2_kontrol instrumen.pdf

DAFTAR ISI

Halaman Judul

BAB I SISTEM KONTROL ............................................................................................................. 1

1.1 DEFINISI SISTEM KONTROL ............................................................................................. 1

1.2 JENIS-JENIS SISTEM KONTROL ....................................................................................... 1

1.2.1 Sistem Kontrol Loop Tertutup ....................................................................................... 1

1.2.2 Sistem Kontrol Loop Terbuka ....................................................................................... 1

1.3 KLASIFIKASI KEBUTUHAN SISTEM KONTROL .......... ................................................ 2

1.4 ASPEK-ASPEK DESAIN SISTEM KONTROL ................................................................... 2

1.5 KOMPONEN-KOMPONEN SISTEM KONTROL .............................................................. 3

1.6 SINYAL TRANSMISI .............................................................................................................. 4

1.7 ISTILAH-ISTILAH PENTING ............................................................................................... 4

BAB II SISTEM PENGUKURAN.................................................................................................... 6

2.1 DEFINISI SISTEM PENGUKURAN .................................................................................... 6

2.2 PENGUKURAN TEKANAN ................................................................................................... 6

2.2.1 Pengukuran Tekanan dengan Manometer ................................................................... 7

2.2.2 Pengukuran Tekanan dengan Bourdon Tube (Tabung Bourdon) .............................. 9

2.2.3 Pengukuran Tekanan dengan Bellows Type .............................................................. 10

2.3 PENGUKURAN LEVEL ZAT CAIR .................................................................................. 11

2.3.1 Manometer Tabung U (Tangki Tertutup) .................................................................. 11

2.3.2 Gelas Penunjuk .............................................................................................................. 12

2.3.3 Sistem Pelampung (Float Level).................................................................................... 12

2.3.4 Alat Ukur Hidrolik ........................................................................................................ 13

2.3.5 Detektor Tinggi Hidrostatis ......................................................................................... 14

2.3.6 Sistem Gelembung Udara (Tangki Terbuka) ............................................................. 15

2.3.7 Permasalahan Operasional .......................................................................................... 14

2.4 PENGUKURAN TEMPERATUR ......................................................................................... 16

2.4.1 Thermometer Gelas / Zat Cair ..................................................................................... 17

2.4.2 Thermometer Bimetal ................................................................................................... 17

2.4.3 Termokopel .................................................................................................................... 19

2.4.4 Termometer Resistansi Detektor (RTD) ..................................................................... 20

2.4.5 Thermistor ..................................................................................................................... 21


2.5 PENGUKURAN ALIRAN .................................................................................................... 23

2.5.1 Pengukuran Aliran berdasarkan Beda Tekanan ....................................................... 23

2.5.2 Meter Aliran Magnetik ................................................................................................. 34

2.5.3 Rotameter ...................................................................................................................... 28

2.5.4 Meter Aliran Turbin ..................................................................................................... 29


2.6 KALIBRASI ............................................................................................................................ 31

2.7 ELEMEN-ELEMEN SEKUNDER ....................................................................................... 33

BAB III DCS, DDC & PLC ............................................................................................................ 34

3.1 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM (DCS) ....................................................................... 34

3.1.1 Definisi DCS ................................................................................................................... 34

3.1.2 Komponen Penyusun .................................................................................................... 34

3.1.3 Interface DCS ................................................................................................................. 35

3.1.4 Tujuan Pemakaian DCS ............................................................................................... 37

3.1.5 Konfigurasi DCS ........................................................................................................... 37

3.2 DIRECT DIGITAL CONTROL (DDC) ................................................................................. 39

3.2.1 Definisi DDC .................................................................................................................. 39

3.2.2 Konfigurasi Sistem Kontrol DDC pada PLTGU ........................................................ 39

3.2.3 Komponen Sistem .......................................................................................................... 40

3.3 PROGAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) .............................................................. 45

3.3.1 Definisi PLC ................................................................................................................... 45

3.3.2 Fungsi PLC .................................................................................................................... 46

3.3.3 Bahasa Pemrogaman .................................................................................................... 46

3.3.4 Ladder Diagram ............................................................................................................. 47

3.3.5 Prinsip – Prinsip Ladder Diagram PLC ..................................................................... 48

3.3.6 Praktek Memori Circuit ............................................................................................... 48

BAB IV SISTEM KONTROL UTAMA ........................................................................................ 50

4.1 SISTEM KONTROL DI PLTU 1 & 2 UP GRESIK (CONTOH) ..................................... 50

4.1.1 Automatic Burner System Control (ABS) ..................................................................... 50

4.1.2 Electro Hydraulic Control (EHC) ................................................................................. 51

4.2 SISTEM KONTROL DI PLTU 3 & 4 UP GRESIK (CONTOH) ..................................... 53

4.2.1 Automatic Boiler Control (ABC) ................................................................................... 53

4.2.2 Turbine Supervisory Instrument (TSI) .......................................................................... 59

BAB V INTELOCK DAN PROTEKSI ......................................................................................... 64

5.1 PENDAHULUAN.................................................................................................................... 64

5.1.1 Perlunya Interlock Proteksi .......................................................................................... 64

5.1.2 Fungsi Interlock ............................................................................................................ 64

5.2 LOGIKA INTERLOCK SYSTEM ......................................................................................... 67

5.2.1 Logika “AND” ................................................................................................................ 67

5.2.2 Logika “OR” ................................................................................................................... 69

5.2.3 Logika “NOT” ................................................................................................................ 73

5.3 APLIKASI INTERLOCK ....................................................................................................... 75

5.3.1 Boiler Trips ...................................................................................................................... 76

5.3.2 Turbine Trips ................................................................................................................... 77

5.3.3 Generator Trips ............................................................................................................ 80

5.4 PERMISSIVE INTERLOCKS ............................................................................................... 82

5.4.1 Circulating Water System .............................................................................................. 82

5.4.2 Closed Cooling / Service Water System ......................................................................... 83

5.4.3 Condensate and Feedwater System ............................................................................... 83

5.4.4 Boiler Water and Steam System ..................................................................................... 84

5.4.5 Furnace Fuel and Air System ........................................................................................ 84

5.4.6 Turbine Generator System ............................................................................................. 85

Kontrol & Instrumen 1

BAB I

SISTEM KONTROL

1.1 DEFINISI SISTEM KONTROL

Sistem kontrol atau sistem pengaturan dalam sebuah mesin pembangkit tenaga listrik adalah

suatu rangkaian sistem pengaturan yang berfungsi mengendalikan beroperasinya mesin, sehingga

mesin dapat beroperasi secara normal sesuai dengan kebutuhan, serta bisa beroperasi secara otomatis

dan tidak banyak membutuhkan tenaga manusia.

1.2 JENIS – JENIS SISTEM KONTROL

Ada 2 jenis sistem kontrol yaitu sistem kontrol lup tertutup (closed – loop control system) dan

sistem kontrol lup terbuka (open – loop control system).

1.2.1 Sistem Kontrol Lup Tertutup

Jenis-jenis sistem kontrol lup tertutup adalah :

a. Sistem kontrol berumpan balik (feedback control system)

b. Sistem kontrol inferensial (inferential control system)

c. Sistem kontrol berumpan – maju (feedforward control system)

Gambar 1.1 Diagram Blok Sistem Kontrol Lup Tertutup

1.2.2 Sistem Kontrol Lup Terbuka

Gambar 1.2 Diagram Blok Sistem Kontrol Lup Terbuka

Faktor penting : Waktu

Input Output Controller Proses

Alat Ukur

Input Output Controller Proses


Kelebihan:

• Konstruksinya sederhana dan perawatannya mudah

• Biaya lebih murah

• Tidak ada masalah kestabilan

• Cocok untuk output yang sukar diukur/tidak ekonomis (contoh: untuk mengukur

keluaran pemanggang roti)

Kelemahan

• Gangguan dan perubahan nilai parameter

• Untuk menjaga kualitas yang diinginkan perlu kalibrasi ulang dari waktu ke waktu

1.3 KLASIFIKASI KEBUTUHAN SISTEM KONTROL

Ada 3 klasifikasi kebutuhan sistem kontrol secara umum:

1. Menekan pengaruh gangguan (disturbance/upset) eksternal

2. Memeastikan kestabilan suatu proses

3. Optimasi performance suatu proses

1.4 ASPEK – ASPEK DESAIN SISTEM KONTROL

Variabel (laju alir, suhu, tekanan, konsentrasi, dll) dalam proses dibagi menjadi 2 kelompok :

1. Variabel masukan (input):

• Manipulated (adjustable) variable

• Disturbance

• Dapat diukur (measured): suhu masuk, laju alir masuk, dll

• Tidak dapat diukur (unmeasured): komposisi umpan

Variabel input kontrol dapat digerakkan secara:

• Pneumatik

• Hidrolik

• Elektrik

2. Variabel keluaran (output):

• Dapat diukur (measured): suhu produk, laju alir produk, dll

• Tak dapat diukur (unmeasured): suhu di tray

Adapun elemen – elemen desain system control:


1. Mendefinisikan obyektif pengontrolan

2. Menyeleksi pengukuran

3. Menyeleksi variable yang dimanipulasikan

4. Menyeleksi konfigurasi kontrol

5. Mendesain kontroler

1.5 KOMPONEN - KOMPONEN SISTEM KONTROL

Komponen – komponen dasar system pengontrolan adalah sebagai berikut:

1. Primary element (atau alat pantau utama, yang langsung berhubungan dengan fluida. Contoh:

elemen orifice, elemen turbinmeter, termokopel, dll)

2. Converter (P/I), adalah suatu alat yang langsung berhubungan dengan primary element, untuk

mengkonversikan tekanan atau suhu, yang dikirimkan oleh primary element untuk diubah

menjadi suatu arus listrik standar (4-20 mA)

3. Transmitter, alat yang berhubungan dengan Converter (P/I), menerima sinyal arus listrik dari

converter, untuk diteruskan ke controller. Biasanya converter (P/I) sudah berada didalam

transmitter dengan kata lain sudah menjadi satu dengan transmitter.

4. Controller, alat yang akan menjadi penentu untuk pelaksanaan tindakan selanjutnya. Alat ini

menerima arus listrik dari transmitter dan mengirimkan tindakan/action yang berupa arus listrik

juga ke converter (I/P – bukan P/I lagi)

5. Converter (I/P), alat yang akan mengkonversikan arus standard (4-20 mA) dari controller, untuk

kemudian diubah menjadi tekanan standard (3-15 psig) yang dipakai untuk menggerakkan valve

atau yang disebut sebagai finally element. Terkadang alat ini menjadi satu dengan finally element.

6. Finally Element, adalah suatu alat yang langsung bertugas untuk mengatur kondisi fluida di

lapangan, seperti valve control.

Komponen – komponen di atas melakukan tiga operasi dasar yang harus ada di setiap sistem kontrol,

yaitu :

1. Measurement (M) atau pengukuran, yakni mengukur variabel yang dikontrol dengan

mengkombinasikan sensor dan transmitter

2. Decision (D) atau keputusan, didasarkan pada pengukuran, kontroller harus memutuskan apa

yang harus dilakukan untuk menjaga variabel tersebut pada harga yang diinginkan


3. Action (A) atau aksi, sebagai hasil dari keputusan kontroler, biasanya dilakukan oleh elemen

kontrol akhir.

1.6 SINYAL TRANSMISI

Ada 3 jenis sinyal yang digunakan pada proses industri saat ini, yaitu:

1. Sinyal pneumatic atau tekanan udara, normalnya 3 15 psig. Jarang menggunakan 6 30 psig

atau 3.0 27 psig. Gambar sinyalnya pada gambar P&ID (piping and instrument diagram) adalah

2. Sinyal elektrik (electric) atau elektronik, normalnya antara 4 dan 20 mA. Jarang menggunakan 10

50 mA atau 0 10 V. Gambarnya

3. Sinyal digital atau diskret (nol dan satu)

Sering juga diperlukan untuk mengubah dari satu sinyal ke sinyal lainnya. Ini dilakukan oleh

transducer. Contohnya dari sinyal listrik ke sinyal pneumatik. Ini menggunakan arus (I) dan pneumatik

(P) atau I/P. Lihat gambar dibawah

Gambar 1.3 Transducer I/P

1.7 ISTILAH – ISTILAH PENTING

1. Controlled variable (variabel yang dikontrol), yaitu variabel yang harus dijaga atau dikendalikan

pada harga yang diinginkan. Contoh: laju alir, komposisi, suhu, level, dan tekanan.

2. Setpoint, yaitu harga yang diinginkan dari controlled variable

3. Manipulated variable (variabel yang diubah – ubah), yaitu variabel yang digunakan untuk menjaga

controlled variable berada pada setpoint-nya; biasanya berupa laju alir dari aliran tertentu yang

masuk atau meninggalkan suatu proses


4. Uncontrolled variable, yaitu variabel di dalam proses yang tidak bisa dikontrol. Contohnya: suhu

dari sebuah tray dalam kolom distilasi

5. Disturbance atau upset (gangguan), yaitu variabel yang dapat menyebabkan controlled variable

berubah dari harga setpoint-nya;.

Gangguan dapat diklasifikasikan dan didefinisikan dalam beberapa cara:

a. Bentuk: step, pulse, impulse, ramp, sinusoidal, dsb.

b. Lokasi di feedback loop:

1) Load disturbance (perubahan komposisi umpan, suplai tekanan uap air, suhu air pendingin,

dsb); fungsi: kontroler: mengembalikan controlled variable pada setpoint-nya dengan

perubahan yang tepat pada manipulated variable

2) Setpoint disturbance (perubahan dapat dibuat, khususnya dalam proses batch atau dalam

merubah dari satu kondisi ke kondisi lain dalam proses kontinyu); fungsi kontroler:

mendorong controlled variable mencapai setpoint yang baru.

Gambar 1.4 Variabel – Variable Sistem Kontrol dalam Distilasi


BAB II

SISTEM PENGUKURAN

2.1 DEFINISI SISTEM PENGUKURAN

Instrumentasi

Serangkaian ”instrumen” (peralatan) berikut penggunaannya yang dipakai untuk melakukan

pengamatan, pengukuran dan pengendalian

Pengukuran / Measurement

Membandingkan sesuatu dengan besaran STANDARD (Suatu sistem yang sudah disetujui)

Accuracy / Akurasi (tingkat keakuratan)

Nilai perbedaan antara hasil pengukuran dengan standard yang disetujui (atau harga ideal).

Accuracy biasanya ditunjukkan dengan %

Range / Batas Pengukuran

Daerah batas pengukuran yang biasanya ditunjukkan dari nilai bawah sampai nilai atas.

Contoh: 0 – 120 derajat Celcius

Span / Rentang Pengukuran

Nilai perbedaan antara batas atas dan batas bawah.

Contoh : Range: 3 – 15 psia SPAN : 15 – 3 = 12 psi

2.2 PENGUKURAN TEKANAN

Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas bidang tersebut atau biasa

ditulis :

Tekanan udara bebas di sekeliling kita ini disebut tekanan atmosfer. Besar tekanan atmosfer

adalah 1,013 bar atau 14,7 PSIg dan alat pengukurnya dinamakan barometer. Titik nol Barometer

diukur dari ruangan tanpa udara (hampa mutlak / nol absolut). Sedangkan alat ukur yang dipakai untuk

mengukur tekanan selain tekanan udara bebas disebut manometer.

Tekanan dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:

1. Tekanan terukur (gauge pressure) adalah tekanan (positif) terhadap tekanan referensi (1

atm), tekanan diatas 1 atm.

A

FP =


2. Tekanan absolut (absolute pressure) adalah tekanan yang dihitung dengan tekanan referensi = 0

atm.

3. Tekanan vakum adalah tekanan (negatif) terhadap tekanan atmosfer.

Gambar 2.1 Ilustrasi jenis – jenis tekanan

Satuan yang sering digunakan pada pengukuran tekanan adalah : kg/cm2 , bar, psi (lb inch

square), atm, mmHg, mm H2O, inchHg. Hubungan antara satu satuan dengan lainnya dapat dilihat

pada tabel konversi tekanan.

Tabel. Konversi Tekanan

Kg / Cm2 Atm Bar PSI mm H2O Icnh H20 mm Hg Inch Hg 1 0,968 0,981 14,22 10.000 393,7 735,5 28,95

1,033 1 1,013 14,7 10,330 406,8 760 29,92 1,02 0,987 1 14,5 10,200 401,5 750,1 29,53

Pengukur tekanan yang sering dijumpai di Pembangkit Thermal adalah dengan menggunakan

metode sebagai berikut:

Kolom Zat Cair

Perubahan Elemen Statis

2.2.1 Pengukuran Tekanan dengan Manometer

Manometer Pipa U

Manometer ini sangat sederhana terdiri dari tabung gelas yang berskala atau dari bahan lain

yang dapat dibentuk huruf U dan diisi dengan cairan, tabung gelas yang sering dipakai berukuran kira-

kira 6mm atau ¼ inch. Cairan yang digunakan adalah air raksa atau air biasa yang diberi warna, dipilih


tergantung dari range tekanan yang akan diukur, jika untuk mengukur tekanan yang rendah dipakai

cairan dengan berat jenis ringan, sedang untuk mengukur tekanan yang tinggi dapat dipakai cairan

dengan berat jenis besar. Manometer jenis ini banyak dipakai untuk mengukur tekanan ruang tertutup

dan vakum.

Gambar 2.2 Jenis Manometer Pipa U

Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :

Pertama manometer diisi dengan cairan, kemudian sebelum dipergunakan kedua ujungnya

dihubungkan dengan atmosfir lebih dahulu dan kaki-kaki tabung harus berdiri sama tegak, hal ini

dimaksudkan untuk mendapatkan keseimbangan sehingga tinggi permukaan pada tabung 1 dan 2

sama, lihat gambar 2.4a. Kemudian ujung tabung 2 dihubungkan dengan tekanan yang akan diukur

sedang ujung 1 tetap dihubungkan dengan atmosfir, sehingga pada tabung 1 dan 2 akan terjadi

perbedaan tinggi cairan yang diperlihatkan pada gambar 2.4b.

