Steam Turbine Maintenance

Pendahuluan

Indonesia adalah sebuah Negara besar yang dianugerahi kekayaan sumber daya alam yang

melimpah termasuk sumber daya manusia yang bisa membangun di sektor perindustrian.

Sebagai negara berkembang pertumbuhan ekonomi negara Indonesia dalam sektor industri

diikuti dengan peningkatan kebutuhan energi. Pertumbuhan ekonomi yang sehat selalu

sinergis dengan kemampuan energi yang tersedia. Hal ini tentu saja dapat tercapai apabila

pasokan energi di Negara kita terpenuhi. Untuk meningkatkan pertumbuhan ekonomi dengan

meningkatkan investasi maka kemampuan Negara menyediakan energi sangatlah dibutuhkan.

Energi listrik adalah faktor dominan dalam pertumbuhan dunia industri.

Untuk menyediakan energi listrik bagi dunia industri dan masyarakat pada umumnya maka

diperlukan sinergi antara sumber daya alam yang tersedia dan kemampuan sumber daya

manusia yang mengolahnya. Energi listrik dapat dibangkitkan dari suatu pembangkit seperti

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG),

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

(PLTD),Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU), Pembangkit Listrik Tenaga Uap

(PLTU).

Pada dewasa ini pembangkitan yang sedang genjar di bangun adalah Pembangkit Listrik

Tenaga Uap (PLTU) dengan bahan bakar batu bara. Dibangunnya pembangkit jenis ini

karena berbagai alasan antara lain tersedianya sumber daya batu bara yang masih melimpah

di Indonesia, harga batu bara di Indonesia yang masih murah, kemampuan PLTU yang

mampu memenuhi beban tinggi dan dapat divariasi pula, serta life timedari PLTU itu yang

lama.

Salah satu PLTU yang memiliki daya besar di pulau jawa ini adalah PLTU Tanjung Jati B

(TJB) dengan daya 4 x 660 MW. PLTU TJB juga memiliki effisiensi tertinggi dari

pembangkit-pembangkit yang ada diseluruh Indonesia,yaitu sebesar 38%. Selain itu Heat

Reat di PLTU PJB ini juga yang tertinggi yaitu 2.254 Kcal/kWh. Di PLTU TJB ini juga

memiliki nilai SFC (Specific Fuel Consumption) sebesar 0,388 kg/kWh. Biaya pembangkitan

tiap kWH dalam nilai rupiah di PLTU TJB juga tergolong murah, sebesar Rp 271/kWh.

Effisiensi PLTU sebesar 38% di dapat dari hasil kalieffisiensi beberapa alat utama di PLTU

TJB, antara lain effisiensi Boiler 89%, Turbin uap 45%, Generator 99%, Unit Transfomer

99% dan Main Transformer 99%. Effisiensi juga dapat dihitung dengan nilai kalori tiap 1

kWh di bagi dengan nilai Heat Reat. Nilai 1 kWh = 860 kcal/kWh dan nilai HR PLTU TJB

sebesar 2.254 kcal/kWh.

Nilai SFC juga dapat di cari dengan perhitungan nilai HR dibagi dengan nilai kalor batubara

yang di pakai untuk pembakaran di boiler PLTU TJB. Nilai kalor batu bara yang di pakai

PLTU TJB adalah sebesar 5800 kcal/kg.

Biaya pembangkitan tiap 1000 watt di PLTU TJB dapat di hitung dengan mengkalikan nilai

SFC dengan harga batu bara di pasaraan saat ini. Harga batubara tiap kilogram di pasaran

kira-kira Rp 600,-.

Jadi dengan pertimbangan-pertimbangan di atas, maka PLTU adalah pilihan utama untuk

mencukupi kebutuhan listrik Indonesia yang saat ini sedang mengalami pertumbuhan pesat.

Untuk memenuhi pertumbuhan kebutuhan listrik itulah maka saat ini PLTU dengan bahan

bakar batubara menjadi pilihan utama PT.PLN untuk mencukupi kebutuhan listrik itu.

