1500
Pm (kW)
26.5800
Hasil Perhitungan Penghematan Daya Dengan desain instalasi yang baru maka didapatkan nilai penghematan daya sebesar Psave = 39,5 kW.
Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Q= 128 m3/h, Heff = 18,087 m, NPSHA = 4,51 m, Pm = 7,879 kW 2. Dipilih pompa dengan jenis pompa sentrifugal (EBARA CENTRIFUGAL PUMP) dengan tipe 65-160/9.2. Dengan spesifikasi sebagai berikut H = 17,281 m Q = 128,4 m3/h NPSHR = 4,3 m Pm = 9 kW
3. Nilai Heff teoritis = 17,281 m dan nilai Heff teoritis = 17,171 m. Tingkat kesalahan perhitungan mencapai nilai 0,63% 4. Dengan desain baru didapatkan nilai daya SWFP = 26,5 kW dan SWBP = 9 kW. Sehingga penghematan daya yang dapat dilakukan adalah sebesar 39,5 kW.
Saran 1. Disarankan setelah perencanaan ulang, pompa (Sea Water Booster Pump) yang digunakan untuk instalasi perpipaan Chlorination Plant adalah pompa yang sesuai pada perhitungan. 2. Untuk Sea Water Feed Pump pada area PLTU yang telah tidak melayani Chlorination Plant lagi, disarankan untuk menggunakan pompa yang sesuai dengan perhitungan
Terima Kasih