Untuk mengetahui besarnya tekanan yang diukur dapat dipakai perhitungan sebagai berikut :

P2 – P1 = J.H

Dimana : P1 = tekanan pada tabung 1

P2 = tekanan pada tabung 2

J = berat jenis cairan

H = perbedaan tinggi cairan

Manometer tabung huruf U yang lain adalah manometer dimana salah satu ujungnya tertutup

dan vakum. Manometer ini dipakai untuk mengukur tekanan tekanan absolut, lihat gambar 2.4c.


Gambar 2.4 Manometer Pipa U

a) Keseimbangan Tinggi Permukaan pada Tabung 1&2

b) Perbedaan Tinggi Cairan pada Tabung 1&2

c) Pengukur Tekanan Absolut

2.2.2 Pengukuran Tekanan dengan Bourdon Tube (Tabung Bourdon)

Tabung bourdon dibuat dari tabung yang pipih, dapat berbentuk C, spiral atau helix, lihat

gambar 2.5 a, b dan c. Bourdon tube dipakai pada tekanan medium (Spiral Bourdon tube gauges = 0 –

15 kg/cm2) dan tekanan tinggi (Hellical bourdon tube gauges = 15 kg/cm2G – 2000 kg/cm2G).

Prinsip kerja dari pengukur tekanan dengan tabung Bourdon bentuk C adalah sebagai berikut

:

- Apabila tabung Bourdon diberi tekanan maka Bourdon akan mengembang dan gerakan

tersebut dirubah menjadi penunjukkan melalui linkage dan roda gigi. Bahan logam yang

dipergunakan untuk pembuatan bourdon adalah phospor bronze, alloy steel, stainless steel

& berrylium copper. Untuk pengukuran tekanan differensial, maka dua buah Bourdon

bentuk C disusun seperti pada gambar 2.6.

Kontrol & Instrumen

2.2.3 Pengukuran Tekanan dengan

Bellow juga dibuat dari bahan

didalamnya dipasang pegas. Fungsi pegas ini untuk mendapatkan pengukuran

gambar 2.7a. dan tekanan dengan sistem Be

a) Tabung berbentuk C

b) Spiral c) Helix

Gambar 2.5 Bourdon Tube

2.2.3 Pengukuran Tekanan dengan Bellows Type

juga dibuat dari bahan-bahan logam yang dipakai untuk membuat diagfragma dan

didalamnya dipasang pegas. Fungsi pegas ini untuk mendapatkan pengukuran yang lebih besar, lihat

stem Bellow dapat dilihat pada gambar 2.7 b.

a)

b)

Gambar 2.7 Bellows Element

10

bahan logam yang dipakai untuk membuat diagfragma dan

yang lebih besar, lihat

Kontrol & Instrumen

2.3 PENGUKURAN LEVEL ZAT CAIR

Maksud dari pengukur tinggi permukaan adalah untuk mengetahui volume cairan yang ada

dalam suatu tangki. Pengukur tinggi permukaan dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu

1. Langsung.

2. Tidak langsung.

3. Listrik.

4. Ultra sonik.

2.3.1 Manometer tabung U (Tangki tertutup)

Pada metoda ini tinggi permukaan diketahui dengan mengukur beda tekanan pada

dan B, lihat gambar 2.13.

Hubungan antara tinggi permukaan zat cair denga

berikut :

12

1

1

2HhH −

−=ρρ

Dimana H = Tinggi permukaan zat cair yang diukur

h = Beda tinggi cairan pada manometer

ρ2 = Berat jenis cairan manometer

ρ1 = Berat jenis zat cair dalam tangki

H1 = Tinggi tabung dari skala 0% sampai dasar tangki

Gambar 2.13 Pengukur Tinggi Permukaan Dengan Manometer Tabung

LEVEL ZAT CAIR

dari pengukur tinggi permukaan adalah untuk mengetahui volume cairan yang ada

Pengukur tinggi permukaan dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu

anometer tabung U (Tangki tertutup)

ini tinggi permukaan diketahui dengan mengukur beda tekanan pada

tinggi permukaan zat cair dengan beda tekanan dinyatakan dalam persamaan

= Tinggi permukaan zat cair yang diukur

= Beda tinggi cairan pada manometer

erat jenis cairan manometer

Berat jenis zat cair dalam tangki

= Tinggi tabung dari skala 0% sampai dasar tangki

Pengukur Tinggi Permukaan Dengan Manometer Tabung

11

dari pengukur tinggi permukaan adalah untuk mengetahui volume cairan yang ada

Pengukur tinggi permukaan dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu :

ini tinggi permukaan diketahui dengan mengukur beda tekanan pada tabung A

dinyatakan dalam persamaan

Pengukur Tinggi Permukaan Dengan Manometer Tabung U

Kontrol & Instrumen

2.3.2 Gelas Penunjuk

Prinsip kerja dari pengukur tinggi permukaan dengan gelas penunjuk adalah mengikuti hukum

bejana berhubungan dimana tinggi permukaan pada tangki akan selalu sama dengan

lihat gambar 2.14.

Ada beberapa gelas penunjuk yang sering dipakai ya

sapi (Bull eye), lihat gambar 2.15 a,b

a) Type Tabung

Gambar

2.3.3 Sistem Pelampung (Float Level

Prinsip kerja dari pengukur tinggi permukaan cairan dengan sistem pelampung adalah sebagai

berikut :

- Apabila tinggi permukaan cairan dalam tangki berubah maka pelampung bergerak mengikuti

perubahan tersebut. Gerakan ini dihubungkan dengan jarum penunjuk melalui pita/tali seperti

yang ditunjukan pada gambar 2.16a.

dari pengukur tinggi permukaan dengan gelas penunjuk adalah mengikuti hukum

bejana berhubungan dimana tinggi permukaan pada tangki akan selalu sama dengan

Gambar 2.14 Prinsip Kerja Gelas Penunjuk

penunjuk yang sering dipakai yaitu bentuk tabung, datar dan ti

), lihat gambar 2.15 a,b & c.

b) Type Datar c) Type mata sapi

Gambar 2.15 Macam – Macam Gelas Penunjuk

Float Level)


Apabila tinggi permukaan cairan dalam tangki berubah maka pelampung bergerak mengikuti


ditunjukan pada gambar 2.16a.

12

dari pengukur tinggi permukaan dengan gelas penunjuk adalah mengikuti hukum

bejana berhubungan dimana tinggi permukaan pada tangki akan selalu sama dengan gelas penunjuk,

Prinsip Kerja Gelas Penunjuk

itu bentuk tabung, datar dan tipe mata

c) Type mata sapi


Apabila tinggi permukaan cairan dalam tangki berubah maka pelampung bergerak mengikuti


Kontrol & Instrumen

2.3.4 Alat Ukur Hidrolik

Seperti terlihat pada gambar 2.17, a

keatas maka lengan pelampung akan mendorong bellow sebelah atas sehingga volumenya mengecil

sementara bellow bagian bawah akan ter

membesar. Bellow bagian atas akan mendorong fluida yang ada didalamnya ke

pada indikator ). Gerakan mengembang dari

fluida pada bellow bagian atas ( pada indikator ) sehingga volume bagian atas (indi

mengecil.

Gerakan mengembang dari

menyebabkan jarum indikator akan bergerak searah jarum jam. Apabila terjadi perubahan temperatur

yang sekaligus akan mempengaruhi volume zat cair, maka perubahan tersebut akan dinetralisir oleh

rangkaian kompensasi suhu. Perubahan temperatur akan mempengaruhi volume kedua

sehingga resultan yang dihasilkan adalah nol. Artinya perubahan temperatur tidak akan merubah

penunjukan level.

Gambar 2.17 Pengukur Tinggi permukaan Dengan Pelampung Sistem Hidrolik

Gambar 2.16 Prinsip Kerja Sistem

terlihat pada gambar 2.17, apabila level permukaan naik dan pelampung bergerak


sementara bellow bagian bawah akan tertarik keatas, sehingga bellow akan memanjang dan volumenya

bagian atas akan mendorong fluida yang ada didalamnya ke bellow

pada indikator ). Gerakan mengembang dari bellow bagian bawah ( pada tangki ) akan menghisap

bagian atas ( pada indikator ) sehingga volume bagian atas (indi

Gerakan mengembang dari bellow bawah akan mengerut bellow

akan bergerak searah jarum jam. Apabila terjadi perubahan temperatur


rangkaian kompensasi suhu. Perubahan temperatur akan mempengaruhi volume kedua


Pengukur Tinggi permukaan Dengan Pelampung Sistem Hidrolik

13

Kerja Sistem Pelampung

pabila level permukaan naik dan pelampung bergerak


akan memanjang dan volumenya

bellow bagian bawah (

bagian bawah ( pada tangki ) akan menghisap

bagian atas ( pada indikator ) sehingga volume bagian atas (indikator) akan

atas ( indikator )

akan bergerak searah jarum jam. Apabila terjadi perubahan temperatur


rangkaian kompensasi suhu. Perubahan temperatur akan mempengaruhi volume kedua bellow,


Pengukur Tinggi permukaan Dengan Pelampung Sistem Hidrolik

Kontrol & Instrumen

2.3.5 Detektor Tinggi Hidrostatis

Cara yang paling banyak digunakan untuk pengukuran level cairan pada proses plant adalah

dengan metoda “ tekanan head-hidrostatik “,

Gambar 2.18. Memperlihatkan suatu “ kolom “ terbuka diisi dengan cairan setinggi 12 inci yang

mempunyai densiti 0, 036 lb/in3 .

G

Dengan demikian tekanan P

P2 + (tinggi x densiti) = 0 + (12” x 0,036) = 0,

” H2O = 1 psig maka harga akan 0, 432 ini sama dengan 12” H

Kita telah mengukur tekanan P

bahwa densitinya homogen (merata pada semua cairan

ketinggian cairan di dalam kolom tersebut adalah 12 inci

antara P1 dan P2).

Instrumen yang digunakan untuk mengukur dan mengubah besaran sinyalnya dinamakan

transmitter tekanan. Instrumen ini biasanya dilengkapi dengan diagfragma yang berfungsi sebagai

elemen sensor terhadap tekanan hidrostatik cairan.

Aplikasi pengukuran level pada drum

differential yang instalasinya dilengkapi dengan isolasi, kolom air

Untuk pengukuran level pada tangki yang bertekanan re

biasanya menggunakan transmitter level


hidrostatik “, dengan perhitungan :

atau

. Memperlihatkan suatu “ kolom “ terbuka diisi dengan cairan setinggi 12 inci yang

Gambar 2.18 Head – Hidrostatik

Dengan demikian tekanan P2 akan sama dengan tekanan atmosferik (0 psig

+ (tinggi x densiti) = 0 + (12” x 0,036) = 0,432 psig. Dengan mempergunakan faktor konversi 27,7

O = 1 psig maka harga akan 0, 432 ini sama dengan 12” H2O.

Kita telah mengukur tekanan P1, dan mendapatkan harga tekanan 12” H2

bahwa densitinya homogen (merata pada semua cairan), maka kita dapat menyatakan bahwa level atau

ketinggian cairan di dalam kolom tersebut adalah 12 inci (yang diukur disini adalah beda tekanan


Instrumen ini biasanya dilengkapi dengan diagfragma yang berfungsi sebagai

elemen sensor terhadap tekanan hidrostatik cairan.

an level pada drum boiler, umumnya digunakan transmitter tekanan

yang instalasinya dilengkapi dengan isolasi, kolom air-sirkulasi dan reservoir kondensasi.

Untuk pengukuran level pada tangki yang bertekanan rendah (misalnya tangki kondensat

transmitter level tipe pipa-torsi ( level-troll ).

14


. Memperlihatkan suatu “ kolom “ terbuka diisi dengan cairan setinggi 12 inci yang

an tekanan atmosferik (0 psig), jadi tekanan P =

432 psig. Dengan mempergunakan faktor konversi 27,7

2O dengan anggapan

), maka kita dapat menyatakan bahwa level atau

yang diukur disini adalah beda tekanan


Instrumen ini biasanya dilengkapi dengan diagfragma yang berfungsi sebagai

, umumnya digunakan transmitter tekanan

sirkulasi dan reservoir kondensasi.

ndah (misalnya tangki kondensat), maka

Kontrol & Instrumen

2.3.6 Sistem Gelembung Udara (Tangki Terbuka)

Alat pengukur tinggi permukaan dengan sistem gelembung udara ini terdiri dari sumber udara,

katup pengatur tekanan, rota meter /

tembaga.

Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :

Pipa tembaga yang bagian ujung bawahnya dibuat berlubang kecil, dicelupkan ke dalam

tangki yang berisi cairan dan berada di atas dasar tangki

dimasukan sedikit demi sedikit dengan katup pengatur tekanan kemudian usahakan aliran dibuat

konstant agar diperoleh hasil pengukuran yang teliti. Tekanan yang terukur pada manometer sebanding

dengan tekanan di ujung pipa yang menunjukan tinggi cairan dalam tangki.

Gambar 2.19 Pengukur Tinggi

2.3.8 Permasalahan Operasioanal

Permasalahan operasional yang umumnya terjadi pada

cair di unit pembankit adalah adanya indikasi

• Kebuntuan atau kebocoran pada tapping

• Wet leg tidak terisi oleh cairan

• Dry leg berisi cairan

• Terjadinya foaming

• Kondisi desain yang tidak sesuai dengan aktual

Sistem Gelembung Udara (Tangki Terbuka)


r tekanan, rota meter / sight glass (gelas pengelihat gelembung), manometer dan pipa

rinsip kerjanya adalah sebagai berikut :


tangki yang berisi cairan dan berada di atas dasar tangki kira-kira 7 cm, lihat gambar 2.19



ng pipa yang menunjukan tinggi cairan dalam tangki.

Pengukur Tinggi Permukaan dengan Sistem Gelembung


operasional yang umumnya terjadi pada saat melakukan pengukuran level zat

adalah adanya indikasi level tidak sama dengan gauge, yang

Kebuntuan atau kebocoran pada tapping

Wet leg tidak terisi oleh cairan

Kondisi desain yang tidak sesuai dengan aktual

15


(gelas pengelihat gelembung), manometer dan pipa


kira 7 cm, lihat gambar 2.19. Udara



Sistem Gelembung

saat melakukan pengukuran level zat

diakibatkan oleh :

Kontrol & Instrumen

2.4. PENGUKURAN TEMPERATUR

Dalam hidup sehari-hari kita menyatakan rasa panas, dingin, hangat atau sejuk berdasarkan

perasaan saja, namun penentuan seperti ini sangat tergantung dari pribadi masing

sehingga tidak dapat menyatakannya dengan tepat. Un

dengan temperatur. Panas dimaksudkan sebagai besarnya energi panas, sedang temperatur adalah

tingkat atau derajat dari panas. Alat yang dipakai untuk mengukur besarnya temperatur disebut

Thermometer.

Standard satuan temperatur yaitu derajat Celcius, Fahrenheit, dan Reamur tetapi yang umum

dipakai adalah derajat Celcius dan Fahrenheit. Derajat Celcius dan Fahrenheit mengambil titik standard

bawah adalah O o C dan 32o F pada saat suhu es mencair dan keduanya berada pada tekanan 760

mmHg. Sedang titik standard atasnya adalah 100

tekanan 760 mmHg.

Makin besar tekanan akan semakin tinggi titik didih air. Dari kedua satuan

diperoleh perbandingan skala, yaitu 5 skala untuk derajat Celcius dan 9 untuk Fahrenheit, lihat gambar

2.21. Untuk mengkonversikan dari Celcius ke Fahrenheit atau sebaliknya adalah sebagai berikut :

100 o C = ( 9/5 x 100 +

212 o F = 5/9 ( 212

Gambar 2.22 Perbandingan Skala Thermometer Celcius dan Fahrenheit

TEMPERATUR

hari kita menyatakan rasa panas, dingin, hangat atau sejuk berdasarkan

penentuan seperti ini sangat tergantung dari pribadi masing

sehingga tidak dapat menyatakannya dengan tepat. Untuk itu, maka disini kita bedakan antara panas



satuan temperatur yaitu derajat Celcius, Fahrenheit, dan Reamur tetapi yang umum

Celcius dan Fahrenheit. Derajat Celcius dan Fahrenheit mengambil titik standard

F pada saat suhu es mencair dan keduanya berada pada tekanan 760

mmHg. Sedang titik standard atasnya adalah 100o C dan 212o F diambil pada suhu didih air dengan

Makin besar tekanan akan semakin tinggi titik didih air. Dari kedua satuan


. Untuk mengkonversikan dari Celcius ke Fahrenheit atau sebaliknya adalah sebagai berikut :

C = ( 9/5 x 100 + 32 ) o F

F = 5/9 ( 212 - 32 ) o C

Perbandingan Skala Thermometer Celcius dan Fahrenheit

16

hari kita menyatakan rasa panas, dingin, hangat atau sejuk berdasarkan

penentuan seperti ini sangat tergantung dari pribadi masing-masing orang

tuk itu, maka disini kita bedakan antara panas



satuan temperatur yaitu derajat Celcius, Fahrenheit, dan Reamur tetapi yang umum

Celcius dan Fahrenheit. Derajat Celcius dan Fahrenheit mengambil titik standard

F pada saat suhu es mencair dan keduanya berada pada tekanan 760

F diambil pada suhu didih air dengan

Makin besar tekanan akan semakin tinggi titik didih air. Dari kedua satuan derajat di atas


. Untuk mengkonversikan dari Celcius ke Fahrenheit atau sebaliknya adalah sebagai berikut :

Perbandingan Skala Thermometer Celcius dan Fahrenheit


2.4.1 Thermometer Gelas / Zat Cair

Pada dasarnya thermometer jenis ini terdiri dari tabung kapiler dalam kemasan gelas yang

berskala dan berisi cairan, lihat gambar 2.23. Umumnya zat cair yang digunakan adalah alkohol atau

air raksa. Alkohol dipakai pada pengukuran temperatur rendah sedang air raksa untuk temperatur

tinggi.

Prinsip kerja thermometer ini berdasarkan perubahan volume zat cair yang disebabkan oleh

perubahan temperatur, karena zat cair berada pada tabung kapiler yang berskala maka perubahan

temperatur dapat dibaca.