Pemeliharaan Turbin Uap

Dalam suatu sistem pembangkit khususnya pada PLTU TJB ada beberapa komponen yang

mendukung untuk terciptanya energi listrik. Dalam sistem pembangkit terdapat dua

komponen yaitu komponen utama dan komponen pendukung. Salah satu komponen

utamanya adalah turbin uap. Turbin inilah yang akan merubah energi tekanan dan kecepatan

yang dimiliki steam menjadi energi gerak dalam bentuk putaran.

Spesifikasi Turbin Uap PLTU TJB Unit 1-2

– Type : Three cylinder Impulse type, Tandem

Compound Reheat Condensing Turbine

– Max. T-MCR : 719 MW

– Rated Output : 710 MW

– Heat rated (at ECR) : 1861 kcal/kWh

– Steam Flow (at T-MCR) : 2213.1 ton/hour

– Speed : 3,000 rpm

– Steam pressure : 167 bar abs

– Steam Temperature : 538 oC

– Reheat temp. at comb. heat vlv : 538 oC

– Exhaust pressure : 0.0832 bar abs

– HP Turbine Bypass Capacity : 35 % (at 176 bar)

– LP Turbine Bypass Capacity : HP Bypass steam flow +

desuperheating spray water flow

Pengertian Umum Pemeliharaan

Pemeliharaan mesin merupakan hal yang sering dipermasalahkan antara bagian

pemeliharaan dan bagian produksi. karena bagian pemeliharaan dianggap yang

memboroskan biaya, sedang bagian produksi merasa yang merusakkan tetapi juga yang

membuat uang (Soemarno, 2008). Pada umumnya sebuah produk yang dihasilkan oleh

manusia, tidak ada yang tidak mungkin rusak, tetapi usia penggunaannya dapat

diperpanjang dengan melakukan perbaikan yang dikenal dengan pemeliharaan. (Corder,

Antony, K. Hadi, 1992). Oleh karena itu, sangat dibutuhkan kegiatan pemeliharaan yang

meliputi kegiatan pemeliharaan dan perawatan mesin yang digunakan dalam proses

produksi.

Menurut M.S Sehwarat dan J.S Narang, (2001) dalam bukunya “Production

Management” pemeliharaan (maintenance) adalah sebuah pekerjaan yang dilakukan secara

berurutan untuk menjaga atau memperbaiki fasilitas yang ada sehingga sesuai dengan

standar (sesuai dengan standar fungsional dan kualitas).

Menurut Sofyan Assauri (2004) pemeliharaan adalah kegiatan untuk memelihara atau

menjaga fasilitas/peralatan pabrik dan mengadakan perbaikan atau

penyesuaian/penggantian yang diperlukan agar supaya terdapat suatu keadaan operasi

produksi yang memuaskan sesuai dengan apa yang direncanakan.

Dari beberapa pendapat di atas bahwa dapat disimpulkan bahwa kegiatan pemeliharaan

dilakukan untuk merawat ataupun memperbaiki peralatan perusahaan agar dapat

melaksanakan produksi dengan efektif dan efisien sesuai dengan pesanan yang telah

direncanakan dengan hasil produk yang berkualitas.

4.1. Fungsi Pemeliharaan

Menurut pendapat Agus Ahyari, (2002) fungsi pemeliharaan adalah agar dapat

memperpanjang umur ekonomis dari mesin dan peralatan produksi yang ada serta

mengusahakan agar mesin dan peralatan produksi tersebut selalu dalam keadaan optimal

dan siap pakai untuk pelaksanaan proses produksi.

