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