PEREKAYASAAN SISTEM TIMBANGAN MASSA BATUBARA PADA

download PEREKAYASAAN SISTEM TIMBANGAN MASSA BATUBARA PADA

of 15

  • date post

    23-Jan-2017
  • Category

    Documents

  • view

    258
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of PEREKAYASAAN SISTEM TIMBANGAN MASSA BATUBARA PADA

  • Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

    PEREKAYASAAN SISTEM TIMBANGAN MASSA BATUBARA PADABELT CONVEYOR DENGAN TEKNIK SERAPAN RADIASI GAMMA

    Rony Djokorayono, Indarzah Masbatin Putra, dan Usep Setia Gunawan

    PRPN - BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

    ABSTRAK

    PEREKA YASAAN SISTEM TlMBANGAN MASSA BA TUBARA PADA BELTCONVEYOR DENGAN TEKNIK SERAPAN RADIASI GAMMA. Telah dikonstruksi sistem

    timbangan massa batubara pada belt conveyor dengan teknik serapan radiasi gammadan bersifat non kontak dengan material yang diukur beratnya. Sistem timbangan inidigunakan untuk menimbang berat batubara yang dipindahkan dari kapal tongkang kecoal bunker PL TU Suralaya menggunakan belt conveyor. Ketelitian ukur timbangan yangdipersyaratkan adalah 0,5%, serapan radiasi gamma oleh batubara pada belt conveyordiukur oleh detektor sintilasi dengan aktif area 5 cm x panjang 1,5 meter. Sistemtimbangan ini mempunyai koefisien korelasi linier 1 bila dibandingkan dengan sistemtimbangan load cell.

    Kata kunci: timbangan massa batubara

    ABSTRACT

    THE ENGINEERING OF A COAL MASS MEASUREMENT SYSTEM ON A BEL TCONVEYOR USING GAMMA RADIA TlON ABSORPTION TECHNIQUE. The non contactmeasurement coal mass flow on the belt conveyor has been constructed by usinggamma absorption technique. This system is measuring the weight of coal transportedfrom tongkang ship to coal bunker of PL TU Suralaya using belt conveyor. The accuracyfor the measurement of weight scale is 0,5%, the gamma radiation absorption will bemeasured by scintilation detector in 5 cm x 1,5 meters of active area. This system hastinier the correlation coefficient equal to 1compared by the load cell weighing.

    Keywords: coal mass flow

    1. PENDAHULUAN

    Pad a awalnya timbangan massa batubara pada belt conveyor menggunakan load

    cell. Karena wilayah kerja peralatan timbangan massa batubara berada pad a daerah

    korosif dan berdebu, maka kerusakan komponen Instrument proses menjadi lebih cepat,

    terutama terhadap sensor- sensor yang memerlukan kontak mekanik seperti metoda load

    cell. Metoda yang sesuai dengan lingkungan yang korosive adalah menggunakan metoda

    pengukuran yang sederhana dan terlindung dari lingkungan sekitar pabrik atau

    menggunakan metoda pengukuran non contact terhadap material proses. Metoda yang

    - 405 -

  • Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

    sesuai dengan kondisi lingkungan yang korosif seperti di PLTU batubara adalah

    menggunakan metoda serapan radiasi gamma. Metoda ini sederhana, tidak perlu

    bersentuhan dengan material yang diukur beratnya atau densitynya, mudah dikemas

    sedemikian rupa sehingga tidak terpengaruh korosif. Untuk menimbang massa batubara

    yang terdapat diatas belt conveyor, cukup menempatkan pemancar radiasi gamma jenis

    137Cs dengan aktivitas rendah sekitar 50 mCi diatas belt conveyor dan sebuah detektor

    sintilasi dengan aktif area sepanjang 1,5 meter yang ditempatkan dibawah belt conveyor,

    kemudian keluaran detektor dihubungkan ke subsistem lokal display yang dilengkapi

    dengan signal transmitter dengan standar 4-20 mA. Untuk menentukan total berat

    dibutuhkan sensor kecepatan yang dipasang dibawah belt conveyor. Setelah digabung

    dengan keluaran detektor scintilasi maka total berat batubara yang dipindahkan dari

    kapal tongkang ke coal bunker dapat ditentukan dan ditampilkan pada layar monitor LCD

    atau LED.

    2. TEORI

    Prinsip Kerja timbangan massa batubara pada belt conveyor berdasarkan serapan

    radiasi gamma oleh material batubara yang terdapat pad a belt conveyor dapat dijelaskan

    sebagai berikut. Perangkat timbangan massa yang menggunakan radiasi gamma,

    sebaran radiasinya diatur sedemikian rupa oleh kolimator sehingga penyebaran radiasi

    gamma tegak lurus dengan belt conveyor. Material batubara mengalir diantara sumber

    radiasi gamma dan detektor sintilasi. Radiasi gamma yang diterima detektor sintilasi,

    proporsional terbalik dengan berat material persatuan luas dari irisan beam radiasi

    gamma pada material batubara. Hasil sera pan radiasi gamma pada material batubara

    yang terdapat pada belt conveyor diukur oleh detektor sintilasi. Intensitas radiasi gamma

    yang diterima detektor bersatuan berat material per satuan luas atau biasa disebut Basis

    Weight. Basis Weight dikalikan dengan lebar belt dan dikalikan lagi dengan kecepatan

    belt conveyor sehingga akan menghasilkan kecepatan massa aliran dan jika

    diintegrasikan dengan waktu akan menghasilkan total berat Flow material batubara.

