Sistem Udara, Minyak Tekan dan Sistem Pendingin Pada PLTA RENUN

III. AUXILIARY (PERALATAN BANTU)

3.1 Peralatan Bantu

Pada pengoperasian pembangkit listrik tenaga air selain dibutuhkan alat-alat utama seperti Turbin, Generator, Main Transformer, dan Switch Yard dibutuhkan juga beberapa alat bantu yang mendukung pengoperasian unit.

Beberapa alat bantu yang digunakan pada PLTA Renun dapat dikelompok dalam beberapa kelompok yaitu:

1. Cooling Water System (Sistem Air Pindingin)
2. Shaft Seal Sistem
3. Sistem Udara dan Minyak Tekan
4. Sistem Pelumasan
5. High Pressure Pump

Semua alat bantu tersebut harus dapat berjalan dengan baik untuk mendukung keandalan suatu unit, bahkan ada beberapa alat bantu yang jika tidak bekerja saat unit beroperasi dapat menyebabkan trip pada unit.

3.2 Sistem Udara dan Minyak Tekan

Untuk mendukung keadalan kinerja turbin dibutuhkan beberapa sistem, salah satunya sistem udara tekan dan minyak tekan. Fungsi utama dari udara dan minyak tekan yaitu: 

• Menggerakkan Servo Motor untuk Guide Vanes 
• Menggerakkan Servo Motor untuk Main Inlet Valve 
• Menggerakkan Brakes Rotor Generator 

Secara umum sistem udara tekan dan minyak tekan dapat dikelompokkan menjadi 2 kelompok besar yaitu: sistem udara tekan dan sistem minyak tekan. Peralatan yang mendukung sistem udara tekan dan minyak tekan yaitu: 

• Kompressor 
• Air / Oil Pressure Tank 
• Servo Motor untuk Main Inlet Valve 
• Servo Motor untuk Guide Vanes 
• Governor Oil Pump 
• Turbin Governor 
• Brake Jack Generator 

3.2.1 Sistem Udara Tekan.

Sistem udara tekan pada unit PLTA Renun peranannya sangat penting dalam operasi dari unit itu sendiri. Disamping untuk udara tekan dalam sistem udara tekan dan minyak tekan, udara kompressor juga digunakan untuk udara pembersih. Pada sistem udara tekan terdapat 2 tangki berdasarkan tekanan pada tanki tersebut yaitu: Main Air Tank High Pressure (60 bar), dan Brakes Air Tank Low Pressure (10 bar). Pada PLTA Renun terdapat dua unit kompressor yang dihubungkan secara pararel sehingga jika salah satu unit bermasalah maka kompressor lainnya masih dapat menyuplai udara. Fungsi udara tekan dalam sistem udara tekan dan minyak tekan yaitu:

1. Fungsi Main Air Tank High Pressure:

Menyuplai udara ke Air (Oil Pressure Receiver).

2. Brake Air Tank Low Pressure:

Menyuplai udara ke Inflatble Shaft Seal,Generator Brakes,dan Pilot Air.

3.2.1.1 Prinsip kerja 

Udara dihisap oleh kompressor dari atmosfer. Udara tersebut masuk ke Main Air Tank High Pressure dengan tekanan 60 bar. Kemudian udara dari Main Air Tank High Pressure di alirkan ke Brakes Air Tank Low Pressure melewati Reduce Valve yang mengurangi tekanan dari 60 bar menjadi 10 bar. Kompressor ini bekerja berdasarkan tekanan pada Main Air Tank High Pressure (Unit 1 ON 55,5 bar OFF 59,5 bar, Unit 2 ON 55,7 bar OFF 59,9 bar). 

3.2.2 Sistem Minyak Tekan4

Sistem minyak tekan pada PLTA Renun yaitu menyuplai minyak bertekanan untuk menggerakkan servo motor yang dialirkan oleh Governor Oil Pump yang memompakan minyak dari Sump Tank ke dalam Air/Oil Pressure Receiver sesuai dengan tekanan kerjanya. Pada PLTA Renun terdapat 2 unit Sump Tank dan dua unit Press Tank. Fungsi minyak tekan dalam sistem udara tekan dan minyak tekan yaitu:

1. Menyuplai minyak untuk High Pressure Pump
2. Menyuplai minyak untuk Brakes Rotor Generator (Lifting of the Rotor)
3. Menyuplai minyak ke Air (Oil Pressure Tank).