Besarnya perubahan volume zat cair akibat perubahan temperatur dapat dihitung dengan :

Vt = Vo (1 + βt)

Dimana : Vt = volume zat cair pada suhu T

Vo = volume mula

β = koefisien zat cair

t = perubahan suhu

Gambar 2.23 Thermometer Gelas

2.4.2 Thermometer Bimetal

Thermometer Bimetal terdiri dari dua jenis logam yang mempunyai koefisien muai berbeda

dan kedua logam ini digabungkan menjadi satu, lihat gambar 2.24a.

Prinsip kerjanya sebagai berikut :

Kontrol & Instrumen

Apabila terjadi kenaikan temperatur maka logam yang koefisiennya

lebih panjang, karena tertahan oleh satuannya maka logam tersebut akan melengkung dan membe

defleksi, lihat gambar 2.24b.

Jenis logam yang dipakai adalah Invar dan Alloy nikel

dipanaskan akan mengalami perubahan panjang sebagai berikut :

Lt = Lo ( 1 + α t )

Dimana : Lt = perubahan panjang

Lo = panjang mula

α = koefisien muai panjang

t = perubahan temperatur

a.

Gambar

Termometer bimetal ini dapat dibuat dala

Biasanya digunakan sebagai pengontrol (

akurasi 0.5 – 12 C. Keunggulan dari termometer bimetal ini antara lain biayanya rendah, hampir tidak

memerlukan perawatan, dan stabil.

Apabila terjadi kenaikan temperatur maka logam yang koefisiennya lebih besar akan

lebih panjang, karena tertahan oleh satuannya maka logam tersebut akan melengkung dan membe

Jenis logam yang dipakai adalah Invar dan Alloy nikel - besi. Suatu batang logam bila

n mengalami perubahan panjang sebagai berikut :

t )

= perubahan panjang

= panjang mula

= koefisien muai panjang

= perubahan temperatur

b.

Gambar 2.24 Thermometer Bimetal

Termometer bimetal ini dapat dibuat dalam bentuk lilitan, piringan (

pengontrol (thermostat). Range pengukurannya antara

12 C. Keunggulan dari termometer bimetal ini antara lain biayanya rendah, hampir tidak

18

lebih besar akan memuai

lebih panjang, karena tertahan oleh satuannya maka logam tersebut akan melengkung dan membentuk

besi. Suatu batang logam bila

m bentuk lilitan, piringan (disc), atau spiral.

). Range pengukurannya antara -65 – 430 C dengan

12 C. Keunggulan dari termometer bimetal ini antara lain biayanya rendah, hampir tidak

Kontrol & Instrumen

2.4.3 Termokopel

Termokopel terdiri dari dua log

gambar 2.25a dan 2.25b. Pada gambar 2.25

dan diberi sumber panas pada ujung yang lain akan timbul tegangan listrik berupa mili volt.

Sedangkan pada gambar 2.25

titik A diberi sumber panas dan titik B berada pada media dingin maka dititk A dan B akan timbul

tegangan seperti halnya pada gambar 2.25a. Gambar 2.25

termokopel, dan gambar 2.25d, menunjukan pemasangannya pada suatu peralatan.

Gambar. a

Beda potensial antara kedua kontak hanya ada bila terdapat beda temperatur antara keduanya

Gambar d.

Ada beberapa type Thermocouple yaitu :

Termokopel terdiri dari dua logam berlainan jenis yang digabungkan seperti terlihat pada

.25a dan 2.25b. Pada gambar 2.25a, salah satu ujung dari kedua logam tersebut digabungkan


bar 2.25b, kedua ujung-ujung logam disambung, bila pada sambungan


halnya pada gambar 2.25a. Gambar 2.25b, memperlihatkan bentuk fi

d, menunjukan pemasangannya pada suatu peralatan.

Gambar. b


Gambar c. Fisik Termokopel

Gambar d. Pemasangan Termokopel

Gambar 2.25 Termokopel

yaitu :

19

seperti terlihat pada

a, salah satu ujung dari kedua logam tersebut digabungkan


ujung logam disambung, bila pada sambungan


b, memperlihatkan bentuk fisik dari


Gambar c. Fisik Termokopel


Type Jenis Logam Warna Kabel Batas Pengukuran

T

J

K

E

S

R

Copper - Costantan

Iron - Costantan

Chromel - Alumel

Chromel - Costantan

90 % Platinum - 10 % Rhodium

87 % Platinum - 13 % Rhodium

Biru - Merah

Putih - Merah

Kuning - Merah

Ungu - Merah

Hitam - Merah

Hitam - Merah

- 200 o C s / d 371 o C

- 190 o C s / d 760 o C

- 190 o C s / d 1260 o C

- 100 o C s / d 1260 o C

0 o C s / d 1482 o C

- 0 o C s / d 1482 o C

Dari beberapa jenis termokopel yang banyak dipakai adalah type T, J dan K

2.4.4 Temperatur Resistansi Detektor (RTD)

RTD terbuat dari metal konduktor (platinum) dan memiliki koefisien hambatan positif. RTD

juga banyak dikenal sebagai PT – 100 atau PTC (positive temperature coefficient). Besarnya harga

tahanan terhadap perubahan temperatur adalah :

Rt = Ro ( 1 + α t )

Dimana : Rt = tahanan listrik pada temperatur T o C (Ω)

Ro = tahanan listrik pada temperatur 0 oC (Ω)

α = koefisien tahanan terhadap perubahan temperatur (Ω/°C)

Logam yang digunakan dan batas pengukurannya ditunjukan pada tabel berikut :

Bahan Logam Batas Pengukuran Perubahan Tahanan Per °C

Platina (Pt) -200°C s/d 500°C 0.385

Tembaga (Cu) -200°C s/d 500°C 0.427

Nikel (Ni) -200°C s/d 500°C 0.617

Rangkaian pengukur temperatur dengan tahanan.

Rangkaian pengukur temperatur ini adalah suatu jembatan Wheat Stone yang diperlihatkan pada

gambar 2.26a. Tahanan R1, R2 dan R3 adalah konstan , sedang Rt merupakan tahanan yang

harganya berubah bila ada perubahan temperatur. Gambar 2.26b. memperlihatkan instalasi

pemasangan RTD .

Kontrol & Instrumen

Gambar a. Rangkaian Pengukur temperatur dengan Tahanan

2.4.5 Thermistor

Negative temperatur koefisien thermistor suatu alter

temperatur dibuat dari bahan semi konduktor. Susunan dari bahan

disesuaikan dengan daerah range kerja dari elemen

campuran dari : cobalt, copper, iron , magnesium, mangan

Gabungan penyusun material tersebut disebut thermistor.

Thermistor terdiri-dari potongan material semi konduktor yang mempunyai dua sambungan

kawat saling berbeda. Thermistor

temperatur padanya, tahanan listrik dari alat tersebut menjadi turun. Biasany

KiloOhm pada 0oC dan akan menjadi 200 Ohm pada 100

pengukuran yang sangat teliti untuk mengontrol perbedaan temperatur.

thermistor dapat dibuat dari - 100 o

koefisien dari tahanan listriknya dapat dinyatakan :

α = - B / T 2 …… Ohm / K

Gambar a. Rangkaian Pengukur temperatur dengan Tahanan

Gambar b. Instalasi RTD

Gambar 2.26

temperatur koefisien thermistor suatu alternatip lain deteksi elemen panas

temperatur dibuat dari bahan semi konduktor. Susunan dari bahan-bahan tersebut tergantung atau

disesuaikan dengan daerah range kerja dari elemen-elemen tersebut, dapat digunakan dua atau lebih

campuran dari : cobalt, copper, iron , magnesium, manganase, nikel , tin, titanium, vanadium dan zine.

Gabungan penyusun material tersebut disebut thermistor.

dari potongan material semi konduktor yang mempunyai dua sambungan

kawat saling berbeda. Thermistor dikatakan negatip temperatur koefisien bila diberikan kenaikan

temperatur padanya, tahanan listrik dari alat tersebut menjadi turun. Biasanya harga tahanan listrik 10

C dan akan menjadi 200 Ohm pada 100o C, hal ini menjadikan suatu peralatan

ti untuk mengontrol perbedaan temperatur. Range atau daerah kerja o C sampai + 300 o C untuk beberapa type thermistor.

koefisien dari tahanan listriknya dapat dinyatakan :

…… Ohm / K

21

natip lain deteksi elemen panas/

bahan tersebut tergantung atau

elemen tersebut, dapat digunakan dua atau lebih

ase, nikel , tin, titanium, vanadium dan zine.

dari potongan material semi konduktor yang mempunyai dua sambungan

sien bila diberikan kenaikan

a harga tahanan listrik 10

hal ini menjadikan suatu peralatan

Range atau daerah kerja

untuk beberapa type thermistor. Temperatur

Kontrol & Instrumen

dimana : B = Konstan temperatur untuk thermistor

T = Temperatur dalam Kelvin

Positif temperatur koefisien thermistor.

Positif temperatur koefisien thermistor dibuat dari bahan campuran

titonotes. Positif temperatur koefisien pertama kali dibuat untuk memproteksi gulungan kawat dari

travo dan motor- motor listrik.Karakteristik dari peralatan ini dapa

dibawah.

Gambar 2.26 Resistance Temperatur Characteristic for

Tahanan listrik dari PTC thermistor adalah rendah dan relatif konstan pada temperatur yang

rendah. Bila temperatur TR naik, tahanan listrik pada temperatur tersebut menjadi sangat

TR pada gambar 2.27, adalah daerah kerja atau daerah

PTC ditempatkan atau ditempelkan pada gulungan kawat per

dihubungkan seri dengan kontaktor atau

2.4.6 Permasalahan Operasional

Permasalahan operasional yang umum

unit pembangkit yaitu adanya indikasi yang tidak sesuai dengan proses, yang dapat diakibatkan :

• Sambungan kabel longgar

• Sambungan kabel yang terhubung pendek

• Kerusakan pada sensor

• Kabel sambungan tidak s

• Lokasi pemasangan sensor yang tidak tepat

na : B = Konstan temperatur untuk thermistor

T = Temperatur dalam Kelvin

Positif temperatur koefisien thermistor.

Positif temperatur koefisien thermistor dibuat dari bahan campuran barium, lead

temperatur koefisien pertama kali dibuat untuk memproteksi gulungan kawat dari

motor listrik.Karakteristik dari peralatan ini dapat dilihat seperti pada gambar 2.27

Resistance Temperatur Characteristic for PTC The


Bila temperatur TR naik, tahanan listrik pada temperatur tersebut menjadi sangat

, adalah daerah kerja atau daerah Swithcing temperature. Dalam penggunaannya

PTC ditempatkan atau ditempelkan pada gulungan kawat peralatan yang akan diproteksi. Ia

dihubungkan seri dengan kontaktor atau relay proteksi.

Permasalahan operasional yang umum terjadi pada saat melakukan pengukuran temperatur

adanya indikasi yang tidak sesuai dengan proses, yang dapat diakibatkan :

Sambungan kabel longgar

Sambungan kabel yang terhubung pendek

Kabel sambungan tidak sesuai dengan thermocouple

Lokasi pemasangan sensor yang tidak tepat

22

barium, lead dan spontium

temperatur koefisien pertama kali dibuat untuk memproteksi gulungan kawat dari

dilihat seperti pada gambar 2.27

PTC Thermistor


Bila temperatur TR naik, tahanan listrik pada temperatur tersebut menjadi sangat besar. Titik

. Dalam penggunaannya

alatan yang akan diproteksi. Ia

terjadi pada saat melakukan pengukuran temperatur di

adanya indikasi yang tidak sesuai dengan proses, yang dapat diakibatkan :


2.5 PENGUKURAN ALIRAN

Aliran adalah jumlah fluida yang bergerak pada suatu pipa / penampang persatuan waktu 1/

det, GPM, T/ jam . Fluida tersebut dapat berupa zat cair, padat atau gas.

Aliran dapat dibedakan yaitu : aliran laminer dan turbulen.

• Aliran Laminer.

Terjadi apabila fluida didalam pipa bergerak/ mengalir sejajar dengan dinding pipa, lihat

gambar 2.28a.

• Aliran Turbulen.

Terjadi apabila gerakan/ aliran fluida didalam pipa tidak beraturan, lihat gambar 2.28b.

Gambar a. Aliran Laminer Gambar b. Aliran Turbulen

Gambar 2.28

Maksud dari pengukuran aliran adalah :

1. Untuk menetukan jumlah fluida yang masuk ataupun ke luar dalam suatu proses.

2. Untuk keperluan perhitungan terutama yang menyangkut pemakaian air, uap, udara dan bahan

bakar.

2.5.1 Pengukuran Aliran berdasarkan Beda Tekanan

Untuk mengukur aliran fluida didalam suatu pipa dapat dilakukan dengan memasang

penghalang atau penyempit dan biasa disebut dengan elemen primer. Maksud dari pemasangan

penghalang tersebut adalah untuk mendapatkan beda tekanan. Hubungan antara aliran dengan beda

tekanan tidak linier, sehingga untuk perhitungan aliran diperlukan pengakar.

Q = K √ ( P1 - P 2 )


Dimana : Q = Flow / aliran

K = Konstanta

P1 - P2 = Beda tekanan

a. Plat orifice

Pengukur aliran dengan menggunakan plat orifice ini relatif murah dan mudah pemasangannya.

Plat ini terbuat dari bahan logam yang kuat, agar tidak mudah erosi dan korosi. Ada tiga tipe plat

orifice yang umum dipakai yaitu konsentris, eksentris dan segmen , lihat gambar 2.29a, 2.29b dan

2.29c.

Plat orifice tipe konsentris merupakan elemen primer yang sering digunakan, sedangkan yang

tipe eksentris dan segmen dipakai untuk mengukur aliran yang mengandung bahan-bahan padat.

Pada gambar 2.29b, diperlihatkan contoh pemasangan plat orifice tipe konsentris.

a. Konsentris b. Eksentris c. Segmen

d. Pemasangan Plat orifice Tipe Konsentris

Gambar 2.29 Macam – macam Orifice

Kontrol & Instrumen

b. Tabung Venturi

Tabung venturi mempunyai bentuk

memperlihatkan cara pemasangannya. Bagian tap

umumnya dibuat berlubang-lubang (

dihubungkan menjadi satu. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan tekanan rata

masing-masing tap, sehingga akan menghasil

untuk mengurangi kehilangan tekanan. Umumnya digunakan di compressor dan pada proses yang

bertekanan rendah.

a.

c. Nozzle Aliran Termokopel

Tap ( lubang pengukur tekanan ) positif dan negatif

kira-kira satu kali diameter pipa di depan

lihat gambar 2.31 b. Dan gambar 2.31 c gambar 2.31

Tabung venturi mempunyai bentuk seperti terlihat pada gambar 2.30a dan 2.30

memperlihatkan cara pemasangannya. Bagian tap positif dan negatif pada tabung venturi

lubang (sekeliling pipa). Kemudian lubang

menjadi satu. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan tekanan rata

masing tap, sehingga akan menghasilkan pengukuran yang teliti. Tabung venture dipakai


b.

Gambar 2.30 Tabung Venturi

Tap ( lubang pengukur tekanan ) positif dan negatif pada nozel aliran ditempatkan pada jarak

kira satu kali diameter pipa di depan nozel, dan setengah diameter pipa di

b. Dan gambar 2.31 c gambar 2.31 a, adalah bentuk fisik dari Nozzle aliran.

a.

25

eperti terlihat pada gambar 2.30a dan 2.30b

positif dan negatif pada tabung venturi

sekeliling pipa). Kemudian lubang-lubang tersebut

menjadi satu. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan tekanan rata-rata pada

Tabung venture dipakai


pada nozel aliran ditempatkan pada jarak

nozel, dan setengah diameter pipa di belakang nozel,

, adalah bentuk fisik dari Nozzle aliran.

Kontrol & Instrumen

d. Tabung pitot

Prinsip kerja untuk memperoleh beda tekanan pada tabung pipa adalah sebagai berikut : fluida

yang mengalir pada suatu pipa mempunyai kecepatan V dan tekanan P tertentu. Kita pandang aliran

segaris lurus dengan benda padat diam di ten

dengan mendekatnya fluida pada benda tersebut, maka fluida mengalami perlambatan sampai

akhirnya pada titik yang tepat di muka benda, kecepatan fluida = 0.

akan menaikan tekanan dari P1 menjadi

dari elemen perimer dari tabung pitot.

b.

c.

Gambar 2.31 Nozzle Aliran


mempunyai kecepatan V dan tekanan P tertentu. Kita pandang aliran

segaris lurus dengan benda padat diam di tengah-tengah pipa, lihat gambar 2.32


a titik yang tepat di muka benda, kecepatan fluida = 0. Perlambatan kecepatan fluida

i P1 menjadi P2. Pada gambar 2.31 b dan 2.32 c, diperlihatkan contoh

men perimer dari tabung pitot.

26


mempunyai kecepatan V dan tekanan P tertentu. Kita pandang aliran

tengah pipa, lihat gambar 2.32a. Kemudian


Perlambatan kecepatan fluida

c, diperlihatkan contoh

Kontrol & Instrumen

Dall Tube

Dall Tube dikembangkan oleh

venturi tube yang memberikan tekanan differential yang lebih tinggi dan pengembalian tekanan

yang lebih baik dari venturi pada diameter yang sama.

sebagai berikut :

(b)

(c)

Gambar 2.32 Tabung Pitot

Dall Tube dikembangkan oleh Firm of Kent Instrument. Type ini merupakan modifikasi dari


yang lebih baik dari venturi pada diameter yang sama. Desain dari elemen peralatan tersebut adalah

(a)

27

Type ini merupakan modifikasi dari


dari elemen peralatan tersebut adalah


Gambar 2.33 Dall Flow Tub

Saat pertama fluida mengalir membentur dan kemudian mengalir melalui kerucut pendek

yang mempunyai sudut curam kebagian yang berbentuk silinderis pada setiap sisi dari throat slot.

