Download pdf - Laporan Isi

Transcript

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan pembangkit yang paling besar perannya dalam memenuhi kebutuhan listrik di Indonesia terutama wilayah JAMALI. Salah satu PLTU yang yang berada di Jawa adalah PLTU Pembangkitan Tanjung Jati B. PLTU Pembangkitan Tanjung Jati B terdiri dari 2 unit beroperasi sebesar 2x660 MW dan 2 unit dalam proses pengerjaan sebesar 2x660 MW, yang ditargetkan akan beroperasi (COD) pada bulan Oktober 2011 dan Januari 2012. Sampai saat ini PLTU Pembangkitan Tanjung Jati B membantu pasokan daya listrik kedalam sistem JAMALI sampai dengan 9%, jika 4 unit beroperasi akan meningkat menjadi 11%. Melihat besarnya kontribusi PLTU Pembangkitan Tanjung Jati B terhadap keandalan sistem JAMALI, maka kondisi pembangkit diharuskan andal juga. Untuk menjaga keandalan pembangkit, kondisi penyebab matinya (shut down) pembangkit harus dikurangi seoptimal mungkin. Penyebab berhentinya (shut down) suatu pembangkit bisa disebabkan oleh faktor kesengajaan atau ketidaksengajaan. Faktor kesengajaan disebabkan oleh adanya program pemeliharaan pembangkit yang merupakan suatu keharusan untuk menjaga agar kondisi mesin tetap andal dan beroperasi secara optimal, dimana kondisi shut down tidak dapat dihindari. Penyebab lainnya adalah faktor ketidaksengajaan, berhenti beroperasinya suatu pembangkit lebih disebabkan oleh gangguan-gangguan yang tidak terduga. Faktor gangguan ini dapat dikurangi pengaruhnya terhadap keandalan pembangkit setelah gangguan ini terjadi. Artinya gangguan dapat dikurangi atau dihilangkan melalui analisa penyebab gangguan untuk mendapatkan pemecahan masalah tersebut. Salah satu faktor ketidaksengajaan yang pernah terjadi di PLTU Pembangkitan Tanjung Jati B unit 1 adalah gangguan kerja pada wall sootblower (sootblower IR 881B) disebabkan oleh patahnya coupling pin yang mengakibatkan bocornya pipa dinding boiler

(boiler wall tube). Sootblower

berfungsi membersihkan jelaga pada dinding boiler

1

dengan menyemprotkan media uap. Ketika proses pembersihan selesai, sootblower kembali ke posisi semula. Dalam perjalanannya menuju posisi semula, coupling pin patah sehingga nozzle masih tersangkut di dalam boiler dan terus menyemprotkan uap. Akan tetapi kondisi gangguan ini tidak terdeteksi oleh operator di CCR (Central Control Room).

Sootblower

terus menyemprotkan uap sampai mengakibatkan kebocoran pada pipa

dinding boiler yang menyebabkan forced outage pada pembangkit untuk perbaikan. Berdasarkan gangguan tak terduga tersebut, perlu adanya suatu kajian pemecahan masalah untuk mencegah gangguan tidak terulang kembali. 1.2 Tujuan Mengembangkan sistem pengendalian sootblower IR 881B yang memungkinkan DCS untuk mendeteksi semua modus kegagalan Meningkatkan keandalan unit dan citra perusahaan Memperkecil biaya perbaikan dan pemeliharaan

1.3 Metodologi 1.3.1 Lingkup Karya Inovasi ini difokuskan pada pengembangan sistem pengendaliani sootblower untuk mencegah terjadinya kegagalan kerja (tersangkut tanpa bisa dimonitor) sehingga kejadian kebocoran pipa dinding boiler dapat dihindari. 1.3.2 Sumber Data Sumber data dalam proses pembuatan karya inovasi ini diperoleh dari studi perpustakaan, laporan dan data operasi dan pemeliharaan PLTU, observasi lapangan dan wawancara langsung dengan personil terkait.

2

BAB II DASAR TEORI

Sootblower Sootbloweradalah alat yang berfungsi untuk membersihkan jelaga pada dinding boiler dengan cara menyemprotkan uap panas, dan alat ini didesain untuk beroperasi 3 kali sehari.