3.2.4 Prinsip kerja 

Minyak yang terdapat pada Sump Tank di pompakan oleh pompa Governor Oil Pump ke Air/Oil Pressure Receiver. Governor Oil Pump berfungsi terus menerus dengan sistem Un-Loading dan On-Loading yang berarti apabila tekanan telah cukup pada Air/Oil Pressure Receiver, aliran minyak dari pompa akan masuk kembali ke dalam Sump Tank melalui Bypass Valve.

Gambar 3.1 Sistem Udara dan Minyak Tekan

3.2.5 Kompresor

Kompressor merupakan alat bantu PLTA Renun yang berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan dengan cara menghisap udara atmosfer dan kemudian mengkompres udara sampai tekanan yang diinginkan. Pada PLTA Renun, terdiri dari dua Vessel Compressor yang mempunyai peranan dan kegunaan yang berbeda, yaitu :

a. Vessel Compressor 60 bar.

Pada PLTA Renun, vessel compressor 60 bar digunakan untuk mengkompress udara bertekanan ke dalam Air/Oil Receiver Tank sehingga Servo Motor Main Inlet Valve dan Servo Motor Guide Vane akan bergerak sesuai dengan peranan dan fungsinya masing-masing.

b. Vessel Compressor 10 bar

Pada PLTA Renun, vessel compressor 10 bar digunakan untuk mengkompres udara bertekanan ke dalam Air/oil Pressure Tank sehingga akan menyebabkan system brake pada rotor generator beroperasi.

3.2.6 Prinsip Kerja kompresor

Pada kompresor terdapat motor yang berguna untuk menggerakkan kompresor untuk memompakan udara masuk pada Main Air Tank dan Brake Air Tank. Pada saluran kompresor tersebut terdapat Check valve yang berguna agar udara yang dipompakan masuk pada Main Air Tank dan tidak kembali masuk pada Kompresor. Sedangkan saluran antara Main Air Tank dan Brake Air Tank terdapat alat bernama oriface plate yaitu untuk membatasi tekanan antara kedua tangki tersebut. Pada Main Air Tank tekanan mencapai 60 bar sedangkan Brake Air Tank mencapai 10 bar. Terdapat safety valve pada kedua tangki yang berguna untuk membuang tekanan udara yang berlebih. Setelah tekanan terpenuhi (59,5 bar) maka motor akan mati sehingga kompresor tidak lagi bekerja. Apabila tekanan berkurang (54,5 bar) maka motor akan kembali bekerja.

Berikut ini adalah data spesifikasi dari kompresor yang dipakai di Unit PLTA Renun:

Ø Vessel Compressor 60 bar

• TAG NO : AS PVVE O1 60
• Description : Main Air Tan
• Manufacture by : PT. Sanggar Sarana Baja
• Manuf Serial No : 26937
• Design Basis : ASME VIII, DIV 1, 1998

o Edition

• Design Press, Barg : 66 Year Built 1999
• Design Temp ‘C : 30 RT./HT. Full/No
• OP Press/Temp barg/’C : 60/18,6 ˜19,6 
• MAWP,(N&C) BarG : 77,3
• Nom. Head/SHL,THK,MM : 22,2/22,2
• Size,MM : 660 0D x 1980 T/T
• Head / Shell, MAT’L : A-516-GR70/A-516-GR70
• EREC.WT,KG : 1071 CAP, LITER : 650
• Certified By : DEPNAKER
• Purchaser : PT. Bakrie Kvaerner Vessel 

Enginering

Ø Vessel Compressor 10 bar.