Fluida akan melewati dua ujung yang tajam yaitu, A dan B menyebrang throat slot terbuka kemudian

melewati dua ujung tajam C dan D.

Kemudian fluida terus mengalir melalui kerucut yang membesar dengan sudut 15o sampai

mencapai diameter maksimum pipa. Panjang dari kerucut ini kira-kira 5 kali diameter pipa. Overall

Pressure Lost 5 % lebih rendah dari venturi. Peralatan ini mempunyai panjang keseluruhan kira-kira 2

kali diameter pipa.

2.5.3 Rota Meter

Rota meter ini terdiri dari suatu kerucut yang terbuat dari gelas atau bahan lain yang

transparan dan berskala dengan suatu pelampung di dalamnya, lihat gambar 2.35a. Beberapa

pelampung untuk keperluan ini dapat juga dilihat pada gambar 2.35 b. Pelampung ini dibuat dari

bahan-bahan yang tahan karat terhadap fluida yang mengalir biasanya terbuat dari stainless steel. Oleh

karena adanya aliran fluida, maka pelampung akan naik dan dalam keadaan setimbang akan diam pada

suatu posisi, makin besar alirannya makin tinggi posisinya. Rota meter harus dipasang tegak lurus (

tidak boleh miring dari 2o ).

Disini terlihat bahwa, beda tekanan P tidak tergantung dari posisi pelampung. Jadi pada posisi

manapun beda tekanan akan konstan. Oleh karena luas penampang kerucut berubah terhadap posisi

pelampung, maka luas penampang dimana fluida mengalir di sekeliling pelampung juga tergantung

pada posisi. Penampang aliran fluida ini berbentuk cicin. Di dalam aliran ini dianggap berlaku

persamaan kontinuitas dan bournauli, sehingga pelampung akan mengatur dirinya sendiri pada posisi

dimana kedua persamaan tadi dipenuhi.

Kontrol & Instrumen

Jadi laju aliran Q hanya merupakan fungsi dari luas kerucut. Bila sudut kemiringan kerucut

kecil, maka luas kerucut ini sebanding dengan posisi pelampung.

diukur sebanding dengan tinggi pelampung. Oleh karena berat jenis fluida mempengaruhi persamaan di

atas, maka setiap rota meter dikalibrasi untuk fluida tertentu.

2.5.4 Meter Aliran Turbin

Salah satu piranti pengukur aliran yang cukup teliti adalah jenis meter aliran turbin. Turbin

akan berputar apabila aliran cairan mengenai dan mendorong baling


kecil, maka luas kerucut ini sebanding dengan posisi pelampung. Dengan demikian de


atas, maka setiap rota meter dikalibrasi untuk fluida tertentu.

a. Jenis - Jenis Pelampung.

b. Rota Meter.

Gambar 2.35 Rotameter


cairan mengenai dan mendorong baling-baling dari turbin, lihat gambar

29


Dengan demikian debet yang akan



dari turbin, lihat gambar

Kontrol & Instrumen

2.36. Suatu kumparan penerima (pick up coil

pulsa listrik, apabila baling-baling tersebut berputar.

Frekuensi pulsa yang dihasilkan akan sebanding dengan laju aliran dari cairan .

Dimana Q = laju aliran

f = Frekuensi pulsa

K = Koefisien aliran.

Gambar 2.36


Permasalahan operasional yang umum terjadi

pembangkit adalah:

1. Adanya indikasi aliran menjadi lebih besar, disebabkan oleh:

o Low tapping buntu

o High tapping berisi cairan (untuk gas meter)

o Low tapping bocor

o Desain meter tidak sesuai dengan aktual

2. Adanya indikasi aliran menjadi lebih rendah, disebabkan oleh:

o High tapping buntu

o Low tapping berisi cairan (untuk gas meter)

o High tapping bocor

o Desain meter tidak sesuai dengan aktual

3. Adanya indikasi berfluktuasi, disebabkan oleh:

o Tapping terhalang

o Koneksi kabel longgar

pick up coil) yang terpasang di atas badan meter akan mengahasilkan

baling tersebut berputar.

Frekuensi pulsa yang dihasilkan akan sebanding dengan laju aliran dari cairan .

Dimana Q = laju aliran

Frekuensi pulsa

K = Koefisien aliran.

Gambar 2.36 Meter Aliran Turbin.

Permasalahan Operasioanal

operasional yang umum terjadi saat melakukan pengukuran aliran

menjadi lebih besar, disebabkan oleh:

berisi cairan (untuk gas meter)

Desain meter tidak sesuai dengan aktual

Adanya indikasi aliran menjadi lebih rendah, disebabkan oleh:

si cairan (untuk gas meter)

Desain meter tidak sesuai dengan aktual

Adanya indikasi berfluktuasi, disebabkan oleh:

Koneksi kabel longgar

30

) yang terpasang di atas badan meter akan mengahasilkan

akukan pengukuran aliran di unit


2.6 KALIBRASI

Kalibrasi pada umumnya merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari

suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi

tertentu. Contohnya, termometer dapat dikalibrasi sehingga kesalahan indikasi atau koreksi dapat

ditentukan dan disesuaikan (melalui konstanta kalibrasi), sehingga termometer tersebut menunjukan

temperatur yang sebenarnya dalam celcius pada titik-titik tertentu di skala.

Kalibrasi diperlukan untuk:

• Perangkat baru

• Suatu perangkat setiap waktu tertentu

• Suatu perangkat setiap waktu penggunaan tertentu (jam operasi)

• Ketika suatu perangkat mengalami tumbukan atau getaran yang berpotensi mengubah kalibrasi

• Ketika hasil observasi dipertanyakan

Berikut ini adalah contoh – contoh kalibrasi yang dilakukan di unit pembangkit pada peralatan –

peralatan instrumen.

1. Kalibrasi Thermocouple

Detail aktivitasnya:

a. Buka tutup terminal Thermocouple

b. Lepas koneksi kabel pada terminal thermocouple

c. Isolasi kabel untuk menghindari short circuit, kemudian amankan kabel pada tempat yang

aman

d. Tutup kembali tutup terminal

e. Lepas thermocouple dari casing

f. Tutup lubang casing thermocouple

g. Bawa thermocouple ke lab kalibrasi instrumen

h. Lakukan kalibrasi thermocouple dengan JOVRA. Berikan pemanasan scara bertahap

100°,200°,300°,400°,dst sesuai dengan range kerja thermocouple

i. Hubungkan multimeter dengan terminal Thermocouple untuk mengukur sinyal temperatur.

Catat penunjukan multimeter pada form kalibrasi untuk tiap tahap pemanasan JOVRA.

j. Lakukan analisa kalibrasi

k. Lakukan pemasangan kembali untuk Thermocouple yang berkondisi baik

l. Buka penutup lubang casing


m. Pasang kembali Thermocouple pada casingnya semula.

n. Kembalikan kabel Thermocouple pada tempatnya

o. Buka tutup terminal Thermocouple kemudian pasang kembali kabel pada terminal sesuai

polaritasnya. Tutup kembali tutup terminal Thermocouple.

p. Pastikan Thermocouple berikut kabel terminal sudah terpasang dengan baik.

q. Pastikan sudah terdapat penunjukan sinyal Thermocouple di DCS atau CCR

r. Bersihkan area kerja berikut peralatannya.

2. Kalibrasi control valve di PLTGU

a. Pastikan kondisi CPU di DDC/dcs dalam kondisi normal.

b. Pastikan kondisi Signal Conditioner dalam kondisi baik (sudah dikalibrasi)

c. Siapkan Recorder dan PC Terminal.

d. Hubungkan konektor kabel Recorder ke konektor pada panel DDC no 1 [CJP01],

kemudian nyalakan Recorder dengan obeng (+)

e. Pasang konektor kabel komunikasi optik PC Terminal pada konektor Engineering Console

pada RS232C Change Unit, kemudian nyalakan PC terminal.

f. Nyalakan PC Unit untuk melihat logic diagram pembukaan dan penutupan valve.

g. Berikan injeksi sinyal perintah melalui PC Terminal dengan besaran ekivalen

0%,25%,50%,75%,100%(0,0.25,0.5,0.75,1)

h. 8. Amati hasil print out pada Recorder, kemudian bandingkan sinyal perintah dan sinyal

feedback dari Control valve.

i. Lakukan adjustment Servo Moog bila terjadi perbedaan antara sinyal perintah dan sinyal

feedback yang melebihi nilai toleransi 4%

j. Lakukan langkah 7-10 sampai didapatkan hasil maksimum (perbedaan 0%) atau nilai

perbedaan minimum dalam range toleransi 4%

3. Kalibrasi Flame detector PLTGU

a. Matikan power NFB dari Flame detector pada panel instrumen DDC

b. Lepas Flame detector dari casing

c. Tutup sensor dari Flame detector

d. Tutup lubang casing dengan isolasi kertas

e. Lepas koneksi kabel pada terminal Flame detector

f. Isolasi kabel kemudian amankan kabel pada tempat aman


g. Setelah pekerjaan mekanik selesai siapkan pemasangan kembali Flame detector

h. Bersihkan lensa sensor Flame detector

i. Pasang kembali koneksi kabel pada terminal Flame detector

j. Hidupkan kembali power NFB Flame detector

k. Lakukan loop test. Hadapkan lensa sensor Flame detector pada nyala api (korek api/lilin)

l. Monitor sinyal "Flame ON" di DDC untuk Flame detector yang di test

m. Matikan nyala api kemudian monitor sinyal "Flame OFF"

n. Lakukan langkah 11-13 untuk tiap-tiap Flame detector kemudian lakukan secara bersamaan

sekaligus

o. Pasang kembali Flame detector setelah dilakukan loop test dan dinyatakan “OK”

p. Bersihkan area kerja berikut peralatannya.

2.7 ELEMEN-ELEMEN SEKUNDER

Instrumen yang mengukur tekanan diferensial yang terjadi pada elemen primer, dan

mengkonversikan kedalam suatu penunjuk aliran tersebut disebut elemen sekunder. Elemen sekunder

ini dapat dibagi dalam dua katagori seperti yang telah diuraikan berikut.

1. Katagori pertama :

Non linear scale flowmeter yaitu : flowmeter yang mempunyai skala membesar apabila aliran

bertambah besar.

2. Katagori kedua :

Kategori kedua ini lebih komplek dan cocok dengan square flow dan mempunyai skala yang

linear. Elemen sekunder yang umum digunakan untuk mengukur aliran adalah Flow trasmiter.

Gambar 2.36 , adalah bentuk fisik dari Flow transmiter elektronik.

Gambar 2.36 Bentuk Fisik Flow Transmiter.


BAB III

DCS, DDC & PLC

3.1 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM (DCS)

3.1.1 Definisi DCS

a. Sistem peralatan yang sangat vital sebagai pengatur (governor) & sequence dari unit

pembangkit tenaga listrik

b. Merupakan sistem kontrol yang mampu menghimpun (mengakuisisi) data dari lapangan dan

memutuskan akan diapakan data tersebut. Secara singkat DCS -> ambil/baca data + lakukan

pengontrolan berdasarkan data tersebut. Data – data yang telah diperoleh dari lapangan bisa

disimpan untuk rekaman atau keperluan – keperluan masa datang, atau digunakan dalam proses

– proses saat itu juga, atau bisa juga digabung dengan data – data dari bagian lain proses, untuk

kontrol lanjutan dari proses yang bersangkutan.

c. Sebuah sistem pengontrolan yang bekerja menggunakan beberapa controller dan

mengkoordinasikan kerja semua controller tersebut. Masing – masing controller tersebut

menangani sebuah plant yang terpisah. Controller yang dimaksud adalah PLC.

3.1.2 Komponen Penyusun

a. Operator console

Alat ini mirip monitor komputer. Digunakan untuk memberikan informasi umpan balik

tentang apa yang sedang dikerjakan atau dilakukan dalam pabrik, selain itu juga bisa

menampilkan perintah yang diberikan pada sistem kontrol. Melalui konsol ini juga, operator

memberikan perintah pada instrumen – instrumen di lapangan.

b. Engineering Console

Merupakan stasiun – stasiun untuk para teknisi yang digunakan untuk mengkonfigurasi sistem

dan juga mengimplementasi algoritma pengontrolan.

c. History Module

Alat ini mirip dengan harddisk pada komputer. Alat ini digunakan untuk menyimpan

konfigurasi DC dan juga konfigurasi semua titik di pabrik. Alat ini juga bisa digunakan untuk

menyimpan berkas-berkas grafik yang ditampilkan di konsol dan banyak sistem saat ini

mampu menyimpan data-data operasional pabrik


d. Data Historian

Biasanya berupa perangkat lunak yang digunakan untuk menyimpan variabel – variabel

proses, set point dan nilai-nilai keluaran. Perangkat lunak ini memiliki kemammpuan laju scan

yang tinggi dibandingkan History Module

e. Control Modules

Ini seperti otaknya DCS. Disinilah fungsi-fungsi kontrol dijalankan, seperti kontrol PID,

kontrol pembandingan, kontrol rasio, operasi-operasi aritmatika sederhana maupun

kompensasi dinamik. Saat ini sudah ada peralatan modul kontrol yang lebih canggih dengan

kemampuan yang lebih luas

f. I/O

Bagian ini digunakan untuk menangani masukan dan luaran dari DCS. Masukan dan luaran

tersebut bisa analog, bisa juga digital. Masukan/luaran digital seperti sinyal-sinyal ON/OFF

atau Start/Stop. Kebanyakan dari pengukuran proses dan luaran terkontrol merupakan jenis

analog

Gambar 3.1 Arsitektur Sistem Kontrol Terdistribusi

3.1.3 Interface DCS

a. Human – Machine Interface

Interface antara DCS dan Operator

Monitoring terpusat dari plant


Menyajikan informasi plant terkini kepada perator menggunakan graphical user interface

Menerjemahkan instruksi operator terhadap mesin

Memungkinkan operator untuk melakukan operasi, pengembangan, maintenance dan

troubleshooting

b. Engineering Interface

Interface antara DCS dan Engineer

Memungkinkan pembangunan sistem dan maintenance software DCS

Engineering Development Station

c. Interface ke Sistem Lain

Supervicory Computer Interface

Menghubungkan DCS ke supervisory komputer, mentransmisikan data kontrol dan

menerima perintah supervisory operation dan setting optimal

Control Sub-system interface

Menghubungkan DCS ke tipe instrumen lain seperti PLC, analyzer komposisi untuk

mengintegrasikan operasi plant, dll.

d. Interface Proses

Interface antara DCS dan plant (field instruments)

Control Station menerima sinyal pengukuran dari sensor dan melakukan perhitungan

kontrol sesuai dengan deviasi harga set-point

Sinyal output dikirim ke elemen kontrol akhir (final control element) untuk melakukan

aksi kompensasi


Gambar 3.2 Interface Proses

3.1.4 Tujuan Pemakaian DCS

Meningkatkan kinerja sistem kontrol plant di bidang:

a. Produksi

- Mengoptimalkan jadwal produksi (production schedule)

- Mengoptimalkan penempatan peralatan (equipment assignment)

b. Konsistensi Produk

c. Efisiensi

- Penghematan energi dan material

d. Keselamatan

e. Biaya

- Optimasi Plant-wide

- Optimasi tenaga kerja

3.1.5 Konfigurasi DCS

Konfigurasi umumnya dilakukan dari workstation

Seluruh pengontrol sebagai satu database yang memungkinkan komunikasi peer-to-peer dalam

strategi kompleks

Database mungkin terletak pada workstation, dengan salinan pada pengontrol, terkadang proses

download diperlukan selama backup pengontrol redundant berlangsung

Tampilan, data, dan trend juga harus dikonfigurasikan

Pemisah PC, biasanya add-on, harus mengkonfigurasikan hubungan unik kepada kontrol dan

tampilan, dll, dalam pemisahan database seperti dengan PLC


Gambar 3.3 Konfigurasi DCS

Gambar 3.4 Tipe dan Jumlah I/O (DCS vs PLC)

Gambar 3.5 Future Trend DCS


Gambar 3.6 Desain Trend DCS Saat Ini

3.2 DIRECT DIGITAL CONTROLLER (DDC)

3.2.1 Definisi DDC

DDC merupakan kontrol otomatis dari kondisi atau proses oleh peralatan digital (komputer).

DDC memiliki sifat – sifat sebagai berikut:

a. Bagian dari komputer yang merupakan bagian pusat dari sistem kontrol, merupakan sistem

pengganti yang meliputi modul input dan output. Jika ada kegagalan dari komputer di sisi

kontrol, sesegera mungkin komputer lain yang berada dalam keadaan stand by secara

otomatis akan mengambil alih sehingga tidak terjadi masalah selama operasi.

b. Semua logika DDC semula dibuat dengan pemeliharaan alat untuk IDOL yang telah

dikembangkan oleh MHI. Dengan menerapkan IDOL, kita dapat dengan mudah mengedit,

memodifikasi atau monitor logika DDC dalam waktu yang sangat singkat tanpa

pengetahuan khusus untuk programing.

3.2.2 Konfigurasi Sistem Kontrol DDC pada PLTGU

Sistem kontrol total terdiri dari sub system berikut ini:

a. System komunikasi man-machine

b. Host computer

- Data acquisition system (DAS)

- Block coordination controller

c. Slave computer

- Gas Turbine (GT) controller

Kontrol & Instrumen

- Heat Recovery Steam

- Steam Turbine (ST) controller

- BOP & Auxiliaries controller

d. Network communication system

Berikut ini adalah diagram alur sistem kontrol di PLTGU Gresik

3.2.3 Komponen Sistem

Komponen internal dari Direct Digital Controller

a. Sistem Transfer Unit (STU)

Unit ini mempunyai dua fungsi utama, yaitu untuk

untuk system alarm pada sistem kontrol.

komputer, power supply, fans dan

B memberi isyarat. Lalu sistem dapat mengganti secara otomatis sesuai dengan

logic dan alarm masing – masing mengindikasi

komputer dapat dilakukan dengan

komputer memiliki tombol alternatif ”CONTROL” dan ”STAND BY”

b. Computer Chassis

CPU cards dan PI/O cards disusun pada casis ini. Data untuk DDC (

back up memory, sehingga setelah mematikan sumber power

maintenance tidak perlu untuk ditransfer.

team Generator (HRSG) controller

controller

BOP & Auxiliaries controller

system

diagram alur sistem kontrol di PLTGU Gresik.