Sootblower dapat dioperasikan melalui perintah dari DCS melalui PLC dengan rangakaianpengendali sebagai penggeraknya.

Rangkaian ListrikRangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup. Berbicara mengenai Rangkaian Listrik, tentu tidak dapat dilepaskan dari pengertian dari rangkaian itu sendiri, dimana rangkaian adalah interkoneksi dari sekumpulan elemen atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup. Dengan kata lain hanya dengan satu lintasan tertutup saja kita dapat menganalisis suatu rangkaian. Yang dimaksud dengan satu lintasan tertutup adalah satu lintasan saat kita mulai dari titik yang dimaksud akan kembali lagi ketitik tersebut tanpa terputus dan tidak memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang ditempuh.

SWITCH

LAMPU

AC

Gambar 2.1 Rangkaian tertutup

3

BAB III PEMBAHASAN

3.1 Kronologi Kebocoran Pipa BoilerPada tanggal 4 november 2010, diketahui bahwa sootblower IR 881B pada riser wall sisi utara Unit 1 tersangkut pada posisi menyemprot. yang diduga merupakan kebocoran pipa boiler. Setelah sootblower dikembalikan Setelah dikonfirmasi akan adanya kepada posisi menutup secara manual, masih terdengar suara dari daerah sootblower kebocoran, maka pada tanggal 5 November 2010 pukul 00:29, Unit 1 de-sinkron dari sistem jawa bali (TJBPS Distrubance Report TJB-PR-0632-ROO). Observasi visual boiler dalam kondisi shutdown menujukkan terjadinya kebocoran pada pipa dinding boiler tepat disamping sootblower IR 881B. Setelah air di boiler dikosongkan, maka dimulai pemotongan pipa boiler, tanggal 5 November 2010 malam hari. Dari pipa yang telah dilepas, terdapat 4 lubang yang berasal dari penipisan pipa dinding boiler akibat kegagalan kerja sootblower.

Gambar 3.1 Kebocoran Riser Walltube sisi utara (5 november 2010)

4

3.2 Proses Operasi Sootblower

Gambar 3.2 Sootblower tipe IR 881B yang mengalami malfungsi

Gambar 3.3 Skema Mekanisme Motor penggerak sootblower

5

IR887B CONTROL ELEMENTARYPOWER BUS 3380VAC, 3 50hZ

FUSE

P176

F

R

START

D176

LSFLSF

RF

F

FLSR

RG176

LSRMOTOR

A1

Gambar 3.4 Rangkaian daya dan pengendali sootblower existing

Sootblower beroperasi dengan menyemprotkan uap air bertekanan kedalam pipa dindingboiler untuk membersihkan abu akibat hasil pembakaran batu bara. penyemprotan sootblower adalah sebagai berikut: 1. Saat tombol start ditekan, arus listrik akan mengalir melalui limit switch forward Mekanisme

(LFR) dan mengaktifkan koil F (forward) sehingga kontaktor F motor akan tertutupdan Motor akan berputar menggerakkan screw tube dan cam, maka nozzle akan masuk kedalam ruang boiler. 2. Bersamaan dengan masuknya nozzle kedalam ruang boiler, maka cam akan membuka trigger, dan poppet valve terbuka, sehingga uap panas tersalurkan melalui gooseneck, dan disemprotkan oleh nozzle menuju pipa dinding boiler. 3. Dan ketika motor berputar maju dan trip pin mengenai limit switch forward (LSF) , maka LSF akan terbuka sedangkan LSR tertutup sehingga arus listrik mengalir melalui LSR dan mengaktifkan koil R (rear) sehingga kontaktor R motor akan tertutup dan motor akan berputar berlawanan menarik kembali nozzle, trigger akan terlepas dari cam sehingga aliran uap air berhenti. Sedangkan motor akan berhenti ketika trip 6

pin mengenai limit switch rear (LSR) sehingga memutus arus listrik yang melewatirangkaian pengendali. Operator akan menerima informasi bahwa motor dan sootblower telah berhenti bekerja melalui kondisi sinyal listrik yang tidak terkirim ke PLC dan DCS dikarenakan

