Sistem Kontrol Gas Turbine

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

BAB I PENGANTAR GAS TURBINE GE MS-9001E Gas turbine MODEL SERIES (MS) 9001E buatan General Electric adalah jenis poros tunggal (single shaft turbine), siklus sederhana (simple cycle), dual fuel system (sistembahan bakar ganda). Single shaft turbine artinya kompresor dan turbin disambung sehingga terbentuk satu poros yang didukung oleh tiga bantalan (bearing), sedangkan simple cycle adalah siklus dimana udara biasa di hisap, dikompresikan oleh kompresor, kemudian digunakan untuk udara pembakaran pada ruang bakar. Gas panas hasil pembakaran selanjutnya untuk memutar turbin. Jadi lebih sederhana bila dibandingkan dengan proses kerja dari instalasi tenaga uap. Gas turbine dapat beroperasi menggunakan dua jenis bahan bakar (dual fuel system) yaitu natural gas dan minyak, juga dapat dioperasikan dengan mode Mix (campuran gas dan minyak). Untuk bahan bakar minyak menggunakan distillate oil (solar) atau biasa disebut HSD (high speed diesel). Putaran operasi (putaran nominal) turbin sama dengan putaran generator yaitu 3000 rpm karena poros turbin dikopel langsung dengan poros generator. Kapasitas gas turbine pada kondisi Base Load adalah 107,86 MW dengan bahan bakar natural gas, dan 105,76 MW dengan bahan bakar minyak (solar). Pendingin stator dan rotor generator menggunakan gas hydrogen. Sistem kontrol gas turbine menggunakan Speedtronic Mark IV, yaitu berbasis microprocessor dan electro-hydraulic control system. Kompresor dari unit gas turbine ini adalah jenis Axial Flow, yang terdiri dari 17 tingkat, sedang turbine terdiri dari 3 tingkat, dengan 14 ruang bakar. Untuk alat start mula dari gas turbine adalah menggunakan motor listrik (Cranking motor). 1

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

BAB II PENGERTIAN DASAR GAS TURBINE 2.1. BAGIAN-BAGIAN GAS TURBINE Secara garis besar komponen-komponen Gas Turbine terdiri dari : Compressor, Combustion Chamber (Ruang bakar) dan Turbine. Compressor dan Turbine disambung satu poros yang didukung oleh tiga bantalan (bearing). Ujung poros pada sisi udara masuk disambung dengan Accessory gear, yang dipakai untuk memutar Main Liquid Fuel Pump, Main Lube Oil Pump, Main Hydraulic Oil Supply Pump, Main Atomizing Air Compressor. Ujung poros pada sisi Exhaust dikopel dengan poros Generator yang didukung oleh dua bantalan generator (bearing). Jadi generator,turbin, kompresor,dan motor untuk start mula (cranking motor) semuanya berada dalam satu poros. Compressor : Compressor dari unit gas turbine ini adalah jenis Axial Flow, yang terdiri dari 17 tingkat dengan pressure ratio 10:1.Sudu-sudu putar compressor umumnya disebut Blades. Udara sebelum masuk sisi hisap compressor melalui Air Inlet Filter, dan Inlet Guide Vane (IGV). Fungsi dari IGV atau ada yang menyebut CSGV (Compressor Source Guide Vane) adalah untuk mengarahkan dan

mengatur

aliran udara ke first stage compressor. Posisi Vanes akan mempengaruhi jumlah aliran udara kompresor. Pada compressor tingkat 11 terdapat 4 buah valve ekstraksi atau biasa disebut compressor blade valve, sebelah kiri 2 buah atas-