Direct Digital Controller (DDC) adalah sebagai berikut:

dua fungsi utama, yaitu untuk mengganti ke sistem kontrol cadangan dan

alarm pada sistem kontrol. Setelah mendeteksi status sinyal yang

s dan cable connection, sinyal tertentu dari komputer A dan komputer

B memberi isyarat. Lalu sistem dapat mengganti secara otomatis sesuai dengan

masing mengindikasi front panel dari unit. Pemilihan sisi kontrol dari

kan dengan menekan tombol ”push” pada front panel

komputer memiliki tombol alternatif ”CONTROL” dan ”STAND BY”

disusun pada casis ini. Data untuk DDC (loop data) diberikan di

, sehingga setelah mematikan sumber power dari loop data dari perangkat

maintenance tidak perlu untuk ditransfer.

40

mengganti ke sistem kontrol cadangan dan

yang tidak normal dari

sinyal tertentu dari komputer A dan komputer

B memberi isyarat. Lalu sistem dapat mengganti secara otomatis sesuai dengan system transfer

dari unit. Pemilihan sisi kontrol dari

front panel di STU. Setiap

) diberikan di battery

loop data dari perangkat


c. Power Supply for Computer Chassis

Unit ini merupakan card type power supply yang menyuplai ±5V, ±12V, ±24V sumber power DC

ke casis komputer. Unit ini memiliki untuk mendiagnosis sirkuit dengan power failure, fan stop

over power, dan over temperature.

d. Duplex Power Supply

Unit ini memiliki 5 power supply individual tipe channel duplex untuk signal conditioners, relay

unit, sistem transfer unit dan RS232C change unit. Power source yang disediakan untuk unit ini

adalah 24V dan 15V DC. Unit ini mendiagnosis sirkuit dengan voltase rendah dan fan stop. Ketika

voltase output dari setiap channel turun sampai dibawah 80% dari nilai rata – rata, sinyal alarm

dikeluarkan.

e. RS232C Change Unit

Unit ini berfungsi mengubah dua port koneksi RS232C (Master dan Slave) dengan operasi remote.

Baik perangkat maintenance IDOL dan terminal DDC dapat dihubungkan dengan board CPU

komputer A dan komputer B melalui unit ini.

f. Signal Conditioners (MS900 series)

I/V converter ( mengkonversi voltase setelah sinyal dari transmitter tekanan diisolasi,dll) dan V/I

converter (mengkonversi ke arus stelah sinyal voltase dari komputer diisolasi) masing – masing

disusun di Signal conditioner rack. Dan mV/V converter juga disusun di rak ini.

g. Digital Input Signal

Sinyal operasi dari block control desk dan sinyal kontak ditransmisikan ke RELAY melalui

prefabricated cable dan connectors. Sinyal dari photocoupler isolated pada RELAY dibagi untuk

komputer A dan komputer B, dan di transmisikan ke DI card melalui kabel flat. Sinyal kontak dari

komputer plant (pengatur untuk menambah atau mengurangi nilai) ditransmisikan ke RELAY

melalui kabel prefabrikasi dan konektor dalam panel ini.

h. Analog Input Signal

Sinyal dari transmitter lokal dan termokopel diterima di Sinyal conditioner dan dikonversi ke sinyal

voltase. Sinyal ini merupakan input ke AI card dari komputer A dan komputer B melalui kabel flat

dari konektor selain signal conditioner.


i. Digital Output Signal

Nilai ON dan OFF yang ditunjukkan oleh komputer A dan komputer B ditransmisikan ke modul

relay dari DO card sendiri – sendiri. Pada modul relay, selector signal yang ditransmisikan dari

STU juga ditransmisikan ke sisi komputer A atau B yang telah dipilih pada dry contact.

j. Analog Output Signal

Nilai voltase yang ditunjukkan oleh komputer A dan komputer B ditransmisikan ke sinyal

conditioner output modules dari AO cards. Di modul ini, sinyal transmisi terpilih dari STU juga

ditransmisikan ke sisi komputer A atau B sebagai output voltage. Sinyal output untuk recorder on

diisolasi dan ditransmisi ke sinyal arus.

k. Communication Signal Line

Komputer A dan komputer B diberikan dengan interface untuk komunikasi perangkat maintenance

dan monitor CRT. Kabel dari perangkat maintenance IDOL dan terminal CPU dapat digunakan

untuk menghubungkan line connectors komunikasi untuk komputer A dan B melalui RS232C

change unit. Data kontrol ditransmisi secara periodik dari operating side computer ke komputer

lain yang berstatus stand by melalui DMA card.


I/O CARD

1. Analog Input (AI) Card

AI CARD

CPU

SC

SENSORTRANSMITTER

1~5 V

4~20 mA/1~5 V/ mV/sinyal analog

Sinyal digital


2. Analog Output (AO) Card

3. Digital Input (DI) Card

AO CARD

CPU

SC

AKTUATOR

1~5 V

4~20 mA/1~5 V/ mV/sinyal analog

Sinyal digital

DI CARD

CPU

KONTAKTOR/RELAI

0-0.8 V (high level)2.0-5.0 V (low level)

Sinyal digital 1 & 0

Kontrol & Instrumen

4. Digital Output (DO) Card

Gambar

3.3 PROGAMMABLE LOGIC CONTROLLER

3.3.1 Definisi PLC

Suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang

instruksi-instruksi yang menjalankan fungsi

counting, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai

Gambar 3.9 Governor Control Diagram

PROGAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

uatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan

instruksi yang menjalankan fungsi-fungsi spesifik seperti: logic

, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai

DO CARD

CPU

KONTAKTOR/RELAI



45

dapat diprogram untuk menyimpan

logic, sequence, timing,

, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai




dengan yang diinginkan. PLC mampu mengerjakan suatu proses terus menerus sesuai variabel

masukan (input) dan memberikan keputusan sesuai keinginan pemrograman sehingga nilai

keluaran (output) tetap terkontrol.

Konsep dari PLC sesuai dengan namanya adalah sebagai berikut:

Programmable : menunjukkan kemampuannya yang dapat diubah-ubah dengan mudah

sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori

program yang telah dibuat.

Logic : menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmetik

(ALU), yaitu melakukjan operasi membandingkan, menjumlahkan,

mengalikan, membagi, mengurangi dan negasi.

Controller : menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur proses

sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

3.3.2 Fungsi PLC

Secara umum fungsi dari PLC adalah sebagai berikut :

a. Kontrol Sekuensial

PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan

teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step / langkah dalam

proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

b. Monitoring Plant

PLC secara terus menerus memonitor suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat

ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol

(misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut ke operator.

3.3.3 Bahasa Pemrograman

Terdapat banyak pilihan bahasa untuk membuat program dalam PLC. Masing-masing bahasa

mempunyai keuntungan dan kerugian tergantung dari sudut pandang kita sebagai user / pemrogram.

Pada umumnya terdapat 3 bahasa pemograman sederhana dari PLC , yaitu pemograman logic, diagram

ladder dan bahasa instruction list. (mnemonic code).Diagram Ladder adalah bahasa yang dimiliki oleh

setiap PLC.


3.3.4 Ladder Diagram

Diagram Ladder menggambarkan program dalam bentuk grafik. Diagram ini dikembangkan

dari kontak-kontak relay yang terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam diagram

ladder terdapat dua buah garis vertikal dimana garis vertikal sebelah kiri dihubungkan dengan sumber

tegangan positif catu daya dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatif catu

daya.

Program ladder ditulis menggunakan bentuk pictorial atau simbol yang secara umum mirip

dengan rangkaian kontrol relay. Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti

normally open contact, normally closed contact, timer, counter, sequencer dll ditampilkan seperti

dalam bentuk pictorial.

Dibawah kondisi yang benar, listrik dapat mengalir dari rel sebelah kiri ke rel sebelah kanan,

jalur rel seperti ini disebut sebagai ladder line (garis tangga). Peraturan secara umum di dalam

menggambarkan program ladder diagram adalah :

Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan

Output koil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel sebelah kiri.

Tidak ada kontak yang diletakkan disebelah kanan output coil

Hanya diperbolehkan satu output koil pada ladder line.

Dengan diagram ladder, gambar diatas direpresantasikan menjadi

Gambar 3.10 Diagram Ladder

Diantara dua garis ini dipasang kontak-kontak yang menggambarkan kontrol dari switch, sensor

atau output. Satu baris dari diagram disebut dengan satu rung. Input menggunakan simbol [ ] (kontak

normally open) dan [/] (kontak normally close). Output mempunyai simbol ( ) yang terletak paling

kanan.


3.3.5 Prinsip – prinsip Ladder Diagram PLC

Untuk memperlihatkan hubungan antara satu rangkaian fisik dengan ladder diagram yang

mempresentasikannya, lihatlah rangkaian motor listrik pada gambar dibawah ini.

Motor dihubungkan ke sumber daya melalui 3 saklar yang dirangkai secara seri ditambah saklar

over load sebagai pengaman. Motor akan menyala bila seluruh saklar dalam kondisi menutup.

StartStop

Safety

motor

overload

Start Stop safety motor

Gambar 3.11 Rangkaian Start – Stop Motor

Kesimpulan :

• Ladder diagram tersusun dari dua garis vertikal yang mewakili rel daya.

• Diantara garis vertikal tersebut disusun garis horizontal yang disebut rung (anak tangga) yang

berfungsi untuk menempatkan komponen kontrol sistem

3.3.6 Praktek Memori Sirkuit ( Latch)

Rangkaian yang bersifat mengingat kondisi sebelumnya seringkali dibutuhkan dalam logic

control. Pada rangkaian ini hasil keluaran dikunci (latching) dengan menggunakan kontak hasil

keluaran itu sendiri, sehingga walaupun input sudah berubah, kondisi output tetap.

X1 Y1X2

Y1

Gambar 3.12 Latching Circuit


Dalam rangka mempertahankan atau meningkatkan keandalan unit pada peralatan kontrol dan

Instrument, maka hal-hal yang harus diamati adalah sebagai berikut :

a. Kebocoran udara pada control valve

b. Penunjukan antara lokal dan control room / control panel

c. Proses kerja dari: level, pressure, temperatur, flow

d. Kontrol dan penunjukan PI, LI, TI, FI

e. Mekanis – mekanis dari alat kontrol misalnya: control valve, penggerak speed sensor pulley

f. Adanya perubahan penunjukan alat ukur yang tiba – tiba tanpa adanya alasan yang nyata


BAB IV

SISTEM KONTROL UTAMA

4.1 SISTEM KONTROL PLTU 1 & 2 UP GRESIK (CONTOH)

Terdapat tiga sistem kontrol utama yang mengendalikan beroperasinya PLTU Gresik, yaitu

Automatic Burner Control System (ABS), Electro Hydraulic Control (EHC), dan Automatic Boiler

Control (ABC). Ketiga sistem utama itu saling berkaitan dalam mengendalikan beroperasinya PLTU.

Di dalam setiap sistem kontrol utama terdapat load control (pengatur beban / daya) yang bekerja

secara proporsional sesuai dengan lingkupnya masing – masing.

Turbin control (EHC) dan Boiler Control (ABC) bisa bekerja secara coordinate control.

Artinya baik turbin maupun boiler dalam kondisi auto. Kemudian secara boiler follow, yakni turbinnya

dikondisikan manual, sedangkan boilernya dalam kondisi auto, sehingga jika turbinnya diubah – ubah

beban / dayanya secara manual, boilernya akan secara otomatis mengikuti beban / daya turbin.

Kemudian secara turbine follow, yakni turbinnya dikondisikan auto, tetapi boilernya manual, sehingga

jika boilernya diubah – ubah beban / dayanya, turbinnya akan selalu mengikuti beban / daya yang

dikeluarkan oleh boiler. Sementara itu, Burner Control (ABS) bekerja terkoordinasi dengan Boiler

Control (ABC).

Sistem apa yang akan digunakan, tergantung pada kondisi unit tersebut. Secara ideal, jika unit

beroperasi normal, yang digunakan adalah coordinate control. Namun, jika terjadi kerusakan pada

salah satu sistem, dapat dipilih boiler follow atau turbin follow

4.1.1 Automatic Burner System Control (ABS)

Automatic Burner System (ABS) adalah sistem kontrol yang mengendalikan beroperasinya

burner (penyala bahan bakar). Di PLTU Gresik unit 1 dan 2 masing – masing memiliki 20 burner.

Pengoperasian burner tersebut dilakukan dengan kendali jarak jauh menggunakan remote control.

Sistem pengendalian dilaksanakan oleh operator dari control room. Sistem kontrol pada burner ini

menggunakan program Micro – B 3000. Hasil pengaturan dan nilai – nilai alarm dan trip

dikoordinasikan ke Network Ninety (N – 90) untuk interlock dan pengaturan beban / daya. Program N –

90 ini digunakan di PLTU Gresik Unit 3 dan 4 sejak tahun 1986.

Pengendalian burner dapat dilakukan secara manual atau otomatis (auto), tergantung dari

kebutuhan. Saat boiler mulai dinyalakan, burner akan dinyalakan oleh operator secara manual


menggunakan tombol. Jika generatornya sudah mengeluarkan daya / beban, pengoperasiannya

dilakukan secara auto oleh Burner Management System (BMS).

Gambar 4.1 Panel ABS/BMS

Kapasitas PLTU Unit 3 dan 4 masing – masing adalah 200 MW. Misalnya dalam kondisi beban

penuh 200 MW, burner yang menyala adalah 20 buah. Kemudian jika terjadi perubahan, beban / daya

menghendaki turun menjadi 100 MW, secara otomatis BMS akan menerima sinyal dari MW Demand

(MWD) untuk mematikan beberapa burner secara proporsional. Sebaliknya, jika beban naik lagi

menjadi 150 MW, otomatis BMW akan mengatur sendiri dengan menyalakan beberapa buah burner

sesuai dengan program yang sudah diset di dalam BMS. Jumlah dan nomor burner yang akan

dinyalakan / dimatikan diprogram dengan memperhitungkan pemerataan pemanasan di dalam ruang

bakar.

Gambar 4.2 Modul ABS/BMS


Urutan perintah dari ABS untuk penyalaan burner minyak adalah burner masuk (extended),

kemudian uap pengabut masuk, minyak masuk, busi menyala, dan jika burner sudah menyala,

pendeeksi nyala api (flame detector) akan memberikan sinyal balik bahwa penyalaan sukses. Urutan

matinya adalah minyaknya dihentikan dulu, saluran minyak dibilas menggunakan uap (purging),

uapnya dihentikan dan burner-nya mundur (retract). Sementara itu, untuk burner gas tidak ada gerakan

extended dan retract karena kostruksinya fix (tidak bergerak).

4.1.2 Electro Hydraulic Control (EHC)

Electro Hydraulic Control (EHC) adalah sistem kontrol yang digunakan untuk mengatur

beroperasinya turbin. Hardware dan software program yang digunakan adalah TOSMAP Series V

produksi Toshiba Jepang.

Sistem kontrol EHC bekerja mulai start turbin hingga pengaturan beban. Dari putaran 0 rpm

hingga mencapai putaran nominal (3000rpm) dikendalikan oleh start-up control. Setelah putaran 3000

rpm, tugas start-up control berakhir. Setelah itu pengaturan diambil alih oleh speed control untuk

mempertahankan putaran 3000rpm. Jika putarannya naik melebihi 3000rpm, maka speed control akan

menurunkannya dengan cara mengurangi jumlah uap yang masuk ke turbin, sehingga putaran akan

kembali menjadi 3000rpm. Sebaliknya jika putarannya kurang dari 3000rpm, speed control akan

memerintahkan control valve uap untuk membuka, sehingga jumlah uap bertambah dan putaran turbin

kembali menjadi 3000rpm. Setelah generator di paralel (di-synshrone) dengan jaringan listrik Jawa –

Bali, pengaturan beban / daya dilakukan oleh load control.

Proteksi turbin berfungsi melindungi turbin agar beroperasi secara aman. Dalam kondisi

tertentu, jika turbin dinilai berbahaya, sistem proteksinya akan segera bekerja untuk mematikan turbin

agar tidak terjadi kerusakan pada turbin. Proteksi itu bekerja terus – menerus walaupun turbinnya mati.

Jika turbin sedang beroperasi kemudian ada perintah trip dari sistem proteksi, turbin akan mati secara

otomatis. Jika turbin dalam kondisi tidak beroperasi (mati), kemudian ada perintah trip dari sistem

proteksi, turbin tidak bisa di-start karena EHC-nya di-lock / dikunci.

Selain EHC yang merupakan sistem kontrol, sebagai pelengkap dan masih dalam satu kesatuan,

terdapat Turbine Supervisory Instrument (TSI). Perangkat TSI tidak termasuk dalam sistem kontrol,

tetapi hanya memonitor dan menyelamatkan turbin. TSI berfungsi mengawasi turbin secara data

elektronik. Jika ada nilai operasi abnormal, TSI akan mengirimkan alarm dan jika ada nilai operasi

ekstrim atau melampaui batasan kritis, TSI akan mengirim perintah trip untuk mematikan turbin.


Digital Electro Hydraulic Control (D-EHC) merupakan pengatur turbin yang menggunakan

mikroprosesor yang terdiri dari lima bagian berikut ini :

a. Main controller

Mengatur kecepatan turbin dan turbin load

b. Self – diagnostic logic

Mendeteksi kegagalan pada D-EHC itu sendiri

c. Turbine protection logic

Untuk mematikan turbin secara aman pada saat terjadi masalah pada plant side dari sistem

turbin atau kegagalan serius yang terjadi di D-EHC

d. Power supply

Menyuplai power untuk tiga bagian diatas

e. Panel

Digunakan untuk mengoperasikan dan menguji D-EHC dan menunjukkan status dan kegagalan

pada D-EHC

Kontroler D-EHC memiliki tiga sifat:

1. High reliability : diperoleh dari penggandaan kontroler, power supply dan sensor

2. High availability : diperoleh dari konfigurasi secara hirarki dari kontroler

3. Ease of maintenance : On-line maintenance dibuat memungkinkan dari penggandaan kontroller,

power supply dan sensor.