Keuntungan-keuntungan yang akan diperoleh dengan adanya pemeliharaan yang baik

terhadap mesin, adalah sebagai berikut :

1. Mesin dan peralatan produksi yang ada dalam perusahaan yang bersangkutan akan

dapat dipergunakan dalam jangka waktu panjang,

2. Pelaksanaan proses produksi dalam perusahaan yang bersangkutan berjalan dengan

lancar,

3. Dapat menghindarkan diri atau dapat menekan sekecil mungkin terdapatnya

kemungkinan kerusakan-kerusakan berat dari mesin dan peralatan produksi selama

proses produksi berjalan,

4. Peralatan produksi yang digunakan dapat berjalan stabil dan baik, maka proses dan

pengendalian kualitas proses harus dilaksanakan dengan baik pula,

5. Dapat dihindarkannya kerusakan-kerusakan total dari mesin dan peralatan produksi

yang digunakan,

6. Apabila mesin dan peralatan produksi berjalan dengan baik, maka penyerapan bahan

baku dapat berjalan normal,

7. Dengan adanya kelancaran penggunaan mesin dan peralatan produksi dalam

perusahaan, maka pembebanan mesin dan peralatan produksi yang ada semakin

baik.

4.4 Pemeliharaan Turbin Uap Unit 1 & 2

Pemeliharaan Berdasarkan Periode (Time Based Maintenance) pada umumnya ada tiga jenis

pemeliharaan periodik yang ada pada turbin uap yaitu :

Ø Simple Inspection atau Si ( 8.000 jam operasi)

Ø Mean Inspection atau Me ( 16.000 jam operasi)

Ø Serious Inspection atau Se ( 32.000 jam operasi)

Dalam Mean Inspection, terdapat pekerjaan yang sama dengan Simple Inspection yang

ditambah dengan beberapa pekerjaan lain yang diperlukan, demikian juga halnya dengan

Serious Inspection akan ada pekerjaan yang sama dengan Mean Inspection yang ditambah

dengan beberapa pekerjaanlain yang harus dilakukan sesuai dengan Maintenance Manual

Book.

Serious Inspection juga dilakukan pada tahun pertama operasi, hal ini biasanya disebut First

Year Inspection. Hal ini sangat penting dilakukan untuk mengamati kemungkinan kerusakan

yang terjadi dan juga dapat digunakan untuk mendapatkan jaminan atau garansi dari

kontraktor atau pabrik pembuat turbin uap yang bersangkutan. First Year Inspection biasanya

dilakukan oleh kontraktor atau pabrik pembuatnya.

Siklus inspection tersebut diatas apabila dihitung dari saat dimulainya operasi turbin uap akan

berurutan sebagai berikut :

1. Pemeliharaan Berdasarkan Kondisi (Condition Based Maintenance)

Pemeliharaan yang waktu pelaksanaannya direncanakan sebelumnya, berdasarkan data

operasi yang dicatat dan unit diberhentikan beberapa saat sebelum sampai pada kondisi rusak.

Apabila pemberhentian mesin dilaksanakan atas hasil analisa data, maka disebut

pemeliharaan prediktif.

Pemeliharaan berdasarkan kondisi pada umumnya dibagi dua macam yaitu :

Ø Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi (In Service Maintenance)

Ø Pemeliharaan dalam keadaan tidak beroperasi (Outage Maintenance)

a. Pemeliharaan Dalam Keadaan Beroperasi

Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi adalah pekerjaan yang dilakukan tanpa mengganggu

jalannya operasi turbin. Pada umumnya pekerjaan yang dilakukan adalah pekerjaan-pekerjaan

ringan seperti pembersihan, pengukuran, pengamatan dan sebagainya pada turbin maupun

peralatan bantunya.

Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi mencakup :

Ø Pemeliharaan Rutin

Beberapa pemeliharaan rutin yang dapat dilakukan pada saat turbin beroperasi,

diantaranya :

o Penambahan grease pada bagian yang memerlukannya

o Menambah minyak pelumas ke dalam tangki

o Membersihkan minyak pelumas melalui instalasi pemurniminyak pelumas.

o Membuang air dan lumpur melalui drain tangki minyak pelumas dan memeriksa

kondisi minyak pelumas.

o Mengencangkan baut-baut yang longgar

o Menutup atau mengurangi kebocoran pada seal katup-katup.

Ø Peralatan Stand-by

Beberapa peralatan bantu untuk mengoperasikan turbin uap memiliki unit cadangan

atau stand-by, sehingga apabila peralatan bantu tersebut memiliki unit cadangan,maka

unit cadangan itu dapat dipelihara seperti dalam keadaan stop.