limit switch rear (LSR) terbuka. 3.3 Kegagalan Kerja SootblowerPada salah satu siklus operasi sootblower IR 881B yaitu proses motor menarik

sootblower setelah selesai membersihkan jelaga boiler, terjadi patah pada coupling pinpenghubung antara gear reducer shaft dan blower drive shaft. Meskipun motor terus berputar, blower drive shaft akan tetap diam. Hal ini menyebabkan tertinggalnya nozzle didalam boiler dalam posisi terus menyemprotkan uap. Akan tetapi status sootblower terdeteksi normal dengan kondisi posisi limit switch rear (LSR) terbuka. Terbukanya LSR disebabkan motor terus berjalan normal sampai trip pin mengenai (mengaktuasi) LSR. Posisi nozzle yang terus menyemprot uap panas mengakibatkan erosi pada pipa dinding boiler. Tabel 3.1 Logika sistem pengendalian sootblower yang terpasangRETRACT CIRCUIT LOGIC TABLE Kondisi Aktual Soot blower Retract Normal Retract pin patah (Tersangkut Posisi Extend) Existing LSR (NC) Kondisi Retract circuit CCR Reading Open Open Circuit active Open Open Circuit Active Extend Pin patah (Tersangkut Posisi Retract) Closed Closed Circuit Inactive Closed Closed Circuit Inactive Extend Normal

FORWARD CIRCUIT LOGIC TABLE Existing L.S (NC) Kondisi Extend Circuit CCR Reading Closed Closed Circuit Inactive CCR SOOTBLOWER STATUS Efek Kepada Boiler Normal Erosi Pipa TIDAK TERDETEKSI Sootblower fail start TIDAK TERDETEKSI Normal Retract / Stop Retract / Stop Extend / Run Extend / Run Closed Closed Circuit Inactive Open Open Circuit Active Open Open Circuit Active

7

Kesimpulan dari bocornya pipa dinding boiler adalah sistem pengendalian kerja dari

sootblower kurang memadai. Sistem pengendalian yang ada lebih fokus pada putaran timing gear (motor) yang mengaktuasi limit switch. Padahal bagian paling utama dari sootblower adalah pergerakan nozzle (screw tube&cam) yang berfungsi utamamengalirkan uap panas.

3.4 Aplikasi Proximity Switch dan RelayMetode yang telah dilakukan untuk memonitor kegagalan kerja sootblower ini adalah penambahan proximity switch dan relay. Proximity switch ini berfungsi untuk memonitor pergerakan nozzle melalui pembacaan lempengan yang ikut bergerak bersama nozzle. Penambahan proximity switch ini memungkinkan DCS untuk mendeteksi semua modus kegagalan kerja sootblower .

Jenis

: Proximity Switch Tipe NBB5-18GM60-WO Spesifikasi : I = 200mA V = 230 VAC

Gambar 3.5 Pemasangan proximity switch pada sootblower

Proximity tipe induksi ini merupakan jenis Normally Closed, dan akan berubah statusketika mendeteksi metal dalam radius lebih 5 mm dari muka detektor.

Gambar 3.6 Relay yang ditambahkan pada LSR

8

IR887B CONTROL ELEMENTARYPOWER BUS 380VAC, 3, 50Hz

FUSE

P176

F

R

START

D176

LSFLSF

R

F

F

FLSR

RG176

LSRMOTOR

P PA1

PPS

Gambar 3.7 Modifikasi rangkaian daya dan pengendali sootblower Perbedaan antara rangkaian existing dengan modifikasi adalah adanya penambahan proximity switch (PS) dilengkapi dengan 2 kontaktor relay (P) yang dipasang seri. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, rangkaian modifikasi mampu mendeteksi modus-modus kegagalan kerja sootblower sebagai berikut : 1. Couple pin patah ketika nozzle akan bergerak maju, maka kondisi LSR tertutup dan kedua kontaktor relay (P) terbuka maka rangkaian sinyal akan selalu terbuka. Kondisi ini dapat termonitor sebagai fail to start oleh operator di CCR. Kegagalan ini dapat mengambat proses pembersihan jelaga pada pipa dinding boiler. 2. Couple pin patah ketika nozzle tertinggal dan masih menyemprotkan uap panas. Kondisi rangkaian sinyal adalah posisi LSR terbuka akan tetapi kedua kontaktor relay (P) tertutup maka rangkaian sinyal akan tertutup. Jika dalam waktu 3 menit (elapsed time) rangkaian sinyal masih tertutup, operator akan menganggap ini sebagai kondisi yang abnormal. 3. Jika terjadi kerusakan pada proximity switch (PS) tertutup, kondisi LSR terbuka dan kedua kontaktor relay (P) selalu tertutup maka rangkaian sinyal akan selalu tertutup. Kondisi ini dapat termonitor sebagai elapsed time oleh operator di CCR.

