Komponen-Komponen pada PLTGU
Proses pembangkitan listrik pada PLTGU dibagi menjadi dua macam, yaitu proses pembangkitan dengan energi primer dari gas (PLTG) dan proses pembangkitan listrik dengan energi primer dari uap (PLTU). Berikut komponen beserta sistem-sistem yang terdapat pada PLTG maupun PLTU yang dicombined pada PLTGU.
1 Proses Pembangkitan Listrik Tenaga Gas
Starting motor yang seporos dengan turbin gas, generator, dan kompresor berputar sehingga kompresor menghisap udara. Selanjutnya, udara kompresi tersebut bercampur dengan bahan bakar dan dikabutkan dengan bantuan nozzle menuju ruang bakar. Lalu, dengan bantuan percikan api dari igniter, terjadilah pembakaran yang menghasilkan aliran gas panas dengan tekanan dan temperatur tinggi. Aliran gas panas ini memutar turbin hingga putaran 3000 rpm (rated speed) sehingga generator akan menghasilkan listrik.
Komponen Pendukung Siklus Brayton pada PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas):
- Transfer pump, pompa yang berfungsi untuk memindahkan fluida yang berupa HSD oil dari tank menuju ruang bakar.
- Kompressor, mengambil udara atmosfer dan merubahnya menjadi udara bertekanan tinggi untuk membantu proses pembakaran di ruang bakar. Kompresor terdiri dari intake air filter, Inlet Guade Van (IGV), sudu-sudu tetap dan sudu-sudu jalan yang berjumlah 19 stages. Adapun fungsinya untuk menarik udara luar masuk ke ruang bakar sebagai proses pembakaran dan media pendingin.
- Combustion Chamber, ruang bakar yang berfungsi sebagai tempat pembakaran bahan bakar pada system turbin gas.
- Turbine, gas turbin yang berfungsi untuk mengekspansi gas panas hingga menghasilkan energi mekanis untuk menggerakkan generator.
- Generator, berfungsi untuk menghasilkan energi listrik.
System Pendukung Gas Turbin :
1) Fuel Oil System (Sistem Bahan Bakar)
HSD Oil (High Speed Diesel) digunakan sebagai bahan bakar pada sistem pembakaran pada PLTGU ini. Sistem pembakaran tersebut dimulai dari tangki penampungan (HSD Oil Tank) yang dipompa menggunakan Transfer Pump dengan melalui flowmeter untuk perhitungan pemakaiannya. Selanjutnya untuk mendapatkan hasil pembakaran menjadi lebih sempurna diperlukan tekanan cukup besar, untuk mendapatkan hasil tersebut digunakan Main Oil Pump yang terpasang dan berputar melalui hubungan poros turbin gas dengan Accesories Gear atau Load Gear. Untuk mengatur jumlah aliran bahan bakar yang masuk ke ruang bakar diatur dengan Control Valve (CV), selanjutnya aliran bahan bakar tersebut dikontrol lagi oleh kombinasi dari Primary Fuel Throttle Valve dan Secondary Fuel Throttle Valve.
2) Lube Oil System (Sistem Pelumasan)
Sistem pelumasan digunakan untuk melumasi bearing turbin gas, bearing generator, dan juga untuk menyuplai minyak untuk sistem hidraulik pada main stop pump (AOP). Main stop pump (AOP) distart untuk menyuplai minyak dalam bearing turbin gas dan generator, untuk selanjutnya turbin gas diputar pada putaran turning gear pada putaran ± 3 rpm. Hal ini bertujuan agar start up gaya geser (friction force) yang terjadi diantara metal bearing dengan poros turbin gas dan generator dapat dikurangi. Setelah turbin gas mulai start dan putaran mulai naik sampai putaran nominalnya, maka supply minyak pelumasan diambil alih dari AOP ke Main Lube Oil Pump (MOP). Dimana, Main Lube Oil Pump ini diputar melalui hubungan antara Accessories gear atau Load gear dengan poros turbin.
3) Hydroulic System (Sistem Hidraulik)
Sistem hidraulik digunakan untuk menggerakkan Main Stop Valve. Dan valve bahan bakar HSD (147 A&B) (135 A) dan valve bahan bakar gas (170)&(165).Dimana Main Stop Valve berfungsi untuk menghentikan laju aliran bahan bakar minyak saat unit terjadi gangguan dan atau untuk membuka saluran bahan bakar pada sistem pemipaan bahan bakar. Mekanisme pengoperasian (membuka dan menutup) Main Stop Valve diperlukan hydroulic system dengan minyak bertekanan, dimana supply minyak hidraulik diambil dari pipping system pelumas turbin gas.
4) Cooling System (Sistem Pendingin)
Tingginya temperatur minyak pelumas setelah digunakan melumasi bearing turbin dan bearing generator akan masuk ke lube oil cooler untuk didinginkan oleh sistem pendingin minyak pelumas dengan media pendinginnya adalah air. Setelah digunakan sebagai media pendingin minyak pelumas, air tadi akan berubah menjadi bertemperatur tinggi kemudian akan didinginkan di dalam ACWC (Air Cooler Water Cooler) yang sistemnya mirip dengan radiator.
5) Starting System (Sistem Start)
Peralatan Start (Starting System) di dalam turbin gas digunakan sebagai penggerak mula, hal ini diperlukan karena pada saat start kondisi turbin masih belum mampu menggerakkan generator dan kompressor dikarenakan belum terjadinya pembakaran. Starting turbin gas memerlukan momen yang besar karena berat dari turbin dan generator sehingga dipasang pony motor yang di pasang secara seri dengan staring motor. Mula-mula starting device dioperasikan untuk menggerakkan turbin gas dan generator. Pada putaran tertentu, kompressor telah menghasilkan udara bertekanan, dan pembakaran dilakukan di ruang bakar. Gas hasil pembakaran tersebut dapat menggerakkan turbin. Jika hal itu tercapai, maka starting device dilepas dari poros turbin dan generator.
- Bahan bakar yang digunakan berupa solar (HSD atau High Speed Diesel) dialirkan dari kapal tanker ke dalam rumah pompa BBM HSD kemudian dipompa lagi dengan pompa bahan bakar untuk dimasukkan dalam ruang bakar sehingga menghasilkan energi pemutar turbin gas. Penggerak awal turbin gas sebelum digerakkan oleh energi gas hasil pembakaran adalah motor listrik (starting motor) yang berfungsi memutar kompresor sebagai penghisap udara luar.
- Bahan bakar gas di suplay dari PT SANTOS
2. Proses Pembangkitan Listrik Tenaga Uap
Gas bekas yang keluar dari turbin gas dimanfaatkan lagi setelah terlebih dahulu diatur oleh exhaust damper untuk dimasukkan ke dalam ketel (HRSG). Uap yang dihasilkan digunakan untuk memutar turbin uap agar menghasilkan tenaga listrik pada generator. Uap bekas dari turbin uap tadi diembunkan lagi ke kondensor kemudian kondensat dipompa ke dalam deaerator oleh CEP (Condensate Extraction Pump) dan dipompa lagi oleh BFP ( Boiler Feed Water Pump) ke dalam drum untuk kembali diuapkan.
Hasil dari listrik yang keluar dari masing-masing generator akan dikuatkan ke transformator 150/500 kV masing-masing yang seterusnya dialirkan melalui tiang transmisi ke switch yard dan kemudian dikirim ke gardu induk melalui transmisi tegangan tinggi dan tegangan rendah . PLTU menggunakan siklus tertutup (closed cycle) sehingga fluida dapat digunakan kembali untuk proses berikutnya. Siklus PLTU meliputi siklus Rankine yang desainnya dapat berupa superheating, regenerating, dan reheating.
Common Water Plant yang digunakan antara lain :
Ø Hidrogen Plant
H2 Plant dalam unit pembangkit dimaksudkan untuk menghasilkan hidrogen. Proses ini merupakan proses elektrolisa air dengan menggunakan arus tinggi. Air yang digunakan dalam proses ini disuplai dari make up water. Selanjutnya, hidrogen yang dihasilkan akan digunakan sebagai media pendingin generator.
Ø Chlorination Plant
Chlorination merupakan proses mengolah air laut dengan cara elektrolisis air laut untuk menghasilkan NaOCl. NaOCl digunakan untuk memabukkan ikan dan mencegah tiram, kerang dan biota laut masuk ke dalam pompa.
Ø Desalination Plant
Desalination merupakan proses pengolahan air laut menjadi air tawar sehingga air hasil desalination plant memiliki konduktivitas ≤ 20 µms. Dimana suplai air laut diambil dari CWP (Circulation Water Pump). Media pemanas dalam proses ini diambilkan dari HRSG yaitu dari LP Aux Boiler dan HP Aux Boiler, apabila HRSG tidak beroperasi maka media pemanas diambilkan dari Aux Boiler. Air yang dihasilkan oleh proses ini disebut service water yang disimpan di raw water storage. Service water digunakan untuk proses lebih lanjut di demineralization plant.
Ø Demineralization Plant
Demineralization merupakan proses pengolahan air yang digunakan untuk menambah air di HRSG, dimana air dari raw water tank diproses di dalam demin plant yang akan menghasilkan tingkat konduktivitas lebih rendah sehingga diharapkan tidak terjadi korosi di dalam tube HRSG dan aman untuk pemakaian sebagai air penambah HRSG. Hasil dari demineralization plant memiliki konduktivitas < 1 µms.
Ø Auxiliary Boiler
Auxiliary Boiler Steam digunakan untuk memanaskan make up water dalam proses desalinasi apabila HRSG tidak beroperasi.
Ø Waste Water Treatment Plant
Sisa air yang ditampung di sumpit ditampung di storage pound dan di blower. Kemudian dialirkan ke Netralizing Pit Unit, untuk mendinginkan digunakan blower. Setelah itu, air dinetralkan kadar pH dengan pemberian HCl dan NaOH di pH Control Pit. Setelah dinetralkan, pengendapan kotoran dilakukan di Coagulant Tank and Sedimentation dan dipisahkan antara yang bersih dan yang kotor. Yang bersih masuk ke Clear Water Pit dan pressure filter masuk ke oksidasi di oksidasion pit dan masuk di Purified Waste Water sehingga hasilnya dapat dibuang ke laut. Yang kotor masuk ke sludge enrichment tank untuk diendapkan lebih lanjut, bagian yang bersih diproses kembali mulai dari netralizing pit unit dan bagian yang kotor dialirkan ke sludge tank untuk diangkut oleh truk dalam jangka waktu tertentu.
Komponen utama yang menunjang pembangkitan listrik tenaga uap pada PLTGU Grati yaitu:
v Condenser
Berfungsi sebagai tempat pendinginan uap hasil ekspansi dari turbin uap (LP Turbin) dimana air laut yang dipompa oleh CWP (Circulation Water Pump) digunakan sebagai media pendinginnya
v CEP
Berfungsi sebagai media penyuplai air dari condenser ke dalam inlet LP Economizer dan HP Economizer di dalam HRSG melalui BFP (Boiler Feedwater Pump) dan melalui Deaerator.
v Deaerator
Pada Deaerator terjadi proses menghilangkan kandungan O2 terlarut pada air.
v BFP (Boiler Feedwater Pump)
Terdapat 2 jenis BFP yaitu LP BFP yang menyalurkan air dari Deaerator menuju LP Economizer dan HP BFP yang menyalurkan air dari Deaerator menuju HP Economizer 1.
v Heat Recovery Steam Generator (HRSG)
Berfungsi sebagai heat exchanger untuk menghasilkan uap high & low pressure yang digunakan untuk memutar turbin uap, yang nantinya akan memutar generator.
v LP Circulation Pump (LP BCP)
Berfungsi mensirkulasikan air antara LP Drum dengan LP Evaporator yang bertujuan untuk mendapatkan distribusi panas di dalam air yang homogen.
v HP Circulation Pump (HP BCP)
Berfungsi untuk mensirkulasikan air antara HP Drum dengan HP Evaporator dimana sirkulasi ini bertujuan untuk mendapatkan distribusi panas di dalam air secara homogen.
v Steam Turbine (Turbin Uap)
Berfungsi untuk mengekspansi udara panas sehingga menghasilkan energi mekanis untuk menggerakkan generator.
v Generator
Berfungsi sebagai perubah energi mekanis menjadi energi listrik.
· Adapun peralatan pendukung sistem turbin uap ini adalah :
Ø Sistem Minyak Pelumas Turbin Uap
Sistem ini digunakan untuk melumasi bearing turbin uap dan bearing generator, dimana pada sistem ini digunakan peralatan meliputi Main Lube Oil Pump (MOP), Auxiliary Oil Pump (AOP), Emergency Oil Pump dan Lube Oil Cooler.
Ø Sistem Pendingin Minyak Pelumas
Sistem ini digunakan untuk mendinginkan minyak pelumas yang bertemperatur tinggi setelah digunakan untuk melumasi bearing turbin uap dan generator yang mengalirkan masuk ke dalam Lube Oil Cooler, dimana menggunakan media pendingin berupa air. Air yang bertemperatur tinggi setelah digunakan untuk mendinginkan minyak pelumas didinginkan di dalam heat exchanger dengan media pendinginnya diambil dari aliran air laut melalui discharge Circulation Water Pump dan di naikan pressurenya oleh SWBP.
Ø Sistem Hidrolik
Sistem ini pada turbin uap digunakan untuk membuka dan menutup 4control valve pengatur steam pada pipa suplai uap superpanas untuk memutar turbin. Minyak yang digunakan untuk sistem hidrolik ini merupakan minyak hidrolik yang tertampung di dalam tangki dan disuplai dengan menggunakan Hidrolic Lube Oil Pump.
Ø Sistem Pendingin Siklus Tertutup
Peralatan pada sistem ini terdiri dari Closed Cycle Cooling Water heat exchanger (CCCW), Closed Cycle Cooling Water Pump (CCCWP). Sirkulasi air pendingin ini digunakan untuk mendinginkan steam turbine Lube Oil Cooler (LOC), steam turbine Generator Hydrogen Cooler (GHC) dan steam turbine Gland Exhauster (GE) dan untuk pendingin di commont plant. Air dari sisi outlet CCCW yang bertemperatur rendah setelah didinginkan dengan air laut yang diambil dari sisi discharge CWP akan digunakan sebagai media pendingin dalam LOC, GHC, dan GE. Selanjutnya dari sisi inlet peralatan ini, air bertemperatur lebih tinggi dipompa dengan menggunakan CCCWP masuk ke CCCW, demikian siklus air pendingin ini yang berlangsung tertutup.
Ø Sistem Common Water Plant
Meliputi Hidrogen Plant, Chlorination Plant, Desalination Plant, Demineralization Plant, Auxiliary Boiler, dan Waste Water Treatment Plant.
3. Proses Operasi PLTGU Grati
3.1 Proses Starting PLTGU
Blok 2 yang terdiri dari unit 4,5,dan 6 dirancang sebagai pembangkit pemikul beban puncak sehingga operasinya diharuskan untuk start-stop sesuai dengan permintaan dari P3B. Adapun prosedur untuk starting PLTGU dapat dilihat dari ruang CCR (Central Control Room) PLTGU Grati.
Ketika koordinasi antara ruang CCR dengan operator di lokal unit telah tercapai dalam arti telah siap untuk melakukan proses start PLTG, maka ruang CCR akan mengumumkan bahwa GT siap untuk start. Apabila Status Indicator menunjukkan Ready To Start maka GT siap untuk di start Indicator Turning Motor Run akan menyala yang artinya motor penyala telah dihidupkan dan saat lampu Status Indicator menunjukkan Start maka Pony Motor akan bekerja. Pony Motor berfungsi untuk mengurangi arus start pada Motor Starting yang biasanya nilainya cukup besar dan ini tidak diinginkan. Tak lama 10 menit kemudian, maka Starting Motor akan mulai bekerja untuk membantu memutar poros generator dari 0 sampai kira-kira 2000 rpm. Setelah itu, Control Oil Pump akan mulai bekerja menyediakan tekanan sebesar 100 kg/m3 pada control valve bahan bakar sehingga akan terdistribusi dengan baik.
Pada kecepatan 300 rpm dan Ignition Speed akan bekerja. Kira-kira selama 5 menit, Ignition Speed bekerja dengan tujuan agar udara yang masuk ke dalam Combuster dapat membuang sisa-sisa bahan bakar yang dapat mengganggu proses Starting. Pada putaran ±600 rpm, proses Ignition akan dimulai dimana Igniter yang terdapat pada nozzle nomor 11 dan 12 akan mulai bekerja seperti busi pada kendaraan bermotor agar pembakaran dapat terjadi. Syarat terjadinya pembakaran adalah ada api yang dihasilkan oleh Igniter, ada bahan bakar berupa HSD atau gas alam yang masuk ditandai dengan menyalanya lampu indikator Fuel On dan ada udara didalam Combuster. Pada proses ini PLTG sering mengalami gagal start, dimana ignitor gagal menghasilkan api sebagai salah satu syarat terjadinya pembakaran. Prosedur normalnya, igniter akan dibiarkan menyala selama satu menit apabila memakai bahan bakar HSD, 10 detik memakai bahan bakar gas dan apabila gagal maka proses starting PLTG akan di restart maksimal 3 kali. Apabila 3 kali tersebut tetap tidak mampu untuk menyalakan api pada ke-18 nozzlenya maka proses starting akan dihentikan dan biasanya yang pertama kali akan diperiksa adalah igniternya, mungkin disebabkan oleh adanya kotoran atau penyebab lainnya. Apabila pembakaran berhasil, maka sensor pendeteksi api Flame 2 dan Flame 3 akan menyalakan indikator Flame yang berarti ada api di ke-18 nozzlenya.
Ketika putaran poros mencapai 1000 rpm maka Jacking Oil Pump akan berhenti sebab generator sudah dianggap mampu untuk memutar dan mengangkat porosnya sendiri, Jacking Oil Pump sendiri merupakan pompa minyak bertekanan tinggi untuk melumasi bearing sebelum putaran 1000 rpm karena pada putaran dibawah 1000 rpm belum terbentuk lapisan film yang cukup untuk melumasi journal bearing. Ketika putaran telah mencapai 2010 rpm maka pony motor dan starting motor akan berhenti bekerja sebab turbin telah mampu untuk memutar poros tanpa bantuan penggerak mula akibat pengaruh momen inersia pada poros generator. Pada putaran 2775 rpm maka HP Bleed Valve dan LP Bleed Valve akan ditutup sehingga tidak terjadi pembuangan udara.
Pada putaran 2940 rpm, generator eksitasi akan bekerja, dimana selama 4 sekon pertama suplai DC akan diambil dari baterai aki sampai generator berhasil menghasilkan tegangan sendiri dan suplai DC berikutnya akan diambil dari keluaran generator sendiri setelah terlebih dahulu disearahkan oleh AVR.
Apabila kecepatan putaran poros generator telah mencapai nilai nominal yakni 3000 rpm, maka generator telah siap mensuplai daya ke dalam jaringan listrik interkoneksi Jawa Bali. Agar PLTG dapat menyalurkan dayanya ke jaringan terlebih dahulu dilakukan proses sinkronisasi melalui Generator Circuit Breaker (52G), dimana tegangan, fasa dan frekuensi dari generator harus sama dengan jaringan. Apabila telah sinkron maka daya listrik yang dihasilkan oleh pembangkit telah mampu mensuplai kebutuhan listrik jaringan interkoneksi Jawa Bali yang ditujukkan oleh lampu indikator 52G yang menyala. Adapun berapa daya yang harus disuplai ke dalam jaringan listrik interkoneksi diatur melalui komputer sesuai permintaan P3B.
3.2 Operasi Open Cycle
Setiap pada unit PLTGU Grati mampu untuk bekerja dengan open cycle, namun sesuai pertimbangan ekonomis bahwa gas buang dari PLTG masih sangat panas untuk memanaskan uap pada PLTU, maka unit 1, 2, dan 3 sangatlah jarang untuk melakukan operasi open cycle sebab unit-unit tersebut yang tergabung dalam blok 1 telah dirancang untuk mampu melakukan operasi combined cycle.
Proses pembangkitan diawali dengan menjalankan motor starter sebagai penggerak mula sampai udara masuk ruang compressor dan mengalami proses pemampatan sehingga menjadi udara bertekanan. Bersamaan dengan proses pemampatan udara, di ruang bakar diinjeksikan bahan bakar. Setelah udara bertekanan dan bahan bakar masuk , dinyalakan igniter yang berfungsi sebagai busi sehingga terjadi pembakaran yang mengakibatkan kenaikan temperatur dan tekanan dalam ruang bakar. Tekanan ini kemudian akan menekan sudu-sudu turbin gas sehingga timbul energi mekanis untuk memutar turbin dan generator yang nantinya akan merubah energi tersebut menjadi energi listrik. Kembali ke motor starting, pada putaran 2100 rpm, motor ini akan otomatis mati/lepas, yakni setelah hasil pembakaran di combuster mampu memutar compressor, turbin dan generator. Sementara itu, putaran compressor, turbin dan generator terus naik sampai putaran nominalnya 3000 rpm. Kemudian keluaran generator mengalami sinkronisasi dengan jaringan listrik Jawa-Bali. Adapun gas buang hasil pembakaran akan langsung dibuang ke udara melalui cerobong (Stack) yang sebetulnya masih memiliki nilai kalor yang tinggi untuk dimanfaatkan.
3.3. Operasi Combined Cycle
Operasi ini merupakan perpaduan antar operasi pembangkitan listrik gas dengan uap. Gas sisa pembakaran dari pembangkitan listrik dengan gas yang masih bertemperatur tinggi dilewatkan melalui HRSG untuk memanaskan air menjadi uap bertekanan tinggi (High Pressure/ HP) dan tekanan rendah (Low Pressure/LP). Ketel HRSG tanpa pembakaran, jadi murni menggunakan gas sisa pembakaran dari gas turbin. Karena suhu gas dari sisi turbin gas masih tinggi (± 500oC) maka akan lebih efisien jika digunakan untuk memanaskan untuk diubah menjadi uap.
Uap dari HRSG akan digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin uap. Uap yang dihasilkan oleh HRSG, sebagaimana penjelasan di atas, memiliki 2 kondisi yaitu HP dan LP.
Uap yang bertekanan tinggi akan masuk HP steam turbine dan kemudian tekanan dari uap tersebut akan menggerakkan sudu-sudu turbin sehingga dihasilkan energi mekanik. Energi mekanik ini diubah oleh generator menjadi energi listrik. Uap bertekanan rendah dari HRSG akan menggerakkan sudu-sudu turbin di LP Steam Turbine yang nanti juga akan menghasilkan energi mekanis yang akan diubah menjadi energi listrik oleh generator.
Untuk menjaga agar temperatur di dalam steam turbine tidak melebihi batas di ijinkan (set point temperature), dilakukan dengan mengatur suhu uap yang masuk dari HRSG. Pengamanan temperatur juga dilakukan dengan memberikan desuper heater unit Jadi jika terjadi kenaikan temperatur yang melebihi ambang batas, maka secara otomatis, desuper heater TVC akn mengatur temperatur uap sampai batas aman.
Sisa uap dari LP steam turbine akan masuk ke dalam condenser untuk mengalami proses kondensasi yang di tampung di hotwell. Apabila level air hotwell belum memenuhi maka dilakukan penambahan dengan air tambahan (make up water). Proses kondensasi dilakukan dalam ruang vakum agar terjadi perpindahan panas dari steam ke air. Kondensat yang dihasilkan akan disirkulasikan kembali ke HRSG untuk menjalani proses pemanasan sehingga menjadi uap kembali dan siap untuk menggerakkan steam turbine
0 komentar:
Posting Komentar