ANALISA POMPA PELUMAS UTAMA (MAIN OIL PUMP) TURBIN UAP DENGAN KAPASITAS 35 l/s DAN HEAD 15 m
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh
STEVANI SIHOMBING 1105051041
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini merupakan syarat dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III (D3) di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Tugas akhir ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan Panas dengan judul “ANALISA POMPA PELUMAS UTAMA (MAIN OIL PUMP) TURBIN UAP DENGAN KAPASITAS 35 l/s DAN HEAD 15 M.” Dalam penyelesaian tugas akhir ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan dukungan terutama dari orang tua penulis yaitu Ibunda “Renal Sontalina Nababan, S.Pd” atas doa, cinta, kasih sayang dan pengorbanannya terhadap penulis dalam menyelesaikan perkuliahan serta tugas akhir ini. Dalam kesempatan ini, penulis juga ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1.
M. Syahruddin, S.T, M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Idham Kamil, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3.
Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Energi dan selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir.
4.
Ir. Isman Harianda, M.T, yang telah membimbing dan membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5.
Bapak/Ibu dosen, staf tata usaha, dan teknisi di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi di Politeknik Negeri Medan.
6.
Sahabat – sahabat penulis: Rafita Siregar, Sylvia, Zata Yumni, Hasyifa, dan Olivia terima kasih atas kebersamaan, canda tawa dan segalanya.
7.
Buat teman-teman dekatku: Ruth Dina Astary Sidabutar, Budi Santoso, dan Evi Khoiriah Siregar terima kasih buat dukungan semangatnya teman. v
8.
Buat teman-teman sekelas yaitu: Ari Rizky, Anggi Syahputra, Anas, Decky Suwarno, Eko, Fahri Asrizal, Marah Husein, Rezza, Sarwedi Hasibuan, Yunus F. Marpaung, dan semua teman-teman dari Energi A,C,D tahun 2011-2014 serta abang/kakak senior juga adik-adik junior terima kasih buat semua hari-hari yang kita lewati bersama di Energi.
Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 14 Agustus 2014 Hormat Penulis,
Stevani Sihombing NIM: 1105051041
vi
DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ..................................................................
ii
LEMBAR PERSETUJUAN .........................................................................
iii
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
iv
KATA PENGANTAR ...................................................................................
v
DAFTAR ISI ..................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
ix
DAFTAR TABEL .........................................................................................
x
DAFTAR SIMBOL .......................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xii
INTISARI ......................................................................................................
xiii
ABSTRACT ...................................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................
1
A. Latar Belakang Pemilihan Judul ...................................................
1
B. Perumusan Masalah .....................................................................
2
C. Pembatasan Masalah ....................................................................
2
D. Tujuan Tugas Akhir .....................................................................
3
E. Manfaat Tugas Akhir ....................................................................
3
F. Sistematika Penulisan Laporan ....................................................
4
BAB II DASAR TEORI ................................................................................
5
A. Sejarah PT PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Belawan
5
B. Sistem PLTU ................................................................................
8
C. Pompa ...........................................................................................
10
D. Klasifikasi Pompa .........................................................................
10
1. Menurut Prinsip Kerja ...........................................................
10
2. Menurut Susunan Tingkat ......................................................
17
3. Menurut Rumah Pompa .........................................................
17
E. Kavitasi Pompa ............................................................................
18
vii
F. Istilah Efisiensi ............................................................................
20
G. Spesifikasi Pompa ........................................................................
21
1. HeadPompa ............................................................................
21
2. Putaran Spesifik Pompa .........................................................
30
3. Efisiensi Pompa .....................................................................
30
4. Daya Pompa ...........................................................................
31
5. Daya Motor ............................................................................
32
6. Net Positive Suction Head .....................................................
33
BAB III PELUMASAN TURBIN PLTU SEKTOR BELAWAN .............
35
A. Sistem Pelumasan Turbin .............................................................
35
B. Macam-Macam Pompa Pelumas Turbin.......................................
35
C. Main Oil Pump Sektor Pembangkitan Belawan ..........................
38
D. Bagian-Bagian Pompa Pelumas Utama ........................................
39
BAB IV PEMBAHASAN KINERJA POMPA ...........................................
41
A. Kapasitas Pompa ..........................................................................
41
B. Head Pompa .................................................................................
41
C. Putaran Spesifik Pompa ...............................................................
48
D. Efisiensi Pompa ...........................................................................
48
E. Daya Pompa .................................................................................
49
F. Daya Motor ..................................................................................
49
G. Net Positive Suction Head ...........................................................
50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................