9

Tabel 3.2 Logika kerja sootblower dengan proximity switch dan relayRETRACT CIRCUIT LOGIC TABLE Kondisi Aktual Soot blower Retract Normal Retract pin patah (Tersangkut Posisi Forward) Existing L.S (NC) Relay 1 (NC) Relay 2(NC) Proximity Switch Kondisi Retract circuit CCR Reading Circuit active EXTEND CIRCUIT LOGIC TABLE Existing L.S (NC) Kondisi Extend Circuit CCR Reading Circuit Inactive CCR SOOTBLOWER STATUS Efek Kepada Boiler NORMAL Erosi Pipa (Penyebab Bocor) TERDETEKSI Sootblower Tidak termonitor TERDETEKSI Sootblower tidak Beroperasi TERDETEKSI NORMAL Alarm akan muncul pada kondisi retract TERDETEKSI Retract / Stop Elapsed time Alarm Elapsed Time Alarm Failed To Start Alarm Circuit Inactive Circuit Inactive Circuit Active Circuit Active Forward / Run Forward Circuit Active Closed Closed Closed Open Open Open Closed Closed Closed Open Open Open Circuit Inactive Circuit Inactive Circuit Inactive Circuit Inactive Circuit Inactive Open Closed Closed Open Open Open Energized Closed Closed De-Energized Closed Closed De-Energized Open Open Energized Closed Closed DeEnergized Closed Closed Closed Closed De-Energized Open Open Retract Normal (Kabel P.S putus) Open Extend Pin patah (Tersangkut Posisi Retract) Closed Closed Extend Normal Extend Normal (Kabel L.S Putus) Closed

Dari analisa dan percobaan, disimpulkan bahwa modifikasi sistem pengendalian ini dapat mendeteksi status-status abnormal sebagai berikut : 1. Sootblower tersangkut pada posisi maju (forward) 2. Sootblower tersangkut pada posisi mundur (retract) 3. Kegagalan kerja proximity switch

10

BAB IV MANFAAT DAN ANALISA RESIKO

4.1 Manfaat Non FinasialModifikasi sistem pengendalian sootblower IR881B memiliki manfaat non finansial antara lain : 1. Meringankan proses pekerjaan operator Yang semula operator harus melakukan pengecekan tiap sootblower di area lokal boiler ketika terjadi kegagalan kerja sootblower (tiap unit pembangkit ada 32

sootblower). Dengan adanya modifikasi sistem pengendalian ini, semua moduskegagalan kerja akibat couple pin patah dapat langsung termonitor di CCR. Operator dapat langsung menuju ke salah satu sootblower yang mengalami kegagalan. 2. Loss aviability pembangkit turun. Akibat kegagalan kerja sootblower ini, faktor ketersediaan pembangkit menjadi berkurang sebesar 7,49%. Jika Loss aviability pembangkit turun maka akan meningkatkan keandalan unit dan citra perusahaan. 3. Kesempatan produksi kWh meningkat Akibat kegagalan kerja sootblower ini, unit pembangkit mengalami kehilangan produksi kWh sebesar 35.636,94 MWh. Dengan adanya modifikasi sistem pengendalian ini, kesempatan produksi kWh akan meningkat.