• TAG NO : AS PVVE O1 60
• Description : Main Air Tank
• Manufacture by : PT. Sanggar Sarana Baja
• Manuf Serial No : 26937
• Design Basis : ASME VIII, DIV 1, 1998

o Edition

• Design Press : 66 Barg Year Built 1999
• Design Temp : 30 RT./HT. Full/No,‘C
• OP Press : 60/18,6 ˜19,6 C
• MAWP,(N&C) : 77,29 BarG 
• Nom. Head/SHL,THK,MM : 22,2/22,2
• Size : 508 0D x 1016 T/T mm
• Head / Shell, MAT’L : A-234-WPB/A-516-GR70
• EREC.WT,KG : 227 CAP, LITER : 650
• Certified By : DEPNAKER
• Purchaser : PT. Bakrie Kvaerner 

Enginering 

Ø Motor Compressor

o 3 O Induction Motor

• Pole : 4 
• HP : 5,5 
• Frekuensi : 50 Hz 
• Putaran : 1445 Rpm 
• INS : F 
• Ambien : 40 C
• Current Rating : 0.1- 8.3 A
• Voltage : 380-415 V

3.2.7 Air/oil Pressure Tank

Air/oil Pressure Tank merupakan alat bantu PLTA Renun yang terdiri dari dua jenis zat yaitu oli dan udara dengan kapasitas seperempat bagian berisikan oli dan tiga perempat bagian berisikan udara. Air/oil Pressure Tank berfungsi sebagai tabung untuk menampung udara bertekanan dan minyak bertekanan sebelum disalurkan ke peralatan lain yang membutuhkan tekanan udara. 

Gambar 3.3 Air/oil Pressure Tank

Berikut ini adalah data spesifikasi dari Air/Oil Pressure Tank yang dipakai di Unit PLTA Renun:

• Client : DENLEY ENGINERING 
• Manufacture Contrac No : 19655
• Equipment : No THPVE 01303
• Design Code : BS 5500 CAT 1. 1997
• Test Pressure : 90 Barg for 30 mins
• Vessel Volume : 280 L
• Radiography : 100% Butt Weids 
• Post Weld Heat : None
• Inspection : LLOYDS Register
• Manf work order No : 40585
• Clients Ref : 58246
• Design Press : 60 barg
• Design Temp : 50 C
• Year Built : 1998

3.2.8 Governor Oil Pump

Governor Oil Pump merupakan Alat Bantu PLTA yang berfungsi untuk memompakan oli dari Governor Oil Tank ke Air/Oil Pressure Tank.

Gambar 3.4 Governor Oil Tank

Data spesifikasi Governor Oil Pump

• Manufacture : Gamak
• Serial No. : G004748
• Model : GM 160L4
• Isulating Class : F
• Voltage : 400V
• Frequensi : 50 Hz
• Current : 225A
• Rated out : 11KW
• Design Flow Rate : 1471 liter/Second

3.2.9 Mechanical Brake

Pada PLTA Renun, Mechanical Brake merupakan Alat Bantu PLTA yang terletak dibawah rotor generator yang digunakan sebagai rem pada saat unit akan di stop dan pada saat unit stop. Mechanical Brake juga dapat digunakan untuk mengangkat rotor pada saat pemeliharaan dengan menggunakan Brake Lifting Pump. Mechanical Brake bekerja pada saat putaran telah mencapai < 15 % , maka Braking Lifting Pump akan bekerja sebagai rem pada saat Unit akan Stop. 

3.3 Sistem air pendingin (Cooling Water System) 

Sistem air pendingin adalah suatu sistem aliran air yang berfungsi mendinginkan peralatan yang bergesekan baik secara langsung maupun tidak secara langsung.

Setiap unit di PLTA Renun terdiri atas 2 (dua) unit Cooling Water Pump, dimana jika salah satu beroperasi maka pompa yang lain dalam keadaan standby. Juga terdapat 2 (dua) unit Cooling Water Strainer (920 microns), 1 (satu) Fine Strainer (260 microns), 1 (satu) Duplex Oil Strainer (45 microns), 6 (enam) Air Radiator, 2 (dua) Heat Exchanger. Suplai air untuk sistem pendingin di PLTA Renun berasal dari Draft Tube.