53
A. Kesimpulan ..................................................................................
53
B. Saran .............................................................................................
53
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Kawasan PLTU Pembangkit Sektor Belawan
5
Gambar 2.2
Diagram T-S ( Siklus Rankine)
9
Gambar 2.3
Pompa Sentrifugal
11
Gambar 2.4
Pompa Aksial
12
Gambar 2.5
Pompa Injektor
13
Gambar 2.6
Pompa Gas-Lift
13
Gambar 2.7
Pompa Hydraulic Ram
14
Gambar 2.8
Pompa Elektromagnetik
14
Gambar 2.9
Pompa Reciprocating
15
Gambar 2.10 Prinsip Gear Pump
16
Gambar 2.11 Prinsip Screw Pump
16
Gambar 2.12 Prinsip Rotary Pump
17
Gambar 3.1
Sistem Pelumasan Turbin Unit 3 PLTU Sektor Pembangkitan Belawan
36
ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Unit Pembangkit di Sektor Penbangkitan Belawan
7
Tabel 2.2
Kondisi pipa dan harga C
26
Tabel 2.3
Koefisien kerugian belokan pipa
27
Tabel 2.4
Faktor Kontraksi
29
Tabel 2.5
Koefisien Kerugian Percabangan
29
Tabel 2.6
Koefisien Kerugian Katup
30
Tabel 2.7
Efisiensi Transmisi
32
Tabel 2.8
Perbandingan Cadangan
33
x
DAFTAR SIMBOL Q,
Kapasitas Pompa
[L/s]
Hs,
Head Statis Pompa
[m]
Hd,
Head Tekan Statis
[m]
V,
Kecepatan Rata-Rata Aliran
[m/s]
Di,
Diameter Dalam Pipa
[m]
,
Viskositas Pelumas
f,
Koefisien Gesek
fv,
Koefisien Katup
f,
Faktor Friksi Elbow
L,
Panjang Pipa
Pp,
Daya Pompa
[KW]
Pm,
Daya Motor
[KW]
g,
Gravitasi Bumi
[m/s2]
Efisiensi Pompa
[%]
ρ,
Massa Jenis Pelumas
[kg/m3]
Hsv,
NPSH yang tersedia
[m]
Hsvn,
NPSH yang diperlukan
[m]
,
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5
Faktor Konversi Data Pipa (ANSI B36.10) Kecepatan Spesifik dan Efisiensi Row Sifat-Sifat Zat Cair Jenuh (lanjutan) Diagram Moody
xii
INTISARI Sistem pelumasan turbin uap merupakan suatu proses melumasi bantalan pada turbin uap guna menghindari terjadinya kerusakan berupa keausan pada bantalan. Beberapa peralatan mempunyai peran penting dalam sistem pelumasan ini, salah satunya pompa pelumas utama. Pompa pelumas utama merupakan peralatan yang berfungsi memompakan minyak pelumas dari tangki pelumas ke bantalan turbin uap pada saat unit beroperasi. Pompa pelumas ini menggunakan pompa sentrifugal. Untuk itu pada Tugas Akhir ini dilakukan analisa terhadap pompa pelumas utama tersebut dan diperoleh daya pompa sebesar 9,089 KW dengan head 30 m mencapai efisiensi 79%. Kata kunci: pompa pelumas utama, keausan bantalan
xiii
ABSTRACT Lube oil system is a process to smear bearing of turbine in order to avoid wearing out. Several equipment have an important part, one of them is main oil pump. Main oil pump is equipment which use to pump oil from main oil tank to the bearing of turbine. This oil pump use centrifugal pump. Purpose of this final project to discuss analysis of this pump and perfomed power 9,089 KW and head 30 meter have efficiency 79%. Keywords: main oil pump, wearing out of bearing
xiv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Kebutuhan listrik di masa sekarang ini mengalami peningkatan yang sangat drastis, hal ini disebabkan karena meningkatnya jumlah penduduk, bertambah majunya teknologi yang ada disertai dengan meningkatnya industri. Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan tersebut dibangunlah berbagai pembangkit listrik seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), Pembangkit Listrik Tenaga Gas-Uap (PLTGU), dan lain – lain. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan pembangkit energi listrik yang memiliki komponen utama, yaitu boiler, turbin, generator, dan kondenser. Boiler merupakan komponen PLTU yang berfungsi memanaskan air hingga mencapai titik didih, memisahkan air dan uap, serta memanaskan uap hingga mencapai temperatur dan tekanan sesuai dengan kebutuhan turbin (Uap Superheat). Uap superheat dari boiler bergerak menuju turbin dan menumbuk sudu – sudu turbin. Sudu-sudu turbin yang berputar akan memutar rotor generator. Rotor generator yang berputar akan menimbulkan garis-garis listrik (ggl) sehingga dengan menggunakan exciter akan mengubah garis-garis listrik tersebut menjadi tegangan. Selain itu, PLTU juga mempunyai peralatan pendukungnya misalnya pompa pelumas. Pompa pelumas merupakan peralatan atau komponen yang berfungsi memompakan pelumas ke bantalan-bantalan yang terdapat pada turbin dan generator. Pompa pelumas pada PLTU Sektor Pembangkit Belawan ada empat jenis yaitu pompa pelumas utama (main oil pump), pompa pelumas bantu (auxiliary oil pump), pompa pelumas darurat (emergency oil pump), dan pompa pelumas pengangkat (jacking oil pump). Pompa pelumas utama berfungsi memompakan pelumas pada saat sistem PLTU beroperasi, pompa pelumas bantu