4.2 Manfaat FinansialKegagalan kerja sootblower IR 801B ini menyebabkan kerugian-kerugian terhadap kondisi finansial PLTU Tanjung Jati B. Berasarkan kondisi ini, akan dibandingkan antara kerugian yang dialami dengan biaya investasi untuk modifikasi sistem pengendalian kerja

sootblower adalah sebagai berikut :1. Biaya modifikasi sistem pengendalian kerja sootblower IR 801B Biaya modifikasi meliputi biaya pengadaan proximity switch, relay dan biaya pemasangan. Biaya modifikasi tiap sootblower mencapai sekitar Rp 3.000.000,-. Total biaya yang dikeluarkan untuk modifikasi sistem pengendalian kerja sootblower IR

801B 2 unit pembangkit mencapai Rp. 216.000.000,1 unit pembangkit = 36 sootblower 11

Jumlah biaya modifikasi = jumlah unit x jumlah sootblower per unit x Rp. 3.000.000,= 2 x 36 x Rp. 3.000.000,= Rp. 216.000.000,Start

Coupling Pin Patah pada Posisi Forward

Kerusakan pada proximity switch

Coupling Pin Patah pada Posisi Retract

Elapsed time Alarm @ DCS

Failed to Start Alarm @ DCS

Sootblower dinonaktifkan Reparasi Lokal Sootblower (BIAYA)

Normal Operation Gambar 4.1 Flowchart jika terjadi kegagalan pada modifikasi sistem pengendalian sootblower IR 881B 2. Kerugian kerugian akibat kegagalan kerja sootblower IR 801B Produksi energi yang tidak terjual Selama proses perbaikan pipa dinding boiler yang bocor akibat kegagalan kerja sootblower, kesempatan produksi energi yang hilang sebesar 35.636,94 MWh. Kerugian finansial = kWh yang hilang x harga listrik per kWh = 35.636.940 kWh x Rp. 500,-/kWh = Rp. 17.818.470.000,-

12

Biaya perbaikan Yang dimaksud biaya perbaikan disini adalah biaya yang dibutuhkan untuk perbaikan pipa dinding boiler yang bocor akibat semprotan uap panas yang terus menerus. Total biaya perbaikan sebesar Rp. 50.000.000,-. Pemakaian solar untuk start-up Setelah proses perbaikan pipa dinding boiler selesai, mesin pembangkit siap dioperasikan kembali (start-up). Proses start-up sendiri membutuhkan solar sebanyak 80,82 ton atau 94,35 m3 atau 94350 Liter. Biaya pemakaian solar = Volume solar x Harga solar industri = 94350 Liter x Rp. 8.000,-/Liter = Rp. 754.800.000,Karena unit mengalami shut down, maka terdapat batu bara yang tidak terbakar selama shutdown. Hal ini menjadi biaya yang tidak dikeluarkan, sehingga menjadi faktor pengurang dalam perhitungan kerugian. Batu bara yang tidak terbakar = Pemakaian Batu Bara x Lama Shutdown x Harga Batu bara = 281.25 Ton/Jam x 54 Jam x Rp750.000/ Ton = Rp 11.390.625.000 Total kerugian = Produksi energi yang tidak terjual + Biaya perbaikan + Pemakaian solar untuk start-up Batu Bara yang tidak terbakar = Rp. 17.818.470.000+ Rp. 50.000.000 + Rp. 754.800.000 Rp 11.390.625.000 = Rp 7.232.645.000

13

Start

Coupling Pin Patah pada Posisi Forward

Coupling Pin Patah pada Posisi Retract Sootblower tidak aktif karena tersangkut pada posisi IstirahatTerjadi slagging pada walltube, menghambat transfer panas, dan terjadi thermal stress

Sootblower terus menyemprot karena tersangkut posisi Semprot

Walltube mengalami Erosi, terjadi Kebocoran

Walltube Retak dan bocor akibat thermal stress

Pemakaian Make Up Water naik Terdeteksi kebocoran Shutdown (KERUGIAN) Pekerjaan Reparasi (BIAYA) Start Up (BIAYA) Normal Operation Gambar 4.2 Flowchart jika terjadi kegagalan pada sistem pengendalian

