t u g analisa termodinamika pengaruh s...
TRANSCRIPT
ANALISA TERMODINAMIKA PENGARUH PENURUNAN TEKANAN VAKUM PADA
KONDENSOR TERHADAP PERFORMA SIKLUS PLTU MENGGUNAKAN GATE CYCLE
(Studi Kasus PLTU Unit 4 PT. PJB UP Gresik)
Oleh :SLAMET HARIYADI2109 100 017
Dosen Pembimbing :Dr. Ir. ATOK SETIYAWAN, M.Eng. Sc
SIDANG
TUGAS
AKHIR
1
LATAR
BELAKANG
PLTGPLTGUPLTU
PLTUUNIT 4
2
RUGILOAD &
EFISIENSITURUN
TEKANAN VAKUM TURUN
KENAIKAN KONSUMSI BAHAN
BAKAR
RUMUSAN
MASALAH 3
Simulasi dengan software Gate Cycle, untuk mengetahuipengaruh penurunan tekanan vakum pada kondensorterhadap properties komponen utama power plant.
Menghitung efisiensi dan menghitung rugi daya yang dihasilkan
Menganalisa komparasi data, yakni sebelum terjadinyapenurunan tekanan vakum (data desain) dibandingkandengan setelah terjadinya penurunan tekanan vakum(data aktual)
Menganalisa akibat penurunan tekanan vakum kondensorterhadap performa PLTU unit 4 PT. PJB UP Gresik dengan pendekatan analisa termodinamika.
TUJUAN
4
Mengetahui pengaruh turunnya tekananvakum pada kondensor terhadap
properties komponen utama pembangkit.
Mengetahui pengaruh turunnya tekananvakum pada kondensor terhadap
kerugian daya yang dihasilkan.
Mengetahui pengaruh turunnyatekanan vakum pada kondensor
terhadap efisiensi siklus. 1
2
3
Penelitian dilakukan di PLTU unit 4 PT. PJB UP Gresik.Semua perhitungan berdasarkan data yang diberikan
oleh PT. PJB UP Gresik.Analisa performa siklus diutamakan karena perubahan
operasional tekanan vakum pada kondensorSemua komponen dalam siklus dianalisis sebagai volume
atur pada kondisi steady state.Energi potensial dan energi kinetik dapat diabaikan.Software yang digunakan untuk melakukan simulasi
power plant adalah Gate Cycle versi 5.61.0.r tahun 2004.
BATASAN
MASALAH
5
PENGARUH PENURUNAN TEKANAN VAKUM PADA KONDENSOR TERHADAP T-s DIAGRAM
6
TINJAUAN
PUSTAKA
Skema
T-s diagram
Daya yang hilang
Daya yang dihasilkan
TINJAUAN
PUSTAKA
GATE CYCLE Software buatan GE Energy Menganalisa unjuk kerja dari sebuah power plant ataupun satu
komponen saja Dalam perhitungan simulasinya, berdasarkan proses
termodinamika, perpindahan panas dan mekanika fluida Membuat model pembangkit listrik dengan desain dan nilai
properties yang kita inginkan ataupun sesuai template Hasil Gate Cycle antara lain efisiensi, heat rate, load, kadar
polutan, losses, konsumsi bahan bakar, suhu, tekanan, kelembaban udara dan lain-lain serta grafik.
7
PENELITIAN TERDAHULU
8
Impact Of The Cold End Operating Conditions on Energy Efficiency of The Steam Power Plants (Mirjana, S. dkk 2010)
TINJAUAN
PUSTAKA
PENELITIAN TERDAHULU
9
Improvement Power Plant Efficiency with Condenser Pressure (Amir V, dkk 2011)T
INJAUAN
PUSTAKA
PENELITIAN TERDAHULU
10
Determining Performance of Super Critical Power Plant with the help of “GateCycleTM” (Anooj G & Alkesh M, 2012)T
INJAUAN
PUSTAKA
METODOLOGI
11
• Mengolah Data Desain
• Mengolah Data Aktual
ANALISA DATA
• PerhitunganEfisiensi
• PerhitunganRugi Daya
PERHITUNGAN• Pemodelan
Gate Cycle• Simulasi Cycle
LinkPEMODELAN& SIMULASI
ANALISA DATA
12
DATA DESAIN Heat balance PLTU Unit 4 PT. PJB
UP Gresik. Setiap titik kondisi diketahui ṁ dan
h-nya Variasi load terbatas yakni sebesar
100 MW, 150 MW dan 220 MW. Melakukan estimasi 3 data di atas
dengan membuat grafik. Trendline -> mencari load 185MW Membuat T-s diagram dari siklus
power plant PLTU Unit 4 PT. PJB UP Gresik.
