3.1 Bagian-bagian Utama Peralatan Pembangkit pada PLTDSuatu unit PLTD terdiri dari 3 peralatan utama yang akan membangkitkan tenaga listrik, yaitu :1. Mesin Diesel 2. Generator dan Exiter3. Alat-alat bantu (Auxilliary).Adapun fungsi dari masing-masing peralatan tersebut adalah :1. Mesin DieselBerfungsi untuk merubah energi kimia (bahan bakar) menjadi energi mekanis. Melalui gerak lurus (translasi) pada piston diubah menjadi gerak putas (rotasi) pada poros engkol.2. Generator dan ExiterGenerator berfungsi untuk merubah energi mekanis yang dalam hal ini dihasilkan oleh mesin Diesel menjadi energi listrik. Energi listrik ini timbul akibat adanya medan magnet pada kumparan generator. Kuat medan magnet tersebut tergantung pada besarnya tegangan dan arus searah yang dialirkan pada kumparan rotor yang disebut dengan sistem penguatan (Exitasi). Untuk mengatur penguatan tegangan pada exiter dipasang alat yang disebut Automatic Voltage Regulator (AVR). 3. Alat-alat Bantu (Auxilliary)Agar mesin Diesel dapat beroperasi dengan baik, maka diperlukan seperangkat alat bantu antara lain :

Pompa Digunakan untuk memompakan bahan bakar, munyak pelumas, mensirkulasikan air pendingin dan lain-lain. Tangki Yang berfungsi untuk tempat penampungan bahan bakar, minyak pelumas, air pendingin, dan lain-lain. Saringan (Filter)Berfungsi untuk menyaring kotoran dari bahan bakar, minyak pelumasi dan air pendingin agar tidak masuk ke mesin. Kompresor UdaraBerfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan yang diisikan ke tabung angin (Air Bottle) yang digunakan sebagai udara start, udara kontrol proteksi mesin (Control Air) dan udara proteksi overspeed (Safety Air) Turbo ChargerBerfungsi untuk menghisap udara luar sehingga tekanan udara pembakaran naik dan menaikkan daya mesin BatteryBerfungsi untuk menyediakan tegangan listrik bagi alat-alat kontrol, relai-relai proteksi dan lain-lain. Heat Exchanger (Alat Penukar Panas)Berfungsi untuk mengeluarkan panas pada sistem pendingin mesin Diesel. Keran (Valve) Berfungsi untuk membuka dan menutup saluran pada sistem yang ada pada mesin Diesel. Panel-panel Kontrol Berfungsi untuk menempatkan alat-alat ukur dan parameter-parameter yang berhubungan dengan mesin dan generator. Peralatan pengamanBerfungsi untuk mengamankan mesin, generator dan trafo tenaga bila terjadi gangguan.

3.2 Bagian-bagian Utama Mesin Diesel

Gambar 1: Peralatan Utama Mesin Diesel

Peralatan utama terdiri dari :1. Kepala silinder2. Perangkat katup3. Perangkat piston4. Dinding silinder5. Blok silinder 6. Bantalan utama 7. Poros engkil (crank shaft)8. Poros bubungan9. Peredam getaran10. Dudukan (base plate)11. 3.2.1 Kepala silinder

Gambar 2: Kepala silinderFungsi :1. Sebagai penutup bagian atas silinder2. Tempat meletakkan peralatan : katup isap dan buang, injektor, rocker arm, ruang bakar mula, katup start, indikator chock.3. Sebagai ruangan pendingin atau penyerapan panas.

3.2.2 Perangkat Katup

Gambar 3. Perangkat Katup

Perangkat katup terdiri dari : 1. Katup isap2. Katup buang3. Pegas4. Rocker arm 5. Pushroad dengan roler Valve Guide :Berfungsi untuk menjaga gerakan katup agar tegak lurus pada dudukannya.Poros Cam (Camshaft Assy)Berfungsi sebagai pengatur masuknya udara pembakaran, keluarnya gas bekas pembakaran, dan pengatur urutan pembakaran (firing order).

3.2.3 Perangkat Piston

Gambar 4. Perangkat piston

Fungsi Piston : 1. Merapatkan ruang silinder dari bagian dalam. 2. Memampatkan udara. 3. Menerima tekanan pembakaran pada saat proses kerja. 4. Meneruskan tekanan pembakaran ke poros engkol melalui batang penghubung (connecting rod).5. Bagian permukaan piston menyerap panas selama proses berlangsung. Fungsi Ring Piston :1. Penyekat ruangan antara piston dan dinding silinder. 2. Mencegah gas pembakaran bertekanan tinggi atau udara masuk ke ruang karter dan minyak pelumas masuk ke ruang bakar. 3. Menyalurkan panas dari piston ke air pendingin melewati dinding silinder. Dilihat dari fungsinya, umumnya ring piston terdiri dari : 1. Top ring. 2. Compression ring. 3. Oil scraper ring.