2

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

bawah, sebelah kanan 2 buah atas-bawah juga. Ke-empat buah compressor blade valves tersebut kerjanya serempak karena dikomando dari satu solenoid valve yang diparallel. Pada saat startup dan shutdown (accelerating dan decelerating cycle)

ke-empat compressor blade valve tersebut membuka sehingga udara

extraction compressor tingkat 11 dibuang ke exhaust plenum, dan pada saat full speed no load akan menutup. Compressor blade valve digunakan untuk proteksi denyutan atau getaran (pulsation protection) compressor selama turbine startup dan shutdown. Jika pada saat startup dan shutdown semua valve ektraksi (compressor bleed valve) tidak membuka maka dapat menimbulkan kerusakan yang serius pada gas turbine. Untuk itu semua compressor blade valve dilengkapi dengan limit switch 33CB-1,-2,-3,-4 yang berfungsi sebagai indikasi posisi valve. Untuk startup , variable inlet guide vanes posisinya close 34 DGA (degree angle) membatasi aliran udara ke compreesor agar tidak terjadi denyutan atau getaran (pulsation) selama startup. Fungsi compressor adalah menghisap udara dari luar, kemudian udara tersebut ditekan (dikompresikan) sehingga menjadi udara bertekanan tinggi yang digunakan untuk udara pembakaran pada ruang bakar. Udara bertekanan tinggi tersebut juga digunakan untuk udara pendingin turbine nozzles, turbine wheels, transition pieces, first stage dan second stage bucket turbine dll.

3

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Combustion Chamber (Ruang Bakar) : Sistem pembakaran adalah Reverse Flow Multiple Combustion System, dengan jumlah ruang bakar ada 14 buah dan susunan ruang bakar melingkar disekeliling compressor discharge casing. Semua 14 ruang bakar saling berhubungan melalui cross fire tubes, agar api dari ruang bakar yang ada apinya dapat merambat atau menyebar keruang bakar lainnya yang tidak ada apinya. Busi (spark plug) ada 2 buah dipasang pada ruang bakar nomor 12 dan 13. Didalam piston busi ada spring (pegas) yang gunanya mendorong busi masuk kedalam ruang bakar, sehingga loncatan api (busur api) pada electroda busi berada dalam ruang bakar. Bila putaran turbine naik maka tekanan ruang bakar akan mendorong spring piston busi naik sehingga electroda busi keluar dari ruang bakar. Pada saat startup gas turbine, bila salah satu busi tidak berfungsi maka masih bisa ada penyalaan dari busi yang satunya. Api akan merambat ke-ruang bakar lainnya melalui cross fire tube. Untuk mendeteksi api dalam ruang bakar digunakan flame detector, jumlahnya ada 4 buah, dipasang pada ruang bakar nomor 4,5,10,11. Ruang bakar tidak menggunakan water injection system, dan tidak dipasang combustion pressure fluctuation monitor ( CPFM ) dan Casing Acceleration Sensor untuk memonitor dan proteksi terhadap tekanan ruang bakar yang fluktuasi ( turun naik ) seperti yang ada pada gas turbine Mitsubishi model M701F.

4

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Turbine : Sudu putar turbin disebut Buckets, jumlahnya ada 3 tingkat yaitu First, Second, dan

Third-Stage Turbine Buckets. Ukurannya bertambah besar dari

sudu tingkat pertama sampai ketiga, karena tekanan gas panas berkurang setelah melewati setiap tingkat sudu turbin. Nozzles turbin ada 3 tingkat (three stages of stationary nozzles) yaitu First,Second, dan Third-Stage Turbine Nozzles. Nozzles turbine gunanya untuk mengarahkan aliran gas panas kecepatan tinggi terhadap sudu putar turbin, sehingga rotor turbin berputar.Sudu putar turbin tingkat 1 dan 2 didinginkan dengan udara yang diambilkan dari compressor tingkat 16, disalurkan kedalam lobang rotor turbin dan keluar melalui lobang-lobang kecil pada pangkal-pangkal buckets turbin tingkat 1 dan 2. Untuk sudu putar turbin tingkat 3 tidak didinginkan dengan udara. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 1,2,3,4 dan 5. .

Tempat pengambilan udara pendingin 1st and 2nd stage bucket turbine pada sudu compressor antara tingkat 16 dan 17.

Gambar 1 Rotor Compressor 5

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Lobang rotor turbine tempat masuknya udara pendingin dari sudu compressor antara tingkat 16 dan 17 menuju 1st and 2nd stage bucket turbine.