DATA AKTUAL Data operasional bulan September
2012 – Juli 2013 Melakukan seleksi data berdasarkan
load, toleransi ± 1MW, kenaikan 5 MW Diambil nilai minimum, maksimal dan
rata-ratanya. Load yang sering terjadi yaitu 160, 175
dan 180 MW, load terkecil 100 MW dan load terbesar 185 MW.
Variasi tekanan vakum pada kondensorsebesar 670-691 mmHg
METODOLOGI
SIKLUS PLTU & T-s DIAGRAM
13
METODOLOGI
Siklus PLTU Unit 4
T-s Diagram
SIKLUS PLTU & T-s DIAGRAM
14
METODOLOGI
PERHITUNGAN EFISIENSI
15
Data Desain
METODOLOGI
PERHITUNGAN EFISIENSI
16
Data Aktual
METODOLOGI
PERHITUNGAN RUGI DAYA
17
RUGI DAYA
METODOLOGI
ProsesCycle Link
PEMODELAN & SIMULASI
18
Membuat modelMasukkan
properties
METODOLOGI
DATA DESAIN & HASIL PROYEKSI DAYA185 MW
19
PEMBAHASAB
DATA DESAIN & HASIL PROYEKSI DAYA185 MW
20
PEMBAHASAB
DATA DESAIN & HASIL PROYEKSI DAYA185 MW
21
PEMBAHASAB
DATA DESAIN
22
PERHITUNGAN
DATA DESAIN
23
PERHITUNGAN
FRAKSI MASSA
24
PERHITUNGAN
FRAKSI MASSA
25
PERHITUNGAN
DATA AKTUAL
26
PERHITUNGAN
DATA AKTUAL
27
PERHITUNGAN
DATA AKTUAL
28
PERHITUNGAN
DATA AKTUAL
29
PERHITUNGAN
HASIL VARIASI TEKANAN VAKUM
30
PERHITUNGAN
HASIL VARIASI TEKANAN VAKUM
31
PERHITUNGAN
EFEK PENURUNAN TEKANAN VAKUM
32
ANALISA
PERHITUNGAN
1 mmHg = 0.017% & 110.56 kW6 mmHg = 0.1% & 663.36 kW
Parameter 695 mmHg 670 mmHg
EfisiensiRugi Daya
38.91%14754115 kcal/hr (17.16 MW)
38.56 % 17459576 kcal/hr (19.48 MW)
PEMODELAN PLTU UNIT 4
33
PROSES
SI
MULASI
VALIDASI & HASIL
34
PROSES
SI
MULASI
VALIDASI & HASIL
35
PROSES
SI
MULASI
LOW PRESSURE TURBINE
36
GRAFIK
HASIL
SI
MULASI
762500
765000
767500
770000
772500
35000
37500
40000
42500
45000
660 670 680 690 700
Flow
(lb
/hr)
Flow
(lb
/hr)
Tekanan Vakum (mmHg)
Low Pressure Turbin
Fourth Extraction Flow
Main Outlet Flow
112
115
118
121
124
1.2
1.4
1.6
1.8
2
660 670 680 690 700
Suhu
(F)
Tek
anan
(ps
ia)
Tekanan Vakum (mmHg)
Low Pressure Turbin
Main Outlet Pressure
Main Outlet Temperature
Parameter 695 mmHg 665 mmHg
m outm ekstraksiP outT out
764198 lb/hr43840 lb/hr 1.26 psia112.83 OF
770369 lb/hr 37654 lb/hr 1.84 psia122.92 OF
KONDENSOR
37
GRAFIK
HASIL
SI
MULASI
57750000
57900000
58050000
58200000
58350000
757500
765000
772500
780000
787500
660 670 680 690 700
Flow
(lb
/hr)
Tekanan Vakum (mmHg)
Flow
(lb
/hr)
Kondensor
Main Exit Flow
Main Steam Inlet Flow
Cooling Water Inlet & Exit Flow
0
0.5
1
1.5
2
70
90
110
130
150
660 670 680 690 700
Tek
anan
(ps
ia)
Suhu
(F)
Tekanan Vakum (mmHg)
Kondensor
Main Exit Enthalpy
Main Steam Inlet & Exit Temperature
Main Steam Exit Pressure
Parameter 695 mmHg 665 mmHg
m inm outm coolingP outT outh out
764198 lb/hr774289 lb/hr58323444 lb/hr 1.26 psia108.95 OF76.77 Btu/lb
770369 lb/hr 780461 lb/hr57841932 lb/hr 1.84 psia122.92 OF 90.15 Btu/lb
CONDENSATE PUMP
38
GRAFIK
HASIL
SI
MULASI
0
0.5
1
1.5
2
774000
776000
778000
780000
782000
660 670 680 690 700
Tek
anan
(ps
ia)
Flow
(lb
/hr)
Tekanan Vakum (mmHg)
Condensate Pump
Main Inlet Flow
Main Inlet Pressure
76
80
84
88
92
105
110
115
120
125
660 670 680 690 700
Ent
halp
hy (
Btu