Ø Pengaman Turbin

Pemeliharaan lengkap dari pengaman turbin beserta sistemnya dilakukan pada saat

turbin tidak beroperasi, akan tetapi untuk melihat unjuk kerja dari peralatan pengaman

tersebut, banyak pabrikan turbin membuat peralatan pengamatan yang dapat diuji pada

saat turbin bekerja dengan cara pengujian simulasi.

Pengujian pada saat bekerja ini amat riskan, karena dapat menyebabkan turbin akan trip

apabila tidak dilakukan dengan benar dan sangat berhati-hati.

Ø Turbin Supervisory

Pengamatan terhadap pengukuran yang didapat dari peralatan turbine supervisory

haruslah dicatat, diamati dan dievaluasi dengan tepat untuk melihat gejala kerusakan

yang terjadi dan parameter-parameter itu tidak boleh dilampaui.

Peralatan turbin supervisory adalah alat-alat untuk mengukur eksentrisitas, getaran,

temperatur bantalan, kecepatan, posisi rotor dan pemakaian trhust bearing.

Ø Kebersihan

Dalam pemeliharaan turbin uap, kebersihan sangat besar pengaruhnya terhadap

keamanan operasi turbin, oleh sebab itu kebersihan pada saat turbin beroperasi tidak

boleh ditinggalkan, seperti kebocoran minyak pelumas.

b. Pemeliharaan Dalam Keadaan Tidak Beroperasi

Biasanya pemeliharaan dalam keadaan tidak beroperasi dapat dilakukan pada saat

periodic inspection yaitu pada simple inspection, mean inspection dan seirous

inspection.

Pada keadaan tertentu dapat dilakukan juga pemeliharaan tak terjadwal, tetapi hal ini

tidak boleh melampaui lama waktu yang diperlukan oleh kegiatan utama dan ini hanya

dilakukan pada peralatan yang pada pengamatan sebelumnya menunjukkan adanya

kelainan.

Dalam sifat pemeliharaan seperti ini harus memperhatikan schedule inspection yang

baik sehingga urutan satu pekerjaan dengan pekerjaan yang lainnya dapat dilaksanakan

dengan sebaik-baiknya tanpa ada waktu yang terbuang. Schedule yang baik akan

mempercepat penyelesaian pekerjaan dan mengurangi biaya inspection.

Pemeliharaan dalam keadaan beroperasi mencakup :

Ø Pemeliharaan Rotor Turbin

Pemeliharaan simple inspection pada rotor turbin dilakukan tanpa harus mengangkat

upper casing. Hal ini hanya berupa pemeriksaan pada sudu turbin tingkat akhir dengan

jalan melihatnya dari bagian atas kondensor setelah menhole disisi turbin exhaust

dibuka. Pemeriksaan yang dilakukan diantaranya adalah :

o Kemungkinan adanya kerak yang menempel pada sudu akhir.

o Kemungkinan terjadinya keretakan.

o Kemungkinan terjadinya gesekan.

o Kerusakan akibat benda asing.

o Korosi dan erosi.

Sedangkan pada mean inspection dan serious inspection, seluruh bagian atas rotor

diperiksa dan diperbaiki. Pemeriksaan dilakukan dengan cara membuka upper casing,

melepas kopling, membuka bantalan dan komponen lainnya hingga rotor dapat

diangkat dan ditopang pada dudukan khusus yang disediakan. Pengangkatan ini harus

dilakukan dengan hati-hati karena sangat sempitnya clearance antara rotor dan stator

turbin.

Ø Pemeliharaan Stator Turbin

Pemeliharaan ini dilakukan dengan terlebih dahulu membuka upper casing, kemudian

angkat rotor dengan hati-hati, lalu lakukan pekerjaan pemeliharaan, pemeriksaan dan

perbaikannya, yaitu :

o Periksa adanya kerak pada sudu tetap, bersihkan dengan sand-blast.

o Laksanakan pemeriksan pada permukaan flanges upper dan lower casing.

o Bersihkan ulir-ulir pada baut dan mur.

o Periksa bekas bocoran uap melalui celah pada flanges antara upper dan lower

casing.

o Periksa akibat korosi dan erosi pada labyrinth dan sudu-sudu.

o Periksa dan perbaiki kerusakan pada sudu-sudu tetap.

o Periksa keretakan-keretakan pada setiap bagian stator.

