2011

PT PLN (Persero) Rhino Fieldianto

[LAPORAN PEMANAS YANG BERMASALAH PADA SISTEM AIR PENDINGIN INJEKTOR] PLTD Trisakti, Sektor Barito. Banjarmasin, Februari 2011.

1

Latar Belakang

Sistem air pendingin injektor adalah sistem pendingin menggunakan air yang

dialirkan melalui injector holder. Sistem ini terdiri dari jalur air injektor, pompa sirkulasi (P-

531), sistem pemanas ICW (injector cooling water), deaerator (S-532), dan tangki ekspansi

(V-531).

Pada saat ini, sistem pemanas ICW tidak pernah difungsikan, sehingga temperatur

outlet air pendingin injektor menjadi sekitar 80° C. Temperatur ini berada di bawah

temperatur yang disarankan yaitu sekitar 95° C (berlaku baik pada saat menggunakan HSD

maupun saat menggunakan MFO).

Tujuan

- Melaporkan kondisi pemanas yang bermasalah sehingga bisa lebih diperhatikan dan

ditindaklanjuti

- Memaparkan akibat yang ditimbulkan apabila temperature ICW tidak sesuai dengan

standar yang disarankan di dalam buku manual

Dasar Teori

Sistem Air Pendingin Injektor

Sistem ini terdiri dari jalur air injektor, pompa sirkulasi (P-531), sistem pemanas ICW

(injector cooling water), deaerator (S-532), dan tangki ekspansi (V-531). Tangki ekspansi ini

dilengkapi dengan jendela observasi untuk menfasilitasi pengamatan kondisi air yang

mungkin tercemar bahan bakar apabila terjadi kebocoran pada nosel injektor. Corong pada

tangki digunakan untuk mengalirkan bahan bakar yang mencemari air tersebut.

Sistem ini dilengkapi dengan pemanas bertenaga listrik (F-531) untuk memanaskan

air injektor. Temperatur pada saat mesin beroperasi dikontrol oleh TS 3309-1 yang dipasang

pada jalur keluar air pendingin dari mesin. Temperatur pemanasan awal (preheating) dapat

diatur dan dipertahankan oleh TS 3309-1. Waktu pemanasan awal adalah sekitar 30 menit.

Temperatur yang disarankan menurut buku manual adalah sebesar 95° C, dengan

temperatur maksimal 100° C (alarm temperatur terlalu tinggi) dan temperatur minimal

sebesar 90° C.

2

Analisis dan Pengamatan

Cold Corrosion

Berdasarkan buku manual SWD 9TM, Temperatur outlet ICW harus dipertahankan

pada kisaran 91 - 93° C dengan menggunakan katup kontrol pemanas untuk mencegah

terjadinya kerusakan cold corrosion pada bagian ujung nosel injektor.

Cold corrosion (atau biasa juga disebut sebagai cold-end corrosion) dapat terjadi

pada permukaan yang memiliki temperatur di bawah titik embun (dew point) gas yang

terpapar langsung pada permukaan tersebut. Korosi ini dapat mengakibatkan deposit, yang

pada kasus ini dapat terjadi pada bagian ujung nosel injektor, dan dapat mengganggu

kinerja injektor.

Adanya kandungan sulfur pada bahan bakar berperan dalam masalah korosi ini.

Sulfur pada bahan bakar akan teroksidasi di dalam ruang bakar menjadi sulfur dioksida:

S (sulfur) + O2 (oksigen) = SO2 (sulfur dioksida)

Sebagian dari sulfur dioksida tersebut, biasanya sekitar 10%, akan teroksidasi lagi

menjadi sulfur trioksida. Sulfur trioksida yang bercampur dengan air akan membentuk asam

sulfat (sulfuric acid) pada temperatur titik embun gas (dew point) atau di bawahnya. Asam

sulfat ini sangat bersifat korosif dan dapat menjadi penyebab kegagalan material.

SO2 (sulfur dioksida) + ½ O2 (oksigen) = SO3 (sulfur trioksida)

SO3 (sulfur trioksida) + H2O (air) = H2SO4 (asam sulfat)

Korosi dan potensial terjadinya kegagalan dapat meningkat secara drastis saat

temperatur di bawah 140° F (60° C). Cold end corrosion dan deposisi biasanya lebih jarang

terjadi pada gas hasil dari pembakaran batu bara dibandingkan dengan gas yang dihasilkan

dari pembakaran bahan bakar minyak. Biasanya, abu batu bara bersifat basa, jadi akan

mengakibatkan peningkatan nilai pH deposit yang terbentuk. Sehingga, serangan korosi oleh

asam sulfat menjadi lebih berkurang.

3

Dari penjelasan di atas dapat diketahui bahwa pemanas yang dipasang pada sistem

ICW digunakan sebagai pemanas awal sebelum air pendingin memasuki injektor. Alasan

diperlukannya pemanas awal adalah agar nantinya temperatur permukaan ujung nosel

injektor tidak lebih rendah dari temperatur titik embun gas (dew point), karena apabila

temperatur permukaannya lebih rendah dapat terjadi pengembunan sehingga terbentuk air.

Air yang terbentuk tersebut dapat mengakibatkan terbentuknya asam sulfat apabila

bereaksi dengan SO3. Apabila terjadi korosi, dapat terjadi kegagalan pada injektor.

Dalam kasus yang terjadi di mesin SWD 9TM 620 PLTD Trisakti, Kerusakan yang biasa

terjadi pada injektor adalah keretakan pada injector holder dan pecahnya ujung nosel

injektor. Peristiwa pecahnya ujung nosel dapat terjadi akibat cold end corrosion, walaupun

untuk membuktikannya perlu dilakukan pengamatan lebih lanjut.