4.2 SISTEM KONTROL Di PLTU 3 & 4 (CONTOH)

4.2.1 Automatic Boiler Control (ABC)

Automatic Boiler Control (ABC) adalah sistem kontrol yang berfungsi mengatur beroperasinya

boiler. Hardware dan software program yang digunakan adalah Network 90 atau N – 90 buatan Bailey,

Jepang. Program N – 90 sebenarnya juga bisa digunakan untuk mengontrol turbin dan burner, tetapi di

PLTU Gresik hanya digunakan untuk sistem kontrol pada boiler karena sistem kontrol pada turbin dan

burner sudah terpasang menggunakan alat kontrol yang lain. Dan di dalam ABC juga dilengkapi Boiler

Supervising Instrument berupa recorder pencatat data – data operasi boiler. Sistem ABC memiliki

fungsi – fungsi untuk operasi dan control power plant thermal sebagai berikut:

Boiler and Turbine Unit Coordinate Control


Fuel Flow Control

Air Flow Control

Feed Water Flow Control

Steam Temperature Control

HP Turbine Bypass Control

Boiler Miscellaneous Control

Gambar 4.3 Fundamental Structure of Boiler Control System


Gambar 4.4 Fundamental Structure of ABC System

Sistem ABC tersusun atas microprosessor dengan keandalan dan tingkat pemeliharaan yang

tinggi. Alat – alat atau modul kontrol ini dipasang dalam 4 sistem kabinet dengan power supply. 2-wire

electric transmitter dan aktuator pneumatik digunakan dalam sistem ABC ini. Tombol – tombol dan

indikator operasi untuk unit master dari sistem ABC dipasangkan pada Unit Master Console yang

dipasang pada BTG board di Central Control Room (CCR). Alat sinyalir dari sistem ABC juga

dipasang pada Unit Master Console.

Mikroprosesor DCS diberikan untuk operasi manual dan auto/ manual transfer. Stasiun kontrol

ini dipasang pada BTG Board di CCR. Untuk proteksi plant, diberikan batasan seperti cross limit,

bahan bakar minimum, batasan tekanan dan interlock pengaman pada sistem failure.

Sistem ABC memiliki fungsi lengkap untuk operasi plant otomatis dengan diperlukan interface untuk

ABS, EHC dan sistem kontrol lain.


Desain untuk Hardware

1. Sistem Kabinet

Sistem kabinet dari sistem ABC terdiri dari 4 kabinet. Sistem kabinet meliputi unit power

supply dengan NFB, modul kontrol, modul relay dan unit terminal. Indikasi abnormal LED

dari detail kegagalan sistem ABC disusun pada sistem kabinet.

2. Unit Master Console (UMC)

Operasi dan monitoring dari unit BTG dapat dilakukan melalui Unit Master Console.

Console ini disusun pada BTG Board di central control room.

3. Digital Control Station (DCS)

Microprosesor Bailey berdasarkan Digital Control Station (DCS) digunakan untuk stasiun

kontrol. Penyusunan DCS ditunjukkan pada gambar 4.6. Semua DCS dipasang pada BTG

Board di CCR. Lampu indikasi pelacakan output disiapkan pada panel depan DCS untuk

menunjukkan auto – standby atau kondisi larangan operasi manual.

Ketika lampu menyala, baik operasi otomatis atau manual tidak tersedia, sejak signal yang

telah fix dioperasikan oleh interlock.

Ketika lampu mati, operasi otomatis ataupun manual tersedia serta AUTO/MAN transfer.

4. Aktuator

Aktuator pneumatik digunakan untuk sistem ABC kecuali HP Turbin Bypass Control

valve.

5. Transmitter

2-wire electric transmitter digunakan untuk pengukuran kontrol. Oxygen analyzer dari

NGK digunakan untuk kontrol gas buang O2 pada control air flow sub-loop.

6. Power supply

Sumber power yang digunakan pada sistem kabinet ABC adalah sebagai berikut:

a) AC 110V dari ”CVCF”

b) DC 110V dari ”110V unit D/P”

7. Interface untuk signal external

Pada dasarnya koneksi hard wired digunakan pada input/output analog dan digital pada

sistem ABC


Desain Untuk Software

Deskripsi untuk sistem ABC

1. Control sub – loops

Sistem ABC didesain untuk mengontrol boiler dan peralatan lain dengan koordinasi antara

turbo – generator dan boiler.

Sistem ABC terdiri dari kontrol sub – loop sebagai berikut

a) Unit Master Control

b) Turbin Master Control

c) Boiler Master Control

d) Automatic Combustion Control (ACC)

• Fuel Flow control

• Flue gas O2 control

• Air flow control

e) Automatic Feed Water Control (FWC)

f) Automatic Steam Temperature Control

• SH steam temperature control

• RH Steam temperature control

g) HP turbine bypass control

• HP turbine bypass inlet steam press (main steam press) control

• HP turbine bypass spray outlet steam temp control

h) Gas injection flow control

i) AH cold end temp control

2. Unit control method

Untuk Gresik unit III & IV, menggunakan metode boiler-turbine coordinate control.

Gambar 4.8 menunjukkan perbandingan dari metode untuk GRESIK unit I & II dan III &

IV. Gambar 4.8 (a) menunjukkan boiler control yang digunakan pada unit I &II,

sedangkan gambar (b) menunjukkan boiler-turbine coordinate control.

a) Boiler following control

Dengan metode ini, boiler and turbin dikendalikan sendiri – sendiri. Generator output

dikontrol oleh turbine governer berdasar pada output demand dan main steam pressure


dikontrol oleh fuel flow. Itulah sebabnya boiler load selalu mengikuti perubahan

turbine load.

b) Boiler-turbine coordinate control

Dengan metode ini boiler dan turbin dikontrol pada waktu yang bersamaan. Generator

output dikontrol oleh fuel flow (atau boiler master) sesuai output demand dan main

steam pressure dikontrol oleh turbine governer dengan kompensasi penyimpangan

MW. Oleh karena itu baik boiler load dan turbine load mampu mengikuti perubahan

permintaan output.

Gambar 4.8 Boiler – Turbin Unit Control Method

3. Controlled variable dan manipulated variable

Hubungan antara major controlled variable dan manipulated variable pada coordinate

control mode ditunjukkan pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Controlled variable and manipulated variable (pada coordinate control mode)


Selama operasi Load Tracking Mode (LTM), manipulated variable ditransfer pada berikut ini :

• Boiler following LTM

• Turbin following LTM

4.2.2 Turbine Supervisory Instrument (TSI)

TSI bertujuan untuk monitor safe dan operasi steam turbin generator yang reasonable. TSI

menunjukkan dan mencatat proses starting dan status dari bermacam – macam bagian di dalam turbin

generator dengan real time selama operasi dan juga mentransfer sinyal untuk komputer dan data logger.

TSI menghasilkan sinyal untuk alarm dan trip jika sinyal melebihi nilai batas.

a. Measurement object

TSI digunakan untuk mengukur objek pengukuran di generator turbin seperti daftar berikut

ini:


• Speed : kecepatan dari poros turbin (rotor)

• Posisi control valve : sudut putaran cam shaft yang digabungkan dengan steam control

valve yang mengatur aliran steam.

• Eccentricity : kelendutan terhadap pusat poros karena tekanan dari poros turbin

• Shell expansion : Panjang ekspansi turbin antara shell turbin di arah axial

• Ekspansi diferensial : panjang ekspansi relatif antara turbin shell dan poros (rotor)

• Vibrasi : amplitudo vibrasi (getaran) dari poros atau bearing pada generator turbin.

• Acceleration : percepatan rotasi dari poros turbin

b. Operasi

Alarm

Pada sistem secara umum, relay board (A) digunakan untuk alat isyarat operasi display alarm

dan peralatan alarm yang lain yang dikombinasikan dengan vibration channel dan differential

channel ketika sinyal melebihi batas.

Kabinet, power supply dan Unit chassis

Sirkuit elektronik dipasang seluruhnya dalam kabinet. Di kabinet ini terdapat DC power

supply, failure display, test panel, unit chasis yang meliputi circuit failure board dan relay

board, AC power supply dan voltage regulator otomatis. Circuit boards dan relay boards

dimasukkan ke dalam printed circuit board connector di unit chassis. Unit chassis dipilih

sesuai dengan channel tertentu.

Recording system

Speed, posisi control valve, dan eccentricity dicatat oleh 2-pen recorder tergantung pada

kondisi operasional dari generator turbin sebagai berikut ;

• Pada saat turning : eccentricity

• Pada saat starting : speed (kecepatan)

• Pada saat operasi : posisi kontrol valve

Untuk pancatatan shell expansion dan differensial expansion, recorder umum digunakan dan selalu

mencatat secara berselang seling tanpa dihubungkan dengan operasi generator turbin. 7-pen recorder

digunakan sebagai pecatat getaran dan selalu mencatat secara independen dari operasi generator turbin.


1. Flexible circuit board untuk speed channel (PE208221G13)

Speed channel merupakan bagian dari sistem TSI yang bertugas mencatat dan

menunjukkan kecepatan poros turbin BFP. Speed circuit Board PE208221G13 digunakan dengan

kombinasi gear pendeteksi kecepatan, detektor kecepatan type pick-up electro magnetic yang

melekat pada turbin BFP dan konverter FV. Output dari detektor kecepatan adalah 60 pulses/rev

(frekuensi 8 kHz/8000 rpm). Sinyal frekuensi ini dikonversi ke 0 sampai 10 VDC sinyal voltage

yang sesuai dengan 0 – 8000 rpm oleh FV konverter dan digunakan sebagai sinyal input untuk

speed circuit board.

Speed channel disusun dari speed detecting gear yang melekat pada turbin BFP, detektor

kecepatan, konverter FV yang berada di kabinet TSI, speed circuit board yang dipasang pada unit

chassis di kabinet TSI dan speed indikator.

2. Flexible circuit board untuk CV – position channel (PE208221G16)

CV – position flexible circuit board digunakan untuk mengkonversi level sinyal output

pada sistem EHC. Sinyal output dari speed flexible circuit board diatur agar sesuai dengan input

level dari recorder.

3. Eccentricity channel circuit board

Eccentricity channel berfungsi untuk mencatat dan mengindikasikan jumlah eccentricity

dari poros turbin generator atau mesin rotary yang besar. Eccentricity AC circuit board

PE208311G1 dan eccentricity P-P circuit board PE208311G1 digunakan dengan kombinasi

eccentricity detector yang dipasang pada turbin generator. Eccentricity channel disusun pada

eccentricity detector yang dipasang pada turbin generator, eccentricity AC circuit board dan

eccentricity P-P circuit board yang dipasang pada eccentricity unit chassis di kabinet TSI dan

eccentricity recorder. Pada beberapa sistem, eccentricity P-P circuit board tidak boleh

digunakan.

Sinyal voltase untuk output komputer dan sinyal arus untuk indikator dihasilkan, ketika

kecepatan rotor 0 – 500 rpm.


4. Shell Expansion channel circuit board

Shell expansion channel circuit board mencatat dan mengindikasikan jumlah expansi

pada turbine shell. Shell expansion circuit board PE208411G digunakan dengan kombinasi

detektor ekspansi dari shell yang dipasang di turbin. Shell expansion channel disusun dari shell

expansion detector yang dilekatkan di turbin, shell expansion circuit board dipasang di di unit

chassis di kabinet TSI, dan pencatat ekspansi shell. Biasanya shell expansion channel

menggunakan recorder yang sama seperti differential expansion channel.

Voltase output untuk komputer selalu dihasilkan. Ketika indikatornya digunakan, votase

output juga menghasilkan sinyal arus untuk indikator.

5. Differential Expansion Channel

Differential Expansion channel mencatat dan mengindikasikan ekspansi relatif dari poros

dan shell turbin, digunakan dengan kombinasi differential expansion detector yang melekat pada

turbin. Differential Expansion channel disusun dari differential Expansion circuit board yang

dipasang pada unit chassis di kabinet TSI , differential Expansion relay board dan recorder yang

sama seperti shell expansion channel.

Satu bagian differential expansion relay board dipasang di kabinet TSI untuk satu

differential circuit board, dan diset alarm level upper dan lower. Alarm level diset untuk level

batas Differential Expansion turbin.

6. Flexible circuit board for vibration channel (PE208221G16)

Vibration channel mencatat dan mengindikasikan vibrasi dari poros turbin, digunakan

untuk konversi level sinyal output vibration circuit board. Sinyal outputnya diatur agar sesuai

dengan level input dari recorder.

7. Acceleration Channel Circuit Board (PE208711G)

Acceleration channel mencatat dan mengindikasi kecepatan akselerasi untuk poros turbin.

Acceleration channel circuit board PE208711G digunakan dengan kombinasi speed circuit board

dan mengoperasikan kalkulus diferensial ke sinyal DC yang sesuai sinyal kecepatan yang

dihasilkan oleh speed circuit board. Acceleration channel terdiri dari acceleration circuit board

yang dipasang pada acceleration unit chassis di kabinet TSI dan acceleration indicator.


8. Relay Board A (PE208811G)

Sirkuit untuk dua channel dibangun di satu relay board (A) dan masing – masing

beroperasi sendiri – sendiri. Relay board ini didesain untuk menghasilkan sinyal terminal alarm

external dengan mengoperasikan relay nya ketika sinyal input lebih besar daripada level alarm

yang di set ke nilai yang berubah – ubah antara 0 dan 100% sinyal input 1 sampai 5 VDC. Selain

itu, relay dapat dioperasikan oleh input terminal jika perlu.

9. Relay Board B (PE208821G)

Relay Board B digunakan di sistem TSI, dan fungsi utamanya untuk mengganti input

recorder. Contohnya, digunakan untuk mengganti kecepatan rotasi, mengatur sudut bukaan

katup, dan eccentricity oleh terminal eksternal dan untuk mengganti eccentricity (P-P) dan vibrasi

dengan mengamati kondisi starting turbin generator.

10. Low output alarm board (PE208911G)

Low output alarm circuit board adalah suatu board dengan tiga fungsi sirkuit yang

identik. Fungsi board ini adalah menghasilkan sinyal kontak alarm jika satu dari circuit board

beroperasi secara tidak normal dan voltase output 1 – 5 VDC menjadi hampir dibawah 0.7V.

bagaimanapun juga circuit board sudut fase vibrasi, circuit board akselerasi dan eccentricity AC-

AMP board tidak diaplikasikan di circuit board ini.


BAB V

INTERLOCK DAN PROTEKSI

5.1 PENDAHULUAN

Untuk mendapatkan keamanan dari peralatan terhadap kerusakan, diperlukan sistem proteksi.

Peralatan yang perlu mendapatkan proteksi antara lain ; Boiler Turbin, Generator, Transfomator,

Busbar, Line Transmisi dan Motor.

5.1.1 Perlunya Interlock Proteksi

Proteksi suatu peralatan adalah mengamankan peralatan tersebut dari bahaya kerusakan.

Karena kerusakan akan berakibat berhentinya produksi atau pelayanan, bertambahnya biaya

pengeluaran untuk perbaikan dan biaya-biaya lainnya

5.1.2 Fungsi Interlock

Sequence sistem merupakan urutan-urutan menjalankan dan mematikan peralatan. Dengan

demikian start-up maupun shut-down diatur sedemikian rupa sehingga tiap-tiap item atau grup item

telah disesuaikan dengan kriteria operasi yang aman.

Peralatan-peralatan tersebut antara lain :

1. Forced Draft Fan atau FDF

2. Gas Injection Fan atau GIF..

3. Boiler feed pump atau BFP

4. Boiler

5. Turbine

6. Generator dsb.

Interlock sistem adalah suatu peralatan atau sistem peralatan yang dirancang untuk

mengamankan suatu peralatan yang satu terhadap lainnya. Disini interlock sistem mengambil aksi

seluruh fungsi keamanan, agar dapat dicegah adanya situasi yang membahayakan baik untuk

peralatannya sendiri maupun manusia. Interlock menjamin peralatan tersebut dioperasikan dengan

benar. Sistem interlock ini harus memproteksi peralatan terus menerus selama sistem bekerja. Ia tidak


boleh gagal hanya karena adanya signal palsu atau tidak sah, dan ia membandingkan signal-signal yang

diterimanya secara kontinyu.

Apabila satu signal menyimpang, ia hendaknya hanya memberikan suatu aturan sebagai tanda

peringatan akan adanya bahaya sebelum ia menerima signal lain yang akan men-trip peralatan.

Interlock sistem diterapkan pada peralatan-peralatan seperti tersebut pada sequence system.

Karena itu interlock sukar dipisahkan dari sequence, sebab interlock merupakan bagian dari sequence.

a. Interlock tekanan rendah turbin

Turbin termasuk peralatan manual. Jadi sangat diperlukan sistem proteksi terhadapnya

sistem pengaman tersebut ditempatkan di turbin, bantalan, kondensor, dan sebagainya.

Umumnya pengaman turbin dikelompokkan ke dalam satu wadah yang di sebut “Protective

Device”. Wadah ini akan melaksanakan trip turbin apabila gejala yang membahayakan

dijumpai. Di dalam wadah tersebut terdapat pengaman : Vacum rendah, tekanan pelumas

rendah, dan lain-lain.

Proteksi terhadap vacum rendah

Jika vacuum menjadi sangat rendah, berarti sudu turbin tingkat akhir akan berputar pada ruang

bertekanan karena adanya back pressure. Gesekan dengan lingkungan yang bertekanan

membuat sudu turbin membara dan uap yang lewat menyerap panas tersebut sehingga

temperaturnya naik. Kerusakan pada low pressure turbin dan kondensor. Dengan vacum rendah,

daya turbin akan dikurangi

b. Interlock star pompa air pengisi

Pompa air pengisi harus mempunyai minimum flow pipe, dimana aliran air minimum

dapat mengalir selalu lewat pompa. Telah kita ketahui bahwa pompa air pengisi akan

memindahkan air ke drum dengan tekanan yang sama atau lebih besar sedikit dengan tujuan

mengimbangi tekanan yang telah ada. Kelebihan aliran dikembalikan ke tangki air pengisi lewat

minimum flow pipe.