/lb)
Suhu
(F)
Tekanan Vakum (mmHg)
Condensate Pump
Main Inlet Temperature
Main Inlet Enthalpy
Parameter 695 mmHg 665 mmHg
m inP inT inh in
774289 lb/hr1.26 psia108.95 OF76.77 Btu/lb
780461 lb/hr1.84 psia122.92 OF 90.15 Btu/lb
FEED WATER HEATER 1
39
GRAFIK
HASIL
SI
MULASI
773000
775000
777000
779000
781000
20000
60000
100000
140000
180000
660 670 680 690 700
Flow
(lb
/hr)
Flow
(lb
/hr)
Tekanan Vakum (mmHg)
Feed Water Heater 1
Extraction Inlet Flow
Drain Outlet Flow
BFW Inlet & Outlet Flow
81
84
87
90
93
110
114
118
122
126
660 670 680 690 700
Ent
halp
hy (
Btu
/lb)
Suhu
(F)
Tekanan Vakum (mmHg)
Feed Water Heater 1
BFW Inlet Temperature
BFW Inlet Enthalpy
Parameter 695 mmHg 665 mmHg
m inm ekstraksim drain T inh in
774289 lb/hr43840 lb/hr 137826 lb/hr 113.9 OF82.09 Btu/lb
780461 lb/hr37654 lb/hr 131653 lb/hr 122.6OF 90.76Btu/lb
HUBUNGAN TIAP KOMPONEN
Operasional kerja saling berhubungan satusama lain.
Yang paling terasa akibat perubahanpropertiesnya adalah di Low Pressure Turbinedan Kondensor itu sendiri. Sedangkan untukCondensate Pump dan Feed Water Heater 1 perubahan propertiesnya disebabkan karenadua komponen ini hanya menerima inputandari Kondensor dan Low Pressure Turbine.
40
HASIL
SI
MULASI
Menyebabkan laju alir massa steam yang masuk ke kondensor lebihbanyak, sehingga laju alir massa steam hasil ekstraksi dari Low Pressure Turbine ke Feed Water Heater 1 berkurang.
Mengakibatkan kenaikan suhu, tekanan dan entalpi dikondensor, sehingga mengakibatkan perubahan properties yang sama kekomponen yang lain yakni Low Pressure Turbin, Condensate Pump danFeed Water Heater. Selain itu juga menyebabkan laju alir massapendinginan kondensor semakin kecil.
KESIMPULAN PLTU unit 4 hanya mampu menghasilkan load maksimal sebesar 185 MW akibat
penurunan tekanan vakum pada kondensor. Dimana saat ini, variasi tekanan vakumoperasional antara 670 mmHg – 691 mmHg dari desain sebesar 695 mmHg.
Setiap penurunan tekanan vakum sebesar 1 mmHg berakibat turunnya efisiensi sebesar0.017 %. Atau dengan kata lain, turunnya 0.1 % efisiensi pembangkit diakibatkan olehpenurunan tekanan vakum sebesar 6 mmHg.
Setiap penurunan tekanan vakum sebesar 1 mmHg berakibat hilangnya daya sebesar95061 kcal/hr atau sebesar 110.56 kW.
Dari hasil simulasi, komponen yang mengalami perubahan properties adalah Low Pressure Turbin, Kondensor, Condensate Pump dan Feed Water Heater 1.
Penurunan tekanan vakum menyebabkan laju alir massa steam yang masuk kekondensor lebih banyak, sehingga laju alir massa steam hasil ekstraksi dari Low Pressure Turbine ke Feed Water Heater 1 berkurang, selain itu juga menyebabkan laju alir massapendinginan kondensor semakin kecil.
41
KESI
MPULAN
&
SARAN SARAN
Diharapkan adanya penelitian lebih lanjut agar penurunan tekanan vakum padakondensor ini dapat terselesaikan.
Perlu dilakukannya pelatihan-pelatihan software yang berhubungan dengan duniaindustri terhadap mahasiswa.
TERIMA KASIH
MOHON SARAN UNTUK KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI
PENUTUP
42