    Prinsip kerja sistem timbangan massa batubara pada belt conveyor dengan teknik

    serapan radiasi gamma sesuai referensi [3] dapat dilihat pada Gambar 1.

    - 406 -

  • Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN. 14 November 2013

    PEMANCAR

    GAMMA 137Cs

    BA TV BARA PADABELT CONVEYOR

    DETEKTORDENGANPAN./ANG 1.5 M

    LOADING KAPASITAS INTEGRATED

    A.. ..J LOADING MASS_f- ~_. Kym2 IrEJf@Ji-@]

    WAKTUHOURSLEBAR

    BELT (M)

    KECEPATANM/HOURS

    Gambar 1. Prinsip kerja sistem timbangan massa batubara pada beltconveyor dengan teknik serapan radiasi gamma

    Sedangkan Blok Sensor sistem timbangan massa batubara pada belt conveyor

    dengan teknik sera pan radiasi gamma pada Gambar 2.

    PEMANCAR GAMMA

    137 r< 'i0 mri

    MATERIAL BATUBARA

    If BELT CONVEYOR

    DETEKTOR SCINTILASISENSITIF RADIASI GAMMA

    Gambar 2. Blok sensor sistem timbangan massa batubara pad a beltconveyor dengan teknik sera pan radiasi gamma

    - 407 -

  • Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

    Prinsip pengukuran sistem timbangan massa batubara pad a belt conveyor denganteknik sera pan radiasi gamma berdasarkan rumus referensi [1] dan [2] sebagai berikut :

    I = loe-J.lPX(1) (1)

    dimana

    10 = intensitas radiasi sebelum melalui material batubara

    = intensitas radiasi setelah diserap material batubara dan material belt conveyor

    ).l = koefisien absorpsi massa

    p = densitas material batubara yang dilalui sinar gamma

    x = teballapisan material batubara (x1) dan material belt conveyor (x2)

    Karena tebal belt conveyor dianggap tetap, maka intensitas radiasi yang diterima

    detektor ( I ) hanya akan bergantung dari serapan material batubara. Koefisien absorpsi

    massa merupakan konstanta sehingga secara integrasi elektronik nilai intensitas

    radiasi yang diterima detektor (I) mempunyai satuan kg/m2, bila diplot dalam bentuk

    grafik semi logaritmik menjadi Gambar 3.

    800

    600

    400

    200

    o 4

    I8 10

    n12

    x ( tebal material) batubara pada belt conveyor

    Gambar 3. Hubungan linier antara intensitas gammadengan tebal material batubara

    Oari grafik pada Gambar 3 dapat dijelaskan bahwa semakin banyak tumpukan

    batubara diatas belt conveyor maka semakin keeil intensitas radiasi gamma yang

    diterima oleh detektor sintilasi. Agar nilai tampilan di lokal display sesuai dengan

    besarnya tumpukan batubara pada belt conveyor maka diperlukan proses inversi yaitu

    dengan eara menetapkan suatu bilangan konstannta dikurangi dengan hasil pengukuran.

    - 408 -

  • Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

    Setelah diinvers (dikonversi) oleh sistem elektronik mieroprosessor (komputer) maka

    grafik akan menjadi

    800

    600

    400

    -I'-t1----.1----,1c----11~1~1~I-I-I-I

    8 10

    200

    o 4 12

    X (tebal material) batubara pada belteonvevor

    Gambar 4. Invers hubungan linier antara intensitas gammadengan tebal material batubara

    Dari grafik pad a Gambar 4 dapat dijelaskan bahwa semakin banyak tumpukan

    batubara diatas belt conveyor maka makin besar nilai basis weight yang ditampilkan

    pad a lokal display sensor basis weight.

    3. METODA

    Cara dalam melakukan pereobaan untuk membuat prototip sistem timbangan massa

    batubara pada belt conveyor dengan teknik serapan radiasi gamma diantaranya, dengan

    menyiapkan sebuah prototipe O-frame selebar 2 meter dan tinggi 120 em, diatasnya

    diberi pemanear gamma 50 mCi dan dibawahnya diletakkan sebuah detektor sintilasi

    panjang 150 em dengan diameter 5 em. Jarak antara pemanear gamma dan detektor 85

    em. Prototip O-frame dipasang pada belt conveyor batubara di unit coal handling BC-03

    PLTU Suralaya Merak Banten. Untuk mengukur kecepatan belt conveyor dipasang

    sebuah rotary encoder yang dihubungkan dengan roda penggerak yang ditempelkan

    pad a belt conveyor. Signal keluaran detektor sintilasi dan sensor kecepatan belt conveyor,

    masing masing dimasukan ke lokal display LED 7 Segmen dan oleh mikrokomputer yang

    terdapat di lokal display kedua signal diolah menjadi bentuk signal standar 4-20 mA yang

    selanjutnya signal keluaran arus detektor sintilasi dan kecepatan belt conveyor

    - 409 -

  • Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

    dihubungkan ke elektronik data logger serta komputer total weight. Siok sistem diatas

    dapat dilihat pada gambar 5. Setelah sistem timbangan massa batubara dipasang pada

    belt conveyor, proses selanjutnya adalah proses kalibrasi, menggunakan referensi load

    cell terkalibrasi yang telah disediakan oleh pihak PLTU Suralaya. Realisasi proses

    kalibrasi dilakukan dengan mengambil rentang waktu cuplikan, ketika belt conveyor berisi

    material batubara dan digerakan dengan kecepatan tetap sekitar 4,04 meter per detik.