Air adalah fluida incompressible artinya tak dapat di kompresi. Jika permintaan

pemakaian air berkurang atau di stop sama sekali, maka harus ada sejumlah air minimum yang

mengalir terus di dalam pompa untuk menghindari terjadinya over heating karena gesekan


fluida terhadap bagian-bagian pompa. Jadi aliran minimum berfungsi sebagai pendingin bagi

pompa.

Non return valve (check valve) mencegah aliran balik. Karena pompa air pengisi

bekerja dengan air panas di atas 100° C, maka air dalam tangki air pengisi harus mendapat

tekanan positip (lebih besar dari tekanan udara luar) melalui uap pengambilan (extraction

steam), sebab jika tekanan menjadi negatip, gelembung-gelembung udara dalam air timbul dan

akan memasuki pompa.

Gelembung-gelembung tersebut dikenal dengan nana “Cavities”. Pada daerah keluar

pompa, tekanan dinaikan, maka cavity akan lenyap mendadak (collapse) dan timbul peristiwa

kavitasi (cavitation) yang membawa akibat merusak pompa, yaitu :

• Noise atau suara menjadi berisik

• Vibrasi besar, akibatnya bantalan cepat rusak, poros menjadi patah

• Impeller Vane atau sudu menjadi bopeng-bopeng

• Drop efisiensi

• Drop kapasitas

Rangkaian kontrol untuk sistem pompa air pengisi (Boiler feed pump) di unit PLTU,

pada prinsipnya adalah hampir sama dengan rangkaian kontrol motor lainnya, yaitu untuk

starting motor tersebut. Diperlukan persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi

Untuk starting pompa air pengisi diperlukan persyaratan diantaranya :

• Level deaerator lebih tinggi dari low level

• Katup suction terbuka

• Sistem pelumasan berjalan normal

• Pressure seal water normal

• Interlock trip sudah di reset

• Minimum sirkulasi line normal / siap

• Level minyak pelumas lebih tinggi dari level minimum

• Temperatur coupling lebih kecil dari maksimum

Maka apabila persyaratan-persyaratan seperti tersebut di atas tidak terpenuhi,

motor pompa air pengisi belum dapat dioperasikan.


5.2 LOGIKA INTERLOCK SYSTEM

5.2.1 Logika “AND”

Logika AND adalah salah satu dari tiga tipe dasar dari logika Boolcam yang dapat digunakan

sebagai sistem interlock. Bentuk lainnya adalah logic OR dan NOT yang akan dibahas kemudian.

Khususnya rangkaian logic yang digunakan tergantung dari kompleksnya hubungan dari suatu sitem

interlock yang digunakan.

1. Teori Operasi

Operasi dari logic. AND membutuhkan dua atau tiga kondisi yang ada terpenuhi,

sebelum proses tersebut bekerja. Sebagai contoh tipe ini, seperti terlihat pada gambar 1. Tiga

kondisi harus terpenuhi sebelum Burner dapat menyala.

• Interlock switch A harus tertutup

• Interlock switch B harus tertutup

• Switch start harus di tekan sampai burner menyala.

Gambar 5.1. Suatu sirkuit yang menggunakan logic AND gate.

Jika swich interlock lainnya terbuka. Burner tidak akan menyala, tidak ada gunanya

berapa lama ataupun berapa kali switch start telah ditekan. Hal ini menjamin bahwa sistem

dapat di start dibutuhkan urutan operasi sebelum Burner dapat menyala. Ini adalah contoh yang

memberi penjelasan dari suatu syarat interlock. Logic AND dipakai sebagian besar di gunakan

pada penggunaan sistem ini.

2. Simbol dari Logic AND

Variasi kombinasi dari komponen Electrical dan Electronic dapat digunakan untuk

menggambarkan fungsi – fungsi logic proteksi dan interlock sistem. Dengan menggunakan


diagram logic standart di power plant dan flow diagramnya akan mempermudah

mempelajarinya. Gambar 2. memperlihatkan dua simbol yang sering dipergunakan untuk

menjelaskan fungsi logic AND. Dua simbol pada gambar 2. seringkali dugunakan sebagai

referensi untuk menggambarkan AND gate.

Gambar 5.2. Simbol AND Gate

3. Tabel Kebenaran Logic AND

Tabel kebenaran dibuat untuk mempermudah menentukan output dari suatu diagram

logic pada beberapa kombinasi variasi dari sinyal input. Selain itu, dalam tabel kebenaran

masing – masing input maupun output dapat terpenuhi dalam hanya satu daru dua keadaan pada

suatu waktu. Tabel 1 adalah tabel kebenaran untuk sirkuit yang digambarkan pada gambar 1.

Jika suatu besaran dengan nilai 1 tampak dalam tabel, itu artinya kondisi terpenuhi. Dan jika

suatu besaran dengan nilai 0 tampak didalam tabel, itu artinya bahwa kondisinya tidak

terpenuhi. Untuk menghindari kebingungan dalam menggunakan istilah – istilah yang

digunakan, agar lebih mudah digunakan istilah seperti. ‘Ya’ dan ‘Tidak’ atau ‘Betul’ dan

‘Salah’.

Pada tabel terlihat saat burner menyala atau beroperasi bila terdapat besaran 1 di kedua

input. Oleh karena itu AND gate adalah sirkuit logic yang mana output akan terpenuhi jika dan

hanya jika semua kondisi input terpenuhi. Ini adalah menjelaskan tanpa memperhatikan

beberapa banyak input yang ada.

Tabel Kebenaran AND Gate

Interlock

A

Interlock

B

Burner Ignition

Permitted

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


Simbol AND gate yang terlihat pada ganbar 2. logic diagramnya untuk penyalaan burner

diperlihatkan seperti gambar 3.

Gambar 5.3 Logic diagram AND gate

Seperti gambar 3. ilustrasi logic diagram hubungan anatara intelock dan burner ignition

jelas terlihat. Gambar 4. Memperlihatkan logic diagram lain yang menggambarkan operasi dan

pemeliharaan dari sistem.

Gambar 5.4 Logic diagram Operasi dan Pemeliharaan.

5.2.2 Logika “ OR”

Logika OR adalah bentuk lain dari logika Boolean yang dapat bekerja sebagai suatu fungsi

interlock.

1. Teori Operasi dari logic OR

Suatu OR gate membutuhkan hanya satu dari beberapa kondisi input yang ada, sebelum

kondisi output terpenuhi. Salah satu contoh dari jenis ini, seperti pada gambar 5. Adanya satu

dari tiga kondisi akan secara otomatis membuat Boiler feed pump trip.

• Loss of lube oil pressure

• Low feed pump suction pressure

• Feed booster pumps tripped


Gambar 5.5 Suatu sirkuit proteksi yang menggunakan logic OR

Jika ada satu atau lebih dari switch interlock di tutup, sirkuit feed pump akan energized,

yang mengakibatkan peralatan boiler feed pump akan stop. Kejadian ini akan mengakibatkan

pompa tidak akan rusak bila suatu keadaan membahayakan terjadi. Hal ini adalah suatu contoh

yang tepat, dimana logic OR digunakan di dalam konfigurasi proteksi interlock.

2. Simbol dari Logic OR

Seperti pada AND gate, simbol yang digunakan untuk mengidentifikasi OR gate terlihat

pada Gambar 6.

Gambar 5.6 Simbol OR gate

3. Tabel Kebenaran dari logic OR

Seperti pada logika AND gate, tabel kebenaran digunakan untuk mengilustrasikan

operasi dari gate OR. Dalam contohnya, penggambaran dari suatu kondisi aman akan

dikondisikan oleh 1.

Electric trip solenoid valve untuk peralatan boiler feed pump turbine akan aktif oleh

beberapa keadaan, diantaranya :

• Control room trip selection switch

• Low main condensor vacum

• High exhaust temperatur

• Boiler feed pump low oil pressure

• Boiler feed pump turbine low oil pressure


• Excessive thrust bearing wear

• Boiler feed pump high discharge pressure

• Boiler feed pump low suction pressure

• All boiler feed boster pumps non running

Suatu susunan kemungkinan untuk peralatan kontak interlock boiler feed pump dapat

dilihat pada gambar 7.

Gambar 5.7 Proteksi dan Interlock Boiler Feed Pump

Tabel kebenaran untuk sirkuit tersebut dapat dilihat pada tabel 2. Indikasi yang mana

menggambarkan dari salah satu atau kombinasi dari sinyal trip akan mematikan boiler feed

pump turbine.


Tabel 2. Tabel kebenaran OR gate dengan Sembilan input.


Gambar 5.8 Diagram logic sirkuit peralatan boiler pump

5.2.3 Logika “ NOT “

Logic NOT di hasilkan dengan cara membalikkan pengoperasiannya atau sinyal level input

dibalikkan akan menghasilkan sinyal output. Hal ini yang di dapat dari logic NOT.

1. Teori Operasi dari logic NOT

Logic NOT lebih dikenal luas sebagai inverter, digunakan untuk mengubah besaran

logic yang bernilai 1 menjadi besaran logic yang bernilai 0 dan sebaliknya. Pengoperasian lebih

sering dikombinasikan dengan AND gate atau OR gate, untuk membuat pengoperasian agar

lebih tepat untuk keperluan sistem interlock.

Fungsi logic NOT digunakan secara luas untuk sistem interlock dan proteksi yang

bekerjanya dapat diandalkan. Sebagai contoh seperti gambar 9. Terlihat suatu sirkit proteksi

dengan beberapa sensor yang berdiri sendiri.

Pengoperasian dari sirkuitnya membutuhkan satu atau lebih deteksi atau sensor keadaan

berbahaya dan kemudian digunakan untuk menutup peralatan kontak. Sekali peralatan kontak

menutup, maka mengaktifkan peralatan yang mengakibatkan sistem mati.


Gambar 5.9 Sirkuit Interlock dan Proteksi

Dalam hal keandalan, tipe ini tidak memuaskan karena bila kehilangan sumber tenaga di

B atau C, akan menggangu sebagian sensor atau keseluruhan dari sirkuit. Besaran logic 0,

menyatakan ketiadaan dari suatu kondisi, saat besaran logic sama dengan 1 menyatakan suatu

kondisi. Gambar 10 memperlihatkan modifikasi sirkuit pada gambar 9. Peralatan trip di dalam

gambar 10, harus beroperasi dalam keadaan normal, jika tekanan sistem menuju low temperatur

sistem menuju high. Peralatan trip akan tidak beroperasi yang mematikan bagian lainnya.

Berfungsinya peralatan sistem interlock dapat ditentukan bekerjanya sehingga yang bekerja

tidak mengganggu peralatan lainnya.

Gambar 5.10 Modifikasi Sirkuit Proteksi & Interlock

2. Simbol dari Inverter

Simbol logic dari inverter dapat dilihat pada gambar 11. seperti pada gambar tersebut

simbol yang ada di sebelah kiri terdapat lingkaran kecil pada segitiga, itu menyatakan fungsi

dari NOT.


Untuk gambar simbol sebelah kanan, terdapat tanda “X” di dalam kotak itu menyatakan

invers.

Gambar 5.11 Simbol Invers.

3. Tabel Kebenaran dari Inverter

Tabel kebenaran dari inverter sangat sederhana, karena hanya terdapat satu variable.

Tabel 3. Tabel Kebenaran Inverter.

”NOT” gate

Input

0

”NOT” gate

Output

1

1 0

Gambar 12 adalah diagram logic dari sitem interlock yang ada digambar 10. Besaran

sinyal “ presurre loe” dirubah menjadi “pressure low” setelah mengalami invers. Hal ini dibaca

sebagai “ pressure low NOT”. Garis di atas kalimat adalah menggambarkan ketika sinyal

berlogic 0. Hal ini adalah istilah yang sering digunakan di dalam diagram logic, seperti indikasi

nama dari sinyal output. Peralatan trip akan deenergized ketika output berlogic lo.

Catatan : hilangnya power supply juga akan mengetripkan peralatan. Hal ini juga akan membuat

sistem aman.

Gambar 5.12 Diagram logic trip sistem.

5.3 APLIKASI INTERLOCK

Peralatan proteksi dan interlock menjadikan operasi dari suatu sistem pada keadaan yang aman.

Sebagai contoh adalah sistem interlock pada boiler feed pump. Sepanjang tekanan lube oil cukup dan

tekanan air yang ada di section cukup, boiler feed pump akan beroperasi secara normal.


Ketika harga – harga besaran tersebut tidak cukup, maka peralatan proteksi dan interlock akan

mengetripkan pompa. Suatu peralatan proteksi kadangkala berhubungan ke suatu peralatan triping

interlock.

5.3.1 Boiler Trips.

Jenis atau tipe proteksi dan interlock yang biasa digunakan di boiler biasanya seperti pada

gmbar 13. Biasanya logic yang digunakan adalah multiple input OR gate.

Gambar 5.13 Boiler Trips .

1. Furnace Overpressure or Underpressure.

Suatu interlock furnace overpressure biasanya diadakan untuk mencegah tekanan yang

lebih yang masuk ke dalam windbox, dan pada tekanan pembakaran yang tinggi akan

mengakibatkan rusaknya struktur di boiler.

Pada saat aktif, tekanan pembakaran yang tinggi akan mngetripkan keduanya, yaitu

bahan bakar dan udara pembakaran. Normalnya penundaan waktu digunakan untuk

menghindari tripnya peralatan secara keseluruhan. Boiler juga akan trip pada tekanan

pembakaran di bawah yang ditentukan.

2. All Fuel Lost

Pada supply bahan bakar dimana tekanannya kecil atau turun akan mentripkan boiler

dengan mematikan aliran bahan bakar. Bahayanya akan terjadi kemungkinan ledakan, ketika

bahan bakar (gas atau cair) terganggu, nyala api akan padam. Jika bahan bakar kemudian di

injeksikan ke dalam ruang bakar. Dibanding pada keadaan sebelum penyalaan, nyala balik atau

ledakan kan terjadi. Bila bahan bakar batu bara terganggu alirannya ke boiler, biasanya tidak

membahayakan. Biasanya hanya salah satu burner atau pulverizer terpengaruh. Bila pulverizer

trip peralatan feeder juga akan trip. Lalu batu bara tidak masuk ke dalam tempat pembakaran.


3. All Forced Draft or Induced Draft Fans Off.

Hilangnya forced Draft Fans akan mengakibatkan boiler master fuel akan trip dan juga

Induced Draft Fans. Hilangnya FDF akan menghilangkan penyalaan dan akan mengakibatkan

tekanan negatif akan tinggi dan akan merusak susunan dari ruang bakar. Ketika IDF hilang

boiler juga akan trip. Hilangnya IDF juga akan menghasilkan ketidakmampuan

mempertahankan tekanan pembakaran dan memmindahkan hasil pembakaran dari boiler.

Bila hal itu terjadi di ruang bakar, akan kemungkinkan terjadi ledakan. IDF dan FDF

terinterlock. Jadi jika salah satu dari IDF mati, sebuah FDF akan trip. Unit akan beroperasi pada

setengah beban normal. Untuk menghindari over atau underpressure sistem interlock tersebut

akan membuat keseimbangan. Tidak menjadi masalah fan mana yang terganggu. Jika hal

tersebut terjadi interlock tekanan ruang bakar bekerja.

4. Flame Lost

Seperti yang telah dibicarakan diatas, hilangnya penyalaan akan terjadi ledakan.

Penyalaan di burner di monitor melalui camera tv, analisa pembakaran dan di deteksi secara

otomatis penyalaannya.

Boiler akan otomatis trip bila detector penyalaan/pembakaran atau analisa pembakaran bekerja.

5. Boiler Circulation Failure.

Aliran air minuman di butuhkan untuk mendinginkan pada tubes air pembakaran.

Hilangnya pendinginan akibat hilangnya sirkulasi air akan mengakibatkan beberapa tubes akan

mengalami kerusakan. Over heating di boiler akan mengakibatkan penurunan tahanan dari tube

– tubenya, dan biasanya tube – tube tersebut akan cacat bentuknya. Pada boiler sirkulasi alam,

hilangnya sirkulasi pada level rendah di dalam steam drum, biasanya boiler akan trip. Hal ini

bukan hanya mencegah suatu kondisi over heating, tetapi dalam kejadian tersebut supply air ke

boiler dengan tiba – tiba. Drum boiler akan mengalami thermal shock.

5.3.2 Turbine Trips.

Pada gambar 14, terlihat ilustrasi dari sistem interlock dan proteksi yang dapat di tentukan pada

turbin utama. Saat boiler trip biasanya secara otomatis turbin dan generator juga akan trip. Sirkuit

sistem terdiri dari dua atau lebih dari OR gates, tiap – tiap OR gate mempunyai keaktifan fungsi yang


jelas. Grup pertama dari yang trip akan mengaktifkan solenoid Master Turbine yang akan secara

otomatis memastikan control valve menutup semuanya. Grup selanjutnya yang trip adalah yang manual

pada low – oil pressure trip, akan mematikan turbin, sama seperti pada solenoid master tetapi masing –

masing trip ini akan normal bekerja melalui hubungan mekanik untuk menutup semua main stop dan

control valve.

1. Operator Trip

Normalnya operator mengetripkan sebagai back up dari trip yang otomatis, seperti kasus

di boiler. Operator juga dapat mengaktifkan bagian lain untuk mengetripkan turbin, bila

gangguan itu akan merusak turbin.

Gambar 5.14 Turbin Trip


2. Generator Terhubung ke Tanah

Ada dua sistem electric yang berhubungan dengan generator, pertama sistem yang

menggunakan arus searah (dc current), dan biasanya pada sisi aksitasi. Tidak ada sisi positif

ataupun negatif yang terhubung ke tanah atau ground. Sistem ke dua adalah arus bolak balik (ac

current) yang mengalir pada belitan stator. Sistem eksitai dan belitan stator tidak terhubung ke

tanah. Oleh karena itu, pada kondisi yang normal, sedikit atau tidak ada arus yang mengalir

melalui koneksi ke tanah atau ground connections. Ketika generator terhubung ke tanah apakah

pada sistem eksitasi atau pada belitan stator, keadaan adanya aliran arus ini tidak boleh terjadi.