Gambar 2 Rotor Turbine

First Stage Bucket Cooling Holes

Gambar 3 lobang pendingin sudu turbine tingkat 1

6

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Second Stage Bucket Cooling holes

Gambar 4 lobang pendingin sudu turbine tingkat 2

Gambar 5.Ruang Dalam Turbine 7

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

2.2. PRINSIP KERJA GAS TURBINE

Combustor Exhaust Gas

Fuel

Cranking Motor

Torque Converter

Accessory Gear

Compressor

Turbine

Generator

Inlet Air

Gambar 6. Simple-cycle, single-shaft gas turbine

Udara sebelum

masuk kedalam kompresor melalui Air Inlet Filter, yang

berfungsi untuk menyaring kotoran, debu atau partikel yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Ada 1152 buah filter elements pada air inlet filter. Metode pembersihan filternya adalah Self Cleaning Air Filter System artinya

element

filternya

dibersihkan

secara

otomatis

dan

berurutan

menggunakan udara dari compressor discharge pressure selama turbin operasi. Pada air inlet filter dipasang pressure switch untuk mengetahui kekotoran filternya, alarm pada 6 inchH2O vacuum, dan Shutdown pada 8 inch H2O vacuum. Udara dari air inlet filter selanjutnya melewati inlet guide vane yang fungsinya mengatur besarnya aliran udara yang masuk ke kompresor. Pada saat startup atau shutdown , posisi inlet guide vane (IGV) harus pada posisi tertutup

8

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

(minimum position) yaitu 34 DGA, dan compressor bleed valve harus membuka untuk mencegah compressor surge (pulsation). Udara kemudian dimampatkan oleh kompresor sehingga tekanannya naik. Didalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar.Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperature. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin melalui nozzle yang berfungsi untuk mengarahkan aliran gas panas ke sudu-sudu putar turbin. Daya yang dihasilkan turbin sebagian digunakan untuk menggerakkan kompresor, dan sebagian lagi untuk

menggerakkan generator. Berbeda dengan Pembangkit

Listrik Tenaga Uap (PLTU), turbinnya hanya menggerakkan generator sehingga daya yang dihasilkan turbin adalah sama besarnya dengan daya generator. Setelah melewati sudu turbin tingkat 3, gas panas tersebut dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust). Untuk startup awal gas turbine, diperlukan alat penggerak awal untuk memutar kompresor dan turbine, yaitu menggunakan motor listrik (cranking motor). Data cranking motornya adalah : 2975 rpm, 6000Volt AC. Dari cranking motor dihubungkan ke toque converter dan selanjutnya ke Accesory gear. Setelah putaran turbin mencapai 60% speed, cranking motor akan lepas koplingnya, ditandai dengan solenoid 20TU-1 pada torque converter (Voith) de-enerqize, dan gas turbine sudah mampu memutar dirinya sendiri (self sustaining speed). Kemudian bahan bakar sedikit demi sedikit ditambah untuk menaikkan putaran hingga mencapai 100% speed, dan generator siap sinkron kejaringan. 9

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

BAB III PENGENALAN SPEEDTRONIC MARK IV

Sistem kontrol gas turbine menggunakan Speedtronic Mark IV , yaitu berbasis microprocessor dan electro-hydraulic control system. Speedtronic Mark IV ini pada dasarnya adalah merupakan Programmable Logic Controller ( PLC ) dimana pemrograman untuk sequencing instruction atau logic instructions nya menggunakan instruksi-instruksi bahasa level rendah (Mnemonic), seperti LD,AN,OR,ORS,STO, dan lain sebagainya. Microprocessor melakukan perhitungan control digital berdasarkan signal input dari sensor turbine dan control program. Sistem control Speedtronic Mark IV merupakan pengembangan dari Mark I dan Mark II yang dilakukan oleh laboratorium pengembangan Electronic Gas Turbine Department, General Electric Company, dan hingga saat ini terus berkembang ke Speedtronic Mark V, dan terakhir Mark VI. Untuk Gas Turbine PLTGU Muara Karang Blok I system kontrolnya sekarang sedang dalam proses akan di Retrofit dari Mark IV menjadi Mark VIe. 3.1. Controller Speedtronic Mark IV menggunakan 3 buah modul Controller, yaitu Controller , Controller , dan Controller , dan 1 buah modul Communicator . Masingmasing Controller adalah identik yang fungsinya melakukan “critical” turbine control, proteksi, proses sekuensial, terhadap operasi gas turbine, dan melakukan

