Kontrol Speedtronic Mark V berisikan sejumlah control, proteksi dan sistem tahapan

(sequence) yang didesain untuk keandalah dan operasi yang aman pada Turbin Gas. Bab ini

menerangkan bagaimana control turbin gas yang dibutuhkan sesuai, dengan menggunakan

blok diagram sederhana dan one line diagram Speedtronic Mark V control, proteksi dan

sistem sequence. Turbin Gas yang menggerakan Generator digunakan sebagai acuan

penulisan.

SISTEM KONTROL

Desain Dasar

Pengontrolan turbin gas dilakukan pada saat start-up, akselerasi, kecepatan,

temperature,shutdown, dan fungsi control manual seperti pada gambar 1. Sensor

memonitor kecepatan turbin, temperature exhaust, tekanan keluaran kompresor (CPD) dan

perameter lain untuk mengetahui kondisi operasi unit. Ketika dibutuhkan untuk merubah

kondisi operasi turbin gas karena perubahan beban atau kondisi ambient, control akan

mengatur jumlah bahan bakar ke turbin gas. Sebagai contoh, jika temperature exhause

cenderung lebih tinggi dari nilai yang diperbolehkan untuk kondisi operasi yang diberikan,

sistem control temperature mengurangi suplai bahan bakar ke turbin dan dengan demikian

temperature exhaust dapat dibatasi.

Kondisi operasi turbin dirasakan dan digunakan sebagai sinyal umpan balik (feedback)

ke sistem control Speedtronic. Ada tiga control utama yang dikontrol selama turbin operasi

yaitu star-up, kecepatan, dan temperature. Hasil (outpu) dari loop control ini dihubungkan

ke sirkuit minimum value gate (MVG) seperti pada gambar 1. Mode control kedua dari

akselerasi, manual FSR dan shutdown bekerja dengan cara yang sama.

Fuel stroke reference (FSR) adalah sinyal perintah untuk aliran (flow) bahan bakar.

Minimum Value Gate menghubungkan sinyal ouput dari enam mode control ke pengontrol

FSR, output FSR yang terendah dari ke enam control loop dibolehkan melewati gate ke

sistem control bahan bakar (fuel control system) sebagai control FSR. Pengontrolan FSR

akan memberikan input bahan bakar ke turbin pada jumlah yang dibutuhkan sistem control.

Hanya satu control loop akan dikontrol pada setiap waktu tertentu dan control loop yang

sedang mengontrol FSR akan ditampilkan dilayar computer (CRT).

Gambar 2 menunjukkan skema yang lebih detail dari sistem control loop. Hal ini dapat

menjadi referensi selamaa menerangkan dari masing- masing loop untuk menunjukkan

penghubung/hubungannya.

Kontrol dan Sequence Start-Up/Shutdown

Kontrol Start-up membawa turbin gas dengan aman dari kecepatan nol ke kecepatan

operasinya dengan menyediakan bahan bakar dengan jumlah yang tepat untuk menjaga

pembakaran, mengakselerasikan turbin, dan melakukan hal tersebut dengan tujuan untuk

meminimalkan low cycle fatique pada bagian hot gas path selama tahapan (sequence)

tersebut. Hali ini melibatkan tahapan yang tepat dari sinyal perintah ke peralatan

accessories, peralatan start dan sistem control bahan bakar. Karena sebuah start up yang

aman dan sukses tergantung pada ketepatan fungsi turbin gas (TG), penting untuk

memeriksa dan menguji dari bagian yang dipilih dalam tahapan (sequence) tersebut.

Kebanyakan sirkuit control logic dihubungkan tidak hanya dengan peralatan control

penggerak, tetapi bisa juga sirkuit proteksi/pengaman dan mengandung kondisi permissive

sebelum dip roses.

Nilai umum untuk settingan control diberikan pada penjelasan ini untuk membantu

mengerti sistem operasi. Nilai sebenarnya dari control ini diberikan pada spesifikasi control

untuk peralatan perbagiannya.

Pendeteksi Kecepatan

Bagian yang penting dalam tahapan control start-up dan shutdown Turbin Gas (TG)

adalah penginderaan / pembacaan kecepatan yang tepat. Kecepatan turbin diukur dengan

magnetic pickup dan akan dibahas dalam control kecepatan.