Generator harus di isolasi atau di tripkan dengan segera untuk mencegah kemungkinan

terjadinya kerusakan.

3. Loss of Excitation.

Hilangnya eksitasi akan mengakibatkan tidak stabilnya kerja generator. Bila hal ini

terjadi, generator harus ditripkan dengan segera untuk mencegah kemungkinan kerusakan pada

belitan atau terjadi overspeed dari turbin generatornya.

4. Antimotoring Device

Suatu generator akan menjadi motor bila tenaga atau power masuk kedalam belitan

stator dan rotornya kemudian akan berlaku sebagai motor.

Generator berputar pada putaran yang sama seperti ketika ia memproduksi power,

akibatnya akan terjadi kelebihan panas di dalam turbin karena gesekan antara blades dan steam

trapped di dalam casing turbine. Panas yang terjadi dan berlebih, bila digabung dengan gaya

sentrifugal dari putaran akan mengakibatkan pemanjangan keretakan atau kerusakan pada blade

turbin. Untuk mencegah kejadian kerusakan ini ke turbin, circuit breaker generator membuka

bila generator bersifat sebagai motor.

5. Hand trip Device

Mengetripkan dapat dilakukan secara manual ketika peralatan otomatis tidak bekerja.

6. Low Vacum

Turbin akan trip pada keadaan vacum yang rendah. Pada vacum yang rendah temperatur

dari kondensor dan sisi turbin tekanan rendah akan bertambah. Pada udara dan panas yang

tinggi pada turbin tingkat akhir akan mengakibatkan keretakan dan atau

penguluran/pemanjangan.


7. Overspeed Trip

Turbin juga diproteksi dari putaran lebih, beberapa kondisi dari keadaan seperti diatas,

bila dibiarkan terjadi peralatan overspeed akan membackupnya. Turbin dapat pula overspeed

bila ada kesalahan di governor kontrol. Tingginya/maksimumnya rpm adalah keadaan pada

turbin yang harus diproteksi dari terjadinya gaya sentrifugal yang dapat mengakibatkan

kerusakan pada blades turbine. Trip overspeed harus dipertimbangkan sebagai langkah terakhir

untuk mengetripkan. Kapan saja overspeed terjadi harus dihindari oleh peralatan keamanan

yang ada sebelum turbin itu sendiri rusak akibat dari timbulnya gaya sentrifugal.

Overspeed dapat menimbulkan beberapa masalah dan problem, jika suatu kesalahan dapat

diteksi turbin di trip sebelum terjadinya overspeed yang memungkinkan kerusakan dapat

dihindari.

8. Thrust Bearing Failure

Batasan pemakaian dari thrust bearing melebihi dari yang ditentukan akan juga

mengetripkan turbin. Untuk memproteksi bagian yang diam dan bergerak di turbin dari kontak

dengan bagian lainnya turbin ditripkan oleh sensor thrust bearing detektor.

Sensor tersebut diddesain untuk mengetripkan turbin sebelum rotating blades

bersentuhan dengan stationer baldes.

9. Low oil Pressure.

Akhirnya turbin harus di tripkan pada minimum oil pressure yang ditentukan. Hilangnya

minyak akan mengakibatkan menggesernya abearing, yang dapat merusak bagian internal

turbin. Seperti yang telah diuraikan di atas, journal bearings, thrust bearing, posisi rotor turbin

dan ketika berputar rotor. Rotor dapat rusak pada tempat dimana terjadi kontak dibagian yang

diam di turbin.

5.3.3 Generator Trips.

Seperti boiler dan turbin, generator juga mempunyai peralatan proteksi dan interlock. Gambar

15 mengilustrasikan dengan digram logicnya yang mana pada dasarnya suatu multiple input OR gate.

Setiap gangguan akan mengaktifkan peralatan master trip, yang mana kan mematikan generator dan

turbin. Generator trip ketika circuit breaker menyalurkan power ke Bus distribusi dan generator circuit


breaker terbuka. Generator akan trip sewaktu turbin trip dan biasanya turbin trip karena generator trip

untuk mencegah bahaya dari overspeed.

Peralatan antimonitoring yang temasuk di pengamanan turbin juga berada di sirkuit logic

generator karena juga dapat membuka generator circuit breaker.

1. Generator Differensial

Generator differensial menggambarkan adanya aliran arus didalam masing – masing

phase dari generator tiga phase. Setiap phase dari belitan stator akan mengalirkan arus listrik

dan aliran arus yang mengalir dibelitan tiap – tiap phase harus sama dengan arus yang mengalir

keluar dari belitan. Ketidaksamanya aliran arus menandakan terjadi kesalahan / gangguan, bisa

dari belitan terhubung ke ground. Pada generator, masing – masing phasenya di monitor aliran

arusnya dan mesin akan trip ketika terjadi aliran arus yang tidak seimbang. Arus phase juga di

monitor antara generator dan trafo distribusi utama. Jika suatu perbedaan terjadi pada kedua

tempat tersebut generator akan trip.

2. Negative Phase Sequence

Pada belitan generator tiga phase aliran arusnya harus sama, jika aliran arus di dalam

salah satu dan tiga phase berbeda besarnya akan mengakibatkan kerusakan pada generator.

Untuk memprotek generator, aliran arus tiga phase selalu di monitor dan generator akan trip jika

aliran arus berbeda dari yang sudah ditentukan.

3. Volt / Hertz Trip

Kerusakan pada belitan generator dapat diakibatkan dari beroperasinya generator yang

mana tegangannya kurang dari normal.

Selama periode putaran di tambah pada saat akan synchron atau pada waktu putaran

meluncur turun ke putaran “ turning gear” tegangan generator harus di jaga di bawah operasi

normal. Jika tegangan ini tidak terkontrol sebagaimana mestinya generator akan trip.


Gambar 5.15 Generator Trips.

5.4 PERMISSIVE INTERLOCKS

Permissive dan interlock menjadikan suatu operasi dari suatu sistem atau komponen tergantung

dari urutan operasi dari sitem atau komponen lainnya.

Sebagai contoh, tipe interlock yang digunakan antara forced dan draft fans dan kontrol

penyalaan dari burner. Interlock ini menjamin aliran udara pembakaran sebelum pembakaran dapat

dimulai. Bab ini membicarakan masalah startup dengan permissive interlocknya untuk masing –

masing sistem dimana logic sequence yang digambarkan dan dibahas secara singkat seperti :

a. Circulating Water

b. Closed Cooling / Servise Water

c. Condensate and Feed Water

d. Boiler Water and Steam

e. Furnanace Fuel and Air

f. Turbine Generator

5.4.1 Circulating Water System

Sistem sirkulasi air disediakan untuk air pendingin di kondensor, gambar 16 menggambarkan

kebutuhan dan penempatan logicnya pada sistem AND gate pertama mempunyai beberapa permissive

yang mengijinkan sistem untuk di start. Masing – masing mempunyai fungsi bahwa pompa sudah

mempunyai tekanan.


• Seal pompa sudah di supply oleh seal water

• Pompa dan sitem sudah di vent

• Suction dan discharge valve harus berada pada posisinya

• Level air harus sudah berada pada levelnya

• Screen disisi suction harus bebas dari puing – puing / runtuhan kotoran

• Coooling tower harus siap untuk operasi (jika ada)

Periksa keadaan air yang ada untuk kontinu pemakaian lalu pompa dapat distart. Pada gambar

16 terlihat suatu sistem yang mempunyai dua pompa pada gambar 17 mengilustrasikan diagram logic

dan prosedur untuk starting motor dengan ukuran yang besar. Setelah dicek dengan syarat- syarat untuk

start, lalu motor dapat distart, pekerjaan ini sepele tetapi hal ini adalah suatu prosedur untuk start

motor, seperti aliran air dengan memperhatikan temperatur dan tekanan serta menutup saluran vent

ketika aliran air nampak.

5.4.2 Closed Cooling / Service Water System.

Sistem pendinginan air tertutup adalah biasanya suatu sistem lain yang penempatannya dan

keberadaannya jika suatu pendinginan dengan menggunakan sirkulasi air. Sistem pendingin air tertutup

dengan menggunakan air service, biasanya menggunakan air service yang disediakan untuk

pendinginan auxiliari plant, seperti air compresor.

5.4.3 Condensate and Feedwater System.

Sistem condensate dapat dioperasikan pada saat urutannya. Gambar 19 mengilustrasikan

diagram logic dari penempatan condensate sistem dan feedwater.

Setelah level air, sisi suction dan demineralisasi diperiksa atau sudah bekerja, con densate pump

dapat distart. Gambar diagram logic starting motor pada sistem air sirkulasi digunakan untuk pompa

condensate. Bersamaan pompa condensate bekerja, deaerator dapat dipanaskan dengan uap.

Uap tidak dapat memenuhi ke dearator sampai condensate yang ada berembun. Saat dearator

beroperasi, vacum harus terjadi di dalam condensor. Condensate dapat meresirkulasikan dari dearator

ke ke hotwell.

Boiler feed pump (BFP) dapat dijalankan ketika level air di dearerator stabil. Dalam starting

pompa. Katub sirkulasi di buka, saat tekanan discharge tercapai katub discharge terbuka.


Urutan cara dalam menjalankan Boiler feed pump, seperti yang telah diuraikan di atas adalah

prinsip dasarnya, tetapi dalam keadaan sebenarnya harus ditunjang dengan diagram logic.

Jika Boiler feed pump di gerakan oleh motor. Diagramnya hampir sama dengan untuk pompa

air sirkulasi. Pada pompa yang menggunakan turbin uap, diagram logicnya berubah karena ada tahapan

urutan yang diperlukan ketika menjalankan mesin turbin. Tahapan urutan – urutan nya termasuk

diantaranya :

a. Steam Sealing System

b. Lube Oil system

c. Cooling Water System

d. Stop Control valve and Casing Drains.

Di dalam mengoperasikan Boiler feed pump menggunakan penggerak uap, gangguan pada lube

oil atau tekanan tidak cukup. Tidak diijinkan katub inlet turbin membuka. Hal ini dua sistem yang

saling terinterlock dengan control valve dari turbin untuk mencegah kerusakan pada saat start.

5.4.4 Boiler Water and Steam System

Boiler water system termasuk economiser steamdrum, down comerr dan steam generating tubes

adalah terintegral dengan sistem uap. Dalam operasinya boiler dapat ditempatkan dan dihubungkan

dengan feed water sistem, setelah air bersikulasi, dan mengalami pendinginan dalam sistem kondensor.

Pada boiler feed pump yang menggunakan motor, feed system dapat distart terlebih dahulu ke boiler,

bila hanya tersedia pompa yang menggunakan penggerak uap, feed water system di bawa di dalam line

seperti steam yang ada. Waktu feedwater system dalam keadaan beroperasi, boiler kemudian dapat

dioperasikan ke kondisi lainnya tergantung dari rencana.

5.4.5 Furnace Fuel and Air System

Tahapan – tahapan dari starup bahan bakar dan sistem udara sangat sangat penting untuk

mencegah boiler dari ledakan Banyak sekali urutan / tahapan yang terinterlock untuk memastikan

tahapan tersebut terminator. Gambar 21 adalah flow diagram dari persiapan untuk penyalaan. Persiapan

untuk penyalaan terdiri dari beberapa thahapan temasuk pengecekan sebelum di start. Katub sistem

bahan bakar harus diperiksa dalam keadaan tertutup dan kemudian Fannya di start, pemanas udara

distart, kemudian Induced Draft Fan dan akhirnya forced Draft Fan.


Tahapan atau urutan pekerjaan ini membutuhkan pengaturan tekanan yang halus atau smooth

untuk memastikan tidak ada over pressure di ruang bakar. Bagian – bagian ini biasanya terinterlock

untuk memastikan pekerjaan – pekerjaan diatas terlaksana.

Saat fan beroperasi sisi air harus dicek untuk memeriksa level drum adalah tepat dan drain serta

venting telah dibuka. Uap diijinkan mengalir melalui fasilitas vents yang disediakan untuk emngalirkan

uap yang mana membantu mengontrol temperatur uap selama startup dengan memindahkan panas

menghangatkan line untuk meniadakan thermal shock dan memaksa keluar air kondensasi di dalam line

untuk meniadakan water hammer.

Akhirnya pembilasan dilakukan atur aliran udara, dan persiapkan supply bahan bakar. Siapkan

bahan bakar untuk disalurkan ke burner dan dikontrol dengan mengggunakan satu valve. Beberapa

interlock dipakai pada tahapan ini. Dua interlock biasanya dipasang untuk memastikan cukupnya aliran

udara yang ada untuk penyalaan dan pembilasan yangsedang berlangsung. Lamanya proses yang

disediakan di interlock untuk memastikan bahwa pembilasan untuk waktu yang ada cukup pada saat

aliran udara minimum.

Interlock tersebut tidak akan mengijinkan nyalanya penyalaan dari peralatan busi sampai

kondisi tersebut terpenuhi. Pada boiler dengan pembakaran batu bara, saat penyalaan sudah stabil

dengan menggunakan minyak atau gas, sistem bahan bakar batu bara dapat disiapkan untuk

dioperasikan. Urutan untuk menjalankan sistem batu bara untuk pertama kali start mill ( pulverizer),

hangatkan kemudian start feeder..

5.4.6 Turbine Generator System

Lima tahap dasar untuk startup turbine – generator terdiri dari :

1. Turning gear operation

2. Vacuum Operation

3. Pre roll Startup

4. Admission roll

5. Full are admission to loading.

Lima tahap tersebut harus diselesaikan seperti yang ditunjukkan diatas, tetapi seperti yang telah

dibicarakan, dua tahap pertama sudah dilalui bersamaan dengan boiler startup, maka (1) uap dan air

panans yang ada di deaerator untuk sistem digunakan bila boiler feed pump di fungsikan, dan (2) turbin

sudah siap menerima uap ketika boiler menghasilkan uap.


1. Turning Gear Operation

Normalnya turbin tidak mempunyai sistem permissive interlock seperti pada bahan

bakar dan sistem udara di boiler. Proteksi turbin telah dibicarakan pada topik terdahulu, turbin

dan generator harus di reset, hal ini suatu tindakan tersendiri yang memberikan ijin untuk start

turbin generator.

Tahapan pertama adalah dengan menstart turning gear. Rotor harus berputar sebelum

adanya panas yang memenuhi/masuk ke turbin untuk meniadakan adanya rotor yang melentur.

Ganmbar 23 adalah diagram logic dan sequence untuk turbin saat menuju putaran turning gear.

2. Vacum Operation

Saat turbin generator dalam putaran turning gear, vacuum boleh di lakukan. Sumber

panas memenuhi turbin ketika vacuum dilakukan karena uap digunakan sebagai turbin sejak

seals untuk mempertahankan vacuum. Pertama penaikan vacuum dan mempertahankannya

dengan pompa vacuum atau system ejector. Gambar 24. memperlihatkan diagram logic

sequence dari operasi vacuum.

3. Pre-roll Startup

Tahapan berikutnya dalam starting turbin adalah pre-roll startup, gambar 25,

memperlihatkan diagram logic sequence untuk tahapan ini. Tahapan – tahapan memastikan lube

oil yang ada ke turbin bahwa steam valve tertutup dan generatortelah selesai di cek. Kemudian

emergensi trips harus direset dan turbin siap untuk diputar.

4. Admission Roll

Ada dua cara dari mengoperasikan rolling turbin, partial arc dan full – arc admission.

Full-arc di lakukan melalui main stop valve dengan pembukaan control valve, hal ini

adalah suatu cara yang biasa yang praktis dan hanya mode ini yang akan di bahas /diuraikan.

Full-arc di lakukan saat panas dan shell atau rumah turbin dan bagian – bagian lain dari turbin

panasnya merata.

Prosedur pertama di buat untuk menghangatkan line dan valve. Hal ini dilakukan untuk

memastikan bahwa semua sumber dari uap yang akan ke turbin tertutup. Hal ini penting karena

tahapan berikutnya dalah membuka control valve, reheat stop menahan valve pada posisi


terbuka penuh. Kemudian governor di set untuk posisi startup dan turbin berputar pada putaran

yang ditentukan. Putaran turbin yang ditentukan artinya membawa mesin ke putaran yang

ditentukan dan menutup by pass atau main stop valve. Kemudian turbin terlepas dari putaran

turning gear, Jika didapat hasil yang memuaskan, putaran dapat di naikkan sesuai dengan

rencana.

5. Full-arc Admission to Loading

Saat turbin berputar menuju putaran normal, berikutnya adalah menuju sinkronisasi dan

pembebanan turbin. Gambar 27, meperlihatkan prosedur untuk hal ini. Sinkronisasi adalah

menymakan frekuensi, tegangan dan phase dari generator ke sistem. Voltage regulator di adjust

ke tegangan generator yang telah di set pada harga yang sama dengan line atau sistem.

Voltage regulator bekerjanya dengan merubah variasi harga dari arus medan. Kemudian

putaran dari generator di adjust dengan cara membuka atau menutup kontrol valve untuk

menyamakan frekuensi dan sudut phasa antara generator sistem.

Pada keadaan ini dengan voltage regulator pada posisi otomatis, beban dapat ditambah

dengan membuka katup uap. Pembebanan generator biasanya telah di protek dengan interlock

phase dan tegangan, bila phasa generator tidak sama dengan sistem pada circuit breaker akan

terjadi hentakan, pemutusan tergantung dari tidak samanya magnitude dari phasa. Hentakan

akan merusakan generator atau sistem pendukung lainnya, yang memerlukan overhoul.

Untuk menjaga generator pada saat tidak sinkron dengan system, suatu synchronizing

interlock atau limitter kadang digunakan. Limitter adalah suatu sirkit elektronik yang

memonitor tegangan dan phasa dan bekerja terinterlock, yang tidak mengijinkan breaker

generator menutup sampai tegangan dan phasa sama atau sesuai dengan bus.

2_kontrol instrumen.pdf

Documents