Fungsi batang penghubung (connecting rod) : 1. Memindahkan daya yang dihasilkan diatas piston ke poros engkol. 2. Mengalirkan minyak pelumas ke piston.

3.2.4 Dinding Silinder

Gambar 5. Dinding silinder Fungsi dinding silinder :Sebagai tempat berlangsungnya seluruh proses kerja mesin (isap, kompresi, usaha, buang).Besar kecilnya ruangan pembakaran silinder liner menentukan besar kecilnya daya pada mesin.Silinder liner biasanya dilengkapi dengan ring karet (rubber ring) yang berfungsi untuk perapat air agar air pendingin mesin tidak masuk ke karter. 3.2.5 Poros Engkol (Crank Shaft)Crang Shaft Asembly, terdiri dari : poros engkol, bantalan utama (main bearing), Counter weight, roda gila (fly wheel), dan penyerap getaran (vibration damper).

Gambar 6. Poros engkolFungsi poros engkol :1. Menerima gaya inersia yang tinggi pada puncak tekanan gas diatas piston.2. Mengubah gerak bolak-balik (translasi) menjadi gerak putar (rotasi). Fungsi bantalan utama (Main Bearing) : Untuk mendukung bagian-bagian yang bergerak sehingga bagian-bagian tersebut tetap berada pada posisi yang diinginkan. Klasifikasi bantalan1. Bantalan untuk gerak putar (rotary motion) a. Journal bearing yang mendapat beban utama dari perputaran poros. b. Trust bearing (bantalan axial) yang mendapat beban sepanjang poros yang berputar.

2. Bantalan untuk gerak bolak-balik (reciprocating motion) a. Bantalan untuk gerak lurus Contoh : dinding silinder untuk mendukung pergerakan piston. b. Bantalan untuk gerakan tumbukanContoh : bushing untuk mendukung pin. Fungsi Counter WeightUntuk mengurangi getaran yang diterima oleh rangka mesin akibat manuver piston dengan gaya sentrifugal poros engkol. Fungsi fly wheel1. Menerima putaran yang bervariasi selama proses kerja masih berlangsung. 2. Membatasi timbul dan hilangnya penambahan putaran akibat perubahan mendadak.3. Menyimpan dan menerima tenaga sewaktu langkah kerja dan digunakan pada waktu langkah kosong. 4. Membantu memindahkan putaran pada waktu start. 5. Meletakkan tanda positif top piston untuk setiap silinder. Fungsi penyerap getaran (Vibration Damper)Untuk menyerap getaran torsional yang diakibatkan oleh gaya ritmik pada piston dan crankshaft3.2.6 Blok Silinder (Crank Case) Blok silinder dibuat berupa kerangka yang terdiri dari beberapa ruangan / sekat diantaranya : Ruangan pendingin Ruangan pelumasan Ruangan pernapasan bagian-bagian yang bergerak didalamnya. Blok silinder untuk mesin besar biasanya terdiri dari 2 bagian yaitu : Blok silinder atas (crank case upper) Blok silinder bawah (crang case lower)

Gambar 7. Blok silinder atas mesin diesel

Gambar 8. Blok silinder bawah

Fungsi blok silinder Sebagai pendukung / penopang semua bagian-bagian sehingga terbentuk satu mesin yang komplit dan sempurna.

3.2.7 Pompa Injeksi Bahan Bakar dan Injektor

Gambar 9. Pompa injeksi bahan bakar dan injektorFungsi pompa injeksi bahan bakar Untuk menginjeksikan (memasukkan dengan tekanan tinggi) bahan bakar yang sudah tersedia menuju ke injektor, kemudian dikabutkan ke silinder pada waktunya.Fungsi injektor Untuk mengabutkan bahan bakar ke ruang bakar agar terjadi pengabutan yang sempurna dan terjadi pembakaran merata pada ruang bakar dalam waktu singkat. 3.3 Prinsip Kerja Mesin DieselMesin diesel termasuk jenis mesin pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) dimana sumber energinya didapat dari hasil pembakaran bahan bakar didalam silinder. Mesin diesel disebut juga Compressed Ignition Engine (CI-Engine) dimana untuk proses pembakaran bahan bakar didalam silinder tidak memerlukan busi, tetapi cukup dari panas yang timbul akibat kompresi udara didalam silinder. Akibat adanya pembakaran, diruang bakar terjadi kenaikan temperatur dan tekanan sehingga piston terdorong bergerak lurus (translasi) lalu diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. Mesin-mesin PLTD yang ada di PLTD Kota Maba memakai sistem proses kerja 4 langkah yaitu untuk mendapatkan 1 kali langkah usaha diperlukan 4 kali langkah piston atau 2 kali putaran poros engkol. Gambar 10. Prinsip kerja mesin Diesel 4 langkah Langkah-langkah tersebut adalah :A. Langkah Isap Piston bergerak dari TMA ke TMB, katup isap terbuka dan katup buang tertutup, sehingga udara bersih masuk ke dalam silinder. B. Langkah KompresiPiston bergerak dari TMB ke TMA, katup isap dan katup buang tertutup, udara dikompresi sehingga tekanan dan temperaturnya naik. Pada akhirnya langkah kompresi bahan bakar diinjeksikan kedalam ruang bakar dan terjadilah pembakaran. C. Langkah Usaha (Expansi)Akibat adanya tekanan yang besar dari gas hasil pembakaran, sedangkan katup isap dan katup buang tertutup, maka piston terdorong bergerak dari TMA ke TMB, melakukan usaha.

B. Langkah BuangKatup buang terbuka, katup isap tertutup dan pistion bergerak dari TMB ke TMA dan gas bekas sisa pembakaran terdorong keluar. Proses tersebut berulang secara berurutan selama mesin bekerja. Berdasarkan proses kerjanya, mesin PLTD termasuk jenis motor bakar Compressed Ignition Engine (CI-Engine), dimana proses pembakaran didalam silinder tidak memerlukan busi, tetapi cukup dari panas yang timbul akibat kompresi udara di dalam silinder. 3.4 GeneratorJenis generator yang dipakai di PLTD Kota Maba adalah generator AC 3 fasa dengan sistem penguatan Brushless (tanpa sikat arang). 3.4.1 Bagian-bagian Utama Generator Bagian bagian utama generator terdiri dari : Rotor atau induktor (bagian yang berputar). Stator atau bagian yang di induksi (bagian yang diam). Exiter sebagai penguat medan magnet. 3.4.2 Prinsip Kerja GeneratorAdapun prinsip kerja generator, jika digambarkan secara sederhana adalah sebagai berikut : Bila suatu kumparan memotong atau dipotong oleh medan magnet, maka pada kumparan tersebut akan timbul listrik. Proses pemotongan medan magnet oleh suatu konduktor dinamakan induksi. Induksi ini akan menghasilkan Gaya Gerak Listrik (GGL) sehingga timbul listrik.

Besarnya tegangan listrik yang dihasilkan oleh konduktor yang memotong / dipotong medan magnet tergantung dari beberapa faktor, antara lain : Jumlah (panjang) lilitan konduktor Besar liitan konduktor Kuat medan magnet Kecepatan konduktor memotong / dipotong medan magnet.

3.5 Sistem-sistem Pada PLTD3.5.1 Sistem Udara Masuk dan Gas BuangA. Fungsi Untuk menyediakan udara yang diperlukan bagi pembakaran bahan bakar, sistem ini dirancang untuk menaikkan effisiensi mesin yang dibuat sedemikian rupa sehingga perbandingan jumlah massa udara yang masuk ke dalam silinder selalu disesuaikan dengan keperluan atau jumlah massa bahan bakar yang akan dibakar. Sistem ini juga berfungsi untuk mengatur udara masuk. B. Jenis Sistem Udara Masuk1. Sistem Alami (Natural)Yaitu udara masuk ke ruang bakar karena adanya penurunan tekanan didalam silinder yang diakibatkan oleh pergerakan piston ke bawah. 2. Sistem Paksa atau Tekan Yaitu udara yang masuk kedalam silinder jumlahnya dinaikkan / diperbanyak dengan bantuan turbo charger.

C. Cara Kerja Sistem Udara Masuk dan Gas BuangUdara luar masuk ke ruang bakar karena di hisap oleh blower, dimana sebelum masuk keruang bakar udara ini disaring oleh filter udara, selanjutnya melalui saluran masuk udara didinginkan dengan inter cooler dan udara ini akan masuk ke ruang bakar melalui katup masuk. Setelah masuk ke ruang bakar udara ini akan bercampur dengan bahan bakar dan digunakan untuk proses pembakaran. Gas buang hasil pembakaran dari ruang bakar dikeluarkan melalui katup buang. Sebelum keluar ke udara luar, energi panas dari gas turbo charger yang satu poros dengan sisi kompressor, sehingga kompressor / blower ikut berputar dan menghisap udara luar. 3.5.2 Sistem Bahan BakarSeperti diketahui bahwa bahan bakar minyak diperlukan sebagai sumber energi bagi mesin Diesel. Untuk keperluan penyaluran bahan bakar tersebut sampai keruang bakar dengan suatu kondisi tertentu diperlukan suatu sistem bahan bakar. Fungsi Sistem Bahan Bakar1. Mengatomkan atau mengabutkan bahan bakar supaya mudah bercampur merata dengan udara supaya mudah terbakar. 2. Mengatur jumlah bahan bakar yang sama pada setiap pemasukan disetiap silinder pada setiap kebutuhan sehingga tenaga (power) setiap silinder adalah sama. 3. Mengatur saat mulai penyemprotan dan lamanya penyemprotan.3.5.3 Sistem PelumasFungsi dari pelumas adalah sebagai berikut : 1. Sealing, yaitu sebagai penyekat antara dia benda yang saling bersentuhan dan saling bergerak atau salah satunya benda tersebut bergerak dengan maksud mengurangi atau menghilangkan gesekan yang terjadi. 2. Lubricating, yaitu sebagai pelumas atau pelicin supaya benda bergerak dengan lisin sehingga pergerakannya mudah. 3. Cooling, yaitu sebagai media pendingin. 4. Cleaning, yaitu sebagai pembawa kotoran dari bagian-bagian mesin yang dialiri minyak pelumas. 5. Anti Korosi, yaitu untuk melindungi logam dari kontak langsung dengan udara agar terlindung dari korosi. 6. Peredam Suara, yaitu mengurangi suara benturan antara dua logam yang bergesekan, seperti pada roda gigi. Cara pemakaian bahan pelumas yaitu : Dioleskan Dipercikan Direndam Dialirkan dengan tekanan Dalam sistem pelumas mesin Diesel berukuran sedang maupun besar adalah dengan cara dialirkan dengan tekanan dengan persyaratan : a. Minyak pelumas harus bertekanan dan mempunyai jumlah massa yang tertentu. b. Jangkauan aliran yang bertekanan harus sampai kepada benda yang dilumasi. c. Dalam sistem tertutup. d. Dapat didinginkan. e. Dapat dibersihkan (filter dan separator).

3.5.4 Sistem PendinginA. Fungsi PendinginanFungsi sistem air pendingin atau pendinginan adalah berguna untuk mengambil sebagian panas dari dari bagian-bagian tertentu di mesin. Panas yang menyebabkan temperatur tinggi tersebut disebabkan oleh pembakaran bahan bakar di ruang bakar. Untuk menjaga agar pada bagian-bagian tadi tidak terjadi beban panas berlebih dan beban mekanik berlebih yang mengakibatkan toleransi serta pelumasan tidak berfungsi sebagaimana mestinya. B. Syarat-syarat Pendinginan Dapat mengambil panas sebanyak jumlah tertentu dari mesin diesel sesuai dengan yang ditentukan. Jadi aliran atau volume air yang dialirkan harus tertentu. Tidak dipaksakan pengambilan panasnya, atau tidak sekaligus seketika tapi harus terus menerus secara kontinyu. Temperatur air pendingin masuk bisa diatur (sedikit variasi) disesuaikan dengan kondisi yang ada. Pada mesin PLTD sedang maupun besar, sistem pendingin yang dipakai adalah sistem sirkulasi tertutup dan dikelompokan menjadi 3 bagia, yaitu :1. Raw Water SystemBerfungsi untuk mendinginkan udara masuk, minyak pelumas, bahan bakar dan mendinginkan air pendingin jacket pada sistem cooling tower. Sedangkan raw water sendiri didinginkan dengan radiator atau cooling water. 2. Jacket Cooling Water SystemBerfungsi untuk mendinginkan blok silinder, silinder liner dan exhaust valve housing. Air yang digunakan adalah air murni dengan kandungan khlorida dan sulfat yang rendah, kekerasan (hardness) rendah dan dicampur dengan suatu reagen anti karat. Air jacket didinginkan oleh radiator atau raw water. 3. Injector Cooling Water System Berfungsi untuk mendinginkan injector yang panas akibat panas pembakaran diruang bakar. Sebelum dialirkan ke injector air ini bukan didinginkan, melainkan dipanaskan hingga mencapai temperatur tertentu oleh heather pemanas. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah thermal stress pada injector yang sangat panas.

3.5.5. Sistem Start / Udara BertekananSistem start dengan udara ini adalah yang paling banyak digunakan pada PLTD ukuran sedang maupun besar di PLN.A. Fungsi Udara Bertekanan1. Untuk menstart / menghidupkan mesin, yaitu dengan cara memasukkan udara bertekanan kedalam silinder (ruang bakar) supaya piston tertekan kebawah sehingga crank shaft berputar dan terjadi kompresi diruang bakar, dan jika bahan bakar di injeksikan ke ruang bakar tersebut akan terbakar. Karena proses ini berurutan sesuai firing ordernya maka secara mekanisme kerja mesin dengan semestinya. 2. Untuk keperluan sistem pneumatik. 3. untuk keperluan PLTD seperti membersihkan peralatan dan lain-lain. B. Syarat-syarat Udara Bertekanan1. Tekanan udara mencukupi (minimal 20 bar dan maksimal 30 bar)2. Volume udara mencukupi, sesuai dengan volume ruang bakar yang perlu diisi oleh udara bertekanan tersebut. 3. Udara bertekanan tersebut harus sedikit mungkin mengandung air kondensat karena sangan membahayakan mesin serta peralatan lainnya. 3.5.6. Sistem Kontrol dan ProteksiTujuan dari proteksi pada suatu PLTD adalah agar mesin dan perlengkapannya tidak mengalami kerusakan yang fatal bila terjadi gangguan. Proteksi pengaman ini dibagi 3 yaitu : 1. Peralatan pengaman mesin antara lain : Proteksi temperatur untuk air pendingin, minyak pelumas, gas buang, main bearing dan lain-lain. Bila terjadi gangguan, proteksi ini akan memberikan sinyal alarm ataupun trip. Proteksi tekanan, untuk mengamankan tekanan lebih atau tekanan kurang pada air pendingin, bahan bakar, minyak pelumas dan lain-lain. Bila terjadi gangguan pada tekanan maka proteksi tekanan akan memberikan sinyal alarm ataupun trip. Proteksi getaran, untuk mengamankan mesin bila terjadi getaran yang membahayakan mesin. Bila ada kenaikan getaran akan memberikan sinyal alarm ataupun trip. Proteksi over speed, untuk mengamankan mesin bila mesin mengalami over speed. Untuk pengaman over speed tidak didahului dengan alarm tetapi langsung trip. 2. Pengaman GeneratorTujuannya adalah untuk menjaga agar generator tidak mengalami kerusakan akibat adanya gangguan baik yang berasal dari dalam generator itu sendiri ataupun gangguan yang berasal dari luar generator. Untuk generator yang modern dilengkapi beberapa pengaman antara lain :a. Over Current Relay (pengaman arus lebih)b. Over Voltage Relay (pengaman tegangan lebih)c. Under Voltage Relay (pengaman tegangan rendah)d. Differential Relay (pengaman perbedaan tegangan)e. Reverse Power Relay (pengaman daya kembali)f. Rotor Eart Fault Relay (pengaman rotor hubung tanah)g. Stator Eart Fault Relay (pengaman stator hubung tanah) h. Loss of Excitation Relay (pengaman hilang excitasi)i. Winding Temperature Relay (pengaman temperatur winding) 3. Pengaman Trafo Daya untuk PLTDa. Over Current Relay (pengaman arus lebih)b. Differential Relay (pengaman perbedaan tegangan)c. Winding Temperature Relay (pengaman temperatur winding)d. Oil temperature Relay (pengaman temperatur minyak)e. Buchol Relay (pengaman bila terjadi hubungan pendek dari dalam trafo)f. Over Pressure (pengaman trafo bila terjadi tekanan lebih didalam trafo). Proteksi pada mesin PLTD pada prinsipnya ada 2 tingkatan, yaitu : 1. Peringatan Sinyal Alarm, bertujuan untuk memberi tanda peringatan bahwa ada sesuatu yang tidak normal pada mesin, sehingga operator dapat segera mengambil tindakan pengamanan dan penormalan kembali. 2. Proteksi Trip, bertujuan untuk mematikan mesin secara otomatis apabila pada mesin terjadi penyimpangan operasi. Berikut ini adalah tabel data setting pengaman pada mesin merk SWD type 16 TM 410 R yang ada di PLTD Trisakti Banjarmasin.