Setelah pekerjaan pemeliharaan selesai, maka perakitan kembali dilakukan.

Pengencangan baut harus melihat daftar besarnya momen penguncian yang dikeluarkan

pabrik. Perlu diperhatikan juga urutan pemasangan baut terutama pada flange antara

upper dan lower casing.

Ø Pemeriksaan Bantalan

Turbin uap memiliki dua jenis bantalan yaitu bantalan journal aksial dan bantalan aksial

(thrust bearing). Pemeriksaan dan pemeliharaan pada bantalan-bantalan ini dilakukan

baik pada Si, Me maupun Se.

Pemeriksaan yang perlu dilakukan diantaranya :

o Pengukuran Clearance.

o Pemeriksaan bekas kontak / gesekan antara journal dengan bearing.

o Goresan-goresan pada permukaan babbit (white metal).

o Babbit yang terkelupas.

o Keretakan.

o Cacat cathodic.

Ø Pemeriksaan Labyrinth (Gland seal)

Pada Si, labyrinth tidak dibuka karena tidak dilakukan pemeriksaan terhadapnya, tetapi

hanya dilakukan pemeriksaan pada sistem uap perapatnya. Sedangkan pada Me dan Se

juga dilakukan pemeriksaan pada keadaan labyrinth-nya.

Ø Penyetelan Clerance Rotor dan Stator

Jarak celah atau clerance antara rotor turbin dan stator, terutama pada sisi tekanan

tinggi sangatlah sempit dan kemungkinan akan terjadinya gesekan antara rotor dengan

stator apabila celah ini tidak disetel dengan baik. Jarak clerance ini telah ditetapkan

oleh pabrikan dan penyetelannya harus dalam batas-batas yang ditentukan pabrikan.

Pengukuran dapat dilakukan dengan fuller, dial gauge, kawat timah dan alat ukur

lainnya.

Ø Penyebarisan Poros

Dalam kenyataannya posisi turbin dalam keadaan diam dan dingin, tidak lurus sama

sekali, sehingga posisi satu poros dengan poros lainnya tidak lurus/ sebaris, misalnya

poros turbin dengan poros generator, atau poros turbin tekanan tinggi dengan poros

turbin tekanan rendah. Ketidaksebarisan ini diakibatkan oleh melengkungnya poros

akibat dibebani rotor. Besarnya kelelngkungan akan tergantung dari beban rotor dan

kekakuan poros.

Dengan demikian satu poros dengan poros lainnya sengaja tidak dibuat sebaris, akan

tetapi dibuat sedemikian rupa sehingga ada ketidaksebarisan yang besarnya sudah

ditentukan oleh pabrik pembuat. Diharapkan pada saat turbin berputar dan panas, posisi

poros akan menjadi sebaris baik arah aksial maupun radial.

Dalam pelaksanaan penyebarisan pada turbin generator tertentu harus sesuai dengan

ketentuan pabrik.

Ø Pemeliharaan Sistem Governor

Pemeliharaan ini meliputi pemeilharaan terhadap katup uap utama, katup pengatur

(governor valve) dan intercept valve serta sistem kontrol governor dan proteksi putaran

lebih (over speed).

Hal-hal yang dilakukan mencakup pemeriksaan, pembersihan dan perbaikan atau

penggantian komponen yang rusak.

Setelah dilakukan pemeriksaan dan perbaikan pada katup-katup, kemudian dilakukan

penyetelan kembali yang sesuai dengan ketetapan yang berlaku.

Ø Pengujian pada Peralatan Proteksi

Setelah pekerjaan inspection selesai dilakukan, perlu adanya pengujian pada peralatan

proteksi untuk menjamin agar turbin bekerja dengan aman. Pengujian dilakukan pada :

o Overspeed trip

o Low bearing oil pressure trip