3.3.1 Fungsi Air Pendingin

Manfaat Sistem pendingin pada unit PLTA renun yaitu:Untuk mendinginkan oli yang panas akibat dari bergeseknya antara poros dengan bearing.

1. Untuk mendinginkan shaft seal.
2. Untuk mendinginkan udara panas pada stator.

3.3.2 Cooling Air Radiator

Cooling Air Radiator merupakan sistem pendingin udara pada generator yang bertujuan untuk menjaga temperature pada generator agar tidak mencapai batas maksimal temperatur (75 oC). Adanya udara panas pada Generator dipengaruhi oleh:

1. Arus
2. Water circulation / Flow
3. Radiator yang kotor

Berikut ini adalah data peralatan sisitem pendingin pada Unit PLTA Renun:

o Cooling Air Radiator

• Cooling capacity : 560 KW
• Cooling air temperature : 37 oC
• Hot air temperature : 69,4 oC
• Max air pressure drop : 150 Pa
• Cooling water inlet temp : 25 oC
• Cooling water outlet temp : 30,4 oC
• Required cooling water quantity : 90 m3/h
• Max cooling water pressure drop : 0,4 bar

o Heat Exchanger

• Capacity : 240 KW
• Test Pressure : 9 bar
• Discharge Oil : 33,5 m3/h
• Temp Oil : 52/37 oC
• Discharge water : 41,28 m3/h
• Temp Water : 30/25 oC

o Oil Strainer

• Max Working Press : 16 bar
• Working Temp : 80 oC
• Volume : 2 x 13 dm3
• Filtration : 45 microns

3.4 Peralatan Sistem Air Pendingin

3.4.1 Cooling Water Pump

Cooling Water Pump merupakan alat bantu PLTA Renun yang digunakan untuk memompakan air dari draft tube ke sistem pendingin (Perpipaan / Peralatan pendingin).

o Spesifikasi Cooling Water Pum

• Model : Etanorm 100 – 400
• Θ : 161,3 m3/s
• Putaran : 1450 rpm
• H : 48,7 m

3.4.1.1 Prinsip Kerja 

Pada PLTA Renun, terdapat 2 unit Cooling Water Pump, pada saat unit operasi, Cooling Water Pump hanya satu saja yang bekerja sedangkan yang satu lagi sebagai cadangan apabila pompa yang sedang beroperasi terjadi gangguan. Pada prinsipnya pompa akan bekerja dengan memompakan air dari draft tube dan dialirkan ke bagian peralatan yang membutuhkan sistem pendinginan pada saat Unit dioperasikan dan pompa akan berhenti memompakan air pada saat Unit dalam keadaan Standby/Standstill.

3.4.2 Strainer

Strainer merupakan alat bantu PLTA yang berfungsi sebagai penyaring/filter terhadap kotoran dari aliran air yang diambil dari draft tube sebelum dialirkan ke peralatan yang membutuhkan pendinginan. 

o Spesifikasi Strainer

• Model No. : 6” CI COMPACT MK11
• Serial No. : 406006/F08/1
• Design press : 8 bar G
• Test Press : 12 bar G
• Design Flow rate : 53 litres/second
• Design Filtration : 920 mikron
• Design Fluid With : 56 water 1.0
• Design Fluid Temp : 38 ‘C
• Electrical Suplay : 400 V, 3 Phase, 50 Hz

3.4.3 Fine Strainer

Fine Strainer berfungsi sebagai penyaringan air tahap kedua dari strainer. 

o Spesifikasi Fine Strainer 

• Model No. : 6” CI COMPACT MK11
• Serial No. : 406007/F08/1
• Design Pressure : 8 BAR G
• Test Pressure : 12 BAR G 
• Design Flow Rate : 53 LITRES/SECOND
• Design Filtration : 260 MICRONS
• Design Fluid With Sg : WATER 1.0
• Design Fluid Temperature : 38 C
• Test Pressure : 12 BARG
• Electrical Supply : 400 V 3PH 50 Hz