1
berfungsi pada saat sistem PLTU start atau berhenti, pompa pelumas darurat berfungsi pada saat sistem PLTU mengalami gangguan (black-out), dan pompa pelumas pengangkat berfungsi mengangkat rotor turbin dan rotor generator sebelum ditumbuk oleh uap superheat dari boiler. Biasanya pompa-pompa pelumas tersebut digunakan agar tidak terjadi kerusakan atau aus pada bantalan. Kerusakan pada bantalan biasanya terjadi karena adanya gesekan antara bantalan dengan rotor turbin, begitupun pada generator. Pada tugas akhir yang dilakukan ini bertujuan untuk menganalisa performansi pompa pelumas. Dari keempat jenis pompa pelumas, yang akan dianalisa adalah pompa pelumas utama (main oil pump). Pompa pelumas utama ini dianalisa karena berfungsi pada saat sistem PLTU beroperasi sehingga memiliki kerja yang lebih lama dari ketiga pompa pelumas lainnya.
B. Perumusan Masalah Keandalan sebuah pembangkit listrik tenaga uap sangat bergantung pada kinerja peralatannya. Oleh karena itu, pada penelitian kali ini penulis menganalisa dan mempelajari efisiensi pompa pelumas utama (MOP) yang mempunyai peranan penting dalam sistem PLTU.
C. Pembatasan Masalah Agar penelitian dan pembahasan tentang performansi pompa pelumas utama unit 3 PLTU Sektor Pembangkit Belawan ini tidak terlalu meluas dan penelitian ini dapat mencapai tujuan yang telah ditentukan, maka perlu diberikan batasan sebagai berikut : a. Hanya membahas pompa pelumas pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dan tidak membahas pompa pelumas pada pembangkit lainnya, b. Pengambilan data berdasarkan database control room dan logsheet pada Unit 3 PLTU Sektor Pembangkit Belawan dengan kondisi saat beban 65 MW,
2
c. Hanya membahas Main Oil Pump secara umum, dan Efisiensi Main Oil Pump secara khusus, d. Data perhitungan efisiensi aktual diambil pada saat unit 3 beroperasi, e. Evaluasi menggunakan metode perhitungan performansi pompa sentrifugal.
D. Tujuan Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Mengetahui efisiensi aktual Main Oil Pump pada Sistem Pelumasan Unit 3 PLTU Sektor Pembangkit Belawan. 2. Mengetahui dan menganalisa penyebab jika terjadi penurunan efisiensi.
E. Manfaat Adapun manfaat dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : a. Hasil penelitian bisa dipakai sebagai referensi dalam mengetahui dan meningkatkan efisiensi pompa pelumas pembangkit listrik tenaga uap pada umumnya, dan b. Hasil penelitian bisa dipakai sebagai masukan dalam peningkatan efisiensi pompa pelumas utama (MOP) Unit 3 PLTU Sektor Pembangkit Belawan.
F. Sistematika Penulisan Laporan Laporan Tugas Akhir ini dibagi menjadi tiga bagian meliputi bagian awal, bagian isi, dan bagian penutup. Adapun sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang, ruang lingkup permasalahan, maksud dan tujuan, dan sistematika penulisan laporan. 2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
3
Berisi dasar – dasar teori dan materi yang digunakan dalam pelaksanaan penulisan Tugas Akhir. 3. BAB III PELUMASAN TURBIN UNIT 3 PLTU SUMBAGUT SEKTOR PEMBANGKITAN BELAWAN Bab ini berisi tentang penjelasan mengenai Main Oil Pump Unit 3 PLTU SUMBAGUT Sektor Pembangkitan Belawan dan rumus – rumus dasar yang digunakan untuk mencari efisiensi pompa tersebut. 4. BAB IV EVALUASI DAN PEMBAHASAN Berisi tentang hasil pengolahan data yang dilakukan serta pembahasan mengenai hubungan antara hasil pengolahan data dengan teori yang telah ada. 5. BAB V PENUTUP Berisi kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dianalisis beserta dengan saran untuk penelitian berikutnya.
4