sootblower IR 881B existing14

4.3 Analisa ResikoModifikasi sistem pengendalian ini dapat bekerja lebih baik, dan dapat mendeteksi kegagalan kerja sootblower IR 801B yang tidak dapat dideteksi oleh sistem penngendalian yang sudah ada (existing). Resiko yang diberikan oleh modifikasi ini rendah, karena modifikasi merupakan pertambahan sistem pengendalian yang sudah ada tanpa mengubah sistem existing. Berikut adalah tabel perbandingan skenario kegagalan kerja sootblower IR 801B antara sistem pengendalian modifikasi dengan existing. Tabel 5.1 Analisa resiko kegagalan kerja Kejadian Patah couple pin sootblower pada posisi maju (forward) Patah couple pin sootblower pada posisi mundur (retract) Malfungsi alat pengaman Sootblower Modifikasi sistem pengendalian Sistem pengendalian

Elapsed Time Alarm Erosi Pipa boiler yang @ DCS dapat menyebabkan bocor dan shutdown bila tidak Elapsed Time Alarm Bocor boiler akibat thermal @ DCS stress yang tidak terdeteksi Failed to Start Alarm @ DCSterdeteksi

existing

15

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanPenyebab shutdown Unit 1 pada tanggal 4 November 2010 adalah kegagalan kerja sootblower yang tidak terdeteksi lebih awal akibat sistem pengendalian sootblower IR

881B yang kurang memadai. Hal ini menyebabkan unit shutdown selama 54 Jam, hilangproduksi energi sebesar 35,636.94 MWh, dan kehilangan availability sebesar 7,49% (TJBPS Disturbance report TJB-PR-0632-R00). Shutdown akibat kebocoran pipa dinding boiler tersebut dapat dihindari dengan melakukan modifikasi sistem pengendalian

sootblower IR 881B. Modifikasi yang dilakukan adalah dengan menambahkan proximity switch dan relay pada rangkaian pengendalian. Berdasarakan hasil pengujian yang telahdilakukan, modifikasi ini mampu mendeteksi semua modus kegagalan kerja sootblower

IR 881B secara cepat akibat couple pin patah. Dari segi finansial, biaya modifikasi 2 unitpembangkit hanya sebesar Rp. 216.000.000,- jauh lebih murah dibandingkan dengan kerugian yang diakibatkan oleh kegagalan kerja sootblower IR 881B sebesar Rp.7.232.645.000,-.

5.2 SaranModifikasi sistem pengendalian kerja sootblower IR 881B merupakan salah satu solusi akibat dari couple pin patah. Untuk kedepannya, sistem pengendalian dapat dikembangkan lebih lanjut menyesuaikan gangguan lain yang terjadi pada sootblower IR

881B.

16

DAFTAR PUSTAKA Kevin R. Sullivan. Understanding Relays. Autoshop101.com, Allright Reserved

17

LAMPIRAN A TIM INOVASI PLTU TANJUNG JATI B : 1. M. ARIF SUSETYO 2. SUTOMO 8510765-Z 8510223-Z

1. NAMA/NIP 2. Tempat, tgl lahir 3. Jenis Kelamin

: M. ARIF SUSETYO / 8510765-Z : Jakarta, 9 Juli 1985 : Laki-laki

4. Pendidikan terakhir : S-1 Teknik Mesin 5. Jabatan/Peringkat : Assistant Engineer Operasi Pembangunan Proyek PT.PLN (Persero) Pembangkitan Tanjung Jati B

1. NAMA/NIP 2. Tempat, tgl lahir 3. Jenis Kelamin

: SUTOMO / 8510223-Z : Lamongan, 04 Oktober 1985 : Laki-laki

4. Pendidikan terakhir : S-1 Teknik Fisika (Instrumentasi & Kontrol) 5. Jabatan/Peringkat : Assistant Engineer Operasi Pembangunan Proyek PT.PLN (Persero) Pembangkitan Tanjung Jati B

18

LAMPIRAN B Proses Perbaikan Boiler Walltube yang bocor dan Sootblower IR 811B

1

2

3

BOILER WALLTUBE BOCOR

SOOTBLOWER DILEPAS

7

WALLTUBE DIPOTONG

6

SOOTBLOWER DENGAN PROXIMITY

SWITC

5

4

WALLTUBE DIGANTI

LUBANG PADA WALLTUBE

WALLTUBE YANG RUSAK

19