3.4.4 High Pressure Pump (HPP)

HHP berfungsi untuk mengangkat rotor generator khusus di bagian upper dan thrust bearing untuk mengurangi gesekan. HPP bekerja pada saat akan START dan STOP. Dengan bekerja HPP maka putaran pada rotor akan menjadi lebih halus di sekitar Upper dan Thrust bearing .

o Data Spesifikasi Motor HPP

• Merk : Marathon Oil 
• Jumlah : 2 unit
• Fasa : 3 
• Frekuensi : 50 Hz
• Power Rated : 7.5 kW
• Cos θ : 0.83
• Kecepatan Rotasi : 1445 rpm
• Current rated : 15. 5/8. 95 A
• HP : 10.2
• Weight : 67 kg
• Voltage Rated : 400/690 V 

3.4.4.1 Prinsip kerja 

Pada saat unit akan start maka HPP akan bekerja. HPP merupakan bagian dari peralatan bantu dimana semua bagian peralatan bantu harus terlebih dahulu operasi agar unit bisa dioperasikan. HPP akan memompakan udara bertekanan ke bagian Upper dan Thrust Bearing. Tekanan yang diberikan adalah sebesar 100 bar ke bagian Bearing. Oli yang terdapat pada bagian Bearing akan bertekanan sehingga mampu mengangkat bagian rotor generator di bagian Thrust Bearing.

FUNGSI SWITCH YARD PADA PLTA

Rotor akan terangkat 0,07 mm. Setelah unit beroperasi dan telah dibebani maka HPP akan stop. Hal ini karena rotor telah berputar dan karena putarannya itu maka tinggi rotor yang diangkat HPP tadi dapat dipertahankan. Lalu HPP akan kembali bekerja saat stop. Saat beban dilepas dan putaran akan mulai turun, HPP akan bekerja kembali sehingga setelah unit/rotor kecepatannya berkurang, rotor tidak tiba-tiba jatuh. Setelah putaran berhenti maka HPP akan perlahan-lahan menurunkan tekanannya sehingga rotor turun secara perlahan.

3.5 Prinsip Kerja Sistem Air Pendingin

Air diambil dari draft tube dengan menggunakan pompa sentrifugal kemudian dialirkan ke strainer ( menyaring kotoran-kotoran yang terdapat pada air ) lalu air dialirkan kembali ke fine strainer dan masuk ke Heat Exchanger, air outlet dari HE disirkulasikan kembali ke generator untuk mendinginkan generator Thrust bearing dan Upper bearing serta untuk mendinginkan udara stator. Air yang masuk ke generator lower guide bearing berfungsi untuk mendinginkan oil pada lower guide bearing kemudian bersikulasi lagi ke turbin guide bearing untuk mendinginkan oil pada guide bearing, kemudian air bersikulasi ke Governor Oil Pump. Setelah air pendingin bersikulasi pada sistem pendingin, air pendingin (out late) tersebut akan kembali ke druft tube.

3.5.1 Sistem Air Pendingin Shaft Seal

Shaft Seal merupakan suatu peralatan yang terletak pada bagian shaft turbin yang berfungsi sebagai perapat untuk mencegah masuknya air ke turbin. Adapun alasan diperlukannya sistem pendingin pada Shaft Seal karena bagian utama pada shaft seal terdiri dari karbon, karbon inilah yang yang berfungsi sebagai penghalang keluarnya air di celah antara cover turbine dan shaft turbin. Karena adanya gesekan pada shaft turbin dengan shaft seal yang menimbulkan unsur panas pada sisi karbon shaft seal sehingga diperlukan air pendingin untuk mendinginkan shaft seal agar karbon tidak rusak akibat panas.

3.5.2 Prinsip Kerja Sistem pendingin Shaft Seal

Untuk air pendingin Shaft Seal berasal dari Reservoar (Service Tank) yang telah mengalami Water Treatment dan dipompakan ke Shaft Seal Cooling Water Strainer (25 microns) lalu air outlet tersebut dipompakan langsung ke shaft.