10

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

pertukaran data dengan Communicator . Jika terjadi salah satu Controller ada yang rusak atau ada perbaikan (penggantian card modul misalnya, maka 2 Controllers yang lain akan mengambil alih dan gas turbine tetap dapat beroperasi ( fault tolerance ), jadi tingkat keandalannya lebih tinggi. Apabila kerusakan Controller telah selesai diperbaiki maka controller dapat diaktifkan kembali tanpa shutdown turbine. Jadi dengan menggunakan hanya 2 dari 3 Controller yang beroperasi system masih aman dan masih dapat mengontrol. Konfigurasi Controller semacam ini disebut triple redundant and two-out-of-three voting (2dari3 ). Controller menggunakan Mikroprosesor Intel 8086 CPU 16 bit pada modul card HMPJ, hardware dan software setiap Controller adalah sama. Masing-masing Controller memiliki sensor sendirisendiri sehingga apabila salah satu sensor rusak, maka 2 sensor yang lain yang akan mengontrol gas turbine. Sebagai contoh speed sensor turbine yang dipasang jumlahnya ada 3 buah, speed signal dari sensor pertama masuk ke Controller , signal dari sensor kedua ke Controller , dan dari ketiga ke Controller. Demikian juga pada exhaust turbine dipasang 24 buah thermocouple, 8 buah signal output thermocouple ke Controller , 8 ke Controller , 8 ke Controller . Untuk critical analog outputs, setiap Controller menggerakkan satu coil dari tiga coil yang terpisah pada servo valve. Jadi “critical” input dimasukkan ke masing-masing Controller dan untuk “non critical” input dimasukkan ke Communicator .

Setiap Controller

mempunyai power supply sendiri sendiri yaitu power supply , ,dan . Tegangan input power supply adalah 125 VDC yang diambilkan dari tegangan battery, sedangkan tegangan outputnya adalah : +5 VDC,

+15 VDC, -15 VDC.

11

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Controller

Controller

Controller

Power Supply Controller

Power Supply Controller

Power Supply Controller

Gambar 7. Controller dan Power Supply

3.2. Communicator Speedtronic Mark IV mempunyai satu buah modul Communicator , yang fungsi utamanya adalah: - Melakukan “non-critical” turbine control, proteksi, dan proses sekuensial (sequencing functions). - Memonitor kondisi dari Controller . - Menghubungkan ke- monitor ( CRT display ) dan printer. - Melakukan Diagnostic Test - Menyediakan serial data link RS422 dan RS232 untuk remote interface.

12

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Communicator menggunakan Mikroprosesor Intel 80286 CPU 16 bit pada modul card HMPK. Gas turbine tidak akan bisa start up bila Communicator rusak (fault) karena monitor dan membrane switches yang merupakan operator interface module tidak berfungsi. Tetapi apabila gas turbine sudah normal operasi, maka jika Communicator gangguan maka gas turbine tetap beroperasi normal karena system kontrol dikendalikan oleh Controller . Dalam kondisi operasi darurat tersebut layar monitor gelap dan printer tidak berfungsi, operator hanya dibimbing dari Auxiliary Display yang tampilannya sangat terbatas ( seven digit, hexadecimal display). Maintenance instrument harus segera memperbaiki atau mengganti Communicator yang rusak tersebut, tetapi jika tidak bisa diatasi dan operator ingin men shut down gas turbine dapat dilakukan dari membrane switches “STOP” dan jangan dilakukan dari “Emergency Stop”. Menu membrane switches yang masih berfungsi apabila Communicator rusak adalah : “STOP”, “ALARM RESET”, “ALARM SILENCE” karena dihubungkan dari software controller . Communicator mempunyai power supply sendiri seperti pada Controller . Power supply dan adalah sama, tegangan inputnya adalah 125 VDC, dan tegangan outputnya adalah : +5 VDC, +15 VDC, -15 VDC.

13

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

3.3. Block Diagram Mark IV

Three Redundant Controllers for Control & Protection

PS = Power Supply

PS

Three Coil Servos

Controller

Redundant Sensor Inputs

Fuel & IGV Control

PS Controller

PS

PS

PS

Relay Output Modules

Voted Contact Outputs

Controller

To Remote Control And/Or Data Logging

PS

Sensor Inputs Communicator

Remote Commands

CRT Operator Interface

Gambar 8. Block Diagram Mark IV

14

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Pada gambar 8 menunjukkan sebuah block diagram Speedtronic Mark IV. Ada 3 Controller , , masing-masing memiliki input dan output, dan masingmasing memiliki power supply sendiri. Bagian keempat disebut Communicator , yang memiliki power supply sendiri juga. Communicator berkomunikasi dengan Controller melalui RS232 serial data link. Communicator juga dihubungkan dengan CRT display, dan operator interface melalui membrane switches. Dalam hal sistem kontrol menggunakan atau dihubungkan dengan remote control ( DCS misalnya ), maka dapat melakukan komunikasi dengan remote komputer atau DCS (Distributed control system). Relay output modules memiliki power supply dua buah yaitu Power Supply Relay 1 dan Power Supply Relay 2 . Power supply ini inputnya adalah 125 VDC, dan outputnya 28 VDC, yang digunakan untuk meng-energize relay 28 VDC. Apabila salah satu “Power supply relay” tersebut rusak pada saat gas turbine sedang operasi maka unit tetap aman karena Power supply relay yang satu masih berfungsi (redundant power supply). “Critical sensor” dimasukkan kesetiap Controller , sehingga setiap controller memiliki penilaian independen terhadap kondisi turbine. Sebagai contoh, 3 sensor speed signals dikirim ke masing-masing Controller , dan output dari Controller menggerakkan servo valve untuk mengatur aliran bahan bakar yang masuk ke turbine. Contoh yang lain, pada exhaust turbine dipasang 24 buah thermocouple untuk memonitor temperature exhaust yang digunakan untuk feedback Temperature Control, 8 buah thermocouple exhaust ke Controller , 8 ke Controller , dan 8 ke Controller . Setiap Controller selanjutnya mengirimkan nilainya ke Communicator , dan akan dihitung nilai mediannya (median value) dan 15

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

mengirimkan bias koreksi kembali ke Controller . Apabila salah satu sensor speed atau salah satu Controller ada yang rusak misalnya, maka system control tetap aman karena 2 Controller masih aktif. Pada servo valve terdapat 3 buah coil yang digunakan untuk menggerakkan mekanisme servo valve. Masing-masing coil servo valve dihubungkan ke Controller , sehingga apabila salah satu Controller tidak mengirim signal output ke salah satu coil, servo valve masih tetap berfungsi karena 2 coil servo valve masih aktif (coil servo valvenya juga redundant). 3.4. Menghubungkan Komputer atau Laptop dengan Mark IV

USB to Serial Converter

Controller

Kabel UTP

Communicator

Port Parallel DB-25 pada card HMPK

Controller

Controller

Port USB

Gambar 9. Cara menghubungkan Laptop ke Mark IV Kita dapat menghubungkan komputer atau laptop dengan Mark IV untuk keperluan modifikasi dan Sequencing Function (Ladder Diagram) dengan cara, Port Parallel DB-25 pada card HMPK kita hubungkan ke Laptop, melalui USB to 16

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Serial Converter, bisa dilihat pada gambar 9. Untuk software Laptop bisa menggunakan operating system Microsoft Windows 2000 atau Windows XP, dengan cara sebagai berikut : Click Start; Programs; Accessories; Communications; Hyper Terminal. Selanjutnya kita bisa melakukan komunikasi data dengan Communicator . Sequencing data dan Control Constants data pada Mark IV disimpan pada 2 set memori EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) yaitu Primary EEPROM dan Backup EEPROM. Control Constants data adalah parameter yang diperlukan bila kita ingin “fine-tune” turbine control, protection, dan sequencing functions, dan dapat dirubah nilainya secara langsung dari Mark IV tanpa menggunakan Laptop. Untuk modifikasi atau menambah Sequencing Function kita perlu menggunakan komputer atau laptop, Sebagai contoh pada gambar 10, kita akan membuat Sequencing Function sebagai berikut :

L14HSX

L1Z

L63QA2L

L52QA1A

L4QA

L14HSZ

Gambar 10. Sequencing Function (Rung L4QA)

17

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Kita tulis Sequencing Instructions nya pada Laptop sebagai berikut : LD

L14HSX

LD = Load Logic Variable

ANF

L63QA2L

ANF= AND Logic Variable False

OR

L1Z

OR = OR Logic Variable

LDF

L52QA1A

LDF = Load Logic Variable False

ORF

L14HSZ

ORF = OR Logic Variable False

ANS STO

ANS = AND Stack Variable L4QA

STO = Store Logic Variable

Setelah kita buat Sequencing Instructionnya pada Laptop, dan kita download ke Primary EEPROM pada Communicator maka sequencing function yang kita buat telah tersimpan di Primary EEPROM . Selanjutnya kita lakukan download sequencing function dari Communicator ke Controller , dengan cara mematikan, kemudian

menghidupkan Controller . Setelah selesai

melakukan modifikasi atau penambahan sequencing function, maka akan muncul alarm : “Primary EEPROM changed, not Backed up”, artinya kita perlu meng-update perubahan sequencing function pada Primary EEPROM agar sama dengan pada Backup EEPROM melalui Mark IV panel pada menu : EEPROM Maintenance Display.

18

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

BAB IV PRINSIP KERJA SISTEM KONTROL MARK IV

Gas Turbine dikendalikan atau dikontrol dengan cara mengatur aliran bahan bakar ke ruang bakar turbine (combustion chambers). Sebuah signal control, yang dinamakan “Fuel Stroke Reference” atau disingkat FSR, menentukan aliran bahan bakar. FSR yang rangenya 0 sampai 100 % adalah signal perintah untuk pembukaan valve bahan bakar. FSR secara independen dihitung di masing masing 3 Controllers , , . 3 FSR dari masing masing Controllers ini adalah “hardware-voted”, artinya setiap FSR menggerakkan 1 coil dari 3 coil servo valve. Jumlah arus dari 3 coils menginduksi medan magnet di torque motor servo valve. Posisi servo valve akan menentukan pembukaan valve bahan bakar yang akan mengontrol aliran bahan bakar keruang pembakaran. Dua arus dalam coil servo akan mengkompensasi arus ketiga yang rusak (fault). Ini adalah konsep sistem kontrol Mark IV two-out-of-three “voting”. Untuk lebih jelasnya mengenai servo valve dapat dilihat pada gambar 11 dan gambar 12.

19

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

3-Coil Torque Motor masingmasing ke Controller ,,

Gambar 11. Servo-Valve Schematic

20

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Gambar 12. Servo Positioning Loops

Keterangan gambar 12. LVDT = Linear Variable Differential Transformer, adalah sensor posisi pembukaan untuk control valve bahan bakar, atau untuk Inlet Guide Vane dan sebagainya. Signal output LVDT adalah tegangan AC, yang sebanding dengan posisi pembukaan valvenya. Aktual yang terpasang LVDT nya hanya ada 2 buah, sedangkan Controllernya ada 3 yaitu ,,. LVDT nya dihubungkan ke Card HSAA

21

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

pada Controller seperti terlihat pada gambar, sehingga apabila 1 buah LVDT rusak tidak akan men shutdown gas turbine. Akan lebih handal kalau sensor LVDT nya ada 3 buah sehingga masing masing masuk ke Controller ,,. REF = adalah Reference atau signal perintah aliran bahan bakar ( FSR ) 4.1. FSR Minimum Value Gate Sistem kontrol gas turbine dibagi menjadi beberapa fungsi yaitu : Start Up Control, Acceleration Control, Speed Control, Temperature Control, Shut down Control, dan Manual Control. Tetapi control loop utamanya hanya 3 yaitu : Start UP Control, Speed Control, dan Temperature Control. Gas turbine GE mengendalikan atau mengontrol aliran bahan bakar ke ruang bakar menggunakan

metode

“FSR

Minimum Value Gate”. Input dari FSR Minimum Value Gate adalah signal FSR dari masing-masing fungsi kontrol yaitu : FSRSU, FSRACC, FSRN, FSRST, FSRSD, FSRMAN, seperti terlihat pada gambar 13, dan gambar 14.

22

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Speedtronic Control loops Fuel

FSRSU FSRACC

FSRN FSRT

FSR MINIMUM FSR FUEL GATE SYSTEM

FSRSD FSRMAN

To Turbine

5

Gambar 13. Control Algorithm “FSR” FSRSU

= FSR Startup Control

FSRACC = FSR Acceleration Control FSRN

= FSR Speed Control

FSRT

= FSR Temperature Control

FSRSD

= Shutdown FSR Signal

FSRMAN = FSR Manual Control Output dari Minimum Value Gate adalah harga FSR dari 6 loop control yang terendah, yang digunakan untuk mengatur jumlah aliran bahan bakar.

23

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Gambar 14. Control Algorithm “FSR”

24

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

Sebagai contoh dapat kami tampilkan data dari Gas Turbine GT1.2 yang kami ambil pada tgl 16 Februari 2010 : Unit beroperasi pada mode Base Load Combined Cycle dengan bahan bakar 100% Oil, IGV Full Open 85 DGA. Harga FSRSU=100%, FSRACC=75,2%, FSRMAN=100%, FSRSD=100%, FSRN=74,6%, FSRT=68,4%, maka output Minimum Value Gate yang terendah adalah FSRT =68,4%. Jadi sistem kontrol

gas

turbine

pada

saat

Base

Load

dikendalikan

oleh

FSRT

(FSR=FSRT=68,4%). Hanya satu fungsi kontrol yang dapat mengontrol aliran bahan bakar ke gas turbine pada suatu waktu. 4.2. Speed Signal & Speed Relay Bagian penting dari proses start-up / shutdown sequence control gas turbine adalah penggunaan Speed Relay, dimana speed relay tersebut bukan berbentuk hardware melainkan speed relay software. Speed sensor atau magnetic pickup yang dipasang pada gas turbine jumlahnya ada 3 buah, masing masing masuk ke Controller , , dan . Signal output dari speed sensor adalah frequency (Hertz) yang identik dengan putaran turbine (rpm) , selanjutnya oleh Controller dirubah menjadi signal speed yang dinamakan TNH, yang digunakan sebagai “signal feedback” untuk Speed Control selama turbine normal operasi, dan mengetrip turbine pada keadaan overspeed. Signal speed TNH juga dirubah melalui software comparator pada Controller menjadi Speed Relay, yang akan digunakan untuk proses start-up / shutdown sequence gas turbine. Ada 7 Speed Relay yang digunakan untuk proses start-up / shutdown sequence gas turbine. Sebagai contoh dapat dilihat pada gambar 15, software comparator untuk Speed Relay 14 HM, untuk Speed Relay yang 25

Sistem Kontrol Gas Turbine GE MS9001E

lain prinsip kerjanya sama, hanya harga Control Constantnya yang berbeda. TNK14HM1 dan TNK14HM2 adalah harga Control Constant yang telah di SET di Mark IV.

SOFTWARE SPEED LEVEL DETECTORS

TNH 10% SPEED TNK14HM1

9,5% SPEED TNK14HM2

A

B

SET AND LATCH

A

RESET

A>B

L14HM LOGIC “1” ABOVE SETPOINT

A