Thermal Shock

Thermal shock (kejut termal) biasa dijumpai pada lingkungan yang melibatkan air

dan uap air. Kejut bawah (down shock) sering terjadi saat temperatur fluida yang rendah

mengenai permukaan yang telah panas. Contoh kejadian yang terjadi di kehidupan sehari-

hari adalah pecahnya gelas yang bertemperatur tinggi apabila diisi oleh fluida yang

bertemperatur rendah (atau sebaliknya).

Retakan akibat kejut termal biasanya terjadi pada bagian geometris yang diskontinu,

yang merupakan titik konsentrasi tegangan. Beban ekspansi termal berefek seperti beban

lelah mekanik, sehingga berpotensi juga untuk mengakibatkan kegagalan material.

Injektor hasil rekondisi juga dapat berpotensi mengakibatkan kegagalan termal

material, karena material dasar dan sambungannya (biasanya pecahan injektor ditempelkan

kembali saat proses rekondisi tersebut) kemungkinan memiliki koefisien ekspansi termal

yang berbeda. Untuk membuktikan ini dibutuhkan eksperimen lanjutan.

Kejut termal memang belum bisa dijadikan alasan terjadinya kegagalan pada

injektor, karena dibutuhkan eksperimen berdasarkan material injektor yang digunakan dan

tidak adanya standar mengenai hubungan material dan kejut termal. Namun, kejut termal

yang diakibatkan perbedaan temperatur yang besar antara temperatur fluida dan

temperatur permukaan material juga perlu diperhatikan pada sistem yang melibatkan air

dan uap air.

4

Kasus terjadinya retak injector holder sesuai dengan hasil dari proses kejut termal

yang menghasilkan retakan pada bagian yang diskontinu (pada lekukan atau siku injektor).

Untuk memastikan bahwa retakan tersebut disebabkan oleh kejut termal, perlu dilakukan

pengamatan lebih lanjut.

Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

- Cold corrosion dan kejut termal dapat terjadi akibat tidak dioperasikannya pemanas

pada sistem air pendingin injector

- Kasus kegagalan pada injektor di SWD 9TM 620 PLTD Trisakti berupa retaknya

injector holder dan pecahnya ujung nosel serupa dengan kegagalan yang dapat

terjadi akibat cold corrosion dan kejut termal

- Pemanas ICW perlu dioperasikan agar temperatur outlet air pendingin injektor, yang

disarankan oleh buku manual, dapat tercapai

Saran

- Pemanas ICW sebaiknya kembali dioperasikan agar standar operasi mesin dapat

tercapai

- Perlu dilakukan analisis pada pecahan ujung nosel injektor dan retakan injektor agar

dapat diperoleh solusi yang tepat

- Injektor hasil rekondisi harus diperhatikan secara lebih menyeluruh mengenai

pengerjaan rekondisinya agar kasus kegagalan serupa tidak selalu terulang kembali

- Material yang digunakan pada saat rekondisi perlu diperhatikan dari sisi ekspansi

termalnya karena lingkungan kerja injektor yang bertemperatur tinggi (kemungkinan

hasil rekondisi hanya diuji ketahanan tekanannya saja tanpa memperhitungkan

tingginya temperatur fluida yang dialirkan di dalamnya)

5

Daftar Pustaka

1. http://blogs.ngm.com/.a/6a00e00982269188330134878d4aba970c-500wi

2. SWD, Training Manual SWD 9TM 620, Amsterdam.

3. http://www.gewater.com/handbook/boiler_water_systems/ch_22_Corrosioncontrol

.jsp

4. Price, Chang, and Kerezsi, Cracking of Carbon Steel Components due to Repeated

Thermal Shock, Australia, 2004.

6

Biodata Penulis

Saya terlahir pada tanggal 2 Juli 1986 di Jombang, Indonesia

dan diberi nama Rhino Fieldianto. Karena nama tersebut,

banyak yang mengira saya terlahir di sebuah lapangan

bersama seekor badak. Sebelum menerka hal-hal yang lebih

aneh lagi mengenai nama saya, mungkin lebih baik anda

langsung tanyakan kepada saya agar cerita mengenai asal

usul nama tersebut lebih mendekati kebenaran. Masa kecil

saya hingga SMP dihabiskan di sebuah kota kecil dan tenang

di Kalimantan Timur, Balikpapan. Setelah lulus SMP, saya

melanjutkan pendidikan ke SMA Taruna Nusantara di

Magelang, Jawa Tengah. Tiga tahun saya jalani dalam sekolah berasrama itu, hingga

akhirnya lulus di tahun 2004 dan kemudian melanjutkan ke Institut Teknologi Bandung dan

memilih jurusan teknik mesin. Teknik mesin saya pilih karena ketertarikan saya terhadap

matematika dan fisika (sekaligus menghindari biologi, akuntansi, dan kimia). Setelah lulus

kuliah pada Oktober 2008 dengan IP pas-pasan, saya bekerja di PT PLN (Persero) dan

kemudian ditempatkan di PLTD Trisakti yang terletak pada Kota Banjarmasin, Kalimantan

Selatan. Selain belajar dan bekerja demi Bangsa Indonesia, saya memiliki beberapa hobi.

Hobi saya sejak kecil adalah menggambar (hobi yang modalnya paling kecil, hanya perlu

pensil dan kertas), membaca buku, dan sejak kuliah mulai mempelajari fotografi. Saya

adalah salah satu pendiri blog komik (pendirinya memang hanya satu) di alamat:

www.smallniceblog.blogspot.com

Untuk pertanyaan, masukan, kritik, dan saran dapat dikirimkan ke email saya yaitu:

ry_nobon@yahoo.com