3.6 Sistem Pelumasan

Sistem pelumasan berfungsi untuk: 

• Mengurangi gesekan dan keausan 
• Mengurangi Panas / Sebagai media pendingin terhadap peralatan yang dilumasi 
• Mengurangi korosi 
• Membentuk perapat sehingga kotoran tidak mudah masuk 
• Mengurangi dan memperkecil kejutan sehingga mengurangi noise dan vibration 

3.6.1 Bagian peralatan yang dilakukan pelumasan

3.6.1.1 Generator Upper Thrust Bearing

Sistem pelumasan pada generator upper thrust bearing berfungsi untuk menghasilkan gaya angkat ke atas (thrust) untuk mengimbangi gaya berat dan axial thrust pada runner. Jumlah bearing yang memerlukan pelumasan pada generator upper thrust bearing ada 16 bearing.

Pada generator upper thrust bearing sistem pelumasannya bersifat sirkulasi artinya oli akan bersirkulasi menghisap minyak yang bersih dan dingin dan mengeluarkan minyak yang lebih panas dan lebih kotor dengan efek sentrifugal akibat putaran poros. 

Agar temperatur minyak pelumas pada generator upper thrust bearing tidak melebihi standar yang telah ditetapkan, maka perlunya suatu sistem pendingin yang dapat menstabilkan suhu pada minyak pelumas yang juga akan berdampak terhadap temperatur pada thrust bearing. Sebab jika temperatur pada bearing tinggi, maka temperatur minyak pelumas pun juga akan tinggi sehingga kehandalan dari minyak pelumas tidak akan efektif lagi. Oleh sebab itu temperatur pada bearing pada bearing harus sangat diperhatikan. Pada generator upper thrust bearing sistem pendingin minyak pelumas terletak diluar. 

3.6.1.2 Generator Upper Guide Bearing

Pelumasan pada generator upper guide bearing berfungsi untuk memisahkan bagian permukaan yang dapat bergesekan antara bearing dan shaft sehingga mengurangi gesekan antara dua permukaan bersinggungan dan memperlambat atau meminimalisasikan keausan. Jumlah bearing yang memerlukan pelumasan pada generator upper guide bearing ada 12 bearing.

Pada generator upper guide bearing, sistem pelumasannya bersifat sirkulasi artinya oli akan bersirkulasi menghisap minyak yang bersih dan dingin dan mengeluarkan minyak yang lebih panas dan lebih kotor dengan efek sentrifugal akibat putaran poros.

3.6.1.3 Generator Lower Guide Bearing 

Pelumasan pada generator lower guide bearing berfungsi untuk memisahkan bagian permukaan yang dapat bergesekan antara bearing dan shaft sehingga mengurangi gesekan antara dua permukaan bersinggungan dan memperlambat keausan. Generator lower guide bearing terletak pada bagian lower bracket. Jumlah bearing yang memerlukan pelumasan pada generator lower guide bearing ada 9 bearing. Pada generator lower guide bearing, sistem pelumasannya tidak bersifat sirkulasi.

a. Turbine Guide Bearing

Pelumasan pada generator upper guide bearing berfungsi untuk memisahkan bagian permukaan yang dapat bergesekan antara bearing dan shaft sehingga mengurangi gesekan antara dua permukaan bersinggungan dan memperlambat keausan.

Pelumasan pada turbine guide bearing bersifat tanpa sirkulasi artinya minyak pelumas yang digunakan pada bagian turbine guide bearing tidak mengalami sirkulasi. Sedangkan yang bersirkulasi adalah sistem pendinginnya.

3.7 Oil Vapour Extraction

Oil Vapour Extrac berfungsi mengekstrak kembali oli yang menguap sehingga penguapan oli tidak sepenuhnya terbuang ke atmosfer melainkan mengubah penguapan oleh oli untuk menjadi oli kembali yang kemudian dialirkan keperalatan tersebut.

Data Spesifikasi Motor Listrik Oil Vapour Extraction

• IP : 55C3
• Voltage : 240 ± 5 % Volt
• Frequensi : 50 Hz
• Current : 1 A
• N : 1320 rpm
• Power : 0,18 KW
• Cos : 0,89

Sistem Udara, Minyak Tekan dan Sistem Pendingin Pada PLTA RENUN 2017-01-19T16:04:00-08:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf