III.2 Profil Produksi PLTGU III.2.2 Siklus Ideal Pada PLTGU: Laporan Kerja Praktek

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

III.2 III.2 Profil Profil Produksi Produksi PLT PLTGU III.2.2 Siklus Ideal Ideal Pada Pada PLTGU PLTGU

PLTGU sebagai pembangkit listrik tenaga termal memiliki dasar siklus yang digunakan. Siklus yang digunakan adala siklus !rayt"n pada unit PLTG dan siklus Rankine pada unit PLTU. PLTU. Siklus !rayt"n dapat diliat pada gambar #.$$ %b& dengan pen'elasan sebagai berikut.

%a&

%b&

Gambar #.$$ %a& Alur pembakaran pembakaran pada sistem turbin gas ( %b& Siklus !rayt"n ideal

Siklus !rayt"n yang ter'adi ter' adi pada PLTG PLTG ) Langka Langka *+, ) Udara luar diisap diisap dan ditekan di dalam k"mpres"rk"mpres"r- mengasilkan mengasilkan udara bertekanan %langka k"mpresi& Lang Langka ka  ,+# ,+# ) Udara Udara bert bertek ekan anan an dari dari k"mp k"mpre res" s"rr diam diampu purr deng dengan an baa baan n baka bakarrter'adi reaksi pembakaran yang mengasilkan gas panas %langka pemasukan kal"r& Langka Langka #+/ ) Gas panas panas asil asil pembakara pembakaran n dialirkan dialirkan untuk untuk memutar memutar turbin turbin %langka %langka ekspansi& Langka Langka /+* ) Gas panas panas dibuang dibuang keluaran keluaran turbin turbin gas gas %langka %langka pembua pembuangan ngan kal"r& kal"r& •

•

•

•

Pada unit PLTU menggunakan siklus tertutup dengan dasar siklus Rankine. 0engan gambar  yang dapat diliat pada pada gambar #.$1 %b& dengan pen'elasan sebagai berikut. berikut. •

•

•

•

Pr"ses Pr"ses # + / ) k"mpre k"mpresi si isentr" isentr"pik pik "le "le p"m p"mpapa- dari dari k"nd k"ndens" ens"rr menu'u menu'u b"il b"iler er Pr"ses Pr"ses / + * ) pemanas pemanasan an air air dalam dalam b"iler b"iler pada pada teka tekanan nan k"ns k"nstan tan %air %air men'a men'adi di uap& uap& Pr"s Pr"ses es * + , ) eksp ekspan ansi si ise isent ntr" r"pi pik k dal dalam am Steam Turbine Pr"s Pr"ses es , + # ) pele pelepa pasa san n kal" kal"rr pada pada teka tekana nan n k"ns k"nsta tan n dala dalam m k"nd k"nden ens" s"rr %uap %uap air  air  dik"ndensasikan men'adi air&

Pr"gram Studi 0# Teknik Teknik 2esin Ker'asama PLN + 3TS

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

Gambar #.$1 %a& Siklus tertutup P LTU ( %b& Siklus Rankine ideal

Pr"gram Studi 0# Teknik 2esin Ker'asama PLN + 3TS

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

III.2.3 Proses Produksi PLTGU PLTGU adala pembangkit listrik termal yang meman4aatkan tenaga gas dan uap sebagai asil combine system dari sistem pembangkit listrik tenaga gas %PLTG& dan pembangkit listrik  tenaga uap %PLTU&. Pada PLTGU energi asil pembakaran baan bakar akan digunakan untuk  menggerakkan turbin gas dan memutar generat"r lalu dilan'utkan dengan pr"ses pemanasan air ingga men'adi uap dengan meman4aatkan asil gas buang dari turbin gas yang nantinya energi dari uap air tersebut akan diman4aatkan untuk menggerakkan turbin uap. Pr"ses k"n5ersi energi pada PLTGU berlangsung melalui tiga taapan pada PLTG dan tiga taapan pada PLTU. Pada taapan pertama PLTG- energi kimia dari baan bakar diuba men'adi energi panas dalam bentuk gas bertekanan dan temperatur tinggi. Kedua- energi  panas %gas& diuba men'adi energi mekanik dalam bentuk putaran turbin gas. Ketiga- energi mekanik %turbin gas& akan diuba men'adi energi listrik pada generat"r. Pada taapan PLTUenergi panas dari gas buang PLTG diruba men'adi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan bertemperatur tinggi dari pr"ses pemanasan air di  HRSG (Heat Recovery Steam Generator). Energi panas %uap& akan diuba men'adi energi mekanik dalam bentuk putaran turbin uap. Selan'utnya energi mekanik %turbin uap& akan diuba men'adi energi listrik pada generat"r. 0engan skema pr"ses k"n5ersi energi yang dapat diliat pada gambar #.,./ berikut.

Energi kimia (bahan bakar)

Energi panas (gas tekanan dan temperatur tinggi)

Energi mekanik (turbin gas) Energi listrik (generator)

Energi Energi mekanik panas (turbin uap) (uap Gambar #.$6tekanan Skema pr"ses k"n5ersi energi pada PLTGU dan temperatur Pr"ses pr"duksi dimulai dengan peng"perasian unit PLTG dimana dimulai pr"ses start up tinggi) sampai pr"ses memutar turbin dan mengasilkan listrik- yaitu) *. Saat k"ndisi a7al PLTGU belum ber"perasi maka pr"ses pr"duksi dimulai dengan mengakti4kan unit penggerak mula 8 starting unit  untuk menggerakkan k"mpres"r yang ada pada unit turbin gas. ,. K"mpres"r yang tela dik"pel langsung dengan turbin gas dan generat"r akan  berputar bersamaan. K"mpres"r yang berputar akibat mendapatkan daya dari  starting  unit   akan berputar dengan keepatan putaran yang terus bertamba. 9ingga menapai  putaran **:: rpm- k"mpres"r mulai menyuplai udara bertekanan yang nantinya akan digunakan dalam pr"ses pembakaran baan bakar %gas8minyak& pada ruang bakar 8 combution chamber . Energi panas (gas buang)

Pr"gram Studi 0# Teknik 2esin Ker'asama PLN + 3TS

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

#. Gas asil pembakaran baan bakar pada ruang bakar akan memiliki energi dalam  bentuk tekanan dan temperatur yang sangat tinggi. Energi inila yang digunakan untuk  memutar turbin gas. Pembakaran yang terus menerus akan mengasilkan energi keluaran semakin meningkat akibatnya putaran turbin akan naik. 9ingga menapai  putaran ,;$: rpm strating unit akan berenti ber"perasi karena pada putaran itu sistem trasnmisi pada starting unit yang dik"pel dengan generat"r- k"mpres"r dan turbin akan lepas. /. Pada putaran ,;$: rpm sistem PLTG suda mampu akti4 tanpa arus dibantu dengan starting unit. Kenaikan putaran akibat pembakaran ingga putaran turbin menapai #::: rpm akan mulai mengasilkan listrik pada generat"r. $. 0engan putaran k"nstan #::: rpm- generat"r mengasilkan listrik dan disalurkan menu'u daera pendistribusian. Pr"ses pada PLTGU dilan'utkan dengan pr"ses pada unit PLTU- yaitu) *. Pr"ses pada unit PLTU dimulai dari gas buang dari turbin gas yang masi memiliki energi panas dengan temperatur yang ukup tinggi yaitu sekitar $:: "< diman4aatkan untuk memanaskan air yang berada pada  HRSG . Pemanasan air pada  HRSG  akan mengasilkan uap panas yang diman4aatkan untuk memutar turbin uap. 0imana uap asil pemanasan yang bertekanan tinggi akan digunakan untuk memutar turbin  bertekanan tinggi dan uap yang bertekan renda akan digunakan untuk memutar turbin yang bertekanan renda. ,. Putaran turbin uap baik turbin tekanan tinggi maupun turbin tekanan renda akan dik"pel dengan generat"r yang nantinya akan mengasilkan listrik yang akan disalurkan  pada unit pendistribusian. #. Sedangkan uap asil keluaran turbin uap akan disirkulasi kembali dengan mengk"ndensasikan uap tersebut pada k"ndens"r. Pr"ses k"ndensasi pada k"ndens"r ini meman4aatkan air laut sebagai media pendinginnya. /. Air asil k"ndensasi dari k"ndens"r akan dip"mpakan menu'u  HRSG  untuk  dipanaskan kembali sebagai kelan'utan sistem. Namun dengan adanya losses  dalam  bentuk keb""ran sistem maka air pengisi  HRSG arus ditambakan dari air laut yang tela dinetralkan melalui pr"ses water treatment   seingga kebutuan air untuk  HRSG tetap pada k"ndisi ideal.

Pr"gram Studi 0# Teknik 2esin Ker'asama PLN + 3TS

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

Gambar #.$; Alur pr"ses pr"duksi listrik pada PLTGU

III.2.3 Sistem Distribusi PLTGU PT. PJ! UP Gresik adala sala satu perusaaan pembangkit energi listrik yang paling besar  di antara perusaaan pembangkit energi listrik yang ada di 3nd"nesia. Pr"duksi di PT. PJ! UP Gresik dapat mengasilkan listrik ingga menapai kapasitas ,,;: 2=. 2engingat PT. PJ! UP Gresik ini anyala sebagai pr"dusen listrik tanpa menangani pemasaran- sistem distribusi  pemasaran ditangani "le Penyaluran dan Pusat pengaturan !eban %P#!&. Sama alnya dengan PT. PJ! UP Gresik- P#! 'uga merupakan elemen yang berada di ba7a PT. PLN untuk memenui kebutuan listrik di 3nd"nesia. 0alam al ini- P#! mempunyai ubungan k"munikasi seara langsung dengan k"nsumen dan media distribut"r di setiap daera. Kapasitas pr"duksi energi listrik yang diasilkan PT. PJ! UP Gresik yang semula ditentukan  berkapasitas sebesar ,,;: 2=- dapat beruba naik atau turun tergantung pada permintaan dari P#! yang menyesuaikan dengan kebutuan k"nsumen. 0ari kapasitas t"tal tersebut PLTU mampu memberikan daya maksimal sebesar 1:: 2=. Energi listrik asil pr"duksi di PT. PJ! UP Gresik selain disalurkan ke P#! 'uga digunakan untuk keperluan "perasi"nal perusaaan itu sendiri. Keperluan "perasi"nal perusaaan itu sendiri. Keperluan "perasi"nal tersebut antara lain seperti penggerak peralatan pr"ses  pr"duksi %sebesar $> dari 'umla pr"duksi& dan kebutuan listrik untuk perkant"ran di PT. PJ! UP Gresik. Unit+unit yang membutukan energi listrik dan kesiapan peralatan penun'ang  pr"duksinya kepada bagian perniagaan seingga dapat diitung berapa kebutuan listrik  internal PT. PJ! UP Gresik. 9al ini membuat PT. PJ! UP Gresik bisa memprediksi apaka sanggup memenui permintaan energi listrik dari P#! atau tidak. Listrik yang berasal dari main tra4" kemudian dibangkitkan dari tegangan *$ k? men'adi tegangan *$: k? disalurkan ke gardu induk melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi %SUTT&. Gardu induk menurunkan tegangan men'adi 6: k? yang langsung masuk ke industri menenga- sperti PT. PETROK323A Gresik dan yang lainnya. Kebutuan k"nsumen ruma

Pr"gram Studi 0# Teknik 2esin Ker'asama PLN + 3TS

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

tangga dan industri keil disuplai dari 'aringan yang sama dengan terlebi daulu tegangannya diturunkan lagi. PT. PJ! UP Gresik dapat memenui dua kebutuan tegangan listrik yaitu *$: k? untuk  saluran Ja7a Timur dan $:: k? untuk saluran antar pr"pinsi. Unit PLTU biasanya menyuplai untuk kebutuan *$: k? dan $:: k? dengan menggunakan sa randang pendukung. Sedangkan  pengubung dapat menaikkan tegangan dari *$: k? ke $:: k? dan sebaliknya. 9al ini sngat  berguna 'ika ada keadaan darurat dimana sala satu dari saluran kekurangan daya dan arus dipenui segera. III.2.4 Peralatan Utama pada PLTGU Pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap %PLTGU& terdapat k"mp"nen utama yang sangat 5ital peranannya dalam pembangkitan listriknya- diantaranya ) III.2.4.1 Turbin Gas Turbin gas merupakan k"mp"nen dari PLTGU yang mempunyai 4ungsi untuk  menggerakkan generat"r pada area PLTG. Putaran turbin gas diakibatkan karena tekanan dari gas asil pembakaran pada ruang bakar. 2eskipun e4isiensinya relati4 renda- turbin gas tetap digunakan karena beberapa alasan- yaitu) *. Sering ter'adi kenaikan beban (load) yang sulit diprediksi- terutama dengan semakin  berkembangnya lapangan industri di 3nd"nesia. ,. Relati4 lebi muda dalam pembangunan- pera7atan- dan peng"perasiannya 'ika dibandingkan dengan pembangkit yang menggunakan turbin uap. #. Sebagai pembangkit adangan dalam keadaan darurat 'ika ada tr"uble pada  pembangkit lainnya- karena pr"ses  starting  yang relati4 epat 'ika dibandingkan  pembangkit dengan turbin uap. III.2.4.2 Prinsip Dasar Turbin Gas Turbin gas beker'a karena tekanan yang diberikan gas asil pembakaran pada ruang bakar. 0engan pr"ses sebagai berikut. *. K"mpres"r yang digerakkan dengan penggerak mula akan menyuplai udara  bertekanan pada putaran **:: rpm. Udara bertekanan digunakan dalam pr"ses  pembakaran baan bakar %gas8minyak& pada ruang bakar 8 combution chamber . ,. Gas asil pembakaran baan bakar pada ruang bakar akan memiliki energi dalam  bentuk tekanan dan temperatur yang sangat tinggi. Energi inila yang digunakan untuk  memutar turbin gas. Pembakaran yang terus menerus akan mengasilkan energi keluaran semakin meningkat akibatnya putaran turbin akan naik. 9ingga menapai  putaran ,;$: rpm strating unit akan berenti ber"perasi karena pada putaran itu sistem trasnmisi pada starting unit yang dik"pel dengan generat"r- k"mpres"r dan turbin akan lepas. #. Pada putaran ,;$: rpm sistem PLTG suda mampu akti4 tanpa arus dibantu dengan starting unit. Kenaikan putaran akibat pembakaran ingga putaran turbin menapai #::: rpm akan mulai mengasilkan listrik pada generat"r.

0alam satu rangkaian turbin gas mempunyai tiga k"mp"nen utama antara lain ) Pr"gram Studi 0# Teknik 2esin Ker'asama PLN + 3TS

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

*. K"mpres"r  K"mpres"r ber4ungsi untuk mengk"mpresikan udara masuk kedalam ruang bakar  dengan tekanan menapai *,+*1 atm. Udara ini nantinya dipakai dalam pr"ses  pembakaran dan tekanan udara yang diasilkan k"mpres"r digunakan untuk  memperepat pr"ses pembakaran. ,. Ruang !akar  Ruang bakar merupakan tempat ter'adinya pembakaran baan bakar dan udara. Pr"ses ini mengasilkan gas panas dengan tekanan tinggi panas dan keluar melalui nozzle. Gas  panas asil pembakaran inila yang menggerakan turbin. #. Turbin Turbin merupakan peralatan utama yang menggerakkan peralatan lain %generat"r dan k"mpres"r&. Putaran turbin ini merupakan akibat dari tekanan gas asil pembakaran dari ruang pembakaran. Gas panas asil pembakaran ini memutar sudu @ sudu turbin- karena sudu turbin berputar maka p"r"s pada turbin akan ikut berputar. P"r"s turbin yang dik"pel dengan p"r"s generat"r inila yang mengakibatkan generat"r ikut berputar.

Gambar #.$ Penampang dalam Turbin Gas

III.2.4.1.1. Spesifikasi Turbin Gas Spesi4ikasi Turbin + Tipe ) Axial Flow Reaction Ty!e + Jumla tingkat )/ + Putaran rata @ rata ) #::: rpm + Putaran maksimum ) #6$: rpm + 2"del ) 2= 6:* 0 Spesi4ikasi K"mpres"r  + Tipe ) Axial "low

Pr"gram Studi 0# Teknik 2esin Ker'asama PLN + 3TS

LAPORAN KERJA PRAKTEK 

+

+ +

Jumla tingkat ) * Spesi4ikasi Ruang !akar  Tipe ) #anular Ty!e Jumla ruang bakar ) *;

III.2.4.2 Heat e!o"er# Steam Generator  Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adala peralatan utama dari combine cycle  yang  ber4ungsi untuk menangkap panas dari gas buang turbin gas %PLTG&- digunakan untuk  mempr"duksi uap air bertekanan. Bang selan'utnya digunakan untuk menggerakkan turbin uap. Pr"ses perpindaan panas ter'adi seperti pada b"iler pada PLTU k"n5ensi"nal.

 III.2.4.2.1 Prinsip Dasar Heat Recovery Steam Genarator (HRSG) Gas sisa asil pembakaran dari turbin gas yang masi memiliki tekanan dan temperatur  yang tinggi diman4aatkan untuk memanaskan air pada  HRSG. Pr"ses perpindaan panasnya ter'adi antara air yang ada pada tube dengan gas buang asil pembakaran pada area  shell  dengan suu asil gas buang sekitar $:: "