Detektor kecepatan dan relay kecepatan ini pada dasarnya digunakan untuk :

L14HR Kecepatan Nol (kira-kira 0% kecepatan)

L14HM Kecepatan Minimum (kira – kira 16% kecepatan)

L14HA Keceparan Akselerasi (kira-kira 50% kecepatan)

L14HS Kecepatan Operasi (kira-kira 95% kecepatan)

Detektor kecepatan nol, L14HR memberikan sinyal ketika poros turbin start atau stop

berputar. Ketika kecepatan poros dibawah 14HR, atau pada kecepatan nol, L14HR bekerja

(fail safe) dan permissive logic memerintahkan ratchet atau operasi slow roll selama

sequence start-up / cooldown turbine automatis.

Detektor kecepatan minimum L14HM mengindikasi turbin sudah mencapai kecepatan

minimum pembakaran dan mengawali (initiates) siklus pembilasan (purging) sebelum bahan

bakar dimasukkan dan sebelum pembakaran. Lepasnya relay kecepatan minimum L14HM

menyediakan beberapa fungsi permissive dalam start ulang TG setelah Shutdown.

Relay kecepatan akselerasi L14HA memberikan indikasi ketika turbin sudah mencapai

kira-kira 50% kecepatan (putaran), hal ini menandakan start-up turbin sedang berlangsung

dan kunci fitur prpteksi (protective feature).

Sensor kecepatan tinggi L14HS memberikan indikasi ketika turbin pada kecepatannya

dan sequence akselerasi (p[ercepatan) hamper selesai. Sinyal ini menyediakan control logic

untuk berbagai sequence control seperti menyetop pompa auxiliary lube oil dan menstart

blower turbine shell/exhaust frame.

Apabila turbin dan generator melambat selama situasi frekuensi rendah, L14HS akan

lepas pada setting kecepatan under frequency. Setelah L14HS lepas breaker generator akan

trip (open) dan referensi kecepatan turbin TNR akan di set kembali menjadi 100,3%. Saat

turbin menaikan kecepatan, L14HS kembali bekerja kemudian turbin akan membutuhkan

kembali sinyal start sebelum mensinkron automatis generator dengan jaringan lagi.

Pada setting sebenarnya relay kecepatan dicantumkan pada Spesifikasi control dan

deprogram dan processor RST sebagai EEPROM Control Constants.

KONTROL START-UP

Kontrol Start-Up beroperasi sebagai control open loop menggunakan level dari sinyal

perintah FSR yang sudah si set. Levelnya adalah “ZERO”, “FIRE”, “WARM-

UP”, :ACCELERATE”,dan ”MAX”. Spesifikasi control menyediakan setting perhitungan bahan

bakar yang tepat yang dibutuhkan di setiap levelnya. Tingkatan (level)FSR di set/ditentukan

sebagai control yang tetap pada start-up control Speedtronic MK V.

Sintal control FSR Start-Up dioperasikan melalui penghubung nilai minimum

(minimum value gate) untuk memastikan fungsi control lain dapat membatasi FSR sesuai

dengan yang dibutuhkan.

Sinyal perintah untuk bahan bakar digerakan oleh software speedtronic start-up

control. Sebagai tambahan kepada tiga tingkat aktif-start-up, software menentukan FSR

minimum dan maksimum dan menyediakan control FSR manual. Dengan menkan target

MAN-FSR CONTROL dan FSR GAG RAISE or LOWER memungkinkan untuk mengatur secara

manual FSR diantara nilai FSR min. dan max.

Ketika turbin tidak beroperasi, pengecekan secara elektronik menghentukan system

bahan bakar dan control valve, accessories dan suplai tegangan. Pada keadaan ini

“SHUTDOWN STATUS” akan ditampilkan pada layar computer. Mengaktifkan switch master

operasi / master operation switch (L43) dari kondisi OFF menjadi mode operasi akan

mengaktifkan sirkuit yang sudah siap (ready). Jika semua sirkuit proteksi dan trip

ditampilkan, mengindikasi turbin dapat menerima sinyal start. Menekan target “START”

switch master control (L1S) dan “EXECUTE” akan memberikan sinyal start ke tahapan logic

(logic sequence).

Sinyal start menghidupkan (energizes) master control dan sirkuit proteksi (L4Circuit)

dan menyetart peralatan bantu (auxiliary) yang dibutuhkan. Sirkuit L4 mengijinkan

memberikan tekanan pada system trip oil dan menugaskan kopling penyetart untuk start

jika tersedia. Dengan permissive sirkuit L4 dari kopling terpasang, perlatan start (starting

devices) mulai berputar. Tampilan status start-up “STARTING” akan muncul dilayar

computer MK V. Lihat pada titik A pada gambar 3 Typical Start-up Curve.

Ketika turbin mulai berputar sinyal L14HR memberhentikan (de-energized) kopling

start solenoid 20CS dan mematikan hydraulic rachet. Kemudian kopling membutuhkan torsi

dari starting device agar dapat tetap bekerja. Relay kecepatan turbin L14HM

mengindikasikan bahwa turbin berputar pada kecepatan yang tepat yang dibutuhkan untuk

purging (pembilasan) dan penyalaan pada alat pembakaran. Unit yang menggunakan bahan

bakar gas yang mempunyai susunan/konstruksi exhaust yang dapat menjebak kebocoran

gas memiliki purge timer. L2TV dengan awalan perintah sinyal L14HM. Waktu pembilasan

diset untuk memungkinkan 3 s/d 4 kali perubahan udara yang melalui unit untuk

meyakinkan bahwa setiap campuran yang dapat terbakar sudah dibilas system. Kondisi start

akan menahan kecepatan sampai L2TV telah menyelesaikan siklusnya. Unit yang tidak

memiliki sitem extensive exhaust bias tidak memiliki purging timer, tetapi mengandalkan

siklus start dan aliran udara alami untuk membilas system.

Sinyal L14HM atau selesainya siklus pembilasan L2TVX membolehkan flow bahan

bakar, penyalaan, pengesetan level FSR pembakaran dan inisiasi timer pembakaran L2F.

Lohat titik B pada gambar 3. Ketika flame detector (L28FD) mengeluarkan sinyal yang

mengidentifikasi api sudah ada di ruang bakar, timer Warm-Up L2W bekerja dan sinyal

perintah bahan bakar mengurangi level FSR bahan bakar ke level “WARM UP”. Waktu warm

up meminimalkan thermal stress bagian – bagian yang dilalui gas panas (hot gas path)

selama awal proses start-up.

Jika tidak ada nyala api sampai dengan waktu warm-up (timer L2F) selesai, selama 60

detik, flow bahan bakar dihentikan. Unit dapat diberikan sinyal start lagi, tetapi pembakaran

akan ditunda oleh timer L2TV untuk mencegah akumulasi bahan bakar dalam pelaksanaan

start yang berulang kali. Tahapan ini terjadi walaupun unit tidak memerlukan inisiasi

terhadap pembilasan L2TV.

Pada saat periode warm-up selesai (Lw@X), control start-up mengatur ramps FSR

pada laju yang sudah ditentukan sebelumnya diset untuk ”ACCELERATE LIMIT”. Siklus start-

up dirancang untuk menghasilkan campuran bahan bakar, turbin memulai fase akselerasi

start-up. Koplind ditahan selama starting device (cranking) membersihkan torsi ke Tubin

Gas. Ketika kecepatan turbin melebihi putaran motor cranking kopling akan lepas, kemudian

cranking akan berhenti. Relay kecepatan L14H menandakan tubin sedang akselerasi.

Akhir fase start-up ketika unit mencapai Full Speed No Load (FSNL) lihat titik D pada

Gambar 3. FSR akan dikontrol speed loop dan auxiliary system automatis di shutdown.

Software control start membuat level maksimum sinyal FSR yang diberikan selama

start-up. Seperti yang telah ditentukan sebelumnya, control sirkuit yang lain dapat dikurangi

dan mengatur FSR melakukan fungsi control mereka. Pada fase akselerasi pada saat start-up

control FSR biasanya melewati/mencapai control akselerasi, dengan mengamati laju control

akselerasi rotor. Ini mungkin terjadi tetapi tidak normal, untuk mencapai limit control

temperature, layar CRT (computer) akan menunjukan parameter mana yang membatasi

atau